WO2022153657A1 - 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

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WO2022153657A1
WO2022153657A1 PCT/JP2021/041787 JP2021041787W WO2022153657A1 WO 2022153657 A1 WO2022153657 A1 WO 2022153657A1 JP 2021041787 W JP2021041787 W JP 2021041787W WO 2022153657 A1 WO2022153657 A1 WO 2022153657A1
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WO
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layer
reflective
reflective photomask
absorption
absorption layer
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Application number
PCT/JP2021/041787
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秀亮 中野
歩美 合田
顯二郎 市川
悠斗 山形
Original Assignee
株式会社トッパンフォトマスク
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Publication date
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

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).
  • a reflective layer made of a multilayer reflective film in which molybdenum (Mo) layers and silicon (Si) layers are alternately laminated is formed on a glass substrate, and tantalum (Ta) is used as a main component on the reflective layer.
  • An EUV photomask obtained by forming a light absorbing layer and forming a mask pattern on the light absorbing layer is disclosed.
  • 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 photomask (EUV mask) cannot be designed coaxially.
  • EUV mask reflective photomask
  • the optical axis is tilted 6 degrees from the vertical direction of the EUV photomask and incident.
  • a method of guiding the reflected light reflected at an angle of -6 degrees to the semiconductor substrate is adopted.
  • a film mainly composed of tantalum (Ta) having a layer 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 present invention can suppress or reduce 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 sufficient thermal resistance during exposure, a reflective photomask blank and a reflective photo.
  • the purpose is to provide a mask.
  • the reflective photomask blank is a reflective photomask blank for producing a reflective photomask for pattern transfer using extreme ultraviolet rays as a light source. It has a substrate, a reflective layer including a multilayer film formed on the substrate, and an absorbent layer formed on the reflective layer, and the absorbent layer is a total of indium (In) and nitrogen (N). It contains 50 atomic% or more, the atomic number ratio (N / In) of nitrogen (N) to indium (In) in the absorption layer is 0.5 or more and 1.5 or less, and the layer thickness of the absorption layer is 17 nm or more. It is characterized by having a thickness of 45 nm or less.
  • the absorbent layer is tantalum (Ta), platinum (Pt), tellurium (Te), zirconium (Zr), hafnium (Hf), titanium (Ti), tungsten (W), silicon (Si), chromium (Cr). , Gallium (Ga), Molybdenum (Mo), Tin (Sn), Platinum (Pd), Nickel (Ni), Boron (B), Fluorine (F), Oxygen (O), Carbon (C) and Hydrogen (H) It may further contain one or more elements selected from the group consisting of.
  • the reflective photomask is a reflective photomask for pattern transfer using extreme ultraviolet rays as a light source, and includes a substrate, a reflective layer containing a multilayer film formed on the substrate, and a reflective layer. It has an absorption pattern layer formed on the reflection layer, and the absorption pattern layer contains 50 atomic% or more of indium (In) and nitrogen (N) in total, and the indium (In) in the absorption pattern layer.
  • the atomic number ratio (N / In) of nitrogen (N) to water is 0.5 or more and 1.5 or less, and the layer thickness of the absorption pattern layer is 17 nm or more and 45 nm or less.
  • the absorption pattern layer includes tantalum (Ta), platinum (Pt), tellurium (Te), zirconium (Zr), hafnium (Hf), titanium (Ti), tungsten (W), silicon (Si), and chromium (Cr). ), Gallium (Ga), Molybdenum (Mo), Tin (Sn), Platinum (Pd), Nickel (Ni), Boron (B), Fluorine (F), Oxygen (O), Carbon (C) and Hydrogen (H) ) May further contain one or more elements selected from the group.
  • a reflective photomask having improved transfer performance to a semiconductor substrate and heat resistance during exposure can be expected in patterning using light having a wavelength in the extreme ultraviolet region as a light source. 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. Moreover, it has sufficient resistance to EUV light irradiation.
  • 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 an electrostatic chuck when it is installed in an exposure machine.
  • the absorption pattern (absorption pattern layer) 41 of the reflection type 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 layer 41 obstructs the optical path. be. 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.
  • Ni nickel
  • Te tellurium
  • these metal materials have a problem that the volatility of the elemental halide is low and the dry etching property is poor. Therefore, even if a reflective photomask blank having an absorbent layer formed of these metal materials is produced, the absorbent layer pattern cannot be patterned on the absorbent layer, and as a result, the reflective photomask blank is made reflective. There is a problem that the photomask cannot be processed. Alternatively, since the melting points of these metal materials are low, they cannot withstand the heat during the production of the reflective photomask or during EUV exposure, resulting in a problem that the reflective photomask is not practical.
