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JP2021067787A - Reflection type photomask and reflection type photomask blank - Google Patents

Reflection type photomask and reflection type photomask blank Download PDF

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JP2021067787A
JP2021067787A JP2019192578A JP2019192578A JP2021067787A JP 2021067787 A JP2021067787 A JP 2021067787A JP 2019192578 A JP2019192578 A JP 2019192578A JP 2019192578 A JP2019192578 A JP 2019192578A JP 2021067787 A JP2021067787 A JP 2021067787A
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Abstract

To provide a reflection type photomask that alleviates degradation in transfer characteristics on a wafer by out-of-band light, specifically, an increase in LER (line edge roughness) of a resist pattern on a wafer or an unresolved pattern, and a reflection type photomask blank for producing the reflection type photomask.SOLUTION: The reflection type photomask comprises a high reflection part and a low reflection part for exposure light, in which the high reflection part is composed of a multilayer film with an overlaying protective film formed on a substrate, the low reflection part is formed by removing the protective film and the multilayer film, and an average of a phase difference at wavelengths of 180 nm, 240 nm and 300 nm between reflected light from the high reflection part and reflected light from the low reflection part is 160 to 200 degrees.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、反射型フォトマスク及び反射型フォトマスクブランクに関し、特には波長が13.5nm近傍のEUVを光源に用いるEUVリソグラフィ用い、多層膜部を掘り込んで低反射部とする反射型フォトマスク及び反射型フォトマスクブランクに関する。 The present invention relates to a reflective photomask and a reflective photomask blank, and in particular, uses EUV lithography using EUV having a wavelength near 13.5 nm as a light source, and a reflective photomask in which a multilayer film portion is dug into a low reflective portion. And the reflective photomask blank.

近年、半導体デバイスの微細化に伴い、波長が13.5nm近傍のEUVを光源に用いたEUVリソグラフィが開発されている。EUVリソグラフィは光源波長が短く光吸収性が非常に高いため、真空中で行われる必要がある。また、EUVの波長領域においては、ほとんどの物質の屈折率は1よりもわずかに小さい値であるため、EUVリソグラフィにおいては、従来から用いられてきた透過型の屈折光学系を使用することができず、反射型の光学系を使用する必要がある。従って、EUVリソグラフィの原版となるフォトマスクも、従来の透過型のマスクは使用できないため、反射型のマスクとする必要がある。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, EUV lithography using EUV having a wavelength near 13.5 nm as a light source has been developed. EUV lithography needs to be performed in vacuum because the light source wavelength is short and the light absorption is very high. Further, in the EUV wavelength region, the refractive index of most substances is slightly smaller than 1, so that a conventionally used transmissive refractive optics system can be used in EUV lithography. Instead, it is necessary to use a reflective optical system. Therefore, the photomask used as the original plate of EUV lithography cannot be a conventional transmissive mask, and therefore needs to be a reflective mask.

このような反射型フォトマスク(以下EUVマスクと称する)の代表的な層構造は、低熱膨張基板(以下、適宜単に基板と呼ぶ)の上に、露光光源波長に対して高い反射率を示す多層膜と、多層膜の表面を保護するための保護膜(キャッピング膜とも呼ばれる)と、が形成され、さらにその上層に露光光源波長を吸収する吸収膜が形成されて構成され、吸収膜に回路パターンが形成される。 A typical layer structure of such a reflective photo mask (hereinafter referred to as an EUV mask) is a multilayer structure exhibiting high reflectance with respect to the exposure light source wavelength on a low thermal expansion substrate (hereinafter, appropriately simply referred to as a substrate). A film and a protective film (also called a capping film) for protecting the surface of the multilayer film are formed, and an absorption film that absorbs the exposure light source wavelength is formed on the upper layer thereof, and a circuit pattern is formed on the absorption film. Is formed.

また、基板の裏面には、露光機内においてEUVマスクを静電チャックするための、CrNなどからなる裏面導電膜が形成されている。また、保護膜と吸収膜の間に、吸収膜をエッチング加工する際の下地へのダメージを抑えるための緩衝膜(吸収膜をエッチング加工する際のエッチングストッパー膜)を有する構造を持つEUVマスクもある。 Further, on the back surface of the substrate, a back surface conductive film made of CrN or the like for electrostatically chucking the EUV mask in the exposure machine is formed. In addition, there is also an EUV mask having a structure having a buffer film (etching stopper film when etching the absorbing film) between the protective film and the absorbing film to suppress damage to the base when the absorbing film is etched. is there.

上記のEUVマスク構造の場合、吸収膜のパターニングには、電子線描画によりレジストパターニングを行った後、ドライエッチング技術により吸収膜を部分的に除去して、吸収膜によるEUV光の低反射部と、吸収膜を除去し保護膜と多層膜が露出した高反射部からなる回路パターンを形成する。尚、緩衝膜を有する構造の場合は緩衝膜も同様に除去する。このように作製されたEUVマスクによって反射された光像が反射光学系を経て半導体基板上に転写される。 In the case of the above EUV mask structure, in the patterning of the absorption film, after performing resist patterning by electron beam drawing, the absorption film is partially removed by dry etching technology to form a low reflection portion of EUV light by the absorption film. , The absorption film is removed to form a circuit pattern consisting of a highly reflective portion where the protective film and the multilayer film are exposed. In the case of a structure having a buffer membrane, the buffer membrane is also removed in the same manner. The light image reflected by the EUV mask thus produced is transferred onto the semiconductor substrate via the catadioptric system.

現在の標準的なEUVマスクを作製するためのEUVマスクブランクに用いられる多層膜は、Si(シリコン)とMo(モリブデン)を、それぞれ約4.2nmの膜厚と約2.8nmの膜厚で交互に成膜されて構成され、従来トータルで40〜50ペア(=80層から100層程度)から成る。また、通常、多層膜の最上膜は、Moと比較して化学的安定性の高いSiとなっている。 The multilayer film used for the EUV mask blank for making the current standard EUV mask is Si (silicon) and Mo (molybdenum) with a film thickness of about 4.2 nm and a film thickness of about 2.8 nm, respectively. It is composed of alternating film thicknesses, and is conventionally composed of 40 to 50 pairs (= about 80 to 100 layers) in total. Further, usually, the uppermost film of the multilayer film is Si, which has higher chemical stability than Mo.

SiやMoは、EUV光に対する吸収(消衰係数)が小さく、且つSiとMoのEUV光における屈折率差が大きいので、SiとMoの界面での反射率を高く出来ることから用いられている。このような多層膜では、最初の界面でEUV光の一部が反射されるが、残りの反射できずに透過したEUV光は次の界面、さらには次の界面で、というように40回(40ペアの場合)の反射するチャンスがある。それらの合算が多層膜からのEUV光の反射率となる。ブランクメーカ各社から販売されているEUVマスクブランクのEUV反射率は、概ね60〜65%程度である。 Si and Mo are used because their absorption (extinction coefficient) to EUV light is small and the difference in refractive index between Si and Mo in EUV light is large, so that the reflectance at the interface between Si and Mo can be increased. .. In such a multilayer film, a part of the EUV light is reflected at the first interface, but the remaining unreflected and transmitted EUV light is reflected at the next interface, and then at the next interface, and so on 40 times ( There is a chance of reflection (in the case of 40 pairs). The sum of them is the reflectance of EUV light from the multilayer film. The EUV reflectance of EUV mask blanks sold by blank manufacturers is approximately 60 to 65%.

