JP7448614B1 - 極紫外線リソグラフィ用位相反転ブランクマスク及びフォトマスク - Google Patents
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Abstract
【課題】位相反転膜に対して要求される特性を満たしながらも、既存に位相反転膜として用いられた物質、特に、ルテニウム（Ｒｕ）によって発生する問題点を解決できるＥＵＶ用ブランクマスクを提供すること。【解決手段】基板上に順次に形成された反射膜、キャッピング膜、及び位相反転膜を備える。位相反転膜は、ニオビウム（Ｎｂ）とクロム（Ｃｒ）を含む第１層、及びタンタル（Ｔａ）とシリコン（Ｓｉ）を含む第２層を備える。第１層のニオビウム（Ｎｂ）含有量は２０～５０ａｔ％であり、クロム（Ｃｒ）含有量は１０～４０ａｔ％である。ブランクマスクは、ウエハープリンティング時に、優れた解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）及びＮＩＬＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｌｏｇ Ｓｌｏｐ）具現が可能であり、低いＤｔＣ（Ｄｏｓｅ ｔｏ Ｃｌｅａｒ）の具現が可能である。【選択図】図３
Description
本発明は、ブランクマスク（Ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ Ｂｌａｎｋｍａｓｋ）及びフォトマスク（Ｐｈｏｔｏｍａｓｋ）に関し、ウエハープリンティング（Ｗａｆｅｒ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）時に、優れた解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）の具現のためにＥＵＶ露光光に対して位相を反転させる位相反転膜を備えた極紫外線リソグラフィ用位相反転ブランクマスク及びこれを用いて製造されるフォトマスクに関する。
近年、半導体製造のためのリソグラフィ技術は、ＡｒＦ、ＡｒＦｉ ＭＰ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ）リソグラフィからＥＵＶリソグラフィ技術へと発展している。ＥＵＶリソグラフィに用いられるブランクマスクは、一般に、基板上にＥＵＶ光を反射する反射膜、及びＥＵＶ光を吸収する吸収膜の２種の薄膜を含んでなる。
最近では、上記のような吸収膜を備えたバイナリ形態のブランクマスクに比べてより高い解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）を具現できる位相反転ブランクマスクの開発が試みられている。位相反転ブランクマスクはバイナリブランクマスクに比べて高いＮＩＬＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｌｏｇ Ｓｌｏｐ）を有し、これにより、ウエハープリンティング時にショット雑音効果（Ｓｈｏｔ Ｎｏｉｓｅ Ｅｆｆｅｃｔ）による確率的欠陥（Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｄｅｆｅｃｔ）を減らすことができる。また、位相反転ブランクマスクは、低いＤｔＣ（Ｄｏｓｅ ｔｏ Ｃｌｅａｒ）具現が可能であり、半導体生産性を高めることができる。
図１は、極紫外線リソグラフィ用位相反転ブランクマスクの基本構造を示す図である。極紫外線リソグラフィ用位相反転ブランクマスクは、基板１０２、基板１０２上に形成された反射膜１０４、反射膜１０４上に形成されたキャッピング膜１０５、キャッピング膜１０５上に形成された位相反転膜１０８、及び位相反転膜１０８上に形成されたレジスト膜１１０を含む。
