JP2023175863A - 反射型マスクブランクおよび反射型マスク - Google Patents
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Abstract
【課題】位相シフト効果が大きく、露光時のピーク光強度が高いＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクが得られるＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクブランクの提供。【解決手段】基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、反射層を保護する保護層と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層をこの順に有する反射型マスクブランクであって、吸収層の波長１３．５３ｎｍにおける反射率が２．５～１０％であり、吸収層の膜厚ｄはJPEG2023175863000017.jpg21140という関係を満たすことを特徴とする反射型マスクブランク。ここで、整数ｉは０または１であり、ｄMAXはJPEG2023175863000018.jpg19140である。上式中、吸収層の屈折率をｎ、吸収係数をｋとする。ＩＮＴ（ｘ）は小数部を切り捨てた整数値を返す関数である。【選択図】なし
Description
本発明は、位相シフト効果を利用した反射型マスク、および該反射型マスクが得られる反射型マスクブランクに関する。
近年、半導体デバイスを構成する集積回路の微細化に伴い、可視光や紫外光（波長３６５～１９３ｎｍ）を用いた従来の露光技術に代わる露光方法として、極端紫外光（Ｅｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：以下、「ＥＵＶ」と呼ぶ。）リソグラフィが検討されている。
ＥＵＶリソグラフィでは、露光に用いる光源として、ＡｒＦエキシマレーザ光よりも短波長のＥＵＶ光が用いられる。なお、ＥＵＶ光とは、軟Ｘ線領域または真空紫外線領域の波長の光をいい、具体的には、波長が０．２～１００ｎｍ程度の光である。ＥＵＶリソグラフィに用いられるＥＵＶ光としては、例えば、波長λが１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光が使用される。
ＥＵＶ光は、多くの物質に対して吸収され易いため、従来の露光技術で用いられていた屈折光学系を使用できない。そのため、ＥＵＶリソグラフィでは、反射型マスクやミラーなどの反射光学系が用いられる。ＥＵＶリソグラフィにおいては、反射型マスクが転写用マスクとして用いられる。
反射型マスクは、基板上にＥＵＶ光を反射する反射層が形成され、該反射層の上にＥＵＶ光を吸収する吸収層がパターン状に形成されている。反射型マスクは、基板上に反射層および吸収層を基板側からこの順に積層して構成された反射型マスクブランクを原板として用いて、吸収層の一部を除去して所定のパターンに形成することで得られる。
反射型マスクに入射したＥＵＶ光は、吸収層で吸収され、反射層で反射される。反射されたＥＵＶ光は、光学系によって露光材料（レジストを塗布したウエハ）の表面に結像される。これにより、吸収層の開口部が露光材料の表面に転写される。ＥＵＶリソグラフィにおいては、ＥＵＶ光は、通常、約６°傾斜した方向から反射型マスクに入射し、同様に斜めに反射される。
従来、吸収層の材料としては、ＴａＮや特許文献１に示すＴａＢＮなどが用いられている。これら材料は、通常ＥＵＶ光での反射率２％以下、膜厚６０ｎｍ以上の条件で用いられている。光学的にはバイナリマスクの条件に相当し、位相シフトマスクとしての効果は小さい。
吸収層の透過率を調節することにより、位相シフト効果を利用した反射型マスクを得ることができる。吸収層は光を僅かに透過するとともに、吸収層の反射光は、開口部で反射される光と位相差を持つ。このような位相シフト効果を利用した反射型マスクを用いることにより、ウエハ上の光学像のコントラストが向上し、露光マージンが増加する。
位相シフト効果を利用した反射型マスクの一例として、特許文献２では吸収層の材料としてＴａＮｂを用いている。特許文献２では、吸収層の反射率の最適値を、開口部の反射率との相対値として４～１５％としている。この値は従来のＡｒＦ位相シフトマスクの透過率の最適値と近い。開口部の反射率は通常６５％程度なので、吸収層の反射率の最適値は、絶対値で２．５～１０％となる。
特許文献２では、位相シフトを利用した反射型マスクの位相差の最適値を１７５～１８５度としている。この範囲は従来のＡｒＦ位相シフトマスクの位相差の最適値である１８０度を含んでいる。
ＡｒＦ位相シフトマスクの場合には、吸収層の膜厚を無視した薄膜近似が成り立つので、位相差の最適値が１８０度となる。しかし、ＥＵＶリソグラフィで用いられる反射型マスクの場合、吸収層の膜厚がパターンサイズと同程度になるため薄膜近似が使えない。図３（ａ）は、位相シフト効果を利用した反射型マスクにおける反射光強度分布の一例を示した図であり、図３（ｂ）は当該反射型マスクにおける反射光位相分布の一例を示した図である。図３（ａ），（ｂ）の横軸は、幅６４ｎｍのパターンの中心の位置を０ｎｍとした場合の該パターンの幅方向における位置を示している。図３（ａ）に示すように、反射光強度はパターンの中心で極大となり、パターンの幅方向における端部（パターンエッジ）に向けて連続的に低くなる。図３（ｂ）に示すように反射光の位相は、パターンの中心で極小となり、パターンエッジに向けて、反射光の位相が連続的に変化する。この影響により実効的な位相差がずれてしまう。そのため、反射型マスクの場合、吸収層の位相差の最適値は１８０度と異なる。
一方、露光時の光学像強度が高いことが、露光時間が短くなり、スループットに有利となるため好ましい。そのため、露光時のピーク光強度は高いことが好ましい。
本発明は、位相シフト効果が大きく、かつ露光時のピーク光強度が高いＥＵＶリソグラフィ用反射型マスク、および該反射型マスクが得られるＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクブランクを提供することを目的とする。
本発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、ＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクにおいて、位相シフト効果が大きく、かつ露光時のピーク光強度が高い吸収層の膜厚の条件を見出した。
図４（ａ）に吸収層をＴａＮｂ（屈折率ｎ＝０．９４５、吸収係数ｋ＝０．０２３６）の単層膜として、波長１３．５３ｎｍ、投影光学系の開口数ＮＡが０．３３、σ値が０．５の露光条件でウエハ上の２２ｎｍのホールパターンを露光した場合のＮＩＬＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｌｏｇ Ｓｌｏｐｅ、規格化イメージログスロープ）の吸収層膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示す。ＮＩＬＳはウエハ上の光学像のコントラストに対応している。図４（ａ）では、吸収層膜厚が７２ｎｍのときにＮＩＬＳが最大となり、このとき位相シフト効果も最大となる。
図４（ｂ）には、上記と同じ条件で、位相差の吸収層膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示す。図４（ｂ）では、膜厚７２ｎｍのときに位相差は約２１０度となっている。これは、前述したように、パターンエッジに向けて、反射光の位相が連続的に変化する影響で、位相差の最適値が１８０度からずれていることが原因である。膜厚７２ｎｍでＮＩＬＳが最大になっていることから、実効的な位相差は１８０度に近いと考えられる。
