JP4998082B2 - 反射型フォトマスクブランク及びその製造方法、反射型フォトマスク、並びに、半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、フォトリソグラフィー法において、半導体装置製造などに用いられる反射型フォトマスクブランク及びその製造方法、反射型フォトマスク、並びに、半導体装置の製造方法に関する。特に、軟Ｘ線領域の極端紫外光、すなわちＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を使用したフォトリソグラフィー法に関するものである。
従来、半導体素子製造において、フォトリソグラフィー法によってＳｉ基板上へ必要なパターン転写をする際には、光源として、ランプ光源（波長３６５ｎｍ）やエキシマレーザー光源（ＫｒＦ：波長２４８ｎｍ、ＡｒＦ：波長１９３ｎｍ）が使用されてきた。さらにその次世代技術として、ＡｒＦエキシマレーザーを用いた液浸露光技術が使用されている。しかしながら、ＡｒＦエキシマレーザを用いた液浸露光をもってしても、将来的に求められる３２ｎｍ以下の線幅を有するデバイスを作製することは容易ではない。また、ＡｒＦエキシマレーザーを用いる液浸露光を３２ｎｍ以下の線幅を有するデバイス作製用のリソグラフィ技術として適用するには露光装置やレジストの課題もある。このため、エキシマレーザー光より１桁以上も短い波長を有するＥＵＶ光（波長約１３ｎｍ）を光源とするフォトリソグラフィー法の開発が望まれている。
ＥＵＶ光を使用したＥＵＶリソグラフィー法では、反射光学系による露光が用いられる。これはＥＵＶ光の波長領域における物質の屈折率が１よりわずかに小さい程度であり、従来の露光源で用いられるような屈折光学系が使用できないことによる。また、従来パターン転写には透過型フォトマスクが使用されているが、ＥＵＶ光の波長域では、ほとんどの物質が高い光吸収性を持つため、反射型フォトマスクが使用される。
このようなＥＵＶリソグラフィー法における反射型フォトマスクとしては、基板上に、ＥＵＶ光を反射可能な多層反射膜と、多層反射膜上に形成されてＥＵＶ光の吸収率の高い材質の吸収膜とで構成された反射型フォトマスクブランクを使用したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。より詳しくは、多層反射膜は、ＥＵＶ光の波長に対する屈折率が互いに大きく異なった２種類以上の材料層を周期的に積層させた構造となっている。また、吸収膜は、酸化タンタルを含んだ膜と、タンタルを含んだ膜との積層構造となっている。そして、この吸収膜を所定のパターンでエッチングすることで、ＥＵＶ光が所定のパターンで多層反射膜に反射して、Ｓｉ基板上へのパターン転写を可能とさせる。
特許文献等は以下の通り。
特開２００４−３４２７３４号公報
しかしながら、特許文献１の反射型フォトマスクブランクでは、吸収膜の露光転写パターン形成のためのエッチングの後のマスク修正工程後に行われる緩衝膜エッチングの際に吸収膜上層も同時にエッチングされてしまう、または吸収膜の露光転写パターン形成のためのエッチングの際に緩衝膜もエッチングされてしまうなどの問題があった。例えば、Ｎｂ系の材料はＴａ系材料よりも塩素系やフッ素系のガスでのエッチングレートが同等程度、又はそれ以上であり、緩衝膜には適さない。また、Ｚｒ系材料もエッチング耐性があるのでマスク修正後に除去するのが難しい。また、フォトマスクブランク作製においては各成膜材料源数に応じた成膜チャンバー数が必要となるので成膜材料源は少ない方が望ましい。従来の材料選択では吸収膜、緩衝膜、保護膜それぞれ成膜材料源が異なっていた。
