JP4900656B2 - 反射型マスクブランク、反射型フォトマスク、及び反射型フォトマスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば軟Ｘ線領域の波長を有する光、特に極端紫外光すなわちＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光によるフォトリソグラフィ法を用いた半導体装置の製造方法に用いられる反射型フォトマスク及びその製造方法、並びに、それに用いられる反射型フォトマスクブランクに関する。

近年の半導体素子における高集積化に伴い、フォトリソグラフィ法によるＳｉ基板上へのパターン転写の微細化が加速している。
そして、従来のランプ光源（波長３６５ｎｍ）やエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍ）を用いたフォトリソグラフィ法における光源の短波長化は解像限界に近づいてきたことから、特に６５ｎｍ以下の微細加工を可能にする新たなフォトリソグラフィ法の確立が急務となってきた。

また、最近では、露光装置の投影レンズと基板との間の空間を水などの液体で満たす、いわゆる液浸露光技術の開発が進められている。これは空気よりも屈折率の大きい媒質を使うことで、波長を短くするのと同等の効果を得るものである。この技術により、従来の１９３ｎｍの波長でも６５ｎｍ程度までは見通しが立っているものの、５０ｎｍより小さいパターンを転写するのは極めて困難であるといわれている。

そこで、近年、これらの紫外レーザよりも１桁以上短い１０ないし１５ｎｍの波長を有するＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍ）を光源とするＥＵＶリソグラフィ法の開発が行われている。
このＥＵＶリソグラフィ法では、ＥＵＶ光の波長領域における物質の屈折率が１よりわずかに小さい程度であることから、従来の光源で用いられるような屈折光学系が使用できず、反射光学系による露光が用いられる。また、ＥＵＶの波長域ではほとんどの物質が高い光吸収性をもつことから、パターン転写用フォトマスクとして、既存の透過型フォトマスクではなく、反射型フォトマスクが用いられる。このように、ＥＵＶリソグラフィ法では、露光に使用する光学系及びフォトマスクなどが、従来の露光技術とは顕著に異なる。

このＥＵＶリソグラフィ用の反射型フォトマスクは、例えばチタンをドープしたＳｉＯ２のように熱膨張率の極めて小さい材料を用いた平坦な基板の上に露光波長において反射率の高いミラー（反射鏡）を設け、さらにその上にＥＵＶ光に対して特に吸収性の高い物質からなる光吸収層を、所望の露光パターンに応じてパターン加工して形成したものである。
ＥＵＶ光に対するミラー（反射鏡）は、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から構成される。反射型フォトマスクでは、多層反射膜表面が光吸収層パターンにより覆われた吸収領域と、光吸収層がなく、多層反射膜表面が露出した反射領域とのＥＵＶ反射率のコントラストにより、露光パターンのパターン転写を行う。

また、光吸収層に形成されたパターンの検査は、通常は波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度のＤＵＶ（遠紫外）光をマスク表面に入射させ、その反射光を検出し、その反射率のコントラストを利用して行われる。
具体的には、光吸収層のパターン加工前に、多層反射膜の保護層として光吸収層直下に任意に設けられるバッファ層表面が反射領域となり、パターン加工された光吸収層表面からなる吸収領域との反射率のコントラストにより、光吸収層が設計通りにパターン加工されているかどうかの第１段階の検査がまず行われる。そこでは、本来エッチングされるべき光吸収層がエッチングされずにバッファ層上に残っている箇所（黒欠陥）や、本来エッチングされずにバッファ層上に残るべき光吸収層の一部がエッチングされた箇所（白欠陥）の検出を行う。
なお、バッファ層は光吸収層をドライエッチングにより加工する際、及び光吸収層のパターン欠陥の修正処理を行う際に、多層膜を損傷して反射率が低下するのを防止する目的で形成される。このバッファ層には、光吸収層のドライエッチングに対して耐性が高いこと、修正工程において耐性が高いこと、ならびに、不要なバッファ膜を除去する際に光吸収層の損傷が少ないことが要求される（例えば、特許文献１参照）。

この第１段階の検査において検出された欠陥を修正した後、さらにバッファ層の除去を行い、バッファ層直下の多層反射膜表面を露出させた後、光吸収層に形成されたパターンに対する第２段階の最終検査が行われるが、この検査は、光吸収層表面からなる吸収領域と、多層反射膜表面からなる反射領域との反射率のコントラストを利用して行われる。なお、バッファ層の除去は行わなくても良い場合もあるが、多層反射膜表面にバッファ層の被覆膜があると、多層反射膜の反射率を低下させる傾向があるため、バッファ層は除去される場合が多い。