上記のようなＥＵＶリソグラフィ用位相反転ブランクマスクにおいて、位相反転膜１０８は、フォトマスク製作が容易であるとともにウエハープリンティング時に性能（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）に優れた材料を用いて製作されることが好ましい。このような点を考慮した位相反転膜１０８の材質としてルテニウム（Ｒｕ）が研究されているが、下記のような問題点のため、生産段階に至っておらずにいる。
第一に、ルテニウム（Ｒｕ）は、エッチング速度が遅いため、位相反転膜１０８のエッチング時に垂直パターンプロファイル（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｐｒｏｆｉｌｅ）が具現し難い。
第二に、位相反転膜１０８の下部のキャッピング膜１０５はルテニウム（Ｒｕ）で形成されるのが一般であり、これと同一に位相反転膜１０８がルテニウム（Ｒｕ）を含む場合に、キャッピング膜１０５に対するエッチング選択比を確保し難い。このため、位相反転膜１０８とキャッピング膜１０５との間にはエッチング阻止膜がさらに必要であり、これは、薄膜設計の複雑性の増加、エッチング阻止膜形成工程の追加、及び追加薄膜に対する洗浄と欠陥制御の必要といった問題につながる。ブランクマスクを用いて製作されたフォトマスクに対しても洗浄などのような追加工程が要求される。このような問題は、結局として収率（Ｙｉｅｌｄ）を低下させる要因となる。
第三に、ルテニウム（Ｒｕ）は、１９３ｎｍ波長のＤＵＶ検査光に対して表面反射率が高いため、ＤＵＶ検査光を用いた検査時に検査感度が低いという問題点がある。このような問題点を解決するために、ルテニウム（Ｒｕ）に酸素（Ｏ）を追加する方案を考慮することができる。ところが、ルテニウム（Ｒｕ）に酸素（Ｏ）が追加されると、屈折率（ｎ）が高くなる問題点が発生する。しかも、酸素（Ｏ）は、ルテニウム（Ｒｕ）で形成されたキャッピング膜１０５を酸化させ、反射膜１０４とキャッピング膜１０５の積層構造の反射率を減少させる。
第四に、ルテニウム（Ｒｕ）は、電子ビームリペア（ｅ－ｂｅａｍ Ｒｅｐａｉｒ）時にＸｅＦ２に対する耐性によってリペア速度が遅く、このため、リペア直後にパターンプロファイルが悪いという問題点がある。
本発明は、上記の問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、位相反転膜に対して要求される特性を満たしながらも、既存に位相反転膜として用いられた物質、特に、ルテニウム（Ｒｕ）によって発生する問題点を解決できるＥＵＶ用ブランクマスクを提供することである。
本発明に係るＥＵＶリソグラフィ用ブランクマスクは、基板、前記基板上に形成された反射膜、前記反射膜上に形成されたキャッピング膜、前記キャッピング膜上に形成された位相反転膜を含む。前記位相反転膜は、前記キャッピング膜上に形成され、ニオビウム（Ｎｂ）を含む第１層、及び前記第１層上に形成され、タンタル（Ｔａ）及びシリコン（Ｓｉ）のうち一つ以上を含む第２層を含む。
前記第１層のニオビウム（Ｎｂ）含有量は、２０～５０ａｔ％である。
前記第１層は、タンタル（Ｔａ）及びシリコン（Ｓｉ）のうち一つ以上をさらに含むことができる。
前記第１層は、クロム（Ｃｒ）をさらに含むことができる。
前記第１層のクロム（Ｃｒ）含有量は、１０～４０ａｔ％である。
前記第１層は、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）及び炭素（Ｃ）のうち一つ以上をさらに含むことができる。
前記第１層の窒素（Ｎ）含有量は、１０～６０ａｔ％である。
前記第１層は、３０～６０ｎｍの厚さを有する。
前記第１層は、前記位相反転膜の全厚さの８０％以上の厚さを有する。
前記第１層は、１３．５ｎｍ波長の露光光に対して０．９２５～０．９３５の屈折率（ｎ）及び０．０１５～０．０２５の消滅係数（ｋ）を有する。
前記第２層のタンタル（Ｔａ）含有量は５０ａｔ％以上であることが好ましい。
