JP7459399B1 - Reflective mask blank, reflective mask and method for manufacturing the same, and method for manufacturing semiconductor devices - Google Patents

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Abstract

ドライエッチング過程でのCD変化を抑制しながらも、静電破壊の発生を防止した反射型マスクブランクを提供することを目的とする。多層反射膜2、吸収体膜4及びエッチングマスク膜6をこの順に備えた反射型マスクブランク100であって、前記吸収体膜4が、バッファ層42と吸収層44とを含み、前記エッチングマスク膜6が元素Xと酸素とを含有し、ここで、前記エッチングマスク膜6において、酸素の含有量を元素X及び酸素の合計含有量で除した酸素濃度比率を定義した場合に、前記エッチングマスク膜6の前記吸収層側における酸素濃度比率が、前記エッチングマスク膜6の膜厚中心における酸素濃度比率よりも高く、前記元素Xがタンタル及びケイ素から選択される少なくとも一種を含む、反射型マスクブランク100である。The present invention aims to provide a reflective mask blank which prevents electrostatic breakdown while suppressing CD change during dry etching. The reflective mask blank 100 includes a multilayer reflective film 2, an absorber film 4, and an etching mask film 6 in this order, the absorber film 4 includes a buffer layer 42 and an absorber layer 44, the etching mask film 6 includes an element X and oxygen, and when an oxygen concentration ratio is defined as the oxygen content in the etching mask film 6 divided by the total content of the element X and oxygen, the oxygen concentration ratio on the absorber layer side of the etching mask film 6 is higher than the oxygen concentration ratio at the center of the thickness of the etching mask film 6, and the element X includes at least one selected from tantalum and silicon.

Description

本発明は、半導体装置の製造などに使用される露光用マスクを製造するための原版である反射型マスクブランク、反射型マスク及びその製造方法、並びに半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a reflective mask blank that is an original for manufacturing an exposure mask used in manufacturing semiconductor devices, a reflective mask, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a semiconductor device.

半導体装置製造における露光装置の光源の種類は、波長436nmのg線、同365nmのi線、同248nmのKrFレーザ、同193nmのArFレーザと、波長を徐々に短くしながら進化してきており、より微細なパターン転写を実現するため、波長が13.5nm近傍の極端紫外線(EUV:Extreme Ultra Violet)を用いたEUVリソグラフィが開発されている。EUVリソグラフィでは、EUV光に対して透明な材料が少ないことから、反射型のマスクが用いられる。この反射型マスクでは、低熱膨張基板上に露光光を反射する多層反射膜が形成され、該多層反射膜を保護するための保護膜の上に、所望の転写パターンが形成されたマスク構造を基本構造としている。また、転写パターンの構成から、代表的なものとして、EUV光を十分吸収する比較的厚い吸収体パターンからなるバイナリ型反射マスクと、EUV光を光吸収により減光させ、且つ多層反射膜からの反射光に対してほぼ位相が反転(約180°の位相反転)した反射光を発生させる比較的薄い吸収体パターンからなる位相シフト型反射マスク(ハーフトーン位相シフト型反射マスク)がある。この位相シフト型反射マスク(ハーフトーン位相シフト型反射マスク)は、透過型光位相シフトマスクと同様に、位相シフト効果によって高い転写光学像コントラストが得られるので解像度向上効果がある。また、位相シフト型反射マスクの吸収体パターン(位相シフトパターン)の膜厚が薄いことから精度良く微細な位相シフトパターンを形成できる。 The types of light sources used in exposure equipment used in semiconductor device manufacturing have evolved as the wavelengths have gradually become shorter, including G-line with a wavelength of 436 nm, I-line with a wavelength of 365 nm, KrF laser with a wavelength of 248 nm, and ArF laser with a wavelength of 193 nm. In order to realize fine pattern transfer, EUV lithography using extreme ultraviolet (EUV) having a wavelength of around 13.5 nm has been developed. In EUV lithography, a reflective mask is used because there are few materials that are transparent to EUV light. This reflective mask has a basic mask structure in which a multilayer reflective film that reflects exposure light is formed on a low thermal expansion substrate, and a desired transfer pattern is formed on a protective film to protect the multilayer reflective film. It has a structure. In addition, based on the configuration of the transfer pattern, typical examples include a binary reflective mask consisting of a relatively thick absorber pattern that sufficiently absorbs EUV light, and a binary reflective mask that attenuates EUV light by light absorption and that is made of a multilayer reflective film. There is a phase shift type reflection mask (halftone phase shift type reflection mask) which is made of a relatively thin absorber pattern that generates reflected light whose phase is almost inverted (approximately 180° phase inversion) with respect to the reflected light. This phase shift type reflective mask (halftone phase shift type reflective mask) has the effect of improving resolution because it can obtain high transferred optical image contrast due to the phase shift effect, similar to the transmission type optical phase shift mask. Furthermore, since the absorber pattern (phase shift pattern) of the phase shift reflective mask is thin, a fine phase shift pattern can be formed with high precision.

