WO2024029409A1 - 反射型マスクブランク及び反射型マスク - Google Patents

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Asahi Glass Co Ltd
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    • 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
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    • G03F1/54—Absorbers, e.g. of opaque materials
    • G03F1/58—Absorbers, e.g. of opaque materials having two or more different absorber layers, e.g. stacked multilayer absorbers

Definitions

  • the present invention relates to a reflective mask blank used in extreme ultraviolet (EUV) lithography in semiconductor manufacturing, etc., and a reflective mask using the same.
  • EUV extreme ultraviolet
  • a reflective mask used in EUV lithography has a mask pattern made of an absorption layer that absorbs EUV light on a multilayer reflective film that reflects EUV light with a short wavelength of about 13.5 nm.
  • a reflective mask has a thick absorption layer, dimensional errors in the transferred pattern are likely to occur due to so-called shadowing, in which obliquely incident (usually at an incident angle of 6 degrees) EUV light and its reflected light are blocked.
  • phase shift mask technology improves the resolution of the edge portion of the transferred pattern by absorbing EUV light and using an absorption layer formed so that the reflected light has a different phase from the reflected light from the multilayer reflective film. Development is also underway.
  • a material or shape having a different refractive index or transmittance than that of the transmission part is added to the transmission part of the mask pattern, and the phase of the transmitted light in this part is changed, thereby increasing the resolution. It is intended to improve In the region where the phase is changed, the transmitted diffracted lights having a phase difference interfere with each other, and the light intensity decreases. As a result, the contrast of the transferred pattern is improved, and as a result, the depth of focus during transfer is expanded and the transfer accuracy is improved.
  • a halftone mask which is a type of transmission phase shift mask, has a thin film semi-transparent to exposure light formed in a portion that changes the phase of transmitted light.
  • Halftone masks improve the resolution of pattern edges by attenuating the transmittance to about a few percent (usually about 2.5 to 15.0% of the light transmitted through the substrate) and changing the phase. By doing so, the transfer accuracy can be improved. Note that, in principle, the best phase difference is 180°, but it is known that an effect of improving resolution can be obtained if the phase difference is substantially about 175 to 185°.
  • phase difference the phase difference in a conventional reflective mask is generally designed so that the phase difference is around 180° (almost inverted) (for example, see Patent Document 1).
  • the absorption layer of a reflective mask has a phase difference of 180 mm based on the refractive index (hereinafter sometimes referred to as n) and extinction coefficient (hereinafter sometimes referred to as k) of the constituent materials.
  • n refractive index
  • k extinction coefficient
  • the half pitch (1/2 of the total length of the line width and line interval; hereinafter abbreviated as HP) of the transferred pattern is usually used as a representative value for the dimension of a line pattern in microfabrication.
  • HP is 16 nm or less
  • LSI patterns are becoming more complex as the integration density increases, and they have a complex structure of orthogonal line patterns, and mask patterns must also accommodate such complex structures. There is.
  • the present invention was made in view of these circumstances, and provides a reflective mask for EUV lithography that can form a transfer pattern with high dimensional accuracy in a fine line pattern, and a reflective mask blank used therein.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention is based on the discovery that in fine line patterns in EUV lithography, it is possible to form a transferred pattern with high dimensional accuracy when the retardation due to the absorption layer is larger than before.
  • a reflective mask blank for EUV lithography in which a multilayer reflective film that reflects EUV light and an absorption layer that absorbs EUV light are laminated in this order from the substrate side on a substrate, and the absorption layer has a refractive index of 0.930 or less for EUV light with a wavelength of 13.5 nm, and an extinction coefficient of 0.025 or more, and is A reflective mask blank, wherein the phase difference between the reflected light from the surface of the absorption layer and the reflected light from the surface of the absorption layer is 220 to 280°.
  • the absorption layer is selected from iridium (Ir), rhenium (Re), osmium (Os), ruthenium (Ru), platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au) and silver (Ag).
  • the absorption layer includes one or more metal elements selected from platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au), and silver (Ag), according to any one of [1] to [4].
  • Reflective mask blank as described. [7] The reflective mask blank according to any one of [1] to [6], wherein the absorption layer has an extinction coefficient of 0.025 to 0.040 for EUV light with a wavelength of 13.5 nm. [8] The reflective mask blank according to any one of [1] to [7], wherein the absorption layer is formed by laminating two or more layers. [9] The reflective mask blank according to any one of [1] to [8], wherein the absorption layer has a total thickness of 60 nm or less. [10] The reflective mask blank according to any one of [1] to [9], wherein a protective film for protecting the multilayer reflective film is formed between the multilayer reflective film and the absorption layer.
  • a reflective mask for EUV lithography in which a multilayer reflective film that reflects EUV light and an absorption layer that absorbs EUV light are laminated in this order from the substrate side on a substrate, the absorption layer comprising:
  • the refractive index of EUV light with a wavelength of 13.5 nm is 0.930 or less and the extinction coefficient is 0.025 or more, and reflection from the surface of the multilayer reflective film with respect to incident light of EUV light with a wavelength of 13.5 nm.
  • a reflective mask wherein a phase difference between light and reflected light from a surface of the absorption layer is 220 to 280°, and a mask pattern is formed on the absorption layer.
  • N V ⁇ 2.80 (1) N H ⁇ 2.80 (2)
  • the absorption layer is selected from iridium (Ir), rhenium (Re), osmium (Os), ruthenium (Ru), platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au) and silver (Ag).
  • the reflective mask according to any one of [11] to [15], containing one or more metal elements.
  • the absorption layer includes one or more metal elements selected from platinum (Pt), palladium (Pd), gold (Au), and silver (Ag), according to any one of [11] to [15].
  • Reflective mask as described.
  • a reflective mask for EUV lithography that can form a transfer pattern with high dimensional accuracy in a fine line pattern, and a reflective mask blank used therein.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of a line-and-space pattern transfer pattern, in which (a) shows a first line-shaped transfer pattern, and (b) shows a second line-shaped transfer pattern.
  • 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing a reflective mask according to an embodiment of the present invention.
  • (b) is a diagram in which the phase difference calculated from the values of d, n, and k at this time is expressed by contour lines.
  • (b) is a diagram in which the phase difference calculated from the values of d, n, and k at this time is expressed by contour lines.
  • the terms "on a substrate, on a layer,” and on a film include not only the case where the material is in contact with the upper surface of the film, etc., but also the upper part that is not in contact with the upper surface of the film, etc.
  • film B on film A may mean that film A and film B are in contact with each other, or that another film or the like may be interposed between film A and film B.
  • above here does not necessarily mean a high position in the vertical direction, but indicates a relative positional relationship.
  • the thickness of the formed film, etc. can be measured using a transmission electron microscope or an X-ray reflectance method.
  • the preferable numerical range can be determined by arbitrarily combining each of the preferable lower limit and upper limit.
  • FIG. 1 schematically shows a cross section of a reflective mask blank of this embodiment.
  • a multilayer reflective film 2 that reflects EUV light and an absorption layer 3 that absorbs EUV light are laminated on a substrate 1 in this order from the substrate 1 side.
  • a protective film 4 also called a cap layer
  • an antireflection film (not shown) may be formed on the absorption layer 3 to facilitate pattern defect inspection after mask processing.
  • the substrate 1 preferably has a low thermal expansion coefficient at 20°C, preferably 0 ⁇ 0.05 ⁇ 10 -7 /°C, more preferably 0 ⁇ It is 0.03 ⁇ 10 ⁇ 7 /°C. Further, it is preferable that the substrate 1 has excellent smoothness, high flatness, and excellent resistance (chemical resistance) to the cleaning liquid used in the manufacturing process of the reflective mask.
  • the material of the substrate 1 include SiO 2 -TiO 2 glass, multi-component glass ceramics, etc., and crystallized glass in which ⁇ -quartz solid solution is precipitated, quartz glass, silicon, metal, etc. can also be used. .
  • the substrate 1 is preferably smooth, and has a surface roughness (RMS) of preferably 0.15 nm or less, more preferably 0.10 nm or less. It is. From the same viewpoint, the flatness (TIR; Total Indicated Reading) is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and still more preferably 30 nm or less.
  • RMS surface roughness
  • TIR Total Indicated Reading
  • the substrate 1 has high rigidity from the viewpoint of preventing deformation due to stress of a film or the like laminated thereon. Specifically, it is preferable that the Young's modulus is 65 GPa or more.
  • the multilayer reflective film 2 preferably has a structure in which a plurality of layers containing elements having different refractive indexes as main components are periodically laminated.
  • the multilayer reflective film 2 has a structure in which one period is a set of one high refractive index layer and one low refractive index layer, and about 40 to 60 periods are laminated.
  • the high refractive index layer/low refractive index layer is generally a Mo/Si multilayer reflective film, but is not limited to this, and includes, for example, a Ru/Si multilayer reflective film, a Mo/Be multilayer reflective film, Mo compound/Si compound multilayer reflective film, Si/Mo/Ru multilayer reflective film, Si/Mo/Ru/Mo multilayer reflective film, MoRu/Si multilayer reflective film, Si/Ru/Mo multilayer reflective film, Si/Ru/Mo /Ru multilayer reflective film, etc. may also be mentioned.
  • the multilayer reflective film 2 preferably has a reflectance of 60% or more, more preferably 65% or more of EUV light having a wavelength of around 13.5 nm and incident light at an incident angle of 6°.
  • the thickness of each film constituting the multilayer reflective film 2 and the repetition period of lamination are appropriately set according to the film material, desired reflectance of EUV light, and the like.
  • the multilayer reflective film 2 can be formed by forming each constituent film to a desired thickness using a known film forming method such as magnetron sputtering or ion beam sputtering.
  • a known film forming method such as magnetron sputtering or ion beam sputtering.
  • argon (Ar) gas gas pressure 1.3 ⁇ 10 ⁇ 2 to 2.7 ⁇ 10 ⁇ 2 Pa
  • a Si film was first deposited to a thickness of 4.5 nm using a Si target, and then a Mo target was deposited.
  • a Mo film is formed to a thickness of 2.3 nm using the following method. By repeating this as one cycle and stacking the Mo film/Si film for 30 to 60 cycles, a Mo/Si multilayer reflective film can be formed.