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、前記保護膜と前記吸収膜上層、又は前記緩衝膜と前記吸収膜下層のどちらか又は両方の組み合わせにおいて同じスパッタ成膜材料源を使用することで必要な成膜チャンバー数を減らし、そして緩衝膜エッチングの条件に対してエッチング耐性の高い吸収膜上層を使用することによって、吸収膜の露光転写パターン形成の際に行われるエッチングの後のマスク修正工程後の緩衝膜エッチング工程の際に吸収体上層もエッチングされるのを防止することができるフォトマスクブランク及びその製造方法、また、このような反射型フォトマスクブランクに露光転写パターンを形成した反射型フォトマスク、並びに、半導体装置の製造方法を提供する。
請求項１記載の発明は、順に、基板と、
多層反射膜と、
ＺｒとＳｉとを含んだ化合物、若しくは、Ｚｒ及びＳｉと、ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１つ以上を含む化合物よりなる保護膜と、
吸収膜の露光転写パターン形成の際に行われるエッチングに対して耐性を有する緩衝膜と、
吸収膜下層と、
ＺｒとＳｉとを含んだ化合物、若しくは、Ｚｒ及びＳｉと、ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１つ以上を含む化合物よりなる吸収膜上層より形成される２層構造の吸収膜と、よりなる反射型フォトマスクブランクとする。
多層反射膜と、
ＺｒとＳｉとを含んだ化合物、若しくは、Ｚｒ及びＳｉと、ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１つ以上を含む化合物よりなる保護膜と、
吸収膜の露光転写パターン形成の際に行われるエッチングに対して耐性を有する緩衝膜と、
吸収膜下層と、
ＺｒとＳｉとを含んだ化合物、若しくは、Ｚｒ及びＳｉと、ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１つ以上を含む化合物よりなる吸収膜上層より形成される２層構造の吸収膜と、よりなる反射型フォトマスクブランクとする。
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の反射型フォトマスクブランクにおいて、緩衝膜はＴａとＳｉのどちらか若しくは両方とＯのうちの少なくともいずれか１つ以上を含む化合物よりなることを特徴とする反射型フォトマスクブランクとする。
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の反射型フォトマスクブランクにおいて、
前記緩衝膜は、前記吸収膜をエッチングして露光転写パターンを形成する際におけるエッチングレートが前記吸収膜に対して１／１０以下であることを特徴とする反射型フォトマスクブランクとする。
前記緩衝膜は、前記吸収膜をエッチングして露光転写パターンを形成する際におけるエッチングレートが前記吸収膜に対して１／１０以下であることを特徴とする反射型フォトマスクブランクとする。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の反射型フォトマスクブランクの製造方法であって、
前記基板上に、前記多層反射膜を形成する多層反射膜形成工程と、
該多層反射膜上に、不活性ガス雰囲気、または、不活性ガスと、酸素または窒素の少なくともいずれか１つとを含む混合ガス雰囲気で、ＺｒＳｉ合金をターゲットとしたスパッタリングを行って、保護膜を形成する保護膜形成工程と、
該保護膜上に、前記吸収膜の露光転写パターン形成の際に行われるエッチングに対して耐性を有する材質で形成されたものをターゲットとしたスパッタリングを行って、緩衝膜を形成する緩衝膜形成工程と、
該緩衝膜上に、前記吸収膜を形成する吸収膜形成工程と
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の製造方法とする。
前記基板上に、前記多層反射膜を形成する多層反射膜形成工程と、