保護膜や緩衝膜は、マスクを作製する際のドライエッチング工程、マスクパターン修正
工程、マスク洗浄工程において、多層膜へのダメージを防止する膜としての役割を担っている。現在の標準的なEUVマスクブランクの保護膜には、洗浄耐性・エッチング耐性が高いとされているルテニウム(Ru)が用いられ、また緩衝膜にはCrNが用いられている(例えば、特許文献1)。
The protective film and the buffer film play a role as a film for preventing damage to the multilayer film in the dry etching step, the mask pattern correction step, and the mask cleaning step when manufacturing the mask. Ruthenium (Ru), which is said to have high cleaning resistance and etching resistance, is used as the protective film of the current standard EUV mask blank, and CrN is used as the buffer film (for example, Patent Document 1). ).

EUVマスクは、上述のように反射型マスクであるため、一般に、マスク表面へのEUV光の入射角度を6度程度とした斜め入射にする必要がある。その場合、EUVマスク上の回路パターンでEUV光が反射する際、反射光の方向によっては、吸収膜の高さが影となり、ウェハ上に照射されない現象(いわゆる射影効果)が生じ、転写コントラストが低下することが指摘されている。そこで射影効果を抑制するために、回路パターンが形成される吸収膜の厚みを薄くして、射影効果を低減する手法が検討されているが、射影効果を完全に排除することは出来ない。 Since the EUV mask is a reflective mask as described above, it is generally necessary to make the EUV light obliquely incident on the mask surface at an angle of incidence of about 6 degrees. In that case, when the EUV light is reflected by the circuit pattern on the EUV mask, the height of the absorbing film becomes a shadow depending on the direction of the reflected light, a phenomenon that the wafer is not irradiated (so-called projection effect) occurs, and the transfer contrast becomes high. It has been pointed out that it will decrease. Therefore, in order to suppress the projection effect, a method of reducing the thickness of the absorbing film on which the circuit pattern is formed to reduce the projection effect has been studied, but the projection effect cannot be completely eliminated.

射影効果に対する別の対策として、上記のEUVマスクとは異なる構造のEUVマスクも提案されている。これは、低熱膨張基板上の多層膜をエッチング加工して回路パターンを形成したもので、多層膜の部分がEUV光の高反射部となるのは同じだが、吸収膜を低反射部とするのではなく、多層膜を除去した部分をEUV光の低反射部とする(例えば、特許文献2、非特許文献1)。このタイプのEUVマスク(以降、掘り込み型EUVマスクと呼ぶ)であれば、高反射部がパターンの上部となるので射影効果は発生せず、従来のEUVマスクと比べ転写コントラストが高くなることが期待されている。 As another measure against the projection effect, an EUV mask having a structure different from that of the above EUV mask has also been proposed. This is a circuit pattern formed by etching the multilayer film on the low thermal expansion substrate. The multilayer film part is the same as the high reflection part of EUV light, but the absorption film is the low reflection part. Instead, the portion from which the multilayer film is removed is used as a low-reflection portion of EUV light (for example, Patent Document 2 and Non-Patent Document 1). With this type of EUV mask (hereinafter referred to as the digging type EUV mask), the high reflection part is the upper part of the pattern, so the projection effect does not occur, and the transfer contrast may be higher than that of the conventional EUV mask. Expected.

ところで、EUVリソグラフィ装置のEUV光源には、真空中に滴下した液体金属(通常は錫)に、COパルスレーザーを照射することで発生するプラズマ光が用いられている。このプラズマ光には、EUVリソグラフィに必要なEUV光(通常、波長13.5nm)だけでなく、真空紫外線(VUV;約200nm以下)、深紫外線(DUV;約300nm以下)、紫外線(UV;約400nm以下)、近赤外線(約800nm付近)、さらには赤外領域(1000nm以上)に亘る波長帯の光も放射される場合が多い。これらの波長帯は、一般にアウトオブバンド(Out of Band)と呼ばれる。このように、EUVリソグラフィには、EUV光に伴ってアウトオブバンドの波長を有する光(以下「OOB光」という)もリソグラフィ装置のミラーを介して、EUVマスクに到達する。 By the way, as the EUV light source of the EUV lithography apparatus, plasma light generated by irradiating a liquid metal (usually tin) dropped in a vacuum with a CO 2 pulse laser is used. This plasma light includes not only EUV light (usually a wavelength of 13.5 nm) required for EUV lithography, but also vacuum ultraviolet rays (VUV; about 200 nm or less), deep ultraviolet rays (DUV; about 300 nm or less), and ultraviolet rays (UV; about 300 nm). In many cases, light in a wavelength band over 400 nm), near infrared rays (around 800 nm), and further in the infrared region (1000 nm or more) is also emitted. These wavelength bands are generally referred to as Out of Band. As described above, in EUV lithography, light having an out-of-band wavelength accompanying EUV light (hereinafter referred to as “OOB light”) also reaches the EUV mask through the mirror of the lithography apparatus.

掘り込み型EUVマスクの場合、EUV光は多層膜を残した高反射部で反射し、多層膜を除去した低反射部では反射しない。一方、OOB光は、多層膜を残した部分(通常、最表面は保護膜であるRuやSi)で比較的高い反射光が発生するが、多層膜を除去した低熱膨張基板表面でも5〜20%程度の反射光が発生する。 In the case of the digging-type EUV mask, the EUV light is reflected by the high-reflection portion where the multilayer film is left, and is not reflected by the low-reflection portion where the multilayer film is removed. On the other hand, in OOB light, relatively high reflected light is generated in the portion where the multilayer film is left (usually, the outermost surface is a protective film Ru or Si), but even on the surface of the low thermal expansion substrate from which the multilayer film is removed, 5 to 20 About% of reflected light is generated.

図10は、通常の掘り込み型EUVマスクの高反射部と低反射部の分光反射率を、波長100〜200nmの範囲で測定した結果を例示する特性図である。最表面にRu保護膜を有するSi/Mo40ペアの多層膜からなる高反射部は波長100nmの光の反射率が15%以上あり、波長が長くなるにつれて反射率は上昇している。他方、裏面に導電膜CrN(ここでは200nm厚)が付いた低熱膨張基板は、波長120nm近傍で17%程度と特に反射率が高く波長200nmでも5%以上の反射率を維持している。 FIG. 10 is a characteristic diagram illustrating the results of measuring the spectral reflectances of the high-reflection portion and the low-reflection portion of a normal digging-type EUV mask in the wavelength range of 100 to 200 nm. The highly reflective portion made of a Si / Mo40 pair multilayer film having a Ru protective film on the outermost surface has a reflectance of light having a wavelength of 100 nm of 15% or more, and the reflectance increases as the wavelength becomes longer. On the other hand, the low thermal expansion substrate having the conductive film CrN (here, 200 nm thick) on the back surface has a particularly high reflectance of about 17% near a wavelength of 120 nm and maintains a reflectance of 5% or more even at a wavelength of 200 nm.

前記のように、OOB光は低熱膨張基板表面でも5%以上の反射率を有するため、OOB光によってウェハ上のEUVレジストが感光し、チップ同士の境界領域で多重露光を生じ無視できない光量が積算され、ウェハ上の転写特性の劣化が引き起こされる。具体的には、ウェハ上のレジストパターンのLER(ラインエッジラフネス)の増加や未解像が引き起こされる。 As described above, since the OOB light has a reflectance of 5% or more even on the surface of the low thermal expansion substrate, the EUV resist on the wafer is exposed to the EUV resist by the OOB light, multiple exposures occur in the boundary region between the chips, and the amount of light that cannot be ignored is integrated. This causes deterioration of the transfer characteristics on the wafer. Specifically, an increase in LER (line edge roughness) of the resist pattern on the wafer and unresolution are caused.

