WO2021221124A1 - 反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスク - Google Patents

反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスク Download PDF

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absorption layer
reflective
reflective photomask
absorption
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秀亮 中野
歩美 合田
顯二郎 市川
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凸版印刷株式会社
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    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/22—Masks or mask blanks for imaging by radiation of 100nm or shorter wavelength, e.g. X-ray masks, extreme ultraviolet [EUV] masks; Preparation thereof
    • G03F1/24—Reflection masks; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
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    • G03F1/54—Absorbers, e.g. of opaque materials

Definitions

  • the present invention relates to a reflective photomask used in lithography using light in the ultraviolet region as a light source and a reflective photomask blank for producing the same.
  • the exposure light source has replaced the conventional ArF excimer laser light having a wavelength of 193 nm with light in the EUV (Extreme Ultra Violet) region having a wavelength of 13.5 nm.
  • Patent Document 1 Since light in the EUV region is absorbed at a high rate by most substances, a reflective photomask is used as a photomask for EUV exposure (for example, see Patent Document 1).
  • Mo molybdenum
  • Si silicon
  • Ta tantalum
  • the optical system member of the exposure machine is not a lens but a reflection type (mirror). For this reason, there is a problem that the incident light and the reflected light on the reflective photo mask (EUV mask) cannot be designed coaxially.
  • EUV mask reflective photo mask
  • the optical axis is tilted 6 degrees from the vertical direction of the EUV mask and incident. A method is adopted in which the reflected light reflected at an angle of -6 degrees is guided to the semiconductor substrate.
  • the optical axis is tilted through the mirror, so the EUV light incident on the EUV mask creates a shadow of the mask pattern (patterned light absorption layer) of the EUV mask, the so-called "projection effect”. Problems may occur.
  • a film mainly composed of tantalum (Ta) having a film thickness of 60 to 90 nm is used as a light absorption layer.
  • Ta tantalum
  • the contrast may decrease at the edge portion that is the shadow of the mask pattern, depending on the relationship between the incident direction of EUV light and the direction of the mask pattern. May cause.
  • problems such as an increase in line edge roughness of the transfer pattern on the semiconductor substrate and the inability to form the line width to the target size may occur, and the transfer performance may deteriorate.
  • the light absorption layer is changed from tantalum (Ta) to a material having high absorption (extinction coefficient) to EUV light, and a reflective photomask blank in which tantalum (Ta) is added with a material having high absorption to EUV light.
  • the light absorption layer contains 50 atomic% (at%) or more of Ta as a main component, and further includes Te, Sb, Pt, I, Bi, Ir, Os, W, Re, Sn, In,
  • a reflective photomask blank made of a material containing at least one element selected from Po, Fe, Au, Hg, Ga and Al is described.
  • Patent Document 3 discloses a method of removing a pollutant from a mirror by reacting the hydrogen radical with a pollutant by generating a hydrogen radical in the apparatus.
  • the light absorption layer has resistance to hydrogen radicals (hydrogen radical resistance). Therefore, the transfer pattern (mask pattern) formed on the light absorption layer cannot be stably maintained due to the introduction into the EUV exposure apparatus, and as a result, the transferability may deteriorate.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-176162 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-273678 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-530823
  • the present invention suppresses or reduces the projection effect of a reflective photomask for patterning transfer using light having a wavelength in the extreme ultraviolet region as a light source, and has resistance to hydrogen radicals, a reflective photomask blank and a reflective photomask.
  • the purpose is to provide a photomask.
  • the reflective photomask blank is a reflective photomask blank for producing a reflective photomask for pattern transfer using an extreme ultraviolet light as a light source. It has a substrate, a reflective layer containing a multilayer film formed on the substrate, and an absorbent layer formed on the reflective layer, and the absorbent layer contains indium (In) and oxygen (O).
  • the atomic number ratio (O / In) of oxygen (O) to indium (In) in the absorption layer exceeds 1.5, and the film of the absorption layer is formed of a material containing 50 atomic% or more in total.
  • the thickness is in the range of 17 nm or more and 45 nm or less.
  • the reflective photomask according to one aspect of the present invention is formed on a substrate, a reflective layer containing a multilayer film formed on the substrate, and the reflective layer, and is formed on the indium (In) and oxygen (O).
  • Absorption pattern layer in which a pattern is formed by containing a material having a total of 50 atomic% or more and having an oxygen (O) atomic number ratio (O / In) of more than 1.5 to indium (In).
  • the thickness of the absorption pattern layer is in the range of 17 nm or more and 45 nm or less.
  • a reflective photomask that improves transfer performance to a semiconductor substrate in patterning using light having a wavelength in the extreme ultraviolet region as a light source and can be used even in a hydrogen radical environment can be expected. That is, the reflective photomask blank and the reflective photomask according to one aspect of the present invention suppress or reduce the projection effect of the reflective photomask for patterning transfer using light having a wavelength in the extreme ultraviolet region as a light source. And has resistance to hydrogen radicals.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the reflective photomask blank 10 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the reflective photomask 20 according to the embodiment of the present invention.
  • the reflective photomask 20 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is formed by patterning the absorption layer 4 of the reflective photomask blank 10 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. be.
  • the reflective photomask blank 10 includes a substrate 1, a reflective layer 2 formed on the substrate 1, and a capping layer 3 formed on the reflective layer 2. And an absorption layer 4 formed on the capping layer 3.
  • substrate for the substrate 1 according to the embodiment of the present invention, for example, a flat Si substrate, a synthetic quartz substrate, or the like can be used. Further, although low thermal expansion glass to which titanium is added can be used for the substrate 1, the present invention is not limited to these as long as it is a material having a small coefficient of thermal expansion.
  • the reflective layer 2 may be any one that reflects EUV light (extreme ultraviolet light) as exposure light, and is a multilayer reflective film made of a combination of materials having a significantly different refractive index with respect to EUV light. May be good.
  • the reflective layer 2 including the multilayer reflective film is formed by repeatedly laminating layers of a combination of Mo (molybdenum) and Si (silicon) or Mo (molybdenum) and Be (beryllium) for about 40 cycles, for example. You may.
  • the capping layer 3 is formed of a material having resistance to dry etching performed when forming a transfer pattern (mask pattern) on the absorption layer 4, and etches the absorption layer 4. At that time, it functions as an etching stopper to prevent damage to the reflective layer 2.
  • the capping layer 3 is made of, for example, Ru (ruthenium).
  • the capping layer 3 may not be formed depending on the material of the reflective layer 2 and the etching conditions.