該多層反射膜上に、不活性ガス雰囲気、または、不活性ガスと、酸素または窒素の少なくともいずれか１つとを含む混合ガス雰囲気で、ＺｒＳｉ合金をターゲットとしたスパッタリングを行って、保護膜を形成する保護膜形成工程と、
該保護膜上に、前記吸収膜の露光転写パターン形成の際に行われるエッチングに対して耐性を有する材質で形成されたものをターゲットとしたスパッタリングを行って、緩衝膜を形成する緩衝膜形成工程と、
該緩衝膜上に、前記吸収膜を形成する吸収膜形成工程と
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の製造方法とする。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の反射型フォトマスクブランクの製造方法で製造された反射型フォトマスクブランクの吸収膜をエッチングして露光転写パターンを形成したことを特徴とする反射型フォトマスクとする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の反射型フォトマスクに、前記露光光として
極端紫外光を照射し、該反射型フォトマスクの前記多層反射膜に反射した反射光を半導体基板上に設けられたレジスト層に露光することで、該レジスト層に前記反射型フォトマスクの前記吸収膜のパターンを転写する転写工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法とする。
極端紫外光を照射し、該反射型フォトマスクの前記多層反射膜に反射した反射光を半導体基板上に設けられたレジスト層に露光することで、該レジスト層に前記反射型フォトマスクの前記吸収膜のパターンを転写する転写工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法とする。
以上述べたように、本発明の反射型フォトマスクは保護膜と吸収膜上層で同じ成膜材料源を使い、緩衝膜と吸収膜下層で同じ成膜材料源を用いることによって成膜チャンバー数を少なくすることができる。また、吸収膜の露光転写パターン形成のためのエッチングの後のマスク修正工程後に行われる緩衝膜エッチングの際に吸収膜上層も大きくエッチングされてしまったり、または吸収体層の露光転写パターン形成のためのエッチングの際に緩衝膜もエッチングされてしまうなどの問題を解決できる。
図１から図３は、この発明に係る実施形態を示している。図１に示すように、この実施形態の反射型フォトマスクブランク１０は、基板１と、基板上に形成された多層反射膜２と、多層反射膜２上に形成された保護膜３と、保護膜３上に形成された緩衝膜４と、緩衝膜４上に形成された吸収膜下層５ａとその更に上層の吸収膜上層５ｂを備えている。より詳しくは、基板１はＳｉ基板や、低熱膨張ガラス基板などである。また、多層反射膜２は、露光光であるＥＵＶ光（極端紫外光）を反射するもので、ＥＵＶ光に対する屈折率の大きく異なる材料の組み合わせによる多層膜から構成されている。例えば、多層反射膜２としては、ＭｏとＳｉ、またはＭｏとＢｅといった組み合わせの層を４０周期程度繰り返し積層することにより形成されている。
また、吸収膜下層５ａは、後述のようにドライエッチングされて所定の露光転写パターンに形成された際に、照射されたＥＵＶ光を吸収するものであり、すなわち、ＥＵＶ光に対する高吸収性を有する重金属から選択される。このような重金属としては、Ｔａを主成分とした合金を好ましく用いることができる。また、このような吸収膜下層５ａの結晶状態としては、平滑性の高い吸収体層表面を得るため、アモルファスの方が良い。例えば、Ｔａの場合にはＳｉを適量含んだ合金（以下、ＴａＳｉ系吸収体と表記する）とすることでアモルファス化が行える。