特にどの波長領域のOOB光が問題となるかについては、EUVリソグラフィ用のレジストは、本来、KrF光(波長248nm)やArF光(波長193nm)のリソグラフィ用レジストをベースに開発されている。そのため、広めに見積れば100〜400nm、より限定すれば180〜260nmの波長域のOOB光が問題となる。 In particular, regarding which wavelength region of OOB light is a problem, the resist for EUV lithography was originally developed based on the resist for lithography of KrF light (wavelength 248 nm) and ArF light (wavelength 193 nm). Therefore, OOB light in the wavelength range of 100 to 400 nm if broadly estimated, and 180 to 260 nm if more limited, becomes a problem.

上記のOOB光の問題を解決するための技術を見てみると、特許文献3にひとつの技術が開示されている。これは、低熱膨張基板の多層反射膜とは反対側となる裏面に、微細構造のパターンを形成し、これによって、低熱膨張基板に入射したOOB光がガラス基板の裏面に至った後、裏面導電膜で反射することを抑制するものである。 Looking at the technique for solving the above-mentioned problem of OOB light, Patent Document 3 discloses one technique. This forms a microstructure pattern on the back surface of the low thermal expansion substrate opposite to the multilayer reflective film, whereby the OOB light incident on the low thermal expansion substrate reaches the back surface of the glass substrate and then conducts the back surface. It suppresses reflection by the film.

しかしながら、本願発明者らが特許文献3に記載の技術を検証するため、低反射部で反射してウェハに照射されるOOB光の成分を調べたところ、基板の表(オモテ)面で反射する光の方が、基板の裏面で反射する光よりも支配的であることが判明した。すなわち、遮光領域に入射したOOB光の反射率を低減するためには、基板の裏面で反射する反射光を抑制するだけでは十分でなく、基板の表(オモテ)面における反射光の影響を抑制する必要がある。 However, in order to verify the technique described in Patent Document 3, the inventors of the present application investigated the component of the OOB light reflected by the low reflection portion and irradiated to the wafer, and found that the light was reflected on the front surface of the substrate. It turns out that the light is more dominant than the light reflected on the back of the substrate. That is, in order to reduce the reflectance of the OOB light incident on the light-shielding region, it is not enough to suppress the reflected light reflected on the back surface of the substrate, but also suppress the influence of the reflected light on the front surface (front surface) of the substrate. There is a need to.

非特許文献2では、OOB光を低減するために、反射リソグラフィシステムの光学系に装着されるミラーへコーティングする材料や、光源にSPF(Spectral Purity Filter)を付ける検討がなされているが、EUV光の強度の低下が懸念されるとともに、システム上複雑になるという問題がある。 In Non-Patent Document 2, in order to reduce OOB light, a material for coating a mirror mounted on an optical system of a reflection lithography system and an SPF (Spectral Purity Filter) as a light source are studied, but EUV light There is a concern that the strength of the light source will decrease, and there is a problem that the system becomes complicated.

特開2003−249434号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-249434 特開2009−212220号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-212220 特開2013−074195号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-074195

Proceedings of SPIE Vol.8880、88802M−6、2013Proceedings of SPIE Vol. 8880, 88802M-6, 2013 Proceedings of SPIE Vol.7273、72731W−1、2009Proceedings of SPIE Vol. 7273, 72731W-1, 2009

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、反射型フォトマスクを用いるリソグラフィ、特にはEUVリソグラフィにおける、OOB光によるウェハ上の転写特性の劣化、具体的には、ウェハ上のレジストパターンのLERの増加や未解像を緩和する掘り込み型反射型フォトマスク、及びそれを作製するための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。 The present invention has been made in view of the above problems, and in lithography using a reflective photomask, particularly EUV lithography, deterioration of transfer characteristics on a wafer due to OOB light, specifically, a resist pattern on a wafer. It is an object of the present invention to provide a digging-type reflective photomask that alleviates an increase in LER and unresolution, and a reflective photomask blank for producing the same.

上記の課題を解決するために、本発明の反射型フォトマスクは、露光光の高反射部と、低反射部と、からなる反射型フォトマスクであって、
前記高反射部は、基板上に形成された、保護膜を上層とする多層膜からなり、
前記低反射部は、前記保護膜と前記多層膜とが除去されてなり、
前記高反射部からの反射光と、前記低反射部からの反射光と、の波長180nm、240nm、300nmにおける位相差の平均値が160〜200度である、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the reflective photomask of the present invention is a reflective photomask including a high-reflection portion and a low-reflection portion of exposure light.
The highly reflective portion is composed of a multilayer film formed on a substrate and having a protective film as an upper layer.
The low reflection portion is formed by removing the protective film and the multilayer film.
The average value of the phase difference between the reflected light from the high reflection portion and the reflected light from the low reflection portion at wavelengths of 180 nm, 240 nm, and 300 nm is 160 to 200 degrees.

前記本発明の反射型フォトマスクは、前記高反射部からの反射光と、前記低反射部からの反射光と、の波長120nm、180nm、240nm、300nm、360nmにおける位相差の平均値が160〜200度である、ことが好ましい。 In the reflective photomask of the present invention, the average value of the phase difference between the reflected light from the high reflecting portion and the reflected light from the low reflecting portion at wavelengths of 120 nm, 180 nm, 240 nm, 300 nm and 360 nm is 160 to It is preferably 200 degrees.

前記本発明の反射型フォトマスクでは、前記保護膜は、ドライエッチング用のハードマスク層を兼ねることができる。 In the reflective photomask of the present invention, the protective film can also serve as a hard mask layer for dry etching.

前記本発明の反射型フォトマスクでは、低反射部は、前記保護膜と前記多層膜とが除去された部分に加え、前記基板が掘り込まれた部分からなっていてもよい。 In the reflective photomask of the present invention, the low-reflection portion may consist of a portion in which the substrate is dug, in addition to a portion from which the protective film and the multilayer film have been removed.

前記本発明の反射型フォトマスクでは、前記多層膜はSiとMoをペアとして交互に積層された多層膜であり、積層数は39ペア以下であってもよい。 In the reflective photomask of the present invention, the multilayer film is a multilayer film in which Si and Mo are alternately laminated as a pair, and the number of layers may be 39 pairs or less.

本発明の反射型フォトマスクブランクは、本発明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、
前記位相差は、前記高反射部からの反射光と、前記低反射部を形成したと仮定した場合の前記低反射部からの反射光と、の位相差である、ことを特徴とする。
The reflective photomask blank of the present invention is a reflective photomask blank for producing the reflective photomask of the present invention.
The phase difference is a phase difference between the reflected light from the high reflection portion and the reflected light from the low reflection portion when it is assumed that the low reflection portion is formed.

本発明によれば、反射型フォトマスクを用いるリソグラフィ、特にはEUVリソグラフィにおける、OOB光によるウェハ上の転写特性の劣化、具体的には、ウェハ上のレジストパターンのLERの増加や未解像を緩和する掘り込み型反射型フォトマスク、及びそれを作製するための反射型フォトマスクブランクを提供することができる。その結果として高品質の半導体デバイスを製造することが可能となる。 According to the present invention, in lithography using a reflective photomask, particularly EUV lithography, deterioration of transfer characteristics on a wafer due to OOB light, specifically, an increase in LER of a resist pattern on a wafer and unresolution. A mitigating digging reflective photomask and a reflective photomask blank for making it can be provided. As a result, it becomes possible to manufacture high quality semiconductor devices.