図４（ｃ）には、上記と同じ条件で、吸収層の反射率の膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示す。膜厚７２ｎｍのときに反射率は極大になっている。位相シフト効果が最大になる条件は、実効的な位相差が約１８０度であり、同時に反射率が極大になる場合である。このため、ＮＩＬＳの最大値と反射率の極大値は一致する。
図４（ａ）～（ｃ）に見られるように、ＮＩＬＳ、位相差、反射率は吸収層の膜厚増加とともに振動している。このような現象が生じる原因は、図５に示すように、反射層２０からの反射光１００と、吸収層４０表面での反射光２００との間に干渉が生じるためである。吸収層の膜厚が増加すると、干渉が強め合う位置と弱め合う位置が交互に発生する。反射率の極大値は干渉が強め合う位置、すなわち反射光１００と反射光２００の位相が揃う場合に相当する。
反射光１００と反射光２００の位相が揃う条件は以下のように求められる。最初に、吸収層４０中での光路長差だけを考えると、反射光１００と反射光２００の位相の揃う条件は、吸収層４０の膜厚をｄとして、下記（１）式で表される。
上記（１）式中、Ｎは整数、λは波長、ｎは吸収層４０の屈折率、θは入射角である。ＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクの場合、波長λは１３．５３ｎｍ、入射角θは６°である。
次に、反射光１００と反射光２００について、それぞれの反射面での位相のずれを考える。反射光１００は反射層２０内部で反射が生じている。このときの位相のずれは、数値計算によると－０．６４ラジアンとなっている。一方、反射光２００は吸収層４０表面で反射が生じるため、位相のずれはｔａｎ-1（－ｋ／（１－ｎ））となる。ここでｎは波長１３．５３ｎｍにおける吸収層４０の屈折率、ｋは吸収層４０の同波長における吸収係数である。反射光１００と反射光２００の位相の揃う条件は、反射面での位相のずれを考慮して下記（２）式で与えられる。
上記（２）式が反射光１００と反射光２００の位相の揃う条件、すなわち反射率が極大値を持つ条件である。ＮＩＬＳが最大値になるためには、さらに実効的な位相差が約１８０度になる必要がある。このとき、吸収層４０の位相差は、図４（ｂ）に示すように約２１０度となる。吸収層４０の膜厚をｄとすると、吸収層４０を光が往復する場合の真空中との光路長差は、２（１－ｎ）ｄとなる。このときの位相差が２１０度に相当するのは、２（１－ｎ）ｄ＝２１０／３６０・λの場合である。ここから、ＮＩＬＳが最大値となる吸収層の膜厚ｄMAXは、おおよそ下記（３）式となる。
最終的に、（２）式と（３）式を組み合わせて、ｎｃｏｓ６°≒１であることを考慮すると、（４）式が得られる。
ここでＩＮＴ（ｘ）は小数部を切り捨てた整数値を返す関数である。（４）式が位相シフト効果を最大にするために、吸収層の膜厚が満たすべき条件である。
ここまで、位相シフト効果によるＮＩＬＳの最大化だけを考慮してきた。露光時に考慮すべきもう一つの重要な性質として、光学像の強度がある。光学像の強度が高いほど露光時間は短くて済み、スループットが向上する。本明細書では、露光時の光学像の強度の指標として、露光時のピーク光強度を用いる。図７（ａ）にＮＩＬＳの膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示し、図７（ｂ）にピーク光強度の膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示し、図７（ｃ）に位相差の膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示す。図７（ａ），（ｂ），（ｃ）では、横軸を吸収層の膜厚と、上記で求まるＮＩＬＳが最大値となる吸収層の膜厚ｄMAXとの差としている。露光条件は図４の場合と同じである。吸収層の膜厚ｄMAXは（４）式より７２．３ｎｍとなる。
図７（ｂ）から判るように、露光時のピーク光強度は膜厚が薄いほど大きくなる。一方、ＮＩＬＳは、吸収層の膜厚がｄMAXのとき最大になり、ｄMAX－６ｎｍにもピークを持っている。膜厚ｄMAX－６ｎｍでの光強度は、膜厚ｄMAXでの光強度より６％高い。ＮＩＬＳと光強度のバランスを考慮すると、吸収層の膜厚の最適値はｄMAXあるいはｄMAX－６ｎｍのどちらかになる。
図７（ｃ）に示すように、膜厚ｄMAXでの位相差は２１０度、膜厚ｄMAX－６ｎｍでの位相差は２０３度となり、どちらも１８０度からは大きく外れている。膜厚のバラツキ＋－１ｎｍを考慮すると、位相差の最適値は１９０～２２０度となる。位相差が１８０度となる膜厚でのＮＩＬＳはいずれもピークを外しており、位相差１８０度が吸収層の膜厚の最適値では無いことが判る。
実際に吸収層を成膜する際には、膜厚に＋－１ｎｍ程度のバラツキが生じる。図７（ａ）～（ｃ）から判るように、この程度のバラツキが生じても、ＮＩＬＳの低下は僅かであり許容できる。このとき、反射光スペクトルのピーク波長のバラツキは＋－０．１ｎｍ程度になる。したがって、吸収層の膜厚ｄ（ｎｍ）がｄMAX－１ｎｍ≦ｄ≦ｄMAX＋１ｎｍ、あるいは（ｄMAX－６ｎｍ）－１ｎｍ≦ｄ≦（ｄMAX－６ｎｍ）＋１ｎｍを満たしていれば、位相シフト効果が大きく、かつ露光時のピーク光強度が高くなる。これらの式をまとめると下記（５）式となる。
ここで整数ｉは０または１である。
図２に示す反射型マスクブランクは、吸収層４０が下部吸収層４１と上部吸収層４２の二層からなる。この場合、図６に示すように、反射層２０からの反射光１００と、上部吸収層４２表面での反射光２０２との間に干渉が生じる。反射光２０２は上部吸収層４２表面で反射が生じるため、位相のずれはｔａｎ-1（－ｋ2／（１－ｎ2））となる。ここで、ｋ2は波長１３．５３ｎｍにおける上部吸収層４２の吸収係数、ｎ2は同波長における上部吸収層の屈折率である。
反射光１００と反射光２００の位相の揃う条件は、二層からなる吸収層４０の膜厚をｄbiとして、反射面での位相のずれを考慮して下記（６）式で与えられ、ＮＩＬＳが最大値となる膜厚ｄbi MAXは、おおよそ下記（７）式となる。
この場合も、二層からなる吸収層４０の膜厚ｄbi（ｎｍ）がｄbi
MAX－１ｎｍ≦ｄbi≦ｄbi
MAX＋１ｎｍ、あるいは(ｄbi
MAX－６ｎｍ）－１ｎｍ≦ｄbi≦（ｄbi
MAX－６ｎｍ）＋１ｎｍを満たしていれば、位相シフト効果が大きく、かつ露光時のピーク光強度が高くなる。
これらの式をまとめると下記式となる。
ここで整数ｉは０または１である。
反射光１００と反射光２００の位相の揃う条件は、二層からなる吸収層４０の膜厚をｄbiとして、反射面での位相のずれを考慮して下記（６）式で与えられ、ＮＩＬＳが最大値となる膜厚ｄbi MAXは、おおよそ下記（７）式となる。
これらの式をまとめると下記式となる。
（４）式から判るように、ｄMAXは吸収層の屈折率ｎに大きく依存する。（７）式から判るように、ｄbi
MAXは下部吸収層の屈折率ｎ1および上部吸収層の屈折率ｎ2に大きく依存する。しかし、マスクブランク製造時の管理として、ｎ，ｎ1，ｎ2を頻繁に測定することは困難である。
吸収層の膜厚のより現実的な管理方法として、反射光のスペクトルを使用する方法が考えられる。反射光のスペクトルは市販の装置を使用して測定可能である。図８に吸収層の膜厚がｄMAXおよびｄMAX－６ｎｍの際の反射光スペクトルを示す。ピーク波長λMAXは、それぞれ１３．５３ｎｍ、１３．６３ｎｍとなっている。吸収層の膜厚管理の基準として、反射光のピーク波長λMAXを用いることができる。
