JP4163038B2

JP4163038B2 - Reflective mask blank, reflective mask, and semiconductor manufacturing method

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Publication number: JP4163038B2
Application number: JP2003105365A
Authority: JP
Inventors: 勉笑喜
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004006799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造などに使用され、極端紫外光などの短波長域の露光光を使用するリソグラフィー法において好ましく用いられる反射型マスク及びそれを製造するための反射型マスクブランクに関するもので、詳しくはマスクパターンの検査を正確かつ迅速に行うことを可能とする反射型マスク等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体産業において、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィー法の転写限界を上回る微細パターンが必要とされている。そこで、このような微細パターンの転写を可能とするため、より波長の短い極端紫外（Extreme Ultra Violet、以下、ＥＵＶと称す）光を用いた露光技術であるＥＵＶリソグラフィーが有望視されている。なお、ここで、ＥＵＶ光とは、軟X線領域又は真空紫外線領域の波長帯の光を指し、具体的には波長が０．２〜１００ｎｍ程度の光のことである。この、ＥＵＶリソグラフィーにおいて用いられるマスクとしては反射型マスクが従来提案されており、例えば特開平８−２１３３０３号公報に記載された露光用反射型マスクが提案されている。
【０００３】
この反射型マスクは、ガラスやシリコンなどの基板上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜及びＥＵＶ光を吸収する吸収体層が順次形成され、吸収体層と多層反射膜との間に、吸収体層にパターンを形成する際に多層反射膜を保護するためのバッファ層が形成された構造をしている。また、吸収体層には、所定の転写パターンが形成されている。パターン転写を行う露光機において、反射型マスクに入射した光は、吸収体パターンのある部分では吸収され、吸収体パターンのない部分では多層反射膜により反射された像が反射光学系を通してシリコンウエハ上に転写される。
このような反射型マスクに用いられる吸収体層の材料としては、ＥＵＶ光に対する吸収係数が大きく加工性に優れている点から、タンタルやタンタル合金が一般に使用されている。
【０００４】
また、バッファ層は、上述のごとく吸収体層にパターンを形成する際に、多層反射膜を保護するために設けられるが、タンタル吸収体層と組み合わせて用いられるものとしては、エッチング選択比が十分取れる材料として、ＳｉＯ₂膜や、Ｃｒ膜などが知られている。
また、多層反射膜としては、屈折率の異なる物質からなる薄膜が交互に積層された多層膜が用いられる。例えば、波長１３ｎｍ付近の光に対する多層反射膜としては、ＳｉとＭｏを交互に４０周期程度積層した多層膜が知られている。
このようなＥＵＶ光用の反射型マスクは、基板上に、多層反射膜、バッファ層及び吸収体層を順次形成し、吸収体層に転写パターンを形成することで製造される。
【０００５】
通常この吸収体層にパターンを形成した後に、設計どおりにパターンが形成されているかどうかの検査が行われる。具体的には、エッチング除去されるべきでない箇所の吸収体層が除去されたピンホール欠陥（白欠陥ともいう）や、エッチング不足により吸収体層が十分に除去されていない箇所（黒欠陥ともいう）を検出する。
このパターンの検査は、一般に、波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度の深紫外光を検査光として用い、この検査光をパターンが形成された反射型マスクの表面に入射し、マスク表面での検査光の反射のコントラストを観察することにより行われる。
検出された欠陥を修正後、通常バッファ層は、マスクの反射率の低下を防止するため、吸収体層のパターンに従って除去される方法が取られている。
このバッファ層の除去後、仕様通りの吸収体パターンが形成されているかどうか最終確認の検査が行われる。このパターンの最終検査も、上述した検査同様、深紫外光を検査光としてマスク表面での検査光の反射のコントラストを観察することによって行われる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２１３３０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した吸収体層のパターンの検査においては、吸収体層が除去された部分に露出したバッファ層表面或いは、バッファ層が除去された部分に露出した多層反射膜表面と、吸収体層が残っている部分の吸収体層表面との間で上述した検査光の反射コントラストによる検査がなされることになる。
そのため、検査光の波長に対するバッファ層表面或いは多層反射膜表面と吸収体層表面との反射率の差が小さいと、検査時のコントラストが悪くなり、正確な検査が行えないという問題があった。
【０００８】
例えば、波長２５７ｎｍの深紫外光を検査光とした場合、ＥＵＶ光の吸収体層として用いられるＴａやＴａ合金の反射率は、３５％程度と比較的高く、一方、バッファ層の反射率は、ＳｉＯ₂で４０%程度、Ｃｒで５０％程度であるため、その反射率差が小さく、パターン検査において、十分なコントラストが得られなかった。また、波長１３ｎｍ付近の露光光に対して一般に用いられるＭｏ／Ｓｉ周期多層膜の遠紫外光に対する反射率は６０%程度であり、最終確認検査において正確な結果を得るために十分なコントラストを得ることはやはり困難であった。これに対し、吸収体層の表面を粗くすることで、検査光に対する反射率を低下させることも可能であるが、この場合、パターン形成後のエッジのラフネスが大きくなり、マスクの寸法精度が悪くなるという問題があった。
また、反射率を下げるために窒素を添加することが有効であるが、例えばＴａに窒素を添加した窒化タンタル（ＴａＮ）は、結晶質であるため、特に金属膜をバッファ層としてその上にＴａＮ膜を形成すると粒状構造となる。この場合も同様に、パターン形成後のエッジラフネスが大きくなり、マスクの寸法精度が悪くなる。
【０００９】
また、電子線を使用した電子顕微鏡による検査では、照射電子線による吸収体層の損傷が発生し実用化は困難である。
また、マスクパターンの検査にＥＵＶ光波長である例えば前述の１３ｎｍ程度の光を使用する方法が提案されているが、検査機にＥＵＶ光源を設置することは、非常に大きな設備費用が必要となり、しかも従来の遠紫外光波長を使用する検査機に比べて大気中での吸収を回避するために光学系全てを真空に保持する構造が必要となり、パターン検査工程が大規模かつ複雑になる。さらに真空排気時間によるスループットが低下するという問題がある。
本発明者は上述の課題を解決するために鋭意検討の結果、吸収体層の材料を特定の材料としたことにより、マスクの寸法精度を悪化させずにパターン検査において十分なコントラストが得られることを見出したものであり、本発明の目的とするところは、正確かつ迅速なマスクパターン検査を可能とする反射型マスクブランク及び反射型マスク、並びに該反射型マスクを用いた半導体の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、吸収体層として、タンタルとホウ素とを含み、更に酸素又は窒素から選ばれる少なくとも１つの元素を含む材料を用いることで、上記目的が達成できることを見出した。
すなわち、第１の発明は、基板と、該基板上に順次形成された、露光光を反射する多層反射膜及び露光光を吸収する吸収体層を備えた反射型マスクブランクであって、前記吸収体層がタンタル（Ｔａ）とホウ素（Ｂ）とを含み、さらに酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）のうち少なくとも一つの元素を含む材料とし、前記吸収体層の表面粗さが、０．５ｎｍＲｍｓ以下であって、前記吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記吸収体層の反射率が２０％以下であることを特徴とする反射型マスクブランクである。
第２の発明は、基板と、該基板上に順次形成された、露光光を反射する多層反射膜及び露光光を吸収する吸収体層を備えた反射型マスクブランクであって、前記吸収体層がタンタル（Ｔａ）とホウ素（Ｂ）と窒素（Ｎ）とを含み、前記ホウ素（Ｂ）が５〜２５ａｔ％であり、且つ、タンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）の組成比（Ｔａ：Ｎ）が８：１〜２：７の範囲であり、前記吸収体層の表面粗さが、０．５ｎｍＲｍｓ以下であって、前記吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記吸収体層の反射率が２０％以下であることを特徴とする反射型マスクブランクである。
【００１１】
第３の発明は、基板と、該基板上に順次形成された、露光光を反射する多層反射膜及び露光光を吸収する吸収体層を備えた反射型マスクブランクであって、前記吸収体層がタンタル（Ｔａ）とホウ素（Ｂ）と酸素（Ｏ）とを含み、前記ホウ素（Ｂ）が５〜２５ａｔ％であり、且つ、タンタル（Ｔａ）と酸素（Ｏ）の組成比（Ｔａ：Ｏ）が７：２〜１：２の範囲であり、前記吸収体層の表面粗さが、０．５ｎｍＲｍｓ以下であって、前記吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記吸収体層の反射率が２０％以下であることを特徴とする反射型マスクブランクである。
第４の発明は、基板と、該基板上に順次形成された、露光光を反射する多層反射膜及び露光光を吸収する吸収体層を備えた反射型マスクブランクであって、前記吸収体層がタンタル（Ｔａ）とホウ素（Ｂ）と窒素（Ｎ）と酸素（Ｏ）とを含み、前記ホウ素（Ｂ）が５〜２５ａｔ％であり、且つ、タンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）及び酸素（Ｏ）との組成比（Ｔａ：（Ｎ＋Ｏ））が７：２〜２：７の範囲であり、前記吸収体層の表面粗さが、０．５ｎｍＲｍｓ以下であって、前記吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記吸収体層の反射率が２０％以下であることを特徴とする反射型マスクブランクである。
【００１２】
第５の発明は、前記多層反射膜と吸収体層との間に、前記吸収体層へのパターン形成時に前記多層反射膜を保護するためのバッファ層を備えていることを特徴とする第１乃至４の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクである。
第６の発明は、前記バッファ層がクロム（Ｃｒ）を含む材料で形成されていることを特徴とする第５の発明に記載の反射型マスクブランク。
第７の発明は、前記バッファ層が窒化クロム（Ｃｒ_１−ＸＮ_Ｘ）で形成されていることを特徴とする第６の発明に記載の反射型マスクブランクである。但し、前記Ｘは、０．０５≦Ｘ≦０．５である。
第８の発明は、前記吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記多層反射膜表面での反射光と、前記吸収体層表面での反射光のコントラストが、４０％以上となるように構成されていることを特徴とする第１乃至７の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクである。
【００１３】
第９の発明は、前記吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記バッファ層表面での反射光と、前記吸収体層表面での反射光のコントラストが、４０％以上となるように構成されていることを特徴とする第５乃至８の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクである。
第１０の発明は、前記吸収体層は、膜厚方向に、吸収体層表面に向かうに従い酸素（Ｏ）又は窒素（Ｎ）の含有量が次第に増大する組成分布を有していることを特徴とする第１乃至９の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクである。
第１１の発明は、第１乃至１０の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクの吸収体層がパターン状に形成されたことを特徴とする反射型マスクである。
第１２の発明は、第１１の発明に記載の反射型マスクを用いて、半導体基板上にパターンを転写することを特徴とする半導体の製造方法である。
【００１４】
本発明は、たとえば、以下のような構成とすることができる。
基板と、該基板上に順次形成された、露光光を反射する多層反射膜及び露光光を吸収する吸収体層を備え、前記多層反射膜と吸収体層との間に、前記吸収体層へのパターン形成の為のエッチング時に前記多層反射膜を保護するためのバッファ層が形成された反射型マスクブランクであって、前記吸収体層がタンタル（Ｔａ）とホウ素（Ｂ）と窒素（Ｎ）とを含む材料からなり、ＴａとＢとＮの組成が、Ｂが５ａｔ%〜２５ａｔ％であり、且つ、ＴａとＮの組成比（Ｔａ：Ｎ）が８：１〜２：７の範囲である反射型マスクブランクである。
基板と、該基板上に順次形成された、露光光を反射する多層反射膜及び露光光を吸収する吸収体層を備え、前記多層反射膜と吸収体層との間に、前記吸収体層へのパターン形成の為のエッチング時に前記多層反射膜を保護するためのバッファ層が形成された反射型マスクブランクであって、前記吸収体層がタンタル（Ｔａ）とホウ素（Ｂ）と酸素（Ｏ）とを含む材料からなる反射型マスクブランクである。
前記吸収体層を形成する材料は、更に窒素（Ｎ）を含む反射型マスクブランクである。
前記吸収体層を形成する材料の結晶状態は、アモルファスである反射型マスクブランクである。
前記バッファ層がクロム（Ｃｒ）を含む材料で形成されている反射型マスクブランクである。
前記反射型マスクブランクの吸収体層がパターン状に形成された反射型マスクである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の反射型マスクブランク及び反射型マスクの実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る反射型マスクブランクを用いて反射型マスクを製造する工程を示す概略断面図である。
本発明の反射型マスクブランク１０は、図１（ａ）に示すように、基板１上に順次、多層反射膜２、バッファ層３、及び吸収体層４の各層が形成された構造をしている。
まず、本発明の反射型マスクブランク１０を形成する各層について説明する。本発明の反射型マスクブランク１０の吸収体層４は、露光光であるＥＵＶ光を吸収する機能を有する。
本発明の吸収体層４としては、タンタルとホウ素とを含み、さらに酸素及び窒素のうち少なくとも１つを含む材料を用いる。このような材料を用いることで、パターン検査波長に対する吸収体層４の反射率をバッファ層３の反射率よりも十分低くし、パターン検査時のコントラストを向上させることができる。具体的には、パターン検査波長に対する吸収体層４表面の反射率が２０％以下、好ましくは１０％以下となるように材料を選択するのが望ましい。
このような材料として、具体的には例えばタンタルホウ素合金の窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルホウ素合金の酸化物（ＴａＢＯ）、タンタルホウ素合金の酸窒化物（ＴａＢＮＯ）等が挙げられる。
【００１６】
タンタルは、ＥＵＶ光の吸収係数が大きく、また塩素で容易にドライエッチングが可能であり加工性に優れた吸収体層材料である。
タンタルホウ素合金（ＴａＢ）は、アモルファス化が容易であり、平滑性に優れた膜が得られるという利点を有する。また、ＴａＢ膜は、Ｔａ金属と比較して、ＥＵＶ光の吸収係数の低下も少なく抑えられる。さらに、膜応力の制御性にも優れているため、マスクパターンの寸法精度を高精度に形成できる吸収体層材料である。
このような材料であるＴａＢに更に窒素を加えることで、パターン検査波長に用いられる１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度の深紫外（ＤｅｅｐＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ、以下、ＤＵＶと称す）光に対する反射率を低下させることができる。また、窒素を加えることで、膜の平滑性を向上させ、表面粗さを小さくする効果も得られる。吸収体層表面の表面粗さが大きいと、吸収体パターンのエッジラフネスが大きくなり、パターンの寸法精度が悪くなる。パターンが微細になるに従いエッジラフネスの影響が顕著になるため、吸収体表面は平滑である事が要求される。本発明の反射型マスク及び反射型マスクブランクにおいて、吸収体層表面の好ましい表面粗さは、０．５ｎｍＲｍｓ以下、更に好ましくは、０．４ｎｍＲｍｓ以下、０．３ｎｍＲｍｓ以下であれば更に好ましい。吸収体層表面における表面粗さを小さくするために、吸収体層をアモルファス構造の膜とすることが有効である。又、バッファー層を有する場合には、バッファー層に平滑な膜を使用する事も考慮する必要がある。
【００１７】
また、ＴａＢに更に酸素を加えることで、窒素の場合と同様、パターン検査波長に用いられるＤＵＶ光に対する反射率が低下する。窒素と比較して、酸素の方がＤＵＶ光に対する反射率の低下の効果は大きい。
また、ＴａＢに窒素と酸素を両方含むことにより、パターン検査波長における反射率が低下すると共に、膜の平滑性が向上するという効果が得られる。
次に、このような吸収体層４の材料であるタンタルホウ素合金の窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルホウ素合金の酸化物（ＴａＢＯ）、及びタンタルホウ素合金の酸窒化物（ＴａＢＮＯ）について、好ましい組成比を説明する。なお、上述したように、吸収体層表面を平滑なものとするため、これらはアモルファス構造の膜であるのが好ましい。
【００１８】
（１）ＴａＢＮの場合
ＴａＢＮの場合、ＴａとＢとＮの組成は、Ｂは５〜２５ａｔ％であることが好ましく、ＴａとＮの組成比（Ｔａ：Ｎ）は８：１〜２：７の範囲であることが好ましい。Ｂの量を上記の範囲とすることでアモルファスの結晶状態を得るのに好ましい。また、Ｔａに対しＮの量が少ないと、検査光に対して十分な低反射率が得られない。逆にＮの量が多いと、膜密度が下がり、ＥＵＶ光の吸収係数が低下するとともに、耐酸性が低下する。
（２）ＴａＢＯの場合
ＴａＢＯの場合、アモルファスを得るのにＢは５〜２５ａｔ％であることが好ましい。また、ＴａとＯの組成比（Ｔａ：Ｏ）は７：２〜１：２の範囲であることが好ましい。Ｏの量が少ないと、検査光に対して十分な低反射率が得られない。一方、Ｏの量が多いと、膜密度が下がり、ＥＵＶ光の吸収係数が低下するとともに、絶縁性が増してチャージアップが起こりやすくなる。
（３）ＴａＢＮＯの場合
ＴａＢＮＯの場合、Ｂの量はアモルファス結晶状態を得るのに５〜２５ａｔ％であることが好ましい。また、ＴａとＮ及びＯとの組成比（Ｔａ：（Ｎ＋Ｏ））は７：２〜２：７の範囲であることが好ましい。ＮとＯの量が少ないと、検査光に対して十分な低反射率が得られない。反対にＮとＯの量が多いと、膜密度が下がり、ＥＵＶ光の吸収係数が低下するとともに、耐酸性が低下し、また絶縁性が増してチャージアップが起こりやすくなる。
【００１９】
以上のように、本発明の吸収体層４は、タンタルとホウ素とを含み、さらに酸素及び窒素のうち少なくとも１つを含む材料を用いるのが好ましいが、この他に更に例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ等の元素を含んでいてもよい。
本発明の吸収体層４の膜構造は、前述したようにアモルファスであることが好ましい。結晶質の膜は、経時的な応力変化が生じやすく、また酸素を含むプラズマ処理により表面組成が変化するなどして、検査光に対する反射率が変化する。従って、マスク洗浄、大気、プラズマ環境中のいずれでも安定であるためには、吸収体層４は結晶質な部分を含まないアモルファス構造の膜であるのが好ましい。
本発明の吸収体層４は、露光光の波長に対し、吸収係数が０．０２５以上、更には０．０３０以上であるのが吸収体層の膜厚を小さくできる点で好ましい。
なお、吸収体層４の膜厚は、露光光であるＥＵＶ光が十分に吸収できる厚みであれば良いが、通常３０〜１００ｎｍ程度である。
また、本発明の吸収体層４は、マグネトロンスパッタリングなどのスパッタ法で形成することが出来る。例えば、タンタルとホウ素を含むターゲットを用い、酸素或いは窒素を添加したアルゴンガスを用いたスパッタリング法で成膜することができる。
【００２０】
なお、本発明の吸収体層４は、その厚さ方向に酸素又は窒素の含有量が所定の分布を有していてもよい。本発明の場合、吸収体層４のバッファ層３側或いは多層反射膜２側から表面側に向かうに従い、酸素又は窒素が増大するように分布させることができる。例えば、直線的、曲線的、又は階段状のプロファイルで、吸収体層４内に分布する窒素又は酸素が、バッファ層３側から表面側に増大するようにすることができる。このような窒素又は酸素の分布は、吸収体層４の成膜中に添加される酸素ガス、又は窒素ガスの量を成膜中に変化させる事により、容易に形成が可能である。
また、吸収体層４の表面から所定の深さ（例えば検査光の反射に寄与する表面から厚さ１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度）にのみに、窒素又は酸素が添加されるようにしても良い。このような吸収体層４中の窒素或いは酸素の分布は、上述した成膜中の添加ガスの量の調整によっても得られるが、ＴａとＢを含む吸収体層をまず形成しておき、その表面を窒化或いは酸化する事によっても得ることができる。この窒化や酸化は、吸収体層の表面へのイオン打ち込みや、プラズマ中に吸収体層表面を晒す事によって行うことができる。また、酸化は加熱処理によっても行うことができる。
【００２１】
一般に、窒素又は酸素の添加量が増えると、露光光であるＥＵＶ光の吸収率が低下する傾向にあるため、上記のように、検査光の反射に寄与する吸収体層４表面近傍の窒素或いは酸素の添加量を多くし、検査光の反射に寄与しないバッファ層３側の部分では、窒素或いは酸素の添加量が少なくなるように、吸収体層４の厚み方向に所望の分布を形成すれば、吸収体層４全体としてのＥＵＶ光の吸収率の低下が抑えられるという利点を有する。
次に、本発明の反射型マスクブランク１０のバッファ層３は、吸収体層４にパターンを形成及びパターンを修正する際に、多層反射膜２を保護する機能を有する。
本発明の吸収体層４であるＴａとＢを含み、更に酸素及び窒素のうち少なくとも１つを含む材料と組み合わせるバッファ層３の材料としては、特にクロム（Ｃｒ）を含む材料が好ましく用いられる。
Ｃｒを含む材料からなるバッファ層３は、Ｔａを含む本発明の吸収体層４とのエッチング選択比が２０以上と、大きく取れる。また、Ｃｒを含む材料は、パターン検査波長における反射率が約４０％〜５５％程度であり、後述する多層反射膜２表面、バッファ層３表面、及び吸収体層４表面の検査波長における反射率の関係（この順に反射率が小さくなるのが望ましい）からも好ましい。更には、Ｃｒを含む材料は、バッファ層３の除去時に多層反射膜２へのダメージをほとんど与えずに除去できる。
【００２２】
本発明のバッファ層３として用いられるＣｒを含む材料しては、Ｃｒ単体以外に、ＣｒとＮ，Ｏ，Ｃから選択される少なくとも一つの元素を含む材料を好ましく用いることができる。例えば、窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、炭化クロム（ＣｒＣ）、酸化窒化クロム（ＣｒＮＯ）、炭化窒化酸化クロム（ＣｒＣＮＯ）等が挙げられる。ＣｒにＮを加えることで、耐酸性が向上し、マスク洗浄液に対する耐久性の向上が図れ、また膜の平滑性が向上するとともに、膜応力が低減できる。また、ＣｒにＯを加えることで、成膜時における低応力制御性が向上する。また、ＣｒにＣを加えることにより、ドライエッチング耐性が向上する。
例えば、窒化クロム（ＣｒＮ）の場合、クロムと窒素の好ましい組成比は、Ｃｒ_1-XＮ_Xで表した場合、０．０５≦Ｘ≦０．５である。更に好ましくは０．０５≦Ｘ≦０．２である。Ｘが０．０５よりも小さいと、耐酸性、膜応力、表面荒れの点で好ましくなく、Ｘが０．５より大きいと、検査光に対する反射率が低下しすぎるため、吸収体層４表面とのコントラストを大きく取れなくなる。このＣｒ_1-XＮ_X膜は、更に、酸素、炭素などを５%程度の少量添加することができる。
【００２３】
このようなＣｒを含む材料から成るバッファ層３は、マグネトロンスパッタ法などのスパッタ法で形成することができる。例えば、上述した窒化クロム膜の場合、Ｃｒターゲットを用い、アルゴンに窒素を５〜４０％程度添加したガス雰囲気で成膜を行えばよい。
本発明のバッファ層３の膜厚は、集束イオンビーム（ＦｏｃｕｓｅｄＩｏｎＢｅａｍ，以下ＦＩＢと称す）を用いた吸収体パターンの修正を行う場合にはバッファ層にダメージが生ずるので、そのダメージによって下層の多層反射膜２に影響を与えないように３０〜５０ｎｍとするのが好ましいが、ＦＩＢを用いない場合には、４〜１０ｎｍと薄くすることができる。
その他に、本発明の吸収体層４と組み合わせて使用できるバッファ層の材料としては、ＳｉＯ₂、シリコンの酸化窒化物（ＳｉＯＮ）、Ｒｕ等が挙げられる。なお、バッファ層は必要に応じて設ければよく、吸収体層へのパターン形成・修正の方法、条件等によっては、多層反射膜上に直接吸収体層を設けることも出来る。
【００２４】
次に、本発明に係る反射型マスクブランク１０の多層反射膜２について説明すると、該反射膜２は、屈折率の異なる元素が周期的に積層された多層膜が用いられる。一般的には、重元素又はその化合物の薄膜と、軽元素又はその化合物の薄膜とが交互に４０周期程度積層された多層膜が用いられる。
例えば、波長１３〜１４ｎｍのＥＵＶ光に対する多層反射膜としては、ＭｏとＳｉを交互に４０周期程度積層したＭｏ／Ｓｉ周期積層膜が好ましく用いられる。その他に、ＥＵＶ光の領域で使用される多層反射膜として、Ｒｕ／Ｓｉ周期多層膜、Ｍｏ／Ｂｅ周期多層膜、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物周期多層膜、Ｓｉ／Ｎｂ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ周期多層膜、Ｓｉ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜などがある。露光波長により、材質を適宜選択すればよい。
多層反射膜２は、ＤＣマグネトロンスパッタ法や、イオンビームデポジション法などにより、各層を成膜することにより形成できる。上述したＭｏ／Ｓｉ周期多層膜の場合、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ガス雰囲気で厚さ数ｎｍ程度のＳｉ膜を成膜し、その後Ｍｏターゲットを用いてＡｒガス雰囲気で厚さ数ｎｍ程度のＭｏ膜を成膜し、これを一周期として、３０〜６０周期積層した後、最後にＳｉ膜を形成すればよい。
【００２５】
また、本発明に係る反射型マスクブランクの基板１としては、低熱膨張係数（０±１．０×１０^-7／℃の範囲内、より好ましくは０±０．３×１０^-7／℃の範囲内）を有し、平滑性及び平坦性並びにマスク洗浄液に対する耐性に優れたものが好ましく、低熱膨張性を有するガラス、例えばＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂系ガラス等が用いられる。その他には、β石英固溶体を析出した結晶化ガラスや、石英ガラス、シリコンや金属などの基板を用いることもできる。金属基板の例としては、インバー合金（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）などが挙げられる。
基板１は、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑な表面と、１００ｎｍ以下の平坦度を有することが、高反射率及び高転写精度を得るために好ましい。また、基板１は、その上に形成される膜の膜応力による変形を防止するために、高い剛性を有しているものが好ましい。特に、６５ＧＰａ以上の高いヤング率を有しているものが好ましい。
なお、本発明において平滑性を示す単位Ｒｍｓは、二乗平均平方根粗さであり、原子間力顕微鏡で測定することができる。また本発明に記載する平坦度は、ＴＩＲ（ＴｏｔａｌＩｎｄｉｃａｔｅｄＲｅａｄｉｎｇ）で示される表面の反り（変形量）を表す値で、基板表面を基準として最小自乗法で定められる平面を焦平面とし、この焦平面より上にある基板表面の最も高い位置と、焦平面より下にある基板表面の最も低い位置との高低差の絶対値である。なお、本発明においては、平坦度は、１４０ｍｍ×１４０ｍｍエリアでの測定値である。
【００２６】
本発明に係る反射型マスクブランク１０は以上の如く構成されている。
次に、本発明の反射型マスクブランクを用いた反射型マスクの製造工程及びパターンの検査について説明する。
本発明の反射型マスクブランク１０（図１（ａ）参照）は、基板１上に順次、多層反射膜２、バッファ層３及び吸収体層４の各層を形成することで得られ、各層の材料及び形成方法については上述した通りである。
次に、この反射型マスクブランク１０の吸収体層４に吸収体パターンを形成する。まず、吸収体層４上に電子線用レジストを塗布し、ベーキングを行う。次に、電子線描画機を用いて描画し、これを現像して、レジストパターン５ａを形成する。
形成されたレジストパターン５ａをマスクとして、本発明のＴａ系の吸収体層４を塩素を用いてドライエッチングを行い、吸収体パターン４ａを形成する（図１（ｂ）参照）。
次に、熱濃硫酸を用いて、吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを除去して、マスク１１（同図（ｃ）参照）を作製する。
ここで、吸収体パターン４ａが設計通りに形成されているかどうかの検査を行う。吸収体パターン４ａの検査には、前述したように通常は波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度のＤＵＶ光が用いられ、この検査光が吸収体パターン４ａが形成されたマスク１１上に入射される。ここでは、吸収体パターン４ａ上で反射される検査光と、吸収体層４が除去されて露出したバッファ層３で反射される検査光とを検出し、そのコントラストを観察することによって、検査を行う。
【００２７】
このようにして、除去されるべきでない吸収体層が除去されたピンホール欠陥（白欠陥）及び、エッチング不足により除去されずに残っている吸収体層（黒欠陥）を検出する。このようなピンホール欠陥や、エッチング不足による欠陥が検出された場合には、これを修正する。
