JP5218190B2 - パターン形成方法、極端紫外露光用マスク、極端紫外露光用マスクの製造方法および極端紫外露光用マスクの修正方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体デバイス等をリソグラフィ技術により製造する際にパターンの原版として用いられるマスクおよびそのパターンの形成方法に関するものである。より詳細には、極端紫外領域の波長の光を光源としてパターン転写を行う露光装置とともに用いられるマスクおよびそのパターン形成方法に関するものである。

半導体集積回路は性能および生産性を向上させるために微細化、高集積化が進んでおり、回路パターンを形成するためのリソグラフィ技術についても、より微細なパターンを高精度に形成するための技術開発が進められている。露光装置の光源についても短波長化が進められ、波長１３．５ｎｍの極端紫外光（ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光、以下単に「ＥＵＶ光」と称する。）を用いた装置、プロセスが開発されている。

ＥＵＶ光の波長領域では、あらゆる物質の屈折率は１に近い値となり、また、吸収係数が大きいという特徴がある。このため、従来からのレンズを用いた光学系ではなく、屈折率の差が比較的大きい２種類の材料を交互に積層した多層膜を用いた反射光学系が利用される。露光に用いるマスクについても、従来の合成石英基板に遮光パターンを形成したフォトマスクとは異なり、基板上に多層膜鏡を形成し、その反射率を選択的に低下させるパターンを形成する必要がある。

多層膜鏡の一部におけるＥＵＶ光の反射率を選択的に低下させたパターンを形成する方法としては、例えば、多層膜上にＥＵＶ光を吸収するパターンを形成する方法、多層膜鏡自体をパターン加工する方法、および、多層膜の構造を部分的に変質させる方法、などが提案されている。

多層膜上にＥＵＶ光を吸収するパターンを形成する方法は、例えば、特許文献１に開示されている。吸収パターンの材料としては、例えばタンタルのようにＥＵＶ光に対する吸収係数の大きい材料が用いられる。また、吸収パターンをエッチング加工する際や吸収パターンに生じた欠陥を修正する際に多層膜に損傷を与えてしまうのを防止する目的で、吸収パターンと多層膜鏡との間に中間層（以下、バッファー層とも呼ぶ）を設ける場合がある。

このようなパターンを半導体ウェハ上に投影露光するためには、光源から基板上の多層膜鏡に向かって照射され、多層膜鏡において反射された光を半導体ウェハ上に導く。従って、従来のようにマスクに対して露光光が垂直に入射するのではなく、基板法線方向に対して典型的には６度程度の斜め方向から光が入射することが特徴である。

このように斜め方向から光が入射すると、多層膜上に吸収パターンを形成した場合には吸収パターンの影ができてしまい、この影響は吸収パターンが厚いほど大きくなる傾向がある。また、多層膜自体を直接パターン加工する場合についても、多層膜全体の厚さは吸収パターンよりもさらに厚いため、光の入射方向と影の影響について考慮する必要がある。

これに対して、多層膜の一部を選択的に変質させて反射率を低下させる方法が知られている。この場合は、上記の方式と比較して、露光光の反射率を低下させるためのパターン部分の段差を小さくすることが可能である。例えば、特許文献１乃至３に開示されているように、電子ビームあるいはイオンビームを選択的に照射することにより多層膜を構成する２つの層の間でミキシングを起こすことによって反射率を低下させることが可能である。例えば、モリブデンとシリコンを交互に積層した多層膜に電子ビームを照射してミキシングを起こした場合、モリブデンシリサイドになることで体積が減少する。このため、部分的にへこんだ形態となるが、この段差は一般的に用いられている上述の吸収パターンの厚さよりも小さい。

特開平７−３３３８２９号公報 特公平６−６６２５１号公報 米国特許第６７０７１２３号明細書 米国特許第６７５６１５８号明細書

このように、多層膜内でのミキシングによる反射率の低下を利用することで、表面での段差が小さいパターンを形成することが可能である。しかしながら、イオンビーム照射により加速したイオンの衝突によって多層膜の構造を十分に変えるためには、ドーズ量（単位面積あるいは単位体積あたりのイオンビームの照射量。以下同じ。）が高いことが必要であり、集束イオンビームを走査してパターン形成しようとすると、電子ビームリソグラフィーによりレジストパターン形成後にエッチング処理する方法と比較して、パターンの形成に非常に時間がかかるという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、少ないドーズ量でＥＵＶ光の反射率を低下させたパターンを形成できるパターン形成方法を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、ＥＵＶ光の反射率のコントラストが高い極端紫外露光用マスク、およびＥＵＶ光の反射光のコントラストが高い極端紫外露光用マスクを短時間で製造可能な極端紫外露光用マスクの製造方法を提供することである。
また、本発明のさらに他の目的は、ＥＵＶ光の反射率のコントラストが高い極端紫外露光用マスクを安定して製造できる極端紫外露光用マスクの修正方法を提供することである。