反射型マスクを製造するための原版である反射型マスクブランクは、典型的には、基板上に、露光光を反射するための多層反射膜と、ドライエッチングや電子線(EB)を用いた欠陥修正などから多層反射膜を保護するための保護膜と、吸収体パターンを形成するための吸収体膜と、該吸収体膜をパターンエッチングするためのマスクとなるエッチングマスク膜とを有している。また、吸収体膜は、EUV光を吸収/減光する吸収体膜と保護膜との間のエッチング選択比が十分高くない場合に、パターン形成時のドライエッチングで下層の多層反射膜にダメージを与えないよう保護するバッファ層を有するものが主流である。 A reflective mask blank, which is an original plate for manufacturing a reflective mask, typically includes a multilayer reflective film on a substrate to reflect exposure light, and defects etched using dry etching or electron beam (EB). It has a protective film for protecting the multilayer reflective film from modification, an absorber film for forming an absorber pattern, and an etching mask film that serves as a mask for pattern etching the absorber film. . Additionally, if the etching selectivity between the absorber film that absorbs/attenuates EUV light and the protective film is not high enough, dry etching during pattern formation may damage the underlying multilayer reflective film. Most products have a buffer layer that protects them from damage.

ところで、EUVリソグラフィでは、光透過率の関係から多数の反射鏡からなる投影光学系が用いられている。このような投影光学系では、反射型マスクに対しEUV光を斜めから入射させて、これらの複数の反射鏡が投影光(露光光)を遮らないようにしている。露光光の入射角度は、投影光学系の開口数(NA)の向上に伴い、より大きな斜入射角度(例えば6°以上)にする方向で検討が進められている。しかし、マスク面に対し露光光が斜めから入射される投影光学系では、転写形成されるパターンの寸法や位置の精度を低下させるシャドーイング効果の問題がある。 By the way, in EUV lithography, a projection optical system consisting of a large number of reflecting mirrors is used due to light transmittance. In such a projection optical system, EUV light is obliquely incident on a reflective mask so that the plurality of reflecting mirrors do not block the projection light (exposure light). With the improvement of the numerical aperture (NA) of projection optical systems, studies are underway to increase the angle of incidence of exposure light to a larger angle of oblique incidence (for example, 6 degrees or more). However, in a projection optical system in which exposure light is obliquely incident on a mask surface, there is a problem of a shadowing effect that reduces the accuracy of the dimensions and position of a pattern to be transferred.

シャドーイング効果は、主に吸収体パターンの立体構造に起因する。そのため、吸収体膜を可能な限り薄膜化することにより、シャドーイング効果を低減することができる。しかし、吸収体膜を薄くすると露光光を十分吸収できなくなり、また、吸収体パターンからの望ましくない反射光が転写精度に悪影響を及ぼしかねず、吸収体膜の薄層化には限界がある。 The shadowing effect is mainly caused by the three-dimensional structure of the absorber pattern. Therefore, by making the absorber film as thin as possible, the shadowing effect can be reduced. However, if the absorber film is made thinner, it will not be able to absorb the exposure light sufficiently, and undesirable reflected light from the absorber pattern may adversely affect the transfer accuracy, so there is a limit to how thin the absorber film can be made.