この場合、ピーク波長λMAXが（１３．５３－０．１）ｎｍ≦λMAX≦（１３．５３＋０．１）ｎｍ、あるいは（１３．６３－０．１）ｎｍ≦λMAX≦（１３．６３＋０．１）ｎｍを満たしていれば、位相シフト効果が大きく、かつ露光時のピーク光強度が高くなる。
吸収層の膜厚のより現実的な管理方法として、反射光のスペクトルを使用する方法が考えられる。反射光のスペクトルは市販の装置を使用して測定可能である。図８に吸収層の膜厚がｄMAXおよびｄMAX－６ｎｍの際の反射光スペクトルを示す。ピーク波長λMAXは、それぞれ１３．５３ｎｍ、１３．６３ｎｍとなっている。吸収層の膜厚管理の基準として、反射光のピーク波長λMAXを用いることができる。
この場合、ピーク波長λMAXが（１３．５３－０．１）ｎｍ≦λMAX≦（１３．５３＋０．１）ｎｍ、あるいは（１３．６３－０．１）ｎｍ≦λMAX≦（１３．６３＋０．１）ｎｍを満たしていれば、位相シフト効果が大きく、かつ露光時のピーク光強度が高くなる。
本発明の反射型マスクを用いることにより位相シフト効果が向上する。また、本発明の反射型マスクを用いることにより、露光時のピーク光強度が高くなり、スループットを確保しつつ、ウエハ上の光学像のコントラストが向上し、露光マージンが増加する。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
＜反射型マスクブランク＞
本発明の実施形態に係る反射型マスクブランクについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る反射型マスクブランクの一構成例の概略断面図である。図１に示すように、反射型マスクブランクは、基板１０の上に、反射層２０、保護層３０、および吸収層４０をこの順に積層して構成している。
図２は、本発明の実施形態に係る反射型マスクブランクの別の一構成例の概略断面図である。図２に示すように、反射型マスクブランクは、基板１０の上に、反射層２０、保護層３０、下部吸収層４１および上部吸収層４２をこの順に積層して構成している。図２に示す反射型マスクブランクは、吸収層４０が下部吸収層４１と上部吸収層４２の二層からなる。
本発明の実施形態に係る反射型マスクブランクについて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る反射型マスクブランクの一構成例の概略断面図である。図１に示すように、反射型マスクブランクは、基板１０の上に、反射層２０、保護層３０、および吸収層４０をこの順に積層して構成している。
図２は、本発明の実施形態に係る反射型マスクブランクの別の一構成例の概略断面図である。図２に示すように、反射型マスクブランクは、基板１０の上に、反射層２０、保護層３０、下部吸収層４１および上部吸収層４２をこの順に積層して構成している。図２に示す反射型マスクブランクは、吸収層４０が下部吸収層４１と上部吸収層４２の二層からなる。
（基板）
基板１０は、熱膨張係数が小さいことが好ましい。基板１０の熱膨張係数が小さい方が、ＥＵＶ光による露光時の熱により吸収層４０に形成されるパターンに歪みが生じるのを抑制できる。基板１０の熱膨張係数は、具体的には、２０℃において、０±１．０×１０-7／℃が好ましく、０±０．３×１０-7／℃がより好ましい。
基板１０は、熱膨張係数が小さいことが好ましい。基板１０の熱膨張係数が小さい方が、ＥＵＶ光による露光時の熱により吸収層４０に形成されるパターンに歪みが生じるのを抑制できる。基板１０の熱膨張係数は、具体的には、２０℃において、０±１．０×１０-7／℃が好ましく、０±０．３×１０-7／℃がより好ましい。
熱膨張係数が小さい材料としては、例えば、ＳｉＯ2－ＴｉＯ2系ガラスなどを用いることができる。ＳｉＯ2－ＴｉＯ2系ガラスとしては、ＳｉＯ2を９０～９５質量％、ＴｉＯ2を５～１０質量％含む石英ガラスを用いることが好ましい。ＴｉＯ2の含有量が５～１０質量％であると、室温付近での線膨張係数が略ゼロであり、室温付近での寸法変化がほとんど生じない。なお、ＳｉＯ2－ＴｉＯ2系ガラスは、ＳｉＯ2およびＴｉＯ2以外の微量成分を含んでもよい。
基板１０の反射層２０が積層される側の面（以下、「主面」という。）は、高い平滑性を有することが好ましい。主面の平滑性は、原子間力顕微鏡で測定でき、表面粗さで評価できる。主面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さＲｑで、０．１５ｎｍ以下が好ましい。
主面は、所定の平坦度となるように表面加工されることが好ましい。これは、反射型マスクが高いパターン転写精度および位置精度を得るためである。基板１０は、主面の所定の領域（例えば、１３２ｍｍ×１３２ｍｍの領域）において、平坦度が１００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３０ｎｍ以下である。
また、基板１０は、反射型マスクブランク、パターン形成後の反射型マスクブランク、または反射型マスクの洗浄などに用いる洗浄液に対して耐性を有することが好ましい。
さらに、基板１０は、基板１０上に形成される膜（反射層２０など）の膜応力による変形を防止するために、高い剛性を有することが好ましい。例えば、基板１０は、６５ＧＰａ以上の高いヤング率を有していることが好ましい。
（反射層）
反射層２０は、ＥＵＶ光に対して高い反射率を有する。具体的には、ＥＵＶ光が入射角６°で反射層の表面に入射した際、波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光の反射率の最大値は、６０％以上が好ましく、６５％以上がより好ましい。また、反射層の上に、保護層が積層されている場合でも、同様に、波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光の反射率の最大値は、６０％以上が好ましく、６５％以上がより好ましい。
反射層２０は、ＥＵＶ光に対して高い反射率を有する。具体的には、ＥＵＶ光が入射角６°で反射層の表面に入射した際、波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光の反射率の最大値は、６０％以上が好ましく、６５％以上がより好ましい。また、反射層の上に、保護層が積層されている場合でも、同様に、波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光の反射率の最大値は、６０％以上が好ましく、６５％以上がより好ましい。
反射層２０は、ＥＵＶ光に対して屈折率の異なる元素を主成分とする各層が周期的に複数積層された多層反射膜であることが好ましい。以下、反射層が多層反射膜の場合について記載する。
上記多層反射膜は、高屈折率層と低屈折率層とを基板１０側からこの順に積層した積層構造を１周期として複数周期積層してもよいし、低屈折率層と高屈折率層とをこの順に積層した積層構造を１周期として複数周期積層してもよい。
高屈折率層としては、Ｓｉを含む層を用いることができる。Ｓｉを含む高屈折率層を用いることによって、ＥＵＶ光の反射率に優れた反射型マスクが得られる。低屈折率層としては、Ｍｏ、Ｒｕ、ＲｈおよびＰｔからなる群から選択される金属またはこれらの合金を用いることができる。本実施形態では、低屈折率層がＭｏを含む層であり、高屈折率層がＳｉを含む層であることが好ましい。
多層反射膜は、高屈折率層および低屈折率層をそれぞれ複数備えているが、高屈折率層同士の膜厚または低屈折率層同士の膜厚は、必ずしも同じでなくてもよい。