本発明のパターン形成方法は、 極端紫外光を反射可能な多層反射膜を有する基板における前記多層反射膜の面上に、前記極端紫外光の吸収係数が前記多層反射膜における吸収係数よりも高く、かつ、前記多層反射膜の最表面層と混合されることによりエッチング速度が低下する高吸収膜を形成する成膜工程と、前記高吸収膜に対してイオンビームを照射して、前記多層反射膜の内部における各層が混合された第一混合層と、前記最表面層と前記高吸収膜との間に前記最表面層と前記高吸収膜とが混合された第二混合層と、を有する混合層を生じさせるミキシング工程と、前記ミキシング工程に続いてエッチングによって前記混合層を除く前記高吸収膜の成分を除去して前記多層反射膜の最表面層および前記混合層を露出させるエッチング工程と、を備えることを特徴としている。

すなわち本発明は、多層膜上にＥＵＶ光に対する吸収係数が高く、多層膜の最表面層とのミキシングによりエッチング速度が低下する材料を積層し、選択した位置にイオンビームを照射することにより混合層を形成した後に、エッチング処理によりイオンビーム未照射領域の多層反射膜表面を露出させる工程を有するものである。
この発明によれば、イオンビーム照射工程に続いてエッチング処理を行うことで、イオンビーム未照射領域の多層反射膜はＥＵＶ光を反射可能な状態で露出される。一方で、イオンビーム照射位置では多層反射膜はＥＵＶ光の反射率が低下した状態で露出される。従って、イオンビームの照射によって多層反射膜の表面にＥＵＶ光の反射率が異なる所望の描画パターンを選択的に形成させることができる。

また、本発明のパターン形成方法は、前記ミキシング工程において、前記高吸収膜に対して集束イオンビームを所定のパターンにあわせて走査処理し、前記走査処理によって所定のパターンをなす前記混合層を形成することが好ましい。
この発明によれば、集束イオンビームが採用されており、イオンビームが集束されているので、混合層を形成するためのイオンビームを高吸収膜に直接照射することができる。

また、本発明のパターン形成方法は、前記成膜工程と前記ミキシング工程との間に前記高吸収膜の面上に所定のパターンを有するパターン膜を成膜するパターニング工程を備えることができる。

すなわち、本発明は、多層反射膜上にＥＵＶ光に対する吸収係数が高く、多層反射膜の最表面層とのミキシングによりエッチング速度が低下する層を積層し、その上に所定のパターン形成し、所定のパターンが形成された後にイオンビームが照射される。
この発明によれば、所定のパターン形状を有するパターン膜によってイオンビームの一部が遮られることで、多層反射膜には所定のパターンと同形状にイオンビームが照射される。この場合、一般的なパターン形成工程に対して本発明のパターン形成方法を好適に適用させることができる。

また、本発明のパターン形成方法は、前記最表面層がシリコンを主成分とすることが好ましい。
また、本発明のパターン形成方法は、前記高吸収膜がクロムを主成分とすることが好ましい。

本発明の極端紫外露光用マスクは、本発明のパターン形成方法によって製造される極端紫外露光用マスクであって、前記多層反射膜が極端紫外光を反射可能で、かつ前記混合層が前記極端紫外光を吸収可能であることを特徴としている。
この発明によれば、多層反射膜と混合層とにおけるＥＵＶ光の反射率が異なっているので、ＥＵＶ光の明暗に基づいて対象物に対してパターン形状を投影させることができる。

本発明の極端紫外露光用マスクの製造方法は、多層反射膜上にパターン修正用のバッファー層と転写パターンを形成するための吸収層とを順次積層してなるマスクブランクスを用いる極端紫外露光用マスクの製造方法であって、前記転写パターンの周囲で前記バッファー層が外部に露出された領域にイオンビームを照射して前記多層反射膜の最表面層と前記バッファー層とを混合させ、前記多層反射膜の最表面層における極端紫外光の反射率よりも低い反射率を有する混合層を生じさせる周辺ミキシング工程と、前記混合層を残しつつ前記バッファー層をエッチングによって除去するエッチング工程と、を備えることを特徴としている。
この発明によれば、転写パターンの周囲に混合層が形成されている。このため、転写パターンに基づいて対象物に転写パターンが投影される際に、転写パターンの周囲における多重露光が抑制できる。

本発明の極端紫外露光用マスクは、多層反射膜上にパターン修正用のバッファー層と所定の転写パターンを形成するための吸収層とを順次積層してなるマスクブランクスを用いて形成された極端紫外露光用マスクであって、前記転写パターンの周囲には、前記多層反射膜の最表面層と前記バッファー層とを混合させ、前記多層反射膜の最表面層における極端紫外光の反射率よりも低い反射率を有する混合層が形成されていることを特徴としている。
この発明によれば、転写パターンの周囲に混合層が形成されている。このため、転写パターンに基づいて対象物に転写パターンが投影される際に、転写パターンの周囲における多重露光が抑制できる。

本発明の極端紫外露光用マスクの修正方法は、多層反射膜上にパターン修正用のバッファー層と所定の転写パターンを形成するための吸収層とを順次積層してなるマスクブランクスを用いる極端紫外露光用マスクの修正方法であって、前記転写パターンをなす前記吸収層が欠落して前記バッファー層が露出された欠落部にイオンビームを照射して前記多層反射膜の最表面層と前記バッファー層とを混合させ、前記多層反射膜の最表面層における極端紫外光の反射率よりも低い反射率を有する混合層を生じさせる修正ミキシング工程と、外部に露出された前記バッファー層を、前記混合層と前記転写パターンをなす前記吸収層とを残してエッチング除去し、前記多層反射膜の最表面層を露出させるエッチング工程とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、極端紫外露光用マスクの製造過程において転写パターンの形成後に転写パターンの欠落が生じていたことが判明した場合に、欠落部に混合層を生じさせてＥＵＶ光の反射率を低下させることができる。したがって、混合層が形成されることで吸収層の欠落を修正することができる。

