WO2010113700A1 - 反射型フォトマスクおよび反射型フォトマスクブランク - Google Patents

反射型フォトマスクおよび反射型フォトマスクブランク Download PDF

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WO2010113700A1
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layer
reflective
reflective photomask
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PCT/JP2010/054973
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松尾　正
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凸版印刷株式会社
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    • H01L21/0274—Photolithographic processes

Definitions

  • the present invention relates to a reflective photomask and a reflective photomask blank.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-089939 filed on April 2, 2009 and Japanese Patent Application No. 2009-214348 filed on September 16, 2009, the contents of which are incorporated herein by reference. To do.
  • EUV Extrem ultraviolet
  • the refractive index of the substance is almost the value of vacuum, and the difference in light absorption between the materials is also small. For this reason, in the EUV wavelength region, a conventional transmission type refractive optical system cannot be formed, and becomes a reflective optical system, and the photomask becomes a reflective photomask.
  • Conventional reflective photomasks that have been developed so far include a multilayer reflective film in which about 40 pairs of, for example, two layers of Mo and Si are stacked on a Si wafer or glass substrate, and capping that protects the multilayer reflective film.
  • the film had a high reflection part, and a pattern of an absorption film and a buffer film was formed thereon as a low reflection part.
  • the buffer film is a film that plays a role of reducing damage to the capping film and the multilayer reflective film during dry etching of the absorption film or defect correction by an ion beam or laser, and is patterned after the correction of the absorption film defect.
  • the low reflection part that absorbs EUV light is usually a deep ultra violet (hereinafter referred to as “DUV”), which is a defect inspection light, in order to ensure contrast during pattern defect inspection. "Is abbreviated as”), and is designed to have a low reflectance.
  • a method for reducing the reflectivity is to use an anti-reflection effect (hereinafter referred to as “AR”) using so-called thin film interference.
  • AR anti-reflection effect
  • a film transparent to light is formed as the AR film.
  • the low-reflection part is a buffer that reduces damage to the AR film, the absorption film that absorbs EUV light, the capping film, and the multilayer reflection film in order from the side far from the substrate to the low reflectivity for DUV light. It is often provided with a laminated structure in which various films such as a film are laminated.
  • the capping film has transparency to EUV light, and at the same time has high resistance to dry etching of the absorption film, and the defect correction of the absorption film is performed using an electron beam with little damage.
  • the capping film can also serve as a buffer film.
  • Such a capping film is called a dual-purpose film.
  • Patent Document 1 As an absorption film of a reflective photomask for an exposure method using EUV light, a layer mainly composed of Ta or Cr has been formed (see Patent Document 1).
  • the optical characteristic required for a photomask in realizing transfer exposure by projection exposure as well as EUV exposure is firstly mask contrast.
  • the mask contrast is evaluated by the following equation (1), where T is the transmitted light intensity transmitted through the transparent substrate portion and To is the transmitted light intensity transmitted through the pattern portion including the light shielding film.
  • OD -log (To / T) (1)
  • OD is called optical density and represents the degree of light shielding property of the light shielding film.
  • the mask contrast can be evaluated in the same manner, but since it is a reflection type photomask, the reflected light intensity from the high reflection part is Rm, and the reflected light intensity from the low reflection part including the absorption film is Ra. Then, it evaluates by the following (2) Formula similarly to a transmissive mask.
  • OD -log (Ra / Rm) (2) Generally, in order to perform good EUV transfer, the OD needs to be at least 1.5 or more.
  • EUV exposure is reflection exposure
  • the incident light is not vertical, but is incident on the reflective photomask from a slightly oblique direction (usually about 6 °) and becomes reflected light.
  • a slightly oblique direction usually about 6 °
  • the transfer resist pattern formed on the wafer formed by the reflected light is displaced from the original position, and the pattern position accuracy is deteriorated. This is called a projecting effect, and suppressing the projecting effect is a subject of EUV exposure.
  • the height of the pattern should be as small as possible. That is, it is preferable to form the low reflection portion as thin as possible.
  • etching suitability etch rate
  • the reflection type photomask has a high EUV light absorption property and a cleaning solution resistance so as to ensure a necessary mask contrast (OD> 1.5) with a film thickness as thin as possible. Therefore, it is required to provide a low reflection portion with a layer made of a material that is high and easy to etch.
  • no suitable film material that satisfies these conditions has been proposed.
  • phase shift mask the transmission part of the mask pattern is made of a material or shape different from that of the adjacent transmission part, thereby giving a phase difference of 180 degrees to the light transmitted through the transmission part. Therefore, in the region between the two transmission parts, transmitted diffracted lights having different phases by 180 degrees cancel each other, the light intensity becomes extremely small, the mask contrast is improved, and as a result, the depth of focus at the time of transfer is increased and the transfer is performed. Accuracy is improved.
  • the phase difference is best at 180 degrees, but if it is substantially about 175 to 185 degrees, the effect of improving the resolution can be obtained.
  • the halftone type which is a kind of phase shift mask, uses a semi-transparent thin film (hereinafter referred to as a halftone film) for exposure light as a material constituting the mask pattern, and has a transmittance of several percent (usually a substrate) (4% to 15% with respect to transmitted light) while giving a phase difference of about 175 to 185 degrees with the normal substrate transmitted light, improving the resolution of the pattern edge and improving the transfer accuracy
  • a phase shift mask uses a semi-transparent thin film (hereinafter referred to as a halftone film) for exposure light as a material constituting the mask pattern, and has a transmittance of several percent (usually a substrate) (4% to 15% with respect to transmitted light) while giving a phase difference of about 175 to 185 degrees with the normal substrate transmitted light, improving the resolution of the pattern edge and improving the transfer accuracy
  • a phase shift mask uses a semi-transparent thin film (hereinafter referred to as a halftone film) for exposure light as a material constituting the mask pattern,
  • the appropriate range of transmittance in the halftone phase shift mask will be described.
  • the transmittance of the halftone film generally satisfies the optical condition of 4% to 15% with respect to ultraviolet rays as the exposure wavelength.
  • the reason for this is that if the transmittance of the halftone film at the exposure wavelength is 4% or less, when the diffracted light of the light transmitted through the adjacent transmission pattern portions overlaps, the cancellation effect is reduced.
  • the transmittance is 15% or more, the resolution limit of the resist may be exceeded depending on the exposure conditions, and an extra pattern will be formed in the region where light has passed through the halftone film.
  • EUV exposure uses a reflective optical system and has a small NA (numerical aperture) and a short wavelength.
  • NA numerical aperture
  • a short wavelength As a unique issue, it is easily affected by surface irregularities on mirrors and masks, and the target fine line width is accurate. It is not easy to resolve well. Therefore, in order to make it possible to apply the principle of a halftone mask used in conventional excimer laser exposure to EUV exposure using a reflection optical system, a halftone that functions as an absorption film as a halftone film.
  • Type reflective photomasks have been proposed (see, for example, Patent Document 2).
  • the reflectivity of the low reflection region with respect to the high reflection region is desirably 4% to 15%.
  • a halftone photomask is an effective means for improving the resolution in lithography in principle.
  • the optimum transmittance and reflectance in a halftone photomask usually depend on the exposure conditions and the pattern to be transferred, and it is difficult to determine a constant value.
  • the reflected light from the patterned low reflection part is 4% even in the halftone reflection type photomask having a phase difference of 175 to 185 degrees with respect to the reflection light from the high reflection part. It is desirable that the reflectivity has a wide selectivity (degree of freedom) of about 15%.
  • the present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is transferred by EUV light while satisfying various conditions (OD, phase difference, reflectance, cleaning solution resistance, etc.) required for a reflective photomask. It is an object of the present invention to provide a reflective photomask and a reflective photomask blank that can reduce the projection effect that causes a deterioration phenomenon of accuracy.
  • the present inventor has studied the materials used for the low reflection portion, and as a result, has come to make the present invention.
  • An embodiment of the present invention is a reflective photomask for reflecting EUV light and irradiating a sample for transfer with reflected light, the substrate, a high reflection portion formed on the substrate, and the high A low reflection portion formed on the reflection portion and patterned, and the patterned low reflection portion is laminated at least one layer, and at least one layer of the patterned low reflection portion contains Sn and oxygen. It is a reflection type photomask characterized by being a layer containing.
  • the layer containing Sn and oxygen may be amorphous.
  • the layer containing Sn and oxygen may be a layer in which the atomic ratio of oxygen to Sn (O / Sn) is between 1.0 and 1.5.
  • the film thickness of the patterned low reflection portion may be 25 nm or more and 45 nm or less.
  • the reflected light from the patterned low reflection part may have a phase difference of 175 to 185 degrees with respect to the reflection light from the high reflection part.
  • the patterned low reflection portion is formed by laminating at least two layers. At least one layer of the patterned low reflection portion is a layer containing Sn and oxygen, and at least one layer of the patterned low reflection portion. May be a layer containing Ru.
  • the layer containing Ru may be a layer containing Ru and oxygen.
  • the reflectance of the patterned low reflection portion with respect to ultraviolet rays having a wavelength of 190 nm to 260 nm may be 15% or less.
  • the layer containing Sn and oxygen may be the uppermost layer.
  • the patterned low reflection portion may be a top layer including Si and nitrogen.
  • the patterned low reflection portion may be a layer containing Si and oxygen as the uppermost layer.
  • One embodiment of the present invention is a reflective photomask blank for forming a reflective photomask, comprising: a substrate; a high reflective portion layer formed on the substrate; and a high reflective portion layer A low reflection portion layer, wherein at least one layer of the low reflection portion layer is laminated, and at least one layer of the low reflection portion layer is a layer containing Sn and oxygen.
  • Type photomask blank for forming a reflective photomask, comprising: a substrate; a high reflective portion layer formed on the substrate; and a high reflective portion layer A low reflection portion layer, wherein at least one layer of the low reflection portion layer is laminated, and at least one layer of the low reflection portion layer is a layer containing Sn and oxygen.
  • the low reflection portion since at least one layer of the low reflection portion is a layer containing Sn and oxygen, the low reflection portion can be made thinner than the conventional one, and the projection effect can be reduced.
  • (A)-(d) is a characteristic view which shows the result of having calculated the reflectance of the reflective photomask which concerns on the 5th Embodiment of this invention with respect to the silicon nitride film thickness. It is a table
  • the effectiveness of using the layer containing Sn and oxygen proposed in the present invention for the low reflection portion will be described based on the characteristics of the layer containing Sn and oxygen.
  • “including Sn and oxygen” means that Sn and oxygen occupy a composition ratio of 90% or more.
  • FIG. 1 is a plot of various literature values of optical constants of each material at the EUV exposure wavelength (around 13.5 nm).
  • the horizontal axis represents the refractive index: n
  • the vertical axis represents the extinction coefficient: k.
  • a film having a larger extinction coefficient has a higher absorbability for EUV light.
  • Fig. 1 there are several films that have higher absorbency than Ta and Cr, which are conventionally used as the main absorption film materials, but the acid / alkali cleaning solution resistance, dry etching suitability, Materials that can clear all the fines are rare.
