JP5884565B2 - 反射型マスクおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、反射型マスク及びその製造方法に関し、特に極端紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ；以下「ＥＵＶ」と表記する）を光源とするＥＵＶリソグラフィを用いた半導体製造装置などに利用される反射型マスク及びその製造方法に関する。
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、波長が１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶを光源に用いたＥＵＶリソグラフィが提案されている。ＥＵＶリソグラフィは光源波長が短く光吸収性が非常に高いため、真空中で行われる必要がある。また、ＥＵＶの波長領域においては、ほとんどの物質の屈折率は１よりもわずかに小さい値であるため、ＥＵＶリソグラフィにおいては、従来から用いられてきた透過型の屈折光学系を使用することができず、反射光学系となる。従って、原版となるフォトマスク（以下、マスクと呼ぶ）も、従来の透過型のマスクは使用できないため、反射型のマスクとする必要がある。
このような反射型マスクの元となる反射型マスクブランクは、低熱膨張性基板の上に、露光光源波長に対して高い反射率を示す多層反射層と、露光光源波長を吸収する吸収層とが順次形成されてなり、更に基板の裏面には、露光機内における静電チャックのための裏面導電膜が形成されている。また、多層反射層と吸収層の間に緩衝層を有する構造を持つＥＵＶマスクもある。
反射型マスクブランクから反射型マスクへ加工する際には、ＥＢリソグラフィとエッチング技術とにより吸収層を部分的に除去し、緩衝層を有する構造の場合は緩衝層も同様に除去し、吸収部と反射部とからなる回路パターンを形成する。このように作製された反射型マスクによって反射された光像が反射光学系を経て半導体基板上に転写される。
反射光学系を用いた露光方法では、マスク面に対して垂直方向から所定角度傾いた入射角（通常６°）で照射されるため、吸収層の膜厚が厚い場合、パターン自身の影が生じてしまい、この影となった部分における反射強度は、影になっていない部分よりも小さいため、コントラストが低下し、転写パターンには、エッジ部のぼやけや設計寸法からのずれが生じてしまう。これはシャドーイングと呼ばれ、反射型マスクの原理的課題の一つである。
このようなパターンエッジ部のぼやけや設計寸法からのずれを防ぐためには、吸収層の膜厚を薄くし、パターンの高さを低くすることが有効であるが、吸収層の膜厚が薄くなると、吸収層における遮光性が低下するため、転写コントラストが低下し、転写パターンの精度が低下することとなる。つまり吸収層を薄くし過ぎると転写パターンの精度を保つための必要なコントラストが得られなくなってしまう。つまり、吸収層の膜厚は厚すぎても薄すぎても問題になるので、現在は概ね５０〜９０ｎｍの間になっており、ＥＵＶ光（極端紫外光）の吸収層での反射率は０．５〜２％程度である。
一方、反射型マスクを用いて半導体基板上に転写回路パターンを形成する場合、一枚の半導体基板上には複数の回路パターンのチップが形成される。隣接するチップ間において、チップ外周部が重なる領域が存在する場合がある。これはウェハ１枚あたりに取れるチップを出来るだけ増加したいという生産性向上のために、チップを高密度に配置するためである。この場合、この重なる領域については複数回（最大で４回）に渡り露光（多重露光）されることになる。この転写パターンにおけるチップ外周部はマスク上でも外周部であり、通常、吸収層に当たる部分に位置する。しかしながら、上述したように吸収層上でのＥＵＶ光の反射率は、０．５〜２％程度あるために、多重露光によりチップ外周部が感光してしまうという問題があった。このため、マスク上のチップ外周部に通常の吸収層よりもＥＵＶ光の遮光性の高い領域（以下、遮光領域と呼ぶ）を設ける必要性が出てきた。
このような問題を解決するために、反射型マスクの吸収層から多層反射層までを掘り込んだ溝を形成することで多層反射層の反射率を低下させることにより、露光光源波長に対する遮光性の高い遮光領域を設けた反射型マスクが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、吸収層と多層反射層を単に掘り込んだだけの遮光領域では、次のような問題が生じる。以下、これについて図を用いて説明する。