前記第２層は、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）及び炭素（Ｃ）のうち一つ以上をさらに含むことができる。
前記第２層は、ボロン（Ｂ）をさらに含むことができる。
前記第２層のボロン（Ｂ）含有量は、５～２０ａｔ％である。
前記第２層は、２～１０ｎｍの厚さを有する。
前記第２層は、１９３ｎｍ波長の検査光に対する表面反射率が４０％以下であることが好ましい。
前記第２層は、１３．５ｎｍ波長の露光光に対して０．９４０～０．９６０の屈折率（ｎ）及び０．０２５～０．０３５の消滅係数（ｋ）を有する。
前記位相反転膜は、１３．５ｎｍ波長の露光光に対して前記反射膜に対する相対反射率が６～１５％である。
本発明の他の側面によれば、上記のような構成の極紫外線リソグラフィ用ブランクマスクを用いて製作されたフォトマスクが提供される。
本発明によれば、ＥＵＶ用位相反転ブランクマスクに対して要求される特性、すなわち、ウエハープリンティング時に、優れた解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）及びＮＩＬＳ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｉｍａｇｅ Ｌｏｇ Ｓｌｏｐ）具現が可能であり、低いＤｔＣ（Ｄｏｓｅ ｔｏ Ｃｌｅａｒ）の具現が可能である。
また、本発明では、位相反転膜がルテニウム（Ｒｕ）を含まない物質で構成されるので、ルテニウム（Ｒｕ）を使用する場合に発生する上述のような問題点がない。これにより、フォトマスク製造工程が相対的に簡単であり、位相反転膜の下部にエッチング阻止膜がない構造により、ブランクマスクの他、フォトマスクの製造時にも収率（Ｙｉｅｌｄ）が改善される。
以下では、図面を参照して本発明をより具体的に記述する。
図２は、本発明に係る極紫外線リソグラフィ用位相反転ブランクマスクを示す図であり、図３は、図２の位相反転膜の具体的な構成を示す図である。
本発明に係る極紫外線リソグラフィ用位相反転ブランクマスクは、基板２０２、基板２０２上に形成された反射膜２０４、反射膜２０４上に形成されたキャッピング膜２０５、キャッピング膜２０５上に形成された位相反転膜２０８、位相反転膜２０８上に形成されたレジスト膜２１０、及び基板２０２の後面に形成された導電膜２０１を備える。
基板２０２は、ＥＵＶ露光光を用いる反射型ブランクマスク用ガラス基板として適合するように、露光時の熱によるパターンの変形及びストレスを防止するために０±１．０×１０－７／℃の範囲内の低熱膨張係数を有し、好ましくは、０±０．３×１０－７／℃の範囲内の低熱膨張係数を有するＬＴＥＭ（Ｌｏｗ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ Ｍａｔｅｒｉａｌ）基板で構成される。基板２０２の素材としてはＳｉＯ２－ＴｉＯ２系ガラス、多成分系ガラスセラミックなどを用いることができる。
反射膜２０４は、ＥＵＶ露光光を反射する機能を有し、各層の屈折率が互いに異なる多層膜構造を有する。具体的には、反射膜２０４は、Ｍｏ材質の層とＳｉ材質の層を交互に４０～６０層積層して形成される。
キャッピング膜２０５は、反射膜２０４の酸化膜の形成を防止することにより、反射膜２０４のＥＵＶ露光光に対する反射率を維持させ、位相反転膜２０８のパターニング進行時に反射膜２０４がエッチングされることを防ぐ役割を担う。一般に、キャッピング膜２０５は、ルテニウム（Ｒｕ）を含む材質で形成される。キャッピング膜２０５は、２～５ｎｍの厚さで形成される。キャッピング膜２０５の厚さが２ｎｍ以下であれば、キャッピング膜２０５としての機能を発揮し難く、５ｎｍ以上であれば、ＥＵＶ露光光に対する反射率が低下する問題がある。
位相反転膜２０８は露光光の位相を反転させて反射させることにより、反射膜２０４によって反射される露光光を相殺干渉させる。位相反転膜２０８は、キャッピング膜２０５上に形成される第１層２０８ａ、及び第１層２０８ａ上に形成される第２層２０８ｂを備える。