  • the reflective photomask blank and the absorbent layer of the reflective photomask of the present invention have InN, which is an indium nitride.
  • the melting point is around 157 ° C., which is lower than the heat temperature at the time of producing a reflective photomask or EUV exposure, and there is a problem in thermal stability.
  • the melting point of the oxide InO film is sufficiently high at 800 ° C. or higher, but it can be increased to 1100 ° C. or higher by using nitride.
  • the InN film has sufficient resistance to heat during the production of a reflective photomask and during EUV exposure.
  • the InN film is chemically stable, it can be dry-etched using a chlorine-based gas, so that the reflective photomask blank can be processed into a reflective photomask.
  • InCl3 which is a compound of In and chlorine (Cl)
  • the volatility of InCl3 is higher than that of the highly absorbent material other than In shown in FIG.
  • the material containing indium (In) and nitrogen (N) for forming the absorption layer 4 has an atomic number ratio (N / In) of nitrogen (N) to indium (In) of 0.5 or more and 1.5 or less. It is preferable to have.
  • the atomic number ratio of indium (In) and nitrogen (N) in the material constituting the absorption layer 4 is 0.5 or more, sufficient heat resistance can be imparted. Since it was confirmed that a film in which the atomic number ratio of nitrogen (N) to indium (In) exceeded 1.5 could not be formed, this was set as the upper limit.
  • the atomic number ratio (N / In) is stoichiometrically stable when it is 1.0, it is more preferably in the range of 0.7 or more and 1.2 or less, and 0.8 or more and 1.0. The following range is more preferable.
  • the material constituting the absorption layer 4 preferably contains indium (In) and nitrogen (N) in a total amount of 50 atomic% or more. This is because if the absorption layer 4 contains components other than indium (In) and nitrogen (N), both EUV light absorption and heat resistance may decrease, but indium (In) and nitrogen (In) and nitrogen ( This is because if the components other than N) are less than 50 atomic%, the EUV light absorption and heat 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 nitrogen (N) include, for example, Ta, Pt, Te, Zr, Hf, Ti, W, Si, Cr, Ga, Mo, Sn, Pd, Ni, B, F, O, C and H may be mixed. That is, in the absorption layer 4, in addition to indium (In) and nitrogen (N), Ta, Pt, Te, Zr, Hf, Ti, W, Si, Cr, Ga, Mo, Sn, Pd, Ni, B, F , O, C, and H may further contain one or more elements selected from the group.
  • 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
  • Ga, Hf, Zr, Mo, Cr, and F when Ga, Hf, 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.
  • Ti, W, and Si when Ti, W, and Si are mixed in the absorption layer 4, it is possible to increase the resistance to cleaning.
  • the content of one or more elements selected from the group is 5 atomic% or more and 35 atomic% or less with respect to the total number of atoms constituting the absorption layer 4 or the total number of atoms constituting the absorption pattern layer 41.
  • the range is more preferable, and the range of 10 atomic% or more and 30 atomic% or less is further preferable.
  • 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 thickness of the absorption layer 4 needs to be 40 nm or more, and the OD.
  • the thickness of the absorption layer 4 required to be 70 nm or more in order to obtain 2 or more.
  • the extinction coefficient k of Ta is 0.041, but by applying a compound material containing indium (In) and nitrogen (N) 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 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. Further, the above-mentioned "main component” means a component containing 50 atomic% or more with respect to the total number of atoms in the absorption layer.
  • Example 1 First, a method for producing the reflective photomask blank 10 will be described with reference to FIG.
  • a synthetic quartz substrate 11 having a low thermal expansion characteristic was prepared.
  • a reflective layer 12 formed by laminating 40 laminated films of a pair of silicon (Si) and molybdenum (Mo) was formed on the prepared substrate 11.
  • the thickness of the reflective layer 12 was set to 280 nm.
  • a capping layer 13 was formed as an intermediate film on the formed reflective layer 12. Ruthenium (Ru) was used as the material for the capping layer 13.
  • the layer thickness of the capping layer 13 was 3.5 nm.
  • an absorption layer 14 containing a total of 100 atomic% of indium (In) and nitrogen (N) was formed on the capping layer 13.
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • XRD X-ray diffractometer
  • the crystallinity of the absorption layer 14 was amorphous, although the crystallinity was slightly observed.
  • the layer thickness of the absorption layer 14 was 33 nm.
  • a back surface conductive film 15 was formed of chromium nitride (CrN) on the surface of the substrate 11 opposite to the surface on which the reflective layer 12 was formed.