また、緩衝膜４は、吸収膜下層５ａと上層５ｂの露光転写パターン形成の際に行われるドライエッチングに対して耐性を有する材質で形成されて、吸収膜下層５ａをエッチングする際に、下層へのダメージを防ぐエッチングストッパーとして機能するものである。すなわち、例えば吸収膜下層５ａと同じＴａとＳｉとを含んだ化合物（以下、ＴａＳｉと表記）若しくは、Ｔａ及びＳｉとＯのうちの少なくともいずれか１つとを含む化合物（以下、ＴａＳｉＯと表記）で形成されている。
また、保護膜３は、多層反射膜２を保護するためのものであり、緩衝膜４をエッチングして除去する際に、多層反射膜２へのダメージを防ぐエッチングストッパーとして機能するものである。保護膜３は、ＺｒとＳｉとを含んだ化合物（以下、ＺｒＳｉと表記）若しくは、Ｚｒ及びＳｉと、ＯまたはＮのうちの少なくともいずれか１つとを含む化合物（以下、ＺｒＳｉＯ及びＺｒＳｉＮで表記）で形成されている。吸収膜下層５ａと吸収膜上層５ｂをドライエッチングする際にはエッチングレートの大きい塩素を主体としたエッチング雰囲気にて行われる。ただし、吸収膜上層５ｂをフッ素系ガスでエッチングし、吸収膜下層５ａを塩素を主体としたガスでエッチングする場合のもある。緩衝膜４をエッチングする際にはフッ素系ガスを主体としたエッチング雰囲気にて行われる。そして、このエッチング環境下におけるＺｒＳｉ、ＺｒＳｉＯ、ＺｒＳｉＮ化合物の耐性はいずれも良好である。図５にＴａＳｉ、ＴａＳｉＯ、ＺｒＳｉ、ＺｒＳｉＯ、ＺｒＳｉＮのエッチングレ
ートを示す。図１から、ＴａＳｉＯのＣｌ2でのエッチングレートはＴａＳｉＯの１／２５以下である。また、Ｃ2Ｆ6でのエッチングにおいては、ＺｒＳｉ、ＺｒＳｉＯ及びＺｒＳｉＮのいずれの材料のエッチングレートはＴａＳｉＯの１／１０以下であることがわかる。
ートを示す。図１から、ＴａＳｉＯのＣｌ2でのエッチングレートはＴａＳｉＯの１／２５以下である。また、Ｃ2Ｆ6でのエッチングにおいては、ＺｒＳｉ、ＺｒＳｉＯ及びＺｒＳｉＮのいずれの材料のエッチングレートはＴａＳｉＯの１／１０以下であることがわかる。
このような保護膜３は、例えば、ＺｒＳｉで形成される場合には、Ａｒなどの不活性ガス雰囲気においてＺｒＳｉ合金をターゲットとしたスパッタリングを行うことで形成される。また、ＺｒＳｉＯ、あるいは、ＺｒＳｉＮで形成される場合には、Ａｒなどの不活性ガスと、Ｏ2またはＮ2の混合ガス雰囲気においてＺｒＳｉ合金をターゲットとしたスパッタリングを行うことで形成される。
そして、図２に示すように、このような反射型フォトマスクブランク２０のレジストパターニングの吸収膜上層５ｂを上述のように塩素ガス主体のエッチング雰囲気、若しくはフッ素系ガス主体のエッチング雰囲気でエッチングし、吸収膜５ｂをＣｌ2ガス主体のエッチング雰囲気でドライエッチングすることによって、吸収膜５ａ、吸収膜５ｂに露光転写パターンを形成した反射型フォトマスク３０を作製する。以下、実施例１に基づいて、本実施形態の反射型フォトマスクブランク１０及びその製造方法の詳細、並びに、反射型フォトマスク３０の製造の詳細について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
図１に示す反射型フォトマスクブランク１０において、基板１として、表面を研磨して平坦な面とした外形６インチ角、厚さ０．２５インチの合成石英を用いた。そして、まず、多層反射膜形成工程として、基板１上にＤＣマグネトロンスパッタによりＭｏとＳｉを交互に４０周期程度積層して、波長１３〜１４ｎｍ領域のＥＵＶ光に対して反射率が最大となるような多層反射膜２を作製した。このときのＭｏとＳｉからなる１周期の膜厚は７ｎｍであり、そのうちＭｏの膜厚は２．８ｎｍ、Ｓｉの膜厚は４．２ｎｍである。
次に、保護膜形成工程として、多層反射膜２上に、ＤＣマグネトロンスパッタにより保護膜３を形成した。すなわち、スパッタリングターゲットとして、ＺｒとＳｉの比が１：２であるＺｒＳｉ合金ターゲットを使用し、このＺｒＳｉ合金ターゲットに、ガス圧０．２５ＰａのＡｒにＯ2を添加した雰囲気下にてＤＣ３００Ｗを印加して、ＺｒＳｉＯからなる膜厚５ｎｍの成膜を行った。