ピンホール欠陥の修正には、ＦＩＢアシストデポジション法により炭素膜を堆積させるなどの方法で修復を行うことができる。また、エッチング不足による欠陥の修正には、ＦＩＢ照射等による不要部分の除去を行うことができる。
こうしてパターン検査及び修正が終えた後、露出したバッファ層３を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファ層にパターン３ａを形成して、反射型マスク２０を作製する（図１（ｄ）参照）。ここで、窒化クロム等のクロムを含むバッファ層３の場合、塩素と酸素を含むガスでのドライエッチングを用いることができる。
最後に、形成されたパターンの最終確認検査を行う。この最終確認検査は、仕様通りの寸法精度で吸収体パターン４ａが形成されているかどうかを最終的に確認を行うものである。この最終確認検査の場合も、前述の波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度のＤＵＶ光が用いられ、この検査光が吸収体層４及びバッファ層３がパターン状に形成された反射型マスク２０に入射される。この場合、吸収体パターン４ａ上で反射される検査光と、バッファ層３が除去されて露出した多層反射膜２上で反射される検査光とを検出し、そのコントラストを観察することにより検査を行う。
【００２８】
以上の様に、反射型マスクの検査には、
（ａ）吸収体パターン形成後にパターンの欠陥を検出するための検査
（ｂ）マスクとしての最終仕様の確認の為の検査
の２種類があり、（ａ）及び（ｂ）の検査を正確且つ迅速に行うためには、十分なコントラストが得られることが必要になる。
つまり、（ａ）の検査では、吸収体層４表面とバッファ層３表面との反射コントラストが必要になり、（ｂ）の検査では、吸収体層４表面と多層反射膜２表面との反射コントラストが必要になる。
なお、検査時のコントラスト値は次の式で定義される。
コントラスト値（％）＝｛（Ｒ₂−Ｒ₁）／（Ｒ₂＋Ｒ₁）｝×１００
（ただし、Ｒ₁、Ｒ₂は検査を行う各層における反射率で、Ｒ₂＞Ｒ₁）
【００２９】
一般に波長１３ｎｍ付近のＥＵＶ光に対して多層反射膜２として用いられるＳｉとＭｏの周期積層膜の検査光（ＤＵＶ光）に対する反射率は約６０%程度であるので、多層反射膜２とのコントラストを考慮した場合、吸収体層４表面の検査光に対する反射率を下げた方が有利であるため、本発明では、吸収体層４表面の反射率を多層反射膜２上の反射率よりも低くなるように材料を選定するのが望ましい。
更には、多層反射膜２表面、バッファ層３表面、吸収体層４表面の順に、検査光に対する反射率が順次下がるように設計するのが好ましい。このようにすることで、上述した（ａ）及び（ｂ）の検査のいずれにおいても、吸収体パターン４ａのある部分が暗くなり、パターンコントラストが反転することがないので、検査機の設定を変える必要がなく、結果も分かりやすい。
このような観点から、吸収体層４表面の検査波長に対する反射率は２０％以下、好ましくは１０％以下とするのが望ましい。また、検査におけるコントラスト値（前記の定義式）は４０％以上、好ましくは５０％以上、更に好ましくは６０％以上とするのがよい。なお、ここでのコントラスト値は、吸収体層と多層反射膜との間のコントラスト、又は、吸収体層とバッファ層との間のコントラストである。
【００３０】
このような条件を満たす吸収体層４の材料選定に当たっては、ＥＵＶ光の吸収特性を有する吸収体層４に用いる材料組成と、検査波長及び検査光に対する反射率との関係を予め求めておくことで最適化できる。例えば、特定の検査波長に対し、吸収体層４に用いる材料の組成と反射率との関係を求め、これに基づき、吸収体層４表面の反射率を所望の値に調整することが可能である。即ち、検査に使用する光の波長に対し所望の反射率が得られるようにＴａＢに加える窒素或いは酸素の添加量を調整すればよい。
なお、上述したマスク製造工程でのバッファ層３の除去は、バッファ層３が薄く形成されており、反射率低下に影響が少ない場合には行わなくとも良い。この場合、反射型マスクとしては、多層反射膜２上全体をバッファ層３が覆っている状態で使用される。
以上のようにして、本発明では、ＥＵＶ光の吸収や加工性に優れたタンタルとホウ素を含む合金材料に、更に窒素又は酸素の少なくとも１つを添加した材料で吸収体層４を形成することにより、マスクパターンの検査時に、検査光に対する十分なコントラストを有する反射型マスクブランク及び反射型マスクが得られる。なお、上述した何れの本発明に係る反射型マスク及び反射型マスクブランクも、ＥＵＶ光（波長０．２〜１００ｎｍ程度）を露光光として用いた場合に特に好適であるが、他の波長の光に対しても適宜用いることができる。
本発明の反射型マスクを用いて、半導体基板（シリコンウェハ）上にパターン転写を行うことにより、高精度の微細パターンが形成された半導体を製造することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。なお、説明の便宜上、図１における符号を適宜使用する。
（実施例１）
まず、図１（ａ）に示すような反射型マスクブランク１０を作製した。使用する基板１は、ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂系のガラス基板（外形６インチ角、厚さが６．３ｍｍ）である。この基板１の熱膨張率は０．２×１０^-7／℃、ヤング率は６７ＧＰａである。そして、このガラス基板は機械研磨により、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑な表面と１００ｎｍ以下の平坦度に形成した。
基板１上に形成される多層反射膜２は、１３〜１４ｎｍの露光光波長帯域に適した多層反射膜を形成するために、本実施例では、Ｍｏ／Ｓｉ周期多層反射膜を採用した。すなわち、多層反射膜２は、ＭｏとＳｉをＤＣマグネトロンスパッタ法により基板１上に交互に積層して形成した。まず、Ｓｉターゲットを用いて、Ａｒガス圧０．１ＰａでＳｉ膜を４．２ｎｍ成膜し、その後Ｍｏターゲットを用いて、Ａｒガス圧０．１ＰａでＭｏ膜を２．８ｎｍ成膜し、これを一周期として、４０周期積層した後、最後にＳｉ膜を４ｎｍ成膜した。合計膜厚は２８４ｎｍである。この多層反射膜２に対し、１３．４ｎｍの光の入射角２度での反射率は６５％であった。又、この多層膜２表面の表面粗さは０．１２ｎｍＲｍｓであった。波長２５７ｎｍの検査光に対する多層反射膜表面の反射率は６０％であった。
【００３２】
多層反射膜２上に形成されたバッファ層３は、窒化クロムから構成されている。膜厚は５０ｎｍである。この窒化クロムは、Ｃｒ_1-XＮ_Xで表した場合、Ｘ＝０．１である。このバッファ層３はＣｒターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒに窒素を１０％添加したガスを用い、DCマグネトロンスパッタ法により形成した。形成されたバッファ層３の結晶状態は微結晶であることをX線回折法にて確認した。
このバッファ層３の有する応力は＋４０ＭＰａ、バッファ層３表面の２５７ｎｍの光に対する反射率は５２％である。又、バッファ層表面の表面粗さは０．２７ｎｍＲｍｓであった。
バッファ層３上に形成される本実施例の吸収体層４は、タンタルホウ素合金の窒化物（ＴａＢＮ）を膜厚５０ｎｍに形成した。この吸収体層４の材料は、２５７ｎｍの検査光に対し所望の反射率を得るために、２５７ｎｍの検査光に対する組成と反射率との関係を求め、組成は、Ｔａ：Ｂ：Ｎは４５：１０：４５とした。この吸収体層４は、DCマグネトロンスパッタ法により、ＴａとＢを含む焼結体ターゲットを用い、Ａｒに窒素を４０%添加したガスを用いて成膜した。膜応力とターゲットへの投入パワーとの関係を予め求め、ターゲットへの投入パワーを制御する事により、吸収体層４の有する応力は、バッファ層３の応力と逆向きの応力である−５０ＭＰａとした。このような成膜条件によって成膜した吸収体層４の結晶状態はアモルファスであった。又、この吸収体層４表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は２０％であり、波長１３．４ｎｍのＥＵＶ光に対する吸収係数は０．０３６である。又、吸収体層表面の表面粗さは０．２５ｎｍＲｍｓであった。
【００３３】
以上のようにして、図１（ａ）に示すような本実施例の反射型マスクブランク１０を得た。
次に、上述した反射型マスクブランク１０から、前述の同図（ｄ）に示す反射型マスク２０を作製する方法を説明する。まず、上記反射型マスクブランク１０の吸収体層４上に電子線照射用レジストを塗布し、電子線によりデザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターン描画を行ってから現像し、レジストパターン５ａを形成した。
このレジストパターン５ａをマスクとして、塩素を用いて吸収体層４をドライエッチングし、吸収体パターン４ａを形成した（前述の同図（ｂ）参照）
次に、吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを１００℃の熱硫酸で除去し、マスク１１を得た（前述の同図（ｃ）参照）。
この状態で、吸収体パターン４ａの検査を行った。すなわち、図２に示すように、吸収体パターン４ａの検査は、波長２５７ｎｍの検査光を用いて、これをマスク１１の表面に入射させ、吸収体パターン４ａで反射される検査光Ａとバッファ層３表面で反射される検査光Ｂとのコントラストを観察することにより行った。本実施例におけるバッファ層３表面と、吸収体パターン４ａ表面との検査光に対する反射率の比は１：０．３８であり、前記定義式によるコントラスト値は４４％であり、検査において十分なコントラストが得られた。
【００３４】
次に、マスク１１の反射領域上（吸収体パターン４ａのない部分）に残存しているバッファ層３である窒化クロム層を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファ層パターン３ａを形成した（前述の同図（ｄ）参照）。このバッファ層３の除去には、塩素と酸素の混合ガスによるドライエッチングを用いた。
以上のようにして、同図（ｄ）に示す構造の反射型マスク２０を得た。
こうしてバッファ層にパターン３ａを形成した後、反射型マスク２０の最終確認検査を行った。検査光には、波長２５７ｎｍの光を用い、図３に示すように、これをマスク２０表面に入射させ、吸収体パターン４ａで反射される検査光Ｃと、多層反射膜２上で反射される検査光Ｄとのコントラストを観察した。バッファ層３が除去されて露出した多層反射膜２表面と、吸収体パターン４ａ表面との検査光に対する反射率の比は１：０．３３であり、コントラスト値は５０％であり、最終確認検査においても十分なコントラストが得られた。
こうして反射型マスク２０には、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを設計通り形成できている事が検査により確認できた。
【００３５】
次に、図４に示すパターン転写装置により、反射型マスク２０を用いてレジスト付き半導体基板（シリコンウエハ）にＥＵＶ光によってパターンを転写する方法を説明する。
反射型マスク２０を搭載したパターン転写装置５０は、レーザープラズマX線源３１、反射型マスク２０、縮小光学系３２等から概略構成される。縮小光学系３２は、X線反射ミラーを用いている。縮小光学系３２により、反射型マスク２０で反射されたパターンは通常１／４程度に縮小される。尚、露光波長として１３〜１４ｎｍの波長帯を使用するので、光路が真空中になるように予め設定した。このような状態で、レーザープラズマX線源３１から得られたＥＵＶ光を反射型マスク２０に入射し、ここで反射された光を縮小光学系３２を通してシリコンウエハ３３上に転写した。
反射型マスク２０に入射した光は、吸収体パターン４ａのある部分では、吸収体層に吸収されて反射されず、一方、吸収体パターン４ａのない部分に入射した光は多層反射膜２により反射される。このようにして、反射型マスク２０から反射される光により形成される像が縮小光学系３２に入射する。縮小光学系３２を経由した露光光は、シリコンウエハ３３上のレジスト層に転写パターンを露光する。そして、この露光済レジスト層を現像することによってシリコンウエハ３３上にレジストパターンを形成した。
以上のようにして半導体基板上へのパターン転写を行った結果、本実施例の反射型マスク２０の精度は７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下であることが確認できた。
【００３６】
（実施例２）
本実施例では、吸収体層４の材料として、タンタルホウ素合金の酸窒化物（ＴａＢＮＯ）を用いた点が、実施例１と異なる。
実施例１と同様にして、基板１上に多層反射膜２及び窒化クロムからなるバッファ層３を形成した。
次に、バッファ層３上に、吸収体層４として、タンタルホウ素合金の酸窒化物（ＴａＢＮＯ）膜を５０ｎｍの厚さに形成した。この吸収体層４の形成は、タンタルとホウ素を含有するターゲットを用い、Ａｒに窒素１０％と酸素２０％を添加した混合ガスを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法により行った。この時、スパッタ条件を制御する事で、吸収体層４の有する応力は−５０ＭＰａとした。また、この吸収体層４の材料は、波長２５７ｎｍの検査光に対するＴａＢＮＯの組成と反射率との関係から、所望の反射率が得られる組成を選択し、Ｔａ：Ｂ：Ｎ：Ｏは５５：１０：１０：２５とした。このようにして成膜した吸収体層４の結晶状態はアモルファスであった。また、この吸収体層４表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は１５％であり、波長１３．４ｎｍのＥＵＶ光に対する吸収係数は０．０３６である。又、吸収体層表面の表面粗さは０．２５ｎｍＲｍｓであった。
【００３７】
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランク１０を得た。
次に、実施例１と同様の方法で、本実施例の反射型マスクブランクから反射型マスクを製造した。
すなわち、吸収体層４に吸収体パターン４ａを形成し、吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを除去した後、実施例１と同様に吸収体パターン４ａの検査を行った。
本実施例におけるバッファ層３表面と、吸収体パターン４ａ表面との検査光に対する反射率の比は１：０．２９であり、コントラスト値は５５％であり、検査において十分なコントラストが得られた。
次に、実施例１と同様に、マスクの反射領域上（吸収体パターン４ａのない部分）に残存しているバッファ層３である窒化クロム層を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファ層パターン３ａを形成した。こうしてバッファ層にパターン３ａを形成した後、実施例１と同様に反射型マスク２０の最終確認検査を行った。
【００３８】
バッファ層３が除去されて露出した多層反射膜２表面と、吸収体パターン４ａ表面との検査光に対する反射率の比は１：０．２５であり、コントラスト値は６０％であり、最終確認検査においても十分なコントラストが得られた。
以上のようにして、本実施例の反射型マスク２０を得たが、本実施例の反射型マスク２０においても、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを設計通り形成できている事が検査により確認できた。
また、本実施例の反射型マスク２０を用い、実施例１と同様、図４に示すパターン転写装置を使用して、シリコンウエハ上へのパターン転写を行ったところ、本実施例の反射型マスクの精度は７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下であることが確認できた。
【００３９】
（実施例３）
本実施例では、吸収体層４の材料として、タンタルホウ素合金の酸化物（ＴａＢＯ）を用いた点が、実施例１及び２と異なる。
実施例１と同様に、基板１上に多層反射膜２及び窒化クロムからなるバッファ層３を形成した。
次に、バッファ層３上に、吸収体層４として、タンタルホウ素合金の酸化物（ＴａＢＯ）膜を５０ｎｍの厚さに形成した。この吸収体層４の形成は、タンタルとホウ素を含有するターゲットを用い、Ａｒに酸素２５％を添加した混合ガスを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法により行った。この時、スパッタ条件を制御する事で、吸収体層４の有する応力は−５０ＭＰａとした。この吸収体層の材料は、波長２５７ｎｍの検査光に対するＴａＢＯの組成と反射率との関係を求め、所望の反射率が得られるように、組成は、Ｔａ：Ｂ：Ｏは４５：１０：４５とした。このようにして成膜した吸収体層４の結晶状態はアモルファスであった。又、この吸収体層４表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は１０％であり、波長１３．４ｎｍのＥＵＶ光に対する吸収係数は０．０３５である。又、吸収体層表面の表面粗さは０．２５ｎｍＲｍｓであった。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランク１０を得た。
【００４０】
次に、実施例１と同様の方法で、本実施例の反射型マスクブランクから反射型マスクを製造した。
すなわち、吸収体層４に吸収体パターン４ａを形成し、吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを除去した後、実施例１と同様に吸収体パターン４ａの検査を行った。
本実施例におけるバッファ層３表面と、吸収体パターン４ａ表面との検査光に対する反射率の比は１：０．１９であり、コントラスト値は６８％であり、検査において十分なコントラストが得られた。
次に、実施例１と同様に、マスクの反射領域上（吸収体パターン４ａのない部分）に残存しているバッファ層３である窒化クロム層を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファ層パターン３ａを形成した。バッファ層にパターン３ａを形成した後、実施例１と同様にして反射型マスク２０の最終確認検査を行った。バッファ層３が除去されて露出した多層反射膜２表面と、吸収体パターン４ａ表面との検査光に対する反射率の比は１：０．１７であり、コントラスト値は７１％であり、最終確認検査においても十分なコントラストが得られた。
【００４１】
以上のようにして、本実施例の反射型マスクを得たが、本実施例の反射型マスクには、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを設計通り形成できている事が検査により確認できた。
また、本実施例の反射型マスクを用い、実施例１と同様、図４に示すパターン転写装置を使用して、シリコンウエハ上へのパターン転写を行ったところ、本実施例の反射型マスクの精度は７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下であることが確認できた。
【００４２】
（実施例４）
実施例１と同様の方法で、ガラス基板上に、Ｍｏ／Ｓｉ周期多層反射膜を形成した。但し、最上層のＳｉ膜は、吸収体層へのパターン形成時における膜減りを考慮して、１１ｎｍとした。波長２５７ｎｍの検査光に対する多層反射膜上の反射率は６０％であった。又、波長１３．４ｎｍのＥＵＶ光（入射角２度）での反射率は６４％であった。
次に、多層反射膜上に、吸収体層として、タンタルホウ素合金の窒化物（ＴａＢＮ）を１００ｎｍの厚さに形成した。ＴａＢＮ膜の組成は、波長２５７ｎｍの検査光に対する反射率を考慮して、実施例１と同様のＴａ：Ｂ：Ｎ＝４５：１０：４５とした。ＴａＢＮ膜は、実施例１と同様のＤＣマグネトロンスパッタ法を用い形成した。但し、ターゲットへの投入パワーを調整した結果、得られたＴａＢＮ膜の応力は−３０ＭＰａであった。又、結晶状態はアモルファスであった。このＴａＢＮ膜表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は２０％であった。又、表面粗さは、０．１９ｎｍＲｍｓであり、非常に平滑な表面となっていた。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクを得た。
【００４３】
実施例１と同様にして、得られた反射型マスクブランクのＴａＢＮ吸収体層の一部を塩素ガスを用いてパターン状に除去して多層反射膜を露出させ、吸収体パターンを形成した。
この状態で、波長２５７ｎｍの検査光を用いて吸収体パターンの検査を行った。吸収体パターン表面で反射される検査光と、多層反射膜表面で反射される検査光との比は、１：３であり、コントラスト値は５０％と十分なコントラストが得られた。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクのパターン検査を良好に行うことが出来た。
本実施例の反射型マスクを用いて、実施例１と同様にして、レジスト付き半導体基板上にパターンを転写したところ、本実施例の反射型マスクの精度は、７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下であった。
【００４４】
（実施例５）
吸収体層の材料をタンタルホウ素合金の酸化物（ＴａＢＯ）とした以外は、実施例４と同様にして、反射型マスクブランク及び反射型マスクを製造した。
ＴａＢＯ吸収体層の組成は、波長２５７ｎｍの検査光に対する反射率を考慮して実施例３と同様のＴａ：Ｂ：Ｏ＝４５：１０：４５とし、１００ｎｍの厚さとした。ＴａＢＯ吸収体層の形成は、実施例３と同様のＤＣマグネトロンスパッタ法を用い形成した。但し、ターゲットへの投入パワーを調整した結果、得られたＴａＢＯ膜の応力は−２０ＭＰａであった。又、結晶状態はアモルファスであった。このＴａＢＯ膜表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は１０％であった。又、表面粗さは０．２０ｎｍＲｍｓであり、非常に平滑な表面となっていた。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクを得た。
【００４５】
実施例４と同様にして、得られた反射型マスクブランクのＴａＢＯ吸収体層の一部を塩素ガスを用いてパターン状に除去して多層反射膜を露出させ、吸収体パターンを形成した。
この状態で、波長２５７ｎｍの検査光を用いて吸収体パターンの検査を行った。吸収体パターン表面で反射される検査光と、多層反射膜表面で反射される検査光との比は、１：６であり、コントラスト値は７１％と十分なコントラストが得られた。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクのパターン検査を良好に行うことが出来た。
本実施例の反射型マスクを用いて、実施例１と同様にして、レジスト付き半導体基板上にパターンを転写したところ、本実施例の反射型マスクの精度は、７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下であった。
【００４６】
（実施例６）
実施例１と同様の方法で、ガラス基板上に、Ｍｏ／Ｓｉ周期多層反射膜及びＣｒＮバッファ層を形成した。
次に、ＣｒＮバッファ層上に、吸収体層として、タンタルホウ素合金の酸化物（ＴａＢＯ）を５０ｎｍの厚さに形成した。ＴａＢＯ膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用い形成した。ＴａとＢを含むターゲットを用い、Ａｒと酸素の混合ガスを用いた。但し、成膜の時間と共に、酸素の導入量を０％から２５％までほぼ直線的に増大させるようにした。得られたＴａＢＯ膜の応力は−５０ＭＰａであった。又、結晶状態はアモルファスであった。
X線光電子分光法（ＸＰＳ）の方法で確認したところ、得られたＴａＢＯ膜は、膜厚方向に、バッファ層側から吸収体層表面に向かって酸素の含有量が増大する組成分布を有していた。又、ＴａＢＯ膜の最表面の組成は、ほぼＴａ：Ｂ：Ｏ＝４５：１０：４５であった。このＴａＢＯ膜表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は１２％であった。又、表面粗さは０．２４ｎｍＲｍｓであり、非常に平滑な表面となっていた。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクを得た。
【００４７】
次に、このマスクブランクを用いて、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有する反射型マスクを作製した。
まず、実施例１と同様にして、吸収体層上にレジストパターンを形成した。続いて、塩素ガスを用いたドライエッチングにより、ＴａＢＯ吸収体層をレジストパターンに沿ってパターン状に形成し、ＣｒＮバッファ層の一部を露出させた。
ここで、波長２５７ｎｍの検査光を用いて、吸収体パターンの検査を行った。吸収体層表面とバッファ層表面での検査光に対する反射率の比は、１：４．３であり、コントラスト値は６３％と十分なコントラストが得られた。
検出された欠陥の修正をＦＩＢを用いて行った後、露出したＣｒＮバッファ層を塩素と酸素を用いたドライエッチングで吸収体と同一パターン状に除去した。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクが得られた。
この反射型マスクに対し、波長２５７ｎｍの検査光を用いて、パターンの最終検査を行った。吸収体層表面と多層反射膜表面での検査光に対する反射率の比は、１：５であり、コントラスト値は６７％と十分なコントラストが得られた。
実施例１と同様に、本実施例の反射型マスクを用いてレジスト付半導体基板（シリコンウエハ）にパターンの転写を行ったところ、本実施例の反射型マスクの精度は、７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下である事が確認できた。
【００４８】
（比較例１）
本比較例では、吸収体層４の材料として、窒素や酸素を含まないタンタルホウ素合金（ＴａＢ）を用いた点が、前述の実施例１と異なる。
実施例１と同様に、基板１上に多層反射膜２及び窒化クロムからなるバッファ層３を形成した。
次に、バッファ層３上に、吸収体層４として、タンタルホウ素合金（ＴａＢ）膜を５０ｎｍの厚さに形成した。この吸収体層の形成は、タンタルとホウ素を含有するターゲットを用い、Ａｒガスを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタ法により行った。この時、スパッタ条件を制御する事で、吸収体層の有する応力は−５０ＭＰａとした。この吸収体層において、Ｔａ：Ｂは４：１である。このようにして成膜した吸収体層の結晶状態はアモルファスであった。また、この吸収体層４表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は４０％であった。
以上のようにして、比較例の反射型マスクブランクを得た。
次に、実施例１と同様の方法で、比較例の反射型マスクブランクから反射型マスクを製造した。
まず、吸収体層４に吸収体パターン４ａを形成し、吸収体パターン上に残ったレジストパターンを除去した後、実施例１と同様に吸収体パターンの検査を行った。
【００４９】
本比較例におけるバッファ層表面と吸収体パターン表面との検査光に対する反射率の比は１：０．７７であり、コントラスト値は１３％であり、検査において十分なコントラストが得られなかった。
次に、実施例１と同様に、マスクの反射領域上（吸収体パターンのない部分）に残存しているバッファ層である窒化クロム層を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファ層パターンを形成した。バッファ層３にパターンを形成した後、実施例１と同様にして反射型マスクの最終確認検査を行った。
バッファ層が除去されて露出した多層反射膜２表面と、吸収体パターン４ａ表面との検査光に対する反射率の比は１：０．６７であり、コントラスト値は２５％であり、最終確認検査において十分なコントラストが得られなかった。
本比較例の反射型マスクでは、このように十分なコントラストが得られなかった為、正確な検査が行えず、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを設計通り形成できているかどうかの確認ができなかった。
【００５０】
（比較例２）
実施例１と同様にして、ガラス基板上に、Ｍｏ／Ｓｉ多層反射膜を形成した。次に、多層反射膜上に、バッファ層として、ＳｉＯ₂膜を５０ｎｍの厚さに形成した。ＳｉＯ₂膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｓｉターゲットを用い、アルゴンと酸素の混合ガスを用いて成膜した。波長２５７ｎｍの検査光に対するＳｉＯ₂バッファ層表面の反射率は４２％であった。又、表面粗さは０．５ｎｍＲｍｓであり、実施例のＣｒＮ膜よりも大きかった。
更に、ＳｉＯ₂バッファ層上に、タンタルの酸化物（ＴａＯ）吸収体層を７０ｎｍの厚さに形成した。形成方法は、ＤＣマグネトロンスパッタ法を用い、Ｔａを含有するターゲットを用い、Ａｒに酸素を添加した混合ガスを用いた。形成されたＴａＯ膜の組成は、Ｔａ：Ｏ＝（６０：４０）であり、結晶質の膜であった。
【００５１】
得られたＴａＯ膜表面の、波長２５７ｎｍの検査光に対する反射率は、１２％と低かったが、表面粗さは、ＴａＯが結晶質の膜であったため、０．８ｎｍＲｍｓと本発明の実施例と比較してかなり大きくなった。波長２５７ｎｍの検査光に対する吸収体層表面とバッファ層の反射率の比は、１：３．５であり、コントラスト値は５６％であった。又、吸収体層表面と多層反射膜表面の反射率の比は、１：５であり、コントラスト値は６７％であり、パターン検査においては、必要なコントラストが得られた。
しかしながら、本比較例の反射型マスクを用いて、実施例１と同様にして、レジスト付き半導体基板上にパターンを転写したところ、本比較例の反射型マスクにおいては、吸収体表面の表面粗さが大きいことに由来して、パターンのエッジラフネスが大きく、７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍを満たすことができなかった。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、基板上に順次、露光光を反射する多層反射膜、及び露光光を吸収する吸収体層を形成した反射型マスクブランクであって、吸収体層を、タンタルとホウ素及び、窒素又は酸素から選ばれる少なくとも１つの元素を含む材料で形成したことにより、パターン検査波長に対する吸収体層の反射率を十分低くし、パターン検査時のコントラストを向上させることができ、その結果、正確且つ迅速なパターン検査が可能になる。
また、本発明では、多層反射膜と吸収体層との間にバッファ層を設けることにより、吸収体層へのパターン形成時に多層反射膜を保護することが出来る。本発明は、このようなバッファ層を有する場合においても、パターン検査波長に対する吸収体層の反射率を十分低下させるため、吸収体パターン表面とこのパターンのない部分に露出したバッファ層表面との検査光波長に対する反射率の差が大きくなり、パターン検査時のコントラストを向上させることができる。