先に述べた第１段階、及び第２段階のＤＵＶ検査光による光吸収層パターンの検査においては、それぞれ光吸収層が除去されたバッファ層表面と、光吸収層が除去されずに残った光吸収層表面、およびバッファ層が除去された多層膜反射表面と光吸収層表面とのＤＵＶ光反射率のコントラストを利用して行われる。したがって、検査感度をより向上させるためには、第１段階の検査においてはバッファ層表面と光吸収層表面で、第２段階の検査においては多層反射膜表面と光吸収層表面で、それぞれＤＵＶ検査波長における反射率の差が大きいことが望まれる。
そして、このような要求に対し、従来から用いられている透過型の低反射クロムマスクブランクと同様に、光吸収層の上にクロムやタンタルの酸化物や窒化物などを設けた多層光吸収層とすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
なお、多層反射膜の最表面層として、反射率の経時変化を小さくする等の目的で特別に層を設ける場合があり、キャッピング層などの名称で呼ばれる。この場合は、上記反射多層膜表面はキャッピング層表面と読みかえることもできる。
特開平７−３３３８２９号公報 特開２００４−３９８８４号公報

しかしながら、光吸収層上にクロムやタンタルの酸化物や窒化物などを設けて多層光吸収層とする従来技術において、クロムやタンタルの酸化物や窒化物はＤＵＶ検査光での反射率は低くできるものの、単体のクロムやタンタルと比較して、ＥＵＶ光での吸収が小さくなるため、吸収層の膜厚を８０ｎｍ以上と厚くしなければならないという問題があった。

以下、光の吸収性と膜厚の関係について説明する。
まず、各材料の光の吸収は、その材料の光学定数で表すことができ、ＥＵＶやＸ線の波長領域においては、屈折率が１よりわずかに小さいことがほとんどであることから、（１−δ）＋ｉβ（ｉは虚数単位）で一般的に表される。虚数部分のβは消衰係数と呼ばれ、βが大きいほど光が強く吸収される。

たとえば石英ガラス基板上にＭｏとＳｉの交互多層膜を４０対形成し、バッファ層として窒化クロムを１０ｎｍ、光吸収膜としてタンタルシリサイドとタンタルシリサイドの酸化膜の２層構造とした場合について、各層の光学定数を仮定して、波長１３．５ｎｍでの反射率を以下のように計算することができる。
図１６は光吸収膜のタンタルシリサイドの下層吸収膜と酸化タンタルの上層吸収膜を用いることを想定して、波長１３．５ｎｍに対する光学定数を１−０．０２２＋０．０３５ｉ、タンタルの酸化物の１３．５ｎｍに対する光学定数を１−０．０５０＋０．０２５ｉとし、上層光吸収膜の膜厚を１８ｎｍとしたときに、下層吸収膜の膜厚と１３．５ｎｍでの反射率の関係を示したものである。
また、図１６には酸化タンタルよりもβの大きい材料を仮定して、例えばβの値が０．０５７である場合の計算値を合わせて示した。βが０．０２７の場合、下層吸収膜の膜厚が７０ないし９０ｎｍにおいて反射率が最も小さくなる膜厚がある。これに対して、βが０．０５７と大きい値であれば、反射率が最も小さくなる下層吸収膜の膜厚は小さくなることが図１６より明らかである。
このようなことから、上層光吸収膜の材料として、βの値がより大きい材料が求められていた。

また、ＥＵＶ波長においては反射光学系による露光を用いるため、マスクに入射する光は基板に対して垂直ではなく、例えば５ないし６度の入射角で入射される。この影響により、例えば空間像が非対称になったり、Ｘ−Ｙ方向差が発生し易い。このため光吸収層の膜厚はできる限り薄くすることが望まれている。