  • the layer thickness of the back surface conductive film 15 was 100 nm.
  • the reflective photomask blank 100 of Example 1 was produced by the above procedure.
  • the film formation (formation of each layer) of each film (reflection layer 12, capping layer 13, absorption layer 14) on the substrate 11 was performed using a multi-dimensional sputtering apparatus.
  • the layer thickness of each film was controlled by the sputtering time.
  • the absorption layer 14 was formed so that the N / In ratio was 1.0 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 chemical amplification resist SEBP9012: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • SEBP9012 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
  • the layer thickness of the positive chemically amplified resist was 120 nm.
  • the applied positive chemically amplified resist was baked at 110 ° C. for 10 minutes to form a resist film 16.
  • a predetermined pattern was drawn on the resist film 16 using an electron beam drawing machine (JBX3030: manufactured by JEOL Ltd.).
  • developing was performed using a spray developing machine (SFG3000: manufactured by Sigma Meltec).
  • a resist pattern 16a was formed as shown in FIG.
  • the resist pattern 16a was used as an etching mask, and the mask pattern was patterned on the absorption layer 14 by dry etching mainly using a chlorine-based gas. As a result, as shown in FIG. 7, an absorption pattern (absorption pattern layer) 141 was formed on the absorption layer 14. Subsequently, the resist pattern 16a was peeled off to prepare the reflective photomask 200 of Example 1 as shown in FIG.
  • the absorption pattern layer 141 formed on the absorption layer 14 is 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.
  • a line width 64 nm LS (line and space) pattern and AFM on a reflective photomask 200 for transfer evaluation 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.
  • the layer thickness of the absorption layer 14 was measured by a transmission electron microscope. Further, the measurement was carried out in the same manner in Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 7 below.
  • Example 2 In Example 2, as the absorption layer 14, the atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) is 1.0, and the total content of indium (In) and nitrogen (N) is 1. A layer was formed in which 70 atomic% of the entire absorption layer 14 and the remaining 30 atomic% were Ga. Further, the layer thickness of the absorption layer 14 was set to 33 nm. Other than that, the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Example 2 were produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 3 In Example 3, as the absorption layer 14, the atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) is 1.0, and the total content of indium (In) and nitrogen (N) is 1. A layer was formed in which 70 atomic% of the entire absorption layer 14 and the remaining 30 atomic% were Ta. Further, the layer thickness of the absorption layer 14 was set to 33 nm. Other than that, the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Example 3 were produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 4 In Example 4, as the absorption layer 14, the atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) is 0.5, and the total content of indium (In) and nitrogen (N) is A layer to be 100 atomic% of the entire absorption layer 14 was formed. Further, the layer thickness of the absorption layer 14 was set to 33 nm. Other than that, the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Example 4 were produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 5 the absorption layer 14 has an atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) of 1.5, and the total content of indium (In) and nitrogen (N) is 1.5.
  • a layer to be 100 atomic% of the entire absorption layer 14 was formed. Further, the layer thickness of the absorption layer 14 was set to 33 nm.
  • the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Example 5 were produced in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, as the absorption layer 14, the atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) is 0, and the content of indium (In) is 100 atomic% of the entire absorption layer 14. Layer was formed. Further, the layer thickness of the absorption layer 14 was set to 33 nm. Other than that, the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Comparative Example 1 were produced in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 2 In Comparative Example 2, as the absorption layer 14, the atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) is 1.0, and the total content of indium (In) and nitrogen (N) is 1. A layer to be 100 atomic% of the entire absorption layer 14 was formed. Further, the layer thickness of the absorption layer 14 was set to 50 nm. Other than that, the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Comparative Example 2 were produced in the same manner as in Example 1.
  • the absorption layer 14 has an atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) of 1.0, and the total content of indium (In) and nitrogen (N) is 1.0.
  • a layer was formed in which 30 atomic% of the entire absorption layer 14 and the remaining 70 atomic% were Te.
  • the layer thickness of the absorption layer 14 was set to 26 nm.
  • the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Comparative Example 3 were produced in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 4 In Comparative Example 4, as the absorption layer 14, the atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) is 1.0, and the total content of indium (In) and nitrogen (N) is 1. A layer was formed in which 45 atomic% of the entire absorption layer 14 and the remaining 55 atomic% were Te. The layer thickness of the absorption layer 14 was set to 26 nm. Other than that, the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Comparative Example 4 were produced in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 5 In Comparative Example 4, as the absorption layer 14, the atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) is 0.4, and the total content of indium (In) and nitrogen (N) is A layer to be 100 atomic% of the entire absorption layer 14 was formed. Further, the layer thickness of the absorption layer 14 was set to 33 nm. Other than that, the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Comparative Example 5 were produced in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 6 In Comparative Example 6, as the absorption layer 14, the atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) is 1.0, and the total content of indium (In) and nitrogen (N) is 1. A layer to be 100 atomic% of the entire absorption layer 14 was formed. Further, the layer thickness of the absorption layer 14 was set to 15 nm. Other than that, the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Comparative Example 6 were produced in the same manner as in Example 1.
