WO2006030627A1

WO2006030627A1 - Ｅｕｖリソグラフィ用反射型マスクブランクスおよびその製造方法

Info

Publication number: WO2006030627A1
Application number: PCT/JP2005/015678
Authority: WO
Inventors: Satoru Takaki; Kazuyuki Hayashi
Original assignee: Asahi Glass Company, Limited
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2005-08-29
Publication date: 2006-03-23
Also published as: TW200622508A; KR20070054651A; US20060251973A1; JPWO2006030627A1; EP1791168A1

Abstract

　吸収層におけるＥＵＶ光線反射率が低減されたＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクブランクスおよび該マスクブランクスを製造する方法を提供する。　基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層と、がこの順に形成されたＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクブランクスであって、前記吸収層はイオンビームスパッタ法により成膜される、低ＥＵＶ光線反射率のＣｒ層であることを特徴とするＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

Description

明細書

技術分野

[0001] 本発明は、半導体製造等に使用される EUV(Extreme Ultra Violet:極端紫外 )リソグラフィ用反射型マスクブランクスおよび該マスクブランタスの製造方法に関する背景技術

[0002] 従来、半導体産業において、 Si基板等に微細なパターンからなる集積回路を形成する上で必要な微細パターンの転写技術として、可視光や紫外光を用いたフォトリソグラフィ法が用いられてきた。しかし、半導体デバイスの微細化が加速している一方で、従来の光露光の露光限界に近づいてきた。光露光の場合、パターンの解像限界は露光波長の 1Z2と言われ、 Fレーザ（157nm)を用いても 70nm程度が限界と予

2

想される。そこで 70nm以降の露光技術として、 Fレーザよりさらに短波長の EUV光

2

を用いた露光技術である EUVリソグラフィが有望視されて、る。本明細書にぉ、て、 EUV光とは、軟 X線領域または真空紫外線領域の波長の光線をさし、具体的には波長 10〜 20nm程度の光線を指す。

[0003] EUV光は、あらゆる物質に対して吸収されやすぐかつ屈折率が 1に近いため、従来の可視光または紫外光を用いたフォトリソグラフィのような屈折光学系を使用することができない。このため、 EUV光リソグラフィでは、反射光学系、すなわち反射型フォトマスクとミラーとが用いられる。

[0004] マスクブランクスは、フォトマスク製造用のパターユング前の積層体である。反射型フォトマスク用のマスクブランクの場合、ガラス製等の基板上に EUV光を反射する反射層と、 EUV光を吸収する吸収層とがこの順で形成された構造を有している。反射層としては、高屈折層と低屈折層とを交互に積層することで、光線を層表面に照射した際の光線反射率、より具体的には EUV光を層表面に照射した際の光線反射率が高められた多層反射膜が通常使用される。

一方、吸収層には、 EUV光に対する吸収係数の高い材料、具体的にはたとえば、 Crや Taを主成分とする材料層が用いられ、これらは通常マグネトロンスパッタ法により成膜される (特許文献 1〜5参照)。

[0005] し力しながら、吸収層を厚くすると、反射型フォトマスクを用いて半導体基板にバターン転写を行う際に問題が生じる。すなわち、反射型フォトマスクにおいては、通常、露光光はフォトマスクに対して垂直方向から照射されるのではなぐ垂直方向より数度、例えば 2〜10度程度傾斜した方向から照射される。そのため、吸収層をドライエツチングすることにより形成されるマスクパターンの厚さが大き、と、マスクパターンの影が生じて形状精度や寸法精度が悪化し、露光時に反射されるパターン像にぼやけが生じ、その結果、パターンの寸法精度が悪ィ匕してしまう。

[0006] マスクブランクス力反射型フォトマスクを形成する際、吸収層をエッチング処理することにより所望のパターンが形成される。要求されるパターンの微細化により、マスタブランクスへのパターン形成には、反応性イオンエッチング (RIE)、プラズマエッチングのようなドライエッチングプロセスが通常使用される。このドライエッチングプロセスの際に、反射層がダメージを受けるのを防止するため、通常は反射層と吸収層との間に反射層を保護するための保護層が設けられている。この保護層と吸収層の厚さの合計がマスクパターンの厚さになる。これによつてさらに吸収層の厚さが制限される

[0007] 特許文献 1 :特開 2002— 319542号公報

特許文献 2 :特開 2004— 6798号公報

特許文献 3 :特開 2004— 6799号公報

特許文献 4：特開 2004 - 39884号公報

特許文献 5：特開 2002— 222764号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] 本発明は、吸収層における EUV光線反射率が低減された EUVフォトリソグラフィ用反射型マスクブランクスおよび該マスクブランクスを製造する方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 [0009] 上記目的を達成するため、本発明は、基板上に、 EUV光を反射する反射層と、 E UV光を吸収する吸収層と、がこの順に形成された EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクスであって、

前記吸収層は、イオンビームスパッタ法により成膜される Cr層であることを特徴とする EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクス（以下、「本発明のマスクブランクス」とヽう。）を提供する。