そのような背景を受け、例えば特許文献1には、吸収体膜が、バッファ層と、バッファ層の上に設けられた吸収層とを有し、バッファ層が、タンタル(Ta)又はケイ素(Si)を含有する材料からなり、吸収層が、EUV光(例えば、波長13.5nm)の消衰係数が比較的大きいクロム(Cr)を含有する材料からなる反射型マスクブランクが開示されている。この構成により、従来よりも吸収体膜の膜厚を薄くしても、EUV光の反射率が2%以下の吸収体パターンを実現できることが確認されている。 Against this background, for example, Patent Document 1 discloses that an absorber film has a buffer layer and an absorption layer provided on the buffer layer, and the buffer layer is made of tantalum (Ta) or silicon (Si). ), and the absorption layer is made of a material containing chromium (Cr), which has a relatively large extinction coefficient for EUV light (for example, wavelength 13.5 nm). It has been confirmed that with this configuration, an absorber pattern with an EUV light reflectance of 2% or less can be realized even if the thickness of the absorber film is made thinner than before.

更に特許文献1では、バッファ層をパターニングしたときにエッチングマスク膜も同時に除去できるようにするために、エッチングマスク膜がバッファ層と同種のタンタル(Ta)又はケイ素(Si)を含有する材料からなることが開示されている。 Furthermore, in Patent Document 1, in order to be able to remove the etching mask film at the same time when patterning the buffer layer, the etching mask film is made of a material containing the same kind of tantalum (Ta) or silicon (Si) as the buffer layer. This is disclosed.

例えば、タンタル(Ta)を含有するエッチングマスク膜をパターンニングする際にはフッ素(F)系のガスが用いられる。しかし、フッ素(F)系のガスをエッチングマスク膜のドライエッチングに用いた場合、レジスト膜のエッチング速度が比較的高く、そのためレジスト膜のみではエッチングマスク膜を微細で高精度にパターニングすることが難しい。これに関連し、例えば特許文献2には、クロム(Cr)を含有する吸収層上にエッチングマスク膜としてのハードマスク層を備え、このハードマスク層が、吸収層をパターニングするためのタンタル(Ta)系の第1のハードマスク層と、第1のハードマスク層をパターニングするためのクロム(Cr)系の第2のハードマスク層とを備えるフォトマスクが記載されている。 For example, when patterning an etching mask film containing tantalum (Ta), a fluorine (F)-based gas is used. However, when fluorine (F)-based gas is used for dry etching of the etching mask film, the etching rate of the resist film is relatively high, making it difficult to pattern the etching mask film finely and with high precision using only the resist film. . In connection with this, for example, Patent Document 2 discloses that a hard mask layer as an etching mask film is provided on an absorbing layer containing chromium (Cr), and this hard mask layer is made of tantalum (Ta) for patterning the absorbing layer. )-based hard mask layer and a chromium (Cr)-based second hard mask layer for patterning the first hard mask layer.

国際公開第2020/175354号International Publication No. 2020/175354 米国特許出願公開第2021/0405519号明細書US Patent Application Publication No. 2021/0405519