  • a protective film 4 may be formed between the multilayer reflective film 2 and the absorption layer 3 to protect the multilayer reflective film 2 from dry etching when forming a mask pattern.
  • the protective film 4 also has the role of preventing the multilayer reflective film 2 from being oxidized during EUV exposure and reducing the reflectance of EUV light.
  • the etching gas a halogen-based gas, an oxygen-based gas, or a mixed gas thereof is usually used.
  • halogen-based gas examples include a chlorine-based gas containing one or more selected from Cl 2 , SiCl 4 , CHCl 3 , CCl 4 and BCl 3 ; selected from CF 4 , CHF 3 , SF 6 , BF 3 and XeF 2
  • fluorine-based gases examples include fluorine-based gases containing one or more of the following.
  • the protective film 4 contains one or more elements selected from, for example, Ru, Rh, and Si.
  • the protective film 4 may be a film made only of Rh, but it is also preferable that it contains one or more elements selected from Ru, Nb, Mo, Ta, Ir, Pd, Zr, Y, and Ti.
  • one or more elements selected from Ru, Ta, Ir, Pd, and Y are preferred from the viewpoint of improving resistance to etching gas and sulfuric acid peroxide used for cleaning reflective masks.
  • one or more elements selected from N, O, C, and B may be included.
  • the protective film 4 may be a single layer or a multilayer film consisting of multiple layers.
  • the lower layer of the protective film 4 may be formed so as to contact the uppermost surface of the multilayer reflective film 2
  • the upper layer of the protective film 4 may be formed so as to contact the lowermost surface of the absorbing layer 3 .
  • the protective film 4 may include a layer that does not contain Rh.
  • the thickness of the protective film 4 means the total thickness of the multilayer film.
  • the thickness of the protective film 4 may be within a range that can sufficiently fulfill the above-mentioned role without interfering with the reflective performance of the multilayer reflective film 2, and is preferably 1.0 to 10.0 nm, more preferably 2.0 nm to 10.0 nm. It is 0 to 3.5 nm. From the same viewpoint, the protective film 4 preferably has a root mean square roughness (RMS) of 0.3 nm or less, more preferably 0.1 nm or less, and is preferably smooth.
  • RMS root mean square roughness
  • the protective film 4 can be formed by forming a film to a desired thickness using a known film forming method such as DC sputtering, magnetron sputtering, or ion beam sputtering.
  • a buffer layer (not shown) may be formed between the protective film 4 and the absorption layer 3 to protect the multilayer reflective film 2 during dry etching or defect correction.
  • the material constituting the buffer layer is not particularly limited, and examples thereof include materials containing SiO 2 , Cr, Ta, etc. as main components.
  • the absorption layer 3 has a refractive index of 0.930 or less for EUV light with a wavelength of 13.5 nm and an extinction coefficient of 0.025 or more, and is a multilayer reflective film 2 for the incident light of EUV light with a wavelength of 13.5 nm.
  • the phase difference between the light reflected from the surface of the absorption layer 3 and the light reflected from the surface of the absorption layer 3 is 220 to 280°. Since the absorption layer 3 of the reflective mask blank of this embodiment has such characteristics, it is suitable for a reflective mask for EUV lithography that can transfer a fine line pattern with high dimensional accuracy.
  • the refractive index of the absorption layer 3 for EUV light with a wavelength of 13.5 nm is 0.930 or less, preferably 0.925 or less, and more preferably 0.920 or less.
  • the refractive index is preferably 0.850 or more.
  • the extinction coefficient of EUV light with a wavelength of 13.5 nm of the absorption layer 3 is 0.025 or more, preferably 0.028 to 0.065, more preferably 0.030 to 0.050.
  • the extinction coefficient is within the above range, a phase shift mask capable of transferring a fine line pattern with high dimensional accuracy can be obtained.
  • the position of the reflected light from the surface of the multilayer reflective film 2 and the reflected light from the surface of the absorption layer 3 with respect to the incident light of EUV light with a wavelength of 13.5 nm must be adjusted.
  • the phase difference is 220 to 280°, preferably 225 to 280°.
  • EUV light with a wavelength of 13.5 nm that was directly incident is reflected by the multilayer reflective film 2 and passed through the opening of the mask pattern without passing through the absorption layer 3 again.
  • reflected light from the surface of the absorption layer 3 means that incident light of EUV light with a wavelength of 13.5 nm is transmitted through the absorption layer 3 (and protective film 4) while being absorbed by the absorption layer 3, and the multilayer reflection film 2 This means the reflected light that is reflected by the absorption layer 3 and transmitted through the absorption layer 3 while being absorbed by the absorption layer 3 again.
  • the absorption layer of a reflective mask for EUV lithography is desirably thin from the viewpoint of suppressing shadowing, and various constituent materials and structures have been studied. was considered the best.
  • the phase difference uses a value calculated by optical multilayer film simulation, but can be roughly expressed by the following equation (4).
  • ⁇ 4 ⁇ d/ ⁇ d/( ⁇ /n) ⁇ (4)
  • ⁇ is the phase difference
  • d is the thickness of the absorption layer 3
  • ⁇ is the wavelength of the incident light
  • n is the refractive index of the absorption layer 3.
  • a preferred embodiment of the fine linear pattern formed on the absorption layer 3 of the reflective mask blank 10 is, for example, a mask pattern including a first linear pattern and a second linear pattern whose line directions are perpendicular to each other.
  • the mask pattern formed on the absorption layer 3 of the reflective mask blank 10 is such that a first linear transfer pattern L1 as shown in FIG. 2(a) is formed on the transfer surface T by the first linear pattern.
  • a second line-shaped transfer pattern L2 as shown in FIG. Preferably, it is for forming a pattern (LS pattern).
  • the first linear transfer pattern L1 and the second linear transfer pattern L2 on the transfer surface T shown in FIGS. 2(a) and 2(b) both have the same line width and the same interval. , the width and the spacing, and the width and the spacing may be different. Further, it may include a portion where the lines intersect with each other.
  • the reflective mask blank 10 is suitable when the transfer pattern formed by the first line pattern and the second line pattern includes, for example, a fine line pattern with HP of 18 nm or less; Preferably, HP is 16 nm or less. When the HP is within the above range, more excellent effects as a phase shift mask with high dimensional accuracy can be obtained.
  • EUV lithography is a reduction projection exposure, and the reduction rate of the transferred pattern with respect to the mask pattern is usually 4 times.
  • the mask pattern is an LS pattern with HP of 64 nm. Note that in the case of an LS pattern in which the line width and the line interval are different, the critical dimension (CD) of the line width at the resolution limit can be considered to correspond to the HP.
  • the material constituting the absorption layer 3 is not particularly limited as long as it can form the phase shift mask as described above, but may be selected from Ir, Re, Os, Ru, Pt, Pd, Au, and Ag. It is preferable that one or more selected metal elements are included.
  • the metal elements may be used alone or in combination of two or more. Further, the material may be a single metal element or an alloy, or may be a compound containing, for example, oxygen (O), nitrogen (N), carbon (C), boron (B), hydrogen (H), etc. .
  • Examples of materials made of two types of metal elements include alloys such as PdCr, IrMo, OsRu, RuPt, RuIr, and OsRe.
  • the composition ratio of each metal is not particularly limited as long as the refractive index and extinction coefficient of the absorption layer 3 satisfy the above numerical ranges.
  • the constituent material of the absorption layer 3 is a PdCr alloy
  • the ratio of the Cr content [at%] to the Pd content [at%] (Cr/Pd) is set to a desired value while suppressing crystallization of the absorption layer 3.
  • the alloy may contain B, N, O, C, etc. for the purpose of controlling crystallinity.
  • the ratio (Mo/Ir) of the Mo content [at%] to the Ir content [at%] is set to a desired value while suppressing crystallization of the absorption layer 3.
  • it is preferably 0.01 to 4, more preferably 0.05 to 2, and even more preferably 0.1 to 1.
  • the alloy may contain B, N, O, C, etc. for the purpose of controlling crystallinity.
  • the ratio of the Ru content [at%] to the Os content [at%] (Ru/Os) is set to a desired value while suppressing crystallization of the absorption layer 3.
  • it is preferably 0.01 to 4, more preferably 0.05 to 2, and even more preferably 0.1 to 1.
  • the alloy may contain B, N, O, C, etc. for the purpose of controlling crystallinity.
  • the ratio (Pt/Ru) of the Pt content [at%] to the Ru content [at%] is set to a desired value while suppressing crystallization of the absorption layer 3.
  • the alloy may contain B, N, O, C, etc. for the purpose of controlling crystallinity.
  • the ratio (Ir/Ru) of the Ir content [at%] to the Ru content [at%] is set to a desired value while suppressing crystallization of the absorption layer 3.
  • it is preferably 0.01 to 20, more preferably 0.2 to 10, and even more preferably 0.4 to 4.
  • the alloy may contain B, N, O, C, etc. for the purpose of controlling crystallinity.
  • the ratio of the Re content [at%] to the Os content [at%] (Re/Os) is set to a desired value while suppressing crystallization of the absorption layer 3.
  • it is preferably 0.01 to 20, more preferably 0.05 to 10, and even more preferably 0.1 to 5.
  • the alloy may contain B, N, O, C, etc. for the purpose of controlling crystallinity.
  • the absorbent layer 3 may have a multilayer structure in which two or more layers are laminated.
  • a multilayer structure is preferable in that the entire absorbent layer 3 can be designed with each layer having a predetermined functional layer made of different materials.
  • Functional layers include, for example, a buffer layer that is formed between the reflective layer and the absorbing layer as necessary to prevent damage to the reflective layer during patterning, and a buffer layer that improves the contrast during mask pattern inspection.
  • a low reflection layer (a low reflection layer in the wavelength range of the mask pattern inspection light) formed as necessary on the top layer of the absorption layer 3 for the purpose of controlling the reflectance at EUV wavelengths. Examples include a phase control layer formed for the purpose of controlling the phase at EUV wavelength.
  • layer combinations in the multilayer structure include Pt/Ru, Ir/Ru, Pt/Ta, Pt/Ta 2 O 5 , Ir/Cr, Ir/Ta 2 O 5 and the like.