このように、本発明の反射型マスクブランクを用いて得られる反射型マスクは、パターン検査において十分なコントラストが得られるので、正確且つ迅速なパターン検査が可能になる。
また、このような本発明の反射型マスクを用いて半導体基板上にパターンを転写することにより、高精度の微細パターンが形成された半導体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射型マスクの製造工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明の反射型マスクの吸収体パターンの検査方法を示す模式図である。
【図３】本発明の反射型マスクの吸収体パターンの検査方法を示す模式図である。
【図４】反射型マスクを用いて半導体基板上へのパターン転写を行うパターン転写装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１基板
２多層反射膜
３バッファ層
３ａバッファ層パターン
４吸収体層
４ａ吸収体パターン
５ａレジストパターン
１０反射型マスクブランク
２０反射型マスク
３１レーザープラズマX線源
３２縮小光学系
３３シリコンウエハ
５０パターン転写装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective mask that is used in semiconductor manufacturing and preferably used in a lithography method using exposure light in a short wavelength region such as extreme ultraviolet light, and a reflective mask blank for manufacturing the same. Relates to a reflective mask or the like that enables accurate and rapid inspection of a mask pattern.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the semiconductor industry, with the miniaturization of semiconductor devices, fine patterns exceeding the transfer limit of the photolithography method are required. Therefore, in order to enable the transfer of such a fine pattern, EUV lithography which is an exposure technique using extreme ultraviolet (Extreme Ultra Violet, hereinafter referred to as EUV) light with a shorter wavelength is promising. Here, EUV light refers to light in the wavelength band of the soft X-ray region or the vacuum ultraviolet region, and specifically, light having a wavelength of about 0.2 to 100 nm. As a mask used in this EUV lithography, a reflection type mask has been conventionally proposed. For example, a reflection type mask for exposure described in JP-A-8-213303 has been proposed.
[0003]
In this reflective mask, a multilayer reflective film that reflects EUV light and an absorber layer that absorbs EUV light are sequentially formed on a substrate such as glass or silicon, and absorption is performed between the absorber layer and the multilayer reflective film. It has a structure in which a buffer layer for protecting the multilayer reflective film is formed when a pattern is formed on the body layer. Further, a predetermined transfer pattern is formed on the absorber layer. In an exposure machine that performs pattern transfer, the light incident on the reflective mask is absorbed by the part with the absorber pattern and the image reflected by the multilayer reflective film on the part without the absorber pattern passes through the reflective optical system on the silicon wafer. Is transcribed.
As the material of the absorber layer used in such a reflective mask, tantalum or a tantalum alloy is generally used because it has a large absorption coefficient for EUV light and is excellent in workability.
[0004]
In addition, the buffer layer is provided to protect the multilayer reflective film when forming a pattern on the absorber layer as described above, but the etching selectivity is sufficient for use in combination with the tantalum absorber layer. As a material that can be taken, SiO ₂ A film, a Cr film, and the like are known.
As the multilayer reflective film, a multilayer film in which thin films made of substances having different refractive indexes are alternately stacked is used. For example, as a multilayer reflective film for light having a wavelength of around 13 nm, a multilayer film in which Si and Mo are alternately stacked for about 40 cycles is known.
Such a reflective mask for EUV light is manufactured by sequentially forming a multilayer reflective film, a buffer layer, and an absorber layer on a substrate, and forming a transfer pattern on the absorber layer.
[0005]
Usually, after a pattern is formed on the absorber layer, an inspection is performed as to whether the pattern is formed as designed. Specifically, a pinhole defect (also referred to as a white defect) from which an absorber layer should not be removed by etching or a part where the absorber layer has not been sufficiently removed due to insufficient etching (also referred to as a black defect). ) Is detected.
In this pattern inspection, generally, deep ultraviolet light having a wavelength of about 190 nm to 260 nm is used as inspection light, the inspection light is incident on the surface of a reflective mask on which the pattern is formed, and the inspection light is reflected on the mask surface. This is done by observing the contrast.
After correcting the detected defects, the buffer layer is usually removed according to the pattern of the absorber layer in order to prevent a reduction in the reflectance of the mask.
After removal of the buffer layer, a final check is performed to determine whether the absorber pattern according to the specification is formed. Similar to the above-described inspection, the final inspection of this pattern is performed by observing the contrast of reflection of inspection light on the mask surface using deep ultraviolet light as inspection light.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-213303
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the inspection of the pattern of the absorber layer described above, the surface of the buffer layer exposed in the portion where the absorber layer is removed or the surface of the multilayer reflective film exposed in the portion where the buffer layer is removed, and the absorber layer remain. The above-described inspection by the reflection contrast of the inspection light is performed between the surface of the absorber layer and the surface of the absorber layer.
Therefore, if the difference in reflectance between the buffer layer surface or the multilayer reflective film surface and the absorber layer surface with respect to the wavelength of the inspection light is small, there is a problem that the contrast at the time of inspection deteriorates and accurate inspection cannot be performed.
[0008]
For example, when deep ultraviolet light having a wavelength of 257 nm is used as inspection light, the reflectance of Ta or Ta alloy used as an EUV light absorber layer is relatively high at about 35%, while the reflectance of the buffer layer is SiO ₂ Therefore, the difference in reflectance is small, and sufficient contrast cannot be obtained in pattern inspection. Further, the reflectance of far-ultraviolet light of a Mo / Si periodic multilayer film generally used for exposure light having a wavelength of around 13 nm is about 60%, and a sufficient contrast is obtained to obtain an accurate result in the final confirmation inspection. That was still difficult. On the other hand, it is possible to reduce the reflectivity with respect to the inspection light by roughening the surface of the absorber layer, but in this case, the roughness of the edge after pattern formation becomes large and the dimensional accuracy of the mask is poor. There was a problem of becoming.
In addition, it is effective to add nitrogen to lower the reflectivity. For example, tantalum nitride (TaN) in which nitrogen is added to Ta is crystalline. When the film is formed, a granular structure is obtained. In this case as well, the edge roughness after pattern formation is increased, and the dimensional accuracy of the mask is deteriorated.
[0009]
In addition, in an inspection with an electron microscope using an electron beam, the absorber layer is damaged by the irradiated electron beam, and practical application is difficult.
In addition, a method of using the above-mentioned light of about 13 nm which is the EUV light wavelength for mask pattern inspection has been proposed, but installing an EUV light source in the inspection machine requires a very large equipment cost, In addition, a structure for holding the entire optical system in a vacuum is required to avoid absorption in the atmosphere as compared with conventional inspection machines using far-ultraviolet light wavelengths, and the pattern inspection process becomes large and complicated. Furthermore, there is a problem that the throughput due to the evacuation time is lowered.
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventor can obtain sufficient contrast in pattern inspection without deteriorating the dimensional accuracy of the mask by using a specific material for the absorber layer. The object of the present invention is to provide a reflective mask blank and a reflective mask that enable accurate and rapid mask pattern inspection, and a semiconductor manufacturing method using the reflective mask. There is to do.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor has found that the above object can be achieved by using a material containing tantalum and boron as the absorber layer and further containing at least one element selected from oxygen or nitrogen.
That is, the first invention is a reflective mask blank comprising a substrate, a multilayer reflective film that reflects exposure light, and an absorber layer that absorbs exposure light, which are sequentially formed on the substrate. The body layer includes tantalum (Ta) and boron (B), and further includes at least one element of oxygen (O) and nitrogen (N), and the absorber layer has a surface roughness of 0.5 nmRms. It is the following, Comprising: The reflectance of the said absorber layer with respect to the wavelength of the light used for the test | inspection of the pattern formed in the said absorber layer is 20% or less, It is a reflective mask blank characterized by the above-mentioned.
A second invention is a reflective mask blank comprising a substrate, a multilayer reflective film that reflects exposure light, and an absorber layer that absorbs exposure light, which are sequentially formed on the substrate, and the absorber layer Includes tantalum (Ta), boron (B), and nitrogen (N), the boron (B) is 5 to 25 at%, and the composition ratio of tantalum (Ta) and nitrogen (N) (Ta: N ) Is in the range of 8: 1 to 2: 7, the surface roughness of the absorber layer is 0.5 nmRms or less, and the wavelength of light used for inspection of the pattern formed in the absorber layer The reflective mask blank is characterized in that the reflectance of the absorber layer is 20% or less.
[0011]
A third invention is a reflective mask blank comprising a substrate, a multilayer reflective film that reflects exposure light, and an absorber layer that absorbs exposure light, which are sequentially formed on the substrate, and the absorber layer Contains tantalum (Ta), boron (B) and oxygen (O), the boron (B) is 5 to 25 at%, and the composition ratio of tantalum (Ta) and oxygen (O) (Ta: O ) Is in the range of 7: 2 to 1: 2, the surface roughness of the absorber layer is 0.5 nm Rms or less, and the wavelength of light used for inspection of the pattern formed in the absorber layer The reflective mask blank is characterized in that the reflectance of the absorber layer is 20% or less.
A fourth invention is a reflective mask blank comprising a substrate, a multilayer reflective film for reflecting exposure light, and an absorber layer for absorbing exposure light, which are sequentially formed on the substrate, wherein the absorber layer Contains tantalum (Ta), boron (B), nitrogen (N) and oxygen (O), the boron (B) is 5 to 25 at%, and tantalum (Ta), nitrogen (N) and oxygen The composition ratio (Ta: (N + O)) to (O) is in the range of 7: 2 to 2: 7, the surface roughness of the absorber layer is 0.5 nmRms or less, and the absorber layer has The reflective mask blank is characterized in that a reflectance of the absorber layer with respect to a wavelength of light used for inspection of a pattern to be formed is 20% or less.
[0012]
According to a fifth aspect of the invention, a buffer layer is provided between the multilayer reflective film and the absorber layer for protecting the multilayer reflective film when forming a pattern on the absorber layer. 5. A reflective mask blank according to any one of the inventions 4 to 4.
A sixth invention is the reflective mask blank according to the fifth invention, wherein the buffer layer is formed of a material containing chromium (Cr).
In a seventh aspect of the present invention, the buffer layer is made of chromium nitride (Cr _1-X N _X The reflective mask blank according to the sixth aspect of the invention, However, said X is 0.05 <= X <= 0.5.
In an eighth aspect of the present invention, the contrast between the reflected light on the surface of the multilayer reflective film and the reflected light on the surface of the absorber layer with respect to the wavelength of light used for inspection of the pattern formed on the absorber layer is 40%. It is comprised so that it may become the above, It is a reflective mask blank in any one of the 1st thru | or 7th invention characterized by the above-mentioned.
[0013]
According to a ninth aspect of the present invention, a contrast between reflected light on the buffer layer surface and reflected light on the absorber layer surface with respect to a wavelength of light used for inspection of a pattern formed on the absorber layer is 40% or more. The reflective mask blank according to any one of the fifth to eighth inventions, wherein the reflective mask blank is configured as follows.
In a tenth aspect of the invention, the absorber layer has a composition distribution in which the content of oxygen (O) or nitrogen (N) gradually increases in the film thickness direction toward the absorber layer surface. A reflective mask blank according to any one of the first to ninth inventions.
An eleventh invention is a reflective mask characterized in that the absorber layer of the reflective mask blank according to any one of the first to tenth inventions is formed in a pattern.