多層反射膜を構成する各層の膜厚および周期は、使用する膜材料、反射層に要求されるＥＵＶ光の反射率またはＥＵＶ光の波長（露光波長）などにより適宜選択できる。例えば、反射層が波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光の反射率の最大値を６０％以上とする場合、低屈折率層（Ｍｏを含む層）と高屈折率層（Ｓｉを含む層）とを交互に３０周期～６０周期積層したＭｏ／Ｓｉ多層反射膜が好ましく用いられる。
多層反射膜を構成する各層の膜厚および周期は、使用する膜材料、反射層に要求されるＥＵＶ光の反射率またはＥＵＶ光の波長（露光波長）などにより適宜選択できる。例えば、反射層が波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光の反射率の最大値を６０％以上とする場合、低屈折率層（Ｍｏを含む層）と高屈折率層（Ｓｉを含む層）とを交互に３０周期～６０周期積層したＭｏ／Ｓｉ多層反射膜が好ましく用いられる。
なお、多層反射膜を構成する各層は、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法などの公知の成膜方法を用いて所望の厚さになるように成膜することができる。例えば、イオンビームスパッタリング法を用いて多層反射膜を作製する場合、高屈折率材料のターゲットおよび低屈折率材料のターゲットに対して、イオン源からイオン粒子を供給することにより行う。
（保護層）
保護層３０は、図９に示す反射型マスクの製造時において、吸収層４０（下部吸収層４１、上部吸収層４２）をエッチング（通常、ドライエッチング）して吸収層４０に吸収体パターン６０を形成する際、反射層２０の表面をエッチングによるダメージから保護する。また、エッチング後の反射型マスクブランクに残っているレジストを洗浄液を用いて剥離して、反射型マスクブランクを洗浄する際に、反射層２０を洗浄液から保護する。そのため、得られる反射型マスクのＥＵＶ光に対する反射率は良好となる。
保護層３０は、図９に示す反射型マスクの製造時において、吸収層４０（下部吸収層４１、上部吸収層４２）をエッチング（通常、ドライエッチング）して吸収層４０に吸収体パターン６０を形成する際、反射層２０の表面をエッチングによるダメージから保護する。また、エッチング後の反射型マスクブランクに残っているレジストを洗浄液を用いて剥離して、反射型マスクブランクを洗浄する際に、反射層２０を洗浄液から保護する。そのため、得られる反射型マスクのＥＵＶ光に対する反射率は良好となる。
図１、２では、保護層３０が１層の場合を示しているが、保護層３０は複数層でもよい。
保護層３０を形成する材料としては、吸収層４０のエッチングの際に、エッチングによる損傷を受け難い物質が選択される。この条件を満たす物質としては、例えば、Ｒｕ金属単体、Ｒｕに、Ｂ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｏ、およびＲｅからなる群から選択される１種以上の金属を含有したＲｕ合金、上記Ｒｕ合金に窒素を含む窒化物などのＲｕ系材料；Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａおよびこれらに窒素を含む窒化物；ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3またはこれらの混合物；などが例示される。これらの中でも、Ｒｕ金属単体およびＲｕ合金、ＣｒＮおよびＳｉＯ2が好ましい。Ｒｕ金属単体およびＲｕ合金は、酸素を含まないガスに対してエッチングされ難く、反射型マスクの加工時のエッチングストッパとして機能する点から、特に好ましい。
保護層３０を形成する材料としては、吸収層４０のエッチングの際に、エッチングによる損傷を受け難い物質が選択される。この条件を満たす物質としては、例えば、Ｒｕ金属単体、Ｒｕに、Ｂ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｏ、およびＲｅからなる群から選択される１種以上の金属を含有したＲｕ合金、上記Ｒｕ合金に窒素を含む窒化物などのＲｕ系材料；Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａおよびこれらに窒素を含む窒化物；ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、Ａｌ2Ｏ3またはこれらの混合物；などが例示される。これらの中でも、Ｒｕ金属単体およびＲｕ合金、ＣｒＮおよびＳｉＯ2が好ましい。Ｒｕ金属単体およびＲｕ合金は、酸素を含まないガスに対してエッチングされ難く、反射型マスクの加工時のエッチングストッパとして機能する点から、特に好ましい。
保護層３０の膜厚は、保護層３０としての機能を果たすことができる限り特に制限されない。反射層２０で反射されたＥＵＶ光の反射率を保つ点から、保護層３０の膜厚は、１～８ｎｍが好ましく、１．５～６ｎｍがより好ましく、２～５ｎｍがさらに好ましい。
保護層３０の形成方法としては、スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法などの公知の膜形成方法を用いることができる。
（吸収層）
吸収層４０は、ＥＵＶリソグラフィの反射型マスクに使用するためには、ＥＵＶ光の吸収係数が高いこと、容易にエッチングできること、および洗浄液に対する洗浄耐性が高いことなどの特性を有することが好ましい。
吸収層４０は、ＥＵＶリソグラフィの反射型マスクに使用するためには、ＥＵＶ光の吸収係数が高いこと、容易にエッチングできること、および洗浄液に対する洗浄耐性が高いことなどの特性を有することが好ましい。
吸収層４０は、ＥＵＶ光を吸収し、ＥＵＶ光の反射率が極めて低い。但し、ＥＵＶ光の反射率が低すぎると、位相シフト効果が低下するため、ＥＵＶ光が吸収層４０の表面に照射された際の、波長１３．５３ｎｍ付近のＥＵＶ光の反射率は、２．５～１０％である。反射率の測定は、マスクブランク用ＥＵＶ反射率計（ＡＩＸＵＶ社製、ＭＢＲ）を用いて行うことができる。
さらに、吸収層４０は、Ｃｌ系ガスやＣＦ系ガスを用いたドライエッチングなどによりエッチングして加工される。そのため、吸収層４０は、容易にエッチングできることが好ましい。
また、吸収層４０は、後述する反射型マスクの製造時において、エッチング後の反射型マスクブランクに残っているレジストパターンを洗浄液で除去する際に洗浄液に晒される。その際、洗浄液としては、硫酸過水（ＳＰＭ）、硫酸、アンモニア、アンモニア過水（ＡＰＭ）、ＯＨラジカル洗浄水、およびオゾン水などが用いられる。
吸収層４０の材料にはＴａ系材料が好ましく用いられる。ＴａにＮやＯやＢを加えれば、酸化に対する耐性が向上し、経時的な安定性を向上させることができる。マスク加工後のパターン欠陥検査を容易にするため、図２に示すように、吸収層４０を、２層構造、例えば下部吸収層４１としてのＴａＮ膜上に上部吸収層４２としてのＴａＯＮ膜を積層させた構造とすることも好ましい。
本発明における吸収層４０は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｂ、Ｎ、および、Ｏからなる群から選択される１種以上の元素を含有することが好ましい。
Ｔａを吸収層として用いても、位相シフト効果は発生するが、反射率は２％以下になるため、その効果は小さい。Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒなどの吸収係数の小さな材料を用いれば、反射率を上げて位相シフト効果を大きくすることができる。また、これらの材料にＴａ、Ｎ、Ｏ、Ｂを加えると洗浄耐性や経時的な安定性を向上させることができる。