次に、緩衝膜形成工程として、保護膜３上にＤＣマグネトロンスパッタにより緩衝膜４を形成した。すなわち、ＤＣ３００Ｗを印加したＴａにＳｉが少量添加してあるターゲットを用い、ガス圧０．２５ＰａのＡｒにＯ2を添加した雰囲気下で、ＴａとＳｉの合金の酸化物からなる膜厚１０ｎｍの成膜を行った。
次に、吸収膜下層５ａの形成工程として、緩衝膜４上にＤＣマグネトロンスパッタにより吸収膜下層５ａを形成した。緩衝膜４を形成するときと同じＴａＳｉ合金ターゲットを用いたＡｒガス雰囲気下にてＤＣ３００Ｗを印加して、膜厚７６ｎｍの成膜を行った。
さらに引き続いて、保護膜３形成用のＺｒＳｉターゲットを用いたＡｒにＯ2を添加した雰囲気下でのスパッタにより膜厚１６ｎｍの吸収膜５ｂの成膜を行った。
さらに引き続いて、保護膜３形成用のＺｒＳｉターゲットを用いたＡｒにＯ2を添加した雰囲気下でのスパッタにより膜厚１６ｎｍの吸収膜５ｂの成膜を行った。
以上により、反射型フォトマスクブランク１０を得ることができたが、この際に、吸収膜５ｂ表面における表面粗さは０．３６ｎｍＲｍｓであり、良好な表面平滑性を有していた。また、吸収膜５ｂ表面での反射率は、欠陥検査波長２５７ｎｍで５．６５％となり、検査用のＤＵＶ光波長域において十分な低反射率特性を得ることができた。
次に、反射型フォトマスクブランク１０の吸収膜５ａ、５ｂに露光転写パターンを形成して、反射型フォトマスク３０を製造する詳細について説明する。まず、図２に示すように、吸収膜上層５ｂ上にポジ型電子線レジスト（ＦＥＰ−１７１；富士フィルムエレクトロマテリアルズ製）を塗布し、ＥＢ描画、現像というリソグラフィーの工程によりレジストパターン６を形成する。更に、このレジストパターン６をマスクにして、吸収膜上層５ｂをＩＣＰ放電方式のドライエッチング装置を用いてエッチングすることにより、図２に示すような吸収膜５ａ、５ｂのパターンを得た。
ここで、吸収膜５ａ、５ｂがレジストパターン６を除いて除去されることで、露出した領域の緩衝膜４の表面での波長２５７ｎｍにおける反射率は５５．２３％であった。一方、レジストパターン６を剥離した後のエッチングされていない部分での吸収膜５ｂパターンでの波長２５７ｎｍにおける反射率は５．８５％であった。その結果、露出した領域の緩衝膜４の表面における反射光と、吸収体パターン５ｂの表面における反射光の間では、８０．０８％の良好なコントラスト値を得ることができた。
次に、欠陥修正を行った後の緩衝膜４を除去する。すなわち、吸収膜５ｂパターンをマスクとして、Ｃ2Ｆ6ガスでドライエッチングを行うことにより、パターンが形成され、図４に示す本発明の反射型フォトマスク４０を得た。この際、露出した領域の緩衝膜４を、面内で均一に膜残りなく除去するため、５０％オーバーエッチングを行ったが、下層の保護膜３におけるエッチング量は１ｎｍ以下で、ＺｒＳｉ系の材料からなる保護膜３に対する緩衝膜４の選択比は図５より１０以上であり、良好な耐性を有していた。
そして、吸収膜５ｂ及び緩衝膜４が取り除かれた保護膜３及び吸収膜５ｂの表面で、波長２５７ｎｍにおける反射率を測定した結果、それぞれ５８．２２％、５．６５％であった。すなわち、露出した保護膜３の反射率は非常に高く、多層反射膜２及び吸収膜上層５ｂへのダメージの無いことが確認された。また、この結果、保護膜３の反射光と、吸収膜５ａに形成されたパターンの表面の反射光との間では、８２．３％の高いコントラスト値が得られ、検査波長（２５７ｎｍ）における光学特性も良好であった。