  • the constituent materials of these layers such as Pt, Ru, Ir, Ta, Ta2O5 , Cr, etc. may be alloys, nitrogen compounds, oxynitrides, etc., depending on the required properties such as optical properties, crystallinity, etching properties, and durability . It may be a substance, a boride, etc.
  • the lamination order may be any order; for example, in the case of the above-mentioned two-layer structure, the order is preferably first layer/second layer.
  • the refractive index and extinction coefficient are obtained as a weighted average value taking into account the thickness of each layer.
  • the absorption layer 3 can be formed by forming each constituent film to a desired thickness using a known film forming method such as magnetron sputtering or ion beam sputtering.
  • the total thickness of the absorption layer 3 is 60 nm or less, and it can be effective as a phase shift mask that can transfer fine line patterns with high dimensional accuracy while suppressing shadowing. .
  • the total thickness of the absorption layer 3 is preferably thin from the viewpoint of etching efficiency during film formation of the absorption layer 3 and mask pattern formation, and is preferably 60 nm or less, more preferably 58 nm or less, and even more preferably 45 nm or less. It is. Further, the total thickness of the absorption layer 3 is preferably 20 nm or more from the viewpoint of the absorption effect of EUV light.
  • An antireflection film may be laminated on the absorption layer 3 to prevent reflection when DUV light (deep ultraviolet light) with a wavelength of 190 to 260 nm is used in the inspection process.
  • the reflective mask is sometimes subjected to a mask inspection to check for defects in the mask pattern formed on the absorption layer 3.
  • the presence or absence of defects is determined mainly based on the optical data of the reflected light of the inspection light. Therefore, the light that passes through the mask cannot be used as the inspection light, and DUV light is used. From the viewpoint of accurate inspection, it is preferable to provide an antireflection film on the absorption layer 3 to prevent reflection of DUV light, which is inspection light.
  • the antireflection film is preferably formed of a material that has a lower refractive index for DUV light than the absorption layer 3.
  • the constituent material of the antireflection film include a material containing Ta as a main component and one or more components selected from Hf, Ge, Si, B, N, H, and O in addition to Ta. Specific examples include TaO, TaON, TaONH, TaHfO, TaHfON, TaBSiO, TaBSiON, and the like.
  • the antireflection film can be formed by forming a film to a desired thickness using, for example, a known film forming method such as magnetron sputtering or ion beam sputtering.
  • the reflective mask blank of this embodiment may be provided with a known functional film for reflective mask blanks.
  • a back conductive film may be formed on the surface (back surface) opposite to the multilayer reflective film 2 of the substrate 1. good.
  • the back conductive film preferably has a sheet resistance of 100 ⁇ / ⁇ or less, and a known configuration can be applied.
  • the constituent material of the back conductive film include Si, TiN, Mo, Cr, TaSi, and the like.
  • the thickness of the back conductive film can be, for example, 10 to 1000 nm.
  • the back conductive film is formed to a desired thickness using a known film forming method such as magnetron sputtering, ion beam sputtering, chemical vapor deposition (CVD), vacuum evaporation, or electroplating. It can be formed by coating.
  • a known film forming method such as magnetron sputtering, ion beam sputtering, chemical vapor deposition (CVD), vacuum evaporation, or electroplating. It can be formed by coating.
  • the reflective mask blank of the present invention has a reflectance of EUV light of preferably 0.1 to 20%, more preferably 0.5 to 15%, still more preferably 1.0 to 10%, even more preferably 1. .5 to 8.0%.
  • FIG. 3 schematically shows a cross section of the reflective mask of this embodiment.
  • the reflective mask 20 shown in FIG. 3 is a reflective mask for EUV lithography in which a multilayer reflective film 2 that reflects EUV light and an absorption layer 3 that absorbs EUV light are laminated in this order from the substrate 1 side on a substrate 1. type mask, the absorption layer 3 has a refractive index of 0.95 or less for EUV light with a wavelength of 13.5 nm, an extinction coefficient of 0.025 or more, and absorbs incident light of EUV light with a wavelength of 13.5 nm.
  • the phase difference between the light reflected from the surface of the multilayer reflective film 2 and the light reflected from the surface of the absorption layer 3 is 220 to 280°, preferably 225 to 280°
  • the absorption layer 3 has a mask pattern M. It is being formed. That is, the reflective mask of the present invention has a mask pattern M formed on the absorption layer 3 of the reflective mask blank 10 of the present embodiment. Therefore, the description of each constituent layer of the reflective mask 20 is the same as that of the reflective mask blank 10 described above, and will therefore be omitted.
  • the mask pattern M corresponds to a more complicated pattern, and includes a first linear pattern and a second linear pattern whose line directions are orthogonal to each other. may be configured to include. That is, it is preferable that it is for performing LS pattern transfer including a first linear transfer pattern L1 and a second linear transfer pattern L2 as shown in FIGS. 2(a) and 2(b).
  • the LS pattern including the first linear transfer pattern L1 and the second linear transfer pattern L2 has a fine linear pattern, as described in the description of the reflective mask blank 10 above.
  • HP is preferably 18 nm or less, more preferably 16 nm or less.
  • the excellent transfer accuracy by the reflective mask 20 can be estimated from the normalized image log slope (NILS).
  • NILS is a characteristic value indicating the contrast between bright and dark areas of light intensity in a transferred pattern. It can be said that the higher the value of NILS, the higher the contrast of the transferred pattern and the better the transfer accuracy.
  • NILS is determined by the following formula (5).
  • I(x) is the light intensity distribution in the transferred pattern (intensity normalized by the maximum intensity, dimensionless quantity), and x is the distance from the peak position in the line width direction of the transferred pattern (unit: nm) ), CD represents the critical dimension of the line width at the resolution limit of the transfer pattern.
  • FIG. 4 shows an outline of the light intensity distribution I(x).
  • NILS is the slope of lnI(x) (natural logarithm of I(x)) when the width (x 2 - x 1 ) at the peak of I(x) is equal to CD, as shown in FIG. It is obtained as the product of CD.
  • I(x) is based on known optical imaging theory (for example, Koichi Matsumoto, "Lithography Optics”, “Optics”, Optical Society of Japan, March 2001, Vol. 30, No. 3, p. 40-47) (Reference) is determined by lithography simulation.
  • optical imaging theory for example, Koichi Matsumoto, "Lithography Optics”, “Optics”, Optical Society of Japan, March 2001, Vol. 30, No. 3, p. 40-47
  • Reference is determined by lithography simulation.
  • commercially available software for example, lithography simulator "PROLITH”, manufactured by KLA-Tencor; "Sentaurus Lithography”, manufactured by Synopsis, etc.
  • simulations were performed assuming that the numerical aperture NA of the lens of the EUV exposure apparatus was 0.33, or 0.55 in consideration of a next-generation model aimed at further miniaturization of patterns.
  • the second linear pattern corresponding to the second linear transfer pattern L2 is 4 times the HP of the CD, that is, the second line It was assumed that the HP of the transfer pattern was four times as large.
  • the refractive index n was varied within the range of 0.88 to 0.96
  • the extinction coefficient k was varied within the range of 0.015 to 0.065
  • the film thickness d of the absorption layer was varied within the range of 20 to 80 nm.
  • the line width and the incident surface of the exposure light I are perpendicular.
  • the line width and the incident surface of the exposure light I are parallel.
  • the reflective mask 20 satisfies all of the following formulas (1) to (3), where NILS of the first linear transfer pattern L1 is expressed as N V and NILS of the second linear transfer pattern L2 is expressed as N H. It is preferable to meet the requirements.
  • N V and N H are, the more preferable they are, and from the viewpoint of good contrast of the transferred pattern, both are preferably 2.80 or more, more preferably 2.85 or more.
  • FIG. 5(a) is a distribution diagram in which the lower value of N V or N H , that is, min ⁇ N V , N H ⁇ is expressed by contour lines. This means that both N V and N H are greater than or equal to the NILS value represented by the contour lines.
  • d optimal value
  • FIG. 5(b) shows the phase difference calculated from the values of d, n, and k at this time using contour lines.
  • phase difference at which NILS reaches its maximum value increases when the value of HP is small is considered as follows.
  • the electric field of light changes continuously at the boundary between spaces and lines (unevenness) of the mask pattern.
  • the continuous period of the unevenness of the mask pattern becomes shorter, and accordingly, the period of the electric field of light at the boundary between the unevenness of the mask pattern becomes shorter than when the value of HP is large.
  • the value of HP is comparable to or smaller than the wavelength of EUV exposure light (13.5 nm)
  • the distortion of the electric field in the mask pattern becomes large, and as a result, the actual distortion of the spaces and lines of the mask pattern increases.
  • the NILS differs depending on the direction of the linear transfer pattern, it becomes necessary to adjust and design the HP for each line direction of the mask pattern. Therefore, from the viewpoint of ease of designing a mask pattern, it is preferable that the difference in NILS values is small regardless of the line direction. In other words, it can be said that the smaller the difference between N V and N H , the more the transfer pattern can be formed with higher dimensional accuracy regardless of the direction of the linear pattern. From this point of view, as shown in equation (3), the ratio of the difference expressed by
  • FIG. 7 shows the relationship between k and
  • N H is the NILS when the incident plane of the exposure light I is parallel to the line width direction (see FIG. 2(b)), and a part of the exposure light I incident on the mask pattern is in the space of the mask pattern ( The side wall of the recess) is irradiated. Furthermore, a portion of the reflected light from the multilayer reflective film 2 is also absorbed by the sidewalls of the recesses of the mask pattern.
  • the phase difference ⁇ , NILS, when the transfer pattern (LS pattern) by EUV lithography has a predetermined HP Tables 3 and 4 show the optical simulation results for the total thickness d (optimal value) of the absorption layer 3.
  • the values shown in Table 2 are used for the optical constants (n, k) of each metal element, and the composition of each alloy is Pd 0.79 Cr 0.21 , Ir 0.25 Mo 0.75 , Os 0.14 Ru 0.86 , Ru 0.5 Pt 0.5 , Ru 0.3 Ta 0.7 , Ru 0.55 Ir 0.45 , Os 0.6 Re 0 .4 .
  • the optical constants of the alloy are also affected by the density and film forming conditions, so representative values were used.
  • Ir/Ta 2 O 5 (10 nm) in Table 3 means that the absorption film 3 has two layers, the first layer from the substrate 1 side is an Ir film, and the second layer is a Ta 2 O 5 film (thickness 10 nm). It means that it is made of structure.