また、Ｒｅ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈなどの屈折率の小さな材料を用いれば、位相シフトマスクとして用いた場合に、薄膜化が可能になる。また、これらの材料にＴａ、Ｎ、Ｏ、Ｂを加えると洗浄耐性や経時的な安定性を向上させることができる。
吸収層４０は、結晶状態がアモルファスであることが好ましい。これにより、吸収層４０は、優れた平滑性および平坦度を有することできる。また、吸収層４０の平滑性および平坦度が向上することで、図９に示す反射型マスクの製造時において、吸収体パターン６０のエッジラフネスが小さくなり、吸収体パターン６０の寸法精度を高くできる。
図１に示す反射型マスクブランクのように、吸収層４０が単層である場合は、マスクブランク製造時の工程数を削減できて生産効率を向上できる。
図２に示す反射型マスクブランクのように、吸収層４０が下部吸収層４１および上部吸収層４２の二層で構成されている場合、上部吸収層４２の光学定数や膜厚を適切に設定することで、図９に示す反射型マスクの製造時において、検査光を用いて吸収体パターン６０を検査する際の反射防止膜として使用できる。これにより、吸収体パターンの検査時における検査感度を向上できる。また、上部吸収層４２に酸素を含む材料を用いると、洗浄耐性や安定性が向上する。
（その他の層）
本発明の反射型マスクブランクは、吸収層４０上にハードマスク層を備えていてもよい。本発明におけるハードマスク層は、ＣｒおよびＳｉの少なくとも一方の元素を含むことが好ましい。ハードマスク層としては、Ｃｒを含むＣｒ系膜、またはＳｉを含むＳｉ系膜など、エッチングに対して耐性の高い材料、具体的には、Ｃｌ系ガスやＣＦ系ガスを用いたドライエッチングに対して耐性の高い材料が用いられる。Ｃｒ系膜としては、例えば、Ｃｒ、およびＣｒにＯまたはＮを加えた材料などが挙げられる。具体的には、ＣｒＯ、ＣｒＮ、ＣｒＯＮが挙げられる。Ｓｉ系膜としては、Ｓｉ、並びにＳｉにＯ、Ｎ、Ｃ、およびＨからなる群から選択される一種以上を加えた材料などが挙げられる。具体的には、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＣＯ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯＮが挙げられる。中でも、Ｓｉ系膜は、吸収層４０をドライエッチングする際に側壁の後退が生じ難いため好ましい。吸収層４０上にハードマスク層を形成することで、図９に示す反射型マスクの製造時において、吸収体パターン６０の最小線幅が小さくなっても、ドライエッチングを実施できる。そのため、吸収体パターン６０の微細化に対して有効である。
本発明の反射型マスクブランクは、吸収層４０上にハードマスク層を備えていてもよい。本発明におけるハードマスク層は、ＣｒおよびＳｉの少なくとも一方の元素を含むことが好ましい。ハードマスク層としては、Ｃｒを含むＣｒ系膜、またはＳｉを含むＳｉ系膜など、エッチングに対して耐性の高い材料、具体的には、Ｃｌ系ガスやＣＦ系ガスを用いたドライエッチングに対して耐性の高い材料が用いられる。Ｃｒ系膜としては、例えば、Ｃｒ、およびＣｒにＯまたはＮを加えた材料などが挙げられる。具体的には、ＣｒＯ、ＣｒＮ、ＣｒＯＮが挙げられる。Ｓｉ系膜としては、Ｓｉ、並びにＳｉにＯ、Ｎ、Ｃ、およびＨからなる群から選択される一種以上を加えた材料などが挙げられる。具体的には、ＳｉＯ2、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＳｉＯ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＳｉＣＯ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯＮが挙げられる。中でも、Ｓｉ系膜は、吸収層４０をドライエッチングする際に側壁の後退が生じ難いため好ましい。吸収層４０上にハードマスク層を形成することで、図９に示す反射型マスクの製造時において、吸収体パターン６０の最小線幅が小さくなっても、ドライエッチングを実施できる。そのため、吸収体パターン６０の微細化に対して有効である。
本発明の反射型マスクブランクは、基板１０の反射層２０が積層される側とは反対側の主面（以下、裏面という。）に、静電チャック用の裏面導電層を備えることができる。裏面導電層には、特性として、シート抵抗値が低いことが要求される。裏面導電層のシート抵抗値は、例えば、２５０Ω／□以下であり、２００Ω／□以下が好ましい。
裏面導電層の材料は、例えば、ＣｒもしくはＴａなどの金属、またはこれらの合金を用いることができる。Ｃｒを含む合金としては、Ｃｒに、Ｂ、Ｎ、Ｏ、およびＣからなる群から選択される１種以上を含有したＣｒ化合物を用いることができる。Ｔａを含む合金としては、Ｔａに、Ｂ、Ｎ、Ｏ、およびＣからなる群から選択される１種以上を含有したＴａ化合物を用いることができる。
裏面導電層の膜厚は、静電チャック用としての機能を満足する限り特に限定されないが、例えば、１０～４００ｎｍとする。また、この裏面導電層は、反射型マスクブランクの裏面側の応力調整も備えることができる。すなわち、裏面導電層は、主面側に形成された各種層からの応力とバランスをとって、反射型マスクブランクを平坦にするように調整することができる。
裏面導電層の形成方法は、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法などの公知の成膜方法を用いることができる。
裏面導電層は、例えば、反射層を形成する前に、基板の裏面に形成することができる。
＜反射型マスク＞
次に、図２に示す反射型マスクブランクを用いて得られる反射型マスクについて説明する。図９は、反射型マスクの構成の一例を示す概略断面図である。図９に示す反射型マスクは、図２に示す反射型マスクブランクの吸収層４０（下部吸収層４１、上部吸収層４２）に、所望の吸収体パターン６０を形成したものである。吸収体パターンは通常の加工方法、すなわち反射型マスクブランク上へのレジスト塗布、露光、現像、エッチングにより形成される。なお、図１に示す反射型マスクブランクを用いて得られる反射型マスクの場合、単層の吸収層に吸収体パターンが形成される。
次に、図２に示す反射型マスクブランクを用いて得られる反射型マスクについて説明する。図９は、反射型マスクの構成の一例を示す概略断面図である。図９に示す反射型マスクは、図２に示す反射型マスクブランクの吸収層４０（下部吸収層４１、上部吸収層４２）に、所望の吸収体パターン６０を形成したものである。吸収体パターンは通常の加工方法、すなわち反射型マスクブランク上へのレジスト塗布、露光、現像、エッチングにより形成される。なお、図１に示す反射型マスクブランクを用いて得られる反射型マスクの場合、単層の吸収層に吸収体パターンが形成される。
例１、例３、例４は実施例、例２は比較例である。
[例１]
成膜用の基板として、ＳｉＯ2－ＴｉＯ2系のガラス基板（外形が約１５２ｍｍ角、厚さが約６．３ｍｍ）を使用した。なお、ガラス基板の熱膨張係数は０．０２×１０-7／℃以下である。ガラス基板を研磨して、表面粗さを二乗平均平方根粗さＲｑで０．１５ｎｍ以下、平坦度を１００ｎｍ以下の平滑な表面に加工した。ガラス基板の裏面上には、マグネトロンスパッタリング法を用いて、厚さが約１００ｎｍのＣｒ層を成膜し、静電チャック用の裏面導電層を形成した。Ｃｒ層のシート抵抗値は１００Ω／□程度であった。