図９に示す従来の反射型マスクは、基板１の表面に、多層反射層２、保護層３、吸収層４が順次形成され、基板の裏面に導電膜５が形成され、パターン領域（図示せず）の外周に基板１上の各層を除去することにより遮光領域１１が形成された構造を有している。このような構造の反射型マスクでは、遮光領域１１に入射したＥＵＶの大部分は反射率をほぼゼロにすることが出来る（ＥＵＶ反射光３０２）が、遮光領域１１のエッジ付近に入射したＥＵＶの反射率（ＥＵＶ反射光３０３，３０４）は、遮光領域を形成する前の反射率が１．５％であるのに対し、１．５〜６．０と逆に高くなってしまうという問題が発生する。何故なら、多層反射層２を単に掘り込む方法では、ＥＵＶ反射率の低減に貢献していた吸収層４も除去する必要があるため、遮光領域エッジ付近では、ＥＵＶ光の入射と反射の行程で、吸収層４を１回しか通らない場合が発生するためである。
例えば、遮光領域側から斜め入射されたＥＵＶ光は、吸収層４を通らずに多層反射層２の側壁から入り、多層反射層２で反射されたＥＵＶ光が１度だけ吸収層を通りウェハ側に漏れたり（ＥＵＶ反射光３０４）、また、斜め入射されたＥＵＶ光が最初に吸収層４を通っても、遮光領域エッジ付近では、多層反射層２で反射されたＥＵＶ光の一部が多層反射層２の側壁を抜けてウェハ側に漏れる（ＥＵＶ反射光３０３）ためである。つまり、ＥＵＶ反射率を低下させるための遮光領域１１によって、遮光領域エッジ部分では、逆にＥＵＶ反射光の漏れが生じ、ＥＵＶ反射率を上げてしまうという問題を発生させ、遮光性能の低下を招いてしまう。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、遮光性能の高い遮光領域を有する反射型マスク及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を可決するため、本発明の第１の態様は、基板表面に形成された多層反射層と、該多層反射層の上に形成され、回路パターンを有する吸収層とを具備し、前記回路パターンの領域の外側に、前記吸収層および前記多層反射層が除去された遮光領域が形成され、前記多層反射層に形成された前記遮光領域の底部の開口幅は、前記吸収層に形成された前記遮光領域の開口幅よりも広いことを特徴とする反射型マスクを提供する。
このように構成される反射型マスクにおいて、前記多層反射層に形成された前記遮光領域の底部の開口幅を、前記吸収層に形成された前記遮光領域の開口幅よりも、前記多層反射層の膜厚の２１％以上広くすることができる。この場合、前記多層反射層の前記遮光領域内に露出する側壁を基板面に垂直にすることが出来る。或いは、前記多層反射層の前記遮光領域内に露出する側壁を逆テーパ状にし、多層反射層の上部よりも下部の方が遮光領域の幅を狭くすることが出来る。或いはまた、前記多層反射層の前記遮光領域内に露出する側壁を順テーパ状とし、垂直面に対する傾斜角を−６°以上とすることが出来る。
本発明の第２の態様は、以上の反射型マスクの製造方法であって、前記吸収層を選択的に除去した後、前記多層反射層を選択的にドライエッチングもしくはウェットエッチングすることによって、前記多層反射層に形成された前記遮光領域の底部の開口幅を、前記吸収層に形成された前記遮光領域の開口幅よりも広くすることを特徴とする反射型マスクの製造方法を提供する。
このような反射型マスクの製造方法において、前記多層反射層を全膜厚にわたって選択的に除去した後に、更に前記多層反射層の除去部の側壁をドライエッチングもしくはウェットエッチングすることによって、前記多層反射層に形成された前記遮光領域の底部の開口幅を、前記吸収層に形成された前記遮光領域の開口幅よりも広くすることが出来る。
この場合、前記ドライエッチングを、エッチングガスとしてフッ素原子もしくは塩素原子を含むガスを用いて行うことが出来る。前記フッ素原子を含むガスとして、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8、ＣＨＦ3、ＳＦ6、及びＣｌＦ3からなる群から選ばれた少なくとも１種を含むガスを用い、前記塩素原子を含むガスとして、Ｃｌ2及びＨＣｌからなる群から選ばれた少なくとも１種を含むガスを用いることが出来る。
また、前記ウェットエッチングを、硝酸、リン酸、フッ酸、硫酸、及び酢酸からなる群から選ばれた少なくとも１種を含むエッチング液を用いて行うことが出来る。
本発明によると、回路パターン領域の外側に吸収層及び多層反射層を除去して遮光領域を形成した反射型マスクにおいて、遮光領域のエッジ付近でのＥＵＶ光の反射をほぼゼロにまで低減することができるため、高い遮光性能を有する反射型マスクが提供され、それによって高い精度の転写パターンを形成できるという効果を奏する。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（本実施形態に係る反射型マスクの構成）