第１層２０８ａは、ニオビウム（Ｎｂ）を含む物質で形成される。このとき、第１層２０８ａのニオビウム（Ｎｂ）含有量は２０～５０ａｔ％であることが好ましい。ニオビウム（Ｎｂ）が２０ａｔ％未満であれば、エッチング速度が顕著に減少して垂直パターンプロファイル（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｐｒｏｆｉｌｅ）を具現し難い。しかも、屈折率（ｎ）及び消滅係数（ｋ）が相対的に高くなり、最終的にＮＩＬＳとＤｔＣの改善に限界があるだけでなく、反射率減少及び厚さ増加の問題点が発生する。ニオビウム（Ｎｂ）が５０ａｔ％以上であれば、洗浄に用いられる化学物質（Ｃｈｅｍｉｃａｌ）、例えば硫酸に対する耐化学性が減少する。
このような第１層２０８ａは、塩素（Ｃｌ２）系ガスでエッチングされる特性を有し、特に、酸素（Ｏ２）が含まれていない条件でエッチングが可能である。これにより、第１層２０８ａのエッチング時に、特に、オーバーエッチング（Ｏｖｅｒ Ｅｔｃｈ）時に、その下部のキャッピング膜２０５を構成するルテニウム（Ｒｕ）へのダメージ（Ｄａｍａｇｅ）を減らすことができ、反射率低下のような問題点を最小化できる。したがって、エッチング阻止膜のような追加の薄膜が不要である。
また、このような第１層２０８ａは、酸素（Ｏ２）を含まない塩素（Ｃｌ２）系エッチングガスに対するエッチング速度が高いので、垂直パターンプロファイル（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｐｒｏｆｉｌｅ）が改善される。また、電子ビームリペア時に、ＸｅＦ２に対するリペアが容易であり、且つルテニウム（Ｒｕ）を含むキャッピング膜２０５に対する電子ビームリペア選択比に優れる。
第１層２０８ａは、タンタル（Ｔａ）、シリコン（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）のうち一つ以上をさらに含む物質で形成されてよい。好ましくは、第１層２０８ａは、ニオビウム（Ｎｂ）とクロム（Ｃｒ）を含む物質で形成され、このとき、第１層２０８ａのクロム（Ｃｒ）含有量は１０～４０ａｔ％である。クロム（Ｃｒ）の含有量が１０ａｔ％以下であれば、洗浄時に用いられる化学物質、例えば、硫酸に対する耐化学性が低くなり、４０ａｔ％以上であれば、エッチング速度が顕著に減少してパターンプロファイルの具現がし難いという問題点がある。
第１層２０８ａは、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）及び炭素（Ｃ）のうち一つ以上をさらに含むことができる。好ましくは、第１層２０８ａは窒素（Ｎ）をさらに含む。この場合、第１層２０８ａの窒素（Ｎ）含有量は１０～６０ａｔ％であることが好ましい。窒素（Ｎ）の含有量が１０ａｔ％以下であれば、相対的に屈折率（ｎ）が高くなり、ＮＩＬＳが向上し難い。窒素（Ｎ）の含有量が６０ａｔ％以上であれば、薄膜形成のための反応が効果的になされず、スパッタリング効率が減少する。
第１層２０８ａは３０～６０ｎｍの厚さを有し、好ましくは４５～６０ｎｍの厚さを有する。
第１層２０８ａは、位相反転膜２０８の全厚さの５０％以上、好ましくは８０％以上の厚さを有する。これにより、第２層２０８ｂは位相反転膜２０８全厚さの５０％以下、好ましくは２０％以下の厚さを有する。
第１層２０８ａは、１３．５ｎｍ波長の露光光に対して０．９２５～０．９３５の屈折率（ｎ）及び０．０１５～０．０２５の消滅係数（ｋ）を有する。屈折率（ｎ）が０．９３５以上であれば、ＮＩＬＳ及びＤｔＳを顕著に改善させることが困難である。したがって、屈折率（ｎ）は低いほど好ましいが、物質の特性上、０．９２５以下には具現し難い。消滅係数（ｋ）が０．０１５以下であれば、相対反射率が高くなり、ゴースト像パターン（Ｇｈｏｓｔ Ｉｍａｇｅ Ｐａｔｔｅｒｎ）が形成されるなどの問題が発生する。したがって、消滅係数（ｋ）は高いほど好ましいが、物質の特性上、０．０２５以上には具現し難い。
