JP5200327B2 - 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及びその製造方法、並びに、極端紫外光の露光方法 - 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及びその製造方法、並びに、極端紫外光の露光方法に関する。
半導体集積回路の微細化は年々進んでおり、それに伴いフォトリソグラフィー技術に使用される照射光もその短波長化が進んでいる。近況としては、これまで光源として使用されてきたＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８nm）からＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３nm）に移行しつつある。また、さらなる微細化の要求に伴い、５０ｎｍ以下の線幅も可能とすべく、ＡｒＦエキシマレーザーを使用する液浸露光法の研究が近年活発に行われているが、依然実用化にまでは至っていない。
このような背景から、エキシマレーザーよりも波長が一桁以上短い（１０〜１５ｎｍ）極端紫外光、すなわちＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いた、極端紫外光リソグラフィーの研究開発が進められている。極端紫外光はその波長の短さから、物質中での屈折率が真空の値に近く、材料間の光吸収の差も小さい。このため、極端紫外光リソグラフィーにおいては、これまでのフォトリソグラフィーにおいて多用されてきた透過型の屈折光学系を組むことが困難であり、使用されるフォトマスクとしては反射型のものが使用される。
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体層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、吸収体層は、窒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、この吸収体層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。
特開２００１−２３７１７４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、吸収体層の露光転写パターン形成の際に行われるエッチングによって、吸収体層下の多層反射膜の表面部分にダメージが入ってしまい、これにより反射率が低下してしまう問題があった。
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、吸収体層をエッチングして露光転写パターンを形成する際の反射率低下を防止することが可能な反射型フォトマスクブランク及びその製造方法、また、反射型フォトマスク及びその製造方法、並びに、極端紫外光の露光方法を提供する。
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の反射型フォトマスクブランクは、基板と、該基板上に形成され、極端紫外光による露光光の高反射部となる多層反射膜と、該多層反射膜上に形成され、該多層反射膜を保護する保護膜と、該保護膜上で、前記露光光の低反射部として該露光光を吸収する吸収体層と、該吸収体層と前記保護膜との間に形成され、前記吸収体層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を備える構成の反射型フォトマスクブランクにおいて、該多層反射膜は、ＭｏとＳｉ、またはＭｏとＢｅの組み合わせからなる層を繰り返し積層することにより形成されており、該吸収体層は、Ｔａ及びＳｉ、または、Ｔａ、Ｓｉ及びＮを主成分として形成されており、前記保護膜と前記緩衝膜とは、該保護膜及び該緩衝膜を兼ねた単層の兼用膜として、膜厚が０．００１μｍ以上、０．１μｍ以下で形成されており、該兼用膜は、表面が電子供与基で終端されたダイヤモンド薄膜またはダイヤモンド状カーボン薄膜であることを特徴としている。
本発明の反射型フォトマスクブランクは、基板と、該基板上に形成され、極端紫外光による露光光の高反射部となる多層反射膜と、該多層反射膜上に形成され、該多層反射膜を保護する保護膜と、該保護膜上で、前記露光光の低反射部として該露光光を吸収する吸収体層と、該吸収体層と前記保護膜との間に形成され、前記吸収体層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を備える構成の反射型フォトマスクブランクにおいて、該多層反射膜は、ＭｏとＳｉ、またはＭｏとＢｅの組み合わせからなる層を繰り返し積層することにより形成されており、該吸収体層は、Ｔａ及びＳｉ、または、Ｔａ、Ｓｉ及びＮを主成分として形成されており、前記保護膜と前記緩衝膜とは、該保護膜及び該緩衝膜を兼ねた単層の兼用膜として、膜厚が０．００１μｍ以上、０．１μｍ以下で形成されており、該兼用膜は、表面が電子供与基で終端されたダイヤモンド薄膜またはダイヤモンド状カーボン薄膜であることを特徴としている。