まず、本実施形態に係る反射型マスクの構成について説明する。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本実施形態に係る反射型マスク１０１，１０２，１０３の構造の概略断面図であり、図１（ｄ）は、反射型マスク１０１，１０２，１０３を上から見た概略平面図である。即ち、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本実施形態に係る反射型マスク１０１，１０２，１０３の構成を示す。
まず、本実施形態に係る反射型マスクの構成について説明する。図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本実施形態に係る反射型マスク１０１，１０２，１０３の構造の概略断面図であり、図１（ｄ）は、反射型マスク１０１，１０２，１０３を上から見た概略平面図である。即ち、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本実施形態に係る反射型マスク１０１，１０２，１０３の構成を示す。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスク１０１，１０２，１０３は、いずれも基板１の表面に多層反射層２、保護層３、吸収層４が順次形成され、基板の裏面に導電膜５が形成された構造を有している。保護層３と吸収層４の間には、緩衝層が介在する場合もある。緩衝層は、吸収膜４のマスクパターン修正時に、下地の保護層３にダメージを与えないために設けられる層である。また、保護膜３は、酸やアルカリに対する洗浄耐性を有する材料からなる必要があり、一般にはＲｕ（ルテニウム）やＳｉ（シリコン）が用いられる。
本実施形態に係る反射型マスク１０１，１０２，１０３は、吸収層４が加工され、パターンが形成されているパターン領域１０と、その外周部に吸収層４、保護層３、多層反射層２、（緩衝層がある場合は緩衝層も）が除去された、枠状の遮光領域（遮光溝）１１を有する。
図１（ａ）に示す反射型マスク１０１は、遮光領域における多層反射層２の底部開口幅が、その上層に位置する吸収層４の開口幅よりも、多層反射層２の膜厚の少なくとも２１％以上広くなっている。多層反射層２の膜厚の２１％とは、多層反射層の膜厚×ｔａｎ（６°）×２を意味している。この場合、６°とは、マスクに入射するＥＵＶ光の最大入射角度であり、６度で入射するＥＵＶ光が遮光領域内の多層反射層の側壁に直接入射しないように、遮光領域内の多層反射層２の開口幅を設定すればよい。
例えば、最も一般的な多層反射層の膜厚２８０ｎｍの場合は、吸収層４の開口幅Ａよりも多層反射層の開口幅Ｂが、少なくとも、２８０ｎｍ×０．２１＝５８．８ｎｍ以上、広くなっていれば良い。
このように、多層反射層の膜厚×ｔａｎθ×２を用いて計算して、多層反射層の開口幅を決定することができる。
図１（ｃ）に示す反射型マスク１０３は、多層反射層２が−６°以上の逆テーパの側壁角度を有する形状になっている。つまり、基板（マスク下部）に向かうにしたがって多層反射層の開口部の幅が広くなっている。この場合、多層反射層の開口部の底部（基板１に接した部分）の幅Ｂが、多層反射膜層の開口部の上部に比べ、多層反射層２の膜厚が少なくとも２１％以上広くなっている。なお、図１（ｃ）では、模式的に側壁断面を直線的に描いているが、やや丸みを帯びた曲線や、側壁に凹凸があっても良い。
図１（ｂ）に示す反射型マスク１０２は、多層反射層２が６°以上の順テーパ形状の側壁角度を有する形状になっている。つまり、基板（マスク下部）に向かうにしたがって多層反射層の開口部の幅が狭くなっている。この場合、多層反射層の開口部の上部（保護層３に接した部分）の幅Ｂが、多層反射層２の膜厚の少なくとも２１％以上広くなっている。なお、図１（ｂ）では、模式的に側壁断面を直線的に描いているが、等方的エッチングを施された場合によく見られる丸みのあるボーイング形状でも良い。
以上の反射型マスク１０１，１０２，１０３は、いずれもその構造によって、入射角６°のＥＵＶ露光において、遮光領域のエッジ付近でのＥＵＶ反射光の漏れが生じることはない。なお、膜厚の２１％以上の開口幅、及び−６°の逆テーパ形状、と規定した数値は、反射型マスクに用いられる材料のＥＵＶ光に対する光学常数から数値計算により、ＥＵＶ反射光の漏れが生じないことを確認した値である。
なお、遮光領域における多層反射層２の底部開口幅は、広ければ広いほど遮光効果は得られ、上限は特に限定されないが、多層反射層２の膜厚の２００％広い場合には、多層反射層２の側壁の傾斜角は４５°となり、それ以上広くすると、回路パターンを維持することが出来なくなる。
