JP2017223905A

JP2017223905A - Reflective mask blank and reflective mask

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Publication number: JP2017223905A
Application number: JP2016120931A
Authority: JP
Inventors: 福上　典仁; Norihito Fukugami; 典仁福上
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-17
Also published as: JP6743505B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reflective mask blank suitable for etching to obtain a multilayer film patterning type reflective mask, and a reflective mask having a good pattern feature.SOLUTION: The reflective mask blank includes a hard mask disposed on a multilayer film, the hard mask constituted by one layer or two layers of a material that gives a high selection ratio when the multilayer film is etched. Thereby, a high-quality reflective mask having high resolution can be obtained, which allows manufacture of a high-quality semiconductor device.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、極端紫外線（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ；以下「ＥＵＶ」と表記する）を光源とするＥＵＶリソグラフィなどに利用される反射型マスクブランクおよび反射型マスクに関する。 The present invention relates to a reflective mask blank and a reflective mask used for EUV lithography or the like using extreme ultraviolet (Extreme Ultra Violet; hereinafter referred to as “EUV”) as a light source.

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（以下、反射型マスクと呼ぶ）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 of around 13.5 nm as a light source has been developed. Since EUV lithography has a short light source wavelength and very high light absorption, it needs to be performed in a vacuum. In the EUV wavelength region, the refractive index of most materials is slightly smaller than 1. Therefore, in the EUV lithography, a conventionally used transmission type refractive optical system can be used. First, it is necessary to use a reflective optical system. Therefore, a photomask (hereinafter referred to as a reflective mask) serving as an EUV lithography master plate must be a reflective mask because a conventional transmissive mask cannot be used.

このような反射型マスクの代表的な層構造は、低熱膨張基板の上に、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と、露光光源波長を吸収する吸収膜と、深紫外線（ＤＵＶ：ＤｅｅｐＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）を用いたマスク検査装置でパターンのコントラストが得られるための低反射膜とが順次形成されて構成され、吸収膜と低反射膜に回路パターンが形成される。また、基板の裏面には、露光機内における静電チャックのための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マスクもある。 A typical layer structure of such a reflective mask includes a multilayer film showing a high reflectance with respect to the exposure light source wavelength on a low thermal expansion substrate, a protective film for protecting the surface of the multilayer film, and exposure. An absorption film that absorbs the wavelength of a light source and a low reflection film for obtaining a pattern contrast in a mask inspection apparatus using deep ultraviolet (DUV) are sequentially formed. The absorption film and the low reflection film A circuit pattern is formed. Further, a back surface conductive film for an electrostatic chuck in the exposure machine is formed on the back surface of the substrate. There is also a mask having a structure having a buffer film (an etching stopper film for etching the absorption film) between the protective film and the absorption film to suppress damage to the base when the absorption film is etched. .

上記のマスク構造の場合、吸収膜と低反射膜の両方のパターニングには、ＥＵＶリソグラフィとエッチング技術とにより吸収膜を部分的に除去して、ＥＵＶ光に対する吸収部と反射部とからなる回路パターンを形成する。なお、緩衝膜を有する構造の場合は緩衝膜も同様に除去する。そして、このように作製された反射型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。
現在の標準的な反射型マスクブランク（ＥＵＶリソグラフィ用の反射型マスクブランク）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、トータルで４０〜５０ペア（＝８０膜から１００膜程度）から成る。また、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。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。各界面で反射したＥＵＶ光は、それぞれ位相が揃っており、それらの合算が多層膜からのＥＵＶ光の反射率（以降、ＥＵＶ反射率と呼ぶ）となる。ブランクメーカ各社から販売されている反射型マスクブランク（反射型マスク用基板）のＥＵＶ反射率は、概ね６０〜６５％程度である。 In the case of the above mask structure, for patterning both the absorption film and the low reflection film, the absorption film is partially removed by EUV lithography and etching technology, and a circuit pattern comprising an absorption part and a reflection part for EUV light is used. Form. In the case of a structure having a buffer film, the buffer film is similarly removed. Then, the light image reflected by the reflective mask manufactured in this way is transferred onto the semiconductor substrate through the reflective optical system.
The multilayer film used in the current standard reflective mask blank (reflective mask blank for EUV lithography) is composed of Si (silicon) and Mo (molybdenum) with a thickness of about 4.2 nm and a thickness of about 2.8 nm, respectively. The film is formed by alternately forming the film thickness, and consists of 40 to 50 pairs (= 80 to 100 films) in total. Further, the uppermost film of the multilayer film is made of Si, which has a higher chemical stability than Mo. Si and Mo are used because the absorption (extinction coefficient) with respect to EUV light is small and the difference in refractive index between EUV light between Si and Mo 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 EUV light that has been transmitted without being reflected can be reflected at the next interface, further at the next interface, etc. 40 times ( There is a chance of reflection). The EUV light reflected at each interface has the same phase, and the sum of them is the reflectivity of EUV light from the multilayer film (hereinafter referred to as EUV reflectivity). The EUV reflectance of a reflective mask blank (reflective mask substrate) 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防止膜としての役割を担っている。現在の標準的な反射型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。緩衝膜が存在するタイプのブランクにおいても、最終的には緩衝膜はエッチング除去されて、所望の反射型マスクが完成する（特許文献１）。
反射型マスクは、上述した理由で反射型マスクであるため、一般に、反射型マスクへの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、反射型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、ウェハー上に放射されない現象（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。 The protective film and the buffer film play a role as a film for preventing damage to the multilayer film in the dry etching process, the mask pattern correcting process, and the mask cleaning process when manufacturing the mask. Ruthenium (Ru), which has high cleaning resistance and etching resistance, is used for the protective film of the current standard reflective mask blank, and CrN is used for the buffer film. Even in a blank of a type in which a buffer film exists, the buffer film is finally removed by etching to complete a desired reflective mask (Patent Document 1).
Since the reflection type mask is a reflection type mask for the reasons described above, it is generally necessary to make the incidence angle of EUV light incident on the reflection type mask obliquely about 6 degrees. In that case, when EUV light is reflected by the circuit pattern on the reflective mask, depending on the direction of the reflected light, the height of the absorption film becomes a shadow, and a phenomenon (so-called projection effect) that does not radiate on the wafer occurs. Has been pointed out to decline. Therefore, in order to suppress the projection effect, a method of reducing the projection effect by reducing the thickness of the absorption film on which the circuit pattern is formed has been studied, but the projection effect cannot be completely eliminated.

射影効果の別の対策として、上記で説明した従来の反射型マスクとは異なる構造の反射型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に、回路パターンを形成したものである（特許文献２）。このタイプの反射型マスク（以降、多層膜パターニング型マスクと呼ぶ）であれば、吸収膜自体が存在しないので射影効果は発生せず、従来の反射型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。
しかしながら、多層膜パターニング型マスクが提案されてはいるものの、本マスク用に材料や膜構成を最適化した反射型マスクブランクは存在しておらず、既存の複雑な反射型マスクブランクを流用して、多層膜パターニング型マスクを作製するしかない。 As another countermeasure against the projection effect, a reflective mask having a structure different from the conventional reflective mask described above has been proposed. This is a circuit pattern formed on a multilayer film on a low thermal expansion substrate (Patent Document 2). With this type of reflective mask (hereinafter referred to as a multilayer patterning mask), there is no absorbing film itself, so no projection effect occurs, and transfer contrast is expected to be higher than that of conventional reflective masks. Has been.
However, although a multi-layer patterning mask has been proposed, there is no reflective mask blank with optimized materials and film configuration for this mask, and existing complex reflective mask blanks can be used. There is no choice but to produce a multilayer film patterning mask.