[0010] 本発明のマスクブランクスは、 EUV光の波長領域の光線を前記吸収層表面に 2〜 10度の範囲の入射角で照射した際、前記反射層の反射率プロファイルにおける中心波長の光線に対する反射率が 0. 1%以下であることが好ましい。

[0011] 本発明のマスクブランクスにおいて、前記吸収層の厚さは 50〜100nmであることが好ましい。

[0012] 本発明のマスクブランクスは、さらに、前記反射層と前記吸収層の間に、保護層として、イオンビームスパッタ法により成膜される SiO層を有することが好ましい。

2

[0013] 本発明のマスクブランクスは、 EUV光の波長領域の光線を層表面に 2〜10度の範囲の入射角で照射した際の、前記反射層の反射率プロファイルにおける中心波長の光線に対する反射率である、反射層形成後に測定した EUV光線反射率 Aと、吸収層形成後に測定した EUV光線反射率 Bとのコントラスト (AZB)が 600Z1以上であることが好ましい。

[0014] さらに本発明は、基板上に、 EUV光を反射する反射層と、 EUV光を吸収する吸収層と、力この順に形成された EUVリソグラフィ用反射型マスクブランタスの製造方法であって、

イオンビームスパッタ法により Cr層を成膜して吸収層を形成する工程を含み、 EUV光の波長領域の光線を、形成された吸収層表面へ 2〜： L0度の範囲の入射角で照射した際、前記反射層の反射率プロファイルにおける中心波長の光線に対する反射率が 0. 1%以下であることを特徴とする EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクスの製造方法 (以下、「本発明のマスクブランタスの製造方法」という。）を提供する。

[0015] 本発明のマスクブランタスの製造方法は、さらに前記吸収層を形成する工程を実施する前に、前記反射層上にイオンビームスパッタ法により SiO層を成膜して、保護層を形成する工程を含むことが好まヽ。

発明の効果

[0016] 本発明のマスクブランクスは、吸収層をイオンビームスパッタ法により成膜される Cr 層とすることで、吸収層における EUV光線反射率が低減されており、好ましくは、吸収層における EUV光線反射率が 0. 1%以下である。吸収層における EUV光線反射率が低減されることにより、反射層および吸収層における EUV光線反射率のコントラストに優れており、好ましくは、反射層および吸収層における EUV光線反射率のコントラストが 600Z1以上となる。このようなコントラストに優れた反射型フォトマスクを用いて EUVリソグラフィーを行うことで、半導体基板上に高精度のパターン形成が可會になる。

本発明のマスクブランタスの製造方法によれば、吸収層における EUV光線反射率が 0. 1%以下である本発明のマスクブランクスを製造することができる。

ここで、吸収層における EUV光線反射率とは、 EUV光の波長領域の光線を、吸収層表面へ 2〜10度の範囲の入射角で照射した際の、反射層の反射率プロファイルにおける中心波長の光線に対する反射率である。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]図 1は、本発明のマスクブランタスの 1実施形態を示した概略断面図である。

[図 2]図 2は、反射層における反射率プロファイルを示したグラフである。

[図 3]図 3は、図 1のマスクブランクスをパターン形成して作成される反射型フォトマスクの 1実施形態を示した概略断面図である。

[図 4]図 4は、図 1のマスクブランクスにおいて、吸収層における EUV光線反射率の測定手順を説明するための図である。

[図 5]図 5 (a) , (b)は、図 1のマスクブランクスにおいて、反射層および吸収層における EUV光線反射率のコントラストの測定手順を説明するための図であり、図 5 (a)は反射層における EUV光線反射率の測定手順を説明するための図であり、図 5 (b)は吸収層における EUV光線反射率の測定手順を説明するための図である。

符号の説明

[0018] 1 :基板 2 :反射層

3 :保護層

4 :吸収層

6 :段差

10 :マスクブランクス

12 :フォトマスク

20, 20a, 20b :入射光

21, 21a, 21b :反射光

発明を実施するための最良の形態

[0019] 図 1は、本発明のマスクブランタスの 1実施形態を示す概略断面図である。図 1に示す本発明のマスクブランクス 10は、基板 1上に EUV光を反射する反射層 2と、 EUV 光を吸収する吸収層 4とがこの順に形成されており、該反射層 2と該吸収層 4との間に、保護層 3が設けられている。以下、マスクブランクス 10の個々の構成要素について説明する。

[0020] 基板 1としては、低熱膨張係数 (0± 1. O X 10— ⁷Z°Cであることが好ましぐより好ましくは 0±0. 3 X 10— ⁷Z°C)を有し、平滑性、平坦度、およびマスクブランクスまたはパターン形成後のフォトマスクの洗浄等に用いる洗浄液への耐性に優れたものが好ましい。基板 1としては、具体的には低熱膨張係数を有するガラス、例えば SiO— TiO

2 2 系ガラス等を用いるが、これに限定されず、）8石英固溶体を析出した結晶化ガラスや石英ガラスやシリコンや金属などの基板を用いることもできる。

[0021] 基板 1は、 Rmsが 0. 2nm以下の平滑な表面と lOOnm以下の平坦度を有していることがパターン形成後のフォトマスクにおいて高反射率および転写精度が得られるために好ましい。