  • Sn is not preferable from the viewpoint of thermal stability because Sn is a simple substance and has a melting point of around 230 ° C., which is particularly low among metal materials.
  • the melting point is 1000 ° C. or more
  • the thermal expansion coefficient is about the same as that of a general metal oxide, and is smaller and more stable than a general metal simple substance.
  • the OD at the EUV wavelength (13.5 nm) using the SnO absorption film is calculated.
  • FIG. 2 shows a comparison.
  • the SnO film or the Ta film is a single layer, and under these films, there are 40 pairs of 2.5 nm-thick Ru combined films, and under that there are 40 pairs of Si and Mo multilayer reflective films.
  • the Ta film needs to be at least 47 nm thick, whereas the SnO film may be about 24 nm, which is effective as an absorption film that can reduce the film thickness. It turns out that it is.
  • the optical constant in wavelength 13.5nm used for calculation of OD is shown in the 1st column of FIG. *
  • the calculation was made for the layer configuration using the dual-purpose film and not using the buffer film.
  • the normal buffer film is used.
  • the buffer film is usually as thin as about 10 nm, and the EUV light absorption is about the same as or lower than that of a Ta or Cr film. For this reason, even in a configuration having a buffer film, the SnO film is still effective as an absorption film capable of reducing the absorption film thickness.
  • X the refractive index of X is plotted on the horizontal axis
  • the extinction coefficient is plotted on the vertical axis
  • FIG. 4A shows the case where the wavelength is 199 nm
  • FIG. 4B shows the case where the wavelength is 257 nm.
  • the reflectance at 199 nm is about 10%
  • the reflectance at 257 nm is 5%. It turns out that it becomes the following. In other words, it can be seen that with this structure, the SnO film has sufficiently low reflection at least around 24 nm without using the AR film, and the contrast at the inspection wavelength can be secured.
  • the optical constants at wavelengths of 199 nm and 257 nm used for the calculation are shown in the second and third columns in FIG.
  • Fig. 5 shows the spectral reflectance actually measured.
  • SnO that is, on the multilayer reflective film (40 pairs of Si and Mo, indicated by ML)
  • a 2.5 nm thick Ru combined film is formed, and then 20 nm and 25 nm.
  • the spectral reflectance at the stage of forming the SnO film is shown. As described above, after the SnO film is formed, the reflection is low at 199 nm and 257 nm, and it is understood that the inference based on the above calculation is appropriate.
  • FIG. 6 shows the result of calculating the reflectance at 199 nm and 257 nm with respect to the SnO film thickness when the Si combined film (11 nm thickness) is used instead of the combined film in FIG. Even in this case, it can be seen that the SnO film thickness is 20 nm to 25 nm and the reflection is sufficiently low without using the AR film, and the contrast at the inspection wavelength can be secured.
  • FIG. 7 shows the reflectance calculated when a buffer film made of TaN or CrN is used between the SnO film and the Si capping film or the Ru capping film.
  • the reflection is low (approximately 15% or less) up to the SnO film thickness of about 30 nm, and it can be seen that the low reflection by the SnO film is effective.
  • the optical constants such as TaN and CrN at wavelengths of 199 nm and 257 nm used for the calculation are shown in the second and third columns of FIG.
  • the optical constant of Sn which is a single metal, is also shown in FIG. 4, Sn is thus far away from the optical constant region where low reflection occurs.
  • the optical constant should move from the Sn plot point to the SnO plot point. That is, there are cases where the degree of oxidation is small, or in order to change the OD value even when the degree of oxidation is sufficient, it is desired to change the film thickness from the above-mentioned vicinity of 24 nm, or the SnO film is not desired to be the top layer for some reason. Conceivable. In such a case, an AR film may be separately used on the SnO film.
  • FIG. 8 and 9 show the results of calculating the reflectance at 199 nm and 257 nm with respect to the silicon nitride film thickness when the uppermost AR film is not the SnO absorption film but a silicon nitride film.
  • FIG. 8 shows the case without a buffer film
  • FIG. 9 shows the case with a buffer film.
  • a fluorine-based or chlorine-based halogen gas is generally used, but the ease of dry etching is estimated by comparing the boiling points of the halides of the dry etching material. be able to. That is, the lower the boiling point, the easier the etching product is gasified and exhausted.
  • 10 summarizes boiling points of conventional absorption film materials, Ta and Cr, and Sn halides according to the embodiment of the present invention (for details, refer to CRC Handbook of Chemistry and Physics, 78th. Edition). reference). In this way, Ta can be dry-etched by fluorine or chlorine, Cr by chlorine + oxygen, and Sn by chlorine.
  • the low reflection portion is thinner than the conventional one (specifically, the thickness of the entire low reflection portion is about 25 nm to 45 nm). And the projection effect can be reduced.
  • the reflective photomask of the present invention will be described.
  • the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description in the embodiments is omitted.
  • a reflective photomask blank 10 As shown in FIG. 11, a reflective photomask blank 10 according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 1, a multilayer reflective film 2 having high reflectivity formed on the substrate 1, and multilayer reflection. A capping film 3 for protecting the multilayer reflective film 2 formed on the film 2, a buffer film 4 formed on the capping film 3, and a multilayer structure having low reflectivity formed on the buffer film 4 The absorption films 5a and 5b are provided.
  • the upper absorption film 5b is made of a film containing Sn and oxygen as main elements.
  • the lower absorption film 5a can have the function of the buffer film 4.
  • a silicon substrate, quartz, low thermal expansion glass added with titanium, or the like can be used, but a material having a low thermal expansion coefficient is preferable.
  • the multilayer reflective film 2 according to the first embodiment of the present invention may be any film that can reflect EUV light used as exposure light.
  • a laminated body in which Mo films and Si films are alternately formed can be used.
  • the multilayer reflective film 2 is composed of 40 pairs of Mo film and Si film, and the film thickness of each layer is 2.8 nm for the Mo film and 4. for the Si film. 2 nm.
  • any film can be used as long as it can protect the multilayer reflective film 2 and is transparent to EUV light.
  • a Si film or the like may be used.
  • a specific example of the specification is a Si film having a thickness of 11 nm.
  • the buffer film 4 according to the first embodiment of the present invention is made of a material having resistance to dry etching performed when the patterns of the absorption films 5a and 5b are formed, and more specifically, Any material may be used as long as it functions as an etching stopper for preventing damage to the capping film 3 when the lower absorption film 5a is etched.
  • it may be formed of a CrN film or the like.
  • the lower-layer absorption film 5a may have the function of the buffer film 4.
  • the reflective photomask 20 includes a substrate 1, a multilayer reflective film 2 having high reflectivity formed on the substrate 1, A capping film 3 for protecting the multilayer reflective film 2 formed on the multilayer reflective film 2, a buffer film pattern 4 ′ selectively formed on the capping film 3, and selectively formed on the buffer film pattern 4 ′.
  • the lower-layer absorption film pattern 5a ′ and the upper-layer absorption film pattern 5b ′ selectively formed on the lower-layer absorption film pattern 5a ′ are provided.
  • the upper-layer absorption film pattern 5b ' is made of a film containing Sn and oxygen as main elements.
  • the lower absorption film 5a can have the function of the buffer film 4.
  • the film having Sn and oxygen as the main elements constituting the upper layer absorption film pattern 5b ′ has a film quality that causes an AR effect on DUV light in order to enable defect inspection with deep ultraviolet (DUV) light. It is preferable that the thickness is increased. More preferably, the film containing Sn and oxygen as the main elements constituting the upper-layer absorption film pattern 5b 'has an extinction coefficient of 1.0 or less for ultraviolet rays having a wavelength of 190 nm to 260 nm.
  • the atomic ratio (O / Sn) of oxygen to Sn is between 1.0 and 1.5 in the film mainly composed of Sn and oxygen constituting the upper layer absorption film pattern 5b ′. . This is because in the range of 1.0 to 1.5, the extinction coefficient with respect to ultraviolet rays having a wavelength of 190 nm to 260 nm tends to be 1.0 or less while taking advantage of the absorption film containing Sn.
  • the low reflection portion has a reflectance of 15% or less with respect to ultraviolet rays having a wavelength of 190 nm to 260 nm.
  • the reflective photomask blank 30 includes a substrate 1, a multilayer reflective film 2 having high reflectivity formed on the substrate 1, and multilayer reflection.
  • the absorption films 5a, 5b, and 5c are provided.
  • the absorption film 5b is made of a film containing Sn and oxygen as main elements.
  • the lower absorption film 5a can have the function of the buffer film 4.
  • a silicon substrate, quartz, low thermal expansion glass to which titanium is added, and the like can be used, but a material having a low thermal expansion coefficient is preferable.
  • the multilayer reflective film 2 according to the second embodiment of the present invention may be any film that can reflect EUV light used as exposure light.
  • a laminated body in which Mo films and Si films are alternately formed can be used.
  • the multilayer reflective film 2 is composed of 40 pairs of Mo film and Si film, and the film thickness of each layer is 2.8 nm for the Mo film and 4. for the Si film. 2 nm.
  • any film can be used as long as it can protect the multilayer reflective film 2.
  • a Si film or the like may be used.
  • a specific example of the specification is a Si film having a thickness of 11 nm.
  • the buffer film 4 according to the second embodiment of the present invention is formed of a material having resistance to dry etching performed when the patterns of the absorption films 5a and 5b are formed, and more specifically, Any material may be used as long as it functions as an etching stopper for preventing damage to the capping film 3 when the lower absorption film 5a is etched.
  • it may be formed of a CrN film or the like.
  • the lower-layer absorption film 5a may have the function of the buffer film 4.
  • the reflective photomask 40 includes a substrate 1, a multilayer reflective film 2 having high reflectivity formed on the substrate 1, and A capping film 3 for protecting the multilayer reflective film 2 formed on the multilayer reflective film 2, a buffer film pattern 4 ′ selectively formed on the capping film 3, and selectively formed on the buffer film pattern 4 ′.
  • a film pattern 5c ′ is provided.
  • the function of the buffer film 4 can be given to the lower absorption film 5a.
  • the upper absorption film pattern 5b ′ is made of a film containing Sn and oxygen as main elements
  • the antireflection absorption film pattern 5c ′ is made of Si and nitrogen or Si and oxygen as main elements. It consists of a membrane.
  • the low reflection portion composed of the upper layer absorption film pattern 5b ′, the lower layer absorption film pattern 5a ′, and the antireflection absorption film pattern 5c ′ has a reflectance of 15% or less with respect to ultraviolet rays having a wavelength of 190 nm to 260 nm. .
  • the reflective photomask blank 50 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 15 is different from the reflective photomask blank 10 according to the first embodiment of the present invention shown in FIG.
  • the dual-purpose film 34 will be described. The description other than the dual-purpose film 34 is omitted because it overlaps with the first embodiment.
  • the dual-purpose film 34 is provided between the lower-layer absorption film 5a and the multilayer reflective film 2, and functions as both the capping film 3 and the buffer film 4 for protecting the multilayer reflective film 2 shown in the first embodiment. Can be fulfilled.