既存の反射型マスクブランクの多層膜よりも上側にある材料やその膜構成では、合計約２８０ｎｍもの膜厚の多層膜をエッチングする際のエッチングマスクとして適したものになっていない。具体的には、多層膜エッチング中に選択比が十分に高い材料では無いために、垂直にエッチングできる条件が使えず、結果として多層膜パターンの断面形状が悪くなってしまう。また、それにより、エッチング中や洗浄工程などでパターンが倒壊してしまっている（非特許文献１）。多層膜パターニング型マスクを作製する場合、多層膜のエッチングマスクとなる材料、膜厚、膜構成が重要となるが、現在までに、それに適した反射型マスクブランクは提案されていない。 The material above the multilayer film of the existing reflective mask blank and its film configuration are not suitable as an etching mask for etching a multilayer film having a total thickness of about 280 nm. Specifically, since the material is not a material having a sufficiently high selection ratio during the multilayer film etching, the conditions that allow vertical etching cannot be used, and as a result, the cross-sectional shape of the multilayer film pattern is deteriorated. Further, this causes the pattern to collapse during the etching or cleaning process (Non-patent Document 1). When producing a multilayer patterning mask, the material, film thickness, and film configuration that serve as an etching mask for the multilayer film are important. To date, no reflective mask blank suitable for the mask has been proposed.

特開２００３−２４９４３４号公報JP 2003-249434 A 特開２０１５−０５６４５１号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-056451

Ｐｒｏｃ．ｏｆＳＰＩＥＶｏｌ．８８８０８８８０２ＭProc. of SPIE Vol. 8880 88802M

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、多層膜パターニング型の反射型マスクのエッチング加工に適した反射型マスクブランク及びパターン形状の良い反射型マス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 an object of the present invention is to provide a reflective mask blank suitable for etching processing of a multilayer patterning reflective mask and a reflective mask having a good pattern shape. .

課題を解決するために、本発明の一態様である反射型マスクブランクは、基板上に多層膜が形成され、上記多層膜上に１層もしくは２層からなるハードマスクが形成され、上記ハードマスクは、上記多層膜とのエッチング選択比（多層膜のエッチングレート／ハードマスクのエッチングレート）が３以上となる材料で構成されることを特徴とする。
また、本発明の一態様である反射型マスクは、基板上にパターニングされた多層膜を有し、その多層膜上に、上記多層膜の上面の保護膜として機能する１層もしくは２層からなるハードマスクを有することを特徴とする。 In order to solve the problems, a reflective mask blank which is one embodiment of the present invention includes a multilayer film formed over a substrate, a hard mask including one layer or two layers formed over the multilayer film, and the hard mask. Is characterized in that it is made of a material having an etching selectivity with respect to the multilayer film (multilayer film etching rate / hard mask etching rate) of 3 or more.
A reflective mask which is one embodiment of the present invention includes a multilayer film patterned on a substrate, and includes one or two layers functioning as a protective film on the top surface of the multilayer film on the multilayer film. It has a hard mask.

本発明の態様の反射型マスクブランクによると、断面形状が良く、高いアスペクトの微細パターンを有する多層膜パターニング型の反射型マスクを作製することが可能となり、高品質の半導体デバイスを製造できるという効果を奏する。 According to the reflective mask blank of the aspect of the present invention, it is possible to produce a multilayer patterning reflective mask having a good cross-sectional shape and a fine pattern with a high aspect, and an effect that a high-quality semiconductor device can be manufactured. Play.

本発明に基づく実施形態に係る反射型マスクブランクの構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the reflective mask blank which concerns on embodiment based on this invention. 本発明に基づく実施形態に係る反射型マスクの構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the reflective mask which concerns on embodiment based on this invention.

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。
ここで、図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各層の厚さの比率等は現実のものとは異なる。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造等が下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Further, the embodiment described below exemplifies a configuration for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is that the material, shape, structure, etc. of the component parts are as follows. It is not something specific. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope defined by the claims described in the claims.

＜反射型マスクブランク＞
（第１実施形態の反射型マスクブランク１００）
まず第１実施形態の反射型マスクブランク１００の構成について説明する。
第１実施形態の反射型マスクブランク１００は、図１（ａ）に示すように、基板１の表面に、多層膜２、ハードマスク３がこの順に形成されると共に、基板１の裏面に導電膜５が形成された構造を有している。ここでは図示しないが、基板１と多層膜２の間にストッパー層があっても良い。
次に、反射型マスクブランク１００の各膜の材料について説明する。 <Reflective mask blank>
(Reflective mask blank 100 of the first embodiment)
First, the configuration of the reflective mask blank 100 of the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 1A, the reflective mask blank 100 of the first embodiment has a multilayer film 2 and a hard mask 3 formed in this order on the surface of the substrate 1, and a conductive film on the back surface of the substrate 1. 5 is formed. Although not shown here, a stopper layer may be provided between the substrate 1 and the multilayer film 2.
Next, the material of each film of the reflective mask blank 100 will be described.

（多層膜）
多層膜２は、ＥＵＶ光に対して５０％以上の反射率を達成できるように設計する。例えば、多層膜２は、膜厚２．８ｎｍ程度のモリブデン（Ｍｏ）膜と膜厚４．２ｎｍのシリコン（Ｓｉ）膜を交互に２０〜５０ペア積層した積層膜で構成する。ＭｏとＳｉは、ＥＵＶ光に対する吸収（消衰係数）が小さく、且つＭｏとＳｉのＥＵＶ光での屈折率差が大きいので、ＳｉとＭｏの界面での反射率を高くすることが出来る。一般に、多層膜のペア数は多い方が高い反射率が得られ、２０ペアで約５０％、４０ペア（合計約２８０ｎｍ）で約６４％、５０ペア（合計約３５０ｎｍ）で約６６％となる。但し、５０ペアより厚くしても反射率は上がらない。その理由は、５０ペア以上の深い多層膜からは、深すぎるために途中でＥＵＶ光が吸収されてしまい、マスクの表面まで戻れないためである。 (Multilayer film)
The multilayer film 2 is designed so as to achieve a reflectance of 50% or more with respect to EUV light. For example, the multilayer film 2 is configured by a laminated film in which 20 to 50 pairs of molybdenum (Mo) films having a thickness of about 2.8 nm and silicon (Si) films having a thickness of 4.2 nm are alternately stacked. Since Mo and Si have a small absorption (extinction coefficient) for EUV light and a large refractive index difference between the EUV light of Mo and Si, the reflectance at the interface between Si and Mo can be increased. In general, the higher the number of pairs of multilayer films, the higher the reflectivity is obtained, with about 20% for 20 pairs, about 64% for 40 pairs (total about 280 nm), and about 66% for 50 pairs (total about 350 nm). . However, even if it is thicker than 50 pairs, the reflectance does not increase. The reason is that the deep multilayer film of 50 pairs or more absorbs EUV light on the way because it is too deep and cannot return to the mask surface.

