JP2011129611A - 反射型マスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＥＵＶ露光用反射型マスクの製造において、スループットを低下させずに、正常パターンや反射層に損傷を与えず、修正痕を残さずに、微細パターンの修正を精度良く行ってマスクを製造することができる反射型マスクの製造方法を提供する。
【解決手段】ハードマスク層を備えた反射型マスクブランクを準備し、前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、前記ハードマスクパターンをマスクとして前記吸収層をエッチングして吸収層パターンを形成し、前記ハードマスクパターンおよび前記バッファ層をエッチングする工程を含む反射型マスクの製造方法であって、前記ハードマスクパターンを形成した後、前記吸収層のエッチングを２回に分けて行い、１回目の前記吸収層のエッチングを行った後、洗浄し、次に２回目の前記吸収層のエッチングを行って前記吸収層パターンを形成することを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】ハードマスク層を備えた反射型マスクブランクを準備し、前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、前記ハードマスクパターンをマスクとして前記吸収層をエッチングして吸収層パターンを形成し、前記ハードマスクパターンおよび前記バッファ層をエッチングする工程を含む反射型マスクの製造方法であって、前記ハードマスクパターンを形成した後、前記吸収層のエッチングを２回に分けて行い、１回目の前記吸収層のエッチングを行った後、洗浄し、次に２回目の前記吸収層のエッチングを行って前記吸収層パターンを形成することを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの高密度集積回路の製造に用いられるＥＵＶ露光用反射型マスクの製造方法に係り、特に、反射型マスクの外観欠陥の修正を容易にし、外観欠陥を低減して高品質のマスクが得られる反射型マスクの製造方法に関する。
半導体デバイスの微細化に伴い、現在、ＡｒＦエキシマレーザを用いた光学式の投影露光装置により、フォトマスクを用いてウェハ上にパターン転写する露光方法が行なわれている。これらの光学式の投影露光装置による露光方法では、いずれ解像限界に達するため、電子線描画装置による直描やインプリントリソグラフィやＥＵＶリソグラフィのような新しいパターン形成方法が提案されている。
これらの新しいリソグラフィ技術の中で、ＥＵＶリソグラフィは、エキシマレーザよりもさらに短波長の波長１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光を用い、通常１／４程度に縮小して露光する技術で、紫外線露光の短波長化の極限と見なされており、半導体デバイス用のリソグラフィ技術として注目されている。ＥＵＶ露光では、短波長のために屈折光学系が使用できないので、反射光学系が用いられ、マスクとしては反射型マスクが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ＥＵＶ露光用反射型マスクは、ＥＵＶ光を反射する多層の反射層と、この反射層上にＥＵＶ光を吸収する吸収層とを少なくとも設けてパターンを形成したマスクである。
ＥＵＶリソグラフィでは、原版となる反射型マスク上に外観上の欠陥が存在すると、欠陥がウェハに転写されて歩留まりを低下させる原因となるので、ウェハにマスクパターンを転写する前に欠陥検査装置により製造されたマスクの欠陥の有無や存在場所を調べ、もしも欠陥がある場合には欠陥修正装置により欠陥修正を行い、欠陥の無いマスクとしなければならない。
図３は、ＥＵＶ露光用反射型マスクの製造工程において、マスクパターンを形成したときに生じた欠陥３１０の例を示す製造途中の反射型マスク３００の断面図である。図３では、基板３０１上に多層膜構造でＥＵＶ光を反射する反射層と反射層を保護するキャッピング層（反射層とキャッピング層の両層を合わせて符号３０２で示す）が順に設けられており、次いでマスクパターン形成時の反射層・キャッピング層３０２へのエッチングダメージを防止するためにバッファ層３０３が設けられている。さらにその上にＥＵＶ光を吸収する吸収層３０４が形成された構造となっている。図３に示す例では、吸収層３０４上に、光学検査時の検出感度を上げるために反射防止層３０５が設けられている。
ＥＵＶ露光用反射型マスクは、吸収層をパターニングし、パターニングした吸収層３０４に基づいてバッファ層３０３を除去して作製される。反射型マスク３００は、吸収層３０４のパターニング後に検査、修正が行われ、その後バッファ層３０３の除去が行われる。図３に示す反射型マスク３００は、マスク上に吸収層３０４の欠陥３１０が存在する場合を例示している。ＥＵＶ露光においては、反射型マスク３００に入射したＥＵＶ光は、反射層３０２では反射され、吸収層３０４では吸収され、反射されたＥＵＶ光によりウェハ上に縮小転写パターンが形成される。
ＥＵＶ露光用反射型マスクとしての品質上の大きな問題点の一つは、図３に示すように、本来あってはならない領域に不要な層が残ってしまう欠陥３１０であり、この不要な余剰欠陥は、通称「黒欠陥」と呼ばれている。黒欠陥は、マスクを用いたウェハ露光時に、その欠陥像をウェハ上に転写形成してしまう。黒欠陥の発生原因としては、例えば、マスク製造工程において、吸収層のエッチング前にマスク基板に異物が付着してしまい、吸収層のエッチングを阻害し、吸収層が最終段階まで残ってしまう場合である。あるいは、マスク製造工程のどこかの段階で異物自体は取れてしまってはいるのだが、エッチングを阻害されたことで残ってしまう吸収層の残留物も同様に黒欠陥として表れる。反射型マスクの場合には、極く薄い層の黒欠陥でもＥＵＶ光の反射率が異なり、ウェハ上に欠陥を生じさせてしまうという特有の問題がある。