A twelfth aspect of the invention is a method for manufacturing a semiconductor, wherein a pattern is transferred onto a semiconductor substrate using the reflective mask according to the eleventh aspect of the invention.
[0014]
For example, the present invention can be configured as follows.
A substrate, a multilayer reflective film that reflects exposure light, and an absorber layer that absorbs exposure light, which are sequentially formed on the substrate, are provided between the multilayer reflective film and the absorber layer. A reflective mask blank in which a buffer layer for protecting the multilayer reflective film is formed during etching for pattern formation, wherein the absorber layer has tantalum (Ta), boron (B), and nitrogen (N). The composition of Ta, B, and N is such that B is 5 at% to 25 at%, and the composition ratio of Ta to N (Ta: N) is in the range of 8: 1 to 2: 7. A reflective mask blank.
A substrate, a multilayer reflective film that reflects exposure light, and an absorber layer that absorbs exposure light, which are sequentially formed on the substrate, are provided between the multilayer reflective film and the absorber layer. A reflective mask blank in which a buffer layer for protecting the multilayer reflective film is formed during etching for pattern formation, wherein the absorber layer has tantalum (Ta), boron (B), and oxygen (O). Is a reflective mask blank made of a material containing
The material for forming the absorber layer is a reflective mask blank that further contains nitrogen (N).
The material forming the absorber layer is a reflective mask blank that is amorphous.
The buffer layer is a reflective mask blank formed of a material containing chromium (Cr).
It is a reflective mask in which the absorber layer of the reflective mask blank is formed in a pattern.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the reflective mask blank and the reflective mask according to the present invention will be described below.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a process of manufacturing a reflective mask using the reflective mask blank according to the present invention.
As shown in FIG. 1A, the reflective mask blank 10 of the present invention has a structure in which a multilayer reflective film 2, a buffer layer 3, and an absorber layer 4 are sequentially formed on a substrate 1. Yes.
First, each layer forming the reflective mask blank 10 of the present invention will be described. The absorber layer 4 of the reflective mask blank 10 of the present invention has a function of absorbing EUV light that is exposure light.
As the absorber layer 4 of the present invention, a material containing tantalum and boron and further containing at least one of oxygen and nitrogen is used. By using such a material, the reflectance of the absorber layer 4 with respect to the pattern inspection wavelength can be made sufficiently lower than the reflectance of the buffer layer 3, and the contrast during pattern inspection can be improved. Specifically, it is desirable to select the material so that the reflectance of the surface of the absorber layer 4 with respect to the pattern inspection wavelength is 20% or less, preferably 10% or less.
Specific examples of such a material include tantalum boron alloy nitride (TaBN), tantalum boron alloy oxide (TaBO), and tantalum boron alloy oxynitride (TaBNO).
[0016]
Tantalum is an absorber layer material that has a large EUV light absorption coefficient, can be easily dry-etched with chlorine, and has excellent workability.
Tantalum boron alloy (TaB) has the advantage that it can be easily amorphized and a film having excellent smoothness can be obtained. In addition, the TaB film can suppress the decrease in the EUV light absorption coefficient less than Ta metal. Furthermore, since the film stress is also excellent in controllability, it is an absorber layer material that can form the dimensional accuracy of the mask pattern with high accuracy.
By further adding nitrogen to such a material, TaB, it is possible to reduce the reflectivity for deep ultraviolet (DUV) light of about 190 nm to 260 nm used for the pattern inspection wavelength. Moreover, the effect of improving the smoothness of a film | membrane and making surface roughness small by adding nitrogen is also acquired. If the surface roughness of the surface of the absorber layer is large, the edge roughness of the absorber pattern is increased and the dimensional accuracy of the pattern is deteriorated. As the pattern becomes finer, the influence of edge roughness becomes more prominent, so the absorber surface is required to be smooth. In the reflective mask and the reflective mask blank of the present invention, the surface roughness of the absorber layer is preferably 0.5 nmRms or less, more preferably 0.4 nmRms or less, and 0.3 nmRms or less. In order to reduce the surface roughness on the surface of the absorber layer, it is effective to make the absorber layer a film having an amorphous structure. In addition, when a buffer layer is provided, it is necessary to consider using a smooth film for the buffer layer.
[0017]
Further, when oxygen is further added to TaB, the reflectance with respect to the DUV light used for the pattern inspection wavelength is reduced as in the case of nitrogen. Compared with nitrogen, oxygen has a greater effect of reducing the reflectivity for DUV light.
In addition, by including both nitrogen and oxygen in TaB, the reflectance at the pattern inspection wavelength is reduced and the smoothness of the film is improved.
Next, preferable composition ratios of the nitride of the tantalum boron alloy (TaBN), the oxide of the tantalum boron alloy (TaBO), and the oxynitride of the tantalum boron alloy (TaBNO) which are the materials of the absorber layer 4 Will be explained. As described above, in order to make the surface of the absorber layer smooth, it is preferable that these are films having an amorphous structure.
[0018]
(1) For TaBN
In the case of TaBN, the composition of Ta, B and N is preferably such that B is 5 to 25 at%, and the composition ratio of Ta and N (Ta: N) is in the range of 8: 1 to 2: 7. preferable. By setting the amount of B within the above range, it is preferable to obtain an amorphous crystal state. Further, when the amount of N is small with respect to Ta, a sufficiently low reflectance for the inspection light cannot be obtained. Conversely, if the amount of N is large, the film density decreases, the EUV light absorption coefficient decreases, and the acid resistance decreases.
(2) In case of TaBO
In the case of TaBO, B is preferably 5 to 25 at% for obtaining an amorphous material. The composition ratio of Ta and O (Ta: O) is preferably in the range of 7: 2 to 1: 2. When the amount of O is small, a sufficiently low reflectance for the inspection light cannot be obtained. On the other hand, when the amount of O is large, the film density is lowered, the EUV light absorption coefficient is lowered, the insulation is increased, and charge-up is likely to occur.
(3) In case of TaBNO
In the case of TaBNO, the amount of B is preferably 5 to 25 at% for obtaining an amorphous crystal state. The composition ratio of Ta, N, and O (Ta: (N + O)) is preferably in the range of 7: 2 to 2: 7. If the amount of N and O is small, a sufficiently low reflectance for the inspection light cannot be obtained. On the other hand, if the amounts of N and O are large, the film density is lowered, the EUV light absorption coefficient is lowered, the acid resistance is lowered, and the insulation is increased, so that charge-up is likely to occur.
[0019]
As described above, the absorber layer 4 of the present invention is preferably made of a material containing tantalum and boron and further containing at least one of oxygen and nitrogen. In addition to this, for example, Si, Ge, It may contain an element such as Ti.
The film structure of the absorber layer 4 of the present invention is preferably amorphous as described above. The crystalline film is likely to undergo a stress change with time, and the reflectance with respect to the inspection light changes due to a change in the surface composition due to plasma treatment including oxygen. Therefore, in order to be stable in any of mask cleaning, air, and plasma environment, it is preferable that the absorber layer 4 is an amorphous structure film that does not include a crystalline part.
The absorber layer 4 of the present invention preferably has an absorption coefficient of 0.025 or more, more preferably 0.030 or more with respect to the wavelength of exposure light, from the viewpoint that the thickness of the absorber layer can be reduced.
In addition, although the film thickness of the absorber layer 4 should just be the thickness which EUV light which is exposure light can fully absorb, it is about 30-100 nm normally.
The absorber layer 4 of the present invention can be formed by a sputtering method such as magnetron sputtering. For example, deposition can be performed by a sputtering method using a target containing tantalum and boron and using an argon gas to which oxygen or nitrogen is added.
[0020]
The absorber layer 4 of the present invention may have a predetermined distribution of oxygen or nitrogen content in the thickness direction. In the present invention, oxygen or nitrogen can be distributed so as to increase from the buffer layer 3 side or the multilayer reflective film 2 side of the absorber layer 4 toward the surface side. For example, nitrogen or oxygen distributed in the absorber layer 4 can be increased from the buffer layer 3 side to the surface side in a linear, curvilinear, or stepped profile. Such nitrogen or oxygen distribution can be easily formed by changing the amount of oxygen gas or nitrogen gas added during the film formation of the absorber layer 4 during the film formation.
Further, nitrogen or oxygen may be added only to a predetermined depth from the surface of the absorber layer 4 (for example, a thickness of about 10 nm to 20 nm from the surface contributing to the reflection of the inspection light). Such distribution of nitrogen or oxygen in the absorber layer 4 can also be obtained by adjusting the amount of the additive gas during film formation described above. First, an absorber layer containing Ta and B is formed, It can also be obtained by nitriding or oxidizing the surface. This nitridation or oxidation can be performed by ion implantation on the surface of the absorber layer or by exposing the surface of the absorber layer to plasma. The oxidation can also be performed by heat treatment.
[0021]
In general, as the amount of nitrogen or oxygen added increases, the absorption rate of EUV light as exposure light tends to decrease. Therefore, as described above, nitrogen near the surface of the absorber layer 4 that contributes to reflection of inspection light or If a desired distribution is formed in the thickness direction of the absorber layer 4 so that the addition amount of nitrogen or oxygen is reduced in the portion on the buffer layer 3 side where the addition amount of oxygen is increased and does not contribute to the reflection of the inspection light. Further, there is an advantage that a decrease in the EUV light absorption rate of the absorber layer 4 as a whole can be suppressed.
Next, the buffer layer 3 of the reflective mask blank 10 of the present invention has a function of protecting the multilayer reflective film 2 when forming a pattern on the absorber layer 4 and modifying the pattern.
As the material of the buffer layer 3 to be combined with the material containing Ta and B which are the absorber layers 4 of the present invention and further containing at least one of oxygen and nitrogen, a material containing chromium (Cr) is particularly preferably used.
The buffer layer 3 made of a material containing Cr has a large etching selection ratio of 20 or more with the absorber layer 4 of the present invention containing Ta. In addition, the Cr-containing material has a reflectance at the pattern inspection wavelength of about 40% to 55%, and the reflectance at the inspection wavelength of the multilayer reflective film 2 surface, the buffer layer 3 surface, and the absorber layer 4 surface described later. (It is desirable that the reflectance decreases in this order). Furthermore, the material containing Cr can be removed with little damage to the multilayer reflective film 2 when the buffer layer 3 is removed.
[0022]
As the material containing Cr used as the buffer layer 3 of the present invention, a material containing at least one element selected from Cr and N, O, and C can be preferably used in addition to Cr alone. Examples thereof include chromium nitride (CrN), chromium oxide (CrO), chromium carbide (CrC), chromium oxynitride (CrNO), and carbon nitride nitride oxide (CrCNO). By adding N to Cr, the acid resistance can be improved, the durability against the mask cleaning liquid can be improved, the smoothness of the film can be improved, and the film stress can be reduced. Further, by adding O to Cr, low stress controllability during film formation is improved. Further, by adding C to Cr, dry etching resistance is improved.
For example, in the case of chromium nitride (CrN), the preferred composition ratio of chromium and nitrogen is Cr _1-X N _X In this case, 0.05 ≦ X ≦ 0.5. More preferably, 0.05 ≦ X ≦ 0.2. When X is smaller than 0.05, it is not preferable in terms of acid resistance, film stress, and surface roughness. When X is larger than 0.5, the reflectance with respect to inspection light is too low. It becomes impossible to take large contrast. This Cr _1-X N _X The film can be further added with a small amount of about 5% of oxygen, carbon and the like.
