JP4541654B2 - 反射型マスクの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体のパターン転写などに使用される露光用反射型マスクの製造方法に関し、特に電子線照射によるマスクパターン欠陥の修正を行う工程を有する反射型マスクの製造方法に関する。
【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、EUV（Extreme Ultra Violet）光を用いた露光技術であるEUVリソグラフィ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リソグラフィにおいて用いられるマスクとしては、たとえば下記特許文献１に記載された露光用反射型マスクが提案されている。
このような露光用反射型マスクは、基板上に露光光を反射する反射多層膜が形成され、反射多層膜上にバッファー層が形成され、さらにバッファー層上には露光光を吸収する吸収膜がパターン状に形成されたものである。露光機において反射型マスクに入射した光は、吸収膜のある部分では吸収され、吸収膜のない部分では反射多層膜により反射された像が反射光学系を通して半導体基板上に転写される。ここで、上記バッファー層は、マスクの製造工程において、ドライエッチングなどを用いて吸収膜のパターンを形成する際に、反射多層膜を保護するために設けられるものである。
なお、下記特許文献１には、バッファー層（当該文献では「中間層」と呼んでいる）としてＣｒ系材料を用いた反射型マスクブランクスが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１９５４２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、上記マスクブランクスから反射型マスクを製造する場合、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。通常は、吸収体だけをパターン状に加工した状態でマスクパターンの欠陥及び寸法検査を行い、パターン検査後、収束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ、以下ＦＩＢと称す）を用いてマスクパターンの必要な修正を行う。
ところで、上記特許文献１に開示されるＣｒ系バッファー層は、良く用いられるＴａ系の吸収体材料との組み合わせにおいて、Ｔａにパターン形成する際のドライエッチング条件に対する耐性が良い優れた材料である。しかしながら、吸収体のパターン修正に通常使用されるＦＩＢ照射に対する耐性は低いことが判明した。すなわち、ＦＩＢ照射において、Ｔａ系の吸収体とのエッチング選択比が１〜１．５程度と低く、また、Ｇａイオンの打ち込み深さが大きい。このため、ＦＩＢを用いた修正を行う場合には、反射多層膜にダメージを与えないためにバッファー層を５０ｎｍ程度に厚くする必要があった。このようにバッファー層が厚いと、パターンの加工精度が低下し、パターンの形状精度等に影響を及ぼす。パターンの微細化に伴い益々この影響は大きくなるため、バッファー層は出来るだけ薄くすることが望まれている。
そこで、本発明の目的とするところは、バッファー層を薄くできて、パターンの形状精度に優れ、良好なパターン転写を実現できる反射型マスクの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、Ｃｒが非常に高い耐電子線特性を有していることに着目した。すなわち、低加速の電子線を用いると、下地（反射多層膜）へのダメージを殆ど生じず、また、特定のガスを用いることで、Ｃｒ系のバッファー層は殆どエッチングされないことが判った。Ｃｒ系バッファー層と電子線によるパターン修正を適用することで、バッファー層を非常に薄くしても十分な反射多層膜の保護能が得られ、従来技術の問題点が解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）基板上に、露光光を反射する反射多層膜を有し、該反射多層膜上に露光光を吸収する吸収体層がパターン状に形成され、前記反射多層膜と吸収体層との間に、吸収体層へのパターン形成時のエッチング環境に対して耐性を有するバッファー層を備えた反射型マスクの製造方法であって、
（ａ）基板上に、反射多層膜、バッファー層及び吸収体層が順次形成された反射型マスクブランクスを製造する工程と、
（ｂ）吸収体層の一部を除去し、吸収体層に所定のパターンを形成する工程と、
（ｃ）（ｂ）工程で生じた吸収体層のパターン欠陥を修正するリペア工程と、
を有し、前記バッファー層はクロム（Ｃｒ）単体又はＣｒを主成分とする材料からなり、且つ、前記（ｃ）のリペア工程は、吸収体層のパターン欠陥の修正箇所への電子線照射を含むプロセスにより行うことを特徴とする反射型マスクの製造方法。
【０００６】
（構成２）前記リペア工程は、吸収体層に形成されたパターンの余剰の欠陥領域を除去する工程であることを特徴とする構成１記載の反射型マスクの製造方法。
（構成３）前記バッファー層はＣｒを主成分とし、少なくとも窒素（Ｎ）を含む材料からなることを特徴とする構成１又は２記載の反射型マスクの製造方法。
（構成４）前記バッファー層はＣｒを主成分とし、ルテニウム（Ｒｕ）と珪素（Ｓｉ）の少なくとも何れか１つの元素を含む材料からなることを特徴とする構成１又は２記載の反射型マスクの製造方法。
（構成５）前記吸収体層がタンタル（Ｔａ）を主成分とする材料からなることを特徴とする構成１乃至４の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
（構成６）前記吸収体層がＴａとＢを含む材料からなることを特徴とする構成５記載の反射型マスクの製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る反射型マスクの製造方法を実施の形態により説明する。
図１は反射型マスクブランクス及びこのマスクブランクス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。
反射型マスクブランクス１０は、図１（ａ）に示すように、基板１上に順次、反射多層膜２、バッファー層３、及び吸収体層４の各層が形成された構造をしている。
反射型マスクブランクス１０を構成する各層について説明する。
【０００８】
基板１としては、露光時の熱によるパターンの歪みを防止するため、０±１．０×１０-7／℃の範囲内、より好ましくは０±０．３×１０-7／℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましい。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、アモルファスガラス、セラミック、金属の何れでも使用できる。例えばアモルファスガラスであれば、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系ガラス、石英ガラス、結晶化ガラスであれば、β石英固溶体を析出した結晶化ガラス等を用いることが出来る。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。
また、基板１は、高反射率及び高転写精度を得るために、高い平滑性と平坦性を備えた基板が好ましい。特に、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑な表面（１０μｍ角エリアでの平滑性）と、１００ｎｍ以下の平坦度（１４２ｍｍ角エリアでの平坦度）を有することが好ましい。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、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。また平坦度は、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ Ｒｅａｄｉｎｇ）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。
【０００９】
次に、反射多層膜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光に対する反射多層膜としては、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反射多層膜として、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。
反射多層膜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。
【００１０】
次に、バッファー層３について説明する。