  • a back surface conductive film can be formed on the surface of the substrate 1 on which the reflective layer 2 is not formed.
  • the back surface conductive film is a film for fixing the reflective photomask 20 by using the principle of the electrostatic chuck when it is installed in the exposure machine.
  • the absorption pattern (absorption pattern layer) 41 of the reflective photomask 20 Is formed.
  • EUV lithography EUV light is obliquely incident and reflected by the reflection layer 2, but the transfer performance on the wafer (semiconductor substrate) may deteriorate due to the projection effect that the absorption pattern 41 obstructs the optical path. .. This deterioration in transfer performance is reduced by reducing the thickness of the absorption layer 4 that absorbs EUV light.
  • FIG. 3 is a graph showing the optical constants of EUV light of each metal material with respect to a wavelength of 13.5 nm.
  • the horizontal axis of FIG. 3 represents the refractive index n, and the vertical axis represents the extinction coefficient k.
  • the extinction coefficient k of tantalum (Ta), which is the main material of the conventional absorption layer 4, is 0.041. If the compound material has an extinction coefficient k larger than that, the thickness of the absorption layer 4 can be reduced as compared with the conventional one. When the extinction coefficient k is 0.06 or more, the thickness of the absorption layer 4 can be made sufficiently thin, and the projection effect can be reduced.
  • nk value for example, silver (Ag), platinum (Pt), indium (In), cobalt (Co), tin (Sn), as shown in FIG. ), Nickel (Ni), Tellur (Te).
  • nk value for example, silver (Ag), platinum (Pt), indium (In), cobalt (Co), tin (Sn), as shown in FIG. ), Nickel (Ni), Tellur (Te).
  • a material having a film loss rate of 0.1 nm / s or less is used in a hydrogen radical environment with a hydrogen pressure of 0.36 mbar (mbar) or less at a power of 1 kW using microwave plasma. , A material with high hydrogen radical resistance.
  • indium (In) alone is known to have low resistance to hydrogen radicals, but the addition of oxygen increases the resistance to hydrogen radicals.
  • Table 1 hydrogen radical resistance was confirmed in the material in which the atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) exceeded 1: 1.5. This is because when the atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) is 1: 1.5 or less, all the bonds of indium (In) do not become indium oxide (In 2 O 3 ), and the entire film (absorption layer 4). It is considered that an atomic number ratio exceeding 1: 1.5 is required to make indium oxide (In 2 O 3).
  • the material containing indium (In) and oxygen (O) for forming the absorption layer 4 preferably contains more oxygen (O) than indium oxide (In 2 O 3) having a stoichiometric composition. That is, the atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) in the material constituting the absorption layer 4 is preferably more than 1: 1.5. That is, the atomic number ratio (O / In) of oxygen (O) to indium (In) in the absorption layer 4 preferably exceeds 1.5. When the atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) in the material constituting the absorption layer 4 exceeds 1: 1.5, sufficient hydrogen radical resistance can be imparted to the absorption layer 4. If the atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) exceeds 1: 2.5, the UV light absorption property will decrease, so the atomic number ratio is preferably 1: 3 or less. It is more preferably 1: 2.5 or less.
  • the material constituting the absorption layer 4 preferably contains indium (In) and oxygen (O) in a total amount of 50 atomic% or more. This is because if the absorption layer 4 contains components other than indium (In) and oxygen (O), both EUV light absorption and hydrogen radical resistance may decrease, but indium (In) and oxygen. This is because if the components other than (O) are less than 50 atomic%, the EUV light absorption property and the hydrogen radical resistance are slightly deteriorated, and the performance of the EUV mask as the absorption layer 4 is hardly deteriorated.
  • Materials other than indium (In) and oxygen (O) include, for example, Ta, Pt, Te, Zr, Hf, Ti, W, Si, Cr, Mo, Sn, Pd, Ni, F, N, C and H. It may be mixed. That is, in the absorption layer 4, in addition to indium (In) and oxygen (O), Ta, Pt, Te, Zr, Hf, Ti, W, Si, Cr, Mo, Sn, Pd, Ni, F, N, C , And one or more elements selected from the group consisting of H may be further contained.
  • the absorption layer 4 by mixing Ta, Pt, Te, Sn, Pd, and Ni in the absorption layer 4, it is possible to impart conductivity to the film (absorption layer 4) while ensuring high absorption to EUV light. Become. Therefore, it is possible to improve the inspectability in the mask pattern inspection using DUV (Deep Ultra Violet) light having a wavelength of 190 to 260 nm.
  • DUV Deep Ultra Violet
  • N, Hf, or Zr, Mo, Cr, and F when N, Hf, or Zr, Mo, Cr, and F are mixed in the absorption layer 4, the film quality can be made more amorphous. Therefore, it is possible to improve the roughness and in-plane dimensional uniformity of the absorption layer pattern (mask pattern) after dry etching, or the in-plane uniformity of the transferred image.
  • the above-mentioned “amorphous” means a state in which the entire absorption layer 4 is amorphous (amorphous), or an amorphous state in which the entire absorption layer 4 contains a microcrystalline portion (crystalline). It means the state of being amorphous. Further, the above-mentioned “amorphous” also includes a form generally called "quasi-amorphous". Although the single-layer absorption layer 4 is shown in FIGS. 1 and 2, the absorption layer 4 according to the embodiment of the present invention is not limited to this.
  • the absorption layer 4 according to the embodiment of the present invention may be, for example, one or more absorption layers, that is, a multi-layer absorption layer.
  • a compound material containing Ta as a main component has been applied to the absorption layer 4 of the conventional EUV reflective photomask.
  • the film thickness of the absorption layer 4 needs to be 40 nm or more, and the OD.
  • the film thickness of the absorption layer 4 was required to be 70 nm or more.
  • the extinction coefficient k of Ta is 0.041, but by applying a compound material containing indium (In) and oxygen (O) having an extinction coefficient k of 0.06 or more to the absorption layer 4, according to Beer's law.
  • the film thickness of the absorption layer 4 can be thinned to 17 nm, and if the OD is 2 or more, the film thickness of the absorption layer 4 can be reduced to 45 nm or less. .. However, if the film thickness of the absorption layer 4 exceeds 45 nm, the projection effect becomes similar to that of the conventional absorption layer 4 having a film thickness of 60 nm formed of a compound material containing Ta as a main component.