一般に、酸素を含むエッチングガスを用いたドライエッチング過程でのCD(Critical Dimension)変化を抑制するために、エッチングマスク膜は酸化物であることが好ましい。その一方で、例えばタンタル系のエッチングマスク膜に含まれる酸素濃度が高い場合には、電気抵抗率が高くなり、反射型マスクブランク及び反射型マスクの製造過程において、過度な帯電が生じ、その結果、静電破壊に起因した致命欠陥の発生頻度が高くなるという課題が生じた。 Generally, the etching mask film is preferably made of oxide in order to suppress CD (critical dimension) changes during a dry etching process using an etching gas containing oxygen. On the other hand, if the oxygen concentration contained in a tantalum-based etching mask film is high, for example, the electrical resistivity will increase, resulting in excessive charging during the manufacturing process of reflective mask blanks and reflective masks. , a problem arose in that the frequency of fatal defects caused by electrostatic damage increased.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エッチングマスク膜の少なくとも底部における酸素濃度比率よりも、エッチングマスク膜の膜厚中心における酸素濃度比率を低減したことで、ドライエッチング過程でのCD変化を抑制しながらも、静電破壊の発生を防止した反射型マスクブランク、及び反射型マスクブランクにより作製される反射型マスク、及び反射型マスクの製造方法、並びに反射型マスクを用いた半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and by reducing the oxygen concentration ratio at the center of the thickness of the etching mask film than the oxygen concentration ratio at least at the bottom of the etching mask film, it is possible to reduce the oxygen concentration ratio in the dry etching process. A reflective mask blank that prevents electrostatic damage while suppressing CD changes, a reflective mask manufactured from the reflective mask blank, a method for manufacturing the reflective mask, and a semiconductor using the reflective mask The purpose is to provide a method for manufacturing the device.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.

(構成1)
本発明の構成1は、多層反射膜、吸収体膜及びエッチングマスク膜をこの順に備えた反射型マスクブランクであって、
前記吸収体膜が、バッファ層と、該バッファ層に対してエッチング耐性を有する吸収層とを含み、
前記エッチングマスク膜が、前記吸収層に対してエッチング耐性を有するとともに、元素Xと酸素(O)とを含有し、
ここで、前記エッチングマスク膜において酸素(O)の含有量(原子%)を元素X及び酸素(O)の合計含有量(原子%)で除した酸素濃度比率を定義した場合に、前記エッチングマスク膜の前記吸収層側における酸素濃度比率が、前記エッチングマスク膜の膜厚中心における酸素濃度比率よりも高く、
前記元素Xが、タンタル(Ta)及びケイ素(Si)から選択される少なくとも一種を含む、反射型マスクブランクである。
(Configuration 1)
Structure 1 of the present invention is a reflective mask blank comprising a multilayer reflective film, an absorber film, and an etching mask film in this order,
The absorber film includes a buffer layer and an absorbent layer having etching resistance with respect to the buffer layer,
The etching mask film has etching resistance with respect to the absorption layer and contains element X and oxygen (O),
Here, if the oxygen concentration ratio is defined as the oxygen (O) content (atomic %) divided by the total content (atomic %) of element X and oxygen (O) in the etching mask film, then the etching mask an oxygen concentration ratio on the absorption layer side of the film is higher than an oxygen concentration ratio at the center of the thickness of the etching mask film;
The reflective mask blank is a reflective mask blank in which the element X includes at least one selected from tantalum (Ta) and silicon (Si).

(構成2)
本発明の構成2は、前記エッチングマスク膜の前記吸収層とは反対の表面側における酸素濃度比率が、前記エッチングマスク膜の膜厚中心における酸素濃度比率よりも高い、構成1の反射型マスクブランクである。
(Configuration 2)
A second aspect of the present invention is the reflective mask blank according to the first aspect, wherein the oxygen concentration ratio on the surface side of the etching mask film opposite to the absorption layer is higher than the oxygen concentration ratio at the center of the thickness of the etching mask film.

(構成3)
本発明の構成3は、前記エッチングマスク膜の膜厚が6nm~30nmである、構成1又は2の反射型マスクブランクである。
(Configuration 3)
A third aspect of the present invention is the reflective mask blank according to the first or second aspect, wherein the etching mask film has a thickness of 6 nm to 30 nm.

(構成4)
本発明の構成4は、前記バッファ層の膜厚に対する前記エッチングマスク膜の膜厚の比が0.1~15である、構成1~3の何れかの反射型マスクブランクである。
(Configuration 4)
Structure 4 of the present invention is the reflective mask blank according to any one of Structures 1 to 3, in which the ratio of the thickness of the etching mask film to the thickness of the buffer layer is 0.1 to 15.