本発明におけるバッファー層３は、Ｃｒを主成分とする材料からなる。このＣｒ系のバッファー層は、電子線耐性に非常に優れていて、電子線照射によりほとんどエッチングされないため、非常に薄く形成するだけで反射多層膜２を保護できる。ここで、Ｃｒを主成分とするとは、成分中の金属元素のうち、最も組成比の大きい金属がＣｒであるという意味である。
また、バッファー層には以下の条件も必要とされる。
１．吸収体層に対して高いエッチング選択比を持つこと。
２．表面粗さが小さく平滑であること。
３．製造工程において洗浄液として通常用いられる濃硫酸／過酸化水素水等の薬品（酸やＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2等のアルカリ）に対し耐性があること。
４．成膜後の膜応力が小さいこと。
本発明におけるＣｒ系の材料は、上記の条件をも全て満足するバッファー層に適した材料である。
【００１１】
本発明におけるＣｒを主成分とする材料は、Ｃｒ単体でも、その合金でもよい。
このＣｒを主成分とする材料に更に窒素を含むことで、表面の平滑性が向上し、膜の応力制御性が向上するため好ましい。
好ましいＮの含有量の範囲は、５〜５０at％である。Ｎの量をふやすほど、平滑性が向上し、低応力となる傾向になるが、多すぎると耐薬品性が低下するため好ましくない。
このようなＣｒを主成分とし更にＮを含む材料からなるバッファー層は、例えばＣｒＮの場合、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｃｒターゲットを用い、Ａｒに窒素を５〜４０％程度添加した混合ガス雰囲気中で成膜する。
また、Ｃｒを主成分とし、更にルテニウム（Ｒｕ）と珪素（Ｓｉ）の少なくとも何れか１つの元素を含む材料は、特にＤＵＶ光の検査での光学反射率が向上し、コントラストが良くなるという効果が得られる。
Ｒｕ又はＳｉの好ましい含有量（ＲｕとＳｉの両方を含む場合はその合計）の範囲は、１０〜８０at％である。Ｃｒに対するＲｕ又はＳｉの量が少ないと、例えば２００ｎｍ付近の検査光に対する高反射率が得られない。また、Ｒｕ又はＳｉの量が多すぎると、平滑性が低下し、膜応力が大きくなるため好ましくない。
【００１２】
なお、吸収体パターン形成後に行うパターンの欠陥を検出するための検査において、検査光に対する吸収体層２における反射光とバッファー層３における反射光とのコントラストは、例えば次の式で定義される。
コントラスト（％）＝（（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、ここではバッファー層３の反射率をＲ2、吸収体層２の反射率をＲ1とする。）
このようなＣｒを主成分とし更にＲｕとＳｉの少なくとも何れか１つの元素を含む材料からなるバッファー層は、例えばＣｒＲｕの場合、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｃｒ-Ｒｕ合金ターゲットを用い、Ａｒガス雰囲気中で成膜する。
また、バッファー層３の結晶状態は、平滑性の点から、微結晶或いはアモルファスであることが好ましい。
【００１３】
本発明におけるＣｒ系バッファー層は、電子線照射に対する耐性に優れ、吸収体層との間で高いエッチング選択比を持つので、バッファー層の膜厚を１〜１０ｎｍ程度に薄くできる。
バッファー層がこのように薄いので、バッファー層にパターン形成をする際に、加工精度の良いパターン形成が行える。また、バッファー層の膜厚が薄いことから、吸収体層との合計の厚みを薄くする事が出来るので、パターンの高さを抑えて、たとえばパターンエッジにおけるぼやけの発生を無くすことができる。
また、バッファー層を薄く出来るので、場合によってはバッファー層を吸収体層と同様のパターン状に加工せず、反射多層膜上に残すこともできる。
【００１４】
次に、吸収体層４は、露光光である例えばＥＵＶ光を吸収する機能を有するもので、タンタル（Ｔａ）を主成分とする材料を好ましく用いることができる。ここで、Ｔａを主成分とするとは、成分中の金属元素のうち、最も組成比の大きい金属がＴａであるという意味である。Ｔａを主成分とする材料は、通常、金属単体又はその合金である。このような吸収体層の結晶状態は、平滑性、平坦性の点から、アモルファス状又は微結晶の構造を有しているものが好ましい。
Ｔａを主成分とする材料としては、Ｔａ単体、ＴａとＢを含む材料、ＴａとＮを含む材料、ＴａとＢを含み、更にＯとＮの少なくとも何れかを含む材料、ＴａとＳｉを含む材料、ＴａとＳｉとＮを含む材料、ＴａとＧｅを含む材料、ＴａとＧｅとＮを含む材料、等を用いることが出来る。ＴａにＢやＳｉ、Ｇｅ等を加えることにより、アモルファス状の材料が容易に得られ、平滑性を向上させることができる。また、ＴａにＮやＯを加えれば、酸化に対する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させることが出来るという効果が得られる。
【００１５】
この中でも特に好ましい材料として、例えば、ＴａとＢを含む材料（組成比Ｔａ／Ｂが８．５／１．５〜７．５／２．５の範囲である）、ＴａとＢとＮを含む材料（Ｎが５〜３０at％であり、残りの成分を１００とした時、Ｂが１０〜３０at％）が挙げられる。これらの材料の場合、容易に微結晶或いはアモルファス構造を得ることが出来、良好な平滑性と平坦性が得られる。
このようなＴａを主成分とする吸収体層は、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のが好ましい。例えば、ＴａＢＮ膜の場合、タンタルとホウ素を含むターゲットを用い、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。スパッタ法で形成した場合には、スパッタターゲットに投入するパワーや投入ガス圧力を変化させることにより、容易に内部応力を制御できる。また、室温程度の低温での形成が可能であるので、反射多層膜等への熱の影響を少なくすることが出来る。
Ｔａを主成分とする材料以外では、例えば、ＷＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ等の材料が挙げられる。
なお、吸収体層４は、複数層の積層構造としてもよい。
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。
【００１６】
反射型マスクブランクス１０は以上の如く構成されている。
次に、この反射型マスクブランクスを用いた反射型マスクの製造工程を説明する。
反射型マスクブランクス１０（図１（ａ）参照）は、基板１上に順次、反射多層膜２、バッファー層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ス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、所定のレジストパターンを形成する。
形成されたレジストパターンをマスクとして、吸収体層４をドライエッチングして、吸収体パターン４ａを形成する（図１（ｂ）参照）。吸収体層４がＴａを主成分とする材料からなる場合、塩素ガスを用いたドライエッチングを用いることが出来る。
【００１７】
なお、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を除去する。
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、例えば波長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ー層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。
【００１８】
このようにして、例えば図１（ｂ）に示すように、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）５及び、エッチング不足により一部が除去されずに残っているエッチング不足欠陥（黒欠陥）６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。本発明では、パターン欠陥修正箇所への電子線照射を含むプロセスにより修正を行う。
黒欠陥を修正する場合には、ガスを供給しながら電子線を照射して不要部分（例えば図１（ｂ）の６ａで示す部分）の除去を行う。この際、使用するガスとしては、例えばＸｅＦ2等が好ましい。また、照射時の加速電圧は１ｋｅＶ程度が好適である。
このとき、バッファー層３は、電子線照射に対して、反射多層膜２を保護する保護膜となる。本発明におけるＣｒ系のバッファー層は、電子線耐性に非常に優れており、電子線照射によりほとんどエッチングされないため、バッファー層を非常に薄く形成するだけで反射多層膜２を保護することができる。
【００１９】
また、白欠陥を修正する場合には、ガスを供給しながら電子線照射し、ガスに含まれる物質（例えば下記ガスの場合Pt）をピンホール欠陥５に堆積させる。この際、使用するガスとしては、例えば、メチルシクロペンタジエニル白金（ＣＨ3Ｃ5Ｈ4）Ｐｔ（ＣＨ3）3等が挙げられる。照射時の加速電圧は黒欠陥修正の場合と同程度である。