  • Comparative Example 7 In Comparative Example 7, as the absorption layer 14, the atomic number ratio (N / In) of indium (In) and nitrogen (N) is 1.0, and the total content of indium (In) and nitrogen (N) is 1. A layer to be 100 atomic% of the entire absorption layer 14 was formed. Further, the layer thickness of the absorption layer 14 was set to 47 nm. Other than that, the reflective photomask blank 100 and the reflective photomask 200 of Comparative Example 7 were produced in the same manner as in Example 1.
  • a conventional tantalum (Ta) -based absorption layer-based reflective photomask blank and a reflective photomask (hereinafter, also referred to as "existing Ta-based mask”).
  • a molybdenum (Mo) layer and a silicon (Si) layer are repeatedly laminated on a synthetic quartz substrate having low thermal expansion characteristics, as in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7. It has a reflective layer (repeated number of 40), a capping layer 13 made of ruthenium (Ru) having a layer thickness of 3.5 nm, and an absorbing layer 14.
  • the absorption layer 14 was formed by forming a film of TaO having a layer thickness of 2 nm on TaN having a layer thickness of 58 nm. Further, in the reflective photomask (existing Ta-based mask), a mask pattern was patterned on the absorption layer 14 of the reflective photomask in the same manner as in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7.
  • the HV bias value is the line width difference of the transfer pattern depending on the orientation of the mask pattern, that is, the difference between the line width in the horizontal (Horizontal: H) direction and the line width in the vertical (Vertical: V) direction.
  • the line width in the H direction indicates the line width of a linear pattern orthogonal to the surface formed by the incident light and the reflected light (hereinafter, may be referred to as an “incident surface”), and the line width in the V direction is the incident surface.
  • the line width of the parallel linear pattern is shown. That is, the line width in the H direction is the length in the direction parallel to the incident surface, and the line width in the V direction is the length in the direction orthogonal to the incident surface.
  • Table 1 is a table showing the HV bias and heat resistance of Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 7, and the existing Ta mask.
  • Table 1 shows a comparison of HV biases of each Example and each Comparative Example.
  • the pattern size in the y direction was 20 nm and the HV bias value was 8.65 nm.
  • the HV bias of the reflective photomask 200 of Example 1 is 5.13 nm
  • the HV bias of the reflective photomask 200 of Example 2 is 4.17 nm
  • the HV bias of the reflective photomask 200 of Example 3 is 4.17 nm.
  • the HV bias was 4.61 nm
  • the HV bias of the reflective photomask 200 of Example 4 was 5.13 nm
  • the HV bias of the reflective photomask 200 of Example 5 was 5.13 nm.
  • the HV bias of the reflective photomask 200 of Comparative Example 3 is 5.01 nm
  • the HV bias of the reflective photomask 200 of Comparative Example 4 is 5.25 nm
  • the HV bias of the reflective photomask 200 of Comparative Example 5 is 5. Was 5.13 nm. Therefore, it was confirmed that the projection effect can be suppressed or reduced as compared with the existing Ta mask.
  • the transfer pattern of the reflective photomask 200 of Comparative Example 6 had a large roughness due to insufficient contrast, and the transfer patterns of the reflective photomask 200 of Comparative Example 1, Comparative Example 2 and Comparative Example 7 were not resolved.
  • the HV bias could not be evaluated.
  • Table 1 shows a comparison of heat resistance of each Example and each Comparative Example.
  • Table 1 when the existing Ta-based mask was used, the film loss and the change in reflectance Ra were hardly confirmed.
  • Comparative Example 2 Comparative Example 2
  • Comparative Example 3 Comparative Example 2
  • Comparative Example 6 Comparative Example 7
  • Table 1 shows a comparison of heat resistance of each Example and each Comparative Example.
  • the mask has a heat resistance higher than that of the existing Ta mask.
  • the reflective photomask 200 of Example 5 was marked with “ ⁇ ” because the film loss and the change in reflectance Ra could not be confirmed.
  • the reflective photomasks 200 of Comparative Examples 1 and 3 to 5 were used, film loss and changes in reflectance Ra were confirmed. Therefore, "x” is marked in the "heat resistance” column of "Comparative Example 1", “Comparative Example 3", “Comparative Example 4", and "Comparative Example 5".