基板の裏面に導電層を成膜した後、基板の表面にイオンビームスパッタリング法を用いて、Ｓｉ膜およびＭｏ膜を交互に成膜することを４０周期繰り返す。Ｓｉ膜の膜厚は、約４．０ｎｍとし、Ｍｏ膜の膜厚は、約３．０ｎｍとする。これにより、合計の膜厚が約２８０ｎｍ（（Ｓｉ膜：４．０ｎｍ＋Ｍｏ膜：３．０ｎｍ）×４０）の反射層（多層反射膜）を形成した。その後、反射層の上に、イオンビームスパッタリング法を用いてＲｕ層（膜厚が約２．５ｎｍ）を成膜して、保護層を形成した。このとき、波長１３．５３ｎｍにおける反射率は６４％となった。
保護層上に、吸収層としてＴａＮｂ膜を成膜した。スパッタターゲットにはＴａＮｂ（Ｔａ：Ｎｂ＝６０：４０）を用い、スパッタガスにはＡｒを用いた。吸収層のスパッタ時にステージの回転を止めることにより、面内で膜厚分布を有する吸収層を得た。これにより、図１に示す反射型マスクブランクを作製した。吸収層の膜厚は、Ｘ線回折装置（株式会社リガク社製、ＳｍａｒｔＬａｂ ＨＴＰ）を用いてＸ線反射率法（ＸＲＲ）にて測定した。
反射型マスクブランクの吸収層の厚さと反射率の関係を測定した。反射率の測定には、マスクブランク用ＥＵＶ反射率計（ＡＩＸＵＶ社製、ＭＢＲ）を用いて行った。ＥＵＶ光の波長は１３．５３ｎｍとした。吸収層の厚さと反射率との関係を図１０（ａ）に示す。吸収層の膜厚７２ｎｍ付近で反射率３．２％のピークを持っている。この反射率は位相シフトマスクとしての条件である２．５％以上、１０％以下を満たしている。
図１０（ａ）には、実測値とともにシミュレーション結果を示している。シミュレーションでは、波長１３．５３ｎｍにおける屈折率ｎを０．９４５とし、同波長における吸収係数ｋを０．０２３６とした。実測値とシミュレーション結果は良く一致していることが判る。
上記の条件では、（４）式よりｄMAXは７２．３ｎｍとなる。図１０（ｂ）には膜厚がｄMAXでの反射光スペクトル、図１０（ｃ）には膜厚がｄMAX－６ｎｍでの反射光スペクトルを示す。実測値とシミュレーション結果は良く一致していることが判る。位相シフトマスクの膜厚管理に反射光スペクトルを用いることができる。
成膜用の基板として、ＳｉＯ2－ＴｉＯ2系のガラス基板（外形が約１５２ｍｍ角、厚さが約６．３ｍｍ）を使用した。なお、ガラス基板の熱膨張係数は０．０２×１０-7／℃以下である。ガラス基板を研磨して、表面粗さを二乗平均平方根粗さＲｑで０．１５ｎｍ以下、平坦度を１００ｎｍ以下の平滑な表面に加工した。ガラス基板の裏面上には、マグネトロンスパッタリング法を用いて、厚さが約１００ｎｍのＣｒ層を成膜し、静電チャック用の裏面導電層を形成した。Ｃｒ層のシート抵抗値は１００Ω／□程度であった。
基板の裏面に導電層を成膜した後、基板の表面にイオンビームスパッタリング法を用いて、Ｓｉ膜およびＭｏ膜を交互に成膜することを４０周期繰り返す。Ｓｉ膜の膜厚は、約４．０ｎｍとし、Ｍｏ膜の膜厚は、約３．０ｎｍとする。これにより、合計の膜厚が約２８０ｎｍ（（Ｓｉ膜：４．０ｎｍ＋Ｍｏ膜：３．０ｎｍ）×４０）の反射層（多層反射膜）を形成した。その後、反射層の上に、イオンビームスパッタリング法を用いてＲｕ層（膜厚が約２．５ｎｍ）を成膜して、保護層を形成した。このとき、波長１３．５３ｎｍにおける反射率は６４％となった。
保護層上に、吸収層としてＴａＮｂ膜を成膜した。スパッタターゲットにはＴａＮｂ（Ｔａ：Ｎｂ＝６０：４０）を用い、スパッタガスにはＡｒを用いた。吸収層のスパッタ時にステージの回転を止めることにより、面内で膜厚分布を有する吸収層を得た。これにより、図１に示す反射型マスクブランクを作製した。吸収層の膜厚は、Ｘ線回折装置（株式会社リガク社製、ＳｍａｒｔＬａｂ ＨＴＰ）を用いてＸ線反射率法（ＸＲＲ）にて測定した。
反射型マスクブランクの吸収層の厚さと反射率の関係を測定した。反射率の測定には、マスクブランク用ＥＵＶ反射率計（ＡＩＸＵＶ社製、ＭＢＲ）を用いて行った。ＥＵＶ光の波長は１３．５３ｎｍとした。吸収層の厚さと反射率との関係を図１０（ａ）に示す。吸収層の膜厚７２ｎｍ付近で反射率３．２％のピークを持っている。この反射率は位相シフトマスクとしての条件である２．５％以上、１０％以下を満たしている。
図１０（ａ）には、実測値とともにシミュレーション結果を示している。シミュレーションでは、波長１３．５３ｎｍにおける屈折率ｎを０．９４５とし、同波長における吸収係数ｋを０．０２３６とした。実測値とシミュレーション結果は良く一致していることが判る。
上記の条件では、（４）式よりｄMAXは７２．３ｎｍとなる。図１０（ｂ）には膜厚がｄMAXでの反射光スペクトル、図１０（ｃ）には膜厚がｄMAX－６ｎｍでの反射光スペクトルを示す。実測値とシミュレーション結果は良く一致していることが判る。位相シフトマスクの膜厚管理に反射光スペクトルを用いることができる。
［例２］
吸収層として、ＴａＮｂ膜の代わりにＴａＮ膜を用いた。波長１３．５３ｎｍにおける屈折率ｎを０．９４７、同波長における吸収係数ｋを０．０３１とすると、ｄMAXは（４）式より７２．０ｎｍとなった。このときの反射率はシミュレーションより１．２％となり、位相シフトマスクとしての条件である２．５％以上、１０％以下を満たしていない。
例１，２について、投影光学系の開口数ＮＡが０．３３、σ値が０．５の露光条件でウエハ上２２ｎｍの孤立ホールパターンを露光した場合のシミュレーション結果を図１１（ａ），（ｂ）に示す。図１１（ａ）にＮＩＬＳの膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示し、図１１（ｂ）に光学像のピーク光強度の膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示す。図１１（ａ），（ｂ）では、横軸を吸収層の膜厚と、（４）式より求まるｄMAXとの差としている。図１１（ａ）に示すように、吸収層がＴａＮｂ膜の例１に比べ、吸収層がＴａＮ膜の例２は、ＮＩＬＳはずっと小さくなり、位相シフト効果は小さいことが判る。図１１（ｂ）に示すように、吸収層がＴａＮｂ膜の例１に比べ、吸収層がＴａＮ膜の例２は、露光時のピーク光強度が低いことが判る。
吸収層として、ＴａＮｂ膜の代わりにＴａＮ膜を用いた。波長１３．５３ｎｍにおける屈折率ｎを０．９４７、同波長における吸収係数ｋを０．０３１とすると、ｄMAXは（４）式より７２．０ｎｍとなった。このときの反射率はシミュレーションより１．２％となり、位相シフトマスクとしての条件である２．５％以上、１０％以下を満たしていない。
例１，２について、投影光学系の開口数ＮＡが０．３３、σ値が０．５の露光条件でウエハ上２２ｎｍの孤立ホールパターンを露光した場合のシミュレーション結果を図１１（ａ），（ｂ）に示す。図１１（ａ）にＮＩＬＳの膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示し、図１１（ｂ）に光学像のピーク光強度の膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示す。図１１（ａ），（ｂ）では、横軸を吸収層の膜厚と、（４）式より求まるｄMAXとの差としている。図１１（ａ）に示すように、吸収層がＴａＮｂ膜の例１に比べ、吸収層がＴａＮ膜の例２は、ＮＩＬＳはずっと小さくなり、位相シフト効果は小さいことが判る。図１１（ｂ）に示すように、吸収層がＴａＮｂ膜の例１に比べ、吸収層がＴａＮ膜の例２は、露光時のピーク光強度が低いことが判る。
［例３］