なお、白欠陥修正の場合は、黒欠陥修正に比べて、バッファー層へのダメージはそもそも少ないと思われるが、従来のFIBアシストデポジション法と比較して、はるかに精度良く修正を行う事が出来る。
以上のような電子線照射によるパターン修正は、従来のFIBを用いた修正と比較して、精度が大変良いため、細パターンにも好適に対応することができる。
こうして、ピンホール欠陥５部分には金属等の膜７が堆積し、エッチング不足欠陥６部分では不要部分６ａが除去されて設計通りの開口部８を形成する（図１（ｃ）参照）。
【００２０】
次に、露出したバッファー層３を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファー層にパターン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、本発明のＣｒ系材料からなるバッファー層３は、例えば塩素と酸素を含む混合ガスでのドライエッチングを用いることができる。バッファー層を除去した部分では、反射多層膜２が露出する。
本発明においてはバッファー層を薄くできるので、バッファー層にパターン形成をする際に、加工精度の良いパターン形成が行える。また、バッファー層の膜厚が薄いことから、吸収体層との合計の厚みを薄くする事が出来、パターンの高さを抑えて、パターンエッジにおけるぼやけ等の問題を無くすことができる。
なお、上述したマスク製造工程でのバッファー層３の除去は必要に応じて行えばよく、とくに本発明ではバッファー層を薄く出来るので、場合によってはバッファー層を吸収体層と同様のパターン状に加工せず、反射多層膜上に残すこともできる。
【００２１】
最後に、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の最終的な確認の検査を行う。
なお、本発明により製造される反射型マスクは、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。
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。
【００２２】
（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ス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上に形成される反射多層膜２は、１３〜１４ｎｍの露光光波長帯域に適した反射多層膜を形成するために、本実施例では、Ｍｏ／Ｓｉ周期反射多層膜を採用した。すなわち、反射多層膜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。この反射多層膜２に対し、１３．４ｎｍの光の入射角５度での反射率は６５％であった。又、この反射多層膜２表面の表面粗さは０．１２ｎｍＲｍｓであった。
【００２３】
反射多層膜２上に形成されるバッファー層３は、ＣｒＮ（Ｎ＝０．２）を膜厚３ｎｍに形成した。このＣｒＮバッファー層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２０％混合したガスを用い、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ー層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。
このバッファー層３表面の２５７ｎｍの検査光に対する反射率は５０％であった。また、このバッファー層３の表面粗さは、０．１５ｎｍＲｍｓであった。
次に、吸収体層４として、まずＴａＢＮを膜厚７０ｎｍに形成した。ＴａＢＮの組成は、Ｔａ：Ｂ：Ｎ＝８０：１０：１０とした。このＴａＢＮ層は、DCマグネトロンスパッタ法により、ＴａとＢを含むターゲットを用い、Ａｒに窒素１０％を添加した混合ガスを用いて成膜した。次いで、このＴａＢＮ層上に、ＴａＢＯを膜厚１５ｎｍに形成した。ＴａＢＯの組成は、Ｔａ：Ｂ：Ｏ＝４０：１０：５０とした。このＴａＢＯ層は、DCマグネトロンスパッタ法により、ＴａとＢを含むターゲットを用い、Ａｒに酸素５０％を添加した混合ガスを用いて成膜した。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５％であった。
【００２４】
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ス１０を得た。
次に、上述した反射型マスクブランクス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ス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、レジストパターンを形成した。
このレジストパターンをマスクとして、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）。この塩素を用いたドライエッチングに対する吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は約２０である。
次に、吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターンを１００℃の熱硫酸で除去した。
【００２５】
この状態で、吸収体パターン４ａの検査を行った。吸収体パターン４ａの検査は、波長２５７ｎｍの検査光を用いて行った。
検査の結果、検出された欠陥については、電子線を用いたプロセスによりパターン修正を行った。黒欠陥の修正は、１ｋｅＶの加速電圧で、ＸｅＦ2ガスを供給しながら電子線照射を行い、不要部分を除去した。また、白欠陥の修正は、１ｋｅＶの加速電圧で、メチルシクロペンタジエニル白金ガスを供給しながら電子線照射を行い、ガスに含まれるPtを白欠陥部分に堆積させた（前述の同図（ｃ）参照）。
次に、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ー層３を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファー層パターン３ａを形成した（前述の同図（ｄ）参照）。このバッファー層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。
なお、バッファー層除去後、露出した反射多層膜表面の１３．４ｎｍの光に対する反射率を測定したところ、反射率の低下はみられず、バッファー層を３ｎｍと非常に薄くしたにも拘わらず、反射多層膜へのダメージは生じていなかった。
【００２６】
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。
次いで、反射型マスク２０の最終確認検査を行ったところ、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確認できた。
次に、図２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した。本実施例の反射型マスク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。
【００２７】
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反射多層膜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、本実施例による反射型マスク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。
【００２８】
（実施例２）
本実施例では、バッファー層として、ＣｒＲｕ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上に反射多層膜２を形成した。
次に、反射多層膜２上にバッファー層３として、ＣｒＲｕ（Ｒｕ＝０．２５）を膜厚１０ｎｍに形成した。このＣｒＲｕバッファー層３は、ＣｒＲｕ（Ｒｕ＝２５at％）ターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒ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ー層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。
このバッファー層３表面の２５７ｎｍの光に対する反射率は５５％と高反射率であった。
次に、吸収体層４として、実施例１と同様のＴａＢＮとＴａＢＯの積層膜を膜厚８５ｎｍに形成した。この吸収体層４表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は５％であった。
【００２９】