さらに、基板 1は、その上に形成される反射層 2、保護層 3および吸収層 4が膜応力により変形するのを防止するために、高い剛性を有しているものが好ましい。特に、 6 5GPa以上の高!、ヤング率を有して!/、るものが好まし!/、。

基板 1の大きさや厚みなどはフォトマスクの設計値等により適宜決定されるものである。後で示す実施例では外形 6インチ（152. 4mm)角で、厚さ 0. 25インチ（6. 3m m)の SiO -TiO系ガラスを用いた。

2 2

[0022] 反射層 2は、高 EUV光線反射率の層であることが好ましい。本明細書において、光線反射率とは、特定波長の光線を反射層表面に 2〜10度の範囲の入射角で照射した際の反射率を意味する。なお、本明細書において、特定波長の光線は、 EUV光の波長領域の光線であり、具体的には 10〜20nm程度の波長領域の光線を意味する。また、反射層表面への入射角は、層表面に対して垂直方向を 0度とした場合の入射光線の角度を意味する。

本明細書において、 EUV光線反射率とは、 EUV光の波長領域の光線を層表面に 2〜 10度の範囲の入射角で照射した際、反射層 2の反射率プロファイルにおける中心波長の光線に対する反射率である。

EUV光の波長領域の光線を反射層表面に 2〜10度の範囲の入射角で照射した際、反射光の波長え（nm)と反射層における反射率 R(%)との関係は、図 2に示すような曲線で表される。この曲線を反射層における反射率プロファイルという。図 2において、曲線中最も高い反射率をピーク反射率 R (%)という。この曲線において、反射

0

率 R Z2となる 2点を直線で結んだ際に、 2点に対応する波長の中点に当たる波長を

0

中心波長えという。本明細書で EUV光線反射率といった場合、反射層の反射率プ

0

口ファイルにおける中心波長え 0近傍の光線に対する反射率を意味する。なお、中心波長えとしては、通常は 13. 5nmが使用される。

0

[0023] 本発明のマスクブランクスは、反射層 2における EUV光線反射率の最大値が 60% 以上であることが好ましぐ 65%以上であることがより好ましい。

なお、 EUV光線反射率の測定手順については後に示す。

[0024] 反射層 2は、高 EUV光線反射率を達成できることから、通常は高屈折率層と低屈折率層を交互に複数回積層させた多層反射膜が反射層 2として用いられる。多層反射膜において、高屈折率層には、 Moが広く使用され、低屈折率層には Siが広く使用される。すなわち、 MoZSi反射膜が最も一般的である。但し、多層反射膜はこれに限定されず、 RuZSi反射膜、 MoZBe反射膜、 Mo化合物 ZSi化合物反射膜、 S iZNb反射膜、 SiZMoZRu反射膜、 SiZMoZRuZMo反射膜、 Si/Ru/Mo/ Ru反射膜も用いることができる。多層反射膜を構成する各層の膜厚および層の繰り返し単位の数は、使用する膜材料および反射層に要求される EUV光線反射率に応じて適宜選択することができる。 MoZSi反射膜を例にとると、 EUV光線反射率の最大値が 60%以上の反射層 2とするには、膜厚 2. 3±0. lnmの Mo層と、膜厚 4. 5士 0. lnmの Si層とを繰り返し単位数が 30〜60になるように積層させればよい。なお、各層は、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法など、周知の成膜方法を用 V、て所望の厚さになるように成膜すればよ!、。

[0025] 保護層 3は、エッチングプロセス、通常はドライエッチングプロセスにより吸収層 4にパターン形成する際に、反射層 2がエッチング処理によるダメージを受けないよう、反射層 2を保護することを目的として設けられる。したがって保護層 3の材質としては、吸収層 4のエッチング処理による影響を受けにくい、つまりこのエッチング速度が吸収層 4よりも遅ぐし力もこのエッチング処理によるダメージを受けにくぐなおかつ後でエッチングにより除去可能な物質が選択される。この条件を満たす物質としては、たとえば Cr、 Al、 Ru、 Ta及びこれらの窒化物、ならびに SiO、 Si N、 Al Oが例示され

2 3 4 2 3 る。保護層 3の成膜は、反射層 2の場合と同様にマグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法など周知の成膜方法を用いて行うことができる。但し、緻密で表面が平滑な膜が得られることから、保護層 3はイオンビームスパッタ法により成膜される SiO

2 層であることが好ましい。保護層 3がイオンビームスパッタ法により成膜される SiO層

2 であると、該保護層 3に積層される吸収層 4における EUV光線反射率を低減することができる。

[0026] 本発明のマスクブランクスにお、て、保護層 3は必須の構成要件ではな、。すなわち、エッチングプロセス方法またはその条件を選択することで、エッチング処理による反射層 2のダメージを防止できるのであれば、保護層 3を設けることなしに、反射層 2 と吸収層 4とを直接積層させてもよい。