以上のように、本実験例の反射型フォトマスクブランク１０によれば、吸収膜５ｂをエッチングして露光転写パターンを形成する際において、多層反射膜２の反射率低下を防止することが可能である。緩衝膜４をエッチング後吸収膜上層５ｂが少しエッチングされるが影響は少ない。また、反射型フォトマスクブランク１０から作製された反射型フォトマスク３０によれば、多層反射膜２のダメージを防いで良好な反射率を得ることができることで、良好なコントラストを有したパターン転写を可能とさせる。すなわち、このような反射型フォトマスク３０では、ＥＵＶ光を照射することによって、４５ｎｍ以下となるような微細なパターン転写を可能とさせる。
実施例１の保護膜３をＺｒＳｉで形成したこと以外は実施例１同様にして反射型マスクブランクを作製した。保護膜３の形成工程として、多層反射膜２上に、ＤＣマグネトロンスパッタにより保護膜３を形成した。すなわち、スパッタリングターゲットとして、ＺｒとＳｉの比が１：２であるＺｒＳｉ合金ターゲットを使用し、このＺｒとＳｉの合金ターゲットに、ガス圧０．２５ＰａのＡｒ雰囲気下にてＤＣ３００Ｗを印加して、ＺｒＳｉからなる膜厚１０ｎｍの成膜を行った。
次に、反射型フォトマスクブランク１０の吸収膜５ａ、５ｂに露光転写パターンを形成して、反射型フォトマスク３０を製造する詳細について説明する。まず、図２に示すように、吸収膜上層５ｂ上にポジ型電子線レジスト（ＦＥＰ−１７１；富士フィルムエレクトロマテリアルズ製）を塗布し、ＥＢ描画、現像というリソグラフィーの工程によりレジス
トパターン６を形成する。更に、このレジストパターン６をマスクにして、吸収膜上層５ｂをＩＣＰ放電方式のドライエッチング装置を用いてエッチングすることにより、図２に示すような吸収膜５ａ、５ｂのパターンを得た。
トパターン６を形成する。更に、このレジストパターン６をマスクにして、吸収膜上層５ｂをＩＣＰ放電方式のドライエッチング装置を用いてエッチングすることにより、図２に示すような吸収膜５ａ、５ｂのパターンを得た。
ここで、吸収膜５ａ、５ｂがレジストパターン６を除いて除去されることで、露出した領域の緩衝膜４の表面での波長２５７ｎｍにおける反射率は５７．２４％であった。一方、レジストパターン６を剥離した後のエッチングされていない部分での吸収膜５ｂパターン表面での波長２５７ｎｍにおける反射率は５．８５％であった。その結果、露出した領域の緩衝膜４の表面における反射光と、吸収膜５ｂパターンの表面における反射光の間では、８１．５％の良好なコントラスト値を得ることができた。
次に、欠陥修正を行った後の緩衝膜４を除去する。すなわち、吸収体パターン５ｂをマスクとして、Ｃ2Ｆ6ガスでドライエッチングを行うことにより、パターンが形成され、図４に示す本発明の反射型フォトマスク４０を得た。この際、露出した領域の緩衝膜４を、面内で均一に膜残りなく除去するため、５０％オーバーエッチングを行ったが、下層の保護膜３におけるエッチング量は２ｎｍ以下で、ＺｒＳｉの材料からなる保護膜３に対する緩衝膜４の選択比は図５より１０以上であり、良好な耐性を有していた。
そして、吸収膜５ｂ及び緩衝膜４が取り除かれた保護膜３及び吸収膜５ｂの表面で、波長２５７ｎｍにおける反射率を測定した結果、それぞれ６０．２１％、５．７５％であった。すなわち、露出した保護膜３の反射率は非常に高く、多層反射膜２及び吸収膜上層５ｂへのダメージの無いことが確認された。また、この結果、保護膜３の反射光と、吸収膜５ａに形成されたパターンの表面の反射光との間では、８３．２％の高いコントラスト値が得られ、検査波長（２５７ｎｍ）における光学特性も良好であった。
以上のように、本実験例の反射型フォトマスクブランク１０によれば、吸収膜５ａ、５ｂをエッチングして露光転写パターンを形成する際において、多層反射膜２の反射率低下を防止することが可能である。緩衝膜４をエッチング後吸収膜上層５ｂが少しエッチングされるが影響は少ない。また、反射型フォトマスクブランク１０から作製された反射型フォトマスク３０によれば、多層反射膜のダメージを防いで良好な反射率を得ることができることで、良好なコントラストを有したパターン転写を可能とさせる。すなわち、このような反射型フォトマスク３０では、ＥＵＶ光を照射することによって、４５ｎｍ以下となるような微細なパターン転写を可能とさせる。