(構成5)
本発明の構成5は、第1の前記エッチングマスク膜の上に第2のエッチングマスク膜を備え、前記第2のエッチングマスク膜がクロム(Cr)を含有する、構成1~4の何れかの反射型マスクブランクである。
(Configuration 5)
A fifth aspect of the present invention is the reflective mask blank according to any one of the first to fourth aspects, further comprising a second etching mask film on the first etching mask film, the second etching mask film containing chromium (Cr).

(構成6)
本発明の構成6は、前記バッファ層が、タンタル(Ta)及びケイ素(Si)から選択される少なくとも一種を含む、構成1~5の何れかの反射型マスクブランクである。
(Configuration 6)
A sixth aspect of the present invention is the reflective mask blank according to any one of the first to fifth aspects, wherein the buffer layer contains at least one selected from the group consisting of tantalum (Ta) and silicon (Si).

(構成7)
本発明の構成7は、前記吸収層が、クロム(Cr)及びルテニウム(Ru)から選択される少なくとも一種を含む、構成1~6の何れかの反射型マスクブランクである。
(Configuration 7)
Structure 7 of the present invention is the reflective mask blank according to any one of Structures 1 to 6, in which the absorption layer contains at least one selected from chromium (Cr) and ruthenium (Ru).

(構成8)
本発明の構成8は、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に保護膜を備える、構成1~7の何れかの反射型マスクブランクである。
(Configuration 8)
Structure 8 of the present invention is the reflective mask blank according to any one of Structures 1 to 7, which includes a protective film between the multilayer reflective film and the absorber film.

(構成9)
本発明の構成9は、構成1~8の何れかの反射型マスクブランクにおける前記吸収体膜がパターニングされた吸収体パターンを有する反射型マスクである。
(Configuration 9)
A ninth aspect of the present invention is a reflective mask having an absorber pattern formed by patterning the absorber film in the reflective mask blank of any one of the first to eighth aspects.

(構成10)
本発明の構成10は、構成1~8の何れかの反射型マスクブランクから反射型マスクを製造する方法であって、前記エッチングマスク膜をドライエッチングしてエッチングマスク膜パターンを形成する工程と、前記エッチングマスク膜パターンをマスクにして前記吸収体膜をパターニングする工程とを含む、反射型マスクの製造方法である。
(Configuration 10)
Configuration 10 of the present invention is a method for producing a reflective mask from the reflective mask blank of any of configurations 1 to 8, comprising the steps of dry-etching the etching mask film to form an etching mask film pattern, and patterning the absorber film using the etching mask film pattern as a mask.

(構成11)
本発明の構成11は、構成9に記載の反射型マスクを露光装置にセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写する工程を有する、半導体装置の製造方法である。
(Configuration 11)
Arrangement 11 of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of setting the reflective mask described in Arrangement 9 in an exposure apparatus and transferring a transfer pattern to a resist film formed on a transfer target substrate. .

本発明によれば、エッチングマスク膜の少なくとも底部における酸素濃度比率よりも、エッチングマスク膜の膜厚中心における酸素濃度比率を低減したことで、ドライエッチング過程でのCD変化を抑制しながらも、静電破壊に起因した致命欠陥の発生を防止することができる反射型マスクブランク及び反射型マスクの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、エッチングマスク膜が所定の酸素濃度比率を有することにより、吸収体膜のパターンエッチングに合わせてエッチングマスク膜のエッチング速度を調整することができる。そのため、ドライエッチング過程において、吸収体膜表面又は多層反射膜を保護する保護膜にダメージを与えない反射型マスクブランク及び反射型マスクの製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、エッチング過程でのCD変化が抑制された、微細で高精度の吸収体パターンを有する反射型マスクを提供することができる。また、本発明によれば、前記反射型マスクを用いることで微細で高精度な転写パターンが形成された半導体装置を製造することができる。 According to the present invention, since the oxygen concentration ratio at the center of the thickness of the etching mask film is lower than the oxygen concentration ratio at least at the bottom of the etching mask film, it is possible to suppress CD changes during the dry etching process and still perform static etching. It is possible to provide a reflective mask blank and a method for manufacturing a reflective mask that can prevent fatal defects caused by electric breakdown. Further, according to the present invention, since the etching mask film has a predetermined oxygen concentration ratio, the etching rate of the etching mask film can be adjusted in accordance with the pattern etching of the absorber film. Therefore, it is possible to provide a reflective mask blank and a method for manufacturing a reflective mask that does not damage the surface of the absorber film or the protective film that protects the multilayer reflective film during the dry etching process. Further, according to the present invention, it is possible to provide a reflective mask having a fine and highly accurate absorber pattern in which CD change during the etching process is suppressed. Further, according to the present invention, by using the reflective mask, it is possible to manufacture a semiconductor device in which a fine and highly accurate transfer pattern is formed.