また、本発明は、基板と、極端紫外光による露光光を反射する多層反射膜と、前記露光光を吸収する吸収体層とを備えた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、ＭｏとＳｉ、またはＭｏとＢｅの組み合わせからなる層を繰り返し積層することにより形成される前記多層反射膜を成膜する多層反射膜形成工程と、該多層反射膜上に、該多層反射膜を保護するとともに、前記吸収体層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し、表面が電子供与基で終端されたダイヤモンド薄膜またはダイヤモンド状カーボン薄膜からなるとともに、膜厚が０．００１μｍ以上、０．１μｍ以下の兼用膜を成膜する兼用膜形成工程と、該兼用膜上に、Ｔａ及びＳｉ、または、Ｔａ、Ｓｉ及びＮを主成分とする前記吸収体層を成膜する吸収体層形成工程とを備え、前記兼用膜形成工程は、メタンを含む原料ガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により炭素を主成分とする薄膜を成膜する工程であることを特徴としている。
これらの発明に係る反射型フォトマスクブランクによれば、緩衝膜または保護膜が炭素を主成分とする薄膜で形成されている。炭素を主成分とする薄膜は、エッチングに対する選択性が高いので、吸収体層をエッチングして露光転写パターンを形成する際には、エッチングストッパーとして機能することができる。このため、緩衝膜においては、その下層に位置する保護膜及び多層反射膜のダメージを防ぎ、保護膜においては、その下層に位置する多層反射膜のダメージを防ぐことができる。さらに、炭素を主成分とする薄膜は、プラズマＣＶＤなどにより容易に成膜することができる。
また、炭素を主成分とする薄膜は成膜条件によって応力制御が可能で、加工性に優れている。このため、緩衝膜においては、吸収体層をパターニングした露出した部分を除去する際に、所望のアスペクト比のパターンを、高精度で、応力による位置精度変化や剥離を生ずることなく容易に得ることが可能である。さらに、炭素を主成分とする薄膜は極端紫外光に対する透過率が高い。このため、保護膜においては、多層反射膜を保護するとともに、照射された極端紫外光を吸収してしまうことなく多層反射膜に反射させることができ、反射率の低下を防ぐことができる。
また、保護膜と緩衝膜を兼ねた兼用膜が炭素を主成分とする薄膜で形成されていることで、吸収体層をエッチングする際における多層反射膜のダメージを防ぐことができる。さらに、保護膜及び緩衝膜を兼ねた単層の膜とすることができるので、成膜プロセスの簡略化、薄膜化を図ることができる。
また、兼用膜の膜厚を０．００１μｍ以上とすることで、吸収体層をエッチングする、あるいは修正するなどの際に、下層の多層反射膜のダメージを確実に防ぐことができる。また、膜厚を０．１μｍ以下とすることで、吸収体層のパターンに応じて露出した部分を除去する際に、その加工精度を確保することができる。
また、兼用膜の表面が電子供与基で終端されていることで、薄膜の表面に導電性を付与することができる。このため、チャージアップを防止することが可能となり、ドライエッチング時に有利に働く。
また、ダイヤモンド薄膜は、非単結晶ダイヤモンド薄膜であるため、エッチングに対する選択性をより向上させて、吸収体層をエッチングする際には下層に位置する多層反射膜のダメージをより確実に防ぐことができる。
また、保護膜と緩衝膜を兼ねた兼用膜が炭素を主成分とする薄膜で形成されていることで、吸収体層をエッチングする際における多層反射膜のダメージを防ぐことができる。さらに、保護膜及び緩衝膜を兼ねた単層の膜とすることができるので、成膜プロセスの簡略化、薄膜化を図ることができる。
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また、兼用膜の表面が電子供与基で終端されていることで、薄膜の表面に導電性を付与することができる。このため、チャージアップを防止することが可能となり、ドライエッチング時に有利に働く。
また、ダイヤモンド薄膜は、非単結晶ダイヤモンド薄膜であるため、エッチングに対する選択性をより向上させて、吸収体層をエッチングする際には下層に位置する多層反射膜のダメージをより確実に防ぐことができる。
また、前記ダイヤモンド薄膜は、非単結晶ダイヤモンド薄膜であることがより好ましいとされている。
さらに、前記非単結晶ダイヤモンド薄膜は、多結晶ダイヤモンド薄膜であることがより好ましいとされている。
これらの発明に係る反射型フォトマスクブランクによれば、エッチングに対する選択性をより向上させて、吸収体層をエッチングする際には下層に位置する多層反射膜のダメージをより確実に防ぐことができる。