実施例１の保護膜３をＺｒＳｉＮで形成したこと以外は実施例１同様にして反射型マスクブランクを作製した。ＺｒＳｉＮ保護膜は多層反射膜２上に、ＤＣマグネトロンスパッタにより保護膜３を形成した。すなわち、スパッタリングターゲットとして、ＺｒとＳｉの比が１：２であるＺｒＳｉ合金ターゲットを使用し、このＺｒＳｉ合金ターゲットに、ガス圧０．２５ＰａのＡｒにＮ2を添加した雰囲気下にてＤＣ３００Ｗを印加して、ＺｒＳｉＮからなる膜厚７ｎｍの成膜を行った。
次に、反射型フォトマスクブランク１０の吸収膜５ａ、５ｂに露光転写パターンを形成して、反射型フォトマスク３０を製造する詳細について説明する。まず、図２に示すように、吸収膜上層５ｂ上にポジ型電子線レジスト（ＦＥＰ−１７１；富士フィルムエレクトロマテリアルズ製）を塗布し、ＥＢ描画、現像というリソグラフィーの工程によりレジストパターン６を形成する。更に、このレジストパターン６をマスクにして、吸収膜上層５ｂをＩＣＰ放電方式のドライエッチング装置を用いてエッチングすることにより、図２に示すような吸収膜５ａ、５ｂのパターンを得た。
ここで、吸収膜５ａ、５ｂがレジストパターン６を除いて除去されることで、露出した領域の緩衝膜４の表面での波長２５７ｎｍにおける反射率は５０．４２％であった。一方、レジストパターン６を剥離した後のエッチングされていない部分での吸収膜５ｂパターン表面での波長２５７ｎｍにおける反射率は５．７５％であった。その結果、露出した領域の緩衝膜４の表面における反射光と、吸収膜５ｂパターンの表面における反射光の間では、７９．５％の良好なコントラスト値を得ることができた。
次に、欠陥修正を行った後の緩衝膜４を除去する。すなわち、吸収体パターン５ｂをマスクとして、Ｃ2Ｆ6ガスでドライエッチングを行うことにより、パターンが形成され、図４に示す本発明の反射型フォトマスク４０を得た。この際、露出した領域の緩衝膜４を、面内で均一に膜残りなく除去するため、５０％オーバーエッチングを行ったが、下層の保護膜３におけるエッチング量は１ｎｍ以下で、ＺｒＳｉの材料からなる保護膜３に対する緩衝膜４の選択比は図５より１０以上であり、良好な耐性を有していた。
そして、吸収膜５ｂ及び緩衝膜４が取り除かれた保護膜３及び吸収膜５ｂの表面で、波長２５７ｎｍにおける反射率を測定した結果、それぞれ４８．２２％、２．６３％であった。すなわち、露出した保護膜３の反射率は非常に高く、多層反射膜２及び吸収膜上層５ｂへのダメージの無いことが確認された。また、この結果、保護膜３の反射光と、吸収膜５ａに形成されたパターンの表面の反射光との間では、８９．７％の高いコントラスト値が得られ、検査波長（２５７ｎｍ）における光学特性も良好であった。
以上のように、本実験例の反射型フォトマスクブランク１０によれば、吸収膜５ａ、５ｂをエッチングして露光転写パターンを形成する際において、多層反射膜２の反射率低下を防止することが可能である。緩衝膜４をエッチング後吸収膜上層５ｂが少しエッチングされるが影響は少ない。また、反射型フォトマスクブランク１０から作製された反射型フォトマスク３０によれば、多層反射膜のダメージを防いで良好な反射率を得ることができることで、良好なコントラストを有したパターン転写を可能とさせる。すなわち、このような反射型フォトマスク３０では、ＥＵＶ光を照射することによって、４５ｎｍ以下となるような微細なパターン転写を可能とさせる。