上記の黒欠陥の修正方法としては、従来のフォトマスクで用いられてきた種々の修正方法が提案されているが、反射型マスクとしてのパターンの微細化、高精度、狭ピッチ化に伴い、それらの方法の適用には困難を極めることが多い。例えば、化学的な部分エッチングや、レーザ加工による部分除去では精度が伴わないため適用できない。そこで、図４に示すように、収束イオンビーム（ＦＩＢ）４０８による修正方法、あるいはガスアシストによる電子ビーム（ＥＢ）４０８による修正方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。また、図５に示すように原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）の原理を用いながら、ＡＦＭのプローブ探針５１３で欠陥５１０を物理的に削り取る修正方法が提案されている。いずれの方法も直接欠陥部を除去して修正する方法である。
しかしながら、ＦＩＢによる修正方法は、欠陥自体が不定形をしているため、図４に示すように、欠陥部位のみを修正することが困難で、欠陥の周囲の反射層４０２へのダメージ４１２あるいは吸収層パターン４０４の側面ダメージ４１２が発生してしまうという問題があった。ＦＩＢによる修正方法は、イオンビームとして通常ガリウムを用いるため、ガリウムが下層のバッファ層４０３やキャッピング層・反射層４０２に打ち込まれ、いわゆるガリウムステインという現象による反射層４０２へのダメージ４１２が生じ、修正部位の反射率を低下させるという問題があった。また、ＦＩＢによる黒欠陥部の修正時には、欠陥修正部の周辺にオーバーエッチングによるリバーベッドと呼ばれる掘り込み現象が発生していた。リバーベッドは反射光の位相を乱すため、黒欠陥部の修正個所の加工品質を低下させ転写結果に悪影響をもたらすという問題があった。
近年、黒欠陥部の修正方法において、ガリウムステインなどの問題を低減するため、エッチングガスを導入し、イオンビームあるいは電子ビームによりガスを励起させ、欠陥部のみを選択的にエッチングするガスアシストエッチング技術が提案されている。しかし、上記のＦＩＢやＥＢによるガスアシストエッチング方式は、欠陥形状の取り込み精度が悪く、欠陥境界で加工オーバーや加工不足を生じることによる反射層への掘り込みや加工残り、更にはイオン打ち込みによるバッファ層の難エッチング化を生じるという問題があった。また、パターンを形成する吸収層の材質によっては、エッチングのエンドポイントが検出しにくく、反射層にダメージを与えてしまい修正部の反射率が正常部と異なってしまうという問題があり、この技術を用いても、欠陥部を完全に回復させることは困難であるという問題があった。
一方、ＡＦＭのプローブ探針で欠陥部分を物理的に削り取る修正方法は、図５に示すように、パターンが微細化しパターンピッチが狭くなると、修正時に正常なパターンが障害となって探針５１３が欠陥５１０の下部までとどかず完全な修正ができなかったり、あるいは探針５１３が正常なパターンを傷付けて致命的な欠陥としてしまうこともあるという問題があった。これを回避するために、先端をより細くした探針の適用や、先端形状を故意に非対称とした探針を用いて特定方向の欠陥のみ順次削って行く手法が取られたりしているが、根本解決には至っておらず、修正時間をより拡大してしまうという問題があった。
従来、マスクの黒欠陥の修正方法として用いらているＦＩＢ、ＥＢあるいはＡＦＭなどによる修正方法は、いずれの修正方法も修正精度不足による正常パターンへの損傷や反射層への損傷が問題となっていた。さらにＡＦＭによる修正方法は、加工に用いるプローブ探針の形状があるため、パターンピッチの微細化に対応出来なくなっているという問題があった。
そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ＥＵＶ露光用反射型マスクの製造において、スループットを低下させずに、正常パターンや反射層に損傷を与えず、修正痕を残さずに、微細パターンの修正を精度良く行ってマスクを製造することができる反射型マスクの製造方法を提供することである。
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の発明に係る反射型マスクの製造方法は、基板と、前記基板上に形成されたＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層上に形成されたＥＵＶ光を吸収する吸収層と、前記反射層と前記吸収層との間に、前記反射層へのエッチング損傷を防止するためのバッファ層と、前記吸収層上に前記吸収層をエッチングする際に使用するハードマスク層と、を備えた反射型マスクブランクを準備し、順に、前記ハードマスク層上に、被転写体に対する転写パターンとなる吸収層パターンを形成するためのレジストパターンを形成し、前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、前記レジストパターンまたは前記ハードマスクパターンをマスクとして前記吸収層をエッチングして吸収層パターンを形成し、前記バッファ層をエッチングしてバッファ層パターンを形成し、前記ハードマスクパターンをエッチングして除去する工程を含む反射型マスクの製造方法であって、前記ハードマスクパターンを形成した後、前記吸収層のエッチングを２回に分けて行い、１回目の前記吸収層のエッチングを行った後、洗浄し、次に２回目の前記吸収層のエッチングを行って前記吸収層パターンを形成することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明に係る反射型マスクの製造方法は、請求項１に記載の発明に係る反射型マスクの製造方法において、前記吸収層と前記ハードマスク層との間に、前記吸収層パターンを光学検査するときに使用する光の波長に対する反射率が低い低反射層を有することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明に係る反射型マスクの製造方法は、請求項１または請求項２に記載の反射型マスクの製造方法において、前記ハードマスクパターンを形成した後、前記レジストパターンを除去し、前記ハードマスクパターンの検査、修正を行い、１回目の前記吸収層のエッチングを行った後、洗浄し、次に２回目の前記吸収層のエッチングを行って前記吸収層パターンを形成することを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明に係る反射型マスクの製造方法は、請求項１または請求項２に記載の反射型マスクの製造方法において、前記ハードマスクパターンを形成した後、続けて前記吸収層の１回目のエッチングを行い、次に前記レジストパターンを除去し、前記ハードマスクパターンおよび前記吸収層パターンを検査し、前記反射層に損傷が生じない程度の厚さに前記吸収層の厚さを残して黒欠陥部を修正した後、洗浄し、次に２回目の前記吸収層のエッチングを行って前記吸収層パターンを形成することを特徴とするものである。