[0027] 一方、図 1に示すマスクブランクス 10において、反射層 2と保護層 3との間にキヤップ層を形成してもよぐむしろキャップ層を形成するのが好ましい。キャップ層の形成は、反射層 2表面が酸ィ匕されるのを防止するのに有効である。キャップ層の具体例としては、 Si層を例示することができ、キャップ層の成膜方法としては、反射層 2および保護層 3の場合と同様にマグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法など周知の成膜方法を用いて行うことができる。

したがって、反射層 2が MoZSi膜である場合、最上層を Si層とすることで、キャップ層を設けることができる。キャップ層の膜厚は、 11. 0± 2nmであることが好ましい。キヤップ層の膜厚が 11. 0± 2nmであると、反射層 2の表面の酸化を十分に防止できる

[0028] 図 3は、図 1に示すマスクブランクス 10をパターン形成することによって得られる反射型フォトマスクの概略断面図である。図 3のフォトマスク 12において、保護層 3および吸収層 4がエッチングプロセスにより除去されて形成された段差 6がマスクパターンとなる。 EUVリソグラフィ一の際、 EUV光はマスク表面に対して垂直方向より入射するのではなぐ通常は垂直方向より数度、具体的には 2〜10度の角度より入射される。マスクパターンの段差 6が大きくなると、 EUV光の光路の関係力マスクパターンのエッジ部分がぼやけるという不具合が発生する。このため、保護層 3の厚さは小さいほうが好ましい。さらにまた、パターン形成後、保護層 3をエッチングして除去する際にも、エッチング処理に要する時間を短縮できるので、保護層 3の厚さは小さいほうが好ましい。したがって、保護層 3の膜厚は、 10〜60nmであることが好ましぐより好ましくは 10〜45nmである。

[0029] 本発明のマスクブランク 10では、反射層 2上 (または保護層 3上）に形成される吸収層 4が、イオンビームスパッタ法により成膜される Cr層であることを特徴とする。

本発明者らは、吸収層 4がイオンビームスパッタ法により成膜される Cr層である場合、吸収層 4における EUV光線反射率を低減できることを知見した。吸収層 4における EUV光線反射率を低減することにより、 EUV光線反射率のコントラストが向上し、パターンの寸法精度が向上する。なお、 EUV光線反射率のコントラストについては、後で説明する。

吸収層 4は、その厚さに応じて、 EUV光線反射率が、吸収層 4表面での反射と、吸収層 4と反射層 3との界面での反射による干渉効果によって周期的な振幅を伴いな力減少し、理論的には 0. 1%以下まで低減することができると考えられる。

従来のマグネトロンスパッタ法で成膜された吸収層では、その光学的特性が理想的な光学定数とはならなカゝつた。そのため、吸収層における EUV光線反射率を理論値まで低減することができず、せいぜい 0. 2%程度であった。

これに対して、本発明のマスクブランクス 10は、吸収層 4をイオンビームスパッタ法により成膜される Cr層とすることで、吸収層 4における EUV光線反射率が低減されており、好ましくは、吸収層 4における EUV光線反射率が 0. 1%以下、より好ましくは 0 . 08%以下である。

本発明のマスクブランクス 10において、吸収層 4における EUV光線反射率が 0. 1 %以下となる理由は明らかではな、が、イオンビームスパッタ法で Cr層を成膜することにより、より緻密で、理想的な光学定数を有し、かつ平滑な膜が形成できるためだと推定される。

本発明における Cr層は、 Crを主成分とする層であり、 Crを 50原子％以上含み、特に 80原子％以上、さらには 95原子％以上含むことが好ましい。 Cr層は、 Cr以外の添加元素 Aを含むことができる。添加元素 Aを含むことで、膜をよりアモルファス化し、表面の平滑ィ匕を可能とできる点で好ま、。

添加元素 Aは、 EUVなどの短波長域の光を吸収する（消衰係数の大き!/ヽ）元素であることが好ましぐ例えば Ag, Ni, In, Sn, Co, Cu, Pt, Zn, Au, Fe, Pd, Ir, Ta , Ga, Re, Pd, Ir, Ta, Ga, Re, W, Hf, Rhおよび Alからなる群から選ばれる 1種以上であることが好ましい。特に、 Crと同等もしくはそれ以上の消衰係数を有する元素で、 EUV光などの短波長域の光の吸収が期待される元素として、 Pd, Ir, Ta, Ga , Re, Cu, Pt, Zn, Au, Fe, Ag, Ni, In, Snおよび Coからなる群から選ばれる 1種以上であることが好ましい。さらには Cu, Pt, Zn, Au, Fe, Ag, Ni, In, Snおよび C oからなる群から選ばれる 1種以上であることが好ましい。特に、 Ag, Ni, In, Snおよび Coからなる群力選ばれる 1種以上であることが好ま、。添加元素 Aの割合は、 Cr層の全元素に対して 10〜35原子％であることが好ましい。特に、 13. 5nmにおける消衰係数が 3 X 10_²以上、さらには 5 X 10_²以上である元素が好ましい。