また、上記の反射型フォトマスクブランクにおいて、前記ダイヤモンド状カーボン薄膜は、窒素、硼素、硫黄及びシリコンからなる群から選択された少なくとも１つの不純物をドープしていることがより好ましいとされている。
この発明に係る反射型フォトマスクブランクによれば、不純物が薄膜にドープされていることで、薄膜に導電性の向上など不純物の物性に応じた特性を付与することが可能である。
この発明に係る反射型フォトマスクブランクによれば、不純物が薄膜にドープされていることで、薄膜に導電性の向上など不純物の物性に応じた特性を付与することが可能である。
また、上記の反射型フォトマスクブランクの製造方法において、前記原料ガスは、さらに、窒素、アンモニア、ジボラン、硫化水素、及びシランからなる群から選択された少なくとも１つを含み、プラズマＣＶＤ法により、窒素、硼素、硫黄、及びシリコンからなる群から選択された少なくとも１つを含んだ炭素を主成分とする薄膜を成膜することがより好ましいとされている。
これらの発明に係る反射型フォトマスクブランクによれば、いずれの不純物も応力調整と低抵抗化に寄与するが、特に窒素、硼素及び硫黄は低抵抗化に、シリコンは応力調整に大きな効果が得られる。
また、本発明の反射型フォトマスクは、上記の反射型フォトマスクブランクの前記吸収体層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している。
または、本発明の反射型フォトマスクの製造方法は、上記によって製造された反射型フォトマスクブランクの前記吸収体層をパターニングする吸収体層パターン作製工程とを備えることを特徴としている。
これらの発明に係る反射型フォトマスクによれば、吸収体層がエッチングされた部分に良好な反射率の反射領域が形成されている。このため、露光光を照射することで、この反射領域と吸収体層とによって、反射コントラストに優れたパターン転写を行うことができる。
また、本発明の極端紫外光の露光方法は、上記の反射型フォトマスクに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露光することで、前記反射型フォトマスクの前記吸収体層の露光転写パターンを投影する工程を備えることを特徴としている。
また、本発明の極端紫外光の露光方法は、上記の反射型フォトマスクの製造方法で製造された反射型フォトマスクに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露光することで、前記反射型フォトマスクの前記吸収体層の露光転写パターンを投影する工程を備えることを特徴としている。
これらの極端紫外光の露光方法によれば、上記の反射型フォトマスクに露光光として極端紫外光を照射することで、優れた反射コントラストでパターンを転写することができる。また、極端紫外光を照射することで、極端紫外光の波長に対応した微細な線幅のパターニングを行うことが可能である。
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ブランクの製造方法によれば、緩衝膜または保護膜が炭素を主成分とする薄膜で形成されていることで、エッチングに対する高い選択性を有し、吸収体層をエッチングする際において多層反射膜の反射率低下を防止することが可能である。
また、本発明の反射型フォトマスクによれば、多層反射膜のダメージを防いで良好な反射率を得られることで、優れたコントラストを有したパターン転写を可能とさせる。
また、本発明の極端紫外光の露光方法によれば、上記の反射型フォトマスクに極端紫外光を照射し、その反射光を試料基板上に形成されたレジストに露光することで、精度良く、かつ、極端紫外光の波長に対応した微細な線幅でパターンを転写することが可能である。また、半導体装置等のパターンの製造をより高い歩留まりで行うことが可能である。
また、本発明の反射型フォトマスクによれば、多層反射膜のダメージを防いで良好な反射率を得られることで、優れたコントラストを有したパターン転写を可能とさせる。
また、本発明の極端紫外光の露光方法によれば、上記の反射型フォトマスクに極端紫外光を照射し、その反射光を試料基板上に形成されたレジストに露光することで、精度良く、かつ、極端紫外光の波長に対応した微細な線幅でパターンを転写することが可能である。また、半導体装置等のパターンの製造をより高い歩留まりで行うことが可能である。
（第１の実施形態）
図１及び図２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１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層４と、緩衝層４上に形成された吸収体層５とを備えている。より詳しくは、基板１はＳｉ基板や、合成石英基板などである。また、多層反射膜２は、露光光であるＥＵＶ光（極端紫外光）の高反射部として機能するもので、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。