  • OD -log (Ra / Rm) ... (Equation 1)
  • the "Ra” means the reflectance in the absorption layer 4, and the "Rm” means the reflectance in the reflection layer 2 or the reflection layer 2 and the capping layer 3.
  • the film thickness of the absorption layer 4 according to the embodiment of the present invention is preferably 17 nm or more and 45 nm or less. That is, when the film thickness of the absorption layer 4 is within the range of 17 nm or more and 45 nm or less, the projection effect can be sufficiently reduced as compared with the conventional absorption layer 4 formed of a compound material containing Ta as a main component. It can be done and the transfer performance is improved.
  • the optical density (OD: Optical Density) value is the contrast between the absorption layer 4 and the reflection layer 2. If the OD value is less than 1, sufficient contrast cannot be obtained and the transfer performance deteriorates. Tend.
  • main component means a component containing 50 atomic% or more with respect to the total number of atoms in the absorption layer.
  • a method for producing the reflective photomask blank 100 will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 4, a reflective layer formed by laminating 40 laminated films of a pair of silicon (Si) and molybdenum (Mo) on a synthetic quartz substrate 11 having a low thermal expansion characteristic. 12 is formed. The film thickness of the reflective layer 12 was 280 nm. Next, a capping layer 13 formed of ruthenium (Ru) as an intermediate film was formed on the reflective layer 12 so that the film thickness was 3.5 nm. Next, an absorption layer 14 containing indium (In) and oxygen (O) was formed on the capping layer 13 so that the film thickness was 26 nm.
  • Ru ruthenium
  • the atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) was 1: 2 as measured by EDX (Energy Dispersive X-ray Analysis). Further, when the crystallinity of the absorption layer 14 was measured by an XRD (X-ray diffractometer), it was amorphous although a slight crystallinity was observed.
  • a back surface conductive film 15 formed of chromium nitride (CrN) was formed on the surface of the substrate 11 on the side where the reflective layer 12 was not formed to a thickness of 100 nm to prepare a reflective photomask blank 100. ..
  • a multi-dimensional sputtering apparatus was used to form a film (formation of a layer) of each film on the substrate 11. The film thickness of each film was controlled by the sputtering time.
  • the absorption layer 14 was formed so that the O / In ratio was 2 by controlling the amount of oxygen introduced into the chamber during sputtering by the reactive sputtering method.
  • a method of manufacturing the reflective photomask 200 will be described with reference to FIGS. 5 to 8.
  • a positive chemically amplified resist SEBP9012: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • SEBP9012 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • a predetermined pattern was drawn on the resist film 16 by an electron beam drawing machine (JBX3030: manufactured by JEOL Ltd.). Then, it was prebaked at 110 ° C. for 10 minutes, and then developed using a spray developing machine (SFG3000: manufactured by Sigma Meltec Co., Ltd.).
  • a resist pattern 16a was formed.
  • the absorption layer 14 was patterned by dry etching mainly using a chlorine-based gas using the resist pattern 16a as an etching mask.
  • an absorption pattern (absorption pattern layer) 141 was formed in the absorption layer 14.
  • the absorption pattern 141 formed on the absorption layer 14 is used for measuring the thickness of the absorption layer using a line width 64 nm LS (line and space) pattern and AFM on a reflective photomask 200 for transfer evaluation. It includes an LS pattern with a line width of 200 nm and a 4 mm square absorption layer removing portion for measuring EUV reflectance.
  • the line width 64 nm LS pattern is designed in each of the x direction and the y direction as shown in FIG. 9 so that the influence of the projection effect by EUV irradiation can be easily seen.
  • Example 2 The atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) in the absorption layer 14 is 1: 2, and the total content of indium (In) and oxygen (O) is 70 atoms in the entire absorption layer 14.
  • the absorption layer 14 was formed so as to be% and the remaining 30 atomic% to be Ta. Further, the film was formed so that the film thickness of the absorption layer 14 was 26 nm.
  • the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Example 2 were produced in the same manner as in Example 1 except for the film formation of the absorption layer 14.
  • Example 3 The atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) in the absorption layer 14 is 1: 2, and the total content of indium (In) and oxygen (O) is 70 atoms in the entire absorption layer 14.
  • the absorption layer 14 was formed so as to be% and the remaining 30 atomic% to be Sn. Further, the film was formed so that the film thickness of the absorption layer 14 was 26 nm.
  • the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Example 3 were produced in the same manner as in Example 1 except for the film formation of the absorption layer 14.
  • the absorption layer 14 was formed so that the atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) of the absorption layer 14 was 1: 1 and the film thickness of the absorption layer 14 was 26 nm.
  • the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Comparative Example 1 were produced in the same manner as in Example 1 except for the film formation of the absorption layer 14.
  • the absorption layer 14 was formed so that the atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) of the absorption layer 14 was 1: 2 and the film thickness of the absorption layer 14 was 15 nm.
  • the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Comparative Example 2 were produced in the same manner as in Example 1 except for the film formation of the absorption layer 14.
  • the reflective photomask blank has 40 laminated films of silicon (Si) and molybdenum (Mo) laminated on a synthetic quartz substrate having low thermal expansion characteristics.
  • the absorption layer 14 formed on the capping layer 3 has a ruthenium (Ru) capping layer 3 having a film thickness of 3.5 nm, and has a film thickness of 2 nm on TaN having a film thickness of 58 nm. This is a film of TaO.
  • the one in which the absorption layer 14 was patterned was used for the evaluation.
  • the film thickness of the absorption layer 14 was measured by a transmission electron microscope.
  • the reflectance Ra of the absorption pattern layer 141 region of the produced reflective photomask 200 was measured by a reflectance measuring device using EUV light. In this way, the OD value of the reflective photomask 200 according to Examples and Comparative Examples was obtained.
  • Hydrogen radical resistance Using microwave plasma, the reflective photomask 200 produced in Examples and Comparative Examples was installed in a hydrogen radical environment with a power of 1 kW and a hydrogen pressure of 0.36 mbar (mbar) or less.
  • the change in film thickness of the absorption layer 14 (absorption pattern layer 141) after the hydrogen radical treatment was confirmed using an atomic force microscope (AFM). The measurement was performed with a line width of 200 nm LS pattern.
  • FIG. 10 shows the EUV light reflectance of each Example and each Comparative Example.
  • a reflective photomask having a film thickness of 26 nm and provided with an absorption layer 14 formed of a material containing In and O, that is, an absorption layer 14 (absorption pattern layer 141) of Example 1 and Comparative Example 1.