本発明における Cr層は、添加元素 A以外に、さらに、添加元素 Bを含むことができる。添加元素 Bを含むことで、膜をよりアモルファス化し、表面の平滑ィ匕を可能とできる点で好ましい。添カ卩元素 Bとしては、 B, C, N, O, F, Si, Pおよび Sbからなる群から選ばれる 1種以上であることが好ましい。中でも、 B, Siおよび N力もなる群力も選ばれる 1種以上であることが好まし!/、。

[0031] 本発明において、 EUV光線反射率は、図 4に示すように、中心波長が EUV光の波長領域の光線 (入射光) 20を吸収層 4表面に入射角 Θで照射した際の、分光光度計を用いて測定した反射光 21の光度と、同じく分光光度計を用いて測定した入射光 2 0の光度との比から求める。ここで、中心波長が EUV光の波長領域の光線には、シンクロトロン放射光や Xeガスジェットを用いたレーザプラズマ光を利用することができる。

[0032] 上記したように、吸収層 4は、保護層 3とともに、マスクパターンの段差 6を構成するので、吸収層 4の厚さは、所望の低 EUV光線反射率が得られる限り小さいことが好ましい。吸収層 4の厚さは、 50〜： LOOnmであることが好ましぐより好ましくは 60〜80n mである。

吸収層 4の厚さが上記範囲であると、エッチング処理に要する時間を短縮できる点でも好ましい。

[0033] 本発明のマスクブランクス 10は、吸収層 4における EUV光線反射率が 0. 1%以下であるため、反射層 2および吸収層 4における EUV光線反射率のコントラストに優れている。 EUV光線反射率のコントラストとは、反射層 2における EUV光線反射率と、吸収層 4における EUV光線反射率との比であり、反射層 2形成後、吸収層 4を形成する前に測定した EUV光線反射率 Aと、吸収層 4形成後に測定した EUV光線反射率 Bとの比 AZBで表される。

反射層 2における EUV光線反射率 Aは、図 5 (a)に示すように、反射層 2を形成後、保護層 3および吸収層 4を形成する前に、中心波長が EUV光の波長領域の光線（入射光) 20aを反射層 2の表面に入射角 Θで照射した際の、分光光度計を用いて測定した反射光 21aの光度と、同じく分光光度計を用いて測定した入射光 20aの光度との比から求める。

一方、吸収層 4における EUV光線反射率 Bは、図 5 (b)に示すように、吸収層 4を形成後、中心波長が EUV光の波長領域の光線 (入射光） 20bを吸収層 4の表面に入射角 Θで照射した際の、分光光度計を用いて測定した反射光 21bの光度と、同じく分光光度計を用いて測定した入射光 20bの光度との比から求める。 [0034] 本発明のマスクブランクス 10は、反射層 2および吸収層 4における上記 EUV光線反射率 Aおよび Bのコントラスト (AZB)が 600Z1以上であることが好ましぐ 650/ 1以上であることがより好ましい。コントラストが上記の範囲であると、このマスクブランタス 10を用いて EUVリソグラフィを行った際に、半導体基板上に高精度のパターンの形成が可能になる。

[0035] 本発明のマスクブランクス 10の製造方法は、保護層 3および吸収層 4の成膜手順以外は従来の方法と同様である。

本発明のマスクブランクス: LOの製造方法では、まず始めに、予め準備した基板 1を

、酸ィ匕セリウム、酸ィ匕ジルコニウム、コロイダルシリカ等の研磨砥粒を用いて表面を研磨し、その後フッ酸、ケィフッ酸、硫酸等の酸性溶液や、水酸化ナトリウム、水酸化力リウム等のアルカリ溶液または純水を用いて基板 1表面を洗浄する。

[0036] 次に、基板 1表面上に反射層 2を形成する。反射層 2としては、通常は高屈折率層と低屈折率層とを複数回数積層させた多層反射膜が用いられる。多層反射膜としては、 MoZSi反射膜、 RuZSi反射膜、 MoZBe反射膜、 Mo化合物 ZSi化合物反射膜、 SiZNb反射膜、 SiZMoZRu反射膜、 SiZMoZRuZMo反射膜、 Si/Ru/ MoZRu反射膜等が使用され、これらの反射膜を構成する各層は、イオンビームスノ^タ法、マグネトロンスパッタ法等、一般的な成膜方法により成膜される。但し、緻密で表面が平滑な膜が得られることから、イオンビームスパッタ法で成膜することが好ましい。イオンビームスパッタ法で MoZSi反射膜を成膜する場合、ターゲットとして S iターゲット（ホウ素ドープ）を用い、スパッタガスとして Arガス（ガス圧 1. 3 X 10— ²Pa〜 2. 7 X 10— ²Pa)を使用して、電圧 400〜800V、成膜速度 0. 05〜0. 09nmZsecで厚さ 4. 5±0. lnmとなるように Si膜を成膜し、次に、ターゲットとして Moターゲットを用い、スパッタガスとして Arガス（ガス圧 1. 3 X 10— ²Pa〜2. 7 X 10— ²Pa)を使用して、電圧 400〜800V、成膜速度 0. 05〜0. 09nmZsecで厚さ 2. 3±0. lnmとなるように Mo膜を成膜することが好ましい。これを 1周期として、 Si膜および Mo膜を 30〜6 0周期積層させることで多層反射膜 (MoZSi反射膜)が形成される。成膜速度を上記範囲にすることにより、緻密な Si膜および Mo膜を得ることができる。ここで、最上層を Si膜とすれば、反射層 2と保護層 3との間にキャップ層を有する構成となる。 [0037] 次に、反射層 2の表面上に保護層 3として、たとえば Cr、 Al、 Ru、 Ta及びこれらの窒化物、ならびに SiO、 Si N、 Al O力なる層をマグネトロンスパッタ法、イオンビ