本発明の反射型マスクの製造方法によれば、吸収層のエッチングを２回に分け、１回目の吸収層のエッチング後に洗浄を行い、吸収層の欠陥発生の要因となるパーティクルを除去し、次に２回目の前記吸収層のエッチングを行うことによりＥＵＶマスクの欠陥発生の確率を下げ、欠陥修正を容易にすることができる。また、ハードマスクを用いて欠陥修正を行うことから、反射層に欠陥修正による損傷の影響を与えないで欠陥修正することが可能となり、あわせてレジストの薄膜化によるマスクパターンの微細化も同時に可能となる。
以上の説明から明らかなように、本発明の反射型マスクの製造方法によれば、ハードマスクの状態で欠陥を修正するため、反射層の損傷を気にすることなく修正が可能になる。また修正により吸収層についた修正痕も、修正後に続く第２回目の吸収層のエッチング工程で除去することができる。またハードマスク状態での修正は比較的浅い修正で済むため、今後益々狭ピッチ化が進んだとしても、隣接する他のパターンに影響を与えることなく、欠陥部分だけを修正することがより容易になる。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
（本発明の反射型マスクの製造方法）
本発明の反射型マスクの製造方法は、基板と、この基板上に形成されたＥＵＶ光を反射する多層の反射層と、反射層上に形成されたＥＵＶ光を吸収する吸収層と、反射層と吸収層との間に、反射層へのエッチング損傷を防止するためのバッファ層と、吸収層上に形成された吸収層をエッチングする際に使用するハードマスク層と、を備えた反射型マスクブランクを準備し、順に、ハードマスク層上に、被転写体に対する転写パターンとなる吸収層パターンを形成するためのレジストパターンを形成し、ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、上記のレジストパターンまたはハードマスクパターンをマスクとして吸収層をエッチングして吸収層パターンを形成し、バッファ層をエッチングしてバッファ層パターンを形成し、ハードマスクパターンをエッチングして除去する工程を含む反射型マスクの製造方法であって、上記のハードマスクパターンを形成した後、吸収層のエッチングを２回に分けて行い、１回目の吸収層のエッチングを行った後、洗浄し、次に２回目の吸収層のエッチングを行って吸収層パターンを形成することを特徴とするものである。
本発明の反射型マスクの製造方法は、基板と、この基板上に形成されたＥＵＶ光を反射する多層の反射層と、反射層上に形成されたＥＵＶ光を吸収する吸収層と、反射層と吸収層との間に、反射層へのエッチング損傷を防止するためのバッファ層と、吸収層上に形成された吸収層をエッチングする際に使用するハードマスク層と、を備えた反射型マスクブランクを準備し、順に、ハードマスク層上に、被転写体に対する転写パターンとなる吸収層パターンを形成するためのレジストパターンを形成し、ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、上記のレジストパターンまたはハードマスクパターンをマスクとして吸収層をエッチングして吸収層パターンを形成し、バッファ層をエッチングしてバッファ層パターンを形成し、ハードマスクパターンをエッチングして除去する工程を含む反射型マスクの製造方法であって、上記のハードマスクパターンを形成した後、吸収層のエッチングを２回に分けて行い、１回目の吸収層のエッチングを行った後、洗浄し、次に２回目の吸収層のエッチングを行って吸収層パターンを形成することを特徴とするものである。
本発明の反射型マスクの製造方法によれば、ハードマスク層を設けた反射型マスクブランクを用い、洗浄を挟んで吸収層のエッチングを２回繰り返すことにより、低反射層エッチングや吸収層エッチングに起因するパーティクルなどによる黒欠陥は除去することができる。ハードマスクの状態で欠陥を修正するため、反射層への修正によるダメージを気にすることなく修正が可能になる。また修正により吸収層についた修正痕も、修正後に続く第２回目の吸収層のエッチング工程で除去することができる。さらにパターンのエッヂの欠陥修正なども完全に削り出す必要はなく、表層の修正を実施すれば、後続の２回目のエッチング工程が自然なパターン形状を形成してくれ、またハードマスク状態での修正は比較的浅い修正で済むため、今後益々狭ピッチ化が進んだとしても、隣接する他のパターンに影響を与えることなく、欠陥部分だけを修正することがより容易になる。
本発明の反射型マスクの製造方法は、さらに２つの実施形態に分かれる。以下、詳しく説明する。
本発明の反射型マスクの製造方法は、さらに２つの実施形態に分かれる。以下、詳しく説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の反射型マスクの製造方法における第１の実施形態を示す工程断面模式図である。
図１は、本発明の反射型マスクの製造方法における第１の実施形態を示す工程断面模式図である。