  • the reflective photomask 200 provided with the absorption layer 14 formed of a material containing In and O and having a film thickness of 15 nm that is, the absorption layer 14 (absorption pattern layer 141) of Comparative Example 2.
  • Table 2 shows the results of hydrogen radical resistance of the reflective photomask 200 according to each example and comparative example.
  • the material having a film loss rate of 0.1 nm / s or less of the absorption layer 14 (absorption pattern layer 141) is represented by “ ⁇ ”
  • the material having a film loss rate of more than 0.1 nm / s is represented by “x”.
  • the absorption layer 14 containing 70 atomic% or more of a material having an atomic number ratio of indium (In) and oxygen (O) of 1: 2, that is, the absorption layer 14 of Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 is good. Hydrogen radical resistance was confirmed.
  • the atomic number ratio of In and O is 1: 2. Even if there is, sufficient hydrogen is sufficient in the case of the absorption layer 14 formed of a material in which the total content of In and O is 30 atomic% with respect to the entire absorption layer 14, that is, the absorption layer 14 of Comparative Example 3. Radical resistance could not be obtained.
  • Table 3 shows the mask characteristics of the reflective photomask 200 according to each example and the comparative example, and the resist pattern dimensions on the wafer.
  • the pattern dimension in the y direction is a pattern in the y direction using the conventional Ta-based absorption layer.
  • the dimensions were better than 8.7 nm, 11.8 nm, 12.4 nm and 11.8 nm, respectively.
  • Reflective photomask 200, In and O having an absorption layer 14 having a film thickness of 15 nm and being formed of a material containing In and O, that is, an absorption layer 14 (absorption pattern layer 141) of Comparative Example 2.
  • the absorption layer 14 formed of a material having a total content of 30 atomic% of the total content of the absorption layer 14 is y.
  • the reflective photomask 200 whose projection effect could be suppressed or reduced is marked with " ⁇ " in the "judgment” column
  • the reflective photomask 200 whose projection effect could not be sufficiently suppressed or reduced is marked with " ⁇ ”.
  • the reflective photomask blank and the reflective photomask according to the present invention can be suitably used for forming a fine pattern by EUV exposure in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit or the like.

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

本発明は、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニング転写用の反射型フォトマスクの射影効果を抑制または軽減し、且つ水素ラジカルへの耐性を有する反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクを提供することを目的とする。本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランク（１０）は、極端紫外線を光源としたパターン転写用の反射型フォトマスクを作製するための反射型フォトマスクブランクであって、基板（１）と、基板（１）上に形成された多層膜を含む反射層（２）と、反射層（２）の上に形成された吸収層（４）と、を有し、吸収層（４）は、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）とを合計で５０原子％以上含有する材料で形成され、吸収層（４）における、インジウム（Ｉｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｉｎ）は、１．５を超え、吸収層（４）の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内である。

Description

反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスク
　本発明は、紫外領域の光を光源としたリソグラフィで使用する反射型フォトマスク及びこれを作製するための反射型フォトマスクブランクに関する。
　半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっている。フォトリソグラフィにおける転写パターンの最小解像寸法は、露光光源の波長に大きく依存し、波長が短いほど最小解像寸法を小さくできる。このため、露光光源は、従来の波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光から、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）領域の光に置き換わってきている。
　ＥＵＶ領域の光は、ほとんどの物質で高い割合で吸収されるため、ＥＵＶ露光用のフォトマスク（ＥＵＶマスク）としては、反射型のフォトマスクが使用される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）層及びシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層した多層膜からなる反射層を形成し、その上にタンタル（Ｔａ）を主成分とする光吸収層を形成し、この光吸収層にパターンを形成することで得られたＥＵＶフォトマスクが開示されている。
　また、ＥＵＶリソグラフィは、前記のように、光の透過を利用する屈折光学系が使用できないことから、露光機の光学系部材もレンズではなく、反射型（ミラー）となる。このため、反射型フォトマスク（ＥＵＶマスク）への入射光と反射光が同軸上に設計できない問題があり、通常、ＥＵＶリソグラフィでは、光軸をＥＵＶマスクの垂直方向から６度傾けて入射し、マイナス６度の角度で反射する反射光を半導体基板に導く手法が採用されている。