本発明の掘り込み型EUVマスクの第1実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the 1st Embodiment of the digging type EUV mask of this invention. 本発明の掘り込み型EUVマスクの第1実施形態の変形例を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the modification of the 1st Embodiment of the digging type EUV mask of this invention. 本発明の掘り込み型EUVマスクの第2実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the 2nd Embodiment of the digging type EUV mask of this invention. 本発明の掘り込み型EUVマスクの第2実施形態の変形例を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the modification of the 2nd Embodiment of the digging type EUV mask of this invention. 本発明の掘り込み型EUVマスクブランクの第1実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the 1st Embodiment of the digging type EUV mask blank of this invention. 本発明の掘り込み型EUVマスクブランクの第2実施形態を示す模式断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the 2nd Embodiment of the digging type EUV mask blank of this invention. 掘り込み型EUVマスクの第1実施形態に係る、各波長の光の高反射率部の反射率を計算した結果を、低反射率部の反射率と比較して示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the result of having calculated the reflectance of the high reflectance part of the light of each wavelength, which concerns on 1st Embodiment of the digging type EUV mask, in comparison with the reflectance of a low reflectance part. 掘り込み型EUVマスクの第1実施形態に係る、各波長の光の高反射率部と低反射率部の位相差を計算した結果を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the result of having calculated the phase difference of the high reflectance part and the low reflectance part of the light of each wavelength which concerns on 1st Embodiment of the digging type EUV mask. 掘り込み型EUVマスクの第1実施形態に係る、複数の波長の光の高反射率部と低反射率部の位相差の平均値を計算した結果を示す特性図である。It is a characteristic diagram which shows the result of having calculated the average value of the phase difference of the high reflectance part and the low reflectance part of the light of a plurality of wavelengths which concerns on 1st Embodiment of the digging type EUV mask. 通常の掘り込み型EUVマスクの高反射部と低反射部の分光反射率を測定した結果を例示する特性図である。It is a characteristic diagram which illustrates the result of having measured the spectral reflectance of the high reflection part and the low reflection part of a normal digging type EUV mask.

以下、本発明の実施形態に係る反射型フォトマスク及び反射型フォトマスクブランクについて図面を用いて説明する。同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付ける。各図面において、見易さのため構成要素の厚さや比率は誇張されていることがあり、構成要素の数も減らして図示していることがある。また、本発明は以下の実施形態そのままに限定されるものではなく、主旨を逸脱しない限りにおいて、適宜の組み合わせ、変形によって具体化できる。 Hereinafter, the reflective photomask and the reflective photomask blank according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same components are designated by the same reference numerals unless there is a reason for convenience. In each drawing, the thickness and ratio of the components may be exaggerated for ease of viewing, and the number of components may also be reduced. Further, the present invention is not limited to the following embodiments as they are, and can be embodied by appropriate combinations and modifications as long as the gist is not deviated.

本願では反射型フォトマスク及び反射型フォトマスクブランクとして、EUVマスク及びEUVマスクブランクを例示して説明する。 In the present application, the EUV mask and the EUV mask blank will be described as examples of the reflective photomask and the reflective photomask blank.

図1は、本発明の掘り込み型EUVマスクの第1実施形態100を示す模式断面図である。第1実施形態100は、露光光(不図示)の高反射部10と、低反射部20と、からなる反射型フォトマスクであって、高反射部10は、基板1上に形成された、保護膜3を上層とする多層膜2からなり、低反射部20では、保護膜3と多層膜2とが除去されている。且つ高反射部10からの反射光(不図示)と、低反射部20からの反射光(不図示)と、の波長180nm、240nm、300nmにおける位相差の平均値が160〜200度である、ことを特徴とする。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment 100 of the digging-type EUV mask of the present invention. The first embodiment 100 is a reflection type photomask including a high reflection portion 10 of exposure light (not shown) and a low reflection portion 20, and the high reflection portion 10 is formed on a substrate 1. It is composed of a multilayer film 2 having a protective film 3 as an upper layer, and the protective film 3 and the multilayer film 2 are removed from the low reflection portion 20. Moreover, the average value of the phase difference between the reflected light from the high reflecting portion 10 (not shown) and the reflected light from the low reflecting portion 20 (not shown) at wavelengths of 180 nm, 240 nm, and 300 nm is 160 to 200 degrees. It is characterized by that.

図2は、本発明の掘り込み型EUVマスクの第1実施形態の変形例100aを示す模式断面図である。第1実施形態の変形例100aを、図1の第1実施形態100と比較すると、低反射部20aが、保護膜3aと多層膜2aとが除去された部分だけではなく、基板1が掘り込まれた部分5も含む、ことのみが異なる。 FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a modified example 100a of the first embodiment of the digging-type EUV mask of the present invention. Comparing the modified example 100a of the first embodiment with the first embodiment 100 of FIG. 1, the low reflection portion 20a is not only the portion from which the protective film 3a and the multilayer film 2a are removed, but also the substrate 1 is dug. The only difference is that it also includes the spilled part 5.

図3は、本発明の掘り込み型EUVマスクの第2実施形態200を示す模式断面図である。第2実施形態200を、図1の第1実施形態100と比較すると、図1の第1実施形態100における保護膜3が、保護膜と、多層膜12をドライエッチングするためのハードマスク層と、を兼用する兼用膜7で代替されていることのみが異なる。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a second embodiment 200 of the digging-type EUV mask of the present invention. Comparing the second embodiment 200 with the first embodiment 100 of FIG. 1, the protective film 3 in the first embodiment 100 of FIG. 1 includes a protective film and a hard mask layer for dry etching the multilayer film 12. The only difference is that it is replaced by a dual-purpose film 7 that also serves as.

図4は、本発明の掘り込み型EUVマスクの第2実施形態の変形例200aを示す模式断面図である。第2実施形態の変形例200aを、図3の第2実施形態200と比較すると、低反射部40aが、兼用膜7aと多層膜12aとが除去された部分だけではなく、基板1が掘り込まれた部分15も含む、ことのみが異なる。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a modified example 200a of the second embodiment of the digging-type EUV mask of the present invention. Comparing the modified example 200a of the second embodiment with the second embodiment 200 of FIG. 3, the low reflection portion 40a is not only the portion where the combined film 7a and the multilayer film 12a are removed, but also the substrate 1 is dug out. The only difference is that it also includes the sown portion 15.

上記のように、本発明の掘り込み型EUVマスクの実施形態では、いずれも、高反射部からの反射光と、低反射部からの反射光と、のOOB光の特定の波長範囲における複数の波長の光の位相差の平均値が160〜200度である、ことを特徴とする。 As described above, in the embodiment of the digging-type EUV mask of the present invention, there are a plurality of OB lights in a specific wavelength range of the reflected light from the high-reflecting portion and the reflected light from the low-reflecting portion. It is characterized in that the average value of the phase difference of light having a wavelength is 160 to 200 degrees.

前記の、OOB光の特定の波長範囲における複数の波長とは、180nm、240nm、300nmであり、さらに120nm、180nm、240nm、300nm、360nmであることが、ウェハ上で、より良好な転写特性を得るために好ましい。 The plurality of wavelengths of the OOB light in a specific wavelength range are 180 nm, 240 nm, and 300 nm, and further, 120 nm, 180 nm, 240 nm, 300 nm, and 360 nm provide better transfer characteristics on the wafer. Preferred to obtain.

上記の位相差の条件規定に至った過程を説明するために、まず、多層膜のペア数を変化させて、構造上は本発明の第1実施形態のEUVマスクと同じ形態の掘り込み型EUVマスク(以下、略して単に第1実施形態のEUVマスクと記す)を作製し、EUV露光で転写を行い、ウェハ上の転写パターンのラインエッジラフネスと解像性を評価した実施例を述べる。 In order to explain the process leading to the above-mentioned phase difference condition definition, first, the number of pairs of multilayer films is changed, and the structure is structurally the same as the EUV mask of the first embodiment of the present invention. An example will be described in which a mask (hereinafter, simply referred to as the EUV mask of the first embodiment) is prepared, transferred by EUV exposure, and the line edge roughness and resolution of the transfer pattern on the wafer are evaluated.