第１層２０８ａは、パターンプロファイルを改善するために、組成が連続して変わる連続膜又は多層膜の形態で構成できる。例えば、第１層２０８ａの深さ方向にエッチング速度を増加させるために、第１層２０８ａの深さ方向に窒素（Ｎ）の含有量を増加させるか、或いはキャッピング膜２０５に隣接した第１層２０８ａの部分で窒素（Ｎ）の含有量を増加させるかニオビウム（Ｎｂ）の含有量を増加させることができる。これにより、パターン形成時にフッティング（Ｆｏｏｔｉｎｇ）のような現象を減らし、垂直パターンプロファイルが形成可能である。
第１層２０８ａの形成には単独スパッタリング方法又はコスパッタリング（Ｃｏ－ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）方法を適用することができる。単独スパッタリング方法の適用時に、スパッタリングターゲット（Ｔａｒｇｅｔ）はＮｂ：Ｃｒ＝３０～７０ａｔ％：７０～３０ａｔ％の組成を有することができ、好ましくは、Ｎｂ：Ｃｒ＝４０～６０ａｔ％：６０～４０ａｔ％の組成を有する。コスパッタリング方法の適用時には、ＮｂＣｒ、Ｃｒ、Ｎｂターゲットをそれぞれ用いてスパッタリングでき、工程時にそれぞれの電力（Ｐｏｗｅｒ）を制御して薄膜組成を決定することができる。
第２層２０８ｂは、タンタル（Ｔａ）及びシリコン（Ｓｉ）のうち一つ以上を含む物質で形成される。また、第２層２０８ｂは、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）及び炭素（Ｃ）のうち一つ以上をさらに含むことができる。好ましくは、第２層２０８ｂはＴａＯＮで形成される。
第２層２０８ｂのタンタル（Ｔａ）含有量は２５ａｔ％以上であり、５０ａｔ％以上であることが好ましい。タンタル（Ｔａ）の含有量が低いと、エッチング時に第１層２０８ａに対するエッチング選択比が確保し難い。
第２層２０８ｂはボロン（Ｂ）をさらに含むことができる。ボロン（Ｂ）含有量の調節によって第２層２０８ｂの屈折率（ｎ）及び消滅係数（ｋ）を調節することができる。第２層２０８ｂのボロン（Ｂ）含有量は、５～２０ａｔ％であることが好ましい。ボロン（Ｂ）の含有量が２０ａｔ％以上であれば、第２層２０８ｂの化学的耐性が減少し、５ａｔ％以下であれば、薄膜のストレスが増加し、エッチング速度が低下する。
第２層２０８ｂは、フッ素（Ｆ）系ガスにエッチングされる特性を有する。これにより、第２層２０８ｂは、下部の第１層２０８ａに対してエッチング選択比を有する。このとき、一般に、酸素（Ｏ２）を含んでいない条件でエッチングできるが、選択的に酸素（Ｏ２）を含んでも構わない。
第２層２０８ｂは２～１０ｎｍの厚さを有し、好ましくは５ｎｍ以下の厚さを有する。
第２層２０８ｂは、１９３ｎｍ波長の検査光に対する表面反射率が４０％以下、好ましくは３５％以下である。これにより、ＤＵＶ検査光を用いた検査時に、反射膜２０５及びキャッピング膜２０５に対する感度（Ｃｏｎｔｒａｓｔ）を高めることができる。
第２層２０８ｂは、１３．５ｎｍ波長の露光光に対して０．９４０～０．９６０の屈折率（ｎ）及び０．０２５～０．０３５の消滅係数（ｋ）を有する。屈折率（ｎ）が０．９６０以上になるには第２層２０８ｂの酸素（Ｏ）含有量が増加しなければならず、薄膜の再現性及び工程安定性が低下する。また、屈折率（ｎ）が０．９４０以下になるには第２層２０８ｂの酸素（Ｏ）含有量が減少しなければならず、第１層２０８ａに対するエッチング選択比が低下する。消滅係数（ｋ）が０．０２５以下又は０．０３５以上になるには酸素（Ｏ）の含有量が過度に増加又は減少しなければならず、上述したような問題が発生する。