本発明は、上記事情を鑑みて得られたもので、露光パターンの転写時におけるＥＵＶ光反射率のみならず、光吸収層のパターン検査におけるＤＵＶ光反射率が十分に低く、反射領域に対して、十分なコントラストが得られる光吸収層を有し、精度の高いマスクパターン転写および高い検査感度を有する反射型フォトマスクを提供することを目的とする。
また、本発明は、マスクパターン転写時におけるＥＵＶ光反射率のみならず、光吸収層のパターン検査におけるＤＵＶ光反射率が十分に低く、反射領域に対して、十分なコントラストが得られる光吸収層を有し、精度の高いマスクパターン転写および高い検査感度を有する反射型フォトマスクを加工し得る反射型フォトマスクブランクを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、マスクパターン転写時におけるＥＵＶ光反射率のみならず、光吸収層のパターン検査におけるＤＵＶ光反射率が十分に低く、反射領域に対して、十分なコントラストが得られる光吸収層を有し、精度の高いマスクパターン転写および高い検査感度を有する反射型フォトマスクおよびこれを加工し得る反射型フォトマスクの製造方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の反射型フォトマスクブランクは、基板と、前記基板上に設けられた多層反射膜と、前記多層反射膜上に設けられた光吸収層とを有し、前記光吸収層は、第１光吸収膜の上に第２光吸収膜を積層してなり、前記第１光吸収膜は、タンタルと、酸素、窒素、炭素および珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素とを含有する膜であり、前記第２光吸収膜は、インジウムと酸素とを含有する膜であり、前記光吸収層は、極端紫外線（ＥＵＶ）光に対する反射率が０．６％未満で、遠紫外線（ＤＵＶ）光に対する反射率が１０％未満であり、前記光吸収層は、厚さが２０ないし１００ｎｍであることを特徴とする。
また本発明の反射型フォトマスクは、基板と、前記基板上に設けられた多層反射膜と、前記多層反射膜上に設けられた光吸収層とを有する反射型フォトマスクブランクの光吸収層がパターン加工された反射型フォトマスクであって、
前記光吸収層は、第１光吸収膜の上に第２光吸収膜を積層してなり、前記第１光吸収膜は、タンタルと、酸素、窒素、炭素および珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素とを含有する膜であり、前記第２光吸収膜は、インジウムと酸素とを含有する膜であり、前記光吸収層は、極端紫外線（ＥＵＶ）光に対する反射率が０．６％未満であり、遠紫外線（ＤＵＶ）光に対する反射率が１０％未満であり、前記光吸収層は、厚さが２０ないし１００ｎｍであることを特徴とする。
また本発明の製造方法は、基板と、前記基板上に設けられた多層反射膜と、前記多層反射膜上に設けられた光吸収層とを有する反射型フォトマスクブランクの光吸収層をパターン加工する反射型フォトマスクの製造方法であって、タンタルと、酸素、窒素、炭素および珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素とを含有する第１光吸収膜を形成し、該第１光吸収膜の上に、インジウムと酸素とを含有する第２光吸収膜を積層して形成することにより、前記光吸収層を、極端紫外線（ＥＵＶ）光に対する反射率が０．６％未満で、遠紫外線（ＤＵＶ）光に対する反射率が１０％未満で、厚さが２０ないし１００ｎｍの光吸収層として形成する工程と、前記光吸収層の上にレジスト層を形成して露光、現像することにより、所定のパターンに応じて前記レジスト層を部分的に除去して前記光吸収層の一部を露出させる工程と、前記レジスト層を介して前記光吸収層をドライエッチングすることにより、前記光吸収層をパターン加工する工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、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に使用される光吸収層にインジウムを含有する膜を具備させることにより、ＥＵＶ光露光によるパターン転写露光時のみならず、ＤＵＶ光によるパターン検査時においても、反射領域に対して良好な反射コントラストが得られ、反射型フォトマスクのパターン転写精度および欠陥検査感度が良好となる。また、この反射型フォトマスクを用いてＥＵＶ光露光を行うことにより、精度の高い微細なパターンで半導体装置を製造することができる。
なお、光吸収層は、タンタルと、酸素、窒素、炭素、および珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有する層と、インジウムと酸素を含有するする層を順次積層してなることが好ましい。また、多層反射膜上にキャッピング層やバッファ層を設けてもよく、その場合、光吸収層はキャッピング層またはバッファ層の上に形成する。

本発明の実施の形態による反射型フォトマスクブランクは、基板と、この基板上に設けられた多層反射膜と、この多層反射膜上に設けられた光吸収層とを有し、この光吸収層が、タンタルと、酸素、窒素、炭素、および珪素からなる群から選択される１種以上の元素を含有する膜と、インジウムと酸素を含有する膜とを積層した構造を有している。なお、反射型フォトマスクブランクは反射型フォトマスクを加工する前の製品であって、反射型フォトマスクブランクの光吸収層は転写される露光パターンに応じたパターン加工がなされていない状態のものである。