（導電膜５）
導電膜５は、一般には窒化クロム（ＣｒＮ）で構成されるが、本実施形態の反射型マスクブランク１００においては、導電膜５は、導電性があれば良く、例えば金属材料からなる材料で構成する。 (Conductive film 5)
The conductive film 5 is generally composed of chromium nitride (CrN). However, in the reflective mask blank 100 of this embodiment, the conductive film 5 only needs to have conductivity, and is composed of, for example, a material made of a metal material. To do.

（ハードマスク３）
ハードマスク３は、Ｒｕ、ＲｕＯ_２、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＴａＯ、ＴａＢＯ、ＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＯＮ、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｎ、ＳｎＯ、Ｎｉ、ＮｉＡｌ、ＮｉＡｌＯ、Ｚｎ、ＺｎＯ、Ｚｒ、ＺｒＯ、ＺｒＳｉ、ＺｒＳｉＯのいずれかを主材料として構成される。ここで主材料とは、ハードマスクの構成する材料の５０ａｔ％（アトミックパーセント）以上を占める材料を指す。以下の説明においても同様である。 (Hard mask 3)
Hard mask _{_3, Ru, RuO 2, SiO 2} , SiON, SiN, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON, Cr, CrN, Al, Al 2 O 3, Sn, SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO, One of Zr, ZrO, ZrSi, and ZrSiO is used as the main material. Here, the main material refers to a material that occupies 50 at% (atomic percentage) or more of the material constituting the hard mask. The same applies to the following description.

ハードマスク３は、多層膜２をエッチングする際のエッチングマスクとして機能する材料であり、多層膜２とのエッチング選択比（多層膜２のエッチングレート／ハードマスク３のエッチングレート）は少なくとも３以上を有する。
ここで、エッチング選択比について説明する。例えば、膜厚１００ｎｍのハードマスクで、エッチング選択比３の場合、膜厚１００ｎｍの３倍の膜厚、つまり最大で３００ｎｍの多層膜のエッチングが可能となる。通常、用いられる反射型マスクブランクの多層膜は、上述したように約２８０ｎｍ（４０ペア）であるため、多層膜のエッチングマスクとして、何とか持ちこたえられる程度である。仮に選択比が１０の場合はハードマスクの膜厚は３０ｎｍで、選択比が３０の場合はハードマスクの膜厚は１０ｎｍで、膜厚２８０ｎｍの多層膜のエッチングマスクとして機能することになる。このように、エッチング選択比は大きいほど、ハードマスク３を薄くすることが可能となる。 The hard mask 3 is a material that functions as an etching mask when the multilayer film 2 is etched, and the etching selectivity with the multilayer film 2 (etching rate of the multilayer film 2 / etching rate of the hard mask 3) is at least 3 or more. Have.
Here, the etching selectivity will be described. For example, if the hard mask has a thickness of 100 nm and the etching selectivity is 3, it is possible to etch a multilayer film that is three times the thickness of 100 nm, that is, a maximum of 300 nm. Usually, since the multilayer film of the reflective mask blank used is about 280 nm (40 pairs) as described above, it can be held to some extent as an etching mask for the multilayer film. If the selection ratio is 10, the thickness of the hard mask is 30 nm. If the selection ratio is 30, the thickness of the hard mask is 10 nm, which functions as an etching mask for a multilayer film having a thickness of 280 nm. Thus, the hard mask 3 can be made thinner as the etching selection ratio is larger.

多層膜２を構成する材料は、上述したようにＳｉとＭｏの単体の膜を交互に積層した多層膜であるため、これらＳｉとＭｏとからなる多層膜２は塩素系ガスおよび弗素系ガスのいずれでもエッチングが可能である。この多層膜エッチングにおいて、高いエッチング選択比が得られるハードマスクの材料は、エッチングに使用するガス種に大きく依存する。
本実施形態のハードマスク３の材料のうち、多層膜２を塩素系ガスでエッチングする場合、塩素系ガスでエッチングされ難いＲｕ、ＲｕＯ_２、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＴａＯ、ＴａＢＯ、ＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｎＯ、Ｎｉ、ＮｉＡｌ、ＮｉＡｌＯ、Ｚｎ、ＺｎＯ、ＺｒＳｉＯが有効である。この場合、多層膜２とのエッチング選択比として１０以上が得られるため、ハードマスク３の膜厚は３０ｎｍ以下にすることが可能となる。従って、本実施形態の反射型マスクブランク１００は、上記の材料を用いる場合は、選択比１０以上で、ハードマスク３の膜厚は３０ｎｍ以下とすることができる。 Since the material constituting the multilayer film 2 is a multilayer film in which single films of Si and Mo are alternately stacked as described above, the multilayer film 2 composed of Si and Mo is composed of chlorine-based gas and fluorine-based gas. Either can be etched. In this multilayer film etching, the material of the hard mask capable of obtaining a high etching selectivity greatly depends on the gas type used for the etching.
Of the materials of the hard mask 3 of this embodiment, when the multilayer film 2 is etched with a chlorine-based gas, Ru, RuO ₂ , SiO ₂ , SiON, SiN, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON, which are difficult to etch with a chlorine-based gas, are used. Al ₂ O ₃ , SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO, and ZrSiO are effective. In this case, since the etching selectivity with the multilayer film 2 is 10 or more, the film thickness of the hard mask 3 can be 30 nm or less. Therefore, in the reflective mask blank 100 of this embodiment, when the above materials are used, the selection ratio is 10 or more, and the film thickness of the hard mask 3 can be 30 nm or less.

また本実施形態のハードマスク３の材料のうち、多層膜２を弗素系ガスでエッチングする場合、弗素系ガスでエッチングされ難いＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＴａＯ、ＴａＢＯ、ＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＯＮ、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｎ、ＳｎＯ、Ｎｉ、ＮｉＡｌ、ＮｉＡｌＯ、Ｚｎ、ＺｎＯ、Ｚｒ、ＺｒＯ、ＺｒＳｉ、ＺｒＳｉＯが有効である。この場合、多層膜２とのエッチング選択比は３以上が得られるため、ハードマスク３の膜厚は１００ｎｍ以下にすることが可能となる。従って、本実施形態の反射型マスクブランク１００は、上記の材料を用いる場合は、選択比３以上で、ハードマスク３の膜厚は１００ｎｍ以下とすることができる。
この中でも、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＴａＯ、ＴａＢＯ、ＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＯＮをハードマスクに用いた場合、弗素系ガスを用いたエッチングで、ＲＩＥパワーの高い条件（イオンの入射エネルギーの高い条件）且つエッチングガスにＣを含む条件においては、エッチングが進行してしまうため、ＲＩＥパワーを下げるか、Ｃを含まない弗素系ガス（ＳＦ６など）を用いることで、これらのハードマスクはエッチングされない。 Of the materials of the hard mask 3 of the present embodiment, when the multilayer film 2 is etched with a fluorine-based gas, SiO ₂ , SiON, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON, Cr, CrN, Al, which are difficult to be etched with a fluorine-based gas. Al ₂ O ₃ , Sn, SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO, Zr, ZrO, ZrSi, ZrSiO are effective. In this case, since the etching selection ratio with the multilayer film 2 is 3 or more, the film thickness of the hard mask 3 can be 100 nm or less. Therefore, the reflective mask blank 100 of the present embodiment can have a selection ratio of 3 or more and the thickness of the hard mask 3 of 100 nm or less when the above materials are used.
Among these, when SiO ₂ , SiON, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON are used as a hard mask, etching using a fluorine-based gas allows high RIE power conditions (conditions with high ion incident energy) and etching gas. Since etching progresses under conditions including C, these hard masks are not etched by reducing the RIE power or using a fluorine-based gas (such as SF6) that does not contain C.