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクス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ス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。
本実施例では、実施例１に比較してバッファー層３表面の光学反射率を高く取れたため、検査において高いコントラストが得られた。検査の結果、検出された欠陥については、実施例１と同様に電子線を用いたプロセスによりパターン修正を行った。
次に、実施例１と同様に、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ー層３を吸収体パターン４ａに従って除去した後、反射型マスク２０の最終確認検査を行ったところ、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確認できた。
また、本実施例による反射型マスク２０を用い、実施例１と同様、図２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、本実施例による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。
【００３０】
（実施例３）
本実施例では、バッファー層として、ＣｒＳｉ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上に反射多層膜２を形成した。
次に、反射多層膜２上にバッファー層３として、ＣｒＳｉ（Ｓｉ＝０．２）を膜厚８ｎｍに形成した。このＣｒＳｉバッファー層３は、ＣｒＳｉターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒ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ー層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。
このバッファー層３表面の２５７ｎｍの光に対する反射率は５５％と高反射率であった。
次に、吸収体層４として、実施例１と同様のＴａＢＮとＴａＢＯの積層膜を膜厚８５ｎｍに形成した。この吸収体層４表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は５％であった。
【００３１】
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクス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ス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。
本実施例では、実施例１に比較してバッファー層３表面の光学反射率を高く取れたため、検査において高いコントラストが得られた。検査の結果、検出された欠陥については、実施例１と同様に電子線を用いたプロセスによりパターン修正を行った。
次に、実施例１と同様に、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ー層３を吸収体パターン４ａに従って除去した後、反射型マスク２０の最終確認検査を行ったところ、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確認できた。
また、本実施例による反射型マスク２０を用い、実施例１と同様、図２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、本実施例による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。
【００３２】
（実施例４）
本実施例では、実施例１において、吸収体パターン４ａを形成し、この吸収体パターン４ａの検査及び電子線照射によるパターン修正を行った後、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ＣｒＮバッファー層３を除去しなかった点のみが異なる。
反射領域における１３．４ｎｍの光に対する反射率を測定したところ、バッファー層を吸収体パターンに従って除去した場合と比較して３％程度低下しただけであり、実施例１と同様、図２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、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。
【００３３】
（比較例）
本比較例では、バッファー層の材料として、実施例１と同じＣｒＮを用いたが、従来のFIBを用いてパターン修正を行った点が、実施例１と異なる。
実施例１と同様にして、基板１上に反射多層膜２を形成した。
次に、反射多層膜２上にバッファー層３として、ＣｒＮ（Ｎ＝０．２）を膜厚４０ｎｍに形成した。このＣｒＮバッファー層の成膜方法は実施例１と同様である。
次に、吸収体層４として、実施例１と同じＴａＢＮとＴａＢＯの積層膜を形成した。但し、ＴａＢＮを４５ｎｍ、ＴａＢＯを１５ｎｍとし、合計膜厚は６０ｎｍとした。
以上のようにして、本比較例の反射型マスクブランクス１０を得た。
次に、本比較例の反射型マスクブランクスから反射型マスクを製造した。
【００３４】
すなわち、吸収体層４に吸収体パターン４ａを形成した後、実施例１と同様に吸収体パターン４ａの検査を行った。検査の結果、検出された欠陥については、FIBを用いたプロセスによりパターン修正を行った。黒欠陥の修正は、ガリウムイオンを用い、２０ｋｅＶの加速電圧で、Ｂｒガスを供給しながらFIB照射を行った。また、白欠陥の修正は、２０ｋｅＶの加速電圧で、ピレン・スチレンガスを供給しながらFIB照射を行った。
次に、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ー層３を吸収体パターン４ａに従って除去した後、反射型マスク２０の最終確認検査を行った。
バッファー層が４０ｎｍと厚いために、バッファー層を除去する際の加工精度の低下により、側面が垂直なパターンを形成するのが困難で、パターンの形状が設計通りに形成できない箇所があった。このような箇所においては転写テストで良好な転写像が得られなかった。
又、バッファー層を厚く形成する必要があったため、吸収体とバッファー層の合計膜厚が厚くなり、パターンエッジにおいてぼやけが生じている箇所が見られた。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、バッファー層を薄くできるので、パターンの形状精度に優れ、パターンの高さを抑えた、良好なパターン転写を実現できる反射型マスクが得られる。また、電子線による高精度のパターン修正が行えるので、微細パターンにも対応することができる。
また、本発明によれば、吸収体層に形成されたパターンの余剰の欠陥を電子線照射により除去するリペアを行った場合、バッファー層を薄くしても十分な反射多層膜の保護能が得られる。
また、本発明においては、バッファー層として、Ｃｒを主成分とし、少なくとも窒素を含む材料を使用することにより、特に平滑性と応力制御性が向上するので好ましい。
また、バッファー層として、Ｃｒを主成分とし、ルテニウムと珪素の少なくとも何れか１つの元素を含む材料を使用することにより、特にパターン検査時のコントラストが向上するので好ましい。
また、本発明は、パターン形成時のＣｒ系バッファー層との組み合わせが良いＴａ系吸収体層を有する反射型マスクの製造に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる反射型マスクブランクスの実施形態及び該マスクブランクスから反射型マスクを製造する工程を示す概略断面図である。
【図２】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 反射多層膜
３ バッファー層
３ａ バッファー層パターン
４ 吸収体層
４ａ 吸収体パターン
１０ 反射型マスクブランクス
２０ 反射型マスク
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体のパターン転写などに使用される露光用反射型マスクの製造方法に関し、特に電子線照射によるマスクパターン欠陥の修正を行う工程を有する反射型マスクの製造方法に関する。
【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、EUV（Extreme Ultra Violet）光を用いた露光技術であるEUVリソグラフィ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リソグラフィにおいて用いられるマスクとしては、たとえば下記特許文献１に記載された露光用反射型マスクが提案されている。