先ず、図１（ａ）に示すように、ＥＵＶ露光用反射型マスクブランクを準備し、電子線レジストを塗布し、電子線描画装置でパターン描画して、レジストパターン１０７を形成する。図１（ａ）に示す１例としての反射型マスクブランクの構成は、基板１０１の一方の主面上に、多層膜構造でＥＵＶ光を反射する反射層１０２と、この反射層１０２を保護するキャッピング層１０２（本発明では反射層とキャッピング層の両層を合わせて同じ符号で示す。）が順に設けられており、次いでマスクパターン形成時の反射層・キャッピング層１０２へのエッチングダメージを防止するためにバッファ層１０３ａが設けられている。さらにその上にＥＵＶ光を吸収する吸収層１０４ａが設けられ、吸収層１０４ａ上に、マスクの光学検査時の検出感度を上げるために反射防止層１０５ａが設けられ、その上にハードマスク層１０６ａが形成されている反射型マスクブランクであり、レジストパターン１０７が形成されている。
次に、レジストパターン１０７を形成した上記の反射型マスクブランクを用い、レジストパターン１０７をマスクにして、ハードマスク層１０６ａをドライエッチングし、図１（ｂ）に示すように、ハードマスクパターン１０６を形成する。Ｃｒ系の材料からなるハードマスク層１０６ａのドライエッチングには、塩素と酸素との混合系のガスが用いられる。
次に、レジストパターン１０７を除去した後、ハードマスクパターン１０６の検査を行い、もしも欠陥がある場合には欠陥の修正を行う。この工程での修正はハードマスク層で行うので、修正方法としてＦＩＢ、ＥＢによる修正、ＡＦＭによる修正のいずれの方法も適用できる。図１（ｃ）は、ハードマスク層の黒欠陥を修正したときに、吸収層１０４ａに修正ダメージ１０８が生じた場合を示している。
次に、ハードマスクパターン１０６をマスクにして低反射層１０５ａをドライエッチングし、続いてエッチングガスを換えて吸収層１０４ａをエッチングし、図１（ｄ）に示すように、低反射層パターン１０５と吸収層パターン１０４とを形成する（吸収層の１回目のエッチング）。前工程の修正で生じた吸収層１０４ａの修正ダメージは、この低反射層１０５ａおよび吸収層１０４ａのエッチングで除去される。低反射層１０５ａとして酸素含有タンタル化合物系の材料を用いた場合には、低反射層１０５ａのエッチングにはフッ素系ガスを用いるので、エッチング中にパーティクルが発生し易く、図１（ｄ）では、エッチング中に付着したパーティクル１０９の影響で吸収層欠陥１１０が発生した状態を示している。一方、ＴａＢＮなどのタンタル系の材料からなる吸収層１０４ａのエッチングには塩素系ガスが用いられる。
次に、上記の工程まで進めた製造途中のマスク基板を洗浄し、低反射層エッチングおよび１回目の吸収層エッチングで生じたパーティクル１０９などを洗浄により除去し、次に２回目の吸収層エッチングを行って残存していた吸収層欠陥１１０を除去し、図１（ｅ）に示すように、欠陥のない吸収層パターン１０４を形成する。
マスク基板の洗浄方法としては、従来よりマスク洗浄に用いていた硫酸過水（硫酸と過酸化水素水の混合液）、あるいはアンモニア過水（アンモニア水と過酸化水素水の混合液）、あるいは有機溶媒などの溶液を使用し、パーティクルなどを除去することができる。
次に、図１（ｆ）に示すように、バッファ層１０３ａをエッチングしてバッファ層パターン１０３を形成し、ハードマスクパターン１０６をエッチングして除去する。バッファ層１０３ａがハードマスクパターン１０６と同じクロム系などの材料で構成されている場合には、バッファ層１０３ａのエッチング時にハードマスクパターン１０６も同時にエッチング除去され、反射型マスク１００が形成される。
上記の第１の実施形態は、ハードマスク層１０６ａをパターンニング後、レジスト剥離、洗浄を行い、検査および修正を行うが、ハードマスク層１０６ａは厚さ１０ｎｍ前後と薄いことから、ＡＦＭ型修正装置を用いた修正でプローブ探針の形状が問題になることはなく、また、ハードマスク層１０６ａの下は低反射層１０５ａを介して吸収層１０４ａであるため、修正過多やイオンの打ち込みによる反射層１０２のダメージはほぼ無視できる。この後、ハードマスクパターン１０６を使って吸収層１０４ａのエッチングをするときに、洗浄を挟んで吸収層１０４ａのエッチングを２回繰り返せば、吸収層１０４ａのエッチングに起因する欠陥や修正によるダメージは除去することができる。
（反射型マスクブランク）
ここで、本発明の反射型マスクの製造方法を適用する上記の反射型マスクブランクを構成する各材料の望ましい形態について述べる。
ここで、本発明の反射型マスクの製造方法を適用する上記の反射型マスクブランクを構成する各材料の望ましい形態について述べる。
（基板）
本発明の反射型マスクの製造方法に用いる基板１０１としては、パターン位置精度を高精度に保持するために低熱膨張係数を有し、高反射率および転写精度を得るために平滑性、平坦度が高く、マスク製造工程の洗浄などに用いる洗浄液への耐性に優れたものが好ましく、合成石英ガラス、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系の低熱膨張ガラス、β石英固溶体を析出した結晶化ガラスなどのガラス基板などを用いることができる。マスクブランクスの平坦度としては、例えば、パターン領域において５０ｎｍ以下が求められている。
本発明の反射型マスクの製造方法に用いる基板１０１としては、パターン位置精度を高精度に保持するために低熱膨張係数を有し、高反射率および転写精度を得るために平滑性、平坦度が高く、マスク製造工程の洗浄などに用いる洗浄液への耐性に優れたものが好ましく、合成石英ガラス、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系の低熱膨張ガラス、β石英固溶体を析出した結晶化ガラスなどのガラス基板などを用いることができる。マスクブランクスの平坦度としては、例えば、パターン領域において５０ｎｍ以下が求められている。
（反射層）