図１及び図２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１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層４と、緩衝層４上に形成された吸収体層５とを備えている。より詳しくは、基板１はＳｉ基板や、合成石英基板などである。また、多層反射膜２は、露光光であるＥＵＶ光（極端紫外光）の高反射部として機能するもので、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、吸収体層５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、低反射部として照射されたＥＵＶ光を吸収するものであり、Ｔａ及びＳｉ、または、Ｔａ、Ｓｉ及びＮを主成分として形成されている。
また、保護層３は多層反射膜２を保護するものであり、緩衝層４は、吸収体層５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して、緩衝層４の下層へのダメージを防止するものである。このため、保護膜３及び緩衝膜４は、エッチングに対して高い選択性を有する必要がある。すなわち、吸収体層５を所定のガス条件でエッチングする際に、吸収体層５はエッチングされ易いが、その下層に位置する保護膜３及び緩衝膜４はエッチングされにくいようなものが選択される。また、緩衝膜４においては、さらに、吸収体層５のエッチング後には、そのパターン形状にエッチングする必要があるので、吸収体層５をエッチングした際のガス条件と異なるガス条件でエッチングすることが可能なものでなくてはならない。
そして、上記のような条件から、保護層３及び緩衝層４の少なくとも一方には、炭素を主成分とする薄膜が選択される。また、このような炭素を主成分とする薄膜としては、ダイヤモンド薄膜やダイヤモンド状カーボン薄膜が好適である。ダイヤモンド薄膜としては、非単結晶ダイヤモンド薄膜、特に多結晶ダイヤモンド薄膜が望ましく、エッチングに対する選択性をより向上させることができる。また、ダイヤモンド状カーボン薄膜は、不純物、例えば、窒素、硼素、硫黄およびシリコンからなる群から選ばれた少なくとも１種をドープしたものが望ましい。尚、これら不純物の原料ガスとしては、窒素、アンモニア、ジボラン、硫化水素、シランなどを用いることができる。このように、不純物をドープすることで、導電性の向上など、各不純物の物性に応じた特性を付与することが可能である。窒素、硼素、硫黄、シリコンのいずれかを不純物としてドープした場合には、いずれの不純物も応力調整と低抵抗化に寄与するが、特に窒素、硼素及び硫黄は低抵抗化に、シリコンは応力調整に大きな効果が得られる。
さらに、炭素を主成分とする薄膜としては、電子供与基で終端されていることがより望ましい。炭素を主成分とする薄膜の表面が電子供与基で終端されていることで、薄膜の表面に導電性を付与することができる。このため、チャージアップを防止することが可能となり、ドライエッチング時に有利に働く。このような電子供与基としては、Ｈ基、ＯＲ基（Ｒは、Ｈまたはアルキル基）などを挙げることができる。
また、炭素を主成分とする薄膜の膜厚は、０．００１μｍ以上、０．１μｍ以下であることが望ましい。０．００１μｍより膜厚が薄くなってしまうと、エッチングや修正をしたときに多層膜に達してしまう可能性があり、０．１μｍより厚くなってしまうと、吸収体層のパターンに応じて露出した部分を除去する際に、加工精度を確保することができなる恐れがある。
なお、図示しないが、吸収体層５の上に、さらに、検査光に対するコントラストをとることを目的として、反射防止膜を備えるものとしても良い。反射防止膜はマグネトロンスパッタリング法などにより形成された透明性の薄膜であり、スパッタガスに酸素や窒素を添加することにより、これらの気体との反応物によって透明性薄膜が形成される。ターゲットのスパッタ出力や酸素と窒素の流量を制御することによって膜の光学的性質を制御することが可能である。
そして、吸収体層パターン形成工程として、この反射型フォトマスクブランク１０の吸収体層５を所定の転写パターンを形成するようにエッチングし、さらに、緩衝膜除去工程として、吸収体層５をエッチングして露出した緩衝膜４を除去することで、反射型フォトマスク２０が作製される。緩衝膜除去工程において、緩衝膜４が炭素を含んだ薄膜で形成されている場合には、酸素ガスまたは酸化ガスを含むエッチングガスによりドライエッチングすることで行われる。このようなエッチングガスとして選択されるものとしては、例えば、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）などが挙げられる。