（多層反射層、保護層、緩衝層）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスクの多層反射層２は、ＥＵＶ光に対して６０％程度の反射率を達成できるように設計されており、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に４０〜５０ペア積層した積層膜である。多層反射層２の上に形成された保護層３は２〜３ｎｍの膜厚のルテニウム（Ｒｕ）層あるいは１０ｎｍ程度の膜厚のシリコン（Ｓｉ）層である。この場合、Ｒｕからなる保護層３の下に隣接する多層反射層２の最上層はＳｉ層である。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスクの多層反射層２は、ＥＵＶ光に対して６０％程度の反射率を達成できるように設計されており、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に４０〜５０ペア積層した積層膜である。多層反射層２の上に形成された保護層３は２〜３ｎｍの膜厚のルテニウム（Ｒｕ）層あるいは１０ｎｍ程度の膜厚のシリコン（Ｓｉ）層である。この場合、Ｒｕからなる保護層３の下に隣接する多層反射層２の最上層はＳｉ層である。
ＭｏやＳｉは、ＥＵＶ光に対する吸収（消衰係数）が小さく、且つＭｏとＳｉのＥＵＶ光での屈折率差が大きいので、ＳｉとＭｏの界面での反射率を高くすることが出来るために用いられている。Ｒｕからなる保護層３は、吸収層４の加工におけるストッパー層やマスク洗浄における薬液に対する保護層としての役割を果たすことができる。保護層３をＳｉにより構成する場合は、吸収層４との間に緩衝層が設けられる場合もある。緩衝層は、吸収層４のエッチングやパターン修正時に、緩衝層の下に隣接する多層反射層２の最上層であるＳｉ層を保護するために設けられ、クロム（Ｃｒ）の窒素化合物（ＣｒＮ）で構成されている。
（吸収層）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスクの吸収層４は、ＥＵＶに対して吸収率の高いタンタル（Ｔａ）の窒素化合物（ＴａＮ）から構成されている。他の材料として、タンタルホウ素窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルシリコン（ＴａＳｉ）、タンタル（Ｔａ）や、それらの酸化物（ＴａＢＯＮ、ＴａＳｉＯ、ＴａＯ）でも良い。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスクの吸収層４は、ＥＵＶに対して吸収率の高いタンタル（Ｔａ）の窒素化合物（ＴａＮ）から構成されている。他の材料として、タンタルホウ素窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルシリコン（ＴａＳｉ）、タンタル（Ｔａ）や、それらの酸化物（ＴａＢＯＮ、ＴａＳｉＯ、ＴａＯ）でも良い。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスクの吸収層４は、上層に波長１９０〜２６０ｎｍの紫外光に対して反射防止機能を有する低反射層を設けた２層構造からなる吸収層であっても良い。低反射層は、マスクの欠陥検査機の検査波長に対して、コントラストを高くし、検査性を向上させるためのものである。
（裏面導電膜）
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスクの導電膜５は、一般にはＣｒＮで構成されるが、導電性があれば良く、金属材料からなる材料であれば良い。また、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスクでは導電膜５を備える構成で説明したが、導電膜５を有しない反射型マスクであってもよい。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスクの導電膜５は、一般にはＣｒＮで構成されるが、導電性があれば良く、金属材料からなる材料であれば良い。また、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスクでは導電膜５を備える構成で説明したが、導電膜５を有しない反射型マスクであってもよい。
（遮光領域の形成）
本実施形態に係る反射型マスクの遮光領域の形成方法について説明する。まず、フォトリソグラフィもしくは電子線リソグラフィによって、遮光領域部のみが開口したレジストパターンを形成する。次に、レジストパターンをマスクとして用いて、フッ素系、塩素系ガス、又はその混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングによって、吸収膜４と保護層３を選択的に除去する。次いで、エッチングガスとして、フッ素系ガス、塩素系ガス、又はその混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングか、アルカリ性溶液あるいは酸性溶液を用いたウェットエッチングによって、多層反射層２を選択的に除去する。