  • a Si film or a silicon nitride film can be used, but the present invention is not limited to this.
  • the dual layer film 34 which is a difference from the reflective photomask 20 shown in the first embodiment, is absorbed in the lower layer. It is provided between the film pattern 5 a ′ and the multilayer reflective film 2. The description of each material is omitted because it overlaps with the first embodiment.
  • the reflective photomask blank 70 according to the fourth embodiment of the present invention shown in FIG. 17 is different from the reflective photomask blank 30 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG.
  • the dual-purpose film 34 will be described. The description other than the dual-purpose film 34 is omitted because it overlaps with the second embodiment.
  • the dual-purpose film 34 is provided between the lower absorption film 5 a and the multilayer reflective film 2, and functions as both the capping film 3 and the buffer film 4 for protecting the multilayer reflective film 2 shown in the second embodiment.
  • Si or silicon nitride can be used as the material of the dual-purpose film 34, but the present invention is not limited to this.
  • the dual layer film 34 which is a difference from the reflective photomask 40 shown in the second embodiment, is absorbed in the lower layer. It is provided between the film pattern 5 a ′ and the multilayer reflective film 2. The description of each material is omitted because it overlaps with the second embodiment.
  • the low reflection light 8 has a phase difference of 175 to 185 degrees with respect to the high reflection light 7.
  • the lower absorption film pattern 5a ′ (the lower absorption film 5a in the blank state) is made of a film containing Ru or Ru and oxygen as main elements.
  • main means that the total of “main elements” occupies a composition ratio of 90% or more.
  • the buffer film pattern 4 ′ when the lower absorption film pattern 5 a ′ and the upper absorption film pattern 5 b ′ and the buffer film pattern 4 ′ exist in FIGS. 12 and 14, in addition to the absorption film pattern, the buffer film pattern 4 ′ also functions as a film that attenuates the EUV incident light 6. At the same time, it functions as a film that generates a phase difference between the high reflection light 7 and the low reflection light 8. Further, the upper-layer absorption film pattern 5b 'in FIGS. 12 and 16 and the anti-reflection film pattern 5c' in FIGS. 14 and 18 function as an AR film for the inspection DUV light.
  • the lower absorption film 5a and the upper absorption film 5b are simply referred to as “absorption film”.
  • FIG. 19 shows optical constants of the respective materials at the EUV exposure wavelength (13.5 nm), and the horizontal axis is plotted as the refractive index: n, and the vertical axis is plotted as the extinction coefficient: k.
  • Mo is typical, but Mo is weak in chemical solution such as cleaning liquid, and transparent as can be seen from the fact that it is used as a material for the multilayer reflective film 2.
  • Ru is a material that has a low refractive index at the EUV wavelength, and has high resistance to acid and alkali cleaning liquids. Therefore, Ru is a material that can be a candidate for a halftone film material for a reflective photomask.
  • the film thickness for obtaining the phase difference of 180 ° can be reduced by the small refractive index, but the transparency is increased by the thin film thickness, and the reflectance becomes excessively higher than a value suitable as a halftone mask. .
  • a Ru-based film with a Ta-based film or a Cr-based film that is normally used as an absorption film. It is done.
  • a Ta-based thin film has been used as a conventional X-ray mask and a Cr-based thin film as a transmission type photomask material, and there is no problem with chemical resistance.
  • the Ru-based film is the upper-layer absorption film
  • the Ta-based film or the Cr-based film is the lower-layer absorption film (becomes a buffer film depending on the process)
  • the antireflection absorption film by the silicon nitride film and the Si film or the Ru film.
  • FIG. 20 shows the result of calculating the combination of film thicknesses where the phase difference is 180 ° and the reflectivity (relative reflectivity with respect to the high reflection part) when using the dual-purpose film (becomes a capping film depending on the process).
  • FIG. 21 shows optical constants at a wavelength of 13.5 nm typical for EUV exposure of the materials used in the calculation.
  • TaSi is a film obtained by adding about several percent of Si to Ta.
  • the antireflection absorbing film 5c is generally considered to be a TaSiO film or the like.
  • silicon nitride is used because of the ease of film formation (which can be formed by sputtering using a mixed gas of Ar and N 2 with Si as a target).
  • a membrane was obtained.
  • the film thickness of the antireflection absorption film 5c was set to a film thickness (approximately 16 nm) that realizes low reflection at a defect inspection wavelength of 257 nm and 199 nm when laminated with each of the upper absorption film 5b and the lower absorption film 5a.
  • the film thicknesses of Mo and Si constituting the multilayer reflective film 2 were 2.8 nm and 4.2 nm, respectively, and the multilayer reflective film was 40 pairs of Mo / Si.
  • the film thickness of the Si film and the Ru film are 11 nm and 2.5 nm, respectively, which are used in the conventional binary reflective photomask. did.
  • a halftone reflection type photomask having a phase difference of about 180 degrees and having an appropriate reflectivity according to the exposure conditions by appropriately changing the film thickness of each layer It can be seen that it can be produced.
  • the total film thickness of the pattern portion does not become 50 nm or less. This cannot be said to be a particularly thin film thickness as compared with the currently proposed reflection type photomask, and in order to reduce the positional deviation of the pattern due to the projection effect, it is desirable to further reduce the film thickness.
  • FIG. 22 to FIG. 32 show the results of calculating the combination of film thicknesses and the reflectance at that time (relative reflectance with respect to the high reflection portion).
  • ML means a multilayer reflective film (Multi-Layer).
  • FIG. 21 shows the result of measuring the optical constant of the SnO film used in the calculation at a wavelength of 13.5 nm typical in EUV exposure.
  • FIG. 33 the lower absorption film is a buffer film and the capping film is a dual-purpose film according to the manufacturing process, but the final mask form is the same.
  • FIG. 34 shows the result of measuring the spectral reflectance during the manufacturing process of the EUV halftone mask blank of the present invention.
  • the spectral reflectance in the filmed state is shown.
  • ultraviolet rays of 190 nm to 260 nm are dominant, but as can be seen from FIG.
  • the SnO film which is originally an absorption film, has a considerable transparency in this ultraviolet region, so the SnO film was attached. Good low reflectivity already at the stage. Further, when a silicon nitride film is formed to have a thickness of 6 nm, the bottom value of the reflectance moves slightly to the longer wavelength side, but still remains low in the inspection wavelength region. As described above, the formation of the antireflection absorption film on the SnO film is not always necessary to reduce the reflectance at the inspection wavelength, but it is necessary to adjust the reflectance or to protect the upper absorption film. Useful as a membrane.
  • a silicon nitride film or a silicon oxide film is effective as a film having higher transparency than the SnO film.
  • a silicon oxide film has a smaller refractive index and higher transparency than a silicon nitride film
  • a more transparent (highly oxidized) SnO film AR film is a silicon oxide film than a silicon nitride film. Is advantageous.
  • Example 1 ⁇ Manufacture of reflective photomask blank> First, 40 pairs of multilayer reflective films made of Mo (2.8 nm thick) and Si (4.2 nm thick) are formed on a low thermal expansion glass substrate by ion beam sputtering, and then magnetron sputtering is performed thereon. A capping film made of Si was formed to a thickness of 11 nm, and EUV reflectance measurement as a high reflection portion was performed.
  • a Ru film was formed on the capping film with a thickness of 19.5 nm by a magnetron sputtering method using Ru as a target and discharging Ar gas.
  • an SnO film having a thickness of 14.7 nm was formed on the Ru film by a magnetron sputtering method using Sn as a target and adding oxygen gas to Ar gas.
  • a silicon nitride film was formed to a thickness of 4 nm by a magnetron sputtering method using Si as a target and adding Ar to nitrogen. From the above, the halftone reflective photomask blank of the present invention was produced.
  • the half-tone reflective photomask blank produced as described above was measured for EUV reflectivity of the low-reflection part (half-tone part), and it was about 6.0% with respect to the high-reflection part.
  • the reflectivity was suitable as a mask.
  • the spectral reflectance was measured, but the reflection was sufficiently low at 10% or less in the wavelength range of 190 nm to 260 nm used for defect inspection.
  • the electron beam resist was peeled off, and the defect inspection of the silicon nitride film and the SnO film pattern and the defect correction by the ion beam were performed.
  • the Ru film was patterned by dry etching mainly using oxygen gas.
  • the silicon nitride film as the uppermost layer was exposed to an etching gas, but since the silicon nitride film is originally highly resistant to oxygen gas, the change in spectral reflectance is as small as 0.2% or less. Damage to the silicon film was not a problem.
  • the EUV reflectance was measured using the above-described halftone reflection type photomask.
  • the reflectance of the high reflection portion was 65% and the reflectance of the low reflection portion was 6.1%. Compared to the reflectance at, the increase was only 0.1%, and there was no practical problem. Further, the pattern line width was measured with an electron beam microscope before and after the cleaning, but the change was within the measurement accuracy of the apparatus, and there was no problem.
  • Example 2 ⁇ Manufacture of reflective photomask blank> First, 40 pairs of multilayer reflective films of Mo (2.8 nm thickness) and Si (4.2 nm thickness) are formed on a substrate made of low thermal expansion glass by ion beam sputtering, and magnetron sputtering is performed thereon. A dual-purpose film made of Si was formed to a thickness of 11 nm by the method, and EUV reflectance measurement as a high reflection part was performed.
  • a Ru film was formed on the dual-purpose film with a thickness of 21.5 nm by a magnetron sputtering method using Ru as a target and discharging Ar gas.
  • an SnO film having a thickness of 17 nm was formed on the Ru film by a magnetron sputtering method using Sn as a target and adding oxygen gas to Ar gas. From the above, the halftone reflective photomask blank of the present invention was produced.
  • the half-tone reflection type photomask blank produced as described above was measured for EUV reflectance at the low reflection portion (halftone portion), and was about 5.7% with respect to the high reflection portion.
  • the reflectivity was suitable as a mask.
  • the spectral reflectance was measured, but the reflection was sufficiently low at 10% or less in the wavelength range of 190 nm to 260 nm used for defect inspection.
  • the SPM cleaning liquid H 2 SO 4 + H 2 O 2 , about 80 ° C.
  • the APM cleaning liquid NH 4 OH + H 2. O 2 + H 2 O, room temperature.
  • the EUV reflectance was measured using the above-described halftone reflection type photomask of the present invention.
  • the reflectance of the high reflection portion was 65%, and the reflectance of the low reflection portion was 5.8%.
  • the increase was only 0.1%, and there was no practical problem.
  • the pattern line width was measured with an electron beam microscope before and after the cleaning, but the change was within the measurement accuracy of the apparatus, and there was no problem.
  • At least one layer of the low reflection portion is made of Ru or RuO, and another at least one layer is made of Sn and oxygen as main materials, so that the film is extremely thin and has excellent cleaning resistance. It was confirmed that it is possible to obtain a halftone reflection type photomask that can provide a wide range of reflectivity selectivity only by changing the combination of thicknesses.