位相反転膜２０８は、１３．５ｎｍ波長の露光光に対して、反射膜２０４に対する相対反射率が６～１５％である。ここで、相対反射率は、反射膜２０４とキャッピング膜２０５の積層構造における反射率に対する位相反転膜２０８における反射率の比率を意味する。また、位相反転膜２０８は１８０～２２０゜、好ましくは１８５～２２０゜の位相反転量を有する。
上記のような構成において、第１層２０８ａは、位相反転膜２０８全般の位相変化量及び反射率を決定する。第２層２０８ｂは、第１層２０８ａと異なるエッチング条件を有し、これにより、第２層２０８ｂは、位相反転膜２０８をパターニングする時に第１層２０８ａのエッチングのためのハードマスクの役割を担う。また、第２層２０８ｂは低い反射率を有し、最終パターン形成後にＤＵＶ検査光を用いた検査を容易に行うことができる。
レジスト膜２１０は、化学増幅型レジスト（ＣＡＲ：Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｒｅｓｉｓｔ）で構成される。レジスト膜２１０は４０～１００ｎｍ、好ましくは４０～８０ｎｍの厚さを有する。
導電膜２０１は基板２０２の後面に形成される。導電膜２０１は低い面抵抗値を有し、静電チャック（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ－Ｃｈｕｃｋ）と極紫外線リソグラフィ用ブランクマスクとの密着性を向上させ、静電チャックとの摩擦によってパーティクルが発生することを防止する機能を果たす。導電膜２０１は、１００Ω／□以下の面抵抗を有し、好ましくは、５０Ω／□以下、より好ましくは２０Ω／□以下の面抵抗を有する。導電膜２０１は、単一膜、連続膜、又は多層膜の形態で構成されてよい。導電膜２０１は、例えば、クロム（Ｃｒ）又はタンタル（Ｔａ）を主成分として形成されてよい。
上記のような構成のブランクマスクを用いてフォトマスクを製作する工程は、下記の通りである。
まず、レジスト膜２１０のパターンを形成した後、レジスト膜パターンを用いて第２層２０８ｂをフッ素系ガスでエッチングする。その後、レジスト膜パターンを除去した後、第２層２０８ｂのパターンをエッチングマスク（Ｅｔｃｈ Ｍａｓｋ）として用いて第１層２０８ａを塩素系ガスでエッチングする。この時、第２層２０８ｂは位相反転膜２０８の一部であるが、エッチング工程では第１層２０８ａに対するハードマスク膜（Ｈａｒｄｍａｓｋ）としての役割を担う。
実施例
本実施例では、本発明に係る位相反転ブランクマスク及びフォトマスク製作の具体的な例を記述する。
本実施例では、本発明に係る位相反転ブランクマスク及びフォトマスク製作の具体的な例を記述する。
まず、ＬＴＥＭ基板を準備した後、Ｍｏ／Ｓｉの各層を４０ｐａｉｒｓで積層して反射膜を形成し、ルテニウム（Ｒｕ）で構成されるキャッピング膜を２．５ｎｍの厚さに形成した。反射膜とキャッピング膜との積層構造における反射率を、ＥＵＶ反射率計（ＥＵＶ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて測定した結果、１３．５３ｎｍ波長のＥＵＶ光に対して６４．５７％を示したし、ＦＷＨＭは０．５７ｎｍ、ＣＷＬは１３．５２ｎｍを示し、反射膜とキャッピング膜として使用するのに問題がなかった。
２層で構成された位相反転膜を形成する前に、位相反転膜の第１層と第２層をそれぞれ別に形成した後、１３．５３ｎｍ波長の露光光での屈折率（ｎ）及び消滅係数（ｋ）を測定した。
上記のように製作された位相反転ブランクマスクを使用し、下記のような工程によってフォトマスクを製作した。まず、電子ビーム書込み（ｅ－ｂｅａｍ Ｗｒｉｔｉｎｇ）及び現像（Ｄｅｖｅｌｏｐ）工程によってレジスト膜パターンを形成した。その後、レジスト膜パターンを用いて位相反転膜の第２層をフッ素系ガスでエッチングした。次に、位相反転膜の第１層を塩素系ガスでエッチングすることで、位相反転フォトマスクの制作を完了した。その後、位相反転膜パターンの断面傾斜を測定した結果、８６゜を示し、優れたパターンプロファイルの具現が可能であることを確認した。