また、さらに、フッ化炭素、フッ化硫黄、フッ化窒素、及び塩素のようなハロゲン系ガスからなる群から選ばれた少なくとも１種を選択して含むものとして良い。これらのハロゲン系ガスの中では、フッ化炭素（ＣＦ４）が特に望ましい。このようなハロゲン系ガスの添加量は、好ましくは０．０５％以上１０％以下、より好ましくは０．５％以上５％以下であり、ハロゲン系ガスの添加量が少なすぎる場合には、ハロゲン系ガスを添加する効果が得にくい。また、ドライエッチング装置としては、ＲＩＥ、マグネトロンＲＩＥ、ＥＣＲ、ＩＣＰ、マイクロ波、ヘリコン波、ＮＬＤ等の放電方式を用いたドライエッチング装置が挙げられる。
以下、実施例１及び実施例２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２０及びその製造の詳細について説明する。
本実施例では、保護膜３として、ダイヤモンド状カーボン薄膜を形成した場合について説明する。
図１に示す反射型フォトマスクブランク１０１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、多層反射膜２の成膜を行った。すなわち、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ｍｏ及びＳｉのターゲットを交互に使用して、Ａｒ雰囲気で２．８ｎｍの膜厚を有するＭｏ層、及び、４．２ｎｍの膜厚を有するＳｉ層を１周期として４０周期積層することで、２８０ｎｍの厚さに形成した。なお、多層反射膜２の最上層はＳｉとした。この多層反射膜２の波長２５７ｎｍにおける反射率は６３％であった。
図１に示す反射型フォトマスクブランク１０１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、多層反射膜２の成膜を行った。すなわち、ＤＣマグネトロンスパッタ装置を用いて、Ｍｏ及びＳｉのターゲットを交互に使用して、Ａｒ雰囲気で２．８ｎｍの膜厚を有するＭｏ層、及び、４．２ｎｍの膜厚を有するＳｉ層を１周期として４０周期積層することで、２８０ｎｍの厚さに形成した。なお、多層反射膜２の最上層はＳｉとした。この多層反射膜２の波長２５７ｎｍにおける反射率は６３％であった。
次に、保護膜形成工程として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いて、ダイヤモンド状カーボン薄膜である保護膜３を形成した。プラズマＣＶＤの条件は、次の通りである。すなわち、原料ガスとしては、メタン（流量：２０ｓｃｃｍ）を主成分とするとともに、ドープガスとして窒素（濃度：１〜５０％）を含んだものを使用した。なお、窒素に代えて、アンモニアを１〜５０％の濃度で含んだものとしても良い。また、反応圧力を０．０３Ｔｏｒｒ、自己バイアス電圧０−１５００Ｖに設定し、これにより１０ｎｍの膜厚の保護膜３を成膜した。
次に、緩衝膜形成工程として、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、Ａｒガス／Ｏ２ガスのガス流量３６／４（ｓｃｃｍ）の雰囲気下で、ＴａとＳｉのスパッタリングターゲットを使用し、パワー比Ｔａ：Ｓｉ＝１００：２００として、Ｔａ及びＳｉからなる１５ｎｍの膜厚の緩衝膜４を成膜した。
次に、吸収体層形成工程として、ＤＣマグネトロンスパッタにより吸収体層５を形成した。すなわち、Ａｒガスのガス流量４０（ｓｃｃｍ）の雰囲気下で、ＴａとＳｉのスパッタリングターゲットを使用し、パワー比Ｔａ：Ｓｉ＝２６０：４０として、Ｔａ及びＳｉからなる７５ｎｍの膜厚の吸収体層５を成膜し、反射型フォトマスクブランク１０１を得ることができた。
次に、この反射型フォトマスクブランク１０１から反射型フォトマスク２０１の作製を行う。吸収体層パターン形成工程として、吸収体層５に所定の露光転写パターンのパターニングを行う。まず、反射型フォトマスクブランク１０１に電子線レジストＦＥＰ１７１（富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）を３００ｎｍの厚さにスピンコートし、ホットプレートにて１２０℃で１０分間のベーキングを行い、レジスト層を形成した。
次に、電子線描画装置を用いて、８μＣ／ｃｍ2のドーズ量でパターンを描画した。描画後の反射型フォトマスクブランク１０１をホットプレートにて１１０℃で１０分間ベーキングし、２．３８ｗｔ％の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で９０秒間現像処理した。そして、純水でリンスした後にスピン乾燥して、所定のレジストパターンを得た。さらに、ＩＣＰエッチング装置を用いて、Ｃｌ2ガスとＨｅガスとを４：６で混合して、ガス圧力５ｍＰａの雰囲気下でドライエッチングを行うことで、レジストパターンを介して、吸収体層５に所定の露光転写パターンを形成した。
次に、レジストを剥離して検査修正工程を経た後、緩衝膜除去工程として、緩衝層４の内、吸収体層５がエッチングされることで露出した部分４ａの除去を行う。すなわち、ＩＣＰエッチング装置を用いて、Ｃ２Ｆ６ガスとＨｅガスとを１：８で混合し、ガス圧力３ｍＰａの雰囲気下でドライエッチングを行うことで、吸収体層５のパターンを介して、吸収膜と同様のパターンとなるように、緩衝膜４の露出している部分４ａを除去し、これにより反射型フォトマスク２０１を得ることができた。