本実施形態に係る反射型マスクの遮光領域の形成方法について説明する。まず、フォトリソグラフィもしくは電子線リソグラフィによって、遮光領域部のみが開口したレジストパターンを形成する。次に、レジストパターンをマスクとして用いて、フッ素系、塩素系ガス、又はその混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングによって、吸収膜４と保護層３を選択的に除去する。次いで、エッチングガスとして、フッ素系ガス、塩素系ガス、又はその混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングか、アルカリ性溶液あるいは酸性溶液を用いたウェットエッチングによって、多層反射層２を選択的に除去する。
多層反射層２を選択的に除去するためのドライエッチングのエッチングガスとして、フッ素系、塩素系ガス、又はその混合ガスを用いるのは、多層反射層の材料であるＭｏとＳｉの両方に対してエッチング性を有するためである。この際に用いるフッ素系ガスとしては、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8、ＣＨＦ3、ＳＦ6、ＣｌＦ3等が挙げられ、塩素系ガスとしては、Ｃｌ２、ＨＣｌ等が挙げられる。
多層反射層２を選択的に除去するためのウェットエッチングのエッチング液は、多層反射層２の構成材料であるＭｏとＳｉの両方に対するエッチング性を有している必要がある。例えば、アルカリ性溶液としては、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）等が適している。酸性溶液としては、硝酸とリン酸の混合液が適しているが、これにフッ酸、硫酸、酢酸等を加えても良い。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す反射型マスクの遮光領域は、多層反射層２に設けられた遮光領域の底部の幅が吸収膜４及び保護層３に設けられた遮光領域の幅よりも大きく形成されている。このような遮光領域を形成するためには、上述の多層反射層の選択的除去の際に、遮光領域の底部の幅が大きくなるように多層反射層の側壁の各形状を形成することも可能であるが、多層反射層を選択的に除去した後に、遮光領域の底部の幅が大きくなるように多層反射層の側壁の各形状を与えるためのドライエッチング処理又はウェットエッチング処理を、別途追加して行ってもよい。
本実施形態に係る反射型マスク１０１、１０２、１０３におけるパターン領域１０のパターン形成は、遮光領域１１の形成後に行っても遮光領域１１の形成前に行ってもよい。
以上のようにして、多層反射層を選択的に除去し、開口底部の幅が開口上部の幅よりも大きくなるように遮光領域を形成したＥＵＶマスクによると、遮光領域のエッジ付近でのＥＵＶ光の反射をほぼゼロにまで低減することができるため、高い遮光性能を有する反射型マスクを得ることができる。
ＥＵＶ露光機内では、ＥＵＶ光がマスク面を円弧状にスキャンされるため、位置によっては６°より大きい入射角になる場合があるが、その場合も遮光領域エッジ付近でのＥＵＶ光の漏れの大部分を低減できるため、本実施形態に係る反射型マスクの効果は大きい。
以下、本発明の第１の実施例に係る反射型マスクの製造方法について、図２〜図４を参照して説明する。
まず、図２（ａ）に示すような反射型マスクブランク２０１を用意する。このマスクブランク２０１は、石英基板１の上に、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して反射率が６４％程度となるように設計された膜厚２．８ｎｍのＭｏ層と膜厚４．２ｎｍのＳｉ層の４０ペアの多層反射層２が形成され、その上に膜厚２．５ｎｍのＲｕからなる保護層３が形成され、更にその上に膜厚７０ｎｍのＴａＳｉからなる吸収層４が形成されてなるものである。
次いで、図２（ｂ）に示すように、このマスクブランク２０１に対し、ポジ型化学増幅レジスト９（ＦＥＰ１７１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）を３００ｎｍの膜厚に塗布し、電子線描画機（ＪＢＸ９０００：日本電子社製）によって所定のパターンに描画した。その後、１１０℃、１０分のＰＥＢおよびスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック社製）をすることにより、図２（ｃ）に示すように、レジストパターン９ａを形成した。
次に、レジストパターン９ａをマスクとして用いて、ＣＦ4プラズマとＣｌ2プラズマによるドライエッチングによって、吸収層４をエッチングした後（図２（ｄ））、レジストパターン９ａを剥離洗浄することで、図２（ｅ）に示す評価パターン（回路パターン）を有する反射型マスク２１１を作製した。評価パターンは、マスク中心に配置した、寸法２００ｎｍの１：１のライン＆スペースパターンである。参照数字１０はパターン領域を示し、その大きさは、１０ｃｍ×１０ｃｍとした。反射型マスク２１１の上面図を図３に示す。