[0023]
The buffer layer 3 made of such a material containing Cr can be formed by a sputtering method such as a magnetron sputtering method. For example, in the case of the chromium nitride film described above, the film formation may be performed in a gas atmosphere using a Cr target and adding about 5 to 40% of nitrogen to argon.
The thickness of the buffer layer 3 of the present invention is such that the buffer layer is damaged when the absorber pattern is corrected using a focused ion beam (hereinafter referred to as FIB). The thickness is preferably 30 to 50 nm so as not to affect the reflective film 2, but when FIB is not used, the thickness can be reduced to 4 to 10 nm.
In addition, as a material of the buffer layer that can be used in combination with the absorber layer 4 of the present invention, SiO 2 ₂ And silicon oxynitride (SiON), Ru, and the like. The buffer layer may be provided as necessary, and the absorber layer may be provided directly on the multilayer reflective film depending on the pattern formation / modification method and conditions on the absorber layer.
[0024]
Next, the multilayer reflective film 2 of the reflective mask blank 10 according to the present invention will be described. As the reflective film 2, a multilayer film in which elements having different refractive indexes are periodically stacked is used. In general, a multilayer film in which thin films of heavy elements or their compounds and thin films of light elements or their compounds are alternately stacked for about 40 cycles is used.
For example, as a multilayer reflective film for EUV light having a wavelength of 13 to 14 nm, a Mo / Si periodic laminated film in which Mo and Si are alternately laminated for about 40 periods is preferably used. In addition, as a multilayer reflective film used in the EUV light region, Ru / Si periodic multilayer film, Mo / Be periodic multilayer film, Mo compound / Si compound periodic multilayer film, Si / Nb periodic multilayer film, Si / Mo / Examples include Ru periodic multilayer films, Si / Mo / Ru / Mo periodic multilayer films, and Si / Ru / Mo / Ru periodic multilayer films. The material may be appropriately selected depending on the exposure wavelength.
The multilayer reflective film 2 can be formed by depositing each layer by a DC magnetron sputtering method, an ion beam deposition method, or the like. In the case of the Mo / Si periodic multilayer film described above, a Si film having a thickness of several nanometers is first formed in an Ar gas atmosphere using a Si target by a DC magnetron sputtering method, and then an Ar gas atmosphere is used using a Mo target. A Mo film having a thickness of about several nanometers is formed, and this is used as one cycle. After 30 to 60 cycles are stacked, a Si film is finally formed.
[0025]
The substrate 1 of the reflective mask blank according to the present invention has a low thermal expansion coefficient (0 ± 1.0 × 10 ^-7 / ° C., more preferably 0 ± 0.3 × 10 ^-7 Glass having a low thermal expansion property, such as SiO 2 having a low thermal expansion property. ₂ -TiO ₂ System glass or the like is used. In addition, crystallized glass on which β quartz solid solution is deposited, quartz glass, a substrate made of silicon, metal, or the like can also be used. Examples of metal substrates include Invar alloys (Fe—Ni alloys).
The substrate 1 preferably has a smooth surface of 0.2 nmRms or less and a flatness of 100 nm or less in order to obtain high reflectance and high transfer accuracy. In addition, the substrate 1 preferably has high rigidity in order to prevent deformation due to film stress of a film formed thereon. In particular, those having a high Young's modulus of 65 GPa or more are preferable.
In addition, unit Rms which shows smoothness in this invention is a root mean square roughness, and can be measured with an atomic force microscope. The flatness described in the present invention is a value representing the warpage (deformation amount) of the surface indicated by TIR (Total Indicated Reading). A plane defined by the least square method with respect to the substrate surface is defined as a focal plane. It is the absolute value of the height difference between the highest position on the substrate surface above the plane and the lowest position on the substrate surface below the focal plane. In the present invention, the flatness is a measured value in an area of 140 mm × 140 mm.
[0026]
The reflective mask blank 10 according to the present invention is configured as described above.
Next, a manufacturing process and a pattern inspection of the reflective mask using the reflective mask blank of the present invention will be described.
The reflective mask blank 10 of the present invention (see FIG. 1A) is obtained by sequentially forming the multilayer reflective film 2, the buffer layer 3 and the absorber layer 4 on the substrate 1, and the material of each layer. The formation method is as described above.
Next, an absorber pattern is formed on the absorber layer 4 of the reflective mask blank 10. First, an electron beam resist is applied on the absorber layer 4 and baked. Next, it draws using an electron beam drawing machine, This is developed, The resist pattern 5a is formed.
Using the formed resist pattern 5a as a mask, the Ta-based absorber layer 4 of the present invention is dry-etched using chlorine to form the absorber pattern 4a (see FIG. 1B).
Next, the resist pattern 5a remaining on the absorber pattern 4a is removed using hot concentrated sulfuric acid, and the mask 11 (see FIG. 5C) is manufactured.
Here, it is inspected whether the absorber pattern 4a is formed as designed. As described above, the DUV light having a wavelength of about 190 nm to 260 nm is usually used for the inspection of the absorber pattern 4a, and this inspection light is incident on the mask 11 on which the absorber pattern 4a is formed. Here, the inspection light reflected on the absorber pattern 4a and the inspection light reflected on the buffer layer 3 exposed by removing the absorber layer 4 are detected, and the contrast is observed to thereby perform the inspection. Do.
[0027]
In this way, the pinhole defect (white defect) from which the absorber layer that should not be removed and the absorber layer (black defect) remaining without being removed due to insufficient etching are detected. If such pinhole defects or defects due to insufficient etching are detected, they are corrected.
The pinhole defect can be repaired by a method such as depositing a carbon film by the FIB assisted deposition method. Further, in order to correct defects due to insufficient etching, unnecessary portions can be removed by FIB irradiation or the like.
After the pattern inspection and correction are thus completed, the exposed buffer layer 3 is removed according to the absorber pattern 4a, and the pattern 3a is formed in the buffer layer, thereby producing the reflective mask 20 (see FIG. 1D). Here, in the case of the buffer layer 3 containing chromium such as chromium nitride, dry etching with a gas containing chlorine and oxygen can be used.
Finally, final confirmation inspection of the formed pattern is performed. In this final confirmation inspection, it is finally confirmed whether or not the absorber pattern 4a is formed with dimensional accuracy as specified. Also in this final confirmation inspection, the above-described DUV light having a wavelength of about 190 nm to 260 nm is used, and this inspection light is incident on the reflective mask 20 in which the absorber layer 4 and the buffer layer 3 are formed in a pattern. In this case, the inspection light reflected on the absorber pattern 4a and the inspection light reflected on the multilayer reflective film 2 exposed by removing the buffer layer 3 are detected, and the inspection is performed by observing the contrast. Do.
[0028]
As described above, for inspection of reflective masks,
(A) Inspection for detecting pattern defects after absorber pattern formation
(B) Inspection for confirmation of final specifications as a mask
In order to perform the inspections (a) and (b) accurately and quickly, it is necessary to obtain a sufficient contrast.
That is, in the inspection of (a), the reflection contrast between the surface of the absorber layer 4 and the surface of the buffer layer 3 is required, and in the inspection of (b), the reflection contrast between the surface of the absorber layer 4 and the surface of the multilayer reflective film 2 is required. Is required.
The contrast value at the time of inspection is defined by the following equation.
Contrast value (%) = {(R ₂ -R ₁ ) / (R ₂ + R ₁ )} × 100
(However, R ₁ , R ₂ Is the reflectivity of each layer to be inspected, R ₂ > R ₁ )
[0029]
In general, the reflectance with respect to the inspection light (DUV light) of the periodic laminated film of Si and Mo used as the multilayer reflective film 2 for EUV light having a wavelength of around 13 nm is about 60%. Therefore, in the present invention, the reflectance on the surface of the absorber layer 4 is lower than the reflectance on the multilayer reflective film 2 because it is advantageous to lower the reflectance with respect to the inspection light on the surface of the absorber layer 4. It is desirable to select materials so that
Furthermore, it is preferable to design so that the reflectance with respect to the inspection light sequentially decreases in the order of the surface of the multilayer reflective film 2, the surface of the buffer layer 3, and the surface of the absorber layer 4. By doing in this way, in both of the inspections (a) and (b) described above, a certain part of the absorber pattern 4a is darkened and the pattern contrast is not reversed, so the setting of the inspection machine is changed. There is no need and the results are easy to understand.
From such a viewpoint, the reflectance with respect to the inspection wavelength on the surface of the absorber layer 4 is 20% or less, preferably 10% or less. Further, the contrast value in the inspection (the above-described definition formula) is 40% or more, preferably 50% or more, and more preferably 60% or more. Here, the contrast value is the contrast between the absorber layer and the multilayer reflective film, or the contrast between the absorber layer and the buffer layer.
[0030]
In selecting the material of the absorber layer 4 satisfying such conditions, the relationship between the material composition used for the absorber layer 4 having EUV light absorption characteristics, the inspection wavelength, and the reflectance with respect to the inspection light should be obtained in advance. Can be optimized. For example, it is possible to obtain the relationship between the composition of the material used for the absorber layer 4 and the reflectance for a specific inspection wavelength, and to adjust the reflectance on the surface of the absorber layer 4 to a desired value based on this relationship. is there. That is, the amount of nitrogen or oxygen added to TaB may be adjusted so that a desired reflectance is obtained with respect to the wavelength of light used for inspection.
It should be noted that the removal of the buffer layer 3 in the mask manufacturing process described above may not be performed when the buffer layer 3 is formed thin and has little influence on the decrease in reflectance. In this case, the reflective mask is used with the buffer layer 3 covering the entire multilayer reflective film 2.
As described above, in the present invention, the absorber layer 4 is formed of a material in which at least one of nitrogen or oxygen is further added to an alloy material containing tantalum and boron excellent in EUV light absorption and workability. Thus, a reflective mask blank and a reflective mask having a sufficient contrast with the inspection light can be obtained at the time of inspection of the mask pattern. Note that any of the above-described reflective masks and reflective mask blanks according to the present invention are particularly suitable when EUV light (wavelength of about 0.2 to 100 nm) is used as exposure light, but light of other wavelengths. Can also be used as appropriate.
By performing pattern transfer on a semiconductor substrate (silicon wafer) using the reflective mask of the present invention, a semiconductor with a highly accurate fine pattern can be manufactured.
[0031]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. For convenience of explanation, the reference numerals in FIG. 1 are used as appropriate.
(Example 1)
First, a reflective mask blank 10 as shown in FIG. The substrate 1 used is SiO ₂ -TiO ₂ This is a glass substrate (outer shape 6 inch square, thickness 6.3 mm). The coefficient of thermal expansion of the substrate 1 is 0.2 × 10 ^-7 / ° C., Young's modulus is 67 GPa. This glass substrate was formed by mechanical polishing to have a smooth surface of 0.2 nmRms or less and a flatness of 100 nm or less.
In this embodiment, the multilayer reflective film 2 formed on the substrate 1 is a Mo / Si periodic multilayer reflective film in order to form a multilayer reflective film suitable for the exposure light wavelength band of 13 to 14 nm. That is, the multilayer reflective film 2 was formed by alternately laminating Mo and Si on the substrate 1 by DC magnetron sputtering. First, using a Si target, a Si film having a thickness of 4.2 nm was formed at an Ar gas pressure of 0.1 Pa. Thereafter, using a Mo target, a Mo film having a thickness of 2.8 nm was formed at a Ar gas pressure of 0.1 Pa. As a cycle, 40 cycles were stacked, and finally a Si film was formed to 4 nm. The total film thickness is 284 nm. The reflectance of this 13.4 nm light at an incident angle of 2 degrees with respect to this multilayer reflective film 2 was 65%. The surface roughness of the surface of the multilayer film 2 was 0.12 nmRms. The reflectance of the multilayer reflective film surface with respect to the inspection light having a wavelength of 257 nm was 60%.