本実施例では、緩衝膜４として、ダイヤモンド状カーボン薄膜を形成した場合について説明する。なお、基板１、多層反射膜２及び吸収体層５については、実施例１と同様であるので省略する。
図１に示す反射型フォトマスクブランク１０２は、基板１上に多層反射膜形成工程として、多層反射膜２を形成した後、保護膜形成工程として、反応性ＤＣスパッタリングにより保護膜３を形成した。すなわち、Ａｒガスのガス流量４０（ｓｃｃｍ）雰囲気下で、ＺｒＳｉ３のスパッタリングターゲットを使用し、パワーを３００Ｗとして、Ｚｒ及びＳｉからなる膜厚１０ｎｍの保護層３を成膜した。
次に、緩衝膜形成工程として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いて、ダイヤモンド状カーボン薄膜である緩衝膜４を形成した。プラズマＣＶＤの条件は、次の通りである。すなわち、原料ガスとしては、メタン（流量：２０ｓｃｃｍ）を主成分とするとともに、ドープガスとして窒素（濃度：１〜５０％）を含んだものを使用した。なお、窒素に代えて、アンモニアを１〜５０％の濃度で含んだものとしても良い。また、反応圧力を０．０３Ｔｏｒｒ、自己バイアス電圧０−１５００Ｖに設定し、これにより１０ｎｍの膜厚の緩衝膜４を成膜した。最後に、吸収体層形成工程として、吸収体層５を形成することで、反射型フォトマスクブランク１０２を得ることができた。
次に、この反射型フォトマスクブランク１０２から反射型フォトマスク２０２の作製を行う。吸収体層パターン形成工程として、吸収体層５に所定の露光転写パターンのパターニングを行う。吸収体層５のパターニングは、実施例１と同様であるのでその詳細を省略する。
次に、レジストを剥離して検査修正工程を経た後、緩衝膜除去工程として、緩衝層４の内、吸収体層５がエッチングされることで露出した部分４ａの除去を行う。すなわち、流量９８ｓｃｃｍのＯ２ガスに流量２ｃｃｍでＣＦ４ガスを混合、すなわちＣＦ４を２％混合したものをエッチングガスとして、また、反応圧力を３０ｍＴｏｒｒ、高周波パワーを３００Ｗとし、吸収体層５をハードマスクとして反応性イオンエッチングを行うことで、緩衝層４の露出した部分４ａを除去して、これにより反射型フォトマスク２０２を得ることができた。
以上のように、各実施例において、保護層３及び緩衝層４を備え、いずれか一方がダイヤモンド状カーボン膜で形成されている反射型フォトマスクブランク１０（１０１、１０２）を使用することで、エッチングに対する高い選択性を有し、吸収体層５をエッチングする際の多層反射膜２の反射率の低下を防ぐことができる。このため、反射型フォトマスクブランク１０（１０１、１０２）から作製される反射型フォトマスク２０（２０１、２０２）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、優れたコントラストを有したパターン転写を可能とさせる。
そして、このような反射型フォトマスク２０を使用した極端紫外光の露光方法においては精度良くパターンを転写することができる。すなわち、まず、被加工層を表面に形成した基板上にフォトレジスト層を設ける。次に、反射型フォトマスク２０に露光光として極端紫外光を照射し、多層反射膜２に反射した反射光をフォトレジスト層に露光することで、吸収体層のパターンが転写される。次に、現像工程において不必要な部分のフォトレジスト層を除去し、基板上にエッチングレジスト層のパターンを形成させた後、このエッチングレジスト層のパターンをマスクとして被加工層をエッチング処理する。最後に、エッチングレジスト層のパターンを除去することにより、フォトマスクパターンに忠実で、極端紫外光の波長（１０〜１５ｎｍ）に対応した線幅の微細なパターンを基板上に転写することができる。
（第２の実施形態）
図３及び図４は、この発明に係る実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３及び図４は、この発明に係る実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
図３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３０は、基板１と、 基板１上に形成された多層反射膜２と、多層反射膜２上に形成された兼用膜６と、兼用膜６上に形成された吸収体層５とを備えている。基板１、多層反射膜２及び吸収体層５については、第１の実施形態と同様であるので、その構成及び形成する工程並びに反射型フォトマスクブランク３０の吸収体層５にパターンを形成する工程の詳細については説明を省略する。