その後、上述の評価パターンを有する反射型マスク２１１のパターン領域１０の外側に、遮光領域を形成した。その工程は、次の通りである。
まず、図４（ａ）に示す反射型マスク２１１の表面にｉ線レジスト層２９を５００ｎｍの膜厚で塗布した（図４（ｂ））。次いで、ｉ線レジスト層２９に対し、ｉ線描画機（ＡＬＴＡ３０００：アプライドマテリアル社製）によりパタ−ンを描画し、現像を行うことにより、後に遮光領域となる領域を抜いたレジストパターン２９ａを形成した（図４（ｃ））。このとき、レジストパターン２９ａの開口部は、幅が５ｍｍとし、マスク中心部の１０ｃｍ×１０ｃｍのパターン領域１０から３μｍの距離をとり、パターン領域１０の外周に配置した。
次いで、レジストパターン２９ａをマスクとして用いてＣＨＦ3プラズマを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、吸収層４を選択的に除去し（図４（ｄ））、更にエッチングを続行して、保護層３及び多層反射層２を選択的に除去した（図４（ｅ））。なお、エッチングの条件は、下記の通りである。
エッチングチャンバー内の圧力：５０ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：５００Ｗ
ＲＩＥパワー：２０００Ｗ
ＣＨＦ３流量：２０ｓｃｃｍ
処理時間：６分
次に、硝酸、リン酸、及びフッ酸の混合水溶液によるウェットエッチングで４分間処理することで、Ｍｏ層とＳｉ層の多層反射層２をサイドエッチングし、図４（ｆ）に示すような、多層反射層２の側壁が吸収層４及び保護層３の側壁よりも後退した形状の遮光領域を得た。
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：５００Ｗ
ＲＩＥパワー：２０００Ｗ
ＣＨＦ３流量：２０ｓｃｃｍ
処理時間：６分
次に、硝酸、リン酸、及びフッ酸の混合水溶液によるウェットエッチングで４分間処理することで、Ｍｏ層とＳｉ層の多層反射層２をサイドエッチングし、図４（ｆ）に示すような、多層反射層２の側壁が吸収層４及び保護層３の側壁よりも後退した形状の遮光領域を得た。
最後に、硫酸系の剥離液とアンモニア過酸化水素水により洗浄することによって、図４（ｇ）に示すように、レジストパターン２９ａを除去し、図１（ａ）に示す反射型マスク１０１を得た。
以上のようにして作製した反射型マスク１０１の遮光領域の一部を断裁して、電子顕微鏡にて断面を観察したところ、遮光領域内の多層反射層の側壁に対し、片側で約４０ｎｍ、両側で約８０ｎｍ程度のサイドエッチング（＝多層反射層２の膜厚の２８．６％に相当）がなされ、遮光領域内の多層反射層の垂直な側壁が吸収層４及び保護層３の側壁よりも後退し、吸収層４及び保護層３がオーバーハング形状となっていることを確認した。
以下、本発明の第２の実施例に係る反射型マスクの製造方法について、図５を参照して説明する。
まず、実施例１と同じ方法により、吸収層４にパターン部１０を形成した。
次いで、図５（ａ）に示す反射型マスク２１１の表面にｉ線レジスト層２９を５００ｎｍの膜厚で塗布した（図５（ｂ））。次いで、ｉ線レジスト層２９に対し、ｉ線描画機（ＡＬＴＡ３０００：アプライドマテリアル社製）によりパタ−ンを描画し、現像を行うことにより、後に遮光領域となる領域を抜いたレジストパターン２９ａを形成した（図５（ｃ））。このとき、レジストパターン２９ａの開口部は、幅が５ｍｍとし、マスク中心部の１０ｃｍ×１０ｃｍのパターン領域１０から３μｍの距離をとり、パターン領域１０の外周に配置した。
次いで、レジストパターン２９ａをマスクとして用いてＣＨＦ3プラズマを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、吸収層４を選択的に除去した（図５（ｄ））。なお、エッチングの条件は、下記の通りである。
エッチングチャンバー内の圧力：１５ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：３００Ｗ
ＲＩＥパワー：１００Ｗ
ＣＨＦ３流量：２０ｓｃｃｍ
処理時間：１分
更に、ＣＦ４プラズマを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、保護層３及び多層反射層２を選択的に除去した。なお、エッチングの条件は、下記の通りである。
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：３００Ｗ
ＲＩＥパワー：１００Ｗ
ＣＨＦ３流量：２０ｓｃｃｍ
処理時間：１分
更に、ＣＦ４プラズマを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、保護層３及び多層反射層２を選択的に除去した。なお、エッチングの条件は、下記の通りである。