  • the reflective mask 20 can be manufactured by forming a mask pattern M using the reflective mask blank 10 by applying a known lithography technique. For example, a photoresist film is formed on the absorption layer 3 of the reflective mask blank 10, processed into a resist pattern having a desired pattern shape, and after etching the absorption layer 3 by dry etching or the like, the resist pattern is By removing unnecessary photoresist including , a reflective mask 20 in which a mask pattern M is formed on the absorption layer 3 can be obtained.
  • Substrate 2 Multilayer reflective film 3
  • Absorption layer 4 Protective film 10
  • Reflective mask blank 20 Reflective mask I Exposure light
  • First linear transfer pattern L2 Second linear transfer pattern T Transferred surface M Mask pattern

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Abstract

微細なライン状パターンにおいて、寸法精度の高い転写パターンを形成できるＥＵＶリソグラフィ用反射型マスク、及びこれに用いられる反射型マスクブランクを提供する。基板１上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜２と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層３とが、この順に基板１側から積層されたＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクブランク１０であって、吸収層３は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の屈折率が０．９３０以下、かつ、消衰係数が０．０２５以上であり、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の入射光に対する、前記多層反射膜の表面からの反射光と前記吸収層の表面からの反射光との位相差が、２２０～２８０°である、反射型マスクブランク、及び、吸収層３にマスクパターンが形成されている反射型マスク。

Description

反射型マスクブランク及び反射型マスク
　本発明は、半導体製造等における極端紫外線（ＥＵＶ；Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）リソグラフィに用いられる反射型マスクブランク、並びに、これを用いた反射型マスクに関する。
　ＥＵＶリソグラフィに用いられる反射型マスクは、波長１３．５ｎｍ程度の短波長のＥＵＶ光を反射する多層反射膜の上に、ＥＵＶ光を吸収する吸収層によるマスクパターンが設けられている。反射型マスクは、吸収層が厚いと、斜め（通常、入射角６°）に入射するＥＵＶ光及びその反射光が遮られる、いわゆるシャドーイングによって、転写パターンの寸法誤差が生じやすくなる。
　このようなシャドーイングによる寸法誤差の抑制のため、マスクの吸収層の膜厚はできるだけ小さくすることが検討されている。また、ＥＵＶ光を吸収するとともに、多層反射膜からの反射光とは位相が異なる反射光となるように形成された吸収層により、転写パターンのエッジ部の解像度を向上させる、位相シフトマスクの技術開発も進められている。
　ところで、透過型の位相シフトマスクは、マスクパターンの透過部に、該透過部とは屈折率や透過率が異なる物質又は形状を付与して、この部分の透過光の位相を変化させて、解像度を向上させるものである。位相を変化させた領域では、位相差を有する透過回折光同士が干渉し合い、光強度が低下する。これにより、転写パターンの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。
　透過型の位相シフトマスクの一種であるハーフトーン型マスクは、透過光の位相を変化させる部分に、露光光に対する半透過性の薄膜が形成されている。ハーフトーン型マスクは、透過率を数％程度（通常、基板透過光に対して２．５～１５．０％程度）まで減衰させつつ、位相を変化させて、パターンエッジ部の解像度を向上させることにより、転写精度を向上させることができる。
　なお、位相差は、原理上、１８０°が最良であるが、実質的に１７５～１８５°程度であれば、解像度の向上効果が得られることが知られている。
　ＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクにおいても、位相シフト効果による解像度向上の原理は同じであり、透過型マスクにおける「透過率」を「反射率」に置き換えればよいと考えられていた。すなわち、吸収層におけるＥＵＶ光の反射率が２．５～１５．０％であり、かつ、反射層からのＥＵＶ光の反射光と、吸収層からのＥＵＶ光の反射光との位相差（以下、単に「位相差」とも言う。）が１７５～１８５°であることが望ましいと考えられていた。
　このため、従来の反射型マスクにおける位相シフトマスクは、位相差が１８０°前後（ほぼ反転）となるように設計されることが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。
　一方で、反射型マスクにおいては、光が垂直に透過する透過型マスクとは異なり、光が斜めに入射することから、近年、最適な位相差は２１６°（＝１．２π）であるとの報告もある。
特開２０１１－２９３３４号公報
　このため、反射型マスクの吸収層は、構成材料の屈折率（以下、ｎと表す場合もある。）及び消衰係数（以下、ｋと表す場合もある。）に基づいて、位相差が１８０°又は２１６°になるように、膜厚を設定するという設計がなされてきたが、吸収層の反射率や位相差、膜厚の最適値は、露光条件や転写パターン形状等によって異なり、一概に決めることは難しい。
　一方で、半導体素子等の微細化に伴い、パターンの微細化の要求はさらに高まっており、パターン形成工程は、より複雑化している。これに十分に適応できる吸収層の改良は、未だ十分とは言えない。例えば、微細加工におけるライン状のパターンの寸法は、通常、転写パターンのハーフピッチ（ライン幅とライン間隔の合計長さの１／２；以下、ＨＰと略称する。）が代表値として用いられ、ＨＰが１６ｎｍ以下の場合には、ＥＵＶリソグラフィにおいて、上記のような位相シフトマスクを用いても、解像度を向上させることは困難であった。
　特に、ＬＳＩのパターンは、集積密度の上昇に伴って複雑化が進み、直交するライン状のパターンが複雑に入り組んだ構造を有しており、マスクパターンもこのような複雑な構造に対応する必要がある。
　ＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクにおいては、ＨＰが小さいほど、特に、露光光の入射面とライン幅とが平行な方向でシャドーイングの影響を受けやすい。このため、転写精度に優れたマスクパターンを形成するためには、予め、最適な反射率や位相差が得られる吸収層を備えた位相シフトマスクの開発が求められている。
　本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、微細なライン状パターンにおいて、寸法精度の高い転写パターンを形成できるＥＵＶリソグラフィ用反射型マスク、及びこれに用いられる反射型マスクブランクを提供することを目的とする。
　本発明は、ＥＵＶリソグラフィにおける微細なライン状パターンにおいて、吸収層による位相差が従来よりも大きい場合に、高い寸法精度での転写パターンの形成が可能となることを見出したことに基づく。
　本発明は、以下の手段を提供する。
　［１］基板上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層とが、この順に前記基板側から積層されたＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、前記吸収層は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の屈折率が０．９３０以下、かつ、消衰係数が０．０２５以上であり、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の入射光に対する、前記多層反射膜の表面からの反射光と前記吸収層の表面からの反射光との位相差が、２２０～２８０°である、反射型マスクブランク。
　［２］前記位相差が、２２５～２８０°である、［１］に記載の反射型マスクブランク。
　［３］前記吸収層に、互いのライン方向が直交する第１のライン状パターン及び第２のライン状パターンを含むマスクパターンを形成する、［１］又は［２］に記載の反射型マスクブランク。
　［４］前記第１のライン状パターン及び前記第２のライン状パターンにより形成される転写パターンのハーフピッチが１６ｎｍ以下である、［３］に記載の反射型マスクブランク。
　［５］前記吸収層は、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から選ばれる１種以上の金属元素を含む、［１］～［４］のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
　［６］前記吸収層は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から選ばれる１種以上の金属元素を含む、［１］～［４］のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
　［７］前記吸収層は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の消衰係数が０．０２５～０．０４０である、［１］～［６］のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
　［８］前記吸収層は、２層以上の膜が積層されてなる、［１］～［７］のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
　［９］前記吸収層は、総厚さが６０ｎｍ以下である、［１］～［８］のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
　［１０］前記多層反射膜と前記吸収層との間に、前記多層反射膜を保護する保護膜が形成されている、［１］～［９］のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