吸収層として、ＴａＮｂ膜の代わりにＲｅ膜を用いた。波長１３．５３ｎｍにおける屈折率ｎを０．９３３、同波長における吸収係数ｋを０．０４０５とすると、ｄMAXは（４）式より４４．８ｎｍとなり、ＴａＮｂ膜を用いた例１よりずっと薄くなる。これはｎ値が小さいためである。このときの反射率はシミュレーションより３．７％となり、位相シフトマスクとしての条件である２．５％以上、１０％以下を満たしている。投影光学系の開口数ＮＡが０．３３、σ値が０．５の露光条件でウエハ上に２２ｎｍの孤立ホールパターンを露光した場合のシミュレーション結果を図１２（ａ），（ｂ）に示す。図１２（ａ）にＮＩＬＳの膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示し、図１２（ｂ）に光学像のピーク光強度の膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示す。図１２（ａ），（ｂ）では、横軸を吸収層の膜厚と、（４）式より求まるｄMAXとの差としている。図１２（ａ）に示すように、吸収層としてＲｅ膜を用いた例３のＮＩＬＳは、吸収層としてＴａＮｂ膜を用いた例１と同じく、吸収層膜厚がｄMAX、ｄMAX－６ｎｍ付近でピークを持っている。
図１２（ｂ）より判るように、光学像の光強度は膜厚が薄いほど大きくなる。一方、ＮＩＬＳは、吸収層の膜厚がｄMAXのとき最大になり、ｄMAX－６ｎｍにもピークを持っている。膜厚ｄMAX－６ｎｍでの光強度は、膜厚ｄMAXでの光強度より６％高い。ＮＩＬＳと光強度のバランスを考慮すると、吸収層の膜厚の最適値はｄMAXあるいはｄMAX－６ｎｍのどちらかになる。
吸収層として、ＴａＮｂ膜の代わりにＲｅ膜を用いた。波長１３．５３ｎｍにおける屈折率ｎを０．９３３、同波長における吸収係数ｋを０．０４０５とすると、ｄMAXは（４）式より４４．８ｎｍとなり、ＴａＮｂ膜を用いた例１よりずっと薄くなる。これはｎ値が小さいためである。このときの反射率はシミュレーションより３．７％となり、位相シフトマスクとしての条件である２．５％以上、１０％以下を満たしている。投影光学系の開口数ＮＡが０．３３、σ値が０．５の露光条件でウエハ上に２２ｎｍの孤立ホールパターンを露光した場合のシミュレーション結果を図１２（ａ），（ｂ）に示す。図１２（ａ）にＮＩＬＳの膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示し、図１２（ｂ）に光学像のピーク光強度の膜厚依存性をシミュレーションにより求めた結果を示す。図１２（ａ），（ｂ）では、横軸を吸収層の膜厚と、（４）式より求まるｄMAXとの差としている。図１２（ａ）に示すように、吸収層としてＲｅ膜を用いた例３のＮＩＬＳは、吸収層としてＴａＮｂ膜を用いた例１と同じく、吸収層膜厚がｄMAX、ｄMAX－６ｎｍ付近でピークを持っている。
図１２（ｂ）より判るように、光学像の光強度は膜厚が薄いほど大きくなる。一方、ＮＩＬＳは、吸収層の膜厚がｄMAXのとき最大になり、ｄMAX－６ｎｍにもピークを持っている。膜厚ｄMAX－６ｎｍでの光強度は、膜厚ｄMAXでの光強度より６％高い。ＮＩＬＳと光強度のバランスを考慮すると、吸収層の膜厚の最適値はｄMAXあるいはｄMAX－６ｎｍのどちらかになる。
［例４］
吸収層として、ＴａＮｂ膜の代わりに、下部吸収層のＴａＮｂ膜、上部吸収層のＴａＮＯ膜（膜厚４ｎｍ）の二層膜（ＴａＮＯ（４ｎｍ）／ＴａＮｂ膜）を用いた。下部吸収層としてのＴａＮｂの波長１３．５３ｎｍにおける屈折率ｎ1は０．９４５、上部吸収層としてのＴａＯＮの波長１３．５３ｎｍにおける屈折率ｎ2は０．９６８、同波長における吸収係数ｋ2は０．０５１２とすると、ｄbi MAXは（６）式より７１．６ｎｍとなる。このときの反射率はシミュレーションより３．５％となり、位相シフトマスクとして十分な効果を期待できる。ＴａＮＯ膜が最表面にあるため、ＴａＮｂ単膜に比べ洗浄に強く、経時安定性良好になる。投影光学系の開口数ＮＡが０．３３、σ値が０．５の露光条件でウエハ上に２２ｎｍの孤立ホールパターンを露光した場合のシミュレーション結果を図１２（ａ），（ｂ）に示す。図１２（ａ）に示すように、下部吸収層のＴａＮｂ膜、上部吸収層のＴａＮＯ膜（膜厚４ｎｍ）の二層膜を用いた例４のＮＩＬＳは、吸収層としてＴａＮｂ膜を用いた例１と同じく、吸収層膜厚がｄbi MAX、ｄbi MAX－６ｎｍ付近でピークを持っている。
図１２（ｂ）より判るように、光学像の光強度は膜厚が薄いほど大きくなる。一方、ＮＩＬＳは、吸収層の膜厚がｄbi MAXのとき最大になり、ｄbi MAX－６ｎｍにもピークを持っている。膜厚ｄbi MAX－６ｎｍでの光強度は、膜厚ｄbi MAXでの光強度より６％高い。ＮＩＬＳと光強度のバランスを考慮すると、吸収層の膜厚の最適値はｄbi MAXあるいはｄbi MAX－６ｎｍのどちらかになる。
吸収層として、ＴａＮｂ膜の代わりに、下部吸収層のＴａＮｂ膜、上部吸収層のＴａＮＯ膜（膜厚４ｎｍ）の二層膜（ＴａＮＯ（４ｎｍ）／ＴａＮｂ膜）を用いた。下部吸収層としてのＴａＮｂの波長１３．５３ｎｍにおける屈折率ｎ1は０．９４５、上部吸収層としてのＴａＯＮの波長１３．５３ｎｍにおける屈折率ｎ2は０．９６８、同波長における吸収係数ｋ2は０．０５１２とすると、ｄbi MAXは（６）式より７１．６ｎｍとなる。このときの反射率はシミュレーションより３．５％となり、位相シフトマスクとして十分な効果を期待できる。ＴａＮＯ膜が最表面にあるため、ＴａＮｂ単膜に比べ洗浄に強く、経時安定性良好になる。投影光学系の開口数ＮＡが０．３３、σ値が０．５の露光条件でウエハ上に２２ｎｍの孤立ホールパターンを露光した場合のシミュレーション結果を図１２（ａ），（ｂ）に示す。図１２（ａ）に示すように、下部吸収層のＴａＮｂ膜、上部吸収層のＴａＮＯ膜（膜厚４ｎｍ）の二層膜を用いた例４のＮＩＬＳは、吸収層としてＴａＮｂ膜を用いた例１と同じく、吸収層膜厚がｄbi MAX、ｄbi MAX－６ｎｍ付近でピークを持っている。
図１２（ｂ）より判るように、光学像の光強度は膜厚が薄いほど大きくなる。一方、ＮＩＬＳは、吸収層の膜厚がｄbi MAXのとき最大になり、ｄbi MAX－６ｎｍにもピークを持っている。膜厚ｄbi MAX－６ｎｍでの光強度は、膜厚ｄbi MAXでの光強度より６％高い。ＮＩＬＳと光強度のバランスを考慮すると、吸収層の膜厚の最適値はｄbi MAXあるいはｄbi MAX－６ｎｍのどちらかになる。
図１３（ａ），（ｂ）には例１、３、４で述べたＴａＮｂ膜、Ｒｅ膜、ＴａＯＮ膜（４ｎｍ）／ＴａＮｂ膜の反射光スペクトルを示す。図１３（ａ）は膜厚がｄMAXまたはｄbi
MAXの場合で、反射率のピーク波長は１３．５３ｎｍ付近となっている。図１３（ｂ）は膜厚がｄMAX－６ｎｍまたはｄbi
MAX－６ｎｍの場合で、反射率のピーク波長は１３．６３ｎｍ付近となっている。図１３（ａ），（ｂ）から判るように、吸収層の膜厚管理の基準として、膜種によらず、反射光のピーク波長を用いることができる。
以上の通り、本発明は、以下の反射型マスクブランクおよび反射型マスクを提供する。
（１）基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層を保護する保護層と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層をこの順に有する反射型マスクブランクであって、
前記吸収層の波長１３．５３ｎｍにおける反射率が２．５～１０％であり、
前記吸収層の膜厚ｄは
という関係を満たすことを特徴とする反射型マスクブランク。
ここで、整数ｉは０または１であり、ｄMAXは
である。上式中、吸収層の屈折率をｎ、吸収層の吸収係数をｋとする。ＩＮＴ（ｘ）は小数部を切り捨てた整数値を返す関数である。
（２）基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層を保護する保護層と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層をこの順に有する反射型マスクブランクであって、