　このように、ＥＵＶリソグラフィではミラーを介し光軸を傾斜することから、ＥＵＶマスクに入射するＥＵＶ光がＥＵＶマスクのマスクパターン（パターン化された光吸収層）の影をつくる、いわゆる「射影効果」と呼ばれる問題が発生することがある。
　現在のＥＵＶマスクブランクでは、光吸収層として膜厚６０～９０ｎｍのタンタル（Ｔａ）を主成分とした膜が用いられている。このマスクブランクを用いて作製したＥＵＶマスクでパターン転写の露光を行った場合、ＥＵＶ光の入射方向とマスクパターンの向きとの関係によっては、マスクパターンの影となるエッジ部分で、コントラストの低下を引き起こす恐れがある。これに伴い、半導体基板上の転写パターンのラインエッジラフネスの増加や、線幅が狙った寸法に形成できないなどの問題が生じ、転写性能が悪化することがある。
　そこで、光吸収層をタンタル（Ｔａ）からＥＵＶ光に対する吸収性（消衰係数）が高い材料への変更や、タンタル（Ｔａ）にＥＵＶ光に対する吸収性の高い材料を加えた反射型フォトマスクブランクが検討されている。例えば、特許文献２では、光吸収層を、Ｔａを主成分として５０原子％（ａｔ％）以上含み、さらにＴｅ、Ｓｂ、Ｐｔ、Ｉ、Ｂｉ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｗ、Ｒｅ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｐｏ、Ｆｅ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｇａ及びＡｌから選ばれた少なくとも一種の元素を含む材料で構成した反射型フォトマスクブランクが記載されている。
　さらに、ミラーは、ＥＵＶ発生の副生成物（例えばＳｎ）や炭素などによって汚染されることが知られている。汚染物質がミラーに蓄積することにより、ミラー表面の反射率が減少し、リソグラフィ装置のスループットを低下させることになる。この問題に対し、特許文献３では、装置内に水素ラジカルを生成することで、水素ラジカルと汚染物質とを反応させて、ミラーからこの汚染物質を除去する方法が開示されている。
　しかしながら、特許文献２に記載の反射型フォトマスクブランクでは、光吸収層が水素ラジカルに対する耐性（水素ラジカル耐性）を有することについては検討されていない。そのため、ＥＵＶ露光装置への導入によって光吸収層に形成された転写パターン（マスクパターン）を安定的に維持できず、結果として転写性が悪化する可能性がある。
特開２０１１－１７６１６２号公報 特開２００７－２７３６７８号公報 特開２０１１－５３０８２３号公報
　そこで、本発明は、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニング転写用の反射型フォトマスクの射影効果を抑制または軽減し、且つ水素ラジカルへの耐性を有する反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る反射型フォトマスクブランクは、極端紫外線を光源としたパターン転写用の反射型フォトマスクを作製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多層膜を含む反射層と、前記反射層の上に形成された吸収層と、を有し、前記吸収層は、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）とを合計で５０原子％以上含有する材料で形成され、前記吸収層における、インジウム（Ｉｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｉｎ）は、１．５を超え、前記吸収層の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る反射型フォトマスクは、基板と、前記基板に形成された多層膜を含む反射層と、前記反射層の上に形成され、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）とを合計で５０原子％以上保有し、且つインジウム（Ｉｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｉｎ）が１．５を超える材料を含有し、パターンが形成されている吸収パターン層と、を有し、前記吸収パターン層の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニングにおいて半導体基板への転写性能が向上し、且つ水素ラジカル環境下でも使用可能な反射型フォトマスクが期待できる。つまり、本発明の一態様に係る反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクであれば、極端紫外領域の波長の光を光源としたパターニング転写用の反射型フォトマスクの射影効果を抑制または軽減し、且つ水素ラジカルへの耐性を有する。
本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランクの構造を示す概略断面図である。 本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクの構造を示す概略断面図である。 ＥＵＶ光の波長における各金属材料の光学定数を示すグラフである。 本発明の実施例に係る反射型フォトマスクブランクの構造を示す概略断面図である。 本発明の実施例に係る反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。 本発明の実施例に係る反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。 本発明の実施例に係る反射型フォトマスクの製造工程を示す概略断面図である。 本発明の実施例に係る反射型フォトマスクの構造を示す概略断面図である。 本発明の実施例に係る反射型フォトマスクの設計パターンの形状を示す概略平面図である。 本発明の実施例及び比較例に係る反射型フォトマスクの反射率を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明するが、本発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定は本発明の必須要件ではない。
　図１は、本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランク１０の構造を示す概略断面図である。また、図２は、本発明の実施形態に係る反射型フォトマスク２０の構造を示す概略断面図である。ここで、図２に示す本発明の実施形態に係る反射型フォトマスク２０は、図１に示す本発明の実施形態に係る反射型フォトマスクブランク１０の吸収層４をパターニングして形成したものである。
（全体構造）
　図１に示すように、本発明の実施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上に形成された反射層２と、反射層２の上に形成されたキャッピング層３と、キャッピング層３の上に形成された吸収層４と、を備えている。
（基板）
　本発明の実施形態に係る基板１には、例えば、平坦なＳｉ基板や合成石英基板等を用いることができる。また、基板１には、チタンを添加した低熱膨張ガラスを用いることができるが、熱膨張率の小さい材料であれば、本発明はこれらに限定されるものではない。
（反射層）
　本発明の実施形態に係る反射層２は、露光光であるＥＵＶ光（極端紫外光）を反射するものであればよく、ＥＵＶ光に対する屈折率の大きく異なる材料の組み合わせによる多層反射膜であってもよい。多層反射膜を含む反射層２は、例えば、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）、またはＭｏ（モリブデン）とＢｅ（ベリリウム）といった組み合わせの層を４０周期程度繰り返し積層することにより形成したものであってもよい。
（キャッピング層）
　本発明の実施形態に係るキャッピング層３は、吸収層４に転写パターン（マスクパターン）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おり、吸収層４をエッチングする際に、反射層２へのダメージを防ぐエッチングストッパとして機能するものである。キャッピング層３は、例えば、Ｒｕ（ルテニウム）で形成されている。ここで、反射層２の材質やエッチング条件により、キャッピング層３は形成されていなくてもかまわない。また、図示しないが、基板１の反射層２を形成していない面に裏面導電膜を形成することができる。裏面導電膜は、反射型フォトマスク２０を露光機に設置するときに静電チャックの原理を利用して固定するための膜である。
（吸収層）