（第２実施形態の反射型マスクブランク１０１）
次に、第２実施形態の反射型マスクブランク１０１の構成について説明する。
第２実施形態の反射型マスクブランク１０１は、図１（ｂ）に示すように、第１実施形態の反射型マスクブランク１００と同様な構成である。ただし、第２実施形態の反射型マスクブランク１０１は、ハードマスク部分が上層ハードマスク３ａと下層ハードマスク３ｂの２層から構成されている点が異なる。すなわち、第２の反射型マスクブランク１０１は、それ以外の部分については、第１実施形態の反射型マスクブランク１００の構造と実質的に相違がない。 (Reflective mask blank 101 of the second embodiment)
Next, the configuration of the reflective mask blank 101 of the second embodiment will be described.
As shown in FIG. 1B, the reflective mask blank 101 of the second embodiment has the same configuration as the reflective mask blank 100 of the first embodiment. However, the reflective mask blank 101 of the second embodiment is different in that the hard mask portion is composed of two layers of an upper hard mask 3a and a lower hard mask 3b. That is, the second reflective mask blank 101 is not substantially different from the structure of the reflective mask blank 100 of the first embodiment in the other portions.

次に、反射型マスクブランク１０１の各膜の材料について説明するが、ハードマスク部分以外は、実質、反射型マスクブランク１００と同じであるため、その説明を省略する。
第２実施形態の反射型マスクブランク１０１は、ハードマスクが２層（それぞれ、上層ハードマスク３ａと下層ハードマスク３ｂと呼ぶ）になっている。
多層膜２のエッチングマスクになるハードマスクのパターニングは、その上に、リソグラフィによって形成したレジストパターンをエッチングマスクにするため、ハードマスクの材料によっては、レジストとのエッチング選択比（ハードマスクのエッチングレート／レジストのエッチングレート）を充分に取れない場合がある。そのような場合に、上層ハードマスク３ａと下層ハードマスク３ｂの２膜からなる反射型マスクブランク１０１を用いるのが有効である。この場合、上層ハードマスク３ａはレジストや下層ハードマスク３ｂとの選択比が取れば良く、多層膜２との選択比はさほど重要ではない。また、レジストとの密着性を向上させるために、反射型マスクブランク１０１のように、ハードマスクを２層構造とするのも良い。
一方、下層ハードマスク３ｂは、上層ハードマスク３ａと多層膜２との選択比が取れればよく、レジストとの選択比は考慮する必要はない。この場合、下層ハードマスク３ｂの多層膜２とのエッチング選択比（多層膜２のエッチングレート／下層ハードマスク３ｂのエッチングレート）は３以上を有する。 Next, the material of each film of the reflective mask blank 101 will be described, but the description is omitted because it is substantially the same as that of the reflective mask blank 100 except for the hard mask portion.
The reflective mask blank 101 of the second embodiment has two hard mask layers (referred to as an upper hard mask 3a and a lower hard mask 3b, respectively).
The patterning of the hard mask that becomes the etching mask of the multilayer film 2 is performed by using a resist pattern formed by lithography as an etching mask. / Resist etching rate) may not be sufficient. In such a case, it is effective to use a reflective mask blank 101 composed of two films, an upper hard mask 3a and a lower hard mask 3b. In this case, the upper layer hard mask 3a only needs to have a selection ratio with the resist or the lower layer hard mask 3b, and the selection ratio with the multilayer film 2 is not so important. In order to improve the adhesion to the resist, the hard mask may have a two-layer structure like the reflective mask blank 101.
On the other hand, the lower layer hard mask 3b only needs to have a selection ratio between the upper layer hard mask 3a and the multilayer film 2, and there is no need to consider the selection ratio with the resist. In this case, the etching selectivity of the lower hard mask 3b to the multilayer film 2 (the etching rate of the multilayer film 2 / the etching rate of the lower hard mask 3b) is 3 or more.

（下層ハードマスク３ｂ）
下層ハードマスク３ｂは、多層膜２をエッチングする際に充分に選択比が得られる材料から構成する。そのために、下層ハードマスク３ｂは、例えば、ハードマスク３と同じく、Ｒｕ、ＲｕＯ_２、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＴａＯ、ＴａＢＯ、ＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＯＮ、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｎ、ＳｎＯ、Ｎｉ、ＮｉＡｌ、ＮｉＡｌＯ、Ｚｎ、ＺｎＯ、Ｚｒ、ＺｒＯ、ＺｒＳｉ、ＺｒＳｉＯのいずれかを主材料として構成される。 (Lower layer hard mask 3b)
The lower hard mask 3b is made of a material that can provide a sufficient selectivity when the multilayer film 2 is etched. Therefore, the lower layer hard mask 3b is, for example, the same as the hard mask 3, Ru, RuO ₂ , SiO ₂ , SiON, SiN, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON, Cr, CrN, Al, Al ₂ O ₃ , Sn, One of SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO, Zr, ZrO, ZrSi, and ZrSiO is used as a main material.

（上層ハードマスク３ａ）
上層ハードマスク３ａは、下層ハードマスク３ｂをエッチングする際のエッチングマスクとして機能するように、上述したＲｕ、ＲｕＯ_２、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＴａＯ、ＴａＢＯ、ＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＯＮ、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｎ、ＳｎＯ、Ｎｉ、ＮｉＡｌ、ＮｉＡｌＯ、Ｚｎ、ＺｎＯ、Ｚｒ、ＺｒＯ、ＺｒＳｉ、ＺｒＳｉＯのいずれかを主材料として構成される。ただし、下層ハードマスク３ｂとは異なる材料を主材料として適宜選択することが好ましい。 (Upper layer hard mask 3a)
The upper hard mask 3a functions as an etching mask when the lower hard mask 3b is etched, so that Ru, RuO ₂ , SiO ₂ , SiON, SiN, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON, Cr, CrN, Al , Al ₂ O ₃ , Sn, SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO, Zr, ZrO, ZrSi, and ZrSiO are used as the main material. However, it is preferable to appropriately select a material different from the lower layer hard mask 3b as the main material.