低熱膨張基板の表面に、Si(膜厚4.2nm)とMo(膜厚2.8nm)を1ペアとする周期膜厚7.0nmの多層膜を、ペア数が9ペアから40ペアまでの、32種類作製した。それぞれのサンプルの多層膜上にRuからなる保護膜を2nm、さらにその上には多層膜をドライエッチングする際のハードマスクとしてSiOを10nmの膜厚で成膜した。基板の裏面にはCrNからなる導電膜を100nmの膜厚で成膜し、32種類のE
UVマスクブランクを作製した。これらの材料の成膜はスパッタリング装置により、DCスパッタリング法にて実施した。
On the surface of the low thermal expansion substrate, a multilayer film having a periodic thickness of 7.0 nm, which is a pair of Si (thickness 4.2 nm) and Mo (thickness 2.8 nm), is formed in pairs from 9 pairs to 40 pairs. , 32 types were prepared. A protective film made of Ru was formed on the multilayer film of each sample at 2 nm, and SiO 2 was formed on the multilayer film with a film thickness of 10 nm as a hard mask for dry etching the multilayer film. A conductive film made of CrN is formed on the back surface of the substrate with a film thickness of 100 nm, and 32 types of E are formed.
A UV mask blank was prepared. The film formation of these materials was carried out by a DC sputtering method using a sputtering device.

次に、上記のように作製した多層膜のペア数が異なる32種類のマスクブランクに対して、ポジ型電子線レジスト(SEBP9012:信越化学工業)を35nmの膜厚で塗布し、電子線描画機(JBX3030:日本電子社製)によって、マスク上の寸法で64nmの1:1のライン&スペースパターンを描画し、TMAH水溶液(濃度2.38%)のアルカリ現像液により90秒間のスプレー現像(SFG3000:シグマメルテック社製)を行い、レジストパターンを形成した。 Next, a positive electron beam resist (SEBP9012: Shin-Etsu Chemical Industry Co., Ltd.) was applied to 32 types of mask blanks having different numbers of layers of multilayer films prepared as described above to a thickness of 35 nm, and an electron beam drawing machine was used. (JBX3030: manufactured by JEOL Ltd.) draws a 1: 1 line & space pattern of 64 nm in dimensions on the mask, and spray develops for 90 seconds with an alkaline developer of TMAH aqueous solution (concentration 2.38%) (SFG3000). : Sigma Meltec Co., Ltd.) was performed to form a resist pattern.

次に、前記レジストパターンをエッチングマスクとして、SiOハードマスクを、フッ素系プラズマ(条件;CF流量40sccm、圧力5mTorr、ICPパワー200W、RIEパワー50W、120秒)によってドライエッチングした。次いで、酸素プラズマ(条件;O流量50sccm、圧力5mTorr、ICPパワー100W、RIEパワー50W、30秒)によって、Ru保護膜をドライエッチングした。 Next, using the resist pattern as an etching mask, a SiO 2 hard mask was dry-etched with a fluorine-based plasma (conditions; CF 4 flow rate 40 sccm, pressure 5 mTorr, ICP power 200 W, RIE power 50 W, 120 seconds). Then, an oxygen plasma; by (Condition O 2 flow rate 50 sccm, pressure 5 mTorr, ICP power 100W, RIE power 50 W, 30 sec), was dry-etched Ru protective layer.

次に、塩素系プラズマ(条件;Cl流量50sccm、O流量2sccm、He流量100sccm、圧力3mTorr、ICPパワー250W、RIEパワー20W)にて多層膜を、基板が露出するまでドライエッチングして除去した。このエッチング時間は多層膜のペア数が少ないほど短くした。次いで、フッ素系プラズマ(条件;CF流量40sccm、圧力5mTorr、ICPパワー200W、RIEパワー50W、30秒)によって、不要になったSiOハードマスクを除去した。最後にSPM(硫酸過酸化水素水)洗浄及びメガソニック洗浄を処理し、32種類の掘り込み型のEUVマスクを作製した。 Next, the multilayer film is dry-etched and removed with chlorine-based plasma (conditions; Cl 2 flow rate 50 sccm, O 2 flow rate 2 sccm, He flow rate 100 sccm, pressure 3 mTorr, ICP power 250 W, RIE power 20 W) until the substrate is exposed. did. This etching time was shortened as the number of pairs of multilayer films was smaller. Then, the unnecessary SiO 2 hard mask was removed by a fluorine-based plasma (conditions; CF 4 flow rate 40 sccm, pressure 5 mTorr, ICP power 200 W, RIE power 50 W, 30 seconds). Finally, SPM (hydrogen peroxide solution) cleaning and megasonic cleaning were performed to prepare 32 types of digging-type EUV masks.

次に、上記の手順で作製したマスクパターンの寸法を、2次電子走査顕微鏡(SEM)型パターン寸法測定装置(LWM9045:アドバンテスト社製)にて測定したところ、いずれのペア数のサンプルでも、パターンサイズ64nmの1:1のライン&スペースパターンが形成されていることを確認した。 Next, the dimensions of the mask pattern produced by the above procedure were measured with a secondary electron scanning microscope (SEM) type pattern dimension measuring device (LWM9045: manufactured by Advantest). It was confirmed that a 1: 1 line & space pattern having a size of 64 nm was formed.

次に、原子間力顕微鏡(AFM)により、多層膜の成膜ペア数の異なる全32サンプルについて、高反射部(多層膜有り部)と低反射部(多層膜除去部)の高低差を測定したところ、周期7nm×9ペア〜周期7nm×40ペアに、Ru保護膜の2nm分を加えた65nm〜282nmであることを確認した。 Next, the height difference between the high-reflection part (the part with the multilayer film) and the low-reflection part (the part with the multilayer film) is measured by an atomic force microscope (AFM) for all 32 samples having different number of film formation pairs of the multilayer film. As a result, it was confirmed that the value was 65 nm to 282 nm, which was obtained by adding 2 nm of the Ru protective film to the period of 7 nm × 9 pairs to the period of 7 nm × 40 pairs.

次に、EUV露光装置(NXE3300B:ASML社製)を用いて、EUV用ポジ型化学増幅レジストを塗布した半導体ウェハ上に、上記で作製した掘り込み型EUVマスクパターンを1/4倍に縮小転写した。このときの露光量は30mJ/cmとした。この際、多層膜のペア数が少ないマスクサンプルほど、EUV光反射部の反射率が低いため、露光時間を長く調整することで、ウェハに到達する露光量が30mJ/cmとなるようにした。その結果、どのサンプルについても転写パターンの平均線幅は64nmの1/4倍の16nmとなった。 Next, using an EUV exposure apparatus (NXE3300B: manufactured by ASML), the digging-type EUV mask pattern produced above is reduced and transferred by 1/4 on a semiconductor wafer coated with a positive chemical amplification resist for EUV. did. The exposure amount at this time was 30 mJ / cm 2 . At this time, since the reflectance of the EUV light reflecting portion is lower as the number of pairs of multilayer films is smaller, the exposure amount reaching the wafer is adjusted to 30 mJ / cm 2 by adjusting the exposure time longer. .. As a result, the average line width of the transfer pattern for each sample was 16 nm, which was 1/4 times 64 nm.