多層の反射層１０２は、ＥＵＶ露光に用いられるＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍ程度）を高い反射率で反射する材料が用いられ、ＭｏとＳｉからなる多層膜が多用されており、例えば、２．７４ｎｍ厚のＭｏと４．１１ｎｍのＳｉを各４０層積層した多層膜よりなる反射層が挙げられる。ＭｏとＳｉからなる多層膜の場合、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、まずＳｉターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気下でＳｉ膜を成膜し、その後、Ｍｏターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気下でＭｏ膜を成膜し、これを１周期として、３０〜６０周期、好ましくは４０周期積層されて、多層反射層が得られる。ＥＵＶ光を高い反射率で反射させるために、１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光を入射角６．０度で入射したときの多層の反射層１０２の反射率は、通常、６０％以上を示すように設定されている。
多層の反射層１０２は、ＥＵＶ露光に用いられるＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍ程度）を高い反射率で反射する材料が用いられ、ＭｏとＳｉからなる多層膜が多用されており、例えば、２．７４ｎｍ厚のＭｏと４．１１ｎｍのＳｉを各４０層積層した多層膜よりなる反射層が挙げられる。ＭｏとＳｉからなる多層膜の場合、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、まずＳｉターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気下でＳｉ膜を成膜し、その後、Ｍｏターゲットを用いて、Ａｒガス雰囲気下でＭｏ膜を成膜し、これを１周期として、３０〜６０周期、好ましくは４０周期積層されて、多層反射層が得られる。ＥＵＶ光を高い反射率で反射させるために、１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光を入射角６．０度で入射したときの多層の反射層１０２の反射率は、通常、６０％以上を示すように設定されている。
（キャッピング層）
多層の反射層１０２の反射率を高めるには屈折率の大きいＭｏを最上層とするのが好ましいが、Ｍｏは大気で酸化され易くて反射率が低下するので、酸化防止やマスク洗浄時における保護のための保護膜として、スパッタリング法などによりＳｉやＲｕを成膜し、キャッピング層を設けることが好ましい。例えば、キャッピング層としてＳｉは、反射層１０２の最上層に１１ｎｍの厚さに設けられる。本発明の図面では、キャッピング層は反射層と同じ符号で示している。
多層の反射層１０２の反射率を高めるには屈折率の大きいＭｏを最上層とするのが好ましいが、Ｍｏは大気で酸化され易くて反射率が低下するので、酸化防止やマスク洗浄時における保護のための保護膜として、スパッタリング法などによりＳｉやＲｕを成膜し、キャッピング層を設けることが好ましい。例えば、キャッピング層としてＳｉは、反射層１０２の最上層に１１ｎｍの厚さに設けられる。本発明の図面では、キャッピング層は反射層と同じ符号で示している。
（バッファ層）
ＥＵＶ露光に用いられるＥＵＶ光を吸収する吸収層１０４ａをドライエッチングしてパターン形成するときに、下層の反射層１０２に損傷を与えるのを防止するために、通常、反射層１０２と吸収層１０４ａとの間にバッファ層１０３ａが設けられる。本発明の反射型マスクの製造方法において、バッファ層１０３ａの材料としてはＣｒが好ましい。Ｃｒは、吸収層１０４ａのエッチング時に耐性が高く、後述するように、バッファ層１０３ａの材料とハードマスク層の材料とを同じ材料とすることにより、同時にエッチングすることが可能となり、工程が短縮されるからである。
ＥＵＶ露光に用いられるＥＵＶ光を吸収する吸収層１０４ａをドライエッチングしてパターン形成するときに、下層の反射層１０２に損傷を与えるのを防止するために、通常、反射層１０２と吸収層１０４ａとの間にバッファ層１０３ａが設けられる。本発明の反射型マスクの製造方法において、バッファ層１０３ａの材料としてはＣｒが好ましい。Ｃｒは、吸収層１０４ａのエッチング時に耐性が高く、後述するように、バッファ層１０３ａの材料とハードマスク層の材料とを同じ材料とすることにより、同時にエッチングすることが可能となり、工程が短縮されるからである。
（吸収層）
マスクパターンを形成し、ＥＵＶ光を吸収する吸収層１０４ａの材料としては、Ｔａ、ＴａＢ、ＴａＢＮなどのＴａを主成分とする材料が、膜厚３０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の範囲、より好ましくは５０ｎｍ〜８５ｎｍの範囲で用いられる。
マスクパターンを形成し、ＥＵＶ光を吸収する吸収層１０４ａの材料としては、Ｔａ、ＴａＢ、ＴａＢＮなどのＴａを主成分とする材料が、膜厚３０ｎｍ〜１００ｎｍ程度の範囲、より好ましくは５０ｎｍ〜８５ｎｍの範囲で用いられる。
（低反射層）
また、マスクパターンの光学検査時の検出感度を上げるために、吸収層１０４ａ上に検査光（１９９ｎｍあるいは２５７ｎｍ）に対して低反射とした低反射層１０５ａを設ける場合が多い。低反射層１０５ａの材料としては、例えば、タンタルの酸化物（ＴａＯ）、酸窒化物（ＴａＮＯ）、ホウ素酸化物（ＴａＢＯ）、ホウ素酸窒化物（ＴａＢＮＯ）などの酸素を含むタンタル化合物が挙げられ、膜厚５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の範囲で用いられる。
また、マスクパターンの光学検査時の検出感度を上げるために、吸収層１０４ａ上に検査光（１９９ｎｍあるいは２５７ｎｍ）に対して低反射とした低反射層１０５ａを設ける場合が多い。低反射層１０５ａの材料としては、例えば、タンタルの酸化物（ＴａＯ）、酸窒化物（ＴａＮＯ）、ホウ素酸化物（ＴａＢＯ）、ホウ素酸窒化物（ＴａＢＮＯ）などの酸素を含むタンタル化合物が挙げられ、膜厚５ｎｍ〜３０ｎｍ程度の範囲で用いられる。
(ハードマスク層)