上層ハードマスク３ａと下層ハードマスク３ｂの組合せの例としては、上層ハードマスク３ａにＣｒ、ＣｒＮ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｒ、ＺｒＳｉのいずれかを主材料として用い、下層ハードマスク３ｂにＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＴａＢＯ、ＴａＯ、Ｒｕ、ＲｕＯ_２、ＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＯＮのいずれかを主材料として用いることが可能である。この場合、レジストパターンをエッチングマスクにして上層ハードマスク３ａを塩素系ガスで、上層ハードマスク３ａをエッチングマスクにして下層ハードマスク３ｂを弗素系ガスで、最後に下層ハードマスク３ｂをエッチングマスクにして多層膜２を塩素系ガスで、それぞれエッチングし、多層膜パターニング型マスクを製造することが可能である。
上記の材料を下層ハードマスク３ｂに用いた場合、多層膜２とのエッチング選択比は１０以上で、下層ハードマスク３ｂの膜厚は３０ｎｍ以下である。 As an example of the combination of the upper hard mask 3a and the lower hard mask 3b, any one of Cr, CrN, Al, Sn, Zr, and ZrSi is used as the main material for the upper hard mask 3a, and SiO ₂ and SiON are used for the lower hard mask 3b. , TaBO, TaO, Ru, RuO ₂ , TaSiO, TaSiON can be used as the main material. In this case, using the resist pattern as an etching mask, the upper hard mask 3a is made of chlorine gas, the upper hard mask 3a is used as an etching mask, the lower hard mask 3b is made of fluorine gas, and finally the lower hard mask 3b is used as an etching mask. The multilayer film 2 can be etched with a chlorine-based gas to manufacture a multilayer film patterning mask.
When the above material is used for the lower hard mask 3b, the etching selectivity with respect to the multilayer film 2 is 10 or more, and the film thickness of the lower hard mask 3b is 30 nm or less.

また、上層ハードマスク３ａと下層ハードマスク３ｂの別の組合せの例としては、上層ハードマスク３ａにＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＴａＢＯ、ＴａＯ、Ｒｕ、ＲｕＯ_２、ＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＯＮのいずれかを主材料として用い、下層ハードマスク３ｂにＣｒ、ＣｒＮ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｚｒ、ＺｒＳｉのいずれかを主材料として用いることも可能である。この場合、レジストパターンをエッチングマスクにして上層ハードマスク３ａを弗素系ガスで、上層ハードマスク３ａをエッチングマスクにして下層ハードマスク３ｂを塩素系ガスで、最後に下層ハードマスク３ｂをエッチングマスクにして多層膜２を弗素系ガスで、それぞれエッチングし、多層膜パターニング型マスクを製造することが可能である。
上記の材料を下層ハードマスク３ｂに用いた場合、多層膜２とのエッチング選択比は３以上で、下層ハードマスク３ｂの膜厚は１００ｎｍ以下である。
このように、上層ハードマスク３ａと下層ハードマスク３ｂの材料の組合せは、使用するエッチングガスや条件に合うように組み合わせればよく、上述した組合せの限りではない。 In addition, as another example of the combination of the upper hard mask 3a and the lower hard mask 3b, any one of SiO ₂ , SiON, TaBO, TaO, Ru, RuO ₂ , TaSiO, TaSiON is used as the main material for the upper hard mask 3a. Any one of Cr, CrN, Al, Sn, Zr, and ZrSi can be used as the main material for the lower hard mask 3b. In this case, using the resist pattern as an etching mask, the upper hard mask 3a as a fluorine-based gas, the upper hard mask 3a as an etching mask, the lower hard mask 3b as a chlorine-based gas, and finally the lower hard mask 3b as an etching mask. It is possible to manufacture the multilayer patterning mask by etching the multilayer film 2 with a fluorine-based gas.
When the above material is used for the lower hard mask 3b, the etching selectivity with respect to the multilayer film 2 is 3 or more, and the film thickness of the lower hard mask 3b is 100 nm or less.
Thus, the combination of materials of the upper hard mask 3a and the lower hard mask 3b may be combined so as to match the etching gas and conditions used, and is not limited to the above-described combination.

＜反射型マスク＞
（第１実施形態の反射型マスク２００）
まず、第１実施形態の反射型マスク２００の構成について説明する。
第１実施形態の反射型マスク２００は、図２（ａ）に示すように、基板１の表面に、多層膜２、その表面にハードマスク３がこの順に形成されると共に、基板１の裏面に導電膜５が形成された構造を有している。ここでは図示しないが、基板１と多層膜２の間にストッパー層があっても良い。そして、ハードマスク３および多層膜２がパターニングされている。 <Reflective mask>
(Reflective mask 200 of the first embodiment)
First, the configuration of the reflective mask 200 of the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 2A, the reflective mask 200 of the first embodiment is formed with a multilayer film 2 on the surface of the substrate 1 and a hard mask 3 on the surface thereof in this order, and on the back surface of the substrate 1. It has a structure in which a conductive film 5 is formed. Although not shown here, a stopper layer may be provided between the substrate 1 and the multilayer film 2. The hard mask 3 and the multilayer film 2 are patterned.

（第２実施形態の反射型マスク２０１）
次に、第２実施形態の反射型マスク２０１の構成について説明する。
第２実施形態の反射型マスク２０１は、図２（ｂ）に示すように、第１実施形態の反射型マスク２００と基本構成は同様である。但し、ハードマスク部分が上層ハードマスク３ａと下層ハードマスク３ｂの２層から構成されている点が異なる。第２実施形態の反射型マスク２０１では、上層ハードマスク３ａ、下層ハードマスク３ｂ、および多層膜２がパターニングされている。 (Reflective mask 201 of the second embodiment)
Next, the configuration of the reflective mask 201 of the second embodiment will be described.
As shown in FIG. 2B, the reflective mask 201 of the second embodiment has the same basic configuration as the reflective mask 200 of the first embodiment. However, the difference is that the hard mask portion is composed of two layers of an upper hard mask 3a and a lower hard mask 3b. In the reflective mask 201 of the second embodiment, the upper hard mask 3a, the lower hard mask 3b, and the multilayer film 2 are patterned.

（第３実施形態の反射型マスク２０２）
次に、第３実施形態の反射型マスク２０２の構成について説明する。
第３実施形態の反射型マスク２０２は、図２（ｃ）に示すように、第２実施形態の反射型マスク２０１から上層ハードマスク３ａを除去したものである。
反射型マスク２００のハードマスク３や、反射型マスク２０１の上層ハードマスク３ａおよび下層ハードマスク３ｂや、反射型マスク２０２の下層ハードマスク３ｂは、酸やアルカリの洗浄薬液から、多層膜２の最表面の保護膜として機能する材料からなる。その材料は、例えば、Ｒｕ、ＲｕＯ_２、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、ＴａＯ、ＴａＢＯ、ＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＯＮ、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｎ、ＳｎＯ、Ｎｉ、ＮｉＡｌ、ＮｉＡｌＯ、Ｚｎ、ＺｎＯ、Ｚｒ、ＺｒＯ、ＺｒＳｉ、ＺｒＳｉＯのいずれかを主材料として構成される。 (Reflective mask 202 of the third embodiment)
Next, the configuration of the reflective mask 202 of the third embodiment will be described.
As shown in FIG. 2C, the reflective mask 202 of the third embodiment is obtained by removing the upper hard mask 3a from the reflective mask 201 of the second embodiment.
The hard mask 3 of the reflective mask 200, the upper hard mask 3 a and the lower hard mask 3 b of the reflective mask 201, and the lower hard mask 3 b of the reflective mask 202 are formed from the acid or alkali cleaning chemical solution on the top of the multilayer film 2. It is made of a material that functions as a surface protective film. The material is, for example, Ru, RuO ₂ , SiO ₂ , SiON, SiN, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON, Cr, CrN, Al, Al ₂ O ₃ , Sn, SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO , Zr, ZrO, ZrSi, or ZrSiO is used as a main material.