  • Table 1 shows a comprehensive evaluation of HV bias and heat resistance.
  • Table 1 when the HV bias value is lower than the HV bias value (8.65) of the existing Ta mask and the heat resistance column is " ⁇ " or “ ⁇ ”, the "judgment” column is “judgment”. ⁇ ”was marked. Further, when the HV bias value is larger than the HV bias value (8.65) of the existing mask, or when the heat resistance column is "x”, "x" is marked in the "judgment” column. Therefore, in Table 1, “ ⁇ ” is marked in the “judgment” column of “Example 1”, “Example 2”, “Example 3”, “Example 4”, and “Example 5”.
  • the absorption pattern layer 141 contains 50 atomic% or more of indium (In) and nitrogen (N) in total, and the atomic number ratio (N / In) of nitrogen (N) to indium (In) in the absorption pattern layer 141. ) Is 0.5 or more and 1.5 or less, and the reflective photomask 200 having a layer thickness of 17 nm or more and 45 nm or less of the absorption pattern layer 141 has good optical density OD value and heat resistance, and projection. The result was that the effect could be reduced, the life was long, and the transfer performance was improved. That is, it was confirmed that the reflective photomask 200 having more excellent transfer performance can be obtained.
  • the reflective photomask blank 100 by using the reflective photomask blank 100 according to the above embodiment, the projection effect of the reflective photomask for patterning transfer using light having a wavelength in the extreme ultraviolet region as a light source can be suppressed or reduced, and at the time of exposure. It can be said that it was confirmed that the reflective photomask 200 having sufficient heat resistance could be produced.
  • 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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Abstract

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でき、露光時の熱耐性を十分に有する反射型フォトマスクブランクを提供する。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、を有する構成とした。そして、吸収層４に、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有させた。また、吸収層４におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）を、０．５以上１．５以下とした。さらに、吸収層４の層厚を、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下とした。

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反射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、この光吸収層にマスクパターンを形成することで得られる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フォト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（パターン化された吸収層）の影をつくる、いわゆる「射影効果」が発生する可能性がある。
　現在のＥＵＶマスクブランクでは、光吸収層として層厚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可能性がある。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が検討されている。しかしながら、反射型マスクブランクの光吸収層に用いられる材料によっては、ＥＵＶ露光時の熱に耐えられず、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なくなり、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
　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でき、露光時の熱耐性を十分に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、基板上に形成された多層膜を含む反射層と、反射層の上に形成された吸収層と、を有し、吸収層は、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有し、吸収層におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）は、０．５以上１．５以下であり、吸収層の層厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることを特徴とする。
　また、吸収層は、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、テルル（Ｔｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、モリブデン（Ｍｏ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）からなる群から選択された１種以上の元素を更に含有してもよい。
　また、反射層と吸収層との間にキャッピング層を含むことを特徴とする。
　また、本発明の一態様に係る反射型フォトマスクは、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であって、基板と、基板上に形成された多層膜を含む反射層と、反射層の上に形成された吸収パターン層と、を有し、吸収パターン層は、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有し、吸収パターン層におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）は、０．５以上１．５以下であり、吸収パターン層の層厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることを特徴とする。