図１は本発明の実施例にかかる反射型フォトマスクブランクの構成例を示す概略断面図であり、図２は図１に示す反射型フォトマスクブランクを用いて作成した反射型フォトマスクの構成例を示す概略断面図である。
図１に示すように、本実施例の反射型フォトマスクブランク１０は、基板１上に多層反射膜２、バッファ層３、および上下の光吸収膜４、５を順次積層した構造を有する。バッファ層３は任意に設けられ得るものである。また、多層反射膜２は、実際は多層積層されているが、図では簡略して単層で示している。

また、本例の反射型フォトマスクは、光吸収層がパターン加工されていること以外は、上記反射型フォトマスクブランクと同様の構成を有する。
すなわち、図２に示すように、本例の反射型フォトマスク２０は、光吸収膜４、５の代わりに、パターン加工された光吸収膜４ａ、５ａが設けられていること、及びバッファ層３の代わりにパターン加工されたバッファ層３ａが設けられていること以外は、図１と同様の構造を有する。この反射型フォトマスク２０では、このパターン加工により、光吸収膜４ａ、５ａが部分的に除去されて多層反射膜２表面の一部が露出された部分が反射領域Ｂ、除去されず残った光吸収層５ａの表面が吸収領域Ａを構成している。

本実施例によれば、使用される光吸収層がインジウムを含有する光吸収膜を有することにより、光吸収層の吸収係数を大きくすることができる。これにより、光吸収層の膜厚を薄くすることができる。そして、光吸収層の膜厚が薄くなると、寸法精度良くパターンを形成することができる。また、インジウムと酸素を含有する膜と、タンタルと、酸素、窒素、炭素、および珪素からなる群から選択される少なくとも１種以上の元素を含有する膜とを積層することにより、ＤＵＶ波長領域での反射率を低くすることができる。そして、ＤＵＶ波長領域での反射率を低くすることができることにより、反射領域との反射コントラストが大きくなり、欠陥検査感度が高くなる。

また、本実施例の反射型フォトマスクの製造方法は、上記反射型フォトマスクブランク１０を用いて上記反射型フォトマスク２０を得るための方法の一例であって、上記反射型フォトマスクブランクの光吸収層上にレジスト層を形成し、露光、現像することにより、所定のパターンに応じてこのレジスト層を部分的に除去し、光吸収層の一部を露出させる工程、及び、レジスド層を介して光吸収層をドライエッチングすることにより光吸収層をパターン加工する工程を具備する。

図３ないし図１４は、本実施例の反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための図である。
まず、図３において、基板としては、熱膨張係数の小さい材料で平坦度が良く、表面粗さが小さい材料が好ましく、例えば図３に示すように、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２ガラスを平坦に研磨して表面を清浄にしたガラス基板１を用意する。
次に、図４において、基板１の上にＤＣマグネトロンスパッタリングやイオンビームスパッタリングによりＭｏ膜２．８ｎｍとＳｉ膜４．２ｎｍを交互に４０周期積層して、図４に示すように、波長１３．５ｎｍの露光波長に対して反射率が最大となるような多層反射膜２を作製することができる。また、最表面のＳｉ膜は膜厚を１１ｎｍ程度とすることにより、表面の酸化に対して多層膜を保護する効果が得られる。なお、この多層反射膜２は多層膜であるけれども、簡略のため、図中では単層で示している。
その後、図５に示すように、たとえば窒化クロム等のバッファ層を例えば１０ｎｍ成膜する。

さらに、図６に示すように、バッファ層３の上に、下層光吸収膜４としてタンタルシリサイドを例えば６０ｎｍ成膜する。
そして、この下層吸収膜４上には、図７に示すように、例えば酸化インジウムをスパッタリングにより例えば１５ｎｍ成膜し、上層光吸収膜５を形成する。その後、この光吸収膜５を例えば電子線リソグラフィ技術によりパターン加工する。
まず、上層光吸収膜５上に図８に示すように、電子線露光用レジスト塗布液を塗布し、ベーキングを行うことにより、電子線露光用レジスト層６を形成する。