[0032]
The buffer layer 3 formed on the multilayer reflective film 2 is made of chromium nitride. The film thickness is 50 nm. This chromium nitride is Cr _1-X N _X X = 0.1. This buffer layer 3 was formed by a DC magnetron sputtering method using a Cr target and using a gas obtained by adding 10% nitrogen to Ar as a sputtering gas. It was confirmed by X-ray diffraction that the crystal state of the formed buffer layer 3 was a microcrystal.
The buffer layer 3 has a stress of +40 MPa, and the reflectance of the surface of the buffer layer 3 with respect to 257 nm light is 52%. The surface roughness of the buffer layer surface was 0.27 nmRms.
In the absorber layer 4 of the present example formed on the buffer layer 3, a tantalum boron alloy nitride (TaBN) was formed to a thickness of 50 nm. In order to obtain a desired reflectance with respect to the 257 nm inspection light, the material of the absorber layer 4 is obtained by calculating the relationship between the composition and the reflectance with respect to the 257 nm inspection light. 10:45. The absorber layer 4 was formed by a DC magnetron sputtering method using a sintered body target containing Ta and B and using a gas obtained by adding 40% of nitrogen to Ar. By obtaining the relationship between the film stress and the power applied to the target in advance and controlling the power applied to the target, the stress of the absorber layer 4 is -50 MPa, which is a stress opposite to the stress of the buffer layer 3. did. The crystalline state of the absorber layer 4 formed under such film formation conditions was amorphous. Moreover, the reflectance with respect to light of 257 nm on the surface of the absorber layer 4 is 20%, and the absorption coefficient with respect to EUV light with a wavelength of 13.4 nm is 0.036. Further, the surface roughness of the absorber layer surface was 0.25 nmRms.
[0033]
As described above, a reflective mask blank 10 of this example as shown in FIG.
Next, a method for producing the reflective mask 20 shown in FIG. 4D from the reflective mask blank 10 will be described. First, a resist for electron beam irradiation is applied on the absorber layer 4 of the reflective mask blank 10, a pattern is drawn for a 16 Gbit-DRAM having a design rule of 0.07 μm with an electron beam, and then developed. 5a was formed.
Using this resist pattern 5a as a mask, the absorber layer 4 was dry-etched using chlorine to form the absorber pattern 4a (see the same figure (b)).
Next, the resist pattern 5a remaining on the absorber pattern 4a was removed with hot sulfuric acid at 100 ° C. to obtain a mask 11 (see the same figure (c) described above).
In this state, the absorber pattern 4a was inspected. That is, as shown in FIG. 2, the inspection of the absorber pattern 4a uses the inspection light having a wavelength of 257 nm, makes this incident on the surface of the mask 11, and reflects the inspection light A and the buffer layer reflected by the absorber pattern 4a. This was done by observing the contrast with the inspection light B reflected on the surface. In this embodiment, the ratio of the reflectance of the buffer layer 3 surface to the surface of the absorber pattern 4a with respect to the inspection light is 1: 0.38, and the contrast value according to the above definition formula is 44%. was gotten.
[0034]
Next, the chromium nitride layer, which is the buffer layer 3 remaining on the reflective region of the mask 11 (the portion without the absorber pattern 4a), was removed according to the absorber pattern 4a to form the buffer layer pattern 3a (described above) (See (d) in the figure). This buffer layer 3 was removed by dry etching using a mixed gas of chlorine and oxygen.
As described above, a reflective mask 20 having the structure shown in FIG.
After forming the pattern 3a in the buffer layer in this way, the final confirmation inspection of the reflective mask 20 was performed. As the inspection light, light having a wavelength of 257 nm is used. As shown in FIG. 3, the light is incident on the surface of the mask 20, and reflected by the inspection pattern C reflected by the absorber pattern 4 a and the multilayer reflective film 2. The contrast with the inspection light D was observed. The ratio of the reflectance with respect to the inspection light between the surface of the multilayer reflective film 2 exposed by removing the buffer layer 3 and the surface of the absorber pattern 4a is 1: 0.33, the contrast value is 50%, and the final confirmation inspection A sufficient contrast was also obtained.
Thus, it was confirmed by inspection that a pattern for a 16 Gbit DRAM having a design rule of 0.07 μm could be formed on the reflective mask 20 as designed.
[0035]
Next, a method of transferring a pattern by EUV light to a resist-coated semiconductor substrate (silicon wafer) using the reflective mask 20 by the pattern transfer apparatus shown in FIG. 4 will be described.
The pattern transfer apparatus 50 equipped with the reflective mask 20 is roughly composed of a laser plasma X-ray source 31, a reflective mask 20, a reduction optical system 32, and the like. The reduction optical system 32 uses an X-ray reflection mirror. By the reduction optical system 32, the pattern reflected by the reflective mask 20 is usually reduced to about ¼. Since the wavelength band of 13 to 14 nm is used as the exposure wavelength, it was set in advance so that the optical path was in vacuum. In this state, EUV light obtained from the laser plasma X-ray source 31 is incident on the reflective mask 20, and the light reflected here is transferred onto the silicon wafer 33 through the reduction optical system 32.
The light incident on the reflective mask 20 is absorbed and not reflected by the absorber layer in a portion where the absorber pattern 4 a is present, while the light incident on the portion where the absorber pattern 4 a is not reflected by the multilayer reflective film 2. Is done. In this way, an image formed by the light reflected from the reflective mask 20 enters the reduction optical system 32. The exposure light passing through the reduction optical system 32 exposes the transfer pattern on the resist layer on the silicon wafer 33. Then, a resist pattern was formed on the silicon wafer 33 by developing the exposed resist layer.
As a result of pattern transfer onto the semiconductor substrate as described above, it was confirmed that the accuracy of the reflective mask 20 of this example was 16 nm or less, which is the required accuracy of the 70 nm design rule.
[0036]
(Example 2)
This embodiment is different from the first embodiment in that tantalum boron alloy oxynitride (TaBNO) is used as the material of the absorber layer 4.
In the same manner as in Example 1, the multilayer reflective film 2 and the buffer layer 3 made of chromium nitride were formed on the substrate 1.
Next, a tantalum boron alloy oxynitride (TaBNO) film having a thickness of 50 nm was formed on the buffer layer 3 as the absorber layer 4. The absorber layer 4 was formed by a DC magnetron sputtering method using a target containing tantalum and boron and using a mixed gas obtained by adding 10% nitrogen and 20% oxygen to Ar. At this time, the stress of the absorber layer 4 was set to −50 MPa by controlling the sputtering conditions. The material of the absorber layer 4 is selected from the composition of TaBNO and the reflectance with respect to the inspection light having a wavelength of 257 nm, and a composition that provides a desired reflectance is selected. Ta: B: N: O is 55: 10:10:25. The crystalline state of the absorber layer 4 thus formed was amorphous. Moreover, the reflectance with respect to light of 257 nm on the surface of the absorber layer 4 is 15%, and the absorption coefficient with respect to EUV light with a wavelength of 13.4 nm is 0.036. Further, the surface roughness of the absorber layer surface was 0.25 nmRms.
[0037]
As described above, a reflective mask blank 10 of this example was obtained.
Next, a reflective mask was manufactured from the reflective mask blank of this example by the same method as in Example 1.
That is, after the absorber pattern 4a was formed on the absorber layer 4 and the resist pattern 5a remaining on the absorber pattern 4a was removed, the absorber pattern 4a was inspected in the same manner as in Example 1.
In this example, the ratio of the reflectance to the inspection light between the surface of the buffer layer 3 and the surface of the absorber pattern 4a was 1: 0.29, the contrast value was 55%, and sufficient contrast was obtained in the inspection. .
Next, as in Example 1, the chromium nitride layer, which is the buffer layer 3 remaining on the reflective region of the mask (the portion without the absorber pattern 4a), is removed according to the absorber pattern 4a, and the buffer layer pattern 3a is removed. Formed. After the pattern 3a was thus formed on the buffer layer, the final confirmation inspection of the reflective mask 20 was performed in the same manner as in Example 1.
[0038]
The ratio of the reflectance to the inspection light between the surface of the multilayer reflective film 2 exposed by removing the buffer layer 3 and the surface of the absorber pattern 4a is 1: 0.25, the contrast value is 60%, and the final confirmation inspection A sufficient contrast was also obtained.
As described above, the reflective mask 20 of the present example was obtained. Also in the reflective mask 20 of the present example, a pattern for a 16 Gbit DRAM having a design rule of 0.07 μm can be formed as designed. Things could be confirmed by inspection.
Further, when the pattern transfer apparatus shown in FIG. 4 was used to transfer the pattern onto the silicon wafer using the reflective mask 20 of the present embodiment, similarly to the first embodiment, the reflective mask of the present embodiment was used. This accuracy was confirmed to be 16 nm or less, which is the required accuracy of the 70 nm design rule.
[0039]
(Example 3)
This embodiment is different from the first and second embodiments in that a tantalum boron alloy oxide (TaBO) is used as the material of the absorber layer 4.
Similar to Example 1, a multilayer reflective film 2 and a buffer layer 3 made of chromium nitride were formed on a substrate 1.
Next, a tantalum boron alloy oxide (TaBO) film having a thickness of 50 nm was formed on the buffer layer 3 as the absorber layer 4. The absorber layer 4 was formed by a DC magnetron sputtering method using a target containing tantalum and boron and using a mixed gas in which 25% of oxygen was added to Ar. At this time, the stress of the absorber layer 4 was set to −50 MPa by controlling the sputtering conditions. The material of the absorber layer is Ta: B: O 45:10:45 so that the desired reflectance can be obtained by obtaining the relationship between the composition and reflectance of TaBO with respect to inspection light having a wavelength of 257 nm. It was. The crystalline state of the absorber layer 4 thus formed was amorphous. Moreover, the reflectance with respect to light of 257 nm on the surface of the absorber layer 4 is 10%, and the absorption coefficient with respect to EUV light with a wavelength of 13.4 nm is 0.035. Further, the surface roughness of the absorber layer surface was 0.25 nmRms.
As described above, a reflective mask blank 10 of this example was obtained.
[0040]
Next, a reflective mask was manufactured from the reflective mask blank of this example by the same method as in Example 1.
That is, after the absorber pattern 4a was formed on the absorber layer 4 and the resist pattern 5a remaining on the absorber pattern 4a was removed, the absorber pattern 4a was inspected in the same manner as in Example 1.
In this example, the ratio of the reflectance to the inspection light between the surface of the buffer layer 3 and the surface of the absorber pattern 4a is 1: 0.19, the contrast value is 68%, and sufficient contrast was obtained in the inspection. .
Next, as in Example 1, the chromium nitride layer, which is the buffer layer 3 remaining on the reflective region of the mask (the portion without the absorber pattern 4a), is removed according to the absorber pattern 4a, and the buffer layer pattern 3a is removed. Formed. After the pattern 3a was formed on the buffer layer, the final confirmation inspection of the reflective mask 20 was performed in the same manner as in Example 1. The ratio of the reflectance to the inspection light between the surface of the multilayer reflective film 2 exposed by removing the buffer layer 3 and the surface of the absorber pattern 4a is 1: 0.17, the contrast value is 71%, and the final confirmation inspection A sufficient contrast was also obtained.
[0041]
As described above, the reflective mask of this example was obtained. However, in the reflective mask of this example, a pattern for 16 Gbit-DRAM having a design rule of 0.07 μm could be formed as designed. It was confirmed by inspection.
Moreover, when the pattern transfer apparatus shown in FIG. 4 was used to transfer a pattern onto a silicon wafer using the reflective mask of this example, as in Example 1, the reflection type mask of this example was used. It was confirmed that the accuracy was 16 nm or less, which is the required accuracy of the 70 nm design rule.
[0042]
Example 4