また、多層膜２の上部に位置するハードマスク３、上層ハードマスク３ａ、又は下層ハードマスク３ｂは、厚すぎると、多層膜２の上面においてＥＵＶ光の一部を吸収してしまい、ＥＵＶ光の反射率の低下を招く。その結果、露光特性を低下させてしまう。実用的には、ＥＵＶ光の反射率の低下は１０％以内である必要がある。
反射型マスク２００のハードマスク３、もしくは反射型マスク２０２の下層ハードマスク３ｂの材料に、ＥＵＶ光の吸収性の高い材料（＝高い消衰係数の材料）であるＴａＯ、ＴａＢＯ、ＴａＳｉＯ、ＴａＳｉＮ、Ｃｒ、ＣｒＮ、Ｓｎ、ＳｎＯ、Ｎｉ、ＮｉＡｌ、ＮｉＡｌＯ、Ｚｎ、ＺｎＯのいずれかを主材料とする材料を選択する場合、ハードマスクの膜厚は１０ｎｍ以下であれば良い。この膜厚であれば、ＥＵＶ光の反射率の低下は１０％以内となる。 If the hard mask 3, the upper hard mask 3 a, or the lower hard mask 3 b located above the multilayer film 2 is too thick, a part of the EUV light is absorbed on the upper surface of the multilayer film 2, and the EUV light Decreases reflectivity. As a result, the exposure characteristics are degraded. Practically, the reduction in EUV light reflectance needs to be within 10%.
For the material of the hard mask 3 of the reflective mask 200 or the lower hard mask 3b of the reflective mask 202, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiN, which are materials with high EUV light absorption (= high extinction coefficient materials), In the case of selecting a material mainly composed of any one of Cr, CrN, Sn, SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, and ZnO, the thickness of the hard mask may be 10 nm or less. With this film thickness, the decrease in EUV light reflectance is within 10%.

一方、反射型マスク２００のハードマスク３、もしくは反射型マスク２０２の下層ハードマスク３ｂの材料に、ＥＵＶ光の吸収性の低い材料（＝低い消衰係数の材料）であるＲｕ、ＲｕＯ_２、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、Ａｌ、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｚｒ、ＺｒＯ、ＺｒＳｉ、ＺｒＳｉＯのいずれかを主材料とする材料を選択する場合、ハードマスクの膜厚は３０ｎｍ以下であれば良い。この膜厚であれば、ＥＵＶ光の反射率の低下は１０％以内となる。
反射型マスク２０１においては、上層ハードマスク３ａと下層ハードマスク３ｂの両方でＥＵＶ光の吸収が発生するため、それぞれの材料と膜厚の組合せで、ＥＵＶ光の反射率の低下が１０％以下になるような組合せとすればよい。 On the other hand, the material of the hard mask 3 of the reflective mask 200 or the lower hard mask 3b of the reflective mask 202 is made of Ru, RuO ₂ , SiO, which is a material having low EUV light absorption (= material having a low extinction coefficient). ₂ , when selecting a material mainly composed of any one of SiON, SiN, Al, Al ₂ O ₃ , Zr, ZrO, ZrSi, and ZrSiO, the thickness of the hard mask may be 30 nm or less. With this film thickness, the decrease in EUV light reflectance is within 10%.
In the reflective mask 201, both the upper hard mask 3a and the lower hard mask 3b absorb EUV light. Therefore, the EUV light reflectance is reduced to 10% or less for each combination of material and film thickness. What is necessary is just to make such a combination.

このように、多層膜パターニング型マスクを作製するために最適なハードマスクの材料や膜厚をすることで、多層膜パターンのエッチングによる断面形状が良く、高アスペクト比の微細パターンを有する高品質の多層膜パターニング型マスクを作製することが可能となり、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。 In this way, by making the material and film thickness of the optimal hard mask for producing a multilayer film patterning type mask, the cross-sectional shape by etching of the multilayer film pattern is good, and the high quality having a fine pattern with a high aspect ratio. A multilayer patterning type mask can be manufactured, and as a result, a high-quality semiconductor device can be manufactured.

以下、上述の実施形態の構成に基づき、本発明の実施例について説明する。
（サンプル１）
低熱膨張基板１の表面に、Ｓｉの膜とＭｏの膜との４０ペア（合計膜厚２８０ｎｍ）からなる多層膜２を成膜し、その上にＲｕからなるハードマスクを１０ｎｍの膜厚で成膜した。基板１の裏面にＣｒＮからなる導電膜５を１００ｎｍの膜厚で成膜し、本発明に基づく反射型マスクブランク１００のサンプル１を作製した。これらの材料の成膜にはスパッタリング装置を用いている。 Examples of the present invention will be described below based on the configuration of the above-described embodiment.
(Sample 1)
On the surface of the low thermal expansion substrate 1, a multilayer film 2 composed of 40 pairs of Si film and Mo film (total film thickness 280 nm) is formed, and a hard mask made of Ru is formed thereon with a film thickness of 10 nm. Filmed. A conductive film 5 made of CrN was formed to a thickness of 100 nm on the back surface of the substrate 1 to prepare Sample 1 of the reflective mask blank 100 according to the present invention. A sputtering apparatus is used to form these materials.

次いで、上記のように作製したマスクブランク１００に対して、ポジ型化学増幅レジスト（ＳＥＢＰ９０１２：信越化学社製）を９０ｎｍの膜厚に塗布し、電子線描画機（ＪＢＸ３０３０：日本電子社製）によって所定のパターンに描画し、その後１１０℃、１０分のＰＥＢおよびスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック社製）をすることにより、レジストパターンを形成した。
次いで、２次電子走査顕微鏡型パターン寸法測定装置（ＬＷＭ９０４５：アドバンテスト社製）でレジストパターンの解像限界を調べたところ、レジストパターンの最小解像寸法は、１：１のライン＆スペースパターンで、４６ｎｍであった。 Next, a positive chemically amplified resist (SEBP9012: manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is applied to a thickness of 90 nm on the mask blank 100 manufactured as described above, and an electron beam drawing machine (JBX3030: manufactured by JEOL Ltd.) is used. A resist pattern was formed by drawing in a predetermined pattern and then performing PEB at 110 ° C. for 10 minutes and spray development (SFG3000: manufactured by Sigma Meltech).
Subsequently, when the resolution limit of the resist pattern was examined with a secondary electron scanning microscope type pattern dimension measuring apparatus (LWM9045: manufactured by Advantest), the minimum resolution dimension of the resist pattern was a 1: 1 line & space pattern. It was 46 nm.