[評価方法]
転写されたレジストパターンのラインエッジラフネス(LER)の測定、及び断線やブリッジの有無による解像性の評価は2次電子走査顕微鏡(SEM)型パターン寸法測定装置(LWM9045:アドバンテスト社製)により行った。
[Evaluation method]
The line edge roughness (LER) of the transferred resist pattern and the resolution due to the presence or absence of disconnection or bridge are evaluated by a secondary electron scanning microscope (SEM) type pattern dimensional measuring device (LWM9045: manufactured by Advantest). It was.

[評価結果]
前記の測定、及び評価を行った結果を表1に示す。尚、LERの数値は3σの数値であ
る。
[Evaluation results]
The results of the above measurements and evaluations are shown in Table 1. The numerical value of LER is a numerical value of 3σ.

Figure 2021067787
Figure 2021067787

表1の結果から分かるように、多層膜のペア数が12〜14ペア、19〜22ペア、29〜31ペアであるときに、ウェハパターンのLERが2.2nm以下となる良好な結果が、周期的に現れることが分かった。また、LERが2.6nm以上になると、ウェハパターンの断線やブリッジが発生していることを確認した。 As can be seen from the results in Table 1, when the number of pairs of the multilayer film is 12 to 14 pairs, 19 to 22 pairs, and 29 to 31 pairs, the good result that the LER of the wafer pattern is 2.2 nm or less is obtained. It turned out to appear periodically. Further, it was confirmed that when the LER was 2.6 nm or more, the wafer pattern was broken or bridged.

尚、LERが2.2nm以下であれば、ロジック7nm世代の半導体デバイス上の電気特性を劣化させることはないが、2.2nmよりも大きいと電気特性が劣化することが知られている。 It is known that if the LER is 2.2 nm or less, the electrical characteristics on the semiconductor device of the logic 7 nm generation are not deteriorated, but if it is larger than 2.2 nm, the electrical characteristics are deteriorated.

[シミュレーションによる検証]
以下、シミュレーションによりOOB光の反射率と位相差を計算し、上記の実施例の結果と比較して、本発明の反射型フォトマスクが備える条件を検討した例を説明する。
[Verification by simulation]
Hereinafter, an example in which the reflectance and the phase difference of the OOB light are calculated by simulation and the conditions included in the reflective photomask of the present invention are examined in comparison with the results of the above examples will be described.

一般に、薄膜の光学特性(透過率、反射率、位相差)は、基板と薄膜の光学定数(屈折率:n、消衰係数:k)、薄膜の膜厚、入射する光の波長とが決まれば、一意に定まり、光学理論により計算で求めることができる。多層膜についても同様である(詳細は、例えば、応用物理工学選書3、吉田貞史「薄膜」、株式会社培風館、1990年を参照)。 Generally, the optical characteristics (transmittance, reflectance, phase difference) of a thin film are determined by the optical constants (refractive index: n, extinction coefficient: k) between the substrate and the thin film, the film thickness of the thin film, and the wavelength of incident light. For example, it is uniquely determined and can be calculated by optical theory. The same applies to the multilayer film (for details, refer to, for example, Applied Physics Engineering Selection 3, Sadafumi Yoshida "Thin Film", Baifukan Co., Ltd., 1990).

計算に用いた各材料の波長ごとの光学定数を表2に示す。低熱膨張基板については、成分が近い石英(SiO)で代替している。表2の数値は、[非特許文献:I.P.Kaminow,Handbook of Optical Constents of Solids I、II、III]から採取した値である。尚、CrNの波長120nmにおける光学定数は不明であり、表2中にも記載していない。これは、波長120nmではSiOの消衰係数が大きく、厚い(通常6mm以上)基板で光は吸収されてしまい、裏面導電膜たるCrNは反射光に影響しないためである。 Table 2 shows the optical constants for each wavelength of each material used in the calculation. Quartz (SiO 2 ), which has a similar composition, is used as a substitute for the low thermal expansion substrate. The numerical values in Table 2 are [Non-Patent Documents: I.I. P. It is a value collected from Kaminow, Handbook of Optical Constants of Solids I, II, III]. The optical constant of CrN at a wavelength of 120 nm is unknown and is not shown in Table 2. This is because the extinction coefficient of SiO 2 is large at a wavelength of 120 nm, light is absorbed by a thick (usually 6 mm or more) substrate, and CrN, which is a back surface conductive film, does not affect the reflected light.

Figure 2021067787
Figure 2021067787

図7は、掘り込み型EUVマスクの第1実施形態(図1)における、(a)波長120nm、(b)波長240nm、(c)波長360nmの光の高反射率部の反射率を、多層膜のペア数(1〜40)を横軸として計算した結果を示す特性図である。比較のために低反射率部の反射率(多層膜がないので一定値となっている)を同時に図示している。 FIG. 7 shows the multi-layered reflectance of the high reflectance portion of light having (a) a wavelength of 120 nm, (b) a wavelength of 240 nm, and (c) a wavelength of 360 nm in the first embodiment (FIG. 1) of the digging-type EUV mask. It is a characteristic figure which shows the result of having calculated with the number of pairs (1-40) of membranes as the horizontal axis. For comparison, the reflectance of the low reflectance part (which is a constant value because there is no multilayer film) is shown at the same time.

図7から分かるように、いずれの波長においても、ほぼ4ペア以上のペア数で高反射率部の反射率は飽和してしまい、ほぼ一定値となる。但し、特徴として、波長120nm(図7(a))では多層膜と保護膜からなる高反射部よりも、基板(ここではSiO)とCrN裏面導電膜のみである低反射部の方が反射率は高くなる。これは、上記のように、波長120nmではSiOの消衰係数が大きく、金属的な光学特性になることによる。従って、120nm付近の波長の光は、より長い波長の光よりもウェハ上の転写パターンの解像性に与える影響が大きくなると推察される。しかしながら、表1の実験結果に見るような、ペア数に対する周期的な解像性の変化を反映してはいない。 As can be seen from FIG. 7, at any wavelength, the reflectance of the high reflectance portion is saturated with the number of pairs of about 4 pairs or more, and becomes a substantially constant value. However, as a feature, at a wavelength of 120 nm (FIG. 7 (a)), the low reflection portion consisting of only the substrate (here, SiO 2 ) and the CrN back surface conductive film reflects more than the high reflection portion composed of the multilayer film and the protective film. The rate will be high. This is because, as described above, the extinction coefficient of SiO 2 is large at a wavelength of 120 nm, resulting in metallic optical characteristics. Therefore, it is presumed that the light having a wavelength near 120 nm has a greater influence on the resolution of the transfer pattern on the wafer than the light having a longer wavelength. However, it does not reflect the periodic change in resolution with respect to the number of pairs as seen in the experimental results in Table 1.

図8は、掘り込み型EUVマスクの第1実施形態における、(a)波長120nm、(b)波長240nm、(c)波長360nmの光の高反射率部と低反射率部の位相差を、多層膜のペア数(1〜40)を横軸として計算した結果を示す特性図である。尚、図では360(deg=度)から0(deg)へ飛んでいるように見えるが、これは1ペア単位で計算した結果を実線でつないでいることと、位相は360(deg)=0(deg)であることによるもので、実際は360(deg)から0(deg)へ連続している。 FIG. 8 shows the phase difference between the high reflectance portion and the low reflectance portion of light having (a) a wavelength of 120 nm, (b) a wavelength of 240 nm, and (c) a wavelength of 360 nm in the first embodiment of the digging-type EUV mask. It is a characteristic figure which shows the result of calculation with the number of pairs (1-40) of a multilayer film as the horizontal axis. In the figure, it seems that the flight is from 360 (deg = degree) to 0 (deg), but this means that the results calculated in 1-pair units are connected by a solid line, and the phase is 360 (deg) = 0. This is due to the fact that it is (deg), and is actually continuous from 360 (deg) to 0 (deg).