  • a photoresist layer is provided on a substrate on which a layer to be processed is formed, and then extreme ultraviolet rays reflected through the halftone reflective photomask according to the present invention are selectively irradiated.
  • the present invention is expected to be used in a wide range of fields that require fine processing using EUV (Extreme Ultra Violet) exposure.
  • EUV Extra Ultra Violet
  • it is expected to be used as a reflection type photomask used for transferring an ultrafine circuit pattern using EUV exposure in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit or the like.

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Abstract

【課題】ＥＵＶ光による転写精度の劣化現象をもたらす射影効果の低減することの出来る反射型フォトマスクおよび反射型フォトマスクブランクを提供することを目的とする。 【解決手段】本発明は、ＥＵＶ光を反射し、反射光を照射するための反射型フォトマスクであって、基板と、前記基板上に形成された高反射部と、前記高反射部の上に形成されパターニングされた低反射部と、を備え、前記パターニングされた低反射部は少なくとも一層以上積層されてなり、前記パターニングされた低反射部の少なくとも一層は、Ｓｎと酸素を含む層であることを特徴とする反射型フォトマスクである。

Description

反射型フォトマスクおよび反射型フォトマスクブランク
　本発明は、反射型フォトマスクおよび反射型フォトマスクブランクに関する。
　本願は、２００９年４月２日に出願された特願２００９－０８９９３９号および２００９年９月１６日に出願された特願２００９－２１４３４８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　近年、極端紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ、以下、「ＥＵＶ」と略記する。）を用いた露光方法が提案されている。ＥＵＶ露光では、波長が短いため、物質の屈折率がほとんど真空の値に近く、材料間の光吸収の差も小さい。このため、ＥＵＶ波長領域では従来の透過型の屈折光学系が作れず、反射光学系となり、フォトマスクは反射型フォトマスクとなる。
　これまで開発されてきた一般的な反射型フォトマスクは、Ｓｉウェハやガラス基板上に、例えばＭｏとＳｉからなる２層膜を４０対ほど積層した多層反射膜、及び多層反射膜を保護するキャッピング膜を高反射部とし、その上に低反射部として吸収膜及び緩衝膜のパターンを形成した構造であった。緩衝膜は、吸収膜のドライエッチングや、イオンビームやレーザによる欠陥修正の際に、キャッピング膜や多層反射膜へのダメージを軽減する役割を果たす膜で、吸収膜欠陥の修正後にパターニングされる。
　以上のような反射型フォトマスクにおいて、ＥＵＶ光を吸収する低反射部は、通常、パターン欠陥検査時のコントラストを確保するために、欠陥検査光である遠紫外線（Ｄｅｅｐ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ、以下、「ＤＵＶ」と略記する）に対して、低反射率となるよう設計される。低反射率とするための方法は、いわゆる薄膜干渉を利用した反射防止（Ａｎｔｉ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、以下、「ＡＲ」と略記する。）効果を使うことであり、従って、低反射部の最上層にはＤＵＶ光に対して透明性のある膜がＡＲ膜として形成される。
このように、低反射部は基板に遠い側から順に、ＤＵＶ光に対し低反射率とするためのＡＲ膜、ＥＵＶ光を吸収する吸収膜、キャッピング膜や多層反射膜へのダメージを軽減する緩衝膜など、種々の膜が積層された積層構造を備えることが多い。
　また、キャッピング膜が、ＥＵＶ光に対して透明性を持つと同時に、吸収膜のドライエッチングに対して高い耐性を持ち、さらに吸収膜の欠陥修正がダメージの小さい電子線を用いて行われるような場合は、キャッピング膜に緩衝膜の役割を兼用させることができる。このようなキャッピング膜を兼用膜と呼ぶことにする。
　従来、ＥＵＶ光を用いた露光方法のための反射型フォトマスクの吸収膜としては、ＴａやＣｒを主成分とする層を形成することが行われている（特許文献１参照）。
　ＥＵＶ露光に限らず、投影露光による転写露光を実現するうえで、フォトマスクに要求される光学特性は、第一にマスクコントラストである。通常透過型マスクにおいて、マスクコントラストは、透明基板部を透過した透過光強度をＴ、遮光膜を含むパターン部を透過した透過光強度をＴｏとするとき、下記（１）式で評価される。
 
　ＯＤ＝－ｌｏｇ（Ｔｏ／Ｔ）　（１）
 
ここで、ＯＤは光学濃度（Ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｅｎｓｉｔｙ）と呼ばれ、遮光膜の遮光性の程度を表す。
　反射型フォトマスクにおいても、マスクコントラストは同様に評価できるが、反射型フォトマスクであるため、高反射部からの反射光強度をＲｍ、吸収膜を含む低反射部からの反射光強度をＲａとすると、透過型マスクと同様に、下記（２）式で評価される。
 
　ＯＤ＝－ｌｏｇ（Ｒａ／Ｒｍ）　（２）
 
一般に、良好なＥＵＶ転写を行うためには、ＯＤは少なくとも１．５以上必要である。
　ＥＵＶ露光は反射露光であるために、入射光は垂直ではなく、やや斜め（通常６°程度）方向から反射型フォトマスクに入射し、反射光となる。このとき、ＥＵＶ光が斜めから入射するため、パターニングされた低反射部によるパターンの影が生じる。従って、入射方向とパターンの配置方向によっては、反射光で形成するウェハ上の転写レジストパターンに、本来の位置からのずれが生じ、パターン位置精度が劣化する。これを射影効果（Ｓｈａｄｏｗｉｎｇ　Ｅｆｆｅｃｔ）と呼び、射影効果を抑制することがＥＵＶ露光の課題となっている。
　射影効果を抑制するには、影の長さを小さくすることであり、そのためにはパターンの高さをなるべく小さくすればよい。つまり、低反射部をなるべく薄く形成することが好ましい。
　低反射部を薄くしてもマスクコントラスト（ＯＤ＞１．５）を確保するためには、ＥＵＶ光に対して吸収性の大きい材料を用いることが重要である。
　また反射型フォトマスクに限らず、一般にフォトマスクは、その作製プロセスや転写露光での使用期間において、度重なる酸やアルカリ等を用いた洗浄液にさらされるので、マスクを構成する薄膜は、それらの洗浄液に対する十分な耐性を持つことが必要である。また、パターンニングされる薄膜は、微細パターンが形成可能な、十分なエッチング適性（エッチレート）を有することが望ましい。
　以上のことから、反射型フォトマスクにおいては、なるべく薄いパターン部の膜厚で、必要なマスクコントラスト（ＯＤ＞１．５）を確保するように、高いＥＵＶ光吸収性を持つと同時に、洗浄液耐性が高く、しかもエッチングしやすい材料からなる層を低反射部に設けることが要求される。しかしながら、これらの条件を満たす好適な膜材料は提案されていなかった。
　一方で、位相シフトマスクを利用した解像度向上技術が提案されている。位相シフトマスクは、マスクパターンの透過部を、隣接する透過部とは異なる物質若しくは形状とすることにより、それらを透過した光に１８０度の位相差を与えるものである。従って両透過部の間の領域では、１８０度位相の異なる透過回折光同士が打ち消し合い、光強度が極めて小さくなって、マスクコントラストが向上し、結果的に転写時の焦点深度が拡大するとともに転写精度が向上する。尚、位相差は原理上１８０度が最良であるが、実質的に１７５度～１８５度程度であれば、解像度向上効果は得られる。
　位相シフトマスクの一種であるハーフトーン型は、マスクパターンを構成する材料として、露光光に対する半透過性の薄膜（以下、ハーフトーン膜と呼称）を用い、透過率を数％程度（通常は基板透過光に対して４％～１５％程度）まで減衰させつつ、通常の基板透過光と１７５度～１８５度程度の位相差を与えることで、パターンエッジ部の解像度を向上させ、転写精度を向上させる位相シフトマスクである。
　ここで、ハーフトーン型位相シフトマスクにおける、透過率の適正範囲について説明する。従来のエキシマレーザ用のハーフトーン型マスクでは、露光波長である紫外線に対して、ハーフトーン膜の透過率が一般的には４％～１５％という光学条件を満足することが望ましい。この理由として、まず露光波長でのハーフトーン膜の透過率が４％以下だと、隣接した透過パターン部を透過した光の回折光が重なり合ったとき、打ち消しあい効果が小さくなる。逆に透過率が１５％以上だと、露光条件によってはレジストの解像限界を越えてしまい、ハーフトーン膜を光が透過した領域に余分なパターンが出来てしまうからである。
　ＥＵＶ露光は反射光学系を用い、ＮＡ（開口数）が小さいうえに、波長が短いため、特有の課題として、ミラーやマスクの表面凹凸の影響を受けやすく、目標とする微細な線幅を精度良く解像することは容易ではない。このため、従来のエキシマレーザ露光等で用いられているハーフトーン型マスクの原理を、反射光学系を用いたＥＵＶ露光においても適用可能とするため、吸収膜をハーフトーン膜としても機能させるハーフトーン型の反射型フォトマスクが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
　反射型フォトマスクにおいても、位相シフト効果による解像度向上の原理は同じであるので、上記の「透過率」が「反射率」に置き換わるだけで、その適正値はほとんど同じであると考えられる。すなわち高反射領域に対する低反射領域の反射率は４％～１５％であることが望ましい。
　尚、ハーフトーン型フォトマスクの使用は、原理的にはリソグラフィにおいて解像性を向上させる有効な手段である。しかし通常、ハーフトーン型フォトマスクにおける最適な透過率や反射率は、露光条件や転写するパターンに依存し、一定値に決めることは難しい。
　以上のことから、パターニングされた低反射部からの反射光が、高反射部からの反射光に対して１７５度～１８５度の位相差を有するハーフトーン型の反射型フォトマスクにおいても、４％～１５％程度の反射率の選択性の広さ（自由度）をもつ構成であることが望ましい。
特開２００１－２３７１７４号公報 特開２００６－２２８７６６号公報