エッチングチャンバー内の圧力：５０ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：５００Ｗ
ＲＩＥパワー：５０Ｗ
ＣＦ４流量：２０ｓｃｃｍ
処理時間：１２分
このとき、多層反射層２の側壁は底部にいくほど後退し、（図５（ｅ）に示すような逆テーパ形状となった。
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：５００Ｗ
ＲＩＥパワー：５０Ｗ
ＣＦ４流量：２０ｓｃｃｍ
処理時間：１２分
このとき、多層反射層２の側壁は底部にいくほど後退し、（図５（ｅ）に示すような逆テーパ形状となった。
最後に、硫酸系の剥離液とアンモニア過酸化水素水により洗浄することによって、図５（ｆ）に示すように、レジストパターン２９ａを除去し、図１（ｂ）に示す反射型マスク１０２を得た。
以上のようにして作製した反射型マスク１０２の遮光領域の一部を断裁して、電子顕微鏡にて断面を観察したところ、遮光領域内の多層反射層の側壁は、−１２°の逆テーパ形状であることを確認した。
以下、本発明の第３の実施例に係る反射型マスクの製造方法について、図６を参照して説明する。
まず、実施例１と同じ方法により、吸収層４にパターン部１０を形成した。
次いで、図６（ａ）に示す反射型マスク２１１の表面にｉ線レジスト層２９を５００ｎｍの膜厚で塗布した（図６（ｂ））。次いで、ｉ線レジスト層２９に対し、ｉ線描画機（ＡＬＴＡ３０００：アプライドマテリアル社製）によりパタ−ンを描画し、現像を行うことにより、後に遮光領域となる領域を抜いたレジストパターン２９ａを形成した（図６（ｃ））。このとき、レジストパターン２９ａの開口部は、幅が５ｍｍとし、マスク中心部の１０ｃｍ×１０ｃｍのパターン領域１０から３μｍの距離をとり、パターン領域１０の外周に配置した。
次いで、レジストパターン２９ａをマスクとして用いてＣＨＦ3プラズマを用いたドライエッチングにより、吸収層４を選択的に除去した（図６（ｄ））。なお、エッチングの条件は、下記の通りである。
エッチングチャンバー内の圧力：１５ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：３００Ｗ
ＲＩＥパワー：１００Ｗ
ＣＨＦ３流量：２０ｓｃｃｍ
処理時間：１分
更に、ＳＦ６プラズマを用いたドライエッチングにより、保護層３及び多層反射層２を選択的に除去した。なお、エッチングの条件は、下記の通りである。
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：３００Ｗ
ＲＩＥパワー：１００Ｗ
ＣＨＦ３流量：２０ｓｃｃｍ
処理時間：１分
更に、ＳＦ６プラズマを用いたドライエッチングにより、保護層３及び多層反射層２を選択的に除去した。なお、エッチングの条件は、下記の通りである。
エッチングチャンバー内の圧力：５０ｍＴｏｒｒ
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：８００Ｗ
ＲＩＥパワー：２５Ｗ
ＳＦ６流量：４０ｓｃｃｍ
処理時間：８分
このとき、多層反射層２の側壁は順テーパ形状となり、図６（ｅ）に示すように、吸収層４及び保護層３がオーバーハング形状となった。
ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）パワー：８００Ｗ
ＲＩＥパワー：２５Ｗ
ＳＦ６流量：４０ｓｃｃｍ
処理時間：８分
このとき、多層反射層２の側壁は順テーパ形状となり、図６（ｅ）に示すように、吸収層４及び保護層３がオーバーハング形状となった。
最後に、硫酸系の剥離液とアンモニア過酸化水素水により洗浄することによって、図６（ｆ）に示すように、レジストパターン２９ａを除去し、図１（ｃ）に示す反射型マスク１０３を得た。
以上のようにして作製した反射型マスク１０３の遮光領域の一部を断裁して、電子顕微鏡にて断面を観察したところ、遮光領域内の多層反射層の側壁は、下端部（基板１に接した部分）の片側で約４０ｎｍ、両側で約８０ｎｍ程度のサイドエッチング（＝多層反射層２の膜厚の３２．８％に相当）がなされ、遮光領域内の多層反射層の順テーパ状の側壁が、吸収層４及び保護層３の側壁よりも後退し、吸収層４及び保護層３がオーバーハング形状となっていることを確認した。
以上説明した実施例１にて作製した反射型マスク１０１の遮光領域エッジ部と、従来の反射型マスクの遮光領域エッジ部のＥＵＶ反射率を数値計算によりシミュレーションした。このときの膜構造モデルは、Ｔａ吸収層の膜厚７０ｎｍ、Ｒｕ保護層の膜厚２．５ｎｍ、Ｍｏ層の膜厚２．８３ｎｍ、Ｓｉ層の膜厚４．１３ｎｍとし、Ｍｏ／Ｓｉの多層反射層は４０ペアとした。また、ＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍ）に対する各材料の光学常数（屈折率、消衰係数）から各材料および各界面の透過率、各界面および遮光領域側面反射率を計算し、最終的にマスクから反射されるＥＵＶ光を算出した。