次に、レジスト層６に電子線描画装置により所望のパターンを描画し、例えば２．３８ｗｔ％水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液等の現像液により、現像処理を行い、図９に示すように、上層光吸収膜５をエッチングするためのマスクとなるレジストパターン６ａを形成する。
例えば上層光吸収膜に酸化インジウムを用いた場合、例えばメタンやメタノールのように、メチル基を有する成分を含むガスを用いたドライエッチングを行うことにより、レジストパターンを上層光吸収膜５に転写し、図１０に示すように、上層光吸収パターン５ａを形成することができる。なお、これらのメチル基を有する化合物の濃度が高い場合、エッチング反応の起こらない領域では重合反応が起こり、エッチング処理装置内を汚染してしまうことから、水素等のガスで希釈した条件で行うことが好ましい。
また、メタン系ガスによるドライエッチングを行った場合、上層光吸収膜のエッチングが進行し、下層のタンタルを含む層に到達するとエッチング速度は急速に低下する。これは、タンタルとメタンが揮発性反応性生物を生成しないためである。

次に、上層光吸収膜のエッチングの後、残留したレジストを例えばＮ−メチルピロリドンを主成分とする剥離液にて除去する。なお、レジスト層は、後で行う下層吸収膜のエッチングまで残しておいても良い。
このようにレジストを剥離した後の光吸収層は上層のみがパターン加工された状態である。この状態でもＤＵＶ波長を用いたパターン検査が可能であり、必要に応じて修正処理を行うことができる。

次に、パターン加工された上層光吸収膜をエッチングマスクとして、下層吸収膜のドライエッチングを行う。タンタルを含む膜は塩素または塩素を含む化合物のガスや、ＣＦ４等のフッ素を含有するガスのいずれでもエッチングすることができる。
また、エッチングマスクとして用いる上層光吸収膜は塩素系およびフッ素系ガスを用いたプラズマでは基板加熱を行わない場合、ほとんどエッチングされない。これはインジウムの塩化物やフッ化物の蒸気圧が常温では非常に低いためである。このことから、上層光吸収膜のパターンはほとんど寸法精度を損なうことなく下層まで加工することが可能である。

また、下層吸収膜のエッチングが進行して、下にあるバッファ層に到達すると、エッチング速度は非常に小さくなる。たとえば、バッファ層にクロムを主成分とする層を用いた場合、クロムはフッ素系ガスではほとんどエッチングされず、また、塩素系ガスでも酸素が存在しない場合は揮発性生成物である塩化クロミルが生成しない。このようにして下層光吸収膜のパターン４ａが図１１に示すように得られる。図１１は、下層光吸収膜のエッチング加工の前にレジストを剥離しなかった場合について示している。
なお、下層光吸収膜のエッチングを行う前にレジストパターン６ａの除去を行わなかった場合は、この段階で例えばＮ−メチルピロリドンを主成分とする剥離液などによって、レジストパターン６ａを除去することができる。

また、下層吸収膜のエッチングおよびレジストパターンの剥離が終了した後、図１２に示すように、光吸収領域の表面は上層吸収膜であり、反射領域の表面はバッファ膜である。この状態で図１３に示すように、ＤＵＶの波長の光を用いたパターン検査を行うことができ、必要に応じてパターンの修正を行うことができる。
そして、この光吸収層パターンの検査および修正の後、バッファ層はたとえばクロムを主成分とする場合、塩素と酸素ガスを含むプラズマを用いてドライエッチングすることができる。なお、インジウムと酸素を含有する上層光吸収膜は塩素系およびフッ素系のプラズマに対して非常にエッチングされにくいため、バッファ層のエッチングによるパターンの寸法変動は極めて小さい。そして、バッファ層のエッチング終了後、最終的な検査および必要に応じて修正を行うことにより、図２と同様の構成を有する反射型フォトマスクが得られる。

本実施例に用いられる多層反射膜としては、ＥＵＶ光の波長で高い反射率を持たせるために、屈折率の異なる材料を多層に積層した膜を用いることができる。波長１３．５ｎｍ付近のＥＵＶ光を使用する場合、Ｍｏ層とＳｉ層の組み合わせを用いることができる。高い反射率を得るためには各層間の界面で急峻に屈折率が変化することが望まれる。多層膜の最上層は理論的にはＭｏ層の方が反射率を高くできるが、表面に生成する酸化膜が不安定であることから、最上層にＳｉを形成し得る。表面の酸化から多層膜を保護するために、最表面のＳｉは膜厚をやや大きくしても良い。