　［１１］基板上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜とＥＵＶ光を吸収する吸収層とが、この順に前記基板側から積層されたＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクであって、前記吸収層は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の屈折率が０．９３０以下、かつ、消衰係数が０．０２５以上であり、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の入射光に対する、前記多層反射膜の表面からの反射光と前記吸収層の表面からの反射光との位相差が、２２０～２８０°であり、前記吸収層にマスクパターンが形成されている、反射型マスク。
　［１２］前記位相差が、２２５～２８０°である、［１１］に記載の反射型マスク。
　［１３］前記マスクパターンが、互いのライン方向が直交する第１のライン状パターン及び第２のライン状パターンを含む、［１１］又は［１２］に記載の反射型マスク。
　［１４］露光光の入射面がライン幅に垂直であるライン状パターンの規格化像ログスロープをＮＶ、露光光の入射面がライン幅に平行であるライン状パターンの規格化像ログスロープをＮＨと表したとき、下記式（１）～（３）のすべてを満たす、［１３］に記載の反射型マスク。
　　ＮＶ≧２．８０　　　（１）
　　ＮＨ≧２．８０　　　（２）
　　｜ＮＶ－ＮＨ｜／ｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝＜０．０６０　　　（３）
　［１５］前記反射型マスクの第１のライン状パターン及び第２のライン状パターンにより形成される転写パターンのハーフピッチが１６ｎｍ以下である、［１３］又は［１４］に記載の反射型マスク。
　［１６］前記吸収層は、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から選ばれる１種以上の金属元素を含む、［１１］～［１５］のいずれかに記載の反射型マスク。
　［１７］前記吸収層は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から選ばれる１種以上の金属元素を含む、［１１］～［１５］のいずれかに記載の反射型マスク。
　［１８］前記吸収層は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の消衰係数が０．０２５～０．０４０である、［１１］～［１７］のいずれかに記載の反射型マスク。
　本発明によれば、微細なライン状パターンにおいて、寸法精度の高い転写パターンを形成できるＥＵＶリソグラフィ用反射型マスク、及びこれに用いられる反射型マスクブランクが提供される。
本発明の実施形態に係る反射型マスクブランクを模式的に示した概略断面図である。 ラインアンドスペースパターンの転写パターンの概略平面図であり、（ａ）は第１のライン状転写パターン、（ｂ）は第２のライン状転写パターンを示したものである。 本発明の実施形態に係る反射型マスクを模式的に示した概略断面図である。 転写パターンにおける光強度分布を説明するための概略図である。 ＥＵＶリソグラフィにおける転写パターンについてのシミュレーション計算結果（ＮＡ＝０．３３、ＨＰ＝２０［ｎｍ］）であり、（ａ）は、ｎ及びｋに対するｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝の分布を等高線で表した図であり、（ｂ）は、このときのｄ、ｎ及びｋの値から計算した位相差を等高線で表した図である。 ＥＵＶリソグラフィにおける転写パターンについてのシミュレーション計算結果（ＮＡ＝０．５５、ＨＰ＝１２［ｎｍ］）であり、（ａ）は、ｎ及びｋに対するｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝の分布を等高線で表した図であり、（ｂ）は、このときのｄ、ｎ及びｋの値から計算した位相差を等高線で表した図である。 ＥＵＶリソグラフィにおける転写パターンについてのシミュレーション計算結果（ＮＡ＝０．３３、ＨＰ＝１６［ｎｍ］、ｎ＝０．９０）に基づいて、ｋと｜ＮＶ－ＮＨ｜／ｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝との関係を表したグラフである。
　まず、本明細書における表記の説明を述べる。
　基板上、層上及び膜上（以下、膜等上と略称する。）とは、膜等の上面に接する場合のみならず、膜等の上面に接していない上方も含む意味である。例えば、「膜Ａ上の膜Ｂ」とは、膜Ａと膜Ｂとが接していてもよく、膜Ａと膜Ｂとの間に他の膜等が介在していてもよい。また、ここで言う「上」とは、必ずしも鉛直方向における高い位置を意味する場合に限られず、相対的な位置関係を示すものである。
　成膜した膜等の厚さは、透過型電子顕微鏡やＸ線反射率法により測定できる。
　好ましい数値範囲は、好ましい下限値及び上限値のそれぞれを任意に組み合わせることができる。
［反射型マスクブランク］
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１に、本実施形態の反射型マスクブランクの断面を模式的に示す。図１に示す反射型マスクブランク１０は、基板１上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜２と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層３とが、この順に基板１側から積層されている。
　多層反射膜２と吸収層３との間には、マスクパターンを形成する際のドライエッチングから多層反射膜２を保護する保護膜４（キャップ層とも呼ばれる。）が形成されていてもよい。さらに、マスク加工後のパターン欠陥検査を容易にするための反射防止膜（図示せず）が、吸収層３上に形成され得る。
（基板）
　基板１は、ＥＵＶ露光時の熱による転写パターンの歪み防止の観点から、２０℃における熱膨張係数が低いことが好ましく、好ましくは０±０．０５×１０－７／℃、より好ましくは０±０．０３×１０－７／℃である。また、基板１は、平滑性に優れ、平坦度が高く、かつ、反射型マスクの製造プロセスで使用される洗浄液への耐性（耐薬品性）に優れていることが好ましい。
　基板１の材料としては、例えば、ＳｉＯ２－ＴｉＯ２系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等が挙げられ、また、β－石英固溶体が析出した結晶化ガラス、石英ガラス、シリコン、金属等も使用できる。
　基板１は、パターン転写を高反射率かつ高精度で行えるようにする観点から、平滑であることが好ましく、表面粗さ（ＲＭＳ）が、好ましくは０．１５ｎｍ以下、より好ましくは０．１０ｎｍ以下である。同様の観点から、平坦度（ＴＩＲ；Ｔｏｔａｌ　Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　Ｒｅａｄｉｎｇ）は、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以下、さらに好ましくは３０ｎｍ以下である。
　基板１は、その上に積層される膜等の応力による変形を防止する観点から、高い剛性を有していることが好ましい。具体的には、ヤング率が６５ＧＰａ以上であることが好ましい。
（多層反射膜）
　多層反射膜２は、ＥＵＶ光の反射率を高くする観点から、屈折率が異なる元素を主成分とする複数の層を周期的に積層させた構成であることが好ましい。一般に、多層反射膜２は、高屈折率層１層と低屈折率層１層との組を１周期とし、４０～６０周期程度積層された構造を有する。
　高屈折率層／低屈折率層としては、Ｍｏ／Ｓｉ多層反射膜が一般的であるが、これに限定されるものではなく、例えば、Ｒｕ／Ｓｉ多層反射膜、Ｍｏ／Ｂｅ多層反射膜、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物多層反射膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ多層反射膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ多層反射膜、ＭｏＲｕ／Ｓｉ多層反射膜、Ｓｉ／Ｒｕ／Ｍｏ多層反射膜、Ｓｉ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｒｕ多層反射膜等も挙げられる。
　多層反射膜２は、波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光の入射角６°の入射光の反射率が、好ましくは６０％以上、より好ましくは６５％以上である。
　多層反射膜２を構成する各膜の厚さ及び積層の繰り返し周期は、膜材料及びＥＵＶ光の所望の反射率等に応じて適宜設定される。
　多層反射膜２は、例えば、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法等の公知の成膜方法を用いて、構成する各膜を所望の厚さで成膜することにより形成できる。
　例えば、イオンビームスパッタ法で、Ｍｏ／Ｓｉ多層反射膜を形成する場合、アルゴン（Ａｒ）ガス（ガス圧１．３×１０－２～２．７×１０－２Ｐａ）をスパッタガスとして、イオン加速電圧３００～１５００Ｖ、成膜速度０．０３０～０．３００ｎｍ／ｓｅｃで、まず、Ｓｉターゲットを用いて、厚さ４．５ｎｍになるようにＳｉ膜を成膜し、次に、Ｍｏターゲットを用いて、厚さ２．３ｎｍになるようにＭｏ膜を成膜する。これを１周期として、Ｍｏ膜／Ｓｉ膜を３０～６０周期繰り返して積層させることにより、Ｍｏ／Ｓｉ多層反射膜を形成できる。
（保護膜）
　多層反射膜２と吸収層３との間には、マスクパターンを形成する際のドライエッチングから多層反射膜２を保護する保護膜４が形成されていてもよい。保護膜４は、ＥＵＶ露光時に多層反射膜２が酸化して、ＥＵＶ光の反射率が低下することを防止する役割も有する。
　前記ドライエッチングにおけるエッチングガスによる吸収層３と保護膜４の膜厚方向のエッチング速度比（吸収層３のエッチング速度／保護膜４のエッチング速度）が大きいほど、吸収層３の加工性に優れ、好ましくは１０～２００、より好ましくは３０～１００である。
　なお、エッチングガスとしては、通常、ハロゲン系ガス、酸素系ガス、又はこれらの混合ガスが用いられる。ハロゲン系ガスとしては、例えば、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４、ＣＨＣｌ３、ＣＣｌ４及びＢＣｌ３から選ばれる１種以上を含む塩素系ガス；ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６、ＢＦ３及びＸｅＦ２から選ばれる１種以上を含むフッ素系ガスが挙げられる。
　保護膜４は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ及びＳｉから選ばれる１種以上の元素を含むことが好ましい。保護膜４が、Ｒｈを含む場合、Ｒｈのみからなる膜でもよいが、Ｒｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｙ及びＴｉから選ばれる１種以上の元素を含むことも好ましい。これらの元素のうち、エッチングガス、及び反射型マスクの洗浄等に用いられる硫酸過水に対する耐性を向上させる観点から、Ｒｕ、Ｔａ、Ｉｒ、Ｐｄ及びＹから選ばれる１種以上が好ましい。また、保護膜４の平滑性を向上させる観点から、Ｎ、Ｏ、Ｃ及びＢから選ばれる１つ以上の元素を含んでいてもよい。
　保護膜４は、単層であってもよく、複数層からなる多層膜であってもよい。保護膜４が多層膜である場合、保護膜４の下層が、多層反射膜２の最上面に接触し、保護膜４の上層が、吸収層３の最下面に接触するように形成され得る。このように、保護膜４を複層構成とすることで、層毎に所定の機能に優れた材料を使用し、保護膜４全体の多機能化を図ることができる。例えば、保護膜４は、全体としてＲｈ含有量が５０ａｔ％以上である場合、Ｒｈを含有しない層を有していてもよい。保護膜４が多層膜である場合、保護膜４の膜厚とは、多層膜の合計膜厚を意味する。