本発明のパターン形成方法によれば、多層反射膜内のミキシングが不十分で、ＥＵＶ光に対する反射率が多少残っている状態であっても、表面に形成した混合層による吸収を併用できる。このため、多層膜内のミキシングを完全にするのに要するドーズ量よりも低いドーズ量のイオンビームで十分なパターンコントラストが得られる。
また、本発明の極端紫外露光用マスクおよび極端紫外露光用マスクの製造方法によれば、前述のように低いドーズ量のイオンビームで十分なパターンコントラストが得られるので、パターンの形成に要する時間を短縮することができ、十分なパターンコントラストを有する極端紫外露光用マスクを短時間で製造することができる。
また、本発明の極端紫外露光用マスクの修正方法によれば、混合層によって吸収層の欠落を修正できるので、ＥＵＶ光の反射率のコントラストが高い極端紫外露光用マスクを安定して製造できる。

本発明の第１実施形態の極端紫外露光用マスクの構成を示す断面図である。 同実施形態の極端紫外露光用マスクの製造方法およびパターン形成方法を示すフローチャートである。 同極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。 同極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は同極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。 同極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。 本発明の第２実施形態の極端紫外露光用マスクの製造方法およびパターン形成方法を示すフローチャートである。 同実施形態における極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は同実施形態における極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は同実施形態における極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。 同実施形態における極端紫外露光用マスクの製造の一過程および同実施形態における極端紫外露光用マスクの構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の極端紫外露光用マスクの修正方法およびパターン形成方法を示すフローチャートである。 同実施形態における極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は同実施形態における極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。 同実施形態における極端紫外露光用マスクの製造の一過程および同実施形態における極端紫外露光用マスクの構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態の極端紫外露光用マスクの製造方法を示すフローチャートである。 （Ａ）ないし（Ｃ）は同実施形態における極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。 同実施形態における極端紫外露光用マスクの製造の一過程および極端紫外露光用マスクの構成を示す断面図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態の極端紫外露光用マスク、パターン形成方法および極端紫外露光用マスクの製造方法について図１から図６を参照して説明する。

（極端紫外露光用マスクの構成）
図１は、本実施形態の極端紫外露光用マスクの構成を示す断面図である。図１に示すように、極端紫外露光用マスク１（以下「マスク１」と称する。）は、基板１０と、基板１０の面上に構成された多層反射膜１２とを備えている。多層反射膜１２の少なくとも一部には、多層反射膜１２の各層が混合された第一混合層３１と、第一混合層３１に対して多層反射膜１２の厚さ方向に重畳して形成された第二混合層３２と、が構成されている。

基板１０は、熱膨張率が小さい素材によって構成されていることが好ましく、本実施形態の基板１０は、例えば酸化チタンを含有するガラス基板である。また、基板１０と多層反射膜１２との間は平坦に構成されていることが好ましく、基板１０の第１面１０ａは平滑となるように研磨されている。

多層反射膜１２は、ＥＵＶ光を反射可能に構成された反射膜である。本実施形態の多層反射膜１２は、第一層１２ａと第二層１２ｂとが交互に積層されて構成されている。第一層１２ａは、モリブデンを含有している。また第二層１２ｂは、シリコンを含有している。本実施形態では、第一層と第二層とのそれぞれの厚さは、それぞれ２．８ｎｍと４．２ｎｍである。また、多層反射膜１２は第一層１２ａと第二層１２ｂとの積層数が４０対となるように構成されている。なお、上述した第一層１２ａと第二層１２ｂとの厚さおよび積層数は典型的な値を例示したもので、本実施形態の多層反射膜１２の構成はこれに限られたものではない。

多層反射膜１２は、高温環境下において熱的に不安定になるように構成されており、所定温度以上に加熱された際には第一層１２ａと第二層１２ｂとの界面にＳｉ化合物（本実施形態ではモリブデンシリサイド）が生じて明瞭な界面が消失する。
第一混合層３１は、多層反射膜１２において上述のＳｉ化合物が生じるように構成された部分である。第一混合層３１は、第一層１２ａと第二層１２ｂとの間に明瞭な界面が存在せず、第一層１２ａと第二層１２ｂとが混合されて構成されている。本実施形態では、第一混合層３１は、第一層１２ａと第二層１２ｂとが完全に混合されている必要は無く、第一層１２ａと第二層１２ｂとの界面が一部残存していても構わない。

第二混合層３２は、多層反射膜１２の最表面に露出されて構成されており、ＥＵＶ光の吸収係数が高く、かつ、多層反射膜１２の最表面層と混合されることによりエッチング速度が低下する成分を含有している。本実施形態では、第二混合層３２はクロム（Ｃｒ）を含有している。また、第二混合層３２は、多層反射膜１２の第一層１２ａと混合されているため上述の第一混合層３１と同様に明瞭な界面が消失している。第二混合層３２においてこのように界面が消失した部分には、クロムシリサイドが生じている。