上記のように製作されたフォトマスクに対するウエハーシミュレーション（Ｗａｆｅｒ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）を下記のように行った。シミュレーションは、１７ｎｍ千鳥状（Ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）コンタクトホールパターンを用いて実施し、その結果、位相反転膜の相対反射率は１０％、位相反転量は１９９゜を示した。また、ＮＩＬＳは１．９５を、ＤｔＣは１１４．７ｍＪを示した。
比較例
本比較例では、ルテニウム（Ｒｕ）を含む位相反転膜を備えたブランクマスク製作工程及びこれを用いたフォトマスク製作工程を説明する。
本比較例では、ルテニウム（Ｒｕ）を含む位相反転膜を備えたブランクマスク製作工程及びこれを用いたフォトマスク製作工程を説明する。
まず、上述した実施例と同一に反射膜とキャッピング膜を形成した。その後、ＴａＢＮ材質の層及びＴａＢＯ材質の層で形成される２層構造のエッチング阻止膜を形成した後、エッチング阻止膜の上部にルテニウム（Ｒｕ）単独からなる位相反転膜を形成した。その後、位相反転膜の上部にＴａＢＯからなるハードマスク膜を形成し、最後に、ハードマスク膜の上部にレジスト膜を形成することで、最終ブランクマスクを完了した。
上記のような工程では、位相反転膜とキャッピング膜が同種物質を含むことから、エッチング阻止膜のエッチング時におけるキャッピング膜へのダメージ（Ｄａｍａｇｅ）を最小化するためにエッチング阻止膜を２層構造にした。すなわち、Ｔａ系物質は酸化度が高く、またＲｕで構成された位相反転膜エッチング時におけるエッチング物質が塩素系ガスと酸素を含むことから、ＴａＢＮ層をまず成膜し、ＴａＢＮ表面の酸化膜を制御するために、ＴａＢＯで形成された層をさらに形成した。
その後、ルテニウム（Ｒｕ）からなる位相反転膜をエッチング阻止膜上に形成し、さらに、解像度（Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）及びＣＤ線形性（Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）の向上のためにＴａＢＯからなるハードマスク膜を形成した。
このような比較例による位相反転ブランクマスク構造は、上述した実施例に比べて、エッチング阻止膜とハードマスク膜がさらに含まれるため、複雑な構造となる。
このような位相反転ブランクマスクを用いたフォトマスク製造方法は、下記の通りである。
前記実施例と同一に、まず電子ビーム書込み後に現像工程を経てレジスト膜パターンを形成した。その後、レジスト膜パターンをエッチングマスクとして用いてＴａＢＯのハードマスク膜パターンを形成した。このとき、エッチングガスとしてフッ素（Ｆ）系ガスを使用した。その後、レジスト膜パターンを除去した後、ハードマスク膜パターンをエッチングマスクとして用いて位相反転膜を塩素（Ｃｌ２）系ガス及び酸素（Ｏ２）ガスでエッチングした。その後、再びフッ素（Ｆ）系ガスを用いてエッチング阻止膜のうち上部のＴａＢＯ層をエッチングした。この時、ハードマスク膜は除去される。その後、再び、酸素（Ｏ２）無し塩素（Ｃｌ２）系ガスを用いてエッチング阻止膜のうち下部のＴａＢＮ層をエッチングし、最終位相反転フォトマスク製造を完了した。
以下、上記の比較例によるブランクマスクの特性を下記のように測定した。まず、１９３ｎｍ波長の検査光で位相反転膜の反射率を測定した。その結果、４５．２％を示し、前記実施例に比べてコントラストが減少することが分かる。この結果は、ルテニウム（Ｒｕ）単独では位相反転膜の形成が不適切であり、ルテニウム（Ｒｕ）に酸素（Ｏ）がさらに含まれる必要があることを意味する。