このような露光用反射型マスクは、基板上に露光光を反射する反射多層膜が形成され、反射多層膜上にバッファー層が形成され、さらにバッファー層上には露光光を吸収する吸収膜がパターン状に形成されたものである。露光機において反射型マスクに入射した光は、吸収膜のある部分では吸収され、吸収膜のない部分では反射多層膜により反射された像が反射光学系を通して半導体基板上に転写される。ここで、上記バッファー層は、マスクの製造工程において、ドライエッチングなどを用いて吸収膜のパターンを形成する際に、反射多層膜を保護するために設けられるものである。
なお、下記特許文献１には、バッファー層（当該文献では「中間層」と呼んでいる）としてＣｒ系材料を用いた反射型マスクブランクスが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−３１９５４２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、上記マスクブランクスから反射型マスクを製造する場合、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。通常は、吸収体だけをパターン状に加工した状態でマスクパターンの欠陥及び寸法検査を行い、パターン検査後、収束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ、以下ＦＩＢと称す）を用いてマスクパターンの必要な修正を行う。
ところで、上記特許文献１に開示されるＣｒ系バッファー層は、良く用いられるＴａ系の吸収体材料との組み合わせにおいて、Ｔａにパターン形成する際のドライエッチング条件に対する耐性が良い優れた材料である。しかしながら、吸収体のパターン修正に通常使用されるＦＩＢ照射に対する耐性は低いことが判明した。すなわち、ＦＩＢ照射において、Ｔａ系の吸収体とのエッチング選択比が１〜１．５程度と低く、また、Ｇａイオンの打ち込み深さが大きい。このため、ＦＩＢを用いた修正を行う場合には、反射多層膜にダメージを与えないためにバッファー層を５０ｎｍ程度に厚くする必要があった。このようにバッファー層が厚いと、パターンの加工精度が低下し、パターンの形状精度等に影響を及ぼす。パターンの微細化に伴い益々この影響は大きくなるため、バッファー層は出来るだけ薄くすることが望まれている。
そこで、本発明の目的とするところは、バッファー層を薄くできて、パターンの形状精度に優れ、良好なパターン転写を実現できる反射型マスクの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、Ｃｒが非常に高い耐電子線特性を有していることに着目した。すなわち、低加速の電子線を用いると、下地（反射多層膜）へのダメージを殆ど生じず、また、特定のガスを用いることで、Ｃｒ系のバッファー層は殆どエッチングされないことが判った。Ｃｒ系バッファー層と電子線によるパターン修正を適用することで、バッファー層を非常に薄くしても十分な反射多層膜の保護能が得られ、従来技術の問題点が解決できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）基板上に、露光光を反射する反射多層膜を有し、該反射多層膜上に露光光を吸収する吸収体層がパターン状に形成され、前記反射多層膜と吸収体層との間に、吸収体層へのパターン形成時のエッチング環境に対して耐性を有するバッファー層を備えた反射型マスクの製造方法であって、
（ａ）基板上に、反射多層膜、バッファー層及び吸収体層が順次形成された反射型マスクブランクスを製造する工程と、
（ｂ）吸収体層の一部を除去し、吸収体層に所定のパターンを形成する工程と、
（ｃ）（ｂ）工程で生じた吸収体層のパターン欠陥を修正するリペア工程と、
を有し、前記バッファー層はクロム（Ｃｒ）単体又はＣｒを主成分とする材料からなり、且つ、前記（ｃ）のリペア工程は、吸収体層のパターン欠陥の修正箇所への電子線照射を含むプロセスにより行うことを特徴とする反射型マスクの製造方法。
【０００６】
（構成２）前記リペア工程は、吸収体層に形成されたパターンの余剰の欠陥領域を除去する工程であることを特徴とする構成１記載の反射型マスクの製造方法。
（構成３）前記バッファー層はＣｒを主成分とし、少なくとも窒素（Ｎ）を含む材料からなることを特徴とする構成１又は２記載の反射型マスクの製造方法。
（構成４）前記バッファー層はＣｒを主成分とし、ルテニウム（Ｒｕ）と珪素（Ｓｉ）の少なくとも何れか１つの元素を含む材料からなることを特徴とする構成１又は２記載の反射型マスクの製造方法。
（構成５）前記吸収体層がタンタル（Ｔａ）を主成分とする材料からなることを特徴とする構成１乃至４の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
（構成６）前記吸収体層がＴａとＢを含む材料からなることを特徴とする構成５記載の反射型マスクの製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る反射型マスクの製造方法を実施の形態により説明する。
図１は反射型マスクブランクス及びこのマスクブランクス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。
反射型マスクブランクス１０は、図１（ａ）に示すように、基板１上に順次、反射多層膜２、バッファー層３、及び吸収体層４の各層が形成された構造をしている。
反射型マスクブランクス１０を構成する各層について説明する。
【０００８】
基板１としては、露光時の熱によるパターンの歪みを防止するため、０±１．０×１０-7／℃の範囲内、より好ましくは０±０．３×１０-7／℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましい。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、アモルファスガラス、セラミック、金属の何れでも使用できる。例えばアモルファスガラスであれば、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2系ガラス、石英ガラス、結晶化ガラスであれば、β石英固溶体を析出した結晶化ガラス等を用いることが出来る。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。
また、基板１は、高反射率及び高転写精度を得るために、高い平滑性と平坦性を備えた基板が好ましい。特に、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑な表面（１０μｍ角エリアでの平滑性）と、１００ｎｍ以下の平坦度（１４２ｍｍ角エリアでの平坦度）を有することが好ましい。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、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。また平坦度は、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ Ｒｅａｄｉｎｇ）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。
【０００９】
次に、反射多層膜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光に対する反射多層膜としては、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反射多層膜として、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。
反射多層膜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。
【００１０】
次に、バッファー層３について説明する。
本発明におけるバッファー層３は、Ｃｒを主成分とする材料からなる。このＣｒ系のバッファー層は、電子線耐性に非常に優れていて、電子線照射によりほとんどエッチングされないため、非常に薄く形成するだけで反射多層膜２を保護できる。ここで、Ｃｒを主成分とするとは、成分中の金属元素のうち、最も組成比の大きい金属がＣｒであるという意味である。
また、バッファー層には以下の条件も必要とされる。
１．吸収体層に対して高いエッチング選択比を持つこと。
２．表面粗さが小さく平滑であること。
３．製造工程において洗浄液として通常用いられる濃硫酸／過酸化水素水等の薬品（酸やＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2等のアルカリ）に対し耐性があること。
４．成膜後の膜応力が小さいこと。
本発明におけるＣｒ系の材料は、上記の条件をも全て満足するバッファー層に適した材料である。
【００１１】
本発明におけるＣｒを主成分とする材料は、Ｃｒ単体でも、その合金でもよい。