なお、ＥＵＶ光の吸収係数が高く、かつ、多層反射膜１２の最表面層と混合されることによりエッチング速度が低下する成分には、クロム以外を採用することができる。例えば鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、あるいはタングステン（Ｗ）などである。
第一混合層３１と第二混合層３２とによって混合層３０が構成されている。

以下では、マスク１の作用について説明する。
図１に示すように、マスク１は、例えば多層反射膜１２に対してＥＵＶ光Ｌ１を入射させると、多層反射膜１２における各層でＥＵＶ光Ｌ１が反射される。一方で混合層３０に対してＥＵＶ光Ｌ２を入射させると、第二混合層３２においてはＥＵＶ光Ｌ２が吸収される。さらに第二混合層３２を透過して第一混合層３１まで到達したＥＵＶ光Ｌ２は第一混合層３１において第一層１２ａと第二層１２ｂとの界面が消失しているために反射不能であり、ガラス基板１０側に透過するのにしたがって吸収される。その結果、多層反射膜１２の面上において混合層３０が構成された領域は、ＥＵＶ光Ｌ２の反射率が低下している。

このように、多層反射膜１２の一部に混合層３０が配置されていることでＥＵＶ光Ｌ１、Ｌ２の反射光にコントラストが生じ、このコントラストに基づいて混合層３０の形状に対応するパターンを露光することができる。

（極端紫外露光用マスクの製造方法およびパターン形成方法）
以下では、マスク１の製造方法について詳述する。また、本実施形態のパターン形成方法についてもあわせて詳述する。

図２は本実施形態の極端紫外露光用マスクの製造方法を示すフローチャートである。また、図３〜図６は本実施形態の極端紫外露光用マスクの製造方法における製造の一過程を示す断面図である。

図３は、図２に示す多層反射膜形成工程Ｓ１０におけるマスク１の製造の一過程を示している。多層反射膜形成工程Ｓ１０では、図３（Ａ）に示すように板状の基板１０の少なくとも片面（例えば第一面１０ａ）が平滑に形成される。続いて、図３（Ｂ）に示すように、第一面１０ａの面上にモリブデンとシリコンとが交互に成膜されて、多層反射膜１２が積層される。このとき、多層反射膜の最表面層はシリコンを主成分とする第二層１２ｂである。

なお、多層反射膜形成工程Ｓ１０において形成された基板１０と多層反射膜１２とを有する反射膜鏡については、一般に入手可能な適宜のＭｏ／Ｓｉ多層膜反射鏡を選択して採用することもできる。

図２に示すように、多層反射膜形成工程Ｓ１０に続いて、多層反射膜１２に対して混合層３０による所定のパターンを形成するパターン形成工程Ｓ２０が行われる。所定のパターンとは、たとえばマスク１を用いてＥＵＶ光Ｌ１、Ｌ２を反射させる際に反射光のコントラストを付けて所望の回路形状を半導体基板上に露光するための回路パターンなどである。

図４は、図２に示すパターン形成工程Ｓ２０のうち成膜工程Ｓ２１におけるマスク１の製造の一過程を示している。図４に示すように、成膜工程Ｓ２１では、多層反射膜１２の面上にクロムを主成分とする高吸収膜１４を例えば２０ｎｍの厚さに形成する。この場合、純粋なクロム膜をスパッタリング法で形成すると結晶粒が成長しやすくなるため、フォトマスクで典型的に用いられているように窒素などを添加することが好ましい。

続いて、図２に示すように高吸収膜１４に対してイオンビーム２０を照射して混合層３０を生じさせるミキシング工程Ｓ２２が行われる。図５（Ａ）、（Ｂ）はミキシング工程Ｓ２２におけるマスク１の製造の一過程を示している。図５（Ａ）に示すように、ミキシング工程Ｓ２２では、高吸収膜１４に向かって集束イオンビーム２０が照射される。イオンビーム２０としてはガリウム（Ｇａ）等の液体金属のイオン源を用いることができる。また、集束イオンビーム２０の加速電圧は３０ｋＶ〜１００ｋＶ程度でよい。また、集束イオンビーム２０の照射ドーズ量は、用いるイオン源、加速電圧、所望の反射率によって異なるが、典型的には１０^８〜１０^１４ｉｏｎｓ／ｃｍ^２程度であることが好ましい。

図５（Ｂ）に示すように、集束イオンビーム２０が照射された後では、上述したような所定のパターンが描画されている。所定のパターンは集束イオンビーム２０が照射された位置に対応して第一混合層３１と第二混合層３２とが生じることによって形成されている。また、第二混合層３２と高吸収膜１４との界面は不明瞭であるが、その不明瞭な界面は多層反射膜１２の最表面層である第二層１２ｂを構成するシリコンが高吸収膜１４の中に拡散する距離の分だけ高吸収膜１４の内側に入った位置にある。
一方、第一混合層３１では多層反射膜１２の第一層１２ａと第二層１２ｂとが混合されてその界面が不明瞭になっている。