その後、前記工程による位相反転膜パターンのプロファイルを測定した。その結果、パターン断面が７０゜の傾斜を示し、上記の実施例に比べてプロファイルが悪いことが分かった。
以上では、図面を参照して、本発明の実施例を挙げて本発明を具体的に説明したが、実施例は、単に本発明を例示及び説明するための目的で用いられただけで、意味の限定、又は特許請求の範囲上に記載の本発明の範囲の制限のために用いられたものではない。したがって、本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、実施例から様々な変形及び均等な他の実施例が可能である点が理解できよう。したがって、本発明の真の技術力保護範囲は、特許請求の範囲上の技術的事項によって定められるべきであろう。
Claims (10)
- 基板、前記基板上に形成された反射膜、前記反射膜上に形成されたキャッピング膜、及び前記キャッピング膜上に形成された位相反転膜を含み、
前記位相反転膜は、
ルテニウム（Ｒｕ）を含まず、
前記キャッピング膜上に形成された第１層であって、
２０～５０ａｔ％のニオビウム（Ｎｂ）と、１０～４０ａｔ％のクロム（Ｃｒ）と、１０～６０ａｔ％の窒素（Ｎ）と、酸素（Ｏ）及び炭素（Ｃ）の少なくとも一つと、を含み、
前記第１層は、３０～６０ｎｍの厚さを有し、前記第１層は、前記位相反転膜の全厚さの８０％以上の厚さであり、
前記第１層は、１３．５ｎｍの波長を有する露光光に対して、０．９２５～０．９３５の屈折率（ｎ）を有し、０．０１５～０．０２５の消滅係数（ｋ）を有する、第１層、ならびに
前記第１層上に形成された第２層であって、
タンタル（Ｔａ）及びシリコン（Ｓｉ）のうち一つ以上を含み、前記第２層におけるタンタル（Ｔａ）の量は５０ａｔ％以上である、第２層、
を含み、
前記位相反転膜は、前記キャッピング膜の直上に形成される、極紫外線リソグラフィ用ブランクマスク。 - 前記第１層は、タンタル（Ｔａ）及びシリコン（Ｓｉ）のうち一つ以上をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の極紫外線リソグラフィ用ブランクマスク。
- 前記第２層は、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）及び炭素（Ｃ）のうち一つ以上をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の極紫外線リソグラフィ用ブランクマスク。
- 前記第２層は、ボロン（Ｂ）をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の極紫外線リソグラフィ用ブランクマスク。
- 前記第２層のボロン（Ｂ）含有量は、５～２０ａｔ％であることを特徴とする、請求項４に記載の極紫外線リソグラフィ用ブランクマスク。
- 前記第２層は、２～１０ｎｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の極紫外線リソグラフィ用ブランクマスク。
- 前記第２層は、１９３ｎｍ波長の検査光に対する表面反射率が４０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の極紫外線リソグラフィ用ブランクマスク。
- 前記第２層は、１３．５ｎｍ波長の露光光に対して０．９４０～０．９６０の屈折率（ｎ）及び０．０２５～０．０３５の消滅係数（ｋ）を有することを特徴とする、請求項１に記載の極紫外線リソグラフィ用ブランクマスク。
- 前記位相反転膜は１３．５ｎｍ波長の露光光に対して前記反射膜に対する相対反射率が６～１５％であることを特徴とする、請求項１に記載の極紫外線リソグラフィ用ブランクマスク。
- 請求項１の極紫外線リソグラフィ用ブランクマスクを用いて製作されたフォトマスク。
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