2 3 4 2 3

一ムスパッタ法など周知の成膜方法を用いて成膜する。但し、緻密で表面が平滑な膜が得られることから、イオンビームスパッタ法により SiO膜を成膜することが好まし

2

い。イオンビームスパッタ法により SiO膜を成膜する場合、ターゲットとして Siターゲッ

2

ト（ホウ素ドープ）を用い、スパッタガスとして Arガスおよび Oガス（ガス圧 2. 7 X 10

2

Pa〜4. 0 X 10— ²Pa)を使用して、電圧 1200〜1500V、成膜速度 0. 01〜0. 03nm Zsecで厚さ 10〜60nmとなるように成膜することが好ましい。成膜速度を 0. 01〜0 . 03nmZsecにすることにより、エッチング処理に対して耐性を有する膜が得られる

[0038] 次に、保護層 3の表面上に吸収層 4として、 Cr膜をイオンビームスパッタ法により成膜する。この場合、ターゲットとして Crターゲットを用い、スパッタガスとして Arガス (ガス圧 1. 3 X 10— ²Pa〜4. O X 10— ²Pa)を使用して、電圧 400〜800V、成膜速度 0. 0 6〜0. 09nmZsecで厚さ 50〜100nmとなるように成膜することが好ましい。成膜速度 0. 06〜0. 09nmZsecは、理想的な光学定数を有しかつ平滑な吸収層 4を得るのに有効である。なお、 Cr層に添加元素 Aや添加元素 Bを含む場合は、異なるターゲットを用いて同時に放電させる力、または混合元素力もなるターゲットを用いるか、反応性ガスとして添加することで対応できる。

[0039] 上記の手順により、本発明のマスクブランクス 10を製造することができる。

次に、本発明のマスクブランクス 10をパターン形成して、 EUVリソグラフィ用の反射型フォトマスクを製造する手順を示す。

本発明のマスクブランクス: L0にパターン形成する場合、微細なパターンを形成するために、通常は電子ビーム描画技術を用いてパターン形成を行う。

電子ビーム描画技術を用いたパターン形成をするためには、まず始めに、マスクブランクス 10の吸収層 4表面に電子ビーム描画用のレジストを塗布し、ベーキング処理、たとえば 200°Cでべ一キング処理を行う。次に、レジスト表面上に電子ビーム描画装置を用いて電子ビームを照射し、その後現像することでレジストパターンを形成する。 [0040] 次に、レジストパターンをマスクとして、マスクブランクス 10の吸収層 4をエッチング処理することで吸収層 4にパターン形成する。エッチングプロセスとしては、微細なパターン形成が可能であるため、通常はドライエッチングプロセスが用いられる。ドライエッチングプロセスの種類は特に限定されず、公知の方法、具体的には、気相エツチング、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング (RIE)、スパッタエッチング、ィオンビームエッチングまたは光エッチングが使用可能である。但し、微細なパターン形成が可能であり、かつエッチング可能な材料が多いことから、通常は RIEが使用される。 RIEを用いる場合、エツチャントガスとしてフッ素系または塩素系のガスを用いて、例えば基板温度 20°Cでドライエッチングして吸収層 4にパターン形成する。続いて、保護層 3をドライエッチングまたはウエットエッチングする。パターン上に残ったレジストを除去することにより、所望のパターンを有する EUVリソグラフィ用の反射型フオトマスクを得ることができる。

実施例

[0041] 以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。

(実施例）

本実施例では、図 1に示すマスクブランクスを以下の手順で作成した。

[反射層の形成]

本実施例では、 SiO— TiO系のガラス基板 1 (外形 6インチ（152. 4mm)角、厚さ

2 2

が 6. 3mm)を使用した。このガラス基板 1の熱膨張率は 0. 2 X 10— ⁷Z°C、ヤング率は 67GPaである。このガラス基板 1を研磨により、 Rmsが 0. 2nm以下の平滑な表面と lOOnm以下の平坦度に形成した。

上記ガラス基板 1の表面上に、イオンビームスパッタ法を用いて Si膜および Mo膜を交互に成膜することを 40周期繰り返すことにより、合計膜厚 272nm ( (4. 5 + 2. 3) X 40)の MoZSi反射膜 (反射層 2)を形成した。最後にキャップ層として、膜厚 11. 0 nmになるように Si層を成膜した。