　保護膜４の膜厚は、多層反射膜２の反射性能を妨げることなく、上述した役割を十分に発揮できる範囲内であればよく、好ましくは１．０～１０．０ｎｍ、より好ましくは２．０～３．５ｎｍである。
　同様の観点から、保護膜４は、二乗平均粗さ（ＲＭＳ）が、好ましくは０．３ｎｍ以下、より好ましくは０．１ｎｍ以下であり、平滑であることが好ましい。
　保護膜４は、例えば、ＤＣスパッタリング法、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法等の公知の成膜方法を用いて、所望の厚さで成膜することにより形成できる。
　さらに、ドライエッチングや欠陥修正時に多層反射膜２を保護するための、バッファー層（図示せず）が、保護膜４と吸収層３との間に形成されていてもよい。バッファー層の構成材料は、特に限定されるものではないが、例えば、ＳｉＯ２、Ｃｒ、Ｔａ等を主成分とした材料等が挙げられる。
（吸収層）
　吸収層３は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の屈折率が０．９３０以下、かつ、消衰係数が０．０２５以上であり、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の入射光に対する、多層反射膜２の表面からの反射光と吸収層３の表面からの反射光との位相差が、２２０～２８０°となるように形成される。
　本実施形態の反射型マスクブランクは、吸収層３が、このような特性を有していることにより、微細なライン状パターンを高い寸法精度で転写できるＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクに好適である。
　吸収層３の波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の屈折率は、０．９３０以下であり、好ましくは０．９２５以下、より好ましくは０．９２０以下である。屈折率は、好ましくは０．８５０以上である。
　屈折率が上記範囲内であることにより、位相差を大きくしやすく、微細なライン状パターンを高い寸法精度で転写できる位相シフトマスクが得られる。
　吸収層３の波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の消衰係数は、０．０２５以上であり、好ましくは０．０２８～０．０６５、より好ましくは０．０３０～０．０５０である。
　消衰係数が上記範囲内であることにより、微細なライン状パターンを高い寸法精度で転写できる位相シフトマスクが得られる。
　位相シフトマスクとしての効果を十分に発揮させるためには、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の入射光に対する、多層反射膜２の表面からの反射光と吸収層３の表面からの反射光との位相差が、２２０～２８０°であり、好ましくは２２５～２８０°である。
　上記範囲内の位相差であることにより、微細なライン状パターンを高い寸法精度で転写できる位相シフトマスクが得られる。
　なお、本発明において、位相シフトマスクにおける多層反射膜２からの反射光とは、吸収層３を透過することなく、マスクパターンの開口部を通過し、（保護膜４及び）多層反射膜２に直接入射した波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光が、多層反射膜２で反射され、再び吸収層３を透過することなく、マスクパターンの開口部を通過した反射光を意味する。また、吸収層３の表面からの反射光とは、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の入射光が、吸収層３で吸収されながら吸収層３（及び保護膜４）を透過し、多層反射膜２で反射され、再び吸収層３で吸収されながら吸収層３を透過した反射光を意味する。
　ＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクの吸収層は、上述したように、シャドーイングの抑制の観点から、薄いことが望ましく、構成材料及び構造も種々検討されており、また、位相差は１８０°又は２１６°が最良であると考えられていた。位相差は、本発明においては、光学多層膜シミュレーションで計算した値を用いるが、概略的には、下記式（４）により表すことができる。
　　θ＝４π｛ｄ／λ－ｄ／（λ／ｎ）｝　　　（４）
　式（４）中、θは位相差、ｄは吸収層３の膜厚、λは入射光の波長、ｎは吸収層３の屈折率である。
　本発明では、λ＝１３．５［ｎｍ］、ｎ＜１であることから、吸収層３は、膜厚が薄く、屈折率が大きいほど、位相差は小さくなる。
　反射型マスクブランク１０の吸収層３に形成される微細なライン状パターンの好適な態様は、例えば、互いのライン方向が直交する第１のライン状パターン及び第２のライン状パターンを含むマスクパターンが挙げられる。反射型マスクブランク１０の吸収層３に形成されるマスクパターンは、第１のライン状パターンにより、図２（ａ）に示すような第１のライン状転写パターンＬ１が被転写面Ｔに形成され、また、第２のライン状パターンにより、図２（ｂ）に示すような第２のライン状転写パターンＬ２が被転写面Ｔに形成されるようなパターン転写を行うため、すなわち、ラインアンドスペースパターン（ＬＳパターン）を形成するためのものであることが好ましい。
　図２（ａ）及び（ｂ）に示す被転写面Ｔ上の第１のライン状転写パターンＬ１及び第２のライン状転写パターンＬ２は、いずれも、ラインの幅と間隔とがいずれも等しいが、幅及び間隔のそれぞれ、また、幅と間隔とが異なっていてもよい。また、ライン同士が交差する部分を含んでいてもよい。
　反射型マスクブランク１０は、第１のライン状パターン及び第２のライン状パターンにより形成される転写パターンが、例えば、ＨＰが１８ｎｍ以下の微細なライン状パターンを含むものである場合に好適であり、より好ましくはＨＰが１６ｎｍ以下である。
　上記範囲内のＨＰである場合に、寸法精度が高い位相シフトマスクとしてのより優れた効果が得られる。
　ＥＵＶリソグラフィは縮小投影露光であり、マスクパターンに対する転写パターンの縮小率は、通常、４倍であるため、例えば、転写パターンが、ＨＰが１６ｎｍのライン幅とライン間隔が等しいＬＳパターンである場合、マスクパターンは、ＨＰが６４ｎｍのＬＳパターンとなる。
　なお、ライン幅とライン間隔が異なるＬＳパターンの場合は、解像限界におけるライン幅の限界寸法（ＣＤ；Ｃｒｉｔｉｃａｌ　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を、ＨＰに相当するものとみなすことができる。
　吸収層３を構成する材料は、上記のような位相シフトマスクを形成し得るものであれば、特に限定されるものではないが、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｕ及びＡｇから選ばれる１種以上の金属元素を含むことが好ましい。金属元素は、１種単独でも、２種以上であってもよい。また、前記材料は、金属元素の単体でも、合金でもよく、また、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）、水素（Ｈ）等を含む化合物でもよい。
　２種の金属元素からなる材料としては、例えば、ＰｄＣｒ、ＩｒＭｏ、ＯｓＲｕ、ＲｕＰｔ、ＲｕＩｒ、ＯｓＲｅ等の合金が挙げられる。２種以上の金属元素を含む場合の各金属の組成比は、吸収層３の屈折率及び消衰係数が、上記数値範囲を満たす限り、特に限定されるものではない。
　例えば、吸収層３の構成材料がＰｄＣｒ合金の場合、Ｐｄ含有量［ａｔ％］に対するＣｒ含有量［ａｔ％］の比（Ｃｒ／Ｐｄ）は、吸収層３の結晶化を抑制しつつ、所望の光学特性を得る観点から、好ましくは０．０１～２０、より好ましくは０．１～１０、さらに好ましくは０．２～４である。合金には、結晶性を制御する目的で、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｃ等が含まれていてもよい。
　例えば、吸収層３の構成材料がＩｒＭｏ合金の場合、Ｉｒ含有量［ａｔ％］に対するＭｏ含有量［ａｔ％］の比（Ｍｏ／Ｉｒ）は、吸収層３の結晶化を抑制しつつ、所望の光学特性を得る観点から、好ましくは０．０１～４、より好ましくは０．０５～２、さらに好ましくは０．１～１である。合金には、結晶性を制御する目的で、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｃ等が含まれていてもよい。
　例えば、吸収層３を構成材料がＯｓＲｕ合金の場合、Ｏｓ含有量［ａｔ％］に対するＲｕ含有量［ａｔ％］の比（Ｒｕ／Ｏｓ）は、吸収層３の結晶化を抑制しつつ、所望の光学特性を得る観点から、好ましくは０．０１～４、より好ましくは０．０５～２、さらに好ましくは０．１～１である。合金には、結晶性を制御する目的で、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｃ等が含まれていてもよい。
　例えば、吸収層３を構成材料がＲｕＰｔ合金の場合、Ｒｕ含有量［ａｔ％］に対するＰｔ含有量［ａｔ％］の比（Ｐｔ／Ｒｕ）は、吸収層３の結晶化を抑制しつつ、所望の光学特性を得る観点から、好ましくは０．０１～２０、より好ましくは０．１～１０、さらに好ましくは０．２～５である。合金には、結晶性を制御する目的で、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｃ等が含まれていてもよい。
　例えば、吸収層３を構成材料がＲｕＩｒ合金の場合、Ｒｕ含有量［ａｔ％］に対するＩｒ含有量［ａｔ％］の比（Ｉｒ／Ｒｕ）は、吸収層３の結晶化を抑制しつつ、所望の光学特性を得る観点から、好ましくは０．０１～２０、より好ましくは０．２～１０、さらに好ましくは０．４～４である。合金には、結晶性を制御する目的で、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｃ等が含まれていてもよい。
　例えば、吸収層３を構成材料がＯｓＲｅ合金の場合、Ｏｓ含有量［ａｔ％］に対するＲｅ含有量［ａｔ％］の比（Ｒｅ／Ｏｓ）は、吸収層３の結晶化を抑制しつつ、所望の光学特性を得る観点から、好ましくは０．０１～２０、より好ましくは０．０５～１０、さらに好ましくは０．１～５である。合金には、結晶性を制御する目的で、Ｂ、Ｎ、Ｏ、Ｃ等が含まれていてもよい。
　また、吸収層３は、２層以上の膜が積層されてなる複層構成であってもよい。複層構成であれば、各層を異なる材料による所定の機能層として、吸収層３全体を設計できる点で好ましい。機能層としては、例えば、パターニングの際に反射層が受けるダメージを防止する目的で反射層と吸収層との間に必要に応じて成膜するバッファー層、マスクパターンの検査時のコントラストを向上させる目的で吸収層３の最上層に必要に応じて形成される低反射層（マスクパターンの検査光の波長域における低反射層）、ＥＵＶ波長での反射率を制御する目的で形成される低反射層、ＥＵＶ波長での位相を制御する目的で成膜される位相制御層等が挙げられる。
　複層構成における層の組み合わせとしては、例えば、Ｐｔ／Ｒｕ、Ｉｒ／Ｒｕ、Ｐｔ／Ｔａ、Ｐｔ／Ｔａ２Ｏ５、Ｉｒ／Ｃｒ、Ｉｒ／Ｔａ２Ｏ５等が挙げられる。これらのＰｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｔａ、Ｔａ２Ｏ５、Ｃｒ等の層の構成材料は、光学特性、結晶性、エッチング性、耐久性等の要求特性に応じて、合金、窒素物、酸窒化物、ホウ化物等であってもよい。積層順序は、いずれでもよく、例えば、上記の２層構成の場合、好ましくは１層目／２層目の順である。