このＣｒを主成分とする材料に更に窒素を含むことで、表面の平滑性が向上し、膜の応力制御性が向上するため好ましい。
好ましいＮの含有量の範囲は、５〜５０at％である。Ｎの量をふやすほど、平滑性が向上し、低応力となる傾向になるが、多すぎると耐薬品性が低下するため好ましくない。
このようなＣｒを主成分とし更にＮを含む材料からなるバッファー層は、例えばＣｒＮの場合、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｃｒターゲットを用い、Ａｒに窒素を５〜４０％程度添加した混合ガス雰囲気中で成膜する。
また、Ｃｒを主成分とし、更にルテニウム（Ｒｕ）と珪素（Ｓｉ）の少なくとも何れか１つの元素を含む材料は、特にＤＵＶ光の検査での光学反射率が向上し、コントラストが良くなるという効果が得られる。
Ｒｕ又はＳｉの好ましい含有量（ＲｕとＳｉの両方を含む場合はその合計）の範囲は、１０〜８０at％である。Ｃｒに対するＲｕ又はＳｉの量が少ないと、例えば２００ｎｍ付近の検査光に対する高反射率が得られない。また、Ｒｕ又はＳｉの量が多すぎると、平滑性が低下し、膜応力が大きくなるため好ましくない。
【００１２】
なお、吸収体パターン形成後に行うパターンの欠陥を検出するための検査において、検査光に対する吸収体層２における反射光とバッファー層３における反射光とのコントラストは、例えば次の式で定義される。
コントラスト（％）＝（（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、ここではバッファー層３の反射率をＲ2、吸収体層２の反射率をＲ1とする。）
このようなＣｒを主成分とし更にＲｕとＳｉの少なくとも何れか１つの元素を含む材料からなるバッファー層は、例えばＣｒＲｕの場合、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｃｒ-Ｒｕ合金ターゲットを用い、Ａｒガス雰囲気中で成膜する。
また、バッファー層３の結晶状態は、平滑性の点から、微結晶或いはアモルファスであることが好ましい。
【００１３】
本発明におけるＣｒ系バッファー層は、電子線照射に対する耐性に優れ、吸収体層との間で高いエッチング選択比を持つので、バッファー層の膜厚を１〜１０ｎｍ程度に薄くできる。
バッファー層がこのように薄いので、バッファー層にパターン形成をする際に、加工精度の良いパターン形成が行える。また、バッファー層の膜厚が薄いことから、吸収体層との合計の厚みを薄くする事が出来るので、パターンの高さを抑えて、たとえばパターンエッジにおけるぼやけの発生を無くすことができる。
また、バッファー層を薄く出来るので、場合によってはバッファー層を吸収体層と同様のパターン状に加工せず、反射多層膜上に残すこともできる。
【００１４】
次に、吸収体層４は、露光光である例えばＥＵＶ光を吸収する機能を有するもので、タンタル（Ｔａ）を主成分とする材料を好ましく用いることができる。ここで、Ｔａを主成分とするとは、成分中の金属元素のうち、最も組成比の大きい金属がＴａであるという意味である。Ｔａを主成分とする材料は、通常、金属単体又はその合金である。このような吸収体層の結晶状態は、平滑性、平坦性の点から、アモルファス状又は微結晶の構造を有しているものが好ましい。
Ｔａを主成分とする材料としては、Ｔａ単体、ＴａとＢを含む材料、ＴａとＮを含む材料、ＴａとＢを含み、更にＯとＮの少なくとも何れかを含む材料、ＴａとＳｉを含む材料、ＴａとＳｉとＮを含む材料、ＴａとＧｅを含む材料、ＴａとＧｅとＮを含む材料、等を用いることが出来る。ＴａにＢやＳｉ、Ｇｅ等を加えることにより、アモルファス状の材料が容易に得られ、平滑性を向上させることができる。また、ＴａにＮやＯを加えれば、酸化に対する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させることが出来るという効果が得られる。
【００１５】
この中でも特に好ましい材料として、例えば、ＴａとＢを含む材料（組成比Ｔａ／Ｂが８．５／１．５〜７．５／２．５の範囲である）、ＴａとＢとＮを含む材料（Ｎが５〜３０at％であり、残りの成分を１００とした時、Ｂが１０〜３０at％）が挙げられる。これらの材料の場合、容易に微結晶或いはアモルファス構造を得ることが出来、良好な平滑性と平坦性が得られる。
このようなＴａを主成分とする吸収体層は、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のが好ましい。例えば、ＴａＢＮ膜の場合、タンタルとホウ素を含むターゲットを用い、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。スパッタ法で形成した場合には、スパッタターゲットに投入するパワーや投入ガス圧力を変化させることにより、容易に内部応力を制御できる。また、室温程度の低温での形成が可能であるので、反射多層膜等への熱の影響を少なくすることが出来る。
Ｔａを主成分とする材料以外では、例えば、ＷＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ等の材料が挙げられる。
なお、吸収体層４は、複数層の積層構造としてもよい。
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。
【００１６】
反射型マスクブランクス１０は以上の如く構成されている。
次に、この反射型マスクブランクスを用いた反射型マスクの製造工程を説明する。
反射型マスクブランクス１０（図１（ａ）参照）は、基板１上に順次、反射多層膜２、バッファー層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ス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、所定のレジストパターンを形成する。
形成されたレジストパターンをマスクとして、吸収体層４をドライエッチングして、吸収体パターン４ａを形成する（図１（ｂ）参照）。吸収体層４がＴａを主成分とする材料からなる場合、塩素ガスを用いたドライエッチングを用いることが出来る。
【００１７】
なお、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を除去する。
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、例えば波長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ー層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。
【００１８】
このようにして、例えば図１（ｂ）に示すように、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）５及び、エッチング不足により一部が除去されずに残っているエッチング不足欠陥（黒欠陥）６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。本発明では、パターン欠陥修正箇所への電子線照射を含むプロセスにより修正を行う。
黒欠陥を修正する場合には、ガスを供給しながら電子線を照射して不要部分（例えば図１（ｂ）の６ａで示す部分）の除去を行う。この際、使用するガスとしては、例えばＸｅＦ2等が好ましい。また、照射時の加速電圧は１ｋｅＶ程度が好適である。
このとき、バッファー層３は、電子線照射に対して、反射多層膜２を保護する保護膜となる。本発明におけるＣｒ系のバッファー層は、電子線耐性に非常に優れており、電子線照射によりほとんどエッチングされないため、バッファー層を非常に薄く形成するだけで反射多層膜２を保護することができる。
【００１９】
また、白欠陥を修正する場合には、ガスを供給しながら電子線照射し、ガスに含まれる物質（例えば下記ガスの場合Pt）をピンホール欠陥５に堆積させる。この際、使用するガスとしては、例えば、メチルシクロペンタジエニル白金（ＣＨ3Ｃ5Ｈ4）Ｐｔ（ＣＨ3）3等が挙げられる。照射時の加速電圧は黒欠陥修正の場合と同程度である。
なお、白欠陥修正の場合は、黒欠陥修正に比べて、バッファー層へのダメージはそもそも少ないと思われるが、従来のFIBアシストデポジション法と比較して、はるかに精度良く修正を行う事が出来る。
以上のような電子線照射によるパターン修正は、従来のFIBを用いた修正と比較して、精度が大変良いため、細パターンにも好適に対応することができる。
こうして、ピンホール欠陥５部分には金属等の膜７が堆積し、エッチング不足欠陥６部分では不要部分６ａが除去されて設計通りの開口部８を形成する（図１（ｃ）参照）。
【００２０】
次に、露出したバッファー層３を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファー層にパターン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、本発明のＣｒ系材料からなるバッファー層３は、例えば塩素と酸素を含む混合ガスでのドライエッチングを用いることができる。バッファー層を除去した部分では、反射多層膜２が露出する。