　本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、反射型フォトマスクに要求される種々の条件（ＯＤ、位相差、反射率、洗浄液耐性など）を満たしつつ、ＥＵＶ光による転写精度の劣化現象をもたらす射影効果を低減することの出来る反射型フォトマスクおよび反射型フォトマスクブランクを提供することを目的とする。
　本発明者は、上記課題を解決してＥＵＶ露光による転写精度を向上するために、低反射部に用いる材料について検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。
　本発明の一実施形態は、ＥＵＶ光を反射し、反射光を転写用試料に照射するための反射型フォトマスクであって、基板と、前記基板上に形成された高反射部と、前記高反射部の上に形成されパターニングされた低反射部と、を備え、前記パターニングされた低反射部は少なくとも一層以上積層されてなり、前記パターニングされた低反射部の少なくとも一層は、Ｓｎと酸素を含む層であることを特徴とする反射型フォトマスクである。
　また、前記Ｓｎと酸素を含む層は、アモルファス（非晶質）であってもよい。
　また、前記Ｓｎと酸素を含む層は、Ｓｎに対する酸素の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）が１．０以上１．５以下の間にある層であってもよい。
　また、前記パターニングされた低反射部の膜厚は、２５ｎｍ以上４５ｎｍ以下であってもよい。
　また、前記パターニングされた低反射部からの反射光は、前記高反射部からの反射光に対して１７５度～１８５度の位相差を有していてもよい。
　また、前記パターニングされた低反射部は少なくとも二層以上積層されてなり、前記パターニングされた低反射部の少なくとも一層は、Ｓｎと酸素を含む層であり、前記パターニングされた低反射部の少なくとも一層は、Ｒｕを含む層であってもよい。
　また、前記Ｒｕを含む層は、Ｒｕと酸素とを含む層であってもよい。
　また、前記パターニングされた低反射部の、波長１９０ｎｍから２６０ｎｍの紫外線に対する反射率が１５％以下であってもよい。
　また、前記パターニングされた低反射部は、前記Ｓｎと酸素を含む層が最上層であってもよい。
　また、前記パターニングされた低反射部は、Ｓｉと窒素を含む層が最上層であってもよい。
　また、前記パターニングされた低反射部は、Ｓｉと酸素を含む層が最上層であってもよい。
　本発明の一実施形態は、反射型フォトマスクを形成するための反射型フォトマスクブランクであって、基板と、前記基板上に形成された高反射部層と、前記高反射部層の上に積層された低反射部層と、を備え、前記低反射部層は少なくとも一層以上積層されてなり、　前記低反射部層の少なくとも一層は、Ｓｎと酸素を含む層であることを特徴とする反射型フォトマスクブランクである。
　本発明は、低反射部の少なくとも一層がＳｎと酸素を含む層であることから、低反射部を従来よりも薄くすることが出来、射影効果を低減することが出来る。
各種材料の波長１３．５ｎｍ付近の光に対する屈折率と、消衰係数とを表示する図である。 ＴａとＳｎＯを吸収膜としたとき、それらの膜厚に対するＯＤ値を計算した特性図である。 本発明の第２乃至第５の実施の形態に係る、１３．５ｎｍ、及び１９９ｎｍ、２５７ｎｍでの反射率を計算するための、各種材料の屈折率と消衰係数を表示する表である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施の形態の反射型フォトマスクに係る、吸収膜材料の屈折率と消衰係数に対する反射率を計算した結果を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係る反射型フォトマスクの分光反射率を測定した結果を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係る反射型フォトマスクの反射率を、ＳｎＯ膜厚に対して計算した結果を示す特性図である。 （ａ）～（ｄ）は、本発明の第３の実施の形態に係る反射型フォトマスクの反射率を、ＳｎＯ膜厚に対して計算した結果を示す特性図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施の形態に係る反射型フォトマスクの反射率を、窒化珪素膜厚に対して計算した結果を示す特性図である。 （ａ）～（ｄ）は、本発明の第５の実施の形態に係る反射型フォトマスクの反射率を、窒化珪素膜厚に対して計算した結果を示す特性図である。 各種吸収膜材料のハロゲン化物の沸点を表示する表である。 本発明の第１の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランクの構造を示す断面模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る反射型フォトマスクの構造を示す断面模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランクの構造を示す断面模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る反射型フォトマスクの構造を示す断面模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランクの構造を示す断面模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る反射型フォトマスクの構造を示す断面模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランクの構造を示す断面模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係る反射型フォトマスクの構造を示す断面模式図である。 反射型フォトマスク、および反射型フォトマスクブランクに係る材料の波長１３．５ｎｍの光に対する屈折率と、消衰係数を示す特性図である。 ハーフトーン型の反射型フォトマスク、およびハーフトーン型の反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を表示する特性図である。 本発明を含む反射型フォトマスク、および反射型フォトマスクブランクにおける反射率、位相差を計算するための、波長１３．５ｎｍ光に対する屈折率と、消衰係数を表示する表である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を示す特性図である。 本発明のハーフトーン型反射型フォトマスク、およびハーフトーン型反射型フォトマスクブランクに係る、波長１３．５ｎｍでの反射率と位相差を計算した結果を表示する特性図である。 本発明のＥＵＶハーフトーンマスクブランクの製造工程毎の分光反射率を測定した結果を示す図である。 本発明の実施例におけるＳｎＯ膜の組成比をＸ線光電子分光で分析した結果を示す特性図である。 本発明の実施例におけるＳｎＯ膜の結晶構造をＸ線回折で分析した結果を示す特性図である。
　以下、本発明で提案する、Ｓｎと酸素を含む層を低反射部に用いる有効性について、Ｓｎと酸素を含む層の特性に基づいて説明する。なお、本願明細書で「Ｓｎと酸素を含む」とは、Ｓｎと酸素で９０％以上の組成比を占めるものとする。
　前述のように、射影効果を低減するには、パターン部である低反射部の膜厚を小さくする必要があり、そのためにはまず、ＥＵＶ光に対する吸収性の大きい吸収膜を使用することが有効である。図１はＥＵＶ露光波長（１３．５ｎｍ付近）における、各材料の光学定数の各種文献値をプロットしたものであり、横軸が屈折率：ｎ、縦軸が消衰係数：ｋである。ここで光学理論の見地からは、消衰係数が大きい膜ほどＥＵＶ光に対する吸収性が大きい。
　図１のように、従来主要な吸収膜材料として使われているＴａやＣｒよりも吸収性の大きい膜はいくつかあるが、マスク材料として必要な、酸・アルカリの洗浄液耐性、ドライエッチング適性、微粒性をすべてクリアする可能性のある材料は稀である。図１の材料の中で、Ｓｎは、Ｓｎ単体であれば、融点が２３０℃付近と、金属材料の中でも特別に低く、熱的安定性の観点から好ましくない。
　しかしながら、酸化錫（ＳｎＯ２）として酸化物の形になると、融点は１０００℃以上となり、熱膨張係数も一般の金属酸化物程度であり、一般の金属単体よりも小さく、安定している。
　そこで、実際にＳｎＯ膜を作製し、ＥＵＶ波長（１３．５ｎｍ）における光学定数を測定すると、屈折率＝０．９３６、消衰係数＝０．０７２１、という値が得られた。これは、図１に示すＳｎＯの値に近い値である。
　上述したＥＵＶ波長（１３．５ｎｍ）におけるＳｎＯ膜の光学定数を基に、ＳｎＯ吸収膜を用いたＥＵＶ波長（１３．５ｎｍ）におけるＯＤを計算して、従来の主要な吸収膜であるＴａ膜と比較したのが、図２である。この計算で、ＳｎＯ膜、またはＴａ膜は単層であり、これらの膜の下は、厚さ２．５ｎｍのＲｕ兼用膜、さらにその下にはＳｉとＭｏによる多層反射膜が４０対存在するとして計算している。図２から分るように、ＯＤ＞１．５を得るためには、Ｔａ膜は少なくとも４７ｎｍ厚以上必要であるのに対し、ＳｎＯ膜は約２４ｎｍでよく、膜厚を低減できる吸収膜として有効であることが分る。尚、ＯＤの計算に用いた波長１３．５ｎｍにおける光学定数を図３の第１列に示す。　
　図２の計算においては、兼用膜を用い、緩衝膜を使用しない層構成について計算したが、ＦＩＢによる欠陥修正を行う場合は、通常緩衝膜を用いる。しかし、緩衝膜は通常１０ｎｍ程度と薄く、ＥＵＶ光の吸収性はＴａやＣｒ系膜と同程度か、それ以下である。このため、緩衝膜のある構成においても、ＳｎＯ膜は吸収膜厚を低減できる吸収膜として有効であることには変わりがない。
　次に、典型的な欠陥検査波長である、１９９ｎｍ及び２５７ｎｍにおけるＳｎＯ膜の光学定数をエリプソメータで測定したところ、下記（３）および（４）
に示す値が得られた。　
１９９ｎｍ：　屈折率＝１．８７　消衰係数＝０．６１７……（３）
２５７ｎｍ：　屈折率＝２．１９　消衰係数＝０．３４１……（４）
　ここで、前述と同じく、多層反射膜（ＳｉとＭｏの４０対）の上に、厚さ２．５ｎｍのＲｕ兼用膜をもつ構造の上に、図２で求めた、厚さ２４ｎｍの吸収膜（仮にＸとする）を付けたとき、Ｘの屈折率を横軸、消衰係数を縦軸として、検査波長に対する反射率＝１０％と、５％の等高線を計算した結果を、図４に示す。図４（ａ）が波長１９９ｎｍ、図４（ｂ）が波長２５７ｎｍの場合である。図４の中に、上述した（３）、（４）で求めた結果をプロットすると図のようになり、ＸがＳｎＯのとき、１９９ｎｍにおける反射率は約１０％、２５７ｎｍにおける反射率は５％以下となることが分る。すなわち、この構造で、ＳｎＯ膜は少なくとも２４ｎｍ付近では、ＡＲ膜を使用しなくても十分低反射となり、検査波長でのコントラストを確保できることが分る。なお、計算に用いた波長１９９ｎｍ、および２５７ｎｍにおける光学定数を図３の第２、３列に示す。
　実際に測定した分光反射率を図５に示す。図５では、ＳｎＯを成膜する前、すなわち多層反射膜（ＳｉとＭｏの４０対、ＭＬで表示）の上に、厚さ２．５ｎｍのＲｕ兼用を成膜した段階、その後２０ｎｍ、および２５ｎｍのＳｎＯを成膜した段階での分光反射率を示している。このように、ＳｎＯ膜成膜後は、１９９ｎｍおよび２５７ｎｍで低反射となっており、前述の計算による推論が妥当であることが分る。