　複層構成の場合の屈折率及び消衰係数は、各層の屈折率及び消衰係数の各厚さを加味した加重平均値として求められる。
　吸収層３は、例えば、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法等の公知の成膜方法を用いて、構成する各膜を所望の厚さで成膜することにより形成できる。
　上記のような吸収層であれば、吸収層３の総厚さが６０ｎｍ以下で、シャドーイングを抑制しつつ、微細なライン状パターンを高い寸法精度で転写できる位相シフトマスクとしての効果を発揮できる。吸収層３の総厚さは、吸収層３の成膜及びマスクパターン形成時のエッチングの効率の観点からも、薄いことが好ましく、好ましくは６０ｎｍ以下、より好ましくは５８ｎｍ以下、さらに好ましくは４５ｎｍ以下である。また、吸収層３の総厚さは、ＥＵＶ光の吸収効果の観点から、好ましくは２０ｎｍ以上である。
（反射防止膜）
　吸収層３上には、検査工程で波長１９０～２６０ｎｍのＤＵＶ光（深紫外光）を使用する場合、反射を防止する反射防止膜（図示せず）が積層されていてもよい。
　反射型マスクは、吸収層３に形成されたマスクパターンの欠陥を調べるマスク検査が行われることがある。このマスク検査は、主に検査光の反射光の光学データに基づいて、欠陥の有無等が判断されることから、マスクを透過する光は検査光として使用できず、ＤＵＶ光が用いられる。正確な検査の観点から、吸収層３上には、検査光であるＤＵＶ光の反射を防止する反射防止膜を設けておくことが好ましい。
　反射防止膜は、上述した役割を果たすため、吸収層３よりもＤＵＶ光の屈折率が低い材料で形成されることが好ましい。反射防止膜の構成材料としては、例えば、Ｔａを主成分とし、Ｔａ以外に、Ｈｆ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｂ、Ｎ、Ｈ及びＯから選ばれる１種以上の成分を含む材料が挙げられる。具体例として、ＴａＯ、ＴａＯＮ、ＴａＯＮＨ、ＴａＨｆＯ、ＴａＨｆＯＮ、ＴａＢＳｉＯ、ＴａＢＳｉＯＮ等が挙げられる。
　反射防止膜は、例えば、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法等の公知の成膜方法を用いて、所望の厚さで成膜することにより形成できる。
（その他の構成）
　本実施形態の反射型マスクブランクは、上述した各膜及び層以外に、反射型マスクブランクにおいて公知の機能膜を設けてもよい。
　例えば、反射型マスクブランク１０を静電チャックの載置部等に吸着固定させるために、基板１の多層反射膜２とは反対側の面（裏面）に、裏面導電膜が形成されていてもよい。
　裏面導電膜は、シート抵抗が１００Ω／□以下であることが好ましく、公知の構成を適用することができる。裏面導電膜の構成材料としては、例えば、Ｓｉ、ＴｉＮ、Ｍｏ、Ｃｒ、ＴａＳｉ等が挙げられる。裏面導電膜の厚さは、例えば、１０～１０００ｎｍとすることができる。
　裏面導電膜は、例えば、マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、化学気相成長法（ＣＶＤ法）、真空蒸着法、電気メッキ法等の公知の成膜方法を用いて、所望の厚さで成膜することにより形成できる。
　本発明の反射型マスクブランクは、ＥＵＶ光の反射率が、好ましくは０．１～２０％、より好ましくは０．５～１５％、さらに好ましくは１．０～１０％、よりさらに好ましくは１．５～８．０％である。
［反射型マスク］
　図３に、本実施形態の反射型マスクの断面を模式的に示す。図３に示す反射型マスク２０は、基板１上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜２と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層３とが、この順に基板１側から積層されたＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクであって、吸収層３は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の屈折率が０．９５以下、かつ、消衰係数が０．０２５以上であり、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の入射光に対する、多層反射膜２の表面からの反射光と吸収層３の表面からの反射光との位相差が、２２０～２８０°、好ましくは２２５～２８０°であり、吸収層３にマスクパターンＭが形成されているものである。
　すなわち、本発明の反射型マスクは、本実施形態の反射型マスクブランク１０の吸収層３にマスクパターンＭが形成されているものである。したがって、反射型マスク２０の各構成層の説明は、上記の反射型マスクブランク１０についての説明と同様であるため、省略する。
　マスクパターンＭは、より複雑なパターンに対応するものとして、上記の反射型マスクブランク１０の説明で述べたように、互いのライン方向が直交する第１のライン状パターン及び第２のライン状パターンを含むように構成され得る。すなわち、図２（ａ）及び（ｂ）に示すような第１のライン状転写パターンＬ１及び第２のライン状転写パターンＬ２を含むＬＳパターン転写を行うためのものであることが好ましい。
　反射型マスク２０は、第１のライン状転写パターンＬ１及び第２のライン状転写パターンＬ２を含むＬＳパターンが、上記の反射型マスクブランク１０の説明で述べたように、微細なライン状パターンを含む場合に好適であり、例えば、ＨＰが、好ましくは１８ｎｍ以下、より好ましくは１６ｎｍ以下である。
　上記範囲内のＨＰのライン状パターンを含む場合に、転写精度が高い位相シフトマスクとしてのより優れた効果が得られる。
　本発明において、反射型マスク２０による転写精度が優れていることは、規格化像ログスロープ（ＮＩＬＳ：Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　Ｉｍａｇｅ　Ｌｏｇ　Ｓｌｏｐｅ）により推定できる。ＮＩＬＳとは、転写パターンにおける光強度の明部と暗部のコントラストを示す特性値である。ＮＩＬＳの値が高いほど、転写パターンのコントラストが高く、転写精度が良好であると言える。ＮＩＬＳは、下記式（５）により求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（５）中、Ｉ（ｘ）は転写パターンにおける光強度分布（最大強度で規格化した強度、無次元量）、ｘは転写パターンのライン幅方向におけるピークの位置からの距離（単位：ｎｍ）、ＣＤは転写パターンの解像限界でのライン幅の限界寸法（Ｃｒｉｔｉｃａｌ　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を表す。
　図４に、光強度分布Ｉ（ｘ）の概略を示す。ＮＩＬＳは、図４に示すように、Ｉ（ｘ）のピーク部における幅（ｘ２－ｘ１）がＣＤに等しくなるときのｌｎＩ（ｘ）（Ｉ（ｘ）の自然対数）の傾きと、ＣＤの積として求められる。
　Ｉ（ｘ）は、公知の光学結像理論（例えば、松本宏一著、“リソグラフィー光学”、「光学」、日本光学会、２００１年３月、第３０巻、第３号、ｐ．４０－４７参照）に基づくリソグラフィシミュレーションで求められる。シミュレーションには、市販のソフトウェア（例えば、リソグラフィシミュレータ「ＰＲＯＬＩＴＨ」、ＫＬＡ－Ｔｅｎｃｏｒ社製；「Ｓｅｎｔａｕｒｕｓ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ」、Ｓｙｎｏｐｓｉｓ社製等）を用いることもできる。
　本発明では、ＥＵＶ露光装置のレンズの開口数ＮＡを、０．３３、又は、パターンのさらなる微細化に向けた次世代型を考慮して０．５５と仮定して、シミュレーションを行った。
　ＮＡ＝０．３３の場合、マスクパターンの縮小倍率は、縦横とも４倍であり、反射型マスク２０の吸収層３に形成される第１のライン状パターン及び第２のライン状パターンはいずれも、ＣＤの４倍、すなわち、転写パターンのＬＳパターンのＨＰの４倍と仮定した。
　ＮＡ＝０．５５の場合、マスクパターンの縮小倍率は縦（スキャン方向）８倍、横４倍であり、第１のライン状転写パターンＬ１に対応する第１のライン状パターンは、ＣＤの８倍、すなわち、第１のライン状転写パターンのＨＰの８倍と仮定し、第２のライン状転写パターンＬ２に対応する第２のライン状パターンは、ＣＤの４倍、すなわち、第２のライン状転写パターンのＨＰの４倍と仮定した。
　仮定した各ＨＰの設定値において、屈折率ｎを０．８８～０．９６、消衰係数ｋを０．０１５～０．０６５、吸収層の膜厚ｄを２０～８０ｎｍの範囲内で変化させて繰り返し計算を行い、所定のｎ及びｋにおいて、ＮＩＬＳが最大となるｄ（最適値）を求めた。また、このときのｄ、ｎ及びｋの値から、位相差の最適値を求めた。
　シミュレーションにおけるＥＵＶ露光装置についての設定条件を以下に示す。
　＜ＮＡ＝０．３３の場合＞
　　ＥＵＶ露光光：λ＝１３．５［ｎｍ］、入射角６°
　　マスクパターンの縮小倍率：縦横とも４倍
　　ＨＰ（＝ＣＤ）＝１３～２０［ｎｍ］
　　照明系：二重極照明；各ＨＰにおけるコヒーレンスファクターσｏｕｔ及びσｉｎの最適値を表１に示す。
　＜ＮＡ＝０．５５の場合＞
　　ＥＵＶ露光光：λ＝１３．５［ｎｍ］、入射角５．３５５°
　　マスクスパターンの縮小倍率：縦８倍、横４倍
　　ＨＰ（＝ＣＤ）＝８～１４［ｎｍ］
　　照明系：二重極照明；各ＨＰにおけるコヒーレンスファクターσｏｕｔ及びσｉｎの最適値を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　図２に示すように、第１のライン状転写パターンＬ１及びこれに対応するマスクパターンの第１のライン状パターンは、ライン幅と露光光Ｉの入射面とが垂直である。一方、第２のライン状転写パターンＬ２及びこれに対応するマスクパターンの第２のライン状パターンは、ライン幅と露光光Ｉの入射面とが平行である。
　反射型マスク２０は、第１のライン状転写パターンＬ１のＮＩＬＳをＮＶ、第２のライン状転写パターンＬ２のＮＩＬＳをＮＨと表したとき、下記式（１）～（３）のすべてを満たすことが好ましい。
　　ＮＶ≧２．８０　　　（１）
　　ＮＨ≧２．８０　　　（２）
　　｜ＮＶ－ＮＨ｜／ｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝＜０．０６０　　　（３）
　ＮＶ及びＮＨは、高いほど好ましく、転写パターンの良好なコントラストの観点から、いずれも、好ましくは２．８０以上であり、より好ましくは２．８５以上である。
　図５に、ＮＡ＝０．３３、ＨＰ＝２０［ｎｍ］の場合の計算結果のグラフを示す。図５（ａ）は、ＮＶ又はＮＨの低い方の値、すなわち、ｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝を等高線で表した分布図である。ＮＶ及びＮＨのいずれもが、等高線で表されるＮＩＬＳの値以上であることを意味している。所定のｎ及びｋにおいて、ＮＩＬＳが最大となるｄ（最適値）が求められる。図５（ｂ）は、このときのｄ、ｎ及びｋの値から計算した位相差を等高線で表したものである。
　ＨＰ＝２０［ｎｍ］の場合は、図５（ａ）から、ｎが低く、かつ、ｋが高いほどＮＩＬＳが高いが、図５（ｂ）から、このときの好ましい位相差は、公知のとおり、１８０～２１６°程度の範囲内であると言える。
　図６に、ＮＡ＝０．５５、ＨＰ＝１２［ｎｍ］の場合の計算結果のグラフを示す。図６（ａ）も、図５（ａ）と同様に、ｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝を等高線で表したものであり、図６（ｂ）は、このときのｄ、ｎ及びｋの値から計算した位相差を等高線で表したものである。