本発明においてはバッファー層を薄くできるので、バッファー層にパターン形成をする際に、加工精度の良いパターン形成が行える。また、バッファー層の膜厚が薄いことから、吸収体層との合計の厚みを薄くする事が出来、パターンの高さを抑えて、パターンエッジにおけるぼやけ等の問題を無くすことができる。
なお、上述したマスク製造工程でのバッファー層３の除去は必要に応じて行えばよく、とくに本発明ではバッファー層を薄く出来るので、場合によってはバッファー層を吸収体層と同様のパターン状に加工せず、反射多層膜上に残すこともできる。
【００２１】
最後に、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の最終的な確認の検査を行う。
なお、本発明により製造される反射型マスクは、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。
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。
【００２２】
（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ス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上に形成される反射多層膜２は、１３〜１４ｎｍの露光光波長帯域に適した反射多層膜を形成するために、本実施例では、Ｍｏ／Ｓｉ周期反射多層膜を採用した。すなわち、反射多層膜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。この反射多層膜２に対し、１３．４ｎｍの光の入射角５度での反射率は６５％であった。又、この反射多層膜２表面の表面粗さは０．１２ｎｍＲｍｓであった。
【００２３】
反射多層膜２上に形成されるバッファー層３は、ＣｒＮ（Ｎ＝０．２）を膜厚３ｎｍに形成した。このＣｒＮバッファー層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２０％混合したガスを用い、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ー層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。
このバッファー層３表面の２５７ｎｍの検査光に対する反射率は５０％であった。また、このバッファー層３の表面粗さは、０．１５ｎｍＲｍｓであった。
次に、吸収体層４として、まずＴａＢＮを膜厚７０ｎｍに形成した。ＴａＢＮの組成は、Ｔａ：Ｂ：Ｎ＝８０：１０：１０とした。このＴａＢＮ層は、DCマグネトロンスパッタ法により、ＴａとＢを含むターゲットを用い、Ａｒに窒素１０％を添加した混合ガスを用いて成膜した。次いで、このＴａＢＮ層上に、ＴａＢＯを膜厚１５ｎｍに形成した。ＴａＢＯの組成は、Ｔａ：Ｂ：Ｏ＝４０：１０：５０とした。このＴａＢＯ層は、DCマグネトロンスパッタ法により、ＴａとＢを含むターゲットを用い、Ａｒに酸素５０％を添加した混合ガスを用いて成膜した。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５％であった。
【００２４】
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ス１０を得た。
次に、上述した反射型マスクブランクス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ス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、レジストパターンを形成した。
このレジストパターンをマスクとして、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）。この塩素を用いたドライエッチングに対する吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は約２０である。
次に、吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターンを１００℃の熱硫酸で除去した。
【００２５】
この状態で、吸収体パターン４ａの検査を行った。吸収体パターン４ａの検査は、波長２５７ｎｍの検査光を用いて行った。
検査の結果、検出された欠陥については、電子線を用いたプロセスによりパターン修正を行った。黒欠陥の修正は、１ｋｅＶの加速電圧で、ＸｅＦ2ガスを供給しながら電子線照射を行い、不要部分を除去した。また、白欠陥の修正は、１ｋｅＶの加速電圧で、メチルシクロペンタジエニル白金ガスを供給しながら電子線照射を行い、ガスに含まれるPtを白欠陥部分に堆積させた（前述の同図（ｃ）参照）。
次に、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ー層３を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファー層パターン３ａを形成した（前述の同図（ｄ）参照）。このバッファー層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。
なお、バッファー層除去後、露出した反射多層膜表面の１３．４ｎｍの光に対する反射率を測定したところ、反射率の低下はみられず、バッファー層を３ｎｍと非常に薄くしたにも拘わらず、反射多層膜へのダメージは生じていなかった。
【００２６】
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。
次いで、反射型マスク２０の最終確認検査を行ったところ、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確認できた。
次に、図２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した。本実施例の反射型マスク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。
【００２７】
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反射多層膜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、本実施例による反射型マスク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。
【００２８】
（実施例２）
本実施例では、バッファー層として、ＣｒＲｕ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上に反射多層膜２を形成した。
次に、反射多層膜２上にバッファー層３として、ＣｒＲｕ（Ｒｕ＝０．２５）を膜厚１０ｎｍに形成した。このＣｒＲｕバッファー層３は、ＣｒＲｕ（Ｒｕ＝２５at％）ターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒ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ー層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。
このバッファー層３表面の２５７ｎｍの光に対する反射率は５５％と高反射率であった。
次に、吸収体層４として、実施例１と同様のＴａＢＮとＴａＢＯの積層膜を膜厚８５ｎｍに形成した。この吸収体層４表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は５％であった。
【００２９】
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクス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ス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。
本実施例では、実施例１に比較してバッファー層３表面の光学反射率を高く取れたため、検査において高いコントラストが得られた。検査の結果、検出された欠陥については、実施例１と同様に電子線を用いたプロセスによりパターン修正を行った。
次に、実施例１と同様に、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ー層３を吸収体パターン４ａに従って除去した後、反射型マスク２０の最終確認検査を行ったところ、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確認できた。