ハードマスク層の材料としては、Ｔａ系の低反射層および吸収層とエッチングの選択比が十分に取れる必要があると共に、エッチング完了後には容易に取り除くことができる必要があり、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、酸窒化クロム（ＣｒＮＯ）などのＣｒ系材料からなる厚さ１０ｎｍ程度のハードマスク層が好ましい。Ｃｒ系の材料は、特に酸素含有タンタル化合物のエッチングに用いるフッ素系ガスのプラズマに対して非常に強い耐性を持つことから、一旦吸収層エッチングを行った後、レジストを除去し、洗浄後、再度吸収層エッチングを行う本発明の製造方法を適用するのに好ましい材料である。
ハードマスク層の材料としては、Ｔａ系の低反射層および吸収層とエッチングの選択比が十分に取れる必要があると共に、エッチング完了後には容易に取り除くことができる必要があり、クロム（Ｃｒ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、酸窒化クロム（ＣｒＮＯ）などのＣｒ系材料からなる厚さ１０ｎｍ程度のハードマスク層が好ましい。Ｃｒ系の材料は、特に酸素含有タンタル化合物のエッチングに用いるフッ素系ガスのプラズマに対して非常に強い耐性を持つことから、一旦吸収層エッチングを行った後、レジストを除去し、洗浄後、再度吸収層エッチングを行う本発明の製造方法を適用するのに好ましい材料である。
（導電層）
図１には図示していないが、ＥＵＶ露光用マスクブランクのパターン側と反対側の面に、マスクを露光装置に設置するときの静電チャック用に導電層が設けられることが多い。導電層の材料としては、導電性を示す金属や金属窒化物などの薄膜を設けたものであり、例えば、クロム（Ｃｒ）や窒化クロム（ＣｒＮ）などを厚さ２０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度に成膜して用いられる。
図１には図示していないが、ＥＵＶ露光用マスクブランクのパターン側と反対側の面に、マスクを露光装置に設置するときの静電チャック用に導電層が設けられることが多い。導電層の材料としては、導電性を示す金属や金属窒化物などの薄膜を設けたものであり、例えば、クロム（Ｃｒ）や窒化クロム（ＣｒＮ）などを厚さ２０ｎｍ〜１５０ｎｍ程度に成膜して用いられる。
（第２の実施形態）
図２は、本発明の反射型マスクの製造方法における第２の実施形態を示す工程断面模式図である。本実施形態の製造方法に用いる反射型マスクブランクを構成する材料の望ましい形態は、上記の第１の実施形態と同じなので、説明は省略する。
図２は、本発明の反射型マスクの製造方法における第２の実施形態を示す工程断面模式図である。本実施形態の製造方法に用いる反射型マスクブランクを構成する材料の望ましい形態は、上記の第１の実施形態と同じなので、説明は省略する。
図２（ａ）に示すように、ＥＵＶ露光用反射型マスクブランクを準備し、電子線レジストを塗布し、電子線描画装置でパターン描画して、レジストパターン２０７を形成する。図２（ａ）では、基板２０１の一方の主面上に、多層膜構造でＥＵＶ光を反射する反射層２０２と反射層を保護するキャッピング層２０２が順に設けられており、次いでマスクパターン形成時の反射層・キャッピング層２０２へのエッチングダメージを防止するためにバッファ層２０３ａが設けられている。さらにその上にＥＵＶ光を吸収する吸収層２０４ａが設けられ、吸収層２０４ａ上に、光学検査時の検出感度を上げるために低反射層２０５ａが設けられ、その上にハードマスク層２０６ａが形成されている反射型マスクブランクであり、レジストパターン２０７が形成されている。
次に、図２（ｂ）に示すように、レジストパターン２０７をマスクにして、ハードマスク層２０６ａをドライエッチングしてハードマスクパターン２０６を形成し、続けてエッチングガスを換えて反射防止層２０５ａをエッチングし、さらにまたエッチングガスを換えて吸収層２０４ａをエッチングし、低反射層パターン２０５と吸収層パターン２０４とを形成する（吸収層の１回目のエッチング）。Ｃｒ系の材料からなるハードマスク層２０６ａのドライエッチングには、塩素と酸素との混合系のガスが用いられる。酸素含有タンタル化合物系の材料からなる低反射層２０５ａのドライエッチングにはフッ素系ガスを用いるので、エッチング中にパーティクルが発生し易く、図２（ｂ）では、エッチング中に付着したパーティクル２０９の影響で吸収層欠陥２１０が発生した状態を示している。ＴａＢＮなどのタンタル系の材料からなる吸収層２０４ａのエッチングには塩素系ガスが用いられる。
次に、図２（ｃ）に示すように、レジストパターン２０７を除去した後、パターンの検査を行い、もしも欠陥がある場合には欠陥の修正を行う。本実施形態におけるこの工程での修正はハードマスク層だけではなく、低反射層および吸収層も修正するので、修正方法としてはＦＩＢ、ＥＢによる修正方法を適用するのが好ましい。ここで、吸収層の修正は、反射層２０２にダメージが発生しない程度の厚さに残して修正し、修正中の吸収層欠陥２１１を得る。ＦＩＢ、ＥＢによる修正により生じたダメージは、修正中の吸収層欠陥２１１の段階で留まり、反射層２０２までは影響してこない。
次に、上記の工程まで進めた製造途中のマスク基板を洗浄した後、図２（ｄ）に示すように、２回目の吸収層エッチングを行い、欠陥部に残存する修正中の吸収層欠陥２１１を完全に除去する。
次に、図２（ｅ）に示すように、バッファ層２０３ａをエッチングしてバッファ層パターン２０３を形成し、ハードマスクパターン２０６をエッチングして除去する。バッファ層２０３ａがハードマスクパターン２０６と同じクロム系などの材料で構成されている場合には、バッファ層２０３ａのエッチング時にハードマスクパターン２０６も同時にエッチング除去され、反射型マスク２００が形成される。