図8から分かるように、多層膜のペア数に応じて、位相差は0(deg)から360(deg)まで周期的に変化する。その周期は波長が長い光ほど長くなり、位相差が180度になるペア数は波長によりそれぞれ異なる。 As can be seen from FIG. 8, the phase difference changes periodically from 0 (deg) to 360 (deg) depending on the number of pairs of multilayer films. The period becomes longer as the wavelength of light becomes longer, and the number of pairs having a phase difference of 180 degrees differs depending on the wavelength.

仮に高反射率部と低反射率部の位相差が180(deg)であれば、EUV波長においてハーフトーン効果を有するマスク(例えば、特開平7−114173)と同様に、OOB光においても高反射率部と低反射率部との境界部の反射光が、反転した位相で重なり合って減衰し、ウェハ上の転写パターンのラインエッジラフネスと解像性が改善すると考えられるが、前記のように、位相差が180度になるペア数は波長により異なる。 If the phase difference between the high reflectance part and the low reflectance part is 180 (deg), high reflection is also high in OOB light as in a mask having a halftone effect at EUV wavelength (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-114173). It is considered that the reflected light at the boundary between the rate part and the low reflectance part overlaps and attenuates in the inverted phase, and the line edge roughness and resolution of the transfer pattern on the wafer are improved. The number of pairs having a phase difference of 180 degrees differs depending on the wavelength.

そこで、実施例の結果を考慮すれば、EUVマスクの高反射率部と低反射率部との境界部でのOOB光におけるハーフトーン効果は複数の波長成分が合成されて発現すると考えられる。 Therefore, considering the results of the examples, it is considered that the halftone effect in the OOB light at the boundary between the high reflectance portion and the low reflectance portion of the EUV mask is expressed by synthesizing a plurality of wavelength components.

図9は、掘り込み型EUVマスクの第1実施形態に係る、複数の波長の光の高反射率部と低反射率部の位相差の平均値を計算した結果を示す特性図である。図9(a)では180nm、240nm、300nmの、等間隔の3波長の光についての位相差を平均しており、図9(b)では、さらに120nm、360nmを加えた5波長の光についての位相差を平均した結果を示している。 FIG. 9 is a characteristic diagram showing the result of calculating the average value of the phase differences between the high reflectance portion and the low reflectance portion of light having a plurality of wavelengths according to the first embodiment of the digging-type EUV mask. In FIG. 9A, the phase differences of light having three wavelengths at equal intervals of 180 nm, 240 nm, and 300 nm are averaged, and in FIG. 9B, light having five wavelengths including 120 nm and 360 nm is averaged. The result of averaging the phase differences is shown.

図9(a)によれば、ペア数13、21、30付近で位相差が180degに近くなり、実施例で評価結果(表1)が良好であったときのペア数とほぼ一致することが分かる。また、5波長を用いた図9(b)によれば、図9(a)よりもさらにペア数13、21、30付近で位相差が180degに近くなり、実施例で評価結果(表1)が良好であったときのペア数に近くなることが分かる。 According to FIG. 9A, the phase difference is close to 180 deg near the number of pairs 13, 21, and 30, which is almost the same as the number of pairs when the evaluation result (Table 1) is good in the example. I understand. Further, according to FIG. 9 (b) using 5 wavelengths, the phase difference is closer to 180 deg in the vicinity of the number of pairs 13, 21 and 30 than in FIG. 9 (a), and the evaluation result in the example (Table 1). It can be seen that the number of pairs is close to that when was good.

図9(c)は、比較のために、実施例や図9(a)、(b)と異なり、CrN裏面導電膜を20nmとして、図9(b)と同様に5波長での位相差を平均した結果を示している。ここでも位相差はほぼ160〜200degの範囲内に収まり、CrNの膜厚を変えても、本発明で規定する条件を満たすEUVマスクであれば、OOB光によるウェハ上の転写特性の劣化は抑制され、ウェハ上のレジストパターンのLERの増加や未解像は緩和されると考えられる。 For comparison, FIG. 9 (c) is different from the examples and FIGS. 9 (a) and 9 (b) in that the CrN back surface conductive film is 20 nm and the phase difference at 5 wavelengths is the same as in FIG. 9 (b). It shows the averaged result. Again, the phase difference is within the range of approximately 160 to 200 deg, and even if the CrN film thickness is changed, the deterioration of the transfer characteristics on the wafer due to OOB light is suppressed as long as the EUV mask satisfies the conditions specified in the present invention. Therefore, it is considered that the increase in LER of the resist pattern on the wafer and the unresolution are alleviated.

実施例の結果、及びシミュレーションから分かるように、本発明の掘り込み型EUVマスクでは、従来40〜50ペアであった多層膜の積層数を39ペア以下とすることができる。すなわち、上記の例では、ペア数が13、21、30程度であっても転写特性は良好な結果が得られる。多層膜の積層数を少なくできることは、EUVマスクブランク及びEUVマスクの製造コストを低減できる効果が生まれる。 As can be seen from the results of the examples and the simulation, in the digging-type EUV mask of the present invention, the number of laminated multilayer films, which was 40 to 50 pairs in the past, can be reduced to 39 pairs or less. That is, in the above example, good transfer characteristics can be obtained even when the number of pairs is about 13, 21, or 30. The fact that the number of multilayer films laminated can be reduced has the effect of reducing the manufacturing cost of the EUV mask blank and the EUV mask.

以上、掘り込み型EUVマスクの第1実施形態を例として説明したが、高反射部からの反射光と、低反射部からの反射光と、の規定する波長での位相差の平均値が160〜200度であればよい。すなわち、保護膜は保護膜とハードマスク層とを兼用する兼用膜である、第2実施形態の掘り込み型EUVマスクでもよく、低反射部は保護膜と多層膜とが除去された部分に加え基板が掘り込まれた部分を含む、第1実施形態、第2実施形態の変形例であってもよい。 The first embodiment of the digging-type EUV mask has been described above as an example, but the average value of the phase difference between the reflected light from the high reflection portion and the reflected light from the low reflection portion at the specified wavelength is 160. It may be ~ 200 degrees. That is, the protective film may be the digging-type EUV mask of the second embodiment, which is a film that also serves as the protective film and the hard mask layer, and the low reflection portion is added to the portion where the protective film and the multilayer film are removed. It may be a modification of the first embodiment and the second embodiment including the portion where the substrate is dug.

多層膜の材料はMoとSiに限定されず、露光光に対して高反射を生み出すことに適した材料構成と周期膜厚であれば良い。高反射を得るためには、材料の屈折率差が大きい材
料の組み合わせが良く、EUV露光の場合、例えば低屈折率材料としてはRu、Mo、Rhなどがあり、高屈折率材料としてはSi、Be、Alなどがある。
The material of the multilayer film is not limited to Mo and Si, and any material composition and periodic film thickness suitable for producing high reflection with respect to the exposure light may be used. In order to obtain high reflection, it is good to combine materials with a large difference in refractive index. In the case of EUV exposure, for example, low refractive index materials include Ru, Mo, Rh, etc., and high refractive index materials include Si, There are Be, Al, etc.

保護膜についても、Ruに限定するものではない。露光時の照射耐性があればよく、適宜選択することができるが、露光光に対して透過性が高い材料であることが望ましい。EUV露光の場合、Ru以外ではSi、Zr、Y、Be、Tiなどが有効である。 The protective film is not limited to Ru. It suffices if it has irradiation resistance at the time of exposure and can be appropriately selected, but it is desirable that the material has high transparency to exposure light. In the case of EUV exposure, Si, Zr, Y, Be, Ti and the like are effective other than Ru.