　図２に示すように、反射型フォトマスクブランク１０の吸収層４の一部を除去することにより、即ち吸収層４をパターニングすることにより、反射型フォトマスク２０の吸収パターン（吸収パターン層）４１が形成される。ＥＵＶリソグラフィにおいて、ＥＵＶ光は斜めに入射し、反射層２で反射されるが、吸収パターン４１が光路の妨げとなる射影効果により、ウェハ（半導体基板）上への転写性能が悪化することがある。この転写性能の悪化は、ＥＵＶ光を吸収する吸収層４の厚さを薄くすることで低減される。吸収層４の厚さを薄くするためには、従来の材料よりＥＵＶ光に対する吸収性の高い材料、つまり波長１３．５ｎｍに対する消衰係数ｋの高い材料を適用することが好ましい。
　図３は、各金属材料のＥＵＶ光の波長１３．５ｎｍに対する光学定数を示すグラフである。図３の横軸は屈折率ｎを表し、縦軸は消衰係数ｋを示している。従来の吸収層４の主材料であるタンタル（Ｔａ）の消衰係数ｋは０．０４１である。それより大きい消衰係数ｋを有する化合物材料であれば、従来に比べて吸収層４の厚さを薄くすることが可能である。消衰係数ｋが０．０６以上であれば、吸収層４の厚さを十分に薄くすることが可能であり、射影効果を低減できる。
　上記のような光学定数（ｎｋ値）の組み合わせを満たす材料としては、図３に示すように、例えば、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、インジウム（Ｉｎ）、コバルト（Ｃｏ）、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、テルル（Ｔｅ）がある。
　また、反射型フォトマスク２０は、水素ラジカル環境下に曝されるため、水素ラジカル耐性の高い光吸収材料でなければ、反射型フォトマスク２０は長期の使用に耐えられない。本発明の実施形態においては、マイクロ波プラズマを使って、電力１ｋＷで水素圧力が０．３６ミリバール（ｍｂａｒ）以下の水素ラジカル環境下で、膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ以下の材料を、水素ラジカル耐性の高い材料とする。
　上記材料のうち、インジウム（Ｉｎ）単体では水素ラジカルへの耐性が低いことが知られているが、酸素を追加することによって水素ラジカル耐性が高くなる。具体的には、表１に示すように、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：１．５を超えた材料で、水素ラジカル耐性が確認された。これはインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：１．５以下ではインジウム（Ｉｎ）の結合がすべて酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）にならず、膜全体（吸収層４全体）を酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）にするためには１：１．５を超えた原子数比が必要であると考えられる。なお、表１に示す膜減り速さの評価試験では、膜減り速さの測定を複数回繰り返し、その全てにおいて膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ以下であった場合を「○」と評価し、水素ラジカル処理開始直後で数ｎｍの膜減りがあったものの、その後膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ以下であった場合を「△」と評価し、その全てにおいて膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ超であった場合を「×」と評価した。本発明の実施形態において、「△」の評価であれば、使用上、何ら問題はないが、「○」の評価であれば、より好ましい。
　また、上記原子数比（Ｏ／Ｉｎ比）は、膜厚１μｍに成膜された材料をＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）で測定した結果である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　吸収層４を形成するためのインジウム（Ｉｎ）及び酸素（Ｏ）を含む材料は、化学量論的組成の酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）よりも酸素（Ｏ）を多く含むことが好ましい。即ち、吸収層４を構成する材料中のインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比は１：１．５を超えていることが好ましい。つまり、吸収層４における、インジウム（Ｉｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｉｎ）は、１．５を超えることが好ましい。吸収層４を構成する材料中のインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：１．５を超えることで、吸収層４に十分な水素ラジカル耐性を付与することができる。
　なお、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比が１：２．５を超えるとＥＵＶ光吸収性の低下が進行するため、原子数比は１：３以下であることが好ましく、１：２．５以下であることがより好ましい。
　また、吸収層４を構成する材料は、インジウム（Ｉｎ）及び酸素（Ｏ）を合計で５０原子％以上含有することが好ましい。これは、吸収層４にインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）以外の成分が含まれていると、ＥＵＶ光吸収性と水素ラジカル耐性が共に低下する可能性があるものの、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）以外の成分が５０原子％未満であれば、ＥＵＶ光吸収性と水素ラジカル耐性の低下はごく僅かであり、ＥＵＶマスクの吸収層４としての性能の低下はほとんどないためである。
　インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）以外の材料として、例えば、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆ、Ｎ、ＣやＨが混合されていてもよい。つまり、吸収層４は、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）以外に、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆ、Ｎ、Ｃ、及びＨからなる群から選択された１種以上の元素をさらに含有していてもよい。
　例えば、吸収層４にＴａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉを混合することで、ＥＵＶ光に対する高吸収性を確保しながら、膜（吸収層４）に導電性を付与することが可能となる。このため、波長１９０～２６０ｎｍのＤＵＶ（Ｄｅｅｐ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いたマスクパターン検査において、検査性を高くすることが可能となる。あるいは、吸収層４にＮやＨｆ、あるいはＺｒ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｆを混合した場合、膜質をよりアモルファスにすることが可能となる。このため、ドライエッチング後の吸収層パターン（マスクパターン）のラフネスや面内寸法均一性、あるいは転写像の面内均一性を向上させることが可能となる。また、吸収層４にＴｉ、Ｗ、Ｓｉを混合した場合、洗浄への耐性を高めることが可能となる。ここで、上記「アモルファス」とは、吸収層４全体が非晶質（アモルファス）となっている状態や、吸収層４全体が微結晶部分（結晶質）を含んだ非晶質（アモルファス）となっている状態を意味する。さらに、上記「アモルファス」には、一般に「ｑｕａｓｉ－ａｍｏｒｐｈｏｕｓ」と呼ばれる形態も含まれる。
　なお、図１及び図２には単層の吸収層４を示したが、本発明の実施形態に係る吸収層４はこれに限定されるものではない。本発明の実施形態に係る吸収層４は、例えば、１層以上の吸収層、即ち複層の吸収層であってもよい。
　従来のＥＵＶ反射型フォトマスクの吸収層４には、上述のようにＴａを主成分とする化合物材料が適用されてきた。この場合、吸収層４と反射層２との光強度のコントラストを表す指標である光学濃度ＯＤ（式１）で１以上を得るには、吸収層４の膜厚は４０ｎｍ以上必要であり、ＯＤで２以上を得るには、吸収層４の膜厚は７０ｎｍ以上必要であった。Ｔａの消衰係数ｋは０．０４１だが、消衰係数ｋが０．０６以上のインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）とを含む化合物材料を吸収層４に適用することで、ベールの法則より、少なくともＯＤが１以上であれば吸収層４の膜厚を１７ｎｍまで薄膜化することが可能であり、ＯＤが２以上であれば吸収層４の膜厚を４５ｎｍ以下にすることが可能である。ただし、吸収層４の膜厚が４５ｎｍを超えると、従来のＴａを主成分とした化合物材料で形成された膜厚６０ｎｍの吸収層４と射影効果が同程度となってしまう。
　　ＯＤ＝－ｌｏｇ（Ｒａ／Ｒｍ）　　・・・（式１）