上記の第２の実施形態は、ハードマスクをパターンニング後、吸収層の１回目のエッチングまで行ってからレジストパターンを除去して検査および修正を行い、洗浄後に２回目の吸収層エッチングを行い、修正では、反射層にダメージを発生さないように欠陥部の吸収層を若干残しておき、２回目の吸収層エッチングで欠陥修正部に残っている吸収層を完全に除去し、しかる後バッファ層をエッチングしてパターン化しハードマスクをエッチング除去する製造方法である。吸収層欠陥を除去するための吸収層の２回目のエッチング深さは、第１の実施形態における吸収層の２回目のエッチング深さよりも少なくて済み、エッチング過多による吸収層のサイドエッチング量を抑えられるという利点がある。
上記の第１の実施形態および第２の実施形態において説明したように、本発明においては、膜厚が薄いハードマスクを用いて黒欠陥の原因となるハードマスクの欠陥を修正するため、例えハードマスクの欠陥部を削り過ぎたとしても、反射層にまでダメージが至ることはなく、反射層を気にすることなく修正が容易に可能になる。しかも、修正後に洗浄し、残存する吸収層を除去する２回目のエッチング工程が入るため、従来のように修正において吸収層のパターンの完全なエッヂ状態を形成する必要はなく、また、欠陥修正の深さ方向も従来の方法よりも浅くてよいために、従来方法に比べてより微細なパターンの修正を精度良く実施することが可能となる。
また、上記の第１の実施形態および第２の実施形態では、いずれも光学検査用の反射防止膜を設けた場合について説明したが、もとより光学検査ではなく走査型電子顕微鏡のみによる検査などの反射防止膜が不要の場合においても、本発明の反射型マスクの製造方法の適用が可能である。
本発明の反射型マスクの製造方法において、ハードマスク層として用いるクロム系の材料はフッ素系ガスのプラズマに対しては非常に強い耐性を持つことから、一旦吸収層のエッチングを行った後、レジストを除去し、再度吸収層のエッチングを行うことが可能である。洗浄を挟んで吸収層を２回エッチングすることにより、吸収層エッチングプロセスで問題になるパーティクル欠陥をほぼ除去できる。以下、実施例によりさらに詳しく説明する。
(実施例１)
以下の手順で反射型マスクブランクを作製した。
光学研磨された大きさ６インチ角（厚さ０．２５インチ）の合成石英基板の一方の主面上に、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ａｒガス雰囲気下で、Ｓｉターゲットを用いてＳｉ膜を４．２ｎｍ成膜し、続いてＭｏターゲットを用いてＭｏ膜を２．８ｎｍ成膜し、これを１周期として４０周期積層して反射層とした後、最後にＳｉ膜を１１ｎｍ成膜してキャッピング層とし、ＭｏとＳｉの多層膜よりなるＥＵＶ光を反射する反射層を形成した。
次に、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気下で、上記の多層反射膜上にＣｒターゲットを用いてＣｒ膜を１０ｎｍの厚さに成膜し、バッファ層とした。
以下の手順で反射型マスクブランクを作製した。
光学研磨された大きさ６インチ角（厚さ０．２５インチ）の合成石英基板の一方の主面上に、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ａｒガス雰囲気下で、Ｓｉターゲットを用いてＳｉ膜を４．２ｎｍ成膜し、続いてＭｏターゲットを用いてＭｏ膜を２．８ｎｍ成膜し、これを１周期として４０周期積層して反射層とした後、最後にＳｉ膜を１１ｎｍ成膜してキャッピング層とし、ＭｏとＳｉの多層膜よりなるＥＵＶ光を反射する反射層を形成した。
次に、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気下で、上記の多層反射膜上にＣｒターゲットを用いてＣｒ膜を１０ｎｍの厚さに成膜し、バッファ層とした。
続いて、上記のＣｒ膜のバッファ層上に、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＴａおよびＢを含むターゲットを用いて、Ａｒと窒素の混合ガス雰囲気下で、ＴａＢＮ膜を５０ｎｍの厚さで成膜し、ＥＵＶ光を吸収する吸収層とし、この吸収層上にＴａＢＯ膜を１５ｎｍの厚さで成膜し、光学検査における低反射層とした。
この低反射層上にＣｒ膜を１０ｎｍの厚さに成膜し、ハードマスク層とし、ＥＵＶ露光用の反射型マスクブランクスを得た。
この低反射層上にＣｒ膜を１０ｎｍの厚さに成膜し、ハードマスク層とし、ＥＵＶ露光用の反射型マスクブランクスを得た。
次に、このＥＵＶ露光用マスクブランクスを用い、電子線レジストを塗布し、電子線描画装置でパターン描画して、レジストパターンを形成した。
次に、レジストパターンをマスクにして、塩素と酸素との混合ガスによりハードマスク層をエッチングし、ハードマスクパターンを形成した。
次に、レジストパターンを除去した後、ハードマスクパターンの検査を行い、ハードマスク層の黒欠陥がある箇所にＦＩＢにより欠陥の修正を行った。
次に、ハードマスクパターンをマスクにしてＴａＢＯ膜の低反射層をフッ素ガスによりドライエッチングし、続いてエッチングガスを換えてＴａＢＮ膜の吸収層を塩素ガスを用いてドライエッチングし、低反射層パターンと吸収層パターンとを形成した（吸収層の１回目のエッチング）。上記のＦＩＢによる修正工程で生じた吸収層の修正ダメージは、この低反射層および吸収層のエッチングで除去される。
次に、上記の工程まで進めた製造途中のマスク基板を洗浄し、低反射層のフッ素ガスによるドライエッチングで生じたパーティクルなどを洗浄により除去した。洗浄には、硫酸過水（硫酸と過酸化水素水の混合液）を用いた。
次に２回目の吸収層エッチングを行って残存していた吸収層欠陥を除去し、欠陥のない吸収層パターンを形成した。
次に２回目の吸収層エッチングを行って残存していた吸収層欠陥を除去し、欠陥のない吸収層パターンを形成した。
次に、Ｃｒ膜よりなるバッファ層を塩素と酸素との混合ガスによりドライエッチングし、同時にハードマスクパターンもエッチング除去され、反射型マスクが形成された。
上記の反射型マスク製造工程の後、反射型マスクを最終的に検査したところ、黒欠陥は修正されており、高品質の反射型マスクが得られた。
(実施例２)