前記吸収層の波長１３．５３ｎｍにおける反射率が２．５～１０％であり、
前記吸収層が、下部吸収層および上部吸収層の二層からなり、
前記二層からなる吸収層の膜厚ｄbiは
という関係を満たすことを特徴とする反射型マスクブランク。
ここで、整数ｉは０または１であり、ｄbi MAXは
である。上式中、下部吸収層の屈折率をｎ1、上部吸収層の屈折率をｎ2、上部吸収層の吸収係数をｋ2とする。ＩＮＴ（ｘ）は小数部を切り捨てた整数値を返す関数である。
（３）前記反射層の波長１３．５３ｎｍにおける反射光に対する前記吸収層の波長１３．５３ｎｍにおける反射光の位相差は１９０～２２０度であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の反射型マスクブランク。
（４）前記吸収層はＴａ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｂ、Ｎ、および、Ｏからなる群から選択される１種以上の元素を含有することを特徴とする上記（１）～（３）のいずれか一つに記載の反射型マスクブランク。
（５）前記吸収層の反射光スペクトルのピーク波長をλMAXとしたとき、前記整数ｉに対応して
を満たすことを特徴とする上記（１）～（４）のいずれか一つに記載の反射型マスクブランク。
（６）前記吸収層の上にハードマスク層を有することを特徴とする上記（１）～（５）のいずれか一つに記載の反射型マスクブランク。
（７）前記ハードマスク層は、ＣｒおよびＳｉの少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする上記（６）に記載の反射型マスクブランク。
（８）前記基板の裏面に裏面導電層を有することを特徴とする上記（１）～（７）のいずれか一つに記載の反射型マスクブランク。
（９）前記裏面導電層の材料は、ＣｒもしくはＴａ、またはこれらの合金であることを特徴とする上記（８）に記載の反射型マスクブランク。
（１０）上記（１）～（９）のいずれか一つに記載の反射型マスクブランクの前記吸収層に、パターンが形成されている反射型マスク。
（１）基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層を保護する保護層と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層をこの順に有する反射型マスクブランクであって、
前記吸収層の波長１３．５３ｎｍにおける反射率が２．５～１０％であり、
前記吸収層の膜厚ｄは
ここで、整数ｉは０または１であり、ｄMAXは
（２）基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層を保護する保護層と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層をこの順に有する反射型マスクブランクであって、
前記吸収層の波長１３．５３ｎｍにおける反射率が２．５～１０％であり、
前記吸収層が、下部吸収層および上部吸収層の二層からなり、
前記二層からなる吸収層の膜厚ｄbiは
ここで、整数ｉは０または１であり、ｄbi MAXは
（３）前記反射層の波長１３．５３ｎｍにおける反射光に対する前記吸収層の波長１３．５３ｎｍにおける反射光の位相差は１９０～２２０度であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の反射型マスクブランク。
（４）前記吸収層はＴａ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｂ、Ｎ、および、Ｏからなる群から選択される１種以上の元素を含有することを特徴とする上記（１）～（３）のいずれか一つに記載の反射型マスクブランク。
（５）前記吸収層の反射光スペクトルのピーク波長をλMAXとしたとき、前記整数ｉに対応して
（６）前記吸収層の上にハードマスク層を有することを特徴とする上記（１）～（５）のいずれか一つに記載の反射型マスクブランク。
（７）前記ハードマスク層は、ＣｒおよびＳｉの少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする上記（６）に記載の反射型マスクブランク。
（８）前記基板の裏面に裏面導電層を有することを特徴とする上記（１）～（７）のいずれか一つに記載の反射型マスクブランク。
（９）前記裏面導電層の材料は、ＣｒもしくはＴａ、またはこれらの合金であることを特徴とする上記（８）に記載の反射型マスクブランク。
（１０）上記（１）～（９）のいずれか一つに記載の反射型マスクブランクの前記吸収層に、パターンが形成されている反射型マスク。
以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本出願は、２０１９年１０月２９日出願の日本特許出願２０１９－１９５８５６に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本出願は、２０１９年１０月２９日出願の日本特許出願２０１９－１９５８５６に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１０ 基板
２０ 反射層
３０ 保護層
４０ 吸収層
４１ 下部吸収層
４２ 上部吸収層
６０ 吸収体パターン
２０ 反射層
３０ 保護層
４０ 吸収層
４１ 下部吸収層
４２ 上部吸収層
６０ 吸収体パターン
Claims (9)
- 基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層を保護する保護層と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層をこの順に有する反射型マスクブランクであって、
前記吸収層の波長１３．５３ｎｍにおける反射率が２．５～１０％であり、
前記吸収層が、下部吸収層および上部吸収層の二層からなり、
前記二層からなる吸収層の膜厚ｄbiは
ここで、整数ｉは０または１であり、ｄbi MAXは
- 前記反射層の波長１３．５３ｎｍにおける反射光に対する前記吸収層の波長１３．５３ｎｍにおける反射光の位相差は１９０～２２０度であることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
- 前記吸収層はＴａ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｂ、Ｎ、および、Ｏからなる群から選択される１種以上の元素を含有す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。
- 前記吸収層の反射光スペクトルのピーク波長をλMAXとしたとき、前記整数ｉに対応して
- 前記吸収層の上にハードマスク層を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記ハードマスク層は、ＣｒおよびＳｉの少なくとも一方の元素を含むことを特徴とする請求項５に記載の反射型マスクブランク。
- 前記基板の裏面に裏面導電層を有することを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記裏面導電層の材料は、ＣｒもしくはＴａ、またはこれらの合金であることを特徴とする請求項７に記載の反射型マスクブランク。
- 請求項１～８のいずれか一項に記載の反射型マスクブランクの前記吸収層に、パターンが形成されている反射型マスク。
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