　なお、上記「Ｒａ」は吸収層４における反射率を意味し、上記「Ｒｍ」は反射層２または反射層２とキャッピング層３における反射率を意味する。
　そのため、本発明の実施形態に係る吸収層４の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることが好ましい。つまり、吸収層４の膜厚が１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内であると、Ｔａを主成分とした化合物材料で形成された従来の吸収層４に比べて、射影効果を十分に低減することができ、転写性能が向上する。なお、光学濃度（ＯＤ：Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄｅｎｓｉｔｙ）値は、吸収層４と反射層２のコントラストであり、ＯＤ値が１未満の場合には、十分なコントラストを得ることができず、転写性能が低下する傾向がある。
　また、上述した「主成分」とは、吸収層全体の原子数に対して５０原子％以上含んでいる成分をいう。
　以下、本発明に係る反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクの実施例について説明する。
［実施例１］
　最初に、反射型フォトマスクブランク１００の作製方法について図４を用いて説明する。
　まず、図４に示すように、低熱膨張特性を有する合成石英の基板１１の上に、シリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）とを一対とする積層膜が４０枚積層されて形成された反射層１２を形成する。反射層１２の膜厚は２８０ｎｍとした。
　次に、反射層１２上に、中間膜としてルテニウム（Ｒｕ）で形成されたキャッピング層１３を、膜厚が３．５ｎｍになるように成膜した。
　次に、キャッピング層１３の上に、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）とを含む吸収層１４を膜厚が２６ｎｍになるように成膜した。インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率は、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）で測定したところ、１：２であった。また、吸収層１４の結晶性をＸＲＤ（Ｘ線回析装置）で測定したところ、僅かに結晶性が見られるものの、アモルファスであった。
　次に、基板１１の反射層１２が形成されていない側の面に窒化クロム（ＣｒＮ）で形成された裏面導電膜１５を１００ｎｍの厚さで成膜し、反射型フォトマスクブランク１００を作成した。
　基板１１上へのそれぞれの膜の成膜（層の形成）は、多元スパッタリング装置を用いた。各々の膜の膜厚は、スパッタリング時間で制御した。吸収層１４は、反応性スパッタリング法により、スパッタリング中にチャンバーに導入する酸素の量を制御することで、Ｏ／Ｉｎ比が２になるように成膜した。
　次に、反射型フォトマスク２００の作製方法について図５から図８を用いて説明する。
　まず、図５に示すように、反射型フォトマスクブランク１００の吸収層１４の上に、ポジ型化学増幅型レジスト（ＳＥＢＰ９０１２：信越化学社製）を１２０ｎｍの膜厚にスピンコートで塗布し、１１０℃で１０分ベークし、レジスト膜１６を形成した。
　次に、電子線描画機（ＪＢＸ３０３０：日本電子社製）によってレジスト膜１６に所定のパターンを描画した。その後、１１０℃、１０分のプリベーク処理を行い、次いでスプレー現像機（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック社製）を用いて現像処理をした。これにより、図６に示すように、レジストパターン１６ａを形成した。
　次に、レジストパターン１６ａをエッチングマスクとして、塩素系ガスを主体としたドライエッチングにより、吸収層１４のパターニングを行った。これにより、図７に示すように、吸収層１４に吸収パターン（吸収パターン層）１４１を形成した。
　次に、レジストパターン１６ａの剥離を行い、図８に示すように、本実施例の反射型フォトマスク２００を作製した。本実施例において、吸収層１４に形成した吸収パターン１４１は、転写評価用の反射型フォトマスク２００上で、線幅６４ｎｍＬＳ（ラインアンドスペース）パターン、ＡＦＭを用いた吸収層の膜厚測定用の線幅２００ｎｍＬＳパターン、ＥＵＶ反射率測定用の４ｍｍ角の吸収層除去部を含んでいる。本実施例では、ＥＵＶ照射による射影効果の影響が見えやすくなるように、線幅６４ｎｍＬＳパターンを、図９に示すように、ｘ方向とｙ方向それぞれに設計した。
［実施例２］
　吸収層１４のインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：２となるように、また、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）の合計含有量が吸収層１４全体の７０原子％となるように、また、残りの３０原子％がＴａとなるように、吸収層１４を成膜した。また、吸収層１４の膜厚が２６ｎｍになるように成膜した。なお、吸収層１４の成膜以外は、実施例１と同様の方法で、実施例２の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
［実施例３］
　吸収層１４のインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：２となるように、また、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）の合計含有量が吸収層１４全体の７０原子％となるように、また、残りの３０原子％がＳｎとなるように、吸収層１４を成膜した。また、吸収層１４の膜厚が２６ｎｍになるように成膜した。なお、吸収層１４の成膜以外は、実施例１と同様の方法で、実施例３の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
［比較例１］
　吸収層１４のインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：１となるように、また、吸収層１４の膜厚が２６ｎｍになるように、吸収層１４を成膜した。なお、吸収層１４の成膜以外は、実施例１と同様の方法で、比較例１の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
［比較例２］
　吸収層１４のインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：２となるように、また、吸収層１４の膜厚が１５ｎｍになるように、吸収層１４を成膜した。なお、吸収層１４の成膜以外は、実施例１と同様の方法で、比較例２の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
［比較例３］
　吸収層１４のインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：２となるように、また、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）の合計含有量が吸収層１４全体の３０原子％となるように、また、残りの７０原子％がＳｉＯとなるように、吸収層１４を成膜した。また、吸収層１４の膜厚が２６ｎｍになるよう成膜した。なお、吸収層１４の成膜以外は、実施例１と同様の方法で、比較例３の反射型フォトマスクブランク１００及び反射型フォトマスク２００を作製した。
　前述の実施例及び比較例とは別に、従来のタンタル（Ｔａ）系吸収層を有する反射型フォトマスクも参考例として比較した。反射型フォトマスクブランクは、前述の実施例及び比較例と同様に、低熱膨張特性を有する合成石英の基板上に、シリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）とを一対とする積層膜が４０枚積層されて形成された反射層と、膜厚３．５ｎｍのルテニウム（Ｒｕ）キャッピング層３とを有し、キャッピング層３上に形成された吸収層１４は、膜厚５８ｎｍのＴａＮ上に膜厚２ｎｍのＴａＯを成膜したものである。また、前述の実施例及び比較例と同様に、吸収層１４がパターニングされたものを評価に用いた。
　前述の実施例及び比較例において、吸収層１４の膜厚は、透過電子顕微鏡によって測定した。
　以下、本実施例で評価した評価項目について説明する。
（反射率）
　前述の実施例及び比較例において、作製した反射型フォトマスク２００の吸収パターン層１４１領域の反射率ＲａをＥＵＶ光による反射率測定装置で測定した。こうして、実施例及び比較例に係る反射型フォトマスク２００のＯＤ値を得た。
（水素ラジカル耐性）
　マイクロ波プラズマを使って、電力１ｋＷで水素圧力が０．３６ミリバール（ｍｂａｒ）以下の水素ラジカル環境下に、実施例及び比較例で作製した反射型フォトマスク２００を設置した。水素ラジカル処理後での吸収層１４（吸収パターン層１４１）の膜厚変化を、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて確認した。測定は線幅２００ｎｍＬＳパターンで行った。