ミキシング工程Ｓ２２では、第一混合層３１において第一層１２ａと第二層１２ｂとを完全に混合することは必須ではない。つまり、上述した集束イオンビーム２０の照射ドーズ量は第一層１２ａと第二層１２ｂとを完全に混合するほどに高くなくてもよい。また、集束イオンビーム２０の照射時間についても同様に第一層１２ａと第二層１２ｂとを完全に混合する時間よりも短い時間で構わない。

続いて、図２に示すように高吸収膜１４をエッチング除去するエッチング工程Ｓ２３が行われる。図６はエッチング工程Ｓ２３におけるマスク１の製造の一過程を示している。図６に示すように、塩素と酸素を含むガスによるプラズマを用いたドライエッチングにより高吸収膜１４を加工除去し、集束イオンビーム２０を照射していない部分の多層反射膜１２を表面に露出させる。集束イオンビーム２０を照射した部分については、上述したように高吸収膜１４と多層反射膜１２の界面、および多層反射膜１２の内部でミキシングが起こる。また、構造が変質した第一混合層３１の上にクロムシリサイドを含有する第二混合層３２が積層された状態になっている。
混合層３０では、上述のようにＥＵＶ光の反射率が低下している。これにより、多層反射膜１２と混合層３０とによって、集束イオンビーム２０の走査によって描画されたパターンにしたがってＥＵＶ光に対する反射率が選択的に低下されたパターンが形成される。

以上説明したように、本実施形態の極端紫外露光用マスク１、極端紫外露光用マスクの製造方法、パターン形成方法によれば、多層反射膜１２の内部での第一層１２ａと第二層１２ｂとの混合に加えて多層反射膜１２と高吸収膜１４との混合が起こる。つまり、ＥＵＶ光の反射率を低下させるための構成として第一混合層３１と第二混合層３２との複数の要素を備えている。このため、例えば多層反射膜１２の内部でのミキシングが不十分で、第一混合層３１においてＥＵＶ光に対する反射率が多少残っている状態であっても、第一混合層３１の表面に形成された第二混合層３２におけるＥＵＶ光の吸収を併用できる。このため、混合層を生じさせるためのイオンビームのドーズが従前より低く抑えられ、かつ十分なパターンコントラストが得られる。

また、第一混合層３１により反射率が低下するため、第二混合層３２の厚さは例えば前記特許文献１に示されるような吸収層より薄い状態であっても十分にパターンコントラストが得られる。このため、第二混合層３２が多層反射膜１２の厚さ方向で多層反射膜１２の最表面から突出される高さを低く抑えることができる。したがって、多層反射膜１２に対して角度を有して入射されるＥＵＶ光が第二混合層３２によって遮られることが抑制される。その結果、所定のパターンに対してより忠実に露光光（ＥＵＶ光）を反射させることができる。

また、ミキシング工程Ｓ２２では集束イオンビーム２０が照射されて混合層３０が生じ、さらに続いてエッチング工程Ｓ２３が行われて混合層３０が露出される。そのため、集束イオンビーム２０が未照射の領域の多層反射膜１２はＥＵＶ光を反射可能な状態で露出され、一方でイオンビーム照射位置における多層反射膜１２は混合層３０によってＥＵＶ光の反射率が低下した状態で露出される。従って、イオンビームの照射によって多層反射膜の表面にＥＵＶ光の反射率が異なる所望の描画パターンを選択的に形成させることができる。

また、イオンビームとして集束イオンビームが用いられていることで、イオンビームが高吸収膜１４上を走査処理するように照射されるだけで混合層３０のパターンを形成することができる。このため、回路形状等の所定のパターンを形成するための材料を削減して効率的に極端紫外露光用マスクを製造することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の極端紫外露光用マスクおよび極端紫外露光用マスクの製造方法、およびパターン形成方法について図７から図１１を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第１実施形態と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。

本実施形態では、製造される極端紫外露光用マスクの構成は上述の第１実施形態のマスク１とほぼ同様である。しかしながら、その製造方法、およびパターン形成方法が上述の第１実施形態と異なっている。本実施形態では、高吸収膜１４が積層されたあと、高吸収膜１４にさらにイオンビームに対する阻止能の高い材料を含有するパターン膜１６を積層して所定のパターンを有するマスキングを施した後に、全面にイオンビーム２０を照射している。

図７は、本実施形態の極端紫外露光用マスクの製造方法およびパターン形成方法を示すフローチャートである。また、図８〜図１１は、本実施形態の極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。
図７に示すように、本実施形態では、パターン形成工程Ｓ２０に代えてパターン形成工程Ｓ１２０を備えている。パターン形成工程Ｓ１２０は、第１実施形態と同様な成膜工程の後にパターニング工程Ｓ１２２と、ミキシング工程Ｓ１２３と、エッチング工程Ｓ１２４とを備えている。

図８は、本実施形態の極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図で、図７に示す成膜工程Ｓ２１が完了した後の状態を示している。成膜工程Ｓ２１までの工程は第１実施形態と同様に行うことができる。