また、半導体装置の製造において、これらの実施形態のような反射型フォトマスク４０を使用すれば、４５ｎｍ以下の微細なパターンを転写して半導体装置を製造することができる。すなわち、転写工程として、反射型フォトマスク４０に、露光光としてＥＵＶ光を照射する。そして、反射型フォトマスク４０の多層反射膜２に反射した反射光が、半導体基板上に設けられたレジスト層を露光することで、良好なコントラストを有して、照射したＥＵＶ光の波長と対応する範囲、すなわち４５ｎｍ以下の微細なパターンを半導体基板に転写することができる。このため、このような転写工程を有する半導体装置の製造方法では、露光光であるＥＵＶ光の波長と対応した４５ｎｍ以下の微細加工が施された半導体装置の製造が可能となる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
１……基板
２……多層反射膜
３……保護膜
４……緩衝膜
５ａ……吸収膜下層
５ｂ……吸収膜上層
６……レジストパターン
１０……反射型フォトマスクブランク
２０……レジストパターニング済み反射型フォトマスクブランク
３０……吸収膜パターニング済み反射型フォトマスク
４０……反射型フォトマスク
２……多層反射膜
３……保護膜
４……緩衝膜
５ａ……吸収膜下層
５ｂ……吸収膜上層
６……レジストパターン
１０……反射型フォトマスクブランク
２０……レジストパターニング済み反射型フォトマスクブランク
３０……吸収膜パターニング済み反射型フォトマスク
４０……反射型フォトマスク
Claims (6)
- 順に、基板と、
多層反射膜と、
ＺｒとＳｉとを含んだ化合物、若しくは、Ｚｒ及びＳｉと、ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１つ以上を含む化合物よりなる保護膜と、
吸収膜の露光転写パターン形成の際に行われるエッチングに対して耐性を有する緩衝膜と、
吸収膜下層と、
ＺｒとＳｉとを含んだ化合物、若しくは、Ｚｒ及びＳｉと、ＯまたはＮのうち少なくともいずれか１つ以上を含む化合物よりなる吸収膜上層より形成される２層構造の吸収膜と、よりなる反射型フォトマスクブランク。 - 請求項１に記載の反射型フォトマスクブランクにおいて、緩衝膜はＴａとＳｉのどちらか若しくは両方とＯのうちの少なくともいずれか１つ以上を含む化合物よりなることを特徴とする反射型フォトマスクブランク。
- 請求項１または請求項２に記載の反射型フォトマスクブランクにおいて、
前記緩衝膜は、前記吸収膜をエッチングして露光転写パターンを形成する際におけるエッチングレートが前記吸収膜に対して１／１０以下であることを特徴とする反射型フォトマスクブランク。 - 請求項１記載の反射型フォトマスクブランクの製造方法であって、
前記基板上に、前記多層反射膜を形成する多層反射膜形成工程と、
該多層反射膜上に、不活性ガス雰囲気、または、不活性ガスと、酸素または窒素の少なくともいずれか１つとを含む混合ガス雰囲気で、ＺｒＳｉ合金をターゲットとしたスパッタリングを行って、保護膜を形成する保護膜形成工程と、
該保護膜上に、前記吸収膜の露光転写パターン形成の際に行われるエッチングに対して耐性を有する材質で形成されたものをターゲットとしたスパッタリングを行って、緩衝膜を形成する緩衝膜形成工程と、
該緩衝膜上に、前記吸収膜を形成する吸収膜形成工程と
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の製造方法。 - 請求項４記載の反射型フォトマスクブランクの製造方法で製造された反射型フォトマスクブランクの吸収膜をエッチングして露光転写パターンを形成したことを特徴とする反射型フォトマスク。
- 請求項５に記載の反射型フォトマスクに、前記露光光として極端紫外光を照射し、該反射型フォトマスクの前記多層反射膜に反射した反射光を半導体基板上に設けられたレジスト層に露光することで、該レジスト層に前記反射型フォトマスクの前記吸収膜のパターンを転写する転写工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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