　また、吸収パターン層は、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、テルル（Ｔｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、モリブデン（Ｍｏ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）からなる群から選択された１種以上の元素を更に含有してもよい。
　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、且つ露光時の熱耐性を有する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ＥＵＶ光照射にも十分に耐性を有する。
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。 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種元素の光学定数を示すグラフである。 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。 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。 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。 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。 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。 吸収層のマスクパターンの形状を示す概略平面図である。
　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、吸収パターン層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）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。しかしながら、これらの金属材料は、元素のハロゲン化物の揮発性が低くドライエッチング性が悪いという問題を有している。このため、これらの金属材料で形成された吸収層を備える反射型フォトマスクブランクを作製したとしても、この吸収層に吸収層パターンをパターニングできず、その結果、この反射型フォトマスクブランクを反射型フォトマスクに加工が出来ないという問題が生じる。あるいは、これらの金属材料の融点が低いために反射型フォトマスク作製時やＥＵＶ露光時の熱に耐えられず、実用性に乏しい反射型フォトマスクとなってしまうという問題が生じる。
　上述の欠点を回避するため、本発明の反射型フォトマスクブランクおよび反射型フォトマスクの吸収層は、インジウムの窒化物であるＩｎＮを有している。Ｉｎ単体では、融点が１５７℃付近であり、反射型フォトマスク作製時やＥＵＶ露光時の熱の温度よりも低く、熱的安定性に問題がある。一方、酸化物ＩｎＯ膜の融点は、８００℃以上で十分に高いが、窒化物にすることによって１１００℃以上にできる。これにより、ＩｎＮ膜は、反射型フォトマスク作製時やＥＵＶ露光時の熱に充分な耐性を持つ。
　また、ＩｎＮ膜は、化学的に安定している一方で、塩素系ガスを用いたドライエッチングが可能であるため、反射型フォトマスクブランクを反射型フォトマスクに加工することが出来る。これは、Ｉｎと塩素（Ｃｌ）の化合物であるＩｎＣｌ３の揮発性が、図３に示すＩｎ以外の高吸収材料と比較して高いためである。
　吸収層４を形成するためのインジウム（Ｉｎ）及び窒素（Ｎ）を含む材料は、インジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）が０．５以上１．５以下であることが好ましい。吸収層４を構成する材料中のインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比が０．５以上であることで、十分な耐熱性を付与することができる。
　なお、インジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比が１．５を超えた膜は成膜することができないことが確認できたので、これを上限とした。また、原子数比（Ｎ／Ｉｎ）は、１．０のときに化学量論的に安定となるため、０．７以上１．２以下の範囲内がより好ましく、０．８以上１．０以下の範囲内がさらに好ましい。
　また、吸収層４を構成する材料は、インジウム（Ｉｎ）及び窒素（Ｎ）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）と窒素（Ｎ）以外の成分が含まれていると、ＥＵＶ光吸収性と熱耐性が共に低下する可能性があるものの、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）以外の成分が５０原子％未満であれば、ＥＵＶ光吸収性と熱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）と窒素（Ｎ）以外の材料として、例えば、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｂ、Ｆ、Ｏ、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）と窒素（Ｎ）以外に、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｂ、Ｆ、Ｏ、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ＧａやＨｆ、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。
　また、吸収層４及び吸収パターン層４１における、Ｔａ、Ｐｔ、Ｔｅ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｇａ、Ｍｏ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｂ、Ｆ、Ｏ、Ｃ及びＨからなる群から選択された１種以上の元素の含有量は、吸収層４を構成する合計原子数、或いは吸収パターン層４１を構成する合計原子数に対して、５原子％以上３５原子％以下の範囲内がより好ましく、１０原子％以上３０原子％以下の範囲内がさらに好ましい。
　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）と窒素（Ｎ）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）
　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］
　まず、反射型フォトマスクブランク１０の作製方法について、図４を用いて説明する。
　実施例１では、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を用意した。続いて、用意した基板１１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を成膜した。また、反射層１２の層厚は２８０ｎｍとした。続いて、形成した反射層１２上に、中間膜として、キャッピング層１３を成膜した。キャッピング層１３の材料としては、ルテニウム（Ｒｕ）を採用した。また、キャッピング層１３の層厚は３．５ｎｍとした。
　続いて、キャッピング層１３上に、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で１００原子％含む吸収層１４を成膜した。ここで、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）で測定した結果、吸収層１４のインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）は１．０（＝１：１）であった。また、ＸＲＤ（Ｘ線回析装置）で測定した結果、吸収層１４の結晶性は、僅かに結晶性が見られるが、アモルファスであった。また、吸収層１４の層厚は３３ｎｍとした。続いて、基板１１の反射層１２が形成されている面と反対側の面に、窒化クロム（ＣｒＮ）で裏面導電膜１５を成膜した。裏面導電膜１５の層厚は、１００ｎｍとした。
　以上の手順で、実施例１の反射型フォトマスクブランク１００を作製した。
　なお、基板１１上への各膜（反射層１２、キャッピング層１３、吸収層１４）の成膜（各層の形成）は、多元スパッタリング装置を用いて行った。各膜の層厚は、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、Ｎ／Ｉｎ比が１．０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～図８を用いて説明する。