本実施例に用いられる光吸収層は、少なくとも２層の光吸収膜を有する。
ここで使用される光吸収層はマスク上にパターン加工され、露光プロセスにおいて光強度の小さい領域を形成するものをいう。光吸収膜としては、ＥＵＶ波長の光を吸収する能力の高い材料が使用され得る。吸収能力は露光に用いられる光の波長における光学定数で定まる。
そして、本実施例では、使用される光吸収膜のうち少なくとも１層がインジウムと酸素を含有する。
このように光吸収膜がインジウムを含有することにより、膜の消衰係数（光学定数の虚数部）が大きくなり、より小さい膜厚で吸収の大きい膜とすることができるという利点がある。

インジウム単体で光吸収膜を形成した場合、インジウムの融点が非常に低いため、マスクパターンを形成するプロセスにおいて耐性が十分ではない。このため、本実施例の光吸収層はインジウムと酸素を含有しており、インジウム単体と比較して非常に化学的に安定である。また、インジウムと酸素のほかに、錫または亜鉛のうち少なくとも１種の成分を添加することができる。これらの元素はインジウムと価数が異なるため、光吸収膜に導電性を付与することができ、電子線露光においてマスク基板表面が帯電するのを低減する効果がある。インジウムと同様にメチル基を含むガスを用いたプラズマにより揮発性生成物が得られるため、ドライエッチングされやすいという利点がある。錫や亜鉛もインジウムに匹敵するＥＵＶ光の吸収能力を有しており、異種元素の添加により消衰係数の減少が抑制されるという利点もある。

また、本実施例に用いられる光吸収膜は、ＥＵＶ光に対する反射率が０．６％未満であることが好ましい。反射率が低いほどコントラストが良くなり、良好なマスク像が得られる。０．６％を超えるとコントラストが不十分となり、露光プロセスにおいて解像度に悪影響を及ぼす傾向がある。
また、ＤＵＶ光に対する反射率が１０％未満であることが好ましい。反射率が低いほど検査時のコントラストが大きくなるために、微小な欠陥の検出に対して有利となる傾向があり、１０％を超えると、逆にコントラストが低下し、欠陥の検出限界が低下する傾向がある。
また、光吸収層の膜厚は、２０ないし１００ｎｍであることが好ましい。膜厚がこの範囲内であると、より寸法制御性の良いパターンの形成が可能となる。２０ｎｍ未満であると、ＥＵＶ光の反射率が十分に低くならない傾向があり、１００ｎｍを超えると、パターン形成時の寸法変動量が大きく、正確なパターンを得るのが難しくなる傾向があり、また、マスクとして露光に使用する際に斜入射によりできる影の影響が大きくなる傾向がある。

また、本実施例に用いられる光吸収膜は、前記インジウムと酸素を含有する膜（以下、Ｉ層と呼ぶ）の他に、タンタルと、酸素、窒素、炭素、および珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有する光吸収膜（以下、Ｔ層と呼ぶ）を有する。
ここで、Ｉ層はＤＵＶ領域の検査波長において透明性が高く、Ｔ層は同波長において反射率が高くなる組成とすることが好ましい。これは、Ｉ層表面で反射する光と、Ｉ層−Ｔ層界面で反射する光の干渉が大きくなり、反射防止効果が高くなるためである。Ｉ層の透明性を高くするためにはインジウムが十分に酸化されている必要があり、酸素の含有率が５０ないし７０ａｔ％であることが好ましい。

また、Ｔ層はＤＵＶ光の反射率が高い金属性の膜とするために、Ｔａの含有率は５０ａｔ％以上であることが好ましい。Ｔａ単体の膜にすると、成膜時に結晶粒が成長しやすく、パターンの粗さが大きくなったり、応力の変動が大きくパターン位置精度が低下する傾向がある。窒素や炭素、珪素の添加はこのような結晶粒の成長を抑制する効果がある。また、これらの成分はＴ層をドライエッチングにより加工する際に、揮発性反応生成物を生じるため、良好なパターン形状を得ることができ、エッチングの残渣を生じにくいという利点もある。

また、本実施例では、光吸収層と多層反射膜との間にバッファ層をさらに設けることができる。このバッファ層には下層光吸収層のエッチングに対して耐性が高く、修正工程において耐性が高く、かつ修正工程後バッファ膜が除去される際に、光吸収層の損傷が少ない材料が使用され得る。また、光吸収層のドライエッチング後、バッファ膜が表面に露出した部分は反射率が高いほうが検査時のコントラストを大きくできる。
バッファ膜の材料として、クロム、クロムの酸化物、窒化物、炭化物およびその混合物、タンタル、タンタルの窒化物、炭化物、珪化物およびその混合物、ジルコニウム、ジルコニウムの酸化物、窒化物、珪化物およびその混合物、酸化珪素、炭素などを挙げることができる。
なお、本実施例を用いると、半導体装置の製造方法におけるＥＵＶリソグラフィにおいて、精度の高いパターン転写が可能となることから、微細化されたパターンを有する半導体装置を製造することができる。