次いで、レジストパターンをエッチングマスクとして用い、Ｏ_２プラズマ（条件；圧力５ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰパワー２００Ｗ、ＲＩＥパワー５０Ｗ、Ｏ_２流量４０ｓｃｃｍ）によって、Ｒｕのハードマスク３をドライエッチングし、次いで、残ったレジストを剥離洗浄し、次いで、ＣＬプラズマ（条件；圧力３ｍＴｏｒｒ、ＩＣＰパワー２５０Ｗ、ＲＩＥパワー２０Ｗ、ＣＬ_２流量５０ｓｃｃｍ、Ｏ_２流量２ｓｃｃｍ、Ｈｅ流量１００ｓｃｃｍ）にて多層膜２をドライエッチングし、最後にＳＰＭ（硫酸過酸化水素水）洗浄およびメガソニック洗浄を処理し、本発明に基づく反射型マスク２００を作製した。
次いで、上記の手順で作製したマスクパターンの解像限界を、２次電子走査顕微鏡型パターン寸法測定装置（ＬＷＭ９０４５：アドバンテスト社製）にて調べたところ、最小解像寸法は、１：１のライン＆スペースパターンで、５４ｎｍであった。 Next, using the resist pattern as an etching mask, the Ru hard mask 3 is dry-etched by O ₂ plasma (conditions: pressure 5 mTorr, ICP power 200 W, RIE power 50 W, O ₂ flow rate 40 sccm), and then the remaining resist is removed. Next, the multilayer film 2 is dry-etched with CL plasma (conditions: pressure 3 mTorr, ICP power 250 W, RIE power 20 W, CL ₂ flow rate 50 sccm, O ₂ flow rate ₂ sccm, He flow rate 100 sccm), and finally SPM ( (Sulfuric acid / hydrogen peroxide solution) cleaning and megasonic cleaning were processed to produce a reflective mask 200 according to the present invention.
Subsequently, when the resolution limit of the mask pattern produced by the above procedure was examined with a secondary electron scanning microscope pattern dimension measuring apparatus (LWM9045: manufactured by Advantest), the minimum resolution dimension was a 1: 1 line. & Space pattern was 54 nm.

（その他のサンプルについて）
次に、上記と同様の作製手順で、様々な材料のハードマスクを用いた本発明に基づく反射型マスクブランク１００、１０１と、そこから本発明の反射型マスク２００、２０１、２０２を複数作製した。以下に、それぞれのサンプルについて説明する。
（サンプル２）
サンプル２は、ハードマスクの材料が膜厚１０ｎｍのＴａＯとした、本発明に基づく反射型マスク２００である。 (About other samples)
Next, a plurality of reflective mask blanks 100 and 101 according to the present invention using hard masks of various materials and a plurality of reflective masks 200, 201 and 202 according to the present invention were produced from the same production procedure as described above. . Each sample will be described below.
(Sample 2)
Sample 2 is a reflective mask 200 according to the present invention in which the hard mask material is TaO with a film thickness of 10 nm.

（サンプル３）
サンプル３は、ハードマスクの材料が膜厚１０ｎｍのＳｉＯ_２とした、本発明に基づく反射型マスク２００である。
（サンプル４）
サンプル４は、上層ハードマスクの材料が膜厚５ｎｍのＴａＯで、下層ハードマスクの材料が膜厚５ｎｍのＲｕからなる、本発明に基づく反射型マスク２０１である。
（サンプル５）
サンプル５は、上層ハードマスクの材料が膜厚５ｎｍのＳｉＯ_２で、下層ハードマスクの材料が膜厚５ｎｍのＲｕからなる、本発明に基づく反射型マスク２０１である。 (Sample 3)
Sample 3 is a reflective mask 200 according to the present invention in which the hard mask material is SiO ₂ having a thickness of 10 nm.
(Sample 4)
Sample 4 is a reflective mask 201 according to the present invention in which the material of the upper hard mask is TaO having a thickness of 5 nm and the material of the lower hard mask is made of Ru having a thickness of 5 nm.
(Sample 5)
Sample 5 is a reflective mask 201 according to the present invention in which the material of the upper hard mask is made of SiO ₂ with a thickness of 5 nm and the material of the lower hard mask is made of Ru with a thickness of 5 nm.

（サンプル６）
サンプル６は、上層ハードマスクの材料が膜厚１０ｎｍのＴａＯで、下層ハードマスクの材料が膜厚１０ｎｍのＣｒからなる反射型マスクブランク１０１を作製し、マスク作製の最後の工程で、上層ハードマスクをエッチング除去した、本発明に基づく反射型マスク２０２である。
（サンプル７）
サンプル７は、上層ハードマスクの材料が膜厚５ｎｍのＳｉＯ２で、下層ハードマスクの材料が膜厚１０ｎｍのＲｕから成る反射型マスクブランク１０１を作製し、マスク作製の最後の工程で、上層ハードマスクをエッチング除去した、本発明の反射型マスク２０２である。 (Sample 6)
Sample 6 is a reflective mask blank 101 in which the material of the upper hard mask is made of TaO with a film thickness of 10 nm and the material of the lower hard mask is made of Cr with a film thickness of 10 nm. This is a reflective mask 202 according to the present invention from which is removed by etching.
(Sample 7)
Sample 7 is a reflective mask blank 101 made of SiO 2 having a film thickness of 5 nm for the upper hard mask and Ru having a film thickness of 10 nm for the lower hard mask. This is a reflective mask 202 of the present invention from which is removed by etching.

ここで、サンプル２〜７はいずれも、基板１の材料、多層膜２の材料・膜構成・膜厚、レジストの材料・膜厚、評価パターンは、サンプル１と同じものを使用した。従って、サンプル１〜７の違いは、ハードマスク（２層の場合は、上層ハードマスク及び下層ハードマスク）の材料・膜構成だけである。
サンプル１〜７は、それぞれハードマスクの材料や膜厚が異なることから、ドライエッチングに用いるガスを材料に合わせて選択した。具体的には、ＲｕにはＯ_２ガスを、ＴａＯおよびＳｉＯ_２にはＣＨＦ_３ガスを、ＣｒにはＣＬ_２／Ｏ_２／Ｈｅ混合ガスを、そしてどのサンプルにも共通の多層膜にはＣＬガスを使用し、いずれの材料もエッチング時間は、被エッチング材料が抜け切る時間（クリアタイム）をプラズマの発光スペクトルでモニタリングし、それと同じだけの処理時間でオーバーエッチングした。 Here, all of the samples 2 to 7 used the same material as the sample 1 as the material of the substrate 1, the material / film configuration / film thickness of the multilayer film 2, the material / film thickness of the resist, and the evaluation pattern. Therefore, the difference between samples 1 to 7 is only the material and film configuration of the hard mask (in the case of two layers, the upper hard mask and the lower hard mask).
Since samples 1 to 7 have different hard mask materials and film thicknesses, the gas used for dry etching was selected according to the material. Specifically, O ₂ gas is used for Ru, CHF ₃ gas is used for TaO and SiO ₂ , CL ₂ / O ₂ / He mixed gas is used for Cr, and CL is used for a multilayer film common to all samples. A gas was used, and the etching time of each material was monitored by the plasma emission spectrum for the time required for the material to be etched to be removed (clear time), and overetched with the same processing time.