　図６には、図５での兼用膜の代わりに、Ｓｉ兼用膜（１１ｎｍ厚）を用いた場合の、ＳｎＯ膜厚に対する１９９ｎｍと２５７ｎｍにおける反射率を計算した結果を示す。この場合においても、ＳｎＯ膜厚２０ｎｍ～２５ｎｍ厚付近で、ＡＲ膜を使用しなくても、十分低反射となり、検査波長でのコントラストを確保できることが分かる。
　また、ＦＩＢ修正を行うために、緩衝膜を使う場合においてもＳｎＯ膜による低反射化は可能である。図７は、ＳｎＯ膜と、Ｓｉキャッピング膜またはＲｕキャッピング膜の間に、ＴａＮまたはＣｒＮによる緩衝膜を用いる場合の反射率を計算したものである。このように、ＳｎＯ膜厚３０ｎｍ付近まで、低反射（ほぼ１５％以下）となっており、ＳｎＯ膜による低反射化は有効であることが分る。なお、計算に用いた波長１９９ｎｍ、および２５７ｎｍにおけるＴａＮ、ＣｒＮなどの光学定数を図３の第２、３列に示す。
　ところで、図４の中には、単体金属であるＳｎの光学定数も記入しているが、このように、Ｓｎは低反射となる光学定数の領域から大きく離れている。Ｓｎは酸化度が進むにつれて、Ｓｎのプロット点からＳｎＯのプロット点に向かって光学定数が移動するはずである。すなわち、酸化度が小さい場合や、酸化度が十分でもＯＤ値を変えるために、膜厚を前述の２４ｎｍ付近とは変えて使いたい場合、あるいは何らかの都合でＳｎＯ膜を最上層にしたくない場合も考えられる。このようなときは、別途ＡＲ膜をＳｎＯ膜の上に使用してもよい。
　図８及び図９には、最上層のＡＲ膜をＳｎＯ吸収膜の兼用ではなく、窒化珪素膜としたときの、窒化珪素膜厚に対する１９９ｎｍと２５７ｎｍにおける反射率を計算した結果を示す。このように、数ｎｍ厚の窒化珪素膜をＳｎＯ膜上のＡＲ膜とすることで、十分低反射となり、検査波長でのコントラストを確保できることが分る。図８は緩衝膜がない場合、図９は緩衝膜がある場合を示す。
　次に、薄膜材料のドライエッチングガスとしては、フッ素系や、塩素系のハロゲンガスが一般的であるが、ドライエッチングの容易性は、被ドライエッチング材料のハロゲン化物の沸点を比較することにより見積もることができる。すなわち、沸点が低いほど、エッチング生成物は気体化し、排気されやすい。図１０は、従来の吸収膜材料である、Ｔａ、Ｃｒと、本発明の実施の形態によるＳｎのハロゲン化物の沸点をまとめたものである（詳細は、ＣＲＣ　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，　７８ｔｈ．　Ｅｄｉｔｉｏｎ参照）。このように、Ｔａはフッ素系、または塩素系、Ｃｒは塩素＋酸素系、Ｓｎは塩素系によりドライエッチングすることができる。
　また、ＳｎＯ膜をスパッタリング法により石英基板上に成膜し、一般的な洗浄液であるＡＰＭ（ＮＨ３：Ｈ２Ｏ２：Ｈ２Ｏ＝１：２：２０、室温）、およびＳＰＭ（Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２＝３：１、１００℃）に３０分間浸漬し、分光透過率の変化によって、ＳｎＯ膜の洗浄液耐性を評価した。その結果、ＡＰＭの場合もＳＰＭの場合もほとんど分光透過率の変化がなく、ＳｎＯ膜は十分洗浄液耐性があることが分った。
　以上より、低反射部の少なくとも一層がＳｎと酸素を含む層であることにより、低反射部を従来よりも薄く（具体的には、低反射部全体で、２５ｎｍ以上４５ｎｍ以下程度の厚み）することが出来、射影効果を低減することが出来る。
　以下、本発明の反射型フォトマスクについて説明を行なう。本発明の反射型フォトマスクの実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態において重複する説明は省略する。
（第１の実施の形態）
　図１１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランク１０は、基板１と、基板１上に形成された高反射性を有する多層反射膜２と、多層反射膜２上に形成された多層反射膜２を保護するキャッピング膜３と、このキャッピング膜３上に形成された緩衝膜４と、この緩衝膜４上に形成された低反射性を有し多層構造を有する吸収膜５ａ、５ｂを備えている。ここで、上層吸収膜５ｂは、Ｓｎと酸素を主要な元素とする膜からなっている。尚、前述のように、マスク製造プロセスにおいて、下層吸収膜５ａに緩衝膜４の機能を持たせることもできる。
　本発明の第１の実施の形態に係る基板１としては、シリコン基板、石英、チタンを添加とした低熱膨張ガラス、などを用いることができるが、熱膨張率の小さい材料であることが好ましい。
　本発明の第１の実施の形態に係る多層反射膜２としては、露光光として用いるＥＵＶ光を反射できるものであれば良い。例えば、Ｍｏ膜とＳｉ膜を交互に、成膜してなる積層体を用いることができる。このとき、具体的に仕様の一例を挙げると、多層反射膜２は、Ｍｏ膜とＳｉ膜を４０対積層し、１層ずつの膜厚は、Ｍｏ膜が２．８ｎｍ、Ｓｉ膜が４．２ｎｍである。
　本発明の第１の実施の形態に係るキャッピング膜３としては、多層反射膜２を保護でき、ＥＵＶ光に対して透明性のあるものであればよい。例えば、Ｓｉ膜などを用いても良い。このとき、具体的に仕様の一例を挙げると、厚さ１１ｎｍのＳｉ膜である。
　本発明の第１の実施の形態に係る緩衝膜４としては、吸収膜５ａ、５ｂのパターンを形成する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、より具体的には、下層吸収膜５ａをエッチングする際に、キャッピング膜３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れば良い。例えば、ＣｒＮ膜などで形成しても良い。なお、前述のように、マスク製造プロセスによっては、下層吸収膜５ａに緩衝膜４の機能を持たせることもできる。
　次に、図１２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る反射型フォトマスク２０は、基板１と、基板１上に形成された高反射性を有する多層反射膜２と、多層反射膜２上に形成された多層反射膜２を保護するキャッピング膜３と、キャッピング膜３上に選択的に形成された緩衝膜パターン４‘と、緩衝膜パターン４‘上に選択的に形成された下層吸収膜パターン５ａ‘と、下層吸収膜パターン５ａ‘上に選択的に形成された上層吸収膜パターン５ｂ‘を備えている。ここで、上層吸収膜パターン５ｂ‘は、Ｓｎと酸素を主要な元素とする膜からなっている。ここでも、マスク製造プロセスにおいて、下層吸収膜５ａに緩衝膜４の機能を持たせることもできる。
　また、上層吸収膜パターン５ｂ‘を構成するＳｎと酸素を主要な元素とする膜は、遠紫外線（ＤＵＶ）光による欠陥検査を可能にするために、ＤＵＶ光に対するＡＲ効果が生じるような膜質、厚さとなっていることが好ましい。より好ましくは、上層吸収膜パターン５ｂ‘を構成するＳｎと酸素を主要な元素とする膜は、波長１９０ｎｍから２６０ｎｍの紫外線に対する消衰係数が１．０以下となっている。
　また、上層吸収膜パターン５ｂ‘を構成するＳｎと酸素を主要な元素とする膜は、Ｓｎに対する酸素の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）は１．０から１．５の間にあることが好ましい。なぜなら、１．０から１．５の範囲においては、Ｓｎを含む吸収膜の利点を生かしつつ、波長１９０ｎｍから２６０ｎｍの紫外線に対する消衰係数が１．０以下となりやすいからである。
　また、上層吸収膜パターン５ｂ‘を構成するＳｎと酸素を主要な元素とする膜は、アモルファス（非晶質）であることが好ましい。なぜなら、アモルファス構造である方が、グレインサイズが小さくなり、表面平滑性が良くなることに加え、機械的強度、洗浄液耐性ともに良好な膜となるからである。尚、ＳｎＯの化学量論比はＯ／Ｓｎ＝２／１であるので、前述のＯ／Ｓｎ＝１．０～１．５という原子数比においては、アモルファス構造を得やすくなる。
　さらに好ましくは、低反射部は、波長１９０ｎｍから２６０ｎｍの紫外線に対する反射率が１５％以下となっている。
（第２の実施の形態）
　図１３に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランク３０は、基板１と、基板１上に形成された高反射性を有する多層反射膜２と、多層反射膜２上に形成された多層反射膜２を保護するキャッピング膜３と、このキャッピング膜３上に形成された緩衝膜４と、この緩衝膜４上に形成された低反射性を有し多層構造を有する吸収膜５ａ、５ｂ、５ｃを備えている。ここで、吸収膜５ｂは、Ｓｎと酸素を主要な元素とする膜からなっている。尚、この場合も、マスク製造プロセスにおいて、下層吸収膜５ａに緩衝膜４の機能を持たせることもできる。
　本発明の第２の実施の形態に係る基板１としては、シリコン基板、石英、チタンを添加とした低熱膨張ガラス、などを用いることができるが、熱膨張率の小さい材料であることが好ましい。
　本発明の第２の実施の形態に係る多層反射膜２としては、露光光として用いるＥＵＶ光を反射できるものであれば良い。例えば、Ｍｏ膜とＳｉ膜を交互に、成膜してなる積層体を用いることができる。このとき、具体的に仕様の一例を挙げると、多層反射膜２は、Ｍｏ膜とＳｉ膜を４０対積層し、１層ずつの膜厚は、Ｍｏ膜が２．８ｎｍ、Ｓｉ膜が４．２ｎｍである。
　本発明の第２の実施の形態に係るキャッピング膜３としては、多層反射膜２を保護できるものであればよい。例えば、Ｓｉ膜などを用いても良い。このとき、具体的に仕様の一例を挙げると、厚さ１１ｎｍのＳｉ膜である。
　本発明の第２の実施の形態に係る緩衝膜４としては、吸収膜５ａ、５ｂのパターンを形成する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、より具体的には、下層吸収膜５ａをエッチングする際に、キャッピング膜３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れば良い。例えば、ＣｒＮ膜などで形成しても良い。なお、前述のように、マスク製造プロセスによっては、下層吸収膜５ａに緩衝膜４の機能を持たせることもできる。
　次に、図１４に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る反射型フォトマスク４０は、基板１と、基板１上に形成された高反射性を有する多層反射膜２と、多層反射膜２上に形成された多層反射膜２を保護するキャッピング膜３と、キャッピング膜３上に選択的に形成された緩衝膜パターン４‘と、緩衝膜パターン４‘上に選択的に形成された下層吸収膜パターン５ａ‘と、下層吸収膜パターン５ａ‘上に選択的に形成された上層吸収膜パターン５ｂ‘と、上層吸収膜パターン５ｂ’上に選択的に形成された反射防止用吸収膜パターン５ｃ‘を備えている。ここで、マスク製造プロセスにおいて、下層吸収膜５ａに緩衝膜４の機能を持たせることもできる。