以下、具体的な数値例を用いて本実施例をより詳細に説明する。
まず、図３に示す基板１として、６インチ×６インチ×０．２５インチの大きさの合成石英ガラス基板を用意した。
次に図４において、基板１上に、マグネトロンスパッタ装置を用いてＭｏとＳｉのターゲットを交互に使用し、基板温度２５℃、アルゴン雰囲気で、２．８ｎｍの膜厚を有するＭｏ層、および４．２ｎｍの膜厚を有するＳｉ層を１周期として４０周期積層し、多層反射膜２を形成した。多層反射膜２の最上層はＳｉとし、膜厚を１１ｎｍとした。この多層反射膜２の波長２５７ｎｍにおける光反射率は５６％であった。

次に、図５において、多層反射膜１２の上にマグネトロンスパッタ装置を用いてクロムをターゲットとして、基板温度２５℃、アルゴンと窒素を流量比１０：３としたガス雰囲気下で窒化クロムからなるバッファ層１３を１０ｎｍ成膜した。
その後、図６では、バッファ層上に、タンタルと珪素をターゲットとして、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより、下層光吸収膜を５６ｎｍの膜厚に形成した。

さらに、酸化インジウムをターゲットとして、アルゴンと酸素ガス雰囲気下でマグネトロンスパッタリングにより、酸化インジウムからなる上層光吸収膜を１７ｎｍ形成することにより、図７に示すように、ＥＵＶ光用反射型マスクブランク３０を得た。また、この酸化インジウムの膜の１３．５ｎｍでの消衰係数βの値の推定値は０．０６０であった。
この状態で入射角度１０度で紫外線波長領域の反射率を測定したところ、図１５に示すような結果が得られ、検査に用いられる紫外線の波長領域において約５％と十分に低い値となっていることを確認した。

上記マスクブランク３０に、電子線レジストＦＥＰ１７１（富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ社製）を３００ｎｍの厚さにスピンコートし、ホットプレートにて１１０℃で１０分間ベーキングを行い、図８に示すようなレジスト層１６を形成した。
次いで、図９で、電子線描画装置を用いて、１０μＣ／ｃｍ２のドーズ量でパターンを描画した。描画後のブランクをホットプレートにて１１０℃で１０分間ベーキングを行い、２．３８ｗｔ％の水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液で９０秒間現像し、純水でリンス後にスピン乾燥し、レジストパターン１６ａを得た。

引き続き、図１０において、レジストパターンをエッチングマスクとし、メタンと水素ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、上層光吸収膜５をエッチングして上層吸収膜パターン５ａを得た。
引き続き、図１１において、レジストパターン６ａと上層光吸収膜パターン５ａをエッチングマスクとして、ＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングにより、下層吸収膜パターン４ａを得た。

さらに図１２で、酸素ガス雰囲気下でプラズマアッシングを行った後、Ｎ−メチルピロリドンを主成分とする剥離液に浸漬することで、残留したレジストおよびドライエッチングの反応により生じた残渣を除去した。
レジストパターン６ａで保護されていた部分の２５７ｎｍの波長の検査光の反射率は６％であった。また、エッチングにより露出した窒化クロムからなるバッファ層の表面の反射率は５２％であった。この反射率の差により、パターンの検査が可能であることを確認した。

形成されたパターンを確認した後、塩素と酸素ガスを用いたドライエッチングにより、露出した部分のバッファ膜を除去し、図１４に示すように、本実施例にかかる反射型ＥＵＶ用フォトマスクを得た。
エッチング後に露出した反射多層膜表面の２５７ｎｍにおける反射率は６２％であり、光吸収パターン部分の反射率は６％であり、この反射率の差により、最終的なパターン検査ができることを確認した。このときの１３．５ｎｍにおける光吸収パターン部分の反射率は０．１％未満であり、良好であった。

次に、以上のような実施例１の比較例（比較例１）について説明する。
まず、光吸収膜として、タンタルと珪素からなる下層光吸収膜とタンタルと珪素と酸素から成る上層光吸収膜を用いること以外は前記実施例１と同様にして反射型ＥＵＶ用フォトマスクを形成したところ、酸化インジウムによる下層光吸収膜を用いた場合の波長１３．５ｎｍの反射率と同等の反射率とするためには、タンタルと珪素からなる下層吸収膜の厚さを７８ｎｍとし、上層光吸収膜の膜厚を２１ｎｍとする必要があることがわかった。したがって、上記実施例の光吸収層の膜厚よりも約２０ｎｍ以上大きくする必要があった。