　図５に示すように、まず、反射型フォトマスクブランク１００の吸収層１４上に、ポジ型化学増幅型レジスト（ＳＥＢＰ９０１２：信越化学社製）をスピンコートで塗布した。ポジ型化学増幅型レジストの層厚は１２０ｎｍとした。続いて、塗布したポジ型化学増幅型レジストを、１１０℃で１０分ベークして、レジスト膜１６を形成した。続いて、レジスト膜１６に、電子線描画機（ＪＢＸ３０３０：日本電子社製）を用いて、所定のパターンを描画した。続いて、１１０℃、１０分のプリベーク処理を行った後、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行った。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。
　続いて、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にマスクパターン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。続いて、レジストパターン１６ａを剥離して、図８に示すように、実施例１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層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。
　なお、吸収層１４の層厚は、透過電子顕微鏡によって測定した。また、以下の実施例２～５及び比較例１～７においても同様に測定した。
［実施例２］
　実施例２では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の７０原子％、残りの３０原子％がＧａとなる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、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］
　実施例３では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の７０原子％、残りの３０原子％がＴａとなる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、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。
［実施例４］
　実施例４では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が０．５となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、実施例４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５］
　実施例５では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．５となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、実施例５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］
　比較例１では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が０となり、インジウム（Ｉｎ）の含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、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］
　比較例２では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を５０ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、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］
　比較例３では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の３０原子％、残りの７０原子％がＴｅとなる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を２６ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、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。
［比較例４］
　比較例４では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の４５原子％、残りの５５原子％がＴｅとなる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を２６ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例４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５］
　比較例４では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が０．４となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を３３ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例５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６］
　比較例６では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を１５ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例６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７］
　比較例７では、吸収層１４として、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との原子数比率（Ｎ／Ｉｎ）が１．０となり、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）との合計含有量が吸収層１４全体の１００原子％となる層を成膜した。また、吸収層１４の層厚を４７ｎｍとした。それ以外は、実施例１と同様に、比較例７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。
［既存］
　上述の実施例１～５及び比較例１～７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ブランク、及び反射型フォトマスク（以下「既存Ｔａ系マスク」とも呼ぶ）も作製した。反射型フォトマスクブランクは、実施例１～５及び比較例１～７と同様に、低熱膨張特性を有する合成石英の基板上に、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層とが繰り返し積層されてなる反射層（繰り返し回数４０）と、層厚３．５ｎｍのルテニウム（Ｒｕ）からなるキャッピング層１３と、吸収層１４とを有する。ただし、吸収層１４は、層厚５８ｎｍのＴａＮ上に層厚２ｎｍのＴａＯを成膜したものとした。また、反射型フォトマスク（既存Ｔａ系マスク）は、実施例１～５及び比較例１～７と同様に、この反射型フォトマスクの吸収層１４にマスクパターンをパターニングを行ったものとした。
　以下、本実施例で評価した評価項目について説明する。
（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基板上に、実施例１～５及び比較例１～７の反射型フォトマスク２００のマスクパターンを転写露光した。露光量は、図９に示したｘ方向ＬＳパターンが設計通りに転写するように調節した。そして、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、実施例１～５及び比較例１～７での反射型フォトマスク２００で、ＨＶバイアス値がどのように変化するかを、シミュレーションによって比較した。