ハードマスクについても、SiOに限定するものではない。ハードマスクは、多層膜をエッチングする際のエッチングガスに十分に耐性があれば良く、使用するガスによって適宜選択すれば良い。例えば、TaBO、TaO、SiON、SiN、CrN、Ru、Alなども有効である。 The hard mask is not limited to SiO 2. The hard mask may be sufficiently resistant to the etching gas used for etching the multilayer film, and may be appropriately selected depending on the gas used. For example, TaBO, TaO, SiON, SiN, CrN, Ru, Al 2 O 3 and the like are also effective.

図5は、本発明の掘り込み型EUVマスクブランクの第1実施形態100bを示す模式断面図であり、図6は、本発明の掘り込み型EUVマスクブランクの第2実施形態200bを示す模式断面図である。第1実施形態100bでは多層膜2b上に保護膜6bが形成され、第2実施形態200bでは保護膜6bの代わりに兼用膜7bが形成されている。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the first embodiment 100b of the digging-type EUV mask blank of the present invention, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the second embodiment 200b of the digging-type EUV mask blank of the present invention. It is a figure. In the first embodiment 100b, the protective film 6b is formed on the multilayer film 2b, and in the second embodiment 200b, a combined film 7b is formed instead of the protective film 6b.

本発明の掘り込み型EUVマスクブランクでは、多層膜を含む高反射部からの反射光と、多層膜を含む部分を除去して低反射部を形成したと仮定した場合の低反射部からの反射光と、の波長180nm、240nm、300nm、または波長120nm、180nm、240nm、300nm、360nmにおける位相差の平均値が160〜200度である、
ことを特徴とする。
In the digging-type EUV mask blank of the present invention, the reflected light from the high reflection portion including the multilayer film and the reflection from the low reflection portion when it is assumed that the portion including the multilayer film is removed to form the low reflection portion. The average value of the phase difference with light at wavelengths of 180 nm, 240 nm, 300 nm, or wavelengths of 120 nm, 180 nm, 240 nm, 300 nm, and 360 nm is 160 to 200 degrees.
It is characterized by that.

本発明はEUVマスク及びEUVマスクブランクに限定されず、OOB光による転写特性の劣化が問題となる反射型フォトマスク及び反射型フォトマスクブランクに適用することができる。 The present invention is not limited to EUV masks and EUV mask blanks, and can be applied to reflective photomasks and reflective photomask blanks in which deterioration of transfer characteristics due to OOB light is a problem.

100・・・・本発明の掘り込み型EUVマスクの第1実施形態
100a・・・本発明の掘り込み型EUVマスクの第1実施形態の変形例
100b・・・本発明の掘り込み型EUVマスクブランクの第1実施形態
200・・・・本発明の掘り込み型EUVマスクの第2実施形態
200a・・・本発明の掘り込み型EUVマスクの第2実施形態の変形例
200b・・・本発明の掘り込み型EUVマスクブランクの第2実施形態
10、10a、30、30a・・・高反射部
20、20a、40、40a・・・低反射部
1・・・・・・低熱膨張基板
2、2a、12、12a・・・多層膜(マスク化後)
2b、12b・・・・・・・・多層膜(ブランク時)
3、3a・・・・・・・・・・保護膜(マスク化後)
3b・・・・・・・・・・・・保護膜(ブランク時)
4・・・・・・裏面導電膜
5、15・・・低熱膨張基板の掘り込み部
6b・・・・・ハードマスク層
7、7a・・・兼用膜(マスク化後)
7b・・・・・兼用膜(ブランク時)
100 ... First embodiment of the digging type EUM mask of the present invention 100a ... Modified example of the first embodiment of the digging type EUM mask of the present invention 100b ... Digging type EUV mask of the present invention First Embodiment 200 of the blank ... Second embodiment 200a of the digging type EUM mask of the present invention ... Modification 200b of the second embodiment of the digging type EUM mask of the present invention ... The present invention Second embodiment of the digging type EUV mask blank 10, 10a, 30, 30a ... High reflection part 20, 20a, 40, 40a ... Low reflection part 1 ... Low thermal expansion substrate 2, 2a, 12, 12a ... Multilayer film (after masking)
2b, 12b ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Multilayer film (when blank)
3, 3a ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Protective film (after masking)
3b ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Protective film (when blank)
4 ... Backside conductive film 5, 15 ... Digging part of low thermal expansion substrate 6b ... Hard mask layer 7, 7a ... Combined film (after masking)
7b ・ ・ ・ ・ ・ Combined film (when blank)

Claims (6)

露光光に対して高い反射率を有する高反射部と、低い反射率を有する低反射部と、からなる反射型フォトマスクであって、
前記高反射部は、基板上に形成された、保護膜を上層とする多層膜からなり、
前記低反射部は、前記保護膜と前記多層膜とが除去されてなり、
前記高反射部からの反射光と、前記低反射部からの反射光と、の波長180nm、240nm、300nmにおける位相差の平均値が160〜200度である、
ことを特徴とする反射型フォトマスク。
A reflective photomask comprising a high-reflecting portion having a high reflectance with respect to exposure light and a low-reflecting portion having a low reflectance.
The highly reflective portion is composed of a multilayer film formed on a substrate and having a protective film as an upper layer.
The low reflection portion is formed by removing the protective film and the multilayer film.
The average value of the phase difference between the reflected light from the high reflection portion and the reflected light from the low reflection portion at wavelengths of 180 nm, 240 nm, and 300 nm is 160 to 200 degrees.
A reflective photomask that features this.
前記高反射部からの反射光と、前記低反射部からの反射光と、の波長120nm、180nm、240nm、300nm、360nmにおける位相差の平均値が160〜200度である、
ことを特徴とする請求項1に記載の反射型フォトマスク。
The average value of the phase difference between the reflected light from the high reflection portion and the reflected light from the low reflection portion at wavelengths of 120 nm, 180 nm, 240 nm, 300 nm and 360 nm is 160 to 200 degrees.
The reflective photomask according to claim 1.
前記保護膜は、ドライエッチング用のハードマスク層を兼ねる、
ことを特徴とする請求項1、または2に記載の反射型フォトマスク。
The protective film also serves as a hard mask layer for dry etching.
The reflective photomask according to claim 1 or 2.
前記低反射部は、前記保護膜と前記多層膜とが除去された部分に加え、前記基板が掘り込まれた部分からなる、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の反射型フォトマスク。
The low-reflection portion includes a portion in which the protective film and the multilayer film have been removed, and a portion in which the substrate is dug.
The reflective photomask according to any one of claims 1 to 3.
前記多層膜はSiとMoをペアとして交互に積層された多層膜であり、積層数は39ペア以下である、
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の反射型フォトマスク。
The multilayer film is a multilayer film in which Si and Mo are alternately laminated as a pair, and the number of layers is 39 pairs or less.
The reflective photomask according to any one of claims 1 to 4, wherein the reflective photomask is characterized in that.
請求項1〜5いずれか一項に記載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、
前記位相差は、前記高反射部からの反射光と、前記低反射部を形成したと仮定した場合の前記低反射部からの反射光と、の位相差である、
ことを特徴とする反射型フォトマスクブランク。
A reflective photomask blank for producing the reflective photomask according to any one of claims 1 to 5.
The phase difference is the phase difference between the reflected light from the high reflection portion and the reflected light from the low reflection portion when it is assumed that the low reflection portion is formed.
A reflective photomask blank.
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