（従来品）
比較のために、サンプル１と同様にして、同じ材料で基板１及び多層膜２を形成し、多層膜２の上に、下層ハードマスク及び上層ハードマスクを形成して、比較品の反射型マスクを形成した。下層ハードマスクは、ＴａＢＮを材料として膜厚５６ｎｍとした。上層ハードマスクは、ＴａＢＯを材料として、膜厚１４ｎｍとした。
サンプル２〜７、及び従来品についても、サンプル１と同様に、２次電子走査顕微鏡型パターン寸法測定装置（ＬＷＭ９０４５：アドバンテスト社製）にて、マスク完成後の１：１のライン＆スペースパターンの最小解像寸法を調べた。
結果を表１に示す。 (Conventional product)
For comparison, the substrate 1 and the multilayer film 2 are formed of the same material as in the sample 1, the lower layer hard mask and the upper layer hard mask are formed on the multilayer film 2, and the comparative reflective mask is manufactured. Formed. The lower layer hard mask was made of TaBN to a film thickness of 56 nm. The upper hard mask is made of TaBO and has a thickness of 14 nm.
For Samples 2 to 7 and the conventional product, as with Sample 1, the secondary electron scanning microscope type pattern dimension measuring device (LWM9045: manufactured by Advantest) was used for the 1: 1 line & space pattern after the mask was completed. The minimum resolution dimension was investigated.
The results are shown in Table 1.

表１から分かるように、本発明に基づく多層膜パターニング型の反射型マスクは、従来品の多層膜パターニング型の反射型マスクと比べ、サンプル１〜７の全てにおいて、２０ｎｍ以上微細なパターンまで形成できていることを確認した。
さらに、サンプル１〜７のマスクパターンの断面形状を走査電子顕微鏡で観察したところ、従来の多層膜パターニング型の反射型マスクと比べ、サイドエッチング量が少なく、垂直性の高い形状であることを確認出来た。
また、サンプル１〜７のマスクのハードマスクを有する領域のＥＵＶ光の反射率を測定したところ、いずれも反射率６０〜６２％となり、従来品の６４％と比べて、反射率の低下は軽微であった。 As can be seen from Table 1, the multilayer patterning reflective mask according to the present invention forms a fine pattern of 20 nm or more in all samples 1 to 7 as compared with the conventional multilayer patterning reflective mask. I confirmed that it was made.
Furthermore, when the cross-sectional shapes of the mask patterns of Samples 1 to 7 were observed with a scanning electron microscope, it was confirmed that the shape of the mask pattern was low and the verticality was high compared to a conventional multilayer patterning reflective mask. done.
Moreover, when the reflectance of the EUV light of the area | region which has the hard mask of the mask of sample 1-7 was measured, all became 60 to 62% reflectance, and the fall of a reflectance was slight compared with 64% of a conventional product. Met.

本発明は、ＥＵＶ光を用いる反射型マスクブランクおよび反射型マスクに有用である。 The present invention is useful for a reflective mask blank and a reflective mask using EUV light.

１…基板、２…多層膜、３…ハードマスク、３ａ…上層ハードマスク、３ｂ…下層ハードマスク、５…導電膜、１００、１０１…反射型マスクブランク、２００、２０１、２０２…反射型マスク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Multilayer film, 3 ... Hard mask, 3a ... Upper layer hard mask, 3b ... Lower layer hard mask, 5 ... Conductive film, 100, 101 ... Reflective mask blank, 200, 201, 202 ... Reflective mask

Claims

A multilayer film is formed on the substrate, and a hard mask composed of one or two layers is formed on the multilayer film,
The reflective mask blank, wherein the hard mask is made of a material having an etching selectivity with respect to the multilayer film (multilayer film etching rate / hard mask etching rate) of 3 or more.

The reflective mask blank according to claim 1, wherein the hard mask has a thickness of 100 nm or less.

The hard mask includes Ru, RuO ₂ , SiO ₂ , SiON, SiN, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON, Cr, CrN, Al, Al ₂ O ₃ , Sn, SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO, The reflective mask blank according to claim 1 or 2, wherein any one of Zr, ZrO, ZrSi, and ZrSiO is used as a main material.

The reflective mask blank according to claim 1 or 2, wherein the etching selectivity is 10 or more.

The reflective mask blank according to claim 4, wherein the hard mask has a thickness of 30 nm or less.

The hard mask is made of any one of Ru, RuO ₂ , SiO ₂ , SiON, SiN, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON, Al ₂ O ₃ , SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO, and ZrSiO. The reflective mask blank according to claim 4, wherein the reflective mask blank is a reflective mask blank.

The hard mask has a two-layer structure of a lower hard mask on the multilayer film side and an upper hard mask disposed on the lower hard mask,
One of the lower hard mask and the upper hard mask is made of a material that can be etched with a chlorine-based gas, and the other of the lower hard mask and the upper hard mask is made of a material that can be etched with a fluorine-based gas. Item 5. A reflective mask blank according to Item 1.

The lower layer hard mask constitutes an etching mask for a multilayer film, and the lower layer hard mask is made of a material having an etching selectivity of 3 or more and has a film thickness of 100 nm or less. Reflective mask blank described in 1.

The lower hard mask is made of Ru, RuO ₂ , SiO ₂ , SiON, SiN, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON, Cr, CrN, Al, Al ₂ O ₃ , Sn, SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO The reflective mask blank according to claim 8, wherein any one of Zr, Zr, ZrO, ZrSi, and ZrSiO is used as a main material.

8. The lower hard mask constitutes a multilayer etching mask, and the lower hard mask is made of a material having an etching selectivity of 10 or more and a film thickness of 30 nm or less. Reflective mask blank described in 1.

The lower layer hard mask is mainly made of Ru, RuO ₂ , SiO ₂ , SiON, SiN, TaO, TaBO, TaSiO, TaSiON, Al ₂ O ₃ , SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO, or ZrSiO. The reflective mask blank according to claim 7, wherein:

A reflective mask comprising a multilayer film patterned on a substrate, and a hard mask composed of one or two layers functioning as a protective film on the upper surface of the multilayer film.

The reflective mask according to claim 12, wherein a decrease in EUV light reflectance by the hard mask is 10% or less.

The hard mask has a single-layer structure, and the hard mask is made of TaO, TaBO, TaSiO, TaSiN, Cr, CrN, Sn, SnO, Ni, NiAl, NiAlO, Zn, ZnO and a film. The reflective mask according to claim 12 or 13, wherein the thickness is 10 nm or less.

The hard mask has a single-layer structure, and the hard mask is made of any one of Ru, RuO ₂ , SiO ₂ , SiON, SiN, Al, Al ₂ O ₃ , Zr, ZrO, ZrSi, ZrSiO and a film. The reflective mask according to claim 12 or 13, wherein the thickness is 30 nm or less.