In the same manner as in Example 1, a Mo / Si periodic multilayer reflective film was formed on a glass substrate. However, the uppermost Si film was set to 11 nm in consideration of film reduction during pattern formation on the absorber layer. The reflectance on the multilayer reflective film for the inspection light having a wavelength of 257 nm was 60%. The reflectance with EUV light having a wavelength of 13.4 nm (incident angle of 2 degrees) was 64%.
Next, a tantalum boron alloy nitride (TaBN) was formed as an absorber layer on the multilayer reflective film to a thickness of 100 nm. The composition of the TaBN film was set to Ta: B: N = 45: 10: 45 as in Example 1 in consideration of the reflectance with respect to the inspection light having a wavelength of 257 nm. The TaBN film was formed using the same DC magnetron sputtering method as in Example 1. However, as a result of adjusting the input power to the target, the stress of the obtained TaBN film was −30 MPa. The crystal state was amorphous. The reflectance for light of 257 nm on the surface of the TaBN film was 20%. Further, the surface roughness was 0.19 nmRms, and the surface was very smooth.
As described above, a reflective mask blank of this example was obtained.
[0043]
In the same manner as in Example 1, a part of the TaBN absorber layer of the obtained reflective mask blank was removed in a pattern using chlorine gas to expose the multilayer reflective film, thereby forming an absorber pattern.
In this state, the absorber pattern was inspected using inspection light having a wavelength of 257 nm. The ratio of the inspection light reflected on the surface of the absorber pattern and the inspection light reflected on the surface of the multilayer reflective film was 1: 3, and a sufficient contrast of 50% was obtained.
As described above, the pattern inspection of the reflective mask of this example was successfully performed.
When the pattern was transferred onto the semiconductor substrate with a resist using the reflective mask of this example in the same manner as in Example 1, the accuracy of the reflective mask of this example was the required accuracy of the 70 nm design rule. It was 16 nm or less.
[0044]
(Example 5)
A reflective mask blank and a reflective mask were manufactured in the same manner as in Example 4 except that the material of the absorber layer was oxide of tantalum boron alloy (TaBO).
The composition of the TaBO absorber layer was set to Ta: B: O = 45: 10: 45 as in Example 3 in consideration of the reflectance with respect to the inspection light having a wavelength of 257 nm, and the thickness was 100 nm. The TaBO absorber layer was formed using the same DC magnetron sputtering method as in Example 3. However, as a result of adjusting the input power to the target, the stress of the obtained TaBO film was −20 MPa. The crystal state was amorphous. The reflectivity for light of 257 nm on the surface of the TaBO film was 10%. The surface roughness was 0.20 nmRms, and the surface was very smooth.
As described above, a reflective mask blank of this example was obtained.
[0045]
In the same manner as in Example 4, a part of the TaBO absorber layer of the obtained reflective mask blank was removed in a pattern using chlorine gas to expose the multilayer reflective film, thereby forming an absorber pattern.
In this state, the absorber pattern was inspected using inspection light having a wavelength of 257 nm. The ratio of the inspection light reflected on the surface of the absorber pattern and the inspection light reflected on the surface of the multilayer reflective film was 1: 6, and a contrast value of 71% was sufficient.
As described above, the pattern inspection of the reflective mask of this example was successfully performed.
When the pattern was transferred onto the semiconductor substrate with a resist using the reflective mask of this example in the same manner as in Example 1, the accuracy of the reflective mask of this example was the required accuracy of the 70 nm design rule. It was 16 nm or less.
[0046]
(Example 6)
In the same manner as in Example 1, a Mo / Si periodic multilayer reflective film and a CrN buffer layer were formed on a glass substrate.
Next, a tantalum boron alloy oxide (TaBO) was formed to a thickness of 50 nm as an absorber layer on the CrN buffer layer. The TaBO film was formed using a DC magnetron sputtering method. A target containing Ta and B was used, and a mixed gas of Ar and oxygen was used. However, the amount of oxygen introduced was increased almost linearly from 0% to 25% with the film formation time. The stress of the obtained TaBO film was −50 MPa. The crystal state was amorphous.
When confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the obtained TaBO film has a composition distribution in which the content of oxygen increases in the film thickness direction from the buffer layer side toward the absorber layer surface. It was. The composition of the outermost surface of the TaBO film was approximately Ta: B: O = 45: 10: 45. The reflectance with respect to light of 257 nm on the surface of the TaBO film was 12%. Further, the surface roughness was 0.24 nmRms, and the surface was very smooth.
As described above, a reflective mask blank of this example was obtained.
[0047]
Next, using this mask blank, a reflective mask having a pattern for a 16 Gbit-DRAM having a design rule of 0.07 μm was produced.
First, in the same manner as in Example 1, a resist pattern was formed on the absorber layer. Subsequently, a TaBO absorber layer was formed in a pattern along the resist pattern by dry etching using chlorine gas, and a part of the CrN buffer layer was exposed.
Here, the absorber pattern was inspected using inspection light having a wavelength of 257 nm. The ratio of the reflectivity to the inspection light on the absorber layer surface and the buffer layer surface was 1: 4.3, and a contrast value of 63% was sufficient.
After the detected defects were corrected using FIB, the exposed CrN buffer layer was removed in the same pattern as the absorber by dry etching using chlorine and oxygen.
As described above, the reflective mask of this example was obtained.
The reflective mask was subjected to a final pattern inspection using inspection light having a wavelength of 257 nm. The ratio of the reflectivity to the inspection light on the absorber layer surface and the multilayer reflective film surface was 1: 5, and the contrast value was 67%, which was a sufficient contrast.
As in Example 1, when a pattern was transferred to a resist-coated semiconductor substrate (silicon wafer) using the reflective mask of this example, the accuracy of the reflective mask of this example was required by the 70 nm design rule. It was confirmed that the accuracy was 16 nm or less.
[0048]
(Comparative Example 1)
This comparative example differs from Example 1 described above in that a tantalum boron alloy (TaB) containing no nitrogen or oxygen is used as the material of the absorber layer 4.
Similar to Example 1, a multilayer reflective film 2 and a buffer layer 3 made of chromium nitride were formed on a substrate 1.
Next, a tantalum boron alloy (TaB) film having a thickness of 50 nm was formed on the buffer layer 3 as the absorber layer 4. This absorber layer was formed by a DC magnetron sputtering method using a target containing tantalum and boron and using Ar gas. At this time, the stress of the absorber layer was set to −50 MPa by controlling the sputtering conditions. In this absorber layer, Ta: B is 4: 1. The crystalline state of the absorber layer thus formed was amorphous. Further, the reflectance with respect to light of 257 nm on the surface of the absorber layer 4 was 40%.
As described above, a reflective mask blank of a comparative example was obtained.
Next, a reflective mask was manufactured from the reflective mask blank of the comparative example by the same method as in Example 1.
First, after the absorber pattern 4a was formed on the absorber layer 4 and the resist pattern remaining on the absorber pattern was removed, the absorber pattern was inspected in the same manner as in Example 1.
[0049]
In this comparative example, the ratio of the reflectance to the inspection light between the buffer layer surface and the absorber pattern surface was 1: 0.77, the contrast value was 13%, and sufficient contrast was not obtained in the inspection.
Next, similarly to Example 1, the chromium nitride layer, which is a buffer layer remaining on the reflective region of the mask (the portion without the absorber pattern), was removed according to the absorber pattern 4a to form a buffer layer pattern. . After the pattern was formed on the buffer layer 3, the final confirmation inspection of the reflective mask was performed in the same manner as in Example 1.
The ratio of the reflectance to the inspection light between the surface of the multilayer reflective film 2 exposed by removing the buffer layer and the surface of the absorber pattern 4a is 1: 0.67, and the contrast value is 25%. Sufficient contrast was not obtained.
In the reflective mask of this comparative example, since sufficient contrast could not be obtained in this way, accurate inspection cannot be performed, and whether or not a pattern for a 16 Gbit-DRAM having a design rule of 0.07 μm can be formed as designed. Could not be confirmed.
[0050]
(Comparative Example 2)
In the same manner as in Example 1, a Mo / Si multilayer reflective film was formed on a glass substrate. Next, on the multilayer reflective film, as a buffer layer, SiO ₂ A film was formed to a thickness of 50 nm. SiO ₂ The film was formed by a DC magnetron sputtering method using a Si target and a mixed gas of argon and oxygen. SiO for inspection light with a wavelength of 257 nm ₂ The reflectivity of the buffer layer surface was 42%. Further, the surface roughness was 0.5 nm Rms, which was larger than the CrN film of the example.
Furthermore, SiO ₂ A tantalum oxide (TaO) absorber layer was formed to a thickness of 70 nm on the buffer layer. As a forming method, a DC magnetron sputtering method was used, a target containing Ta was used, and a mixed gas in which oxygen was added to Ar was used. The composition of the formed TaO film was Ta: O = (60:40), and was a crystalline film.
[0051]
Although the reflectance of the obtained TaO film surface with respect to the inspection light having a wavelength of 257 nm was as low as 12%, the surface roughness was 0.8 nmRms, which was a crystalline film of TaO, and It became considerably large compared. The ratio of the reflectance of the absorber layer surface to the buffer layer with respect to the inspection light having a wavelength of 257 nm was 1: 3.5, and the contrast value was 56%. The ratio of the reflectance between the absorber layer surface and the multilayer reflective film surface was 1: 5, and the contrast value was 67%. In the pattern inspection, the necessary contrast was obtained.
However, when the pattern was transferred onto the resist-coated semiconductor substrate using the reflective mask of this comparative example in the same manner as in Example 1, the surface roughness of the absorber surface was found in the reflective mask of this comparative example. As a result, the edge roughness of the pattern was large, and the required accuracy of the 70 nm design rule, 16 nm, could not be satisfied.
[0052]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a reflective mask blank in which a multilayer reflective film that reflects exposure light and an absorber layer that absorbs exposure light are sequentially formed on a substrate. By forming the layer from a material containing at least one element selected from tantalum, boron, nitrogen, and oxygen, the reflectivity of the absorber layer with respect to the pattern inspection wavelength is sufficiently lowered, and the contrast at the time of pattern inspection is improved. As a result, accurate and quick pattern inspection becomes possible.
Moreover, in this invention, a multilayer reflection film can be protected at the time of pattern formation to an absorber layer by providing a buffer layer between a multilayer reflection film and an absorber layer. Even in the case where the present invention has such a buffer layer, in order to sufficiently reduce the reflectivity of the absorber layer with respect to the pattern inspection wavelength, the inspection of the surface of the absorber pattern and the surface of the buffer layer exposed in the portion without the pattern is performed. The difference in reflectance with respect to the light wavelength becomes large, and the contrast during pattern inspection can be improved.
As described above, the reflective mask obtained by using the reflective mask blank of the present invention can obtain a sufficient contrast in pattern inspection, so that accurate and quick pattern inspection can be performed.
Further, by transferring a pattern onto a semiconductor substrate using such a reflective mask of the present invention, a semiconductor in which a highly accurate fine pattern is formed can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a reflective mask of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an inspection method for an absorber pattern of a reflective mask according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an inspection method for an absorber pattern of a reflective mask according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a pattern transfer apparatus that performs pattern transfer onto a semiconductor substrate using a reflective mask.
[Explanation of symbols]
1 Substrate
2 Multi-layer reflective film
3 Buffer layer
3a Buffer layer pattern
4 Absorber layer
4a Absorber pattern
5a resist pattern
10 reflective mask blank
20 Reflective mask
31 Laser plasma X-ray source
32 Reduction optical system
33 Silicon wafer
50 Pattern transfer device