図９（Ａ）および（Ｂ）は、パターニング工程Ｓ１２２における極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示す断面図である。図９（Ａ）に示すように、パターニング工程Ｓ１２２では、高吸収膜１４の面上にタンタルを主成分とするパターン膜１６を形成する。パターン膜１６はイオンビームのマスキングパターンとして使用するので膜厚が大きい方が有利であるが、膜厚が大きすぎるとパターンを高精度で形成するのが難しくなる。本実施形態では、パターン膜１６の膜厚は例えば７０ｎｍである。なお、パターン膜１６の膜厚は、後述するミキシング工程Ｓ１２３で用いるイオンビームの種類、加速電圧、ドーズ量に応じて選択される。

次に、図９（Ｂ）に示すように電子線リソグラフィ技術等を用いて所定のパターン形状を有するレジストパターンを形成してパターン膜１６を所定のパターン形状に形成する。なお、レジストをマスクとしてエッチングすることにより所定のパターンを形成する場合には、最終的に必要なパターンを白黒反転させたものとしておく。また、図には示さないがリフトオフ法によって同様にパターンを形成する場合には、最終的に必要なパターンをレジストで形成することで、同様の結果が得られる。

続いて、図７に示すようにミキシング工程Ｓ１２３が行われる。図１０（Ａ）および（Ｂ）は、ミキシング工程Ｓ１２３における極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示している。

図１０（Ａ）に示すように、ミキシング工程Ｓ１２３では所定のパターンが形成されたパターン膜１６上から全面にイオンビーム２０を照射する。イオンビーム２０の照射量は第１実施形態と同様でよい。イオンビーム２０は、パターン膜１６には吸収されるが、パターニング工程Ｓ１２２においてパターン膜１６に形成された厚さ方向の貫通孔の部分では高吸収膜１４および多層反射膜１２に到達可能である。

図１０（Ｂ）に示すように、パターン膜１６に形成された貫通孔を介して照射されたイオンビーム２０によって、多層反射膜１２と高吸収膜１４との間には第１実施形態と同様に第二混合層３２が生じる。同時に、多層反射膜１２の第一層１２ａと第二層１２ｂとは混合されて第一混合層３１を生じる。こうして第１実施形態と同様に所定のパターン形状をなす混合層３０のパターンが形成される。

続いて、図７に示すようにエッチング工程Ｓ１２４が行われる。図１１は、エッチング工程Ｓ１２４における極端紫外露光用マスクの製造の一過程を示している。図１１に示すように、パターン膜１６をエッチング除去し、さらに引き続いて高吸収膜１４をエッチング除去する。パターン膜１６でマスキングされた領域には多層反射膜１２の最表面が露出している。これに対して、パターン膜１６に形成された貫通孔に対応した多層反射膜１２の表面の領域にはクロムとシリコンを含有してなる第二混合層３２が残留している。また、多層反射膜１２の内部にはシリコンとモリブデンが混合されてなる第一混合層３１が生じている。このように、第一混合層３１と第二混合層３２とを有する混合層３０によってＥＵＶ光に対する反射率が選択的に低下したパターンが形成された極端紫外露光用マスク１００が製造される。

本実施形態では、パターン膜１６が高吸収膜１４の面上に積層されることで、イオンビームがパターン膜１６の全面に照射されても所定のパターンの形状を有する混合層３０を構成することができる。したがって、イオンビームの軌跡を厳密に制御できない装置に対しても本発明を好適に適用させてＥＵＶ光の反射光のコントラストを高めることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態の極端紫外露光用マスクの修正方法について図１２〜図１５を参照して説明する。本実施形態の極端紫外露光用マスクの修正方法は、多層反射膜１２の面上にＥＵＶ光を吸収可能で所定のパターン形状を有するパターン膜１６が配置された極端紫外露光用マスクのパターンを修正する方法である。本実施形態の極端紫外露光用マスクは、上述の各実施形態とは異なり、パターン膜１６はエッチングによって剥離されず、パターン膜１６によってＥＵＶ光の反射が抑制されてＥＵＶ光の反射光のコントラストが生じるマスクである。

図１２は、本実施形態のパターン修正方法を示すフローチャートである。また、図１３〜図１５は極端紫外露光用マスクの製造工程におけるパターン修正の工程の一過程を示す断面図である。
本実施形態では、例えば多層反射膜１２上にパターン修正用のバッファー層（高吸収膜１４）と所定の転写パターンを形成するための吸収層（パターン膜１６）とを順次積層してなるマスクブランクス２００ａ（不図示）を用いることができる。パターン膜１６に所定のパターンを形成するまでの工程は第２実施形態と同様の多層反射膜形成工程Ｓ１０、成膜工程Ｓ２１、およびパターニング工程Ｓ１２２が適用される（図１２参照）。

図１３は、パターニング工程Ｓ１２２が完了した状態を示す断面図である。図１３に示すように、パターニング工程Ｓ１２２の完了後に、パターン膜１６の厚さ方向にピンホール４０が生じている。ピンホール４０は、パターニング工程Ｓ１２２において想定しないパターン膜１６の欠落部である。ピンホール４０は、例えばパターニング工程Ｓ１２２の後に実施されるパターン膜１６の欠陥検査によって判明する。なお、ピンホール４０が残存したままでは、ピンホール４０を介してＥＵＶ光が入射し、多層反射膜１２で反射してピンホール４０から出射可能である。このため、想定しないＥＵＶ光の反射光を生じることで意図しない露光欠陥を生じることがある。