[0042] なお、 Si膜および Mo膜の成膜条件は以下の通りであった。

(Si膜の成膜条件）

ターゲット： Siターゲット（ホウ素ドープ）スパッタガス： Arガス（ガス圧 0. 02Pa)

電圧： 700V

成膜速度： 0. 077nm/sec

膜厚： 4. 5應

(Mo膜の成膜条件）

ターゲット： Moターゲット

スパッタガス： Arガス（ガス圧 0. 02Pa)

電圧： 700V

成膜速度： 0. 064nm/sec

膜厚： 2. 3應

[0043] [保護層の形成]

反射層 2の表面上に、保護層 3としてイオンビームスパッタ法を用いて SiO膜を成

2 膜した。 SiO膜の成膜条件は以下の通りであった。

2

(SiO膜の成膜条件）

2

ターゲット： Siターゲット（ホウ素ドープ）

スパッタガス： Arガス、 Oガス（ガス圧 3. 3 X 10— ²Pa、ガス比 50体積⁰ /₀)

2

電圧： 1450V

成膜速度： 0. 023nm/sec

膜厚： 30應

[0044] [吸収層の形成]

保護層 3の表面上に、吸収層 4としてイオンビームスパッタ法を用いて Cr膜を成膜した。 Cr膜の成膜条件は以下の通りであった。

(Cr膜の成膜条件）

ターケット： Crターグット

スパッタガス： Arガス（ガス圧 3. 3 X 10— ²Pa)

電圧： 700V

成膜速度： 0. 082nm/sec

膜厚： 70應 [0045] 上記の手順により、図 1に示すマスクブランクス 10が得られた。得られたマスクブランタスの寸法は以下の通りであった。

外形： 6インチ（152. 4mm)角

基板：厚さ 6. 3mm

反射層：厚さ 283nm (キャップ層含）

保護層:厚さ 30nm

吸収層：厚さ 70nm

[0046] [吸収層における EUV反射率]

得られたマスクブランクス 10について、吸収層 4における EUV光線反射率を測定した。

具体的には、図 4に示すように、 EUV光線 20 (シンクロトロン放射光）を吸収層 4表面に入射角 Θ (6度)で照射した。

この時生じた反射光 21の光度を分光光度計を用いて測定し、同じく分光光度計を用いて測定した入射光 20の光度との比から吸収層 4における EUV光線反射率 Bを求めた。

この結果、吸収層 4における EUV光線反射率 Bは 0. 08%であった。 EUV光線反射率 Bは、図 2に示すような反射率プロファイルを作成して、中心波長えを決定した

0

後、この中心波長えを用いて測定した。なお、 EUV光線反射率 Bは、反射率プロフ

0

アイルの中心波長の光線に対する反射率であり、ここでは波長 13. 5nmの光線に対する反射率である。

[0047] [反射層および吸収層における EUV光線反射率のコントラスト]

上記したマスクブランタスの作成手順において、反射層 2の形成後、保護層 3および吸収層 4を形成する前に、反射層 2における EUV光線反射率 Aを、吸収層 4における EUV光線反射率 Bと同様の手順で求めた。その結果、反射層 2における EUV 光線反射率 Aは 63%であった。 EUV光線反射率 Aは、反射率プロファイルの中心波長の光線に対する反射率であり、ここでは波長 13. 5nmの光線に対する反射率である。

ここ力反射層 2および吸収層 4における光線反射率のコントラストは、 63ZO. 08 ( = 787. 5)であることが確認された。

[0048] (比較例）

[反射層の形成]

実施例と同一のガラス基板 1上に、 Siと Moを DCマグネトロンスパッタ法により交互に積層して MoZSi膜 (反射層 2)を形成する。まず、 Siターゲットを用いて、 Arガス圧 0. lPaで Si膜を 4. 5nm成膜し、その後 Moターゲットを用いて、 Arガス圧 0. lPaで Mo膜を 2. 3nm成膜し、これを一周期として、 40周期積層する。合計膜厚は 272nm である。この反射層 2に対し、 EUV光線を入射角 6度で照射し、実施例と同様に反射層 2における EUV光線反射率を測定する。測定される EUV光線反射率は 62%である。 EUV光線反射率は、反射率プロファイルの中心波長の光線に対する反射率であり、ここでは波長 13. 5nmの光線に対する反射率である。

[0049] [保護層の形成]

次に、反射層 2上に DCマグネトロンスパッタ法により SiO層を成膜して保護層 3を

2

形成する。保護層 3は、 Siターゲット (ホウ素ドープ)を用い、スパッタガスとして Arガスに Oを体積比で 90%添カ卩したガスを使用し、厚さ 30nmになるように SiO層を成膜

2 2 する。

[0050] [吸収層の形成]

さらに、保護層 3上に DCマグネトロンスパッタ法により Cr層を成膜して吸収層 4を形成する。吸収層 4は、 Crターゲットを用い、スパッタガスとして Arガスを使用して厚さ 7 Onmになるように Cr層を成膜してマスクブランクス 10を得る。

[0051] [吸収層における EUV光線反射率]