　ここで、上層吸収膜パターン５ｂ‘は、Ｓｎと酸素を主要な元素とする膜からなっており、反射防止用吸収膜パターン５ｃ‘は、Ｓｉと窒素、またはＳｉと酸素を主要な元素とする膜からなっている。好ましくは、上層吸収膜パターン５ｂ‘、下層吸収膜パターン５ａ‘、及び反射防止用吸収膜パターン５ｃ‘からなる低反射部は、波長１９０ｎｍから２６０ｎｍの紫外線に対する反射率が１５％以下となっている。
（第３の実施の形態）
　図１５に示す、本発明の第３の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランク５０は、図１に示す本発明の第１の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランク１０との違いである兼用膜３４について説明するものである。なお、兼用膜３４以外の説明は、第１の実施の形態と重複するために省略する。
　兼用膜３４は下層吸収膜５ａと多層反射膜２との間に備え、第１の実施の形態に示している多層反射膜２を保護するためのキャッピング膜３と緩衝膜４との両方の役割を果たすことができる。このような兼用膜３４の材料としては、例えばＳｉ膜や窒化珪素膜を用いることができるが、本発明ではこれに限定されるわけではない。
　次に、図１６に示す本発明の第３の実施の形態に係る反射型フォトマスク６０については、第１の実施の形態に示す反射型フォトマスク２０との違いである兼用膜３４を下層吸収膜パターン５ａ‘と多層反射膜２との間に備えている。それぞれの材料の説明は第１の実施の形態と重複するために省略する。
（第４の実施の形態）
　図１７に示す、本発明の第４の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランク７０は、図１３に示す本発明の第２の実施の形態に係る反射型フォトマスクブランク３０との違いである兼用膜３４について説明するものである。なお、兼用膜３４以外の説明は、第２の実施の形態と重複するために省略する。
　兼用膜３４は下層吸収膜５ａと多層反射膜２との間に備え、第２の実施の形態に示している多層反射膜２を保護するためのキャッピング膜３と緩衝膜４との両方の役割を果たすことができる。このような兼用膜３４の材料としては、例えばＳｉや窒化珪素を用いることができるが、本発明ではこれに限定されるわけではない。
　次に、図１８に示す本発明の第４の実施の形態に係る反射型フォトマスク８０については、第２の実施の形態に示す反射型フォトマスク４０との違いである兼用膜３４を下層吸収膜パターン５ａ‘と多層反射膜２との間に備えている。それぞれの材料の説明は第２の実施の形態と重複するために省略する。
　以下、本発明の第１、第２、第３、及び第４の実施形態に係る、ハーフトーン型の反射型フォトマスクについて説明する。まず、低反射光８は、高反射光７に対して、１７５度～１８５度の位相差を有している。さらに、下層吸収膜パターン５ａ‘（ブランク状態では下層吸収膜５ａ）は、ＲｕまたはＲｕと酸素を主要な元素とする膜からなっている。ここで「主要な」とは、「主要な元素」の合計で９０％以上の組成比を占めるものとする。
　図１６、図１８においては、下層吸収膜パターン５ａ‘と上層吸収膜パターン５ｂ’、及び図１２、図１４で緩衝膜パターン４’が存在する場合は、吸収膜パターンに加えて、緩衝膜パターン４’も、ＥＵＶ入射光６を減衰させる膜として機能する。また同時に、高反射光７と低反射光８との間の位相差を生ぜしめる膜として機能する。また、図１２、図１６おける上層吸収膜パターン５ｂ’、及び図１４、図１８における反射防止用吸収膜のパターン５ｃ‘は、検査用ＤＵＶ光に対するＡＲ膜として機能する。
　次に、本発明の第１、第２、第３、第４の実施の形態で規定する下層吸収膜５ａ、上層吸収膜５ｂ、反射防止用吸収膜５ｃの構成元素の選択について説明する。なお、下層吸収膜５ａ及び上層吸収膜５ｂのことを単に「吸収膜」と呼称する。
　ハーフトーン型反射型フォトマスクにおいて、好適な反射率である４％～１５％を得るためには、従来のバイナリ型反射型フォトマスクにおける吸収膜、代表的には、ＴａＮ、ＴａＳｉ、ＴａＢＮよりも、透明性のある吸収膜（ハーフトーン膜）を用いる必要がある。単に透明性を上げるだけであれば、吸収膜の膜厚を薄くすればいいが、膜厚が薄くなると、高反射光と１７５度～１８５度の位相差を得ることが難しくなる。薄くなっても位相差を確保するためには、できるだけ露光波長における屈折率が小さい（真空部＝１から遠い）膜材料を用いる必要がある。
　図１９はＥＵＶ露光波長（１３．５ｎｍ）における、各材料の光学定数を示し、横軸が屈折率：ｎ、縦軸が消衰係数：ｋとしてプロットしたものである。透明性が高く、屈折率が小さい材料としては、Ｍｏが代表的であるが、Ｍｏは洗浄液などの薬液耐性が弱く、また多層反射膜２の材料として使われることからも分るように、透明性が高すぎるため、単体としては、吸収膜材料に適さない。
　ＲｕはＥＵＶ波長で屈折率の小さい材料であり、酸やアルカリの洗浄液に対する耐性も高いので、反射型フォトマスクのハーフトーン膜材料の候補となりうる材料である。また、屈折率が小さい分、位相差１８０°を得るための膜厚を薄くできるが、膜厚が薄い分だけ透明性が上がり、反射率がハーフトーンマスクとして好適な値よりも過剰に高くなる。
　そこで、反射型フォトマスクのＥＵＶ光に対する反射率をハーフトーンマスクとして好適な値まで下げるには、Ｒｕ系膜を、通常吸収膜として使われているＴａ系膜やＣｒ系膜と組み合わせることが考えられる。Ｔａ系薄膜は従来から等倍Ｘ線マスク、Ｃｒ系薄膜は透過型フォトマスク材料として使われており、薬液耐性も問題がないので、マスク製造ラインへの適合性の意味からも好適である。
　ここで、Ｒｕ系膜を上層吸収膜、Ｔａ系膜若しくはＣｒ系膜を下層吸収膜（プロセスによっては緩衝膜となる）とし、窒化珪素膜による反射防止用吸収膜と、Ｓｉ膜またはＲｕ膜による兼用膜（プロセスによってはキャッピング膜となる）を用いるとき、位相差が１８０°となる膜厚の組み合わせと、そのときの反射率（高反射部に対する相対反射率）を計算した結果を図２０に示す。
　図２１には、計算で用いた材料の、ＥＵＶ露光で典型的な波長１３．５ｎｍおける光学定数を示す。この中で、ＴａＳｉは、ＴａにＳｉを数％程度添加した膜である。
　反射防止用吸収膜５ｃは、一般的にはＴａＳｉＯ膜などが考えられるが、ここでは成膜の容易さ（Ｓｉをターゲットとし、ＡｒとＮ２の混合ガスによるスパッタリングで成膜可能）から窒化珪素膜とした。反射防止用吸収膜５ｃの膜厚は、各々の上層吸収膜５ｂ及び下層吸収膜５ａと積層したときに、欠陥検査波長２５７ｎｍと１９９ｎｍで低反射を実現する膜厚（ほぼ１６ｎｍ）とした。
　図２０の計算において、多層反射膜２を構成するＭｏとＳｉとの膜厚はそれぞれ、２．８ｎｍ、４．２ｎｍとし、多層反射膜はＭｏ／Ｓｉの４０対とした。また、兼用膜（プロセスによってはキャッピング膜となる）として使用する場合のＳｉ膜、同じくＲｕ膜の膜厚はそれぞれ、従来のバイナリ型反射型フォトマスクで使用されている、１１ｎｍ、２．５ｎｍとした。
　図２０より、それぞれの構造の反射型フォトマスクにおいて、各層の膜厚を適宜変更することによって、露光条件に応じ適正な反射率を有する、位相差１８０度付近のハーフトーン型反射型フォトマスクを作製できることがわかる。
　しかしながら、図２０から分るように、Ｒｕ膜と、Ｔａ系膜若しくはＣｒ系膜との組み合わせでは、パターンとなる部分の合計膜厚は、５０ｎｍ以下とはならない。これは現在提唱されている反射型フォトマスクと比べて、特に薄い膜厚と言うことはできず、射影効果によるパターンの位置ずれを低減するためには、より一層の薄膜化が望ましい。
　そこで、Ｔａ系膜若しくはＣｒ系膜よりもＥＵＶ光吸収性の大きいＳｎＯ膜と、Ｒｕを組み合わせることとし、上層吸収膜にＳｎＯ、下層吸収膜にＲｕ系膜を用い、位相差が１８０°となる膜厚の組み合わせと、そのときの反射率（高反射部に対する相対反射率）を計算した結果を図２２から図３２に示す。尚、図２２から図３２において、ＭＬとは多層反射膜（Ｍｕｌｔｉ－Ｌａｙｅｒ）を意味する。計算で用いたＳｎＯ膜の、ＥＵＶ露光で典型的な波長１３．５ｎｍおける光学定数を測定した結果は図２１中に示している。図２２から図３２の結果をまとめた表を図３３に示す。尚、図３３において、製造プロセスに応じて、下層吸収膜は緩衝膜となり、またキャッピング膜は兼用膜となるが、最終的なマスクの形態としては同じである。
　ここで、図２２から図３２の計算における反射防止用吸収膜の有無と膜厚について説明する。図３４は本発明のＥＵＶハーフトーンマスクブランクの製造工程途中における分光反射率を測定した結果を示す。各々、多層反射膜（ＭＬ）４０対とＳｉキャッピング膜１１ｎｍ厚までが付いた状態、その上にＲｕ膜を２０ｎｍとＳｎＯ膜１５ｎｍ厚を成膜した状態、さらにその上に窒化珪素膜を６ｎｍ成膜した状態における分光反射率を示している。欠陥検査に使われる波長は１９０ｎｍから２６０ｎｍの紫外線が有力であるが、図３４から分かるように、本来吸収膜であるＳｎＯ膜はこの紫外線領域でかなりの透明性を持つため、ＳｎＯ膜まで付けた段階ですでに良好な低反射率となっている。さらに窒化珪素膜を６ｎｍ成膜すると、反射率のボトム値はやや長波長側へ移動するが、依然検査波長領域で低い反射率に留まっている。このようにＳｎＯ膜上への反射防止用吸収膜の成膜は、検査波長での低反射率化のためには必ずしも必要ではないが、反射率を調整するためや、上層の吸収膜の保護膜として有用である。
　前述のように、ＳｎＯ膜は比較的透明性が高いため、ＳｎＯ膜上のＡＲ膜としては、ＳｎＯ膜以上に透明性が高い膜として、窒化珪素膜や酸化珪素膜が有力である。また一般に、酸化珪素膜は窒化珪素膜よりも屈折率が小さく、透明性が高いので、より透明性の高い（酸化度の高い）ＳｎＯ膜のＡＲ膜としては、窒化珪素膜よりも酸化珪素膜が有利である。
　以下、本発明の反射型フォトマスクの一例として、ハーフトーン型の反射型フォトマスクおよび反射型フォトマスクブランクについて実施例を挙げて説明する。
＜実施例１＞
＜反射型フォトマスクブランクの製造＞
　まず、低熱膨張ガラス基板上に、Ｍｏ（２．８ｎｍ厚）とＳｉ（４．２ｎｍ厚）とからなる４０対の多層反射膜をイオンビームスパッタリング法により成膜し、その上にマグネトロンスパッタリング法によりＳｉからなるキャッピング膜を１１ｎｍの厚さで成膜し、高反射部としてのＥＵＶ反射率測定を行った。
　次に、キャッピング膜上に、Ｒｕ膜を、Ｒｕをターゲットとし、Ａｒガスを放電させるマグネトロンスパッタリング法により１９．５ｎｍの厚さで成膜した。
　次に、Ｒｕ膜上に、ＳｎＯ膜を、Ｓｎをターゲットとし、Ａｒガスに酸素ガスを加えたマグネトロンスパッタリング法により１４．７ｎｍの厚さで成膜した。
　次に、ＳｎＯ膜上に、反射防止用吸収膜として、窒化珪素膜を、Ｓｉをターゲットとし、Ａｒガスに窒素を添加したマグネトロンスパッタリング法により、４ｎｍの厚さで成膜した。
　以上より、本発明のハーフトーン型反射型フォトマスクブランクを作製した。
　上記のように作製したハーフトーン型反射型フォトマスクブランクについて、低反射部（ハーフトーン部）のＥＵＶ反射率測定を行ったが、高反射部に対し約６．０％であり、ハーフトーン型マスクとして好適な反射率であった。また、分光反射率の測定を行ったが、欠陥検査で用いられる１９０ｎｍ～２６０ｎｍの波長範囲で１０％以下と、十分低反射になっていた。