図１４（Ａ）、および（Ｂ）は、図１２に示す修正ミキシング工程Ｓ２２３における極端紫外露光用マスクの修正の一過程を示す断面図である。修正ミキシング工程Ｓ２２３では、ピンホール４０内にイオンビーム２０が照射され、ピンホール４０を介して高吸収膜１４および多層反射膜１２にイオンビーム２０が到達する。
すると、上述の各実施形態と同様にイオンビーム２０が照射された領域に混合層３０が生じる。このとき、図１４（Ｂ）に示すようにピンホール４０に対してパターン膜１６の厚さ方向で重畳する多層反射膜１２の第一層１２ａ、第二層１２ｂ、高吸収膜１４の部分が混合層３０になる。混合層３０では、上述の通りＥＵＶ光の反射率が低下している。

続いて、図１２に示すエッチング工程Ｓ１２４が行われる。図１５はエッチング工程Ｓ１２４における極端紫外露光用マスクの修正の一過程を示す断面図である。図１５に示すように、エッチング工程Ｓ１２４では、塩素と酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、パターン膜１６を残して高吸収膜１４を除去する。すると、パターン膜１６に厚さ方向に貫通する貫通孔の部分に対応する多層反射膜１２の表面が外部に露出される。ここで、第二混合層３２は多層反射膜１２の最表面に残存しており、ＥＵＶ光の反射率が低下している。これにより、本実施形態の修正方法により修正された極端紫外露光用マスク２００は、物理的にはピンホール４０は空いているがピンホール４０部分ではＥＵＶ光は反射されないため、ピンホール４０による欠陥が修正されたことになる。

本実施形態の極端紫外露光用マスクの修正方法によれば、多層反射膜１２の第一層１２ａと第二層１２ｂとを混合させて周期構造を破壊するとともに、第二混合層３２による光吸収を併用することができる。このため、例えば従来のように多層反射膜の周期構造を破壊することによってのみ反射率を低下させる方法に比してイオンビームのドーズ量が低くても十分な修正効果が得られる。

また、本発明による混合層３０と、多層反射膜１２上のパターン膜１６とを併用しているので、パターン膜１６の検査を実施してパターン膜１６の一部の欠落が判明した場合に簡便にパターンを修正できる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態の極端紫外露光用マスクおよび極端紫外露光用マスクの製造方法について図１６〜図１８を参照して説明する。
半導体基板上に多数のチップを形成する際に、隣接するチップとの境界部を露光装置で完全に遮蔽するのが困難な場合がある。本実施形態では、半導体基板などの上に転写するためのパターン以外に、このパターンの周辺に補助的に用いる領域に混合層３０が構成されている。

図１６は本実施形態の極端紫外露光用マスクの製造方法を示すフローチャートである。本実施形態では、上述の第２実施形態の極端紫外露光用マスクの製造方法に対して、ミキシング工程Ｓ１２３に代えて周辺ミキシング工程Ｓ３２３を備える点で異なっている。また、パターニング工程Ｓ１２２までは第２実施形態と同様の工程がおこなわれる。

図１７（Ａ）ないし（Ｃ）は、本実施形態の極端紫外露光用マスクの製造方法における製造の一過程をそれぞれ示す断面図である。
図１７（Ａ）は、パターニング工程Ｓ１２２が完了した状態を示している。この時、パターン膜１６には、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成されており、この貫通孔はパターン膜１６の面に沿って所定のパターンを構成している。

ここで、図１７の符号Ａの領域は半導体基板上に転写されるパターンが形成される領域、符号Ｂは転写されるチップに隣接する位置のチップに対応するマスク面上の位置を表している。領域Ａの外側には露光光が入射しないことが好ましいが、種々のパターンに対応して露光装置側で厳密にパターン領域のみに光を入射させることは実際には困難である。このため、図１７の符号Ｃに示すような隣接チップ位置に対応する位置にまで露光光が入射してしまう場合がある。この場合、符号Ｂと符号Ｃとで示す領域が互いに重なる部分（周辺領域５０）は多重露光されることになるため、ＥＵＶ光の反射率が十分に低くなっている必要がある。

本実施形態では、周辺領域５０については、パターン膜１６が開口されて高吸収膜１４が外部に露出された状態にしておく。これはあらかじめパターン膜１６を加工するパターンデータにこの周囲の枠状部分のデータを入れておいても良いし、レーザー描画装置等を用いて、重ね描画技術によって形成してもよい。このとき、上述の第３実施形態に示したようにパターン膜１６の欠陥検査および修正を行うことができる。次に、図１７（Ｂ）に示すように、周辺領域５０にイオンビーム２０を照射する。すると、図１７（Ｃ）に示すように高吸収膜１４と多層反射膜１２の界面、および多層反射膜１２の内部で混合層３０が生じる。

引き続いて、図１６に示すエッチング工程Ｓ１２４が行われ、塩素と酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、パターン膜１６の開口部に露出する高吸収膜１４が除去され、下層の多層反射膜１２が露出される。このとき、混合層３０が形成された周辺領域５０では第二混合層３２が残留している。このようにして本実施形態の極端紫外露光用マスク３００が製造される。