得られるマスクブランクス 10について、実施例と同様の手順で吸収層 4における E UV光線反射率を測定する。得られる EUV光線反射率は、最小でも 0. 2%である。 EUV光線反射率は、反射率プロファイルの中心波長の光線に対する反射率であり、ここでは波長 13. 5nmの光線に対する反射率である。

この値と、上記した反射層 2における EUV光線反射率から、反射層 2および吸収層 4における EUV光線反射率のコントラストは、 62Z0. 2 ( = 310)となる。

産業上の利用可能性本発明のマスクブランクスは、吸収層をイオンビームスパッタ法により成膜される Cr 層とすることで、吸収層における EUV光線反射率を低減させることができるので、反射層および吸収層における EUV光線反射率のコントラストに優れた反射型フォトマスクを得ることができ、該反射型フォトマスクを用いて EUVリソグラフィーを行うことで、半導体基板上に高精度のパターン形成が可能になる。なお、 2004年 9月 17日に出願された日本特許出願 2004— 271596号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims

請求の範囲

[I] 基板上に、 EUV光を反射する反射層と、 EUV光を吸収する吸収層と、力の順に形成された EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクスであって、

前記吸収層は、イオンビームスパッタ法により成膜される Cr層であることを特徴とする EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

[2] EUV光の波長領域の光線を前記吸収層表面に 2〜10度の範囲の入射角で照射した際、前記反射層の反射率プロファイルにおける中心波長の光線に対する反射率が 0. 1%以下であることを特徴とする請求項 1に記載の EUVリソグラフィ用反射型マスタブランクス。

[3] 前記吸収層の厚さが 50〜： LOOnmである請求項 1または 2に記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

[4] 前記反射層が高屈折率層と低屈折率層とを交互に複数回積層させてなる多層反射膜である請求項 1〜3のいずれかに記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランタス。

[5] さらに、前記反射層と前記吸収層との間に、保護層として、イオンビームスパッタ法により成膜される SiO層を有する請求項 1〜4のいずれかに記載の EUVリソグラフィ

2

用反射型マスクブランクス。

[6] 前記保護層の厚さが 10〜60nmである請求項 5に記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

[7] 前記反射層と前記保護層との間に、キャップ層として Si層を有する請求項 5または 6 に記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

[8] 前記キャップ層の厚さが 11. 0± 2nmである請求項 7に記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

[9] 前記 Cr層が Crを少なくとも 50原子％以上含む請求項 1〜8いずれかに記載の EU

Vリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

[10] 前記 Cr層が Cr以外の添加元素 Aを含む請求項 9に記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

[II] 前記添カロ金属 A力 Ag, Ni, In, Sn, Co, Cu, Pt, Zn, Au, Fe, Pd, Ir, Ta, Ga , Re, Pd, Ir, Ta, Ga, Re, W, Hf, Rhおよび Alからなる群から選ばれる 1種以上である請求項 10に記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

[12] 前記 Cr層が添加元素 Bをさらに含む請求項 10または 11に記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

[13] 前記添加金属 Bが、 B, C, N, O, F, Si, Pおよび Sbからなる群力も選ばれる 1種以上である請求項 12に記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクス。

[14] EUV光の波長領域の光線を層表面に 2〜10度の範囲の入射角で照射した際の、前記反射層の反射率プロファイルにおける中心波長の光線に対する反射率である、反射層の形成後に測定した反射層の EUV光線反射率 Aと、吸収層の形成後に測定した吸収層の EUV光線反射率 Bとのコントラスト (AZB)が 600Z1以上であることを特徴とする請求項 1〜13のいずれかに記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランタス。

[15] 基板上に、 EUV光を反射する反射層と、 EUV光を吸収する吸収層と、力の順に形成された EUVリソグラフィ用反射型マスクブランタスの製造方法であって、イオンビームスパッタ法により Cr層を成膜して吸収層を形成する工程を含み、 EUV光の波長領域の光線を、形成された吸収層表面へ 2〜： LO度の範囲の入射角で照射した際、前記反射層の反射率プロファイルにおける中心波長の光線に対する反射率が 0. 1%以下であることを特徴とする EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクスの製造方法。

[16] 前記吸収層を形成する工程を実施する前に、前記反射層上にイオンビームスパッタ法により SiO層を成膜して、保護層を形成する工程を含む請求項 15に記載の EU

2

Vリソグラフィ用反射型マスクブランタスの製造方法。

[17] 前記反射層として MoZSi反射膜を用い、成膜速度 0. 05〜0. 09nmZsecで Si 膜を成膜し、成膜速度 0. 05〜0. 09nmZsecで Mo膜を形成する請求項に 15または 16に記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランタスの製造方法。

[18] 前記保護層を成膜速度 0. 01〜0. 03nmZsecで成膜する請求項 16に記載の E

UVリソグラフィ用反射型マスクブランタスの製造方法。

[19] 前記吸収層を成膜速度 0. 06〜0. 09nmZsecで成膜する請求項 15〜18のいずれかに記載の EUVリソグラフィ用反射型マスクブランタスの製造方法。