兼用膜６は、多層反射膜２を保護する保護膜と、吸収体層５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して、下層へのダメージを防止する緩衝膜とを兼ねた単層の膜である。このため、兼用膜６は、高い選択性を有する必要がある。すなわち、吸収体層５を所定のガス条件でエッチングする際に、吸収体層５はエッチングされ易いが、その下層に位置する兼用膜６としてはエッチングされにくいようなものが選択される。そして、このような条件から、兼用膜６には、炭素を主成分とする薄膜が選択され、ダイヤモンド薄膜やダイヤモンド状カーボン薄膜が好適である。ダイヤモンド薄膜としては、非単結晶ダイヤモンド薄膜、特に多結晶ダイヤモンド薄膜が望ましく、エッチングに対する選択性をより向上させることができる。また、ダイヤモンド状カーボン薄膜は、不純物、例えば、窒素、硼素、硫黄およびシリコンからなる群から選ばれた少なくとも１種をドープしたものが望ましい。尚、これら不純物の原料ガスとしては、窒素、アンモニア、ジボラン、硫化水素、シランなどを用いることができる。このように、不純物をドープすることで、導電性の向上など、各不純物の物性に応じた特性を付与することが可能である。窒素、硼素、硫黄、シリコンのいずれかを不純物としてドープした場合には、いずれの不純物も応力調整と低抵抗化に寄与するが、特に窒素、硼素及び硫黄は低抵抗化に、シリコンは応力調整に大きな効果が得られる。
兼用膜６として用いられる炭素を主成分とする薄膜としては、第１の実施形態同様に、電子供与基で終端されていることがより望ましく、また、その膜厚は、０．００１μｍ以上、０．１μｍ以下であることが望ましい。
そして、吸収体層パターン形成工程として、この反射型フォトマスクブランク３０の吸収体層５を所定の転写パターンを形成するようにエッチングすることで図４に示す反射型フォトマスク４０が作製される。なお、吸収体層パターン形成工程における吸収体層５のエッチング方法については、第１の実施形態同様であるのでその説明を省略する。以下、実施例３に基づいて、本実施形態の反射型フォトマスクブランク３０及びその製造方法の詳細、並びに、反射型フォトマスク４０及びその製造の詳細について説明する。
本実施例では、兼用膜６として、ダイヤモンドカーボン薄膜を形成した場合について説明する。なお、基板１、多層反射膜２及び吸収体層５については、第１の実施形態の実施例１及び実施例２と同様であるのでその詳細については省略する。
図３に示す反射型フォトマスクブランク３０１は、基板１上に多層反射膜形成工程として、多層反射膜２を形成した後、兼用膜形成工程として、平行平板型プラズマＣＶＤ装置を用いて、ダイヤモンド状カーボン薄膜である兼用膜６を形成した。
プラズマＣＶＤの条件は、次の通りである。すなわち、原料ガスとしては、メタン（流量：２０ｓｃｃｍ）を主成分とするとともに、ドープガスとして窒素（濃度：１〜５０％）を含んだものを使用した。なお、窒素に代えて、アンモニアを１〜５０％の濃度で含んだものとしても良い。また、反応圧力を０．０３Ｔｏｒｒ、自己バイアス電圧０−１５００Ｖに設定し、これにより１０ｎｍの膜厚の兼用膜６を成膜した。最後に、吸収体層形成工程として、吸収体層５を形成することで、反射型フォトマスクブランク３０１を得ることができた。
次に、この反射型フォトマスクブランク３０１から反射型フォトマスク４０１の作製を行う。吸収体層パターン形成工程として、吸収体層５に所定の露光転写パターンのパターニングを行う。なお、吸収体層５のパターニングは、実施例１と同様であるのでその詳細を省略する。
以上のように、炭素を含んだ薄膜であるダイヤモンド状カーボン膜で形成されている兼用膜６を備え、反射型フォトマスクブランク３０（３０１）を使用することで、エッチングに対する高い選択性を有し、吸収体層５をエッチングする際の多層反射膜２の反射率の低下を防ぐことができる。このため、反射型フォトマスクブランク３０（３０１）から作製される反射型フォトマスク４０（４０１）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、優れたコントラストを有したパターン転写を可能とさせる。また、反射型フォトマスクブランク３０によれば、多層反射膜２を保護する膜と、吸収体層５のエッチングに対して保護する膜とを単層の膜である兼用膜６で兼用することで、成膜プロセスの簡略化、薄膜化を図ることができる。
そして、このような反射型フォトマスク４０を使用した極端紫外光の露光方法においても、第１の実施形態同様に、精度良くパターンを転写することができる。すなわち、まず、被加工層を表面に形成した基板上にフォトレジスト層を設ける。次に、反射型フォトマスク２０に露光光として極端紫外光を照射し、多層反射膜２に反射した反射光をフォトレジスト層に露光することで、吸収体層のパターンが転写される。次に、現像工程において不必要な部分のフォトレジスト層を除去し、基板上にエッチングレジスト層のパターンを形成させた後、このエッチングレジスト層のパターンをマスクとして被加工層をエッチング処理する。最後に、エッチングレジスト層のパターンを除去することにより、フォトマスクパターンに忠実で、極端紫外光の波長（１０〜１５ｎｍ）に対応した線幅の微細なパターンを基板上に転写することができる。