（ウェハ露光評価）
　ＥＵＶ露光装置（ＮＸＥ３３００Ｂ：ＡＳＭＬ社製）を用いて、ＥＵＶポジ型化学増幅型レジストを塗布した半導体ウェハ上に、実施例及び比較例で作製した反射型フォトマスク２００の吸収パターン１４１を転写露光した。このとき、露光量は、図９に示すｘ方向のＬＳパターンが設計通りに転写するように調節した。具体的には、本露光試験では、図９に示すｘ方向のＬＳパターン（線幅６４ｎｍ）が、半導体ウェハ上で１６ｎｍの線幅となるように露光した。電子線寸法測定機により転写されたレジストパターンの観察及び線幅測定を実施し、解像性の確認を行った。
　これらの評価結果を、図１０、表２及び表３に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図１０では、各実施例及び各比較例のＥＵＶ光反射率を示している。図１０では、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：１と１：２の吸収層１４、即ち実施例１、比較例１及び比較例２の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００は反射率に変化がなかったため、まとめてある。
　図１０及び表２に示すように、従来の膜厚６０ｎｍのタンタル（Ｔａ）系吸収層を備えた反射型フォトマスク２００の反射率は、０．０１９（ＯＤ＝１．５４）であるのに対し、膜厚が２６ｎｍであり、ＩｎとＯとを含有した材料で形成された吸収層１４、即ち実施例１及び比較例１の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００の反射率は、０．０１１（ＯＤ＝１．７７）であり、Ｔａを３０原子％含有した材料で形成された吸収層１４、即ち実施例２の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００の反射率は、０．０１８（ＯＤ＝１．５５）であり、Ｓｎを３０原子％含有した材料で形成された吸収層１４、即ち実施例３の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００の反射率は、０．０１１（ＯＤ＝１．７６）と良好であった。
　これに対し、ＩｎとＯとを含有した材料で形成され、膜厚を１５ｎｍにした吸収層１４、即ち比較例２の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００の場合、反射率が０．１１６（ＯＤ＝０．７４）となり、転写性能が悪化した。更に、ＩｎとＯとの合計含有量が吸収層１４全体の３０原子％であり、残りの７０原子％がＳｉＯである材料で形成された吸収層１４、即ち比較例３の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００は、反射率が０．１３９（ＯＤ＝０．６６）となり、転写性能が悪化する結果となった。
　なお、本評価では、ＯＤ値が１以上であれば転写性能に問題はないとして、「合格」とした。
　表２に、各実施例及び比較例に係る反射型フォトマスク２００の水素ラジカル耐性の結果を示す。表２では、吸収層１４（吸収パターン層１４１）の膜減り速さが０．１ｎｍ／ｓ以下の材料を「〇」、０．１ｎｍ／ｓを超えるものを「×」として表している。インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）との原子数比率が１：２である材料を７０原子％以上含む吸収層１４、即ち実施例１から実施例３及び比較例２の吸収層１４では良好な水素ラジカル耐性が確認された。しかしながら、ＩｎとＯとの原子数比率が１：１である材料で形成された吸収層１４、即ち比較例１の吸収層１４の場合と、ＩｎとＯとの原子数比率が１：２であっても、ＩｎとＯとの合計含有量が吸収層１４全体に対して３０原子％である材料で形成された吸収層１４、即ち比較例３の吸収層１４の場合には、十分な水素ラジカル耐性を得ることができなかった。
　表３では、各実施例及び比較例に係る反射型フォトマスク２００のマスク特性と、ウェハ上のレジストパターン寸法を示している。
　膜厚が２６ｎｍであって、ＩｎとＯとを含んだ材料で形成された吸収層１４、即ち実施例１及び比較例１の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００、Ｔａを３０原子％含んだ材料で形成された吸収層１４、即ち実施例２の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００、Ｓｎを３０原子％含んだ材料で形成された吸収層１４、即ち実施例３の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００では、ｙ方向のパターン寸法が、従来のＴａ系吸収層を用いたｙ方向のパターン寸法８．７ｎｍよりも良好であり、それぞれ１１．８ｎｍ、１２．４ｎｍ、１１．８ｎｍであった。
　膜厚が１５ｎｍであって、ＩｎとＯとを含んだ材料で形成された吸収層１４、即ち比較例２の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００、ＩｎとＯとの合計含有量が吸収層１４全体の３０原子％である材料で形成された吸収層１４、即ち比較例３の吸収層１４（吸収パターン層１４１）を備えた反射型フォトマスク２００では、ｙ方向のパターン寸法が、１４．０ｎｍ、１４．７ｎｍと更に良好ではあるものの、前述したように反射率及び水素ラジカル耐性の少なくとも一方が十分でなかった。
　なお、表３では、射影効果を抑制または軽減できた反射型フォトマスク２００については、「判定」の欄に「○」と記し、射影効果を十分に抑制または軽減できなかった反射型フォトマスク２００については、「判定」の欄に「×」と記した。
　これにより、吸収層１４に、化学量論的組成の酸化インジウムよりも酸素を多く含むインジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）の材料を用いたフォトマスクであれば、光学濃度、水素ラジカル耐性が共に良好であり、射影効果を低減でき、長寿命であり、且つ転写性能が高くなるという結果となった。
　本発明に係る反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスクは、半導体集積回路などの製造工程において、ＥＵＶ露光によって微細なパターンを形成するために好適に用いることができる。
１…基板
２…反射層
３…キャッピング層
４…吸収層
４１…吸収パターン（吸収パターン層）
１０…反射型フォトマスクブランク
２０…反射型フォトマスク
１１…基板
１２…反射層
１３…キャッピング層
１４…吸収層
１４１…吸収パターン（吸収パターン層）
１５…裏面導電膜
１６…レジスト膜
１６ａ…レジストパターン
１７…反射部
１００…反射型フォトマスクブランク
２００…反射型フォトマスク

Claims (4)

  1. 　極端紫外線を光源としたパターン転写用の反射型フォトマスクを作製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多層膜を含む反射層と、
    　前記反射層の上に形成された吸収層と、を有し、
    　前記吸収層は、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）とを合計で５０原子％以上含有する材料で形成され、
    　前記吸収層における、インジウム（Ｉｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｉｎ）は、１．５を超え、
    　前記吸収層の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内である、反射型フォトマスクブランク。
  2. 　前記吸収層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆ、Ｎ、Ｃ、及びＨからなる群から選択された１種以上の元素をさらに含有する請求項１に記載の反射型フォトマスクブランク。
  3. 　基板と、
    　前記基板に形成された多層膜を含む反射層と、
    　前記反射層の上に形成され、インジウム（Ｉｎ）と酸素（Ｏ）とを合計で５０原子％以上保有し、且つインジウム（Ｉｎ）に対する酸素（Ｏ）の原子数比（Ｏ／Ｉｎ）が1．５を超える材料を含有し、パターンが形成されている吸収パターン層と、を有し、
    　前記吸収パターン層の膜厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下の範囲内である、反射型フォトマスク。
  4. 　前記吸収パターン層は、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｆ、Ｎ、Ｃ、及びＨからなる群から選択された１種以上の元素をさらに含有する請求項３に記載の反射型フォトマスク。
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