　ＨＶバイアス値は、マスクパターンの向きに依存した転写パターンの線幅差、つまり、水平（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ：Ｈ）方向の線幅と垂直（Ｖｅｒｔｉｃａｌ：Ｖ）方向の線幅との差のことである。Ｈ方向の線幅は、入射光と反射光が作る面（以下、「入射面」と称する場合がある）に直交する線状パターンの線幅を示し、Ｖ方向の線幅は、入射面に平行な線状パターンの線幅を示している。つまり、Ｈ方向の線幅は、入射面に平行な方向の長さであり、Ｖ方向の線幅は、入射面に直交する方向の長さである。
（熱耐性）
　ＥＵＶ露光装置（ＮＸＥ３３００Ｂ：ＡＳＭＬ社製）を用いた露光前後に、反射型フォトマスク２００の吸収パターン層１４１の層厚と反射率Ｒａを測定し、ＥＵＶ露光前後で、吸収パターン層１４１の膜減りと反射率Ｒａの変化がないかを確認した。吸収パターン層１４１の膜減りと反射率Ｒａの変化とが確認されなかった場合に、「熱耐性」の欄に「〇」を記し、膜減りと反射率Ｒａの変化とが確認された場合に、長期的な使用が困難なため「熱耐性」の欄に「×」を記した。
　表１は、実施例１～５、比較例１～７及び既存Ｔａ系マスクのＨＶバイアス及び熱耐性を示す表である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１において、各実施例及び各比較例のＨＶバイアスの比較を示す。表１によれば、既存Ｔａ系マスクを用いたＥＵＶ光による半導体基板への転写露光の結果、ｙ方向のパターン寸法は２０ｎｍでＨＶバイアス値８．６５ｎｍであった。これに対し、実施例１の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．１３ｎｍとなり、実施例２の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは４．１７ｎｍとなり、実施例３の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは４．６１ｎｍとなり、実施例４の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．１３ｎｍとなり、実施例５の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．１３ｎｍとなった。また、比較例３の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．０１ｎｍとなり、比較例４の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．２５ｎｍとなり、比較例５の反射型フォトマスク２００のＨＶバイアスは５．１３ｎｍとなった。それゆえ既存Ｔａ系マスクと比較して、射影効果を抑制または軽減できることが確認できた。なお、比較例６の反射型フォトマスク２００の転写パターンはコントラスト不足によりラフネスが大きくなり、比較例１及び比較例２及び比較例７の反射型フォトマスク２００の転写パターンは解像しなかったため、ＨＶバイアスの評価を行えなかった。
　表１において、各実施例及び各比較例の熱耐性の比較を示す。表１では、既存Ｔａ系マスクを用いた場合には、膜減りと反射率Ｒａの変化はほとんど確認されなかった。同様に、実施例１～５及び比較例２及び比較例６及び比較例７の反射型フォトマスク２００を用いた場合にも、膜減りと反射率Ｒａの変化はほとんど確認されなかった。そのため、表１では、「既存」「実施例１」「実施例２」「実施例３」「実施例４」「実施例５」「比較例２」「比較例６」「比較例７」の「熱耐性」の欄には「○」「◎」を記した。それゆえ、既存Ｔａ系マスク以上の熱耐性を有することが確認できた。特に、実施例５の反射型フォトマスク２００は、膜減りと反射率Ｒａの変化が確認できないため、「◎」となった。これに対し、比較例１及び比較例３～５の反射型フォトマスク２００を用いた場合には、膜減りと反射率Ｒａの変化が確認された。そのため、「比較例１」「比較例３」「比較例４」「比較例５」の「熱耐性」の欄には「×」を記した。
　表１において、ＨＶバイアスと熱耐性の総合的評価を示す。表１では、ＨＶバイアス値が既存Ｔａ系マスクのＨＶバイアス値（８．６５）よりも低く、且つ熱耐性の欄が「○」又は「◎」である場合に、「判定」の欄に「○」を記した。また、ＨＶバイアス値が既存マスクのＨＶバイアス値（８．６５）よりも大きい場合、又は熱耐性の欄が「×」である場合に、「判定」の欄に「×」を記した。そのため、表１では、「実施例１」「実施例２」「実施例３」「実施例４」「実施例５」の「判定」の欄には、「○」を記した。これに対し、「比較例１」「比較例２」「比較例３」「比較例４」「比較例５」「比較例６」「比較例７」の「判定」の欄には、「×」を記した。なお、「既存」はＨＶバイアス値が８．６５であるため、「判定」の欄に「△」を記した。
　これにより、吸収パターン層１４１がインジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有し、吸収パターン層１４１におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）が０．５以上１．５以下であり、吸収パターン層１４１の層厚が１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下である反射型フォトマスク２００であれば、光学濃度ＯＤ値、熱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。即ち、より転写性能に優れた反射型フォトマスク２００を得られることが確認できた。換言すると、上記実施形態に係る反射型フォトマスクブランク１００を用いることで、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でき、露光時の熱耐性を十分に有する反射型フォトマスク２００を作製できることが確認できた、と言える。
　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、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 (5)

  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）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有し、
    　前記吸収層におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）は、０．５以上１．５以下であり、
    　前記吸収層の層厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下である
    　反射型フォトマスクブランク。
  2. 　前記吸収層は、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、テルル（Ｔｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、モリブデン（Ｍｏ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）からなる群から選択された１種以上の元素を更に含有する
    　請求項１に記載の反射型フォトマスクブランク。
  3. 　前記反射層と前記吸収層との間にキャッピング層を含む
    　請求項１又は２に記載の反射型フォトマスクブランク。
  4. 　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パターン層と、を有し、
    　前記吸収パターン層は、インジウム（Ｉｎ）と窒素（Ｎ）とを合計で５０原子％以上含有し、
    　前記吸収パターン層におけるインジウム（Ｉｎ）に対する窒素（Ｎ）の原子数比（Ｎ／Ｉｎ）は、０．５以上１．５以下であり、
    　前記吸収パターン層の層厚は、１７ｎｍ以上４５ｎｍ以下である
    　反射型フォトマスク。
  5. 　前記吸収パターン層は、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、テルル（Ｔｅ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、ケイ素（Ｓｉ）、クロム（Ｃｒ）、ガリウム（Ｇａ）、モリブデン（Ｍｏ）、錫（Ｓｎ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、ホウ素（Ｂ）、フッ素（Ｆ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）及び水素（Ｈ）からなる群から選択された１種以上の元素を更に含有する
    　請求項４に記載の反射型フォトマスク。
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