＜実施例１の反射型フォトマスクブランクにおけるＳｎＯ膜の評価＞
　上述の＜反射型フォトマスクブランクの製造＞において成膜したＳｎＯ膜と同じスパッタリング条件で成膜したＳｎＯ膜について、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）で組成比、ＸＲＤ（Ｘ線回折）で結晶構造を分析した。結果を、それぞれ図３５、図３６に示す。組成比についてはＯ／Ｓｎ≒１．３であり、本発明の範囲内にあることが確認された。また、ＸＲＤでは、回折角２５～３５度においてハローピークが見られ、アモルファス構造であることが確認された。
＜反射型フォトマスクの製造＞
　まず、上述したハーフトーン型反射型フォトマスクブランク上に、窒化珪素膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画法によりレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとし、フッ素ガスと塩素系ガスを主体としたドライエッチングにより窒化珪素膜とＳｎＯ膜のパターニングを行った。
　次に、電子線レジストの剥離を行い、窒化珪素膜およびＳｎＯ膜パターンの欠陥検査と、イオンビームによる欠陥修正を行った。
　次に、酸素ガスを主体としたドライエッチングによりＲｕ膜のパターニングを行った。このエッチングにおいて、最上層である窒化珪素膜がエッチングガスに晒されたが、もともと窒化珪素膜は酸素ガスに対して耐性が高いので、分光反射率の変化は０．２％以下と小さく、窒化珪素膜へのダメージは問題とならなかった。
　次に、ＳＰＭ洗浄液（Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２、約８０℃）、およびＡＰＭ洗浄液（ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ、室温）による洗浄を行い、本発明のハーフトーン型の反射型フォトマスクを作製した。
　洗浄液に浸漬する前後で分光反射率の測定を行ったが、１９０ｎｍ～２６０ｎｍでほとんど変化せず、窒化珪素膜の耐性は良好であった。
　上述したハーフトーン型反射型フォトマスクを用いて、ＥＵＶ反射率の測定を行ったが、高反射部の反射率は６５％、また低反射部の反射率は６．１％で、マスクブランク状態での反射率に比べ、０．１％の上昇に留まり、実用上問題はなかった。また洗浄前後で電子線顕微鏡によりパターン線幅の測定を行ったが、装置の測定精度以内の変化であり、問題とならなかった。
　以上、詳細に説明したように、低反射部の少なくとも一層をＳｎと酸素を主要な材料とすることにより、極めて薄い膜厚で、洗浄耐性に優れるハーフトーン型の反射型フォトマスクを得ることが出来ることが確認された。
＜実施例２＞
＜反射型フォトマスクブランクの製造＞
　まず、低熱膨張ガラスからなる基板上に、Ｍｏ（２．８ｎｍ厚）とＳｉ（４．２ｎｍ厚）とからなる４０対の多層反射膜をイオンビームスパッタリング法により成膜し、その上にマグネトロンスパッタリング法によりＳｉからなる兼用膜を１１ｎｍの厚さで成膜し、高反射部としてのＥＵＶ反射率測定を行った。
　次に、兼用膜上に、Ｒｕ膜を、Ｒｕをターゲットとし、Ａｒガスを放電させるマグネトロンスパッタリング法により２１．５ｎｍの厚さで成膜した。
　次に、Ｒｕ膜上に、ＳｎＯ膜を、Ｓｎをターゲットとし、Ａｒガスに酸素ガスを加えたマグネトロンスパッタリング法により１７ｎｍの厚さで成膜した。　以上より、本発明のハーフトーン型反射型フォトマスクブランクを作製した。
　上記のように作製したハーフトーン型反射型フォトマスクブランクについて、低反射部（ハーフトーン部）のＥＵＶ反射率測定を行ったが、高反射部に対し約５．７％であり、ハーフトーン型マスクとして好適な反射率であった。また、分光反射率の測定を行ったが、欠陥検査で用いられる１９０ｎｍ～２６０ｎｍの波長範囲で１０％以下と、十分低反射になっていた。
＜反射型フォトマスクの製造＞
　まず、＜実施例２＞にて製造された反射型フォトマスクブランクのＳｎＯ膜上に電子線レジストを塗布し、電子線描画法によりレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとし、塩素系ガスを主体としたドライエッチングによりＳｎＯ膜のパターニング、引き続き酸素ガスを主体としたドライエッチングによりＲｕ膜のパターニングを行った。このとき、後者のエッチング途中において、マスクであるレジストパターンが消失し、ＳｎＯ膜はエッチングガスに晒されたが、もともとＳｎＯ膜は酸素ガスに対して耐性が高いので、分光反射率の変化は０．１％以下と小さく、ＳｎＯ膜へのダメージは生じなかった。
　次に、ＳｎＯ膜およびＲｕ膜パターンの欠陥検査と、電子線ビームによる欠陥修正を行った後、ＳＰＭ洗浄液（Ｈ２ＳＯ４＋Ｈ２Ｏ２、約８０℃）、およびＡＰＭ洗浄液（ＮＨ４ＯＨ＋Ｈ２Ｏ２＋Ｈ２Ｏ、室温）による洗浄を行った。以上より、本発明のハーフトーン型の反射型フォトマスクを作製した。
　なお、洗浄液に浸漬する前後で分光反射率の測定を行ったが、１９０ｎｍ～２６０ｎｍで、ＳＰＭに対して０．２％以内、ＡＰＭに対して０．１％以内の変化であり、ＳｎＯ膜の耐性は実用上問題がなかった。
　上述した本発明のハーフトーン型反射型フォトマスクを用いて、ＥＵＶ反射率の測定を行ったが、高反射部の反射率は６５％、また低反射部の反射率は５．８％で、マスクブランク状態での反射率に比べ、０．１％の上昇に留まり、実用上問題はなかった。また洗浄前後で電子線顕微鏡によりパターン線幅の測定を行ったが、装置の測定精度以内の変化であり、問題とならなかった。
　以上、詳細に説明したように、低反射部の少なくとも一層をＲｕまたはＲｕＯ、別の少なくとも一層をＳｎと酸素を主要な材料とすることにより、極めて薄い膜厚で、洗浄耐性に優れ、しかも膜厚の組み合せを変更するだけで反射率の選択性を広く取れるハーフトーン型の反射型フォトマスクを得ることが出来ることが確認された。
＜実施例３＞
　以下、本発明のハーフトーン型反射型フォトマスクを用いたパターン転写方法について説明を行なう。　
　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たのち、本発明によるハーフトーン型反射型フォトマスクを介して反射した極端紫外線を選択的に照射する。　
　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のち、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し、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、ハーフトーン型反射型フォトマスクに形成されたフォトマスクパターンに忠実なパターンを基板上に転写することができる。
　本発明は、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ）露光を用いた微細加工が求められる広範な分野に利用が期待される。　特に、半導体集積回路などの製造工程において、ＥＵＶ露光を用いた超微細な回路パターン転写の際に用いられる反射型フォトマスクとして利用が期待される。
１……基板
２……多層反射膜
３……キャッピング膜
４……緩衝膜
４‘……緩衝膜パターン
５ａ……下層吸収膜
５ｂ……上層吸収膜
５ｃ……反射防止用吸収膜
５ａ‘……下層吸収膜パターン
５ｂ‘……上層吸収膜パターン
５ｃ‘……反射防止用吸収膜パターン
６……入射光
７……高反射光
８……低反射光
３４……キャピング膜と緩衝膜との兼用膜
１０……フォトマスクブランク
２０……反射型フォトマスク
３０……反射型フォトマスクブランク
４０……反射型フォトマスク
５０……反射型フォトマスクブランク
６０……反射型フォトマスク
７０……反射型フォトマスクブランク
８０……反射型フォトマスク

Claims (12)

  1. 　ＥＵＶ光を反射し、反射光を転写用試料に照射するための反射型フォトマスクであって、
    　基板と、
    　前記基板上に形成された高反射部と、
    　前記高反射部の上に形成されパターニングされた低反射部と、を備え、
    　前記パターニングされた低反射部は少なくとも一層以上積層されてなり、
    　前記パターニングされた低反射部の少なくとも一層は、Ｓｎと酸素を含む層であること
    を特徴とする反射型フォトマスク。
  2. 　前記Ｓｎと酸素を含む層は、アモルファス（非晶質）であること
    を特徴とする請求項１に記載の反射型フォトマスク。
  3. 　前記Ｓｎと酸素を含む層は、Ｓｎに対する酸素の原子数比（Ｏ／Ｓｎ）が１．０以上１．５以下の間にある層であること
    を特徴とする請求項２に記載の反射型フォトマスク。
  4. 　前記パターニングされた低反射部の膜厚は、２５ｎｍ以上４５ｎｍ以下であること
    を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
  5. 　前記パターニングされた低反射部からの反射光は、前記高反射部からの反射光に対して１７５度～１８５度の位相差を有すること
    を特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
  6. 　前記パターニングされた低反射部は少なくとも二層以上積層されてなり、
    　前記パターニングされた低反射部の少なくとも一層は、Ｓｎと酸素を含む層であり、
    　前記パターニングされた低反射部の少なくとも一層は、Ｒｕを含む層であること
    を特徴とする請求項５に記載の反射型フォトマスク。
  7. 　前記Ｒｕを含む層は、Ｒｕと酸素とを含む層であること
    を特徴とする請求項６に記載の反射型フォトマスク。
  8. 　前記パターニングされた低反射部の、波長１９０ｎｍから２６０ｎｍの紫外線に対する反射率が１５％以下であること
    を特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の反射型フォトマスク。
  9. 　前記パターニングされた低反射部は、前記Ｓｎと酸素を含む層が最上層であること
    を特徴とする請求項８に記載の反射型フォトマスク。
  10. 　前記パターニングされた低反射部は、Ｓｉと窒素を含む層が最上層であること
    を特徴とする請求項８に記載の反射型フォトマスク。
  11. 　前記パターニングされた低反射部は、Ｓｉと酸素を含む層が最上層であること
    を特徴とする請求項８に記載の反射型フォトマスク。
  12. 　反射型フォトマスクを形成するための反射型フォトマスクブランクにおいて、
    　基板と、
    　前記基板上に形成された高反射部層と、
    　前記高反射部層の上に積層された低反射部層と、を備え、
    　前記低反射部層は少なくとも一層以上積層されてなり、
    　前記低反射部層の少なくとも一層は、Ｓｎと酸素を含む層であること
    を特徴とする反射型フォトマスクブランク。
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