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
５ 吸収体層
６ 兼用膜
１０、１０１、１０２、３０、３０１ 反射型フォトマスクブランク
２０、２０１、２０２、４０、４０１ 反射型フォトマスク
２ 多層反射膜
３ 保護膜
４ 緩衝膜
５ 吸収体層
６ 兼用膜
１０、１０１、１０２、３０、３０１ 反射型フォトマスクブランク
２０、２０１、２０２、４０、４０１ 反射型フォトマスク
Claims (10)
- 基板と、
該基板上に形成され、極端紫外光による露光光の高反射部となる多層反射膜と、
該多層反射膜上に形成され、該多層反射膜を保護する保護膜と、
該保護膜上で、前記露光光の低反射部として該露光光を吸収する吸収体層と、
該吸収体層と前記保護膜との間に形成され、前記吸収体層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を備える構成の反射型フォトマスクブランクにおいて、
該多層反射膜は、ＭｏとＳｉ、またはＭｏとＢｅの組み合わせからなる層を繰り返し積層することにより形成されており、
該吸収体層は、Ｔａ及びＳｉ、または、Ｔａ、Ｓｉ及びＮを主成分として形成されており、
前記保護膜と前記緩衝膜とは、該保護膜及び該緩衝膜を兼ねた単層の兼用膜として、膜厚が０．００１μｍ以上、０．１μｍ以下で形成されており、
該兼用膜は、表面が電子供与基で終端されたダイヤモンド薄膜またはダイヤモンド状カーボン薄膜であることを特徴とする反射型フォトマスクブランク。 - 前記ダイヤモンド薄膜は、非単結晶ダイヤモンド薄膜であることを特徴とする請求項１記載の反射型フォトマスクブランク。
- 前記非単結晶ダイヤモンド薄膜は、多結晶ダイヤモンド薄膜であることを特徴とする請求項２記載の反射型フォトマスクブランク。
- 前記ダイヤモンド状カーボン薄膜は、窒素、硼素、硫黄及びシリコンからなる群から選択された少なくとも１つの不純物をドープしていることを特徴とする請求項１記載の反射型フォトマスクブランク。
- 請求項１から請求項４のいずれかに記載の反射型フォトマスクブランクの前記吸収体層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。
- 基板と、極端紫外光による露光光を反射する多層反射膜と、前記露光光を吸収する吸収体層とを備えた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、ＭｏとＳｉ、またはＭｏとＢｅの組み合わせからなる層を繰り返し積層することにより形成される前記多層反射膜を成膜する多層反射膜形成工程と、
該多層反射膜上に、該多層反射膜を保護するとともに、前記吸収体層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し、表面が電子供与基で終端されたダイヤモンド薄膜またはダイヤモンド状カーボン薄膜からなるとともに、膜厚が０．００１μｍ以上、０．１μｍ以下の兼用膜を成膜する兼用膜形成工程と、
該兼用膜上に、Ｔａ及びＳｉ、または、Ｔａ、Ｓｉ及びＮを主成分とする前記吸収体層を成膜する吸収体層形成工程とを備え、
前記兼用膜形成工程は、メタンを含む原料ガスを用いて、プラズマＣＶＤ法により炭素を主成分とする薄膜を成膜する工程であ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。 - 前記原料ガスは、さらに、窒素、アンモニア、ジボラン、硫化水素、及びシランからなる群から選択された少なくとも１つを含み、プラズマＣＶＤ法により、窒素、硼素、硫黄、及びシリコンからなる群から選択された少なくとも１つを含んだ炭素を主成分とする薄膜を成膜することを特徴とする請求項６記載の反射型フォトマスクブランクの製造方法。
- 請求項６または請求項７に記載の反射型フォトマスクブランクの製造方法によって製造された反射型フォトマスクブランクの前記吸収体層をパターニングする吸収体層パターン作製工程とを備えることを特徴とする反射型フォトマスクの製造方法。
- 請求項５に記載の反射型フォトマスクに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露光することで、前記反射型フォトマスクの前記吸収体層の露光転写パターンを投影する工程を備えることを特徴とする極端紫外光の露光方法。
- 請求項８に記載の反射型フォトマスクの製造方法で製造された反射型フォトマスクに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露光することで、前記反射型フォトマスクの前記吸収体層の露光転写パターンを投影する工程を備えることを特徴とする極端紫外光の露光方法。
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