本実施形態の極端紫外露光用マスクおよび極端紫外露光用マスクの製造方法では、半導体基板などに転写されるパターンの周辺の領域にＥＵＶ光の反射率が低下された枠状の周辺領域５０が形成されている。したがって、多重露光の可能性がある領域において好適に露光光の反射を抑制することができる。

また、パターン膜１６の厚さによる影の影響を小さくするためにパターン膜１６が薄く構成された場合でも、周辺領域５０ではパターン膜１６に代えて混合層３０によってＥＵＶ光が吸収される。このため、パターン膜１６が薄いためにパターン膜１６を透過するＥＵＶ光による影響を抑制できるので多重露光の抑制に特に顕著な効果を奏することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の実施形態及び変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
例えば、上述の各実施形態に特徴的な構成は、各実施形態の間で適宜組み合わせて実施をすることができる。

１、１００、２００、３００ 極端紫外露光用マスク
１０ 基板
１２ 多層反射膜
１２ａ 第一層
１２ｂ 第二層
１４ 高吸収膜（バッファー層）
１６ パターン膜（吸収パターン）
３０ 混合層
３１ 第一混合層
３２ 第二混合層
２００ａ マスクブランクス
Ｓ２０、Ｓ１２０、Ｓ２２０、Ｓ３２０ パターン形成工程
Ｓ２１ 成膜工程
Ｓ２２、Ｓ１２３ ミキシング工程
Ｓ２３、Ｓ１２４ エッチング工程
Ｓ１２２ パターニング工程
Ｓ２２３ 修正ミキシング工程
Ｓ３２３ 周辺ミキシング工程
Ｌ１、Ｌ２ 極端紫外光（ＥＵＶ光）

Claims (9)

1. 極端紫外光を反射可能な多層反射膜を有する基板における前記多層反射膜の面上に、前記極端紫外光の吸収係数が前記多層反射膜における吸収係数よりも高く、かつ、前記多層反射膜の最表面層と混合されることによりエッチング速度が低下する高吸収膜を形成する成膜工程と、
   前記高吸収膜に対してイオンビームを照射して、前記多層反射膜の内部における各層が混合された第一混合層と、前記最表面層と前記高吸収膜との間に前記最表面層と前記高吸収膜とが混合された第二混合層と、を有する混合層を生じさせるミキシング工程と、
   前記ミキシング工程に続いてエッチングによって前記混合層を除く前記高吸収膜の成分を除去して前記多層反射膜の最表面層および前記混合層を露出させるエッチング工程と、
   を備えるパターン形成方法。
2. 前記ミキシング工程において、前記高吸収膜に対して集束イオンビームを所定のパターンにあわせて走査処理し、前記走査処理によって所定のパターンをなす前記混合層を形成することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
3. 前記成膜工程と前記ミキシング工程との間に前記高吸収膜の面上に所定のパターンを有するパターン膜を成膜するパターニング工程を備える請求項１に記載のパターン形成方法。
4. 前記最表面層がシリコンを主成分とすることを特徴とする請求項１乃至３に記載のパターン形成方法。
5. 前記高吸収膜が、クロムを主成分とすることを特徴とする請求項１乃至４に記載のパターン形成方法。
6. 請求項１乃至５に記載のパターン形成方法によって製造される極端紫外露光用マスクであって、前記多層反射膜が極端紫外光を反射可能で、かつ前記混合層が前記極端紫外光を吸収可能である極端紫外露光用マスク。
7. 多層反射膜上にパターン修正用のバッファー層と転写パターンを形成するための吸収層とを順次積層してなるマスクブランクスを用いる極端紫外露光用マスクの製造方法であって、
   前記転写パターンの周囲で前記バッファー層が外部に露出された領域にイオンビームを照射して前記多層反射膜の最表面層と前記バッファー層とを混合させ、前記多層反射膜の最表面層における極端紫外光の反射率よりも低い反射率を有する混合層を生じさせる周辺ミキシング工程と、
   前記混合層を残しつつ前記バッファー層をエッチングによって除去するエッチング工程と、
   を備えることを特徴とする極端紫外露光用マスクの製造方法。
8. 多層反射膜上にパターン修正用のバッファー層と所定の転写パターンを形成するための吸収層とを順次積層してなるマスクブランクスを用いて形成された極端紫外露光用マスクであって、
   前記転写パターンの周囲には、前記多層反射膜の最表面層と前記バッファー層とを混合させ、前記多層反射膜の最表面層における極端紫外光の反射率よりも低い反射率を有する混合層が形成されていることを特徴とする極端紫外露光用マスク。
9. 多層反射膜上にパターン修正用のバッファー層と所定の転写パターンを形成するための吸収層とを順次積層してなるマスクブランクスを用いる極端紫外露光用マスクの修正方法であって、
   前記転写パターンをなす前記吸収層が欠落して前記バッファー層が露出された欠落部にイオンビームを照射して前記多層反射膜の最表面層と前記バッファー層とを混合させ、前記多層反射膜の最表面層における極端紫外光の反射率よりも低い反射率を有する混合層を生じさせる修正ミキシング工程と、
   外部に露出された前記バッファー層を、前記混合層と前記転写パターンをなす前記吸収層とを残してエッチング除去し、前記多層反射膜の最表面層を露出させるエッチング工程と、
   を備えることを特徴とする極端紫外露光用マスクの修正方法。

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