Claims

A reflective mask blank including a substrate, a multilayer reflective film that reflects exposure light, and an absorber layer that absorbs exposure light, which are sequentially formed on the substrate,
The absorber layer includes tantalum (Ta) and boron (B), and further includes at least one element of oxygen (O) and nitrogen (N).
The absorber layer has a surface roughness of 0.5 nmRms or less,
A reflective mask blank, wherein a reflectance of the absorber layer with respect to a wavelength of light used for inspection of a pattern formed on the absorber layer is 20% or less.

A reflective mask blank including a substrate, a multilayer reflective film that reflects exposure light, and an absorber layer that absorbs exposure light, which are sequentially formed on the substrate,
The absorber layer includes tantalum (Ta), boron (B), and nitrogen (N);
The boron (B) is 5 to 25 at%, and the composition ratio (Ta: N) of tantalum (Ta) and nitrogen (N) is in the range of 8: 1 to 2: 7,
The absorber layer has a surface roughness of 0.5 nmRms or less,
A reflective mask blank, wherein a reflectance of the absorber layer with respect to a wavelength of light used for inspection of a pattern formed on the absorber layer is 20% or less.

A reflective mask blank including a substrate, a multilayer reflective film that reflects exposure light, and an absorber layer that absorbs exposure light, which are sequentially formed on the substrate,
The absorber layer includes tantalum (Ta), boron (B), and oxygen (O);
The boron (B) is 5 to 25 at%, and the composition ratio (Ta: O) of tantalum (Ta) and oxygen (O) is in the range of 7: 2 to 1: 2.
The absorber layer has a surface roughness of 0.5 nmRms or less,
A reflective mask blank, wherein a reflectance of the absorber layer with respect to a wavelength of light used for inspection of a pattern formed on the absorber layer is 20% or less.

A reflective mask blank including a substrate, a multilayer reflective film that reflects exposure light, and an absorber layer that absorbs exposure light, which are sequentially formed on the substrate,
The absorber layer includes tantalum (Ta), boron (B), nitrogen (N), and oxygen (O),
The boron (B) is 5 to 25 at%, and the composition ratio (Ta: (N + O)) of tantalum (Ta), nitrogen (N), and oxygen (O) is in the range of 7: 2 to 2: 7. And
The absorber layer has a surface roughness of 0.5 nmRms or less,
A reflective mask blank, wherein a reflectance of the absorber layer with respect to a wavelength of light used for inspection of a pattern formed on the absorber layer is 20% or less.

The buffer layer for protecting the said multilayer reflective film at the time of pattern formation to the said absorber layer is provided between the said multilayer reflective film and an absorber layer, The any one of Claim 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. Reflective mask blank as described in 1.

6. The reflective mask blank according to claim 5, wherein the buffer layer is made of a material containing chromium (Cr).

The reflective mask blank according to claim 6, wherein the buffer layer is made of chromium nitride (Cr _1-X N _X ). However, said X is 0.05 <= X <= 0.5.

The contrast between the reflected light on the surface of the multilayer reflective film and the reflected light on the surface of the absorber layer with respect to the wavelength of light used for the inspection of the pattern formed on the absorber layer is configured to be 40% or more. The reflective mask blank according to claim 1, wherein the reflective mask blank is provided.

The contrast between the reflected light on the surface of the buffer layer and the reflected light on the surface of the absorber layer with respect to the wavelength of light used for inspection of the pattern formed on the absorber layer is configured to be 40% or more. The reflective mask blank according to claim 5, wherein the reflective mask blank is provided.

The said absorber layer has a composition distribution in which the content of oxygen (O) or nitrogen (N) gradually increases in the film thickness direction toward the absorber layer surface. The reflective mask blank according to any one of 9.

A reflective mask, wherein the absorber layer of the reflective mask blank according to any one of claims 1 to 10 is formed in a pattern.

A semiconductor manufacturing method, wherein a pattern is transferred onto a semiconductor substrate using the reflective mask according to claim 11.