本実施例にかかるＥＵＶ光用反射型フォトマスクは、各種の半導体素子、半導体装置および電子回路装置等の製造工程で、ＥＵＶ光用レジストを用い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。

本発明の実施例にかかる反射型フォトマスクブランクの構成例を表す概略断面図である。 本発明の実施例にかかる反射型フォトマスクの構成例を表す概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクの製造工程の一例を説明するための概略断面図である。 図２に示す反射型フォトマスクブランクの実施例の紫外線波長領域の反射率を表す模式図である。 下層吸収膜の膜厚と１３．５ｎｍの波長での反射率の関係の一例を説明するための模式図である。

符号の説明

１……基板、２……ＥＵＶ反射多層膜、３……バッファ膜、４……下層吸収膜、４ａ……下層吸収膜パターン、５……上層吸収膜、５ａ……上層吸収膜パターン、６……レジスト膜、６ａ……レジストパターン。

Claims (6)

1. 基板と、前記基板上に設けられた多層反射膜と、前記多層反射膜上に設けられた光吸収層とを有し、
   前記光吸収層は、第１光吸収膜の上に第２光吸収膜を積層してなり、
   前記第１光吸収膜は、タンタルと、酸素、窒素、炭素および珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素とを含有する膜であり、
   前記第２光吸収膜は、インジウムと酸素とを含有する膜であり、
   前記光吸収層は、極端紫外線（ＥＵＶ）光に対する反射率が０．６％未満で、遠紫外線（ＤＵＶ）光に対する反射率が１０％未満であり、
   前記光吸収層は、厚さが２０ないし１００ｎｍである、
   ことを特徴とする反射型フォトマスクブランク。
2. 前記光吸収層は、クロムと、窒素、酸素、炭素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有する層の上に積層されていることを特徴とする請求項１記載の反射型フォトマスクブランク。
3. 基板と、前記基板上に設けられた多層反射膜と、前記多層反射膜上に設けられた光吸収層とを有する反射型フォトマスクブランクの光吸収層がパターン加工された反射型フォトマスクであって、
   前記光吸収層は、第１光吸収膜の上に第２光吸収膜を積層してなり、
   前記第１光吸収膜は、タンタルと、酸素、窒素、炭素および珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素とを含有する膜であり、
   前記第２光吸収膜は、インジウムと酸素とを含有する膜であり、
   前記光吸収層は、極端紫外線（ＥＵＶ）光に対する反射率が０．６％未満で、遠紫外線（ＤＵＶ）光に対する反射率が１０％未満であり、
   前記光吸収層は、厚さが２０ないし１００ｎｍである、
   ことを特徴とする反射型フォトマスク。
4. 前記光吸収層は、クロムと、窒素、酸素、炭素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有する層の上に積層されていることを特徴とする請求項３記載の反射型フォトマスク。
5. 基板と、前記基板上に設けられた多層反射膜と、前記多層反射膜上に設けられた光吸収層とを有する反射型フォトマスクブランクの光吸収層をパターン加工する反射型フォトマスクの製造方法であって、
   タンタルと、酸素、窒素、炭素および珪素からなる群から選択される少なくとも１種の元素とを含有する第１光吸収膜を形成し、該第１光吸収膜の上に、インジウムと酸素とを含有する第２光吸収膜を積層して形成することにより、前記光吸収層を、極端紫外線（ＥＵＶ）光に対する反射率が０．６％未満で、遠紫外線（ＤＵＶ）光に対する反射率が１０％未満で、厚さが２０ないし１００ｎｍの光吸収層として形成する工程と、
   前記光吸収層の上にレジスト層を形成して露光、現像することにより、所定のパターンに応じて前記レジスト層を部分的に除去して前記光吸収層の一部を露出させる工程と、
   前記レジスト層を介して前記光吸収層をドライエッチングすることにより、前記光吸収層をパターン加工する工程とを有することを特徴とする反射型フォトマスクの製造方法。
6. 前記光吸収層は、クロムと、窒素、酸素、炭素からなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有する層の上に積層されていることを特徴とする請求項５記載の反射型フォトマスクの製造方法。

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