また、本実施例による反射型マスク２０を用い、実施例１と同様、図２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、本実施例による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。
【００３０】
（実施例３）
本実施例では、バッファー層として、ＣｒＳｉ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上に反射多層膜２を形成した。
次に、反射多層膜２上にバッファー層３として、ＣｒＳｉ（Ｓｉ＝０．２）を膜厚８ｎｍに形成した。このＣｒＳｉバッファー層３は、ＣｒＳｉターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒ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ー層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。
このバッファー層３表面の２５７ｎｍの光に対する反射率は５５％と高反射率であった。
次に、吸収体層４として、実施例１と同様のＴａＢＮとＴａＢＯの積層膜を膜厚８５ｎｍに形成した。この吸収体層４表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は５％であった。
【００３１】
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクス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ス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。
本実施例では、実施例１に比較してバッファー層３表面の光学反射率を高く取れたため、検査において高いコントラストが得られた。検査の結果、検出された欠陥については、実施例１と同様に電子線を用いたプロセスによりパターン修正を行った。
次に、実施例１と同様に、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ー層３を吸収体パターン４ａに従って除去した後、反射型マスク２０の最終確認検査を行ったところ、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確認できた。
また、本実施例による反射型マスク２０を用い、実施例１と同様、図２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、本実施例による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。
【００３２】
（実施例４）
本実施例では、実施例１において、吸収体パターン４ａを形成し、この吸収体パターン４ａの検査及び電子線照射によるパターン修正を行った後、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ＣｒＮバッファー層３を除去しなかった点のみが異なる。
反射領域における１３．４ｎｍの光に対する反射率を測定したところ、バッファー層を吸収体パターンに従って除去した場合と比較して３％程度低下しただけであり、実施例１と同様、図２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、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。
【００３３】
（比較例）
本比較例では、バッファー層の材料として、実施例１と同じＣｒＮを用いたが、従来のFIBを用いてパターン修正を行った点が、実施例１と異なる。
実施例１と同様にして、基板１上に反射多層膜２を形成した。
次に、反射多層膜２上にバッファー層３として、ＣｒＮ（Ｎ＝０．２）を膜厚４０ｎｍに形成した。このＣｒＮバッファー層の成膜方法は実施例１と同様である。
次に、吸収体層４として、実施例１と同じＴａＢＮとＴａＢＯの積層膜を形成した。但し、ＴａＢＮを４５ｎｍ、ＴａＢＯを１５ｎｍとし、合計膜厚は６０ｎｍとした。
以上のようにして、本比較例の反射型マスクブランクス１０を得た。
次に、本比較例の反射型マスクブランクスから反射型マスクを製造した。
【００３４】
すなわち、吸収体層４に吸収体パターン４ａを形成した後、実施例１と同様に吸収体パターン４ａの検査を行った。検査の結果、検出された欠陥については、FIBを用いたプロセスによりパターン修正を行った。黒欠陥の修正は、ガリウムイオンを用い、２０ｋｅＶの加速電圧で、Ｂｒガスを供給しながらFIB照射を行った。また、白欠陥の修正は、２０ｋｅＶの加速電圧で、ピレン・スチレンガスを供給しながらFIB照射を行った。
次に、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ー層３を吸収体パターン４ａに従って除去した後、反射型マスク２０の最終確認検査を行った。
バッファー層が４０ｎｍと厚いために、バッファー層を除去する際の加工精度の低下により、側面が垂直なパターンを形成するのが困難で、パターンの形状が設計通りに形成できない箇所があった。このような箇所においては転写テストで良好な転写像が得られなかった。
又、バッファー層を厚く形成する必要があったため、吸収体とバッファー層の合計膜厚が厚くなり、パターンエッジにおいてぼやけが生じている箇所が見られた。
【００３５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、バッファー層を薄くできるので、パターンの形状精度に優れ、パターンの高さを抑えた、良好なパターン転写を実現できる反射型マスクが得られる。また、電子線による高精度のパターン修正が行えるので、微細パターンにも対応することができる。
また、本発明によれば、吸収体層に形成されたパターンの余剰の欠陥を電子線照射により除去するリペアを行った場合、バッファー層を薄くしても十分な反射多層膜の保護能が得られる。
また、本発明においては、バッファー層として、Ｃｒを主成分とし、少なくとも窒素を含む材料を使用することにより、特に平滑性と応力制御性が向上するので好ましい。
また、バッファー層として、Ｃｒを主成分とし、ルテニウムと珪素の少なくとも何れか１つの元素を含む材料を使用することにより、特にパターン検査時のコントラストが向上するので好ましい。
また、本発明は、パターン形成時のＣｒ系バッファー層との組み合わせが良いＴａ系吸収体層を有する反射型マスクの製造に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる反射型マスクブランクスの実施形態及び該マスクブランクスから反射型マスクを製造する工程を示す概略断面図である。
【図２】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 反射多層膜
３ バッファー層
３ａ バッファー層パターン
４ 吸収体層
４ａ 吸収体パターン
１０ 反射型マスクブランクス
２０ 反射型マスク
Claims (4)
- 基板上に、露光光を反射する反射多層膜を有し、該反射多層膜上に露光光を吸収する吸収体層がパターン状に形成され、前記反射多層膜と吸収体層との間に、吸収体層へのパターン形成時のエッチング環境に対して耐性を有するバッファー層を備えた反射型マスクの製造方法であって、
（ａ）基板上に、反射多層膜、バッファー層及び吸収体層が順次形成された反射型マスクブランクスを製造する工程と、
（ｂ）吸収体層の一部を除去し、吸収体層に所定のパターンを形成する工程と、
（ｃ）（ｂ）工程で生じた吸収体層のパターン欠陥を修正するリペア工程と、
を有し、前記吸収体層はタンタル（Ｔａ）を主成分とする材料からなり、前記バッファー層はクロム（Ｃｒ）単体又はＣｒを主成分とする材料によって膜厚１〜１０ｎｍで形成され、前記（ｃ）のリペア工程は、吸収体層に形成されたパターンの余剰の欠陥領域にＸｅＦ ２ ガスを供給しながら電子線照射を行って除去する工程であることを特徴とする反射型マスクの製造方法。 - 前記バッファー層はＣｒを主成分とし、少なくとも窒素（Ｎ）を含む材料からなることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクの製造方法。
- 前記バッファー層はＣｒを主成分とし、ルテニウム（Ｒｕ）と珪素（Ｓｉ）の少なくとも何れか１つの元素を含む材料からなることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクの製造方法。
- 前記吸収体層がＴａとＢを含む材料からなることを特徴とする請求項１記載の反射型マスクの製造方法。
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