実施例１と同じ反射型マスクブランクを用い、このブランク上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置でパターン描画して、レジストパターンを形成した。
実施例１と同じ反射型マスクブランクを用い、このブランク上に電子線レジストを塗布し、電子線描画装置でパターン描画して、レジストパターンを形成した。
次に、レジストパターンをマスクにして、塩素と酸素との混合ガスによりハードマスク層をエッチングし、ハードマスクパターンを形成し、続けてエッチングガスをフッ素ガスに換えてＴａＢＯ膜の反射防止層をドライエッチングし、さらにまたエッチングガスを塩素ガスに換えてＴａＢＮ膜の吸収層をドライエッチングし、低反射層パターンと吸収層パターンとを形成した（吸収層の１回目のエッチング）。
次に、レジストパターンを除去した後、ハードマスクパターンおよび吸収層パターンを検査し、黒欠陥部をＦＩＢで修正した。ＦＩＢによる修正は、反射層にダメージが発生しない程度の厚さに残して修正し、吸収層の膜厚の約５０％程度までのエッチング深さとした。ＦＩＢによる修正により生じたダメージは、修正後の吸収層の段階で留まり、反射層までは影響していない。
次に、上記の工程まで進めた製造途中のマスク基板を洗浄した後、２回目の吸収層エッチングを行い、欠陥部に残存する修正後の吸収層を完全に除去した。
次に、Ｃｒ膜よりなるバッファ層を塩素と酸素との混合ガスによりドライエッチングし、同時にハードマスクパターンもエッチング除去され、反射型マスクが形成された。
上記の反射型マスク製造工程の後、反射型マスクを最終的に検査したところ、黒欠陥は修正されており、高品質の反射型マスクが得られた。
１００、２００ 反射型マスク
１０１、２０１ 基板
１０２、２０２ 反射層・キャッピング層
１０３ａ、２０３ａ バッファ層
１０３、２０３ バッファ層パターン
１０４ａ、２０４ａ 吸収層
１０４、２０４ 吸収層パターン
１０５ａ、２０５ａ 低反射層
１０５、２０５ 低反射層パターン
１０６ａ、２０６ａ ハードマスク層
１０６、２０６ ハードマスクパターン
１０７、２０７ レジストパターン
１０８ 修正ダメージ
１０９、２０９ パーティクル
１１０、２１０ 吸収層欠陥
２１１ ハーフエッチングされた吸収層欠陥
３００ 反射型マスク
３０１、４０１、５０１ 基板
３０２、４０２、５０２ 反射層・キャッピング層
３０３、４０３、５０３ バッファ層
３０４、４０４、５０４ 吸収層パターン
３０５、４０５、５０５ 低反射層パターン
３１０、５１０ 吸収層欠陥
４０８ ＦＩＢまたはＥＢ
４１２ ダメージ
５１３ ＡＦＭの探針
１０１、２０１ 基板
１０２、２０２ 反射層・キャッピング層
１０３ａ、２０３ａ バッファ層
１０３、２０３ バッファ層パターン
１０４ａ、２０４ａ 吸収層
１０４、２０４ 吸収層パターン
１０５ａ、２０５ａ 低反射層
１０５、２０５ 低反射層パターン
１０６ａ、２０６ａ ハードマスク層
１０６、２０６ ハードマスクパターン
１０７、２０７ レジストパターン
１０８ 修正ダメージ
１０９、２０９ パーティクル
１１０、２１０ 吸収層欠陥
２１１ ハーフエッチングされた吸収層欠陥
３００ 反射型マスク
３０１、４０１、５０１ 基板
３０２、４０２、５０２ 反射層・キャッピング層
３０３、４０３、５０３ バッファ層
３０４、４０４、５０４ 吸収層パターン
３０５、４０５、５０５ 低反射層パターン
３１０、５１０ 吸収層欠陥
４０８ ＦＩＢまたはＥＢ
４１２ ダメージ
５１３ ＡＦＭの探針
Claims (4)
- 基板と、前記基板上に形成されたＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層上に形成されたＥＵＶ光を吸収する吸収層と、前記反射層と前記吸収層との間に、前記反射層へのエッチング損傷を防止するためのバッファ層と、前記吸収層上に前記吸収層をエッチングする際に使用するハードマスク層と、を備えた反射型マスクブランクを準備し、
順に、前記ハードマスク層上に、被転写体に対する転写パターンとなる吸収層パターンを形成するためのレジストパターンを形成し、前記ハードマスク層をエッチングしてハードマスクパターンを形成し、前記レジストパターンまたは前記ハードマスクパターンをマスクとして前記吸収層をエッチングして吸収層パターンを形成し、前記バッファ層をエッチングしてバッファ層パターンを形成し、前記ハードマスクパターンをエッチングして除去する工程を含む反射型マスクの製造方法であって、
前記ハードマスクパターンを形成した後、前記吸収層のエッチングを２回に分けて行い、１回目の前記吸収層のエッチングを行った後、洗浄し、次に２回目の前記吸収層のエッチングを行って前記吸収層パターンを形成することを特徴とする反射型マスクの製造方法。 - 前記吸収層と前記ハードマスク層との間に、前記吸収層パターンを光学検査するときに使用する光の波長に対する反射率が低い低反射層を有することを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクの製造方法。
- 前記ハードマスクパターンを形成した後、前記レジストパターンを除去し、前記ハードマスクパターンの検査、修正を行い、１回目の前記吸収層のエッチングを行った後、洗浄し、次に２回目の前記吸収層のエッチングを行って前記吸収層パターンを形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスクの製造方法。
- 前記ハードマスクパターンを形成した後、続けて前記吸収層の１回目のエッチングを行い、次に前記レジストパターンを除去し、前記ハードマスクパターンおよび前記吸収層パターンを検査し、前記反射層に損傷が生じない程度の厚さに前記吸収層の厚さを残して黒欠陥部を修正した後、洗浄し、次に２回目の前記吸収層のエッチングを行って前記吸収層パターンを形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射型マスクの製造方法。
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