　ＨＰ＝１２［ｎｍ］の場合は、図６（ａ）から、ｎ≦０．９３０、かつ、ｋ≧０．０２５の範囲で、ＮＩＬＳ≧２．８０以上となり、また、図６（ｂ）から、このときの位相差は、２２０～２８０°の範囲内であることが確認された。
　ＨＰの値が小さい場合に、ＮＩＬＳが最大値となる位相差が大きくなる理由としては、以下のように考えられる。
　ＬＳパターンの反射型マスクでは、マスクパターンのスペースとライン（凹凸）の境界部で、光の電界が連続的に変化する。ＨＰの値が小さくなると、マスクパターンの凹凸の連続周期が短くなり、これに伴い、マスクパターンの凹凸の境界部での光の電界は、ＨＰの値が大きい場合に比べて、周期が短くなる。すなわち、ＨＰの値が、ＥＵＶ露光光の波長（１３．５ｎｍ）と同等程度又はより小さい場合は、マスクパターンにおける電界の歪みが大きくなり、結果的に、マスクパターンのスペースとラインとでの実際の位相差は、狙いよりも小さくなる現象が生じると考えられる。このため、ＨＰの値が小さい場合には、予め吸収層３の厚さの調整等により、より大きな位相差を生じるように作製されたマスクブランクを用いることにより、位相シフトマスクの効果を実現できる。
　ＮＩＬＳは、ライン状転写パターンの方向によって差があると、マスクパターンのライン方向ごとに、ＨＰを調整して設計する必要が生じる。このため、マスクパターンの設計容易性の観点から、ライン方向を問わず、ＮＩＬＳの値は差が小さいことが好ましい。すなわち、ＮＶとＮＨとの差が小さいほど、ライン状パターンの方向にかかわらず、転写パターンを高い寸法精度で形成できると言える。このような観点から、式（３）に示すように、｜ＮＶ－ＮＨ｜／ｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝で表される差の割合は、好ましくは０．０６０未満、より好ましくは０．０５５以下、さらに好ましくは０．０５０以下である。
　図７に、ＮＡ＝０．３３、ＨＰ＝１６［ｎｍ］、ｎ＝０．９０の場合における計算結果に基づく、ｋと｜ＮＶ－ＮＨ｜／ｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝との関係のグラフを示す。図７から、ｋの値が高くになるにつれて、｜ＮＶ－ＮＨ｜／ｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝の値が小さくなることが確認できる。この結果から、｜ＮＶ－ＮＨ｜／ｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝の値を小さくするためには、ｋが、好ましくは０．０２５以上、より好ましくは０．０２８以上、さらに好ましくは０．０３０以上であることが分かる。これは、ＮＶ及びＮＨのうち、ＮＶに対するｋの値の影響は小さいのに対して、ＮＨは、ｋが高くなるにつれて高くなり、ＮＶとＮＨとの差が小さくなることとに起因している。
　また、ｋの値が低くなると、ＮＨが低くなる要因として、以下の点も挙げられる。ＮＨは、露光光Ｉの入射面がライン幅方向と平行であるとき（図２（ｂ）参照）のＮＩＬＳであり、マスクパターンへ入射する露光光Ｉの一部は、マスクパターンのスペース（凹部）の側壁に対して照射される。また、多層反射膜２からの反射光の一部も、マスクパターンの凹部の側壁に吸収される。このため、ＮＨは、マスクパターンの凹凸構造によるシャドーイングの影響を受けて低下し、第２のライン状の転写パターンＬ２の方が、第１のライン状の転写パターンＬ１よりも、寸法精度が劣る傾向がある。
　したがって、ｋの値が高ければ、吸収層３における光吸収が大きくなり、シャドーイングによる散乱光の発生等の影響を抑制できる。
　ＮＡ＝０．５５の場合でも、同様な結果が得られる。
　本実施形態の反射型マスクブランク１０の吸収層３を、具体的に、各種材料で構成した場合について、ＥＵＶリソグラフィによる転写パターン（ＬＳパターン）が所定のＨＰのときの、位相差θ、ＮＩＬＳ、及び吸収層３の総厚さｄ（最適値）の光学シミュレーション結果を、表３及び４に示す。表２は、ＮＡ＝０．３３の場合、表３は、ＮＡ＝０．５５の場合を示す。
　なお、表３及び４に示す吸収層３において、各金属元素の光学定数（ｎ、ｋ）は、表２に示す値を用い、各合金の組成は、Ｐｄ０．７９Ｃｒ０．２１、Ｉｒ０．２５Ｍｏ０．７５、Ｏｓ０．１４Ｒｕ０．８６、Ｒｕ０．５Ｐｔ０．５、Ｒｕ０．３Ｔａ０．７、Ｒｕ０．５５Ｉｒ０．４５、Ｏｓ０．６Ｒｅ０．４とした。合金の光学定数は、厳密には、密度や製膜条件の影響も受けるため、代表値を用いた。また、表３のＩｒ／Ｔａ２Ｏ５（１０ｎｍ）とは、吸収膜３が、基板１側から１層目がＩｒ膜、２層目がＴａ２Ｏ５膜（厚さ１０ｎｍ）の２層構造で形成されていることを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表３及び４から分かるように、屈折率が０．９３０よりも高いＴａＢＮでは、吸収層を厚くしても、位相差が１８０°未満と小さく、コントラストの高い転写パターンは得られ難い。また、消衰係数が低いＲｕＴａでは、ＮＶとＮＨとの差の割合が大きく、寸法精度が高い転写パターンを得られ難い。
　また、屈折率が０．９３０以下、かつ、消衰係数が０．０２５以上であっても、転写パターンのＨＰが１８ｎｍのときは、位相差が２２０°未満でも、ＮＶ及びＮＨが高い場合もある。一方、ＨＰが１６ｎｍ以下のときは、位相差が２２０～２８０°で、層厚さ６０ｎｍ以下でも、寸法精度が高い転写パターンが得られると言える。
　反射型マスク２０は、反射型マスクブランク１０を用いて、公知のリソグラフィ技術を適用して、マスクパターンＭを形成することにより製造できる。例えば、反射型マスクブランク１０の吸収層３上に、フォトレジスト膜を形成し、所望のパターン形状を有するレジストパターンに加工し、ドライエッチング等により吸収層３にエッチング処理を施した後、レジストパターンを含む不要なフォトレジストを除去することにより、吸収層３にマスクパターンＭが形成された反射型マスク２０を得ることができる。
　１　　基板
　２　　多層反射膜
　３　　吸収層
　４　　保護膜
　１０　反射型マスクブランク
　２０　反射型マスク
　Ｉ　　露光光
　Ｌ１　第１のライン状転写パターン
　Ｌ２　第２のライン状転写パターン
　Ｔ　　被転写面
　Ｍ　　マスクパターン

Claims (18)

  1. 　基板上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜と、ＥＵＶ光を吸収する吸収層とが、この順に前記基板側から積層されたＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、
    　前記吸収層は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の屈折率が０．９３０以下、かつ、消衰係数が０．０２５以上であり、
    　波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の入射光に対する、前記多層反射膜の表面からの反射光と前記吸収層の表面からの反射光との位相差が、２２０～２８０°である、
    反射型マスクブランク。
  2. 　前記位相差が、２２５～２８０°である、請求項１に記載の反射型マスクブランク。
  3. 　前記吸収層に、互いのライン方向が直交する第１のライン状パターン及び第２のライン状パターンを含むマスクパターンを形成する、請求項１又は２に記載の反射型マスクブランク。
  4. 　前記第１のライン状パターン及び前記第２のライン状パターンにより形成される転写パターンのハーフピッチが１６ｎｍ以下である、請求項３に記載の反射型マスクブランク。
  5. 　前記吸収層は、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から選ばれる１種以上の金属元素を含む、請求項１又は２に記載の反射型マスクブランク。
  6. 　前記吸収層は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から選ばれる１種以上の金属元素を含む、請求項１又は２に記載の反射型マスクブランク。
  7. 　前記吸収層は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の消衰係数が０．０２５～０．０４０である、請求項１又は２に記載の反射型マスクブランク。
  8. 　前記吸収層は、２層以上の膜が積層されてなる、請求項１又は２に記載の反射型マスクブランク。
  9. 　前記吸収層は、総厚さが６０ｎｍ以下である、請求項１又は２に記載の反射型マスクブランク。
  10. 　前記多層反射膜と前記吸収層との間に、前記多層反射膜を保護する保護膜が形成されている、請求項１又は２に記載の反射型マスクブランク。
  11. 　基板上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜とＥＵＶ光を吸収する吸収層とが、この順に前記基板側から積層されたＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクであって、
    　前記吸収層は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の屈折率が０．９３０以下、かつ、消衰係数が０．０２５以上であり、
    　波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の入射光に対する、前記多層反射膜の表面からの反射光と前記吸収層の表面からの反射光との位相差が、２２０～２８０°であり、
    　前記吸収層にマスクパターンが形成されている、
    反射型マスク。
  12. 　前記位相差が、２２５～２８０°である、請求項１１に記載の反射型マスク。
  13. 　前記マスクパターンが、互いのライン方向が直交する第１のライン状パターン及び第２のライン状パターンを含む、請求項１１又は１２に記載の反射型マスク。
  14. 　露光光の入射面がライン幅に垂直であるライン状パターンの規格化像ログスロープをＮＶ、露光光の入射面がライン幅に平行であるライン状パターンの規格化像ログスロープをＮＨと表したとき、下記式（１）～（３）のすべてを満たす、請求項１３に記載の反射型マスク。
    　　ＮＶ≧２．８０　　　（１）
    　　ＮＨ≧２．８０　　　（２）
    　　｜ＮＶ－ＮＨ｜／ｍｉｎ｛ＮＶ，ＮＨ｝＜０．０６０　　　（３）
  15. 　前記反射型マスクの第１のライン状パターン及び第２のライン状パターンにより形成される転写パターンのハーフピッチが１６ｎｍ以下である、請求項１３に記載の反射型マスク。
  16. 　前記吸収層は、イリジウム（Ｉｒ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、ルテニウム（Ｒｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から選ばれる１種以上の金属元素を含む、請求項１１又は１２に記載の反射型マスク。
  17. 　前記吸収層は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、金（Ａｕ）及び銀（Ａｇ）から選ばれる１種以上の金属元素を含む、請求項１１又は１２に記載の反射型マスク。
  18. 　前記吸収層は、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光の消衰係数が０．０２５～０．０４０である、請求項１１又は１２に記載の反射型マスク。
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