従来の反射型マスクの遮光領域エッジ部のＥＵＶ反射率を図７に、実施例１にて作製した反射型マスクの遮光領域エッジ部のＥＵＶ反射率を図８に示す。なお、図７（ａ）及び図８（ａ）は遮光領域エッジ部における反射の模式図であり、図７（ｂ）及び図８（ｂ）は、多層反射層側面からの距離（横軸）によるＥＵＶ反射率の変化（縦軸）を示すグラフである。
図７（ｂ）に示すように、従来の反射型マスクの遮光領域エッジ部では、最大６％を超える反射率の領域が発生するのに対し、図８（ｂ）に示すように、実施例１の遮光領域エッジ部では、吸収膜の反射率（約１％）より高くなることはなかった。
このように、実施例１において、遮光性能の高い遮光領域を有する反射型マスクを作製することができた。
本発明は、ＥＵＶ光を用いる反射型マスク等に有用である。
１…基板、２…多層反射層、３…保護層、４…吸収層、５…裏面導電膜、９…レジスト、１０…パターン領域、１１…遮光領域、２０…ＥＵＶ反射率の測定個所、２９…レジスト、２９ａ…レジストパターン、１０１…実施例１により得た反射型マスク、１０２…実施例２により得た反射型マスク、１０３…実施例３により得た反射型マスク、２０１…反射型マスクブランク、２１１…回路パターンが形成された反射型マスク、３０１…吸収層部を通過するＥＵＶ反射光、３０２…遮光領域内のＥＵＶ反射光、３０３…遮光領域エッジ部のＥＵＶ反射光、３０４…遮光領域エッジ部のＥＵＶ反射光。
Claims (10)
- 基板表面に形成された多層反射層と、該多層反射層の上に形成され、回路パターンを有する吸収層とを具備し、前記回路パターンの領域の外側に、前記吸収層および前記多層反射層が除去された遮光領域が形成され、前記多層反射層に形成された前記遮光領域の底部の開口幅は、前記吸収層に形成された前記遮光領域の開口幅よりも広いことを特徴とする反射型マスク。
- 前記多層反射層に形成された前記遮光領域の底部の開口幅は、前記吸収層に形成された前記遮光領域の開口幅よりも、前記多層反射層の膜厚の２１％以上広いことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク。
- 前記多層反射層の前記遮光領域内に露出する側壁は基板面に垂直であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射型マスク。
- 前記多層反射層の前記遮光領域内に露出する側壁は順テーパ状であり、多層反射層の上部よりも下部の方が遮光領域の幅が狭いことを特徴とする請求項１又は２に記載の反射型マスク。
- 前記多層反射層の前記遮光領域内に露出する側壁は逆テーパ状であり、垂直面に対する傾斜角が−６°以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反射型マスク。
- 請求項１乃至５のいずれかに記載の反射型マスクの製造方法であって、前記吸収層を選択的に除去した後、前記多層反射層を選択的にドライエッチングもしくはウェットエッチングすることによって、前記多層反射層に形成された前記遮光領域の底部の開口幅を、前記吸収層に形成された前記遮光領域の開口幅よりも広くすることを特徴とする反射型マスクの製造方法。
- 前記多層反射層を全膜厚にわたって選択的に除去した後に、更に前記多層反射層の除去部の側壁をドライエッチングもしくはウェットエッチングすることによって、前記多層反射層に形成された前記遮光領域の底部の開口幅を、前記吸収層に形成された前記遮光領域の開口幅よりも広くすることを特徴とする請求項６に記載の反射型マスクの製造方法。
- 前記ドライエッチングは、エッチングガスとしてフッ素原子もしくは塩素原子を含むガスを用いて行うことを特徴とする請求項６又は７に記載の反射型マスクの製造方法。
- 前記フッ素原子を含むガスは、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ4Ｆ8、Ｃ5Ｆ8、ＣＨＦ3、ＳＦ6、及びＣｌＦ3からなる群から選ばれた少なくとも１種を含むガスであり、前記塩素原子を含むガスは、Ｃｌ2及びＨＣｌからなる群から選ばれた少なくとも１種を含むガスであることを特徴とする請求項８に記載の反射型マスクの製造方法。
- 前記ウェットエッチングは、硝酸、リン酸、フッ酸、硫酸、及び酢酸からなる群から選ばれた少なくとも１種を含むエッチング液を用いて行うことを特徴とする請求項７に記載の反射型マスクの製造方法。
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