本発明の一実施形態による反射型マスクブランクの概略構成を説明するための断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view for explaining a general configuration of a reflective mask blank according to one embodiment of the present invention. FIG. 反射型マスクブランクの層構成の一例を説明するための断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a layer structure of a reflective mask blank. 反射型マスクブランクの層構成の他の例を説明するための断面模式図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining another example of a layer structure of a reflective mask blank. 反射型マスクブランクから反射型マスクを作製する工程を説明するための断面模式図である。1A to 1C are schematic cross-sectional views for explaining a process for producing a reflective mask from a reflective mask blank. 反射型マスクブランクから反射型マスクを作製する工程を説明するための更なる断面模式図である。It is a further cross-sectional schematic diagram for explaining the process of producing a reflective mask from a reflective mask blank. 反射型マスクブランクから反射型マスクを作製する工程を説明するための更なる断面模式図である。It is a further cross-sectional schematic diagram for explaining the process of producing a reflective mask from a reflective mask blank. 反射型マスクブランクから反射型マスクを作製する工程を説明するための更なる断面模式図である。It is a further cross-sectional schematic diagram for explaining the process of producing a reflective mask from a reflective mask blank. 反射型マスクブランクから反射型マスクを作製する工程を説明するための更なる断面模式図である。It is a further cross-sectional schematic diagram for explaining the process of producing a reflective mask from a reflective mask blank. 反射型マスクブランクから反射型マスクを作製する工程を説明するための更なる断面模式図である。10 is a further schematic cross-sectional view illustrating a process for producing a reflective mask from a reflective mask blank. FIG. 反射型マスクブランクから反射型マスクを作製する工程を説明するための更なる断面模式図である。10 is a further schematic cross-sectional view illustrating a process for producing a reflective mask from a reflective mask blank. FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。また、図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the following embodiment is one form for embodying the present invention, and does not limit the scope of the present invention. In addition, in the drawings, the same or corresponding parts are given the same reference numerals, and the description thereof may be simplified or omitted.

本明細書において、基板や膜の「上に」とは、その基板や膜の上面に接触する場合だけでなく、その基板や膜の上面に接触しない場合も含む。すなわち、基板や膜の「上に」とは、その基板や膜の上方に新たな膜が形成される場合や、その基板や膜との間に他の膜が介在している場合を含む。また、「上に」とは、必ずしも鉛直方向における上側を意味するものではなく、基板や膜の厚み方向における相対的な位置関係を示しているに過ぎない。In this specification, "on" a substrate or a film includes not only the case where it is in contact with the upper surface of the substrate or film, but also the case where it is not in contact with the upper surface of the substrate or film. In other words, "on" a substrate or a film includes the case where a new film is formed above the substrate or film, or the case where another film is interposed between the substrate or film. In addition, "on" does not necessarily mean the upper side in the vertical direction, but merely indicates the relative positional relationship in the thickness direction of the substrate or film.

<反射型マスクブランクの構成>
図1は、本発明の一実施形態による反射型マスクブランク100の構成を説明するための断面模式図である。同図に示されるように、反射型マスクブランク100は、基板1と、第1主面(表面)側に形成され、露光光であるEUV光を反射する多層反射膜2と、該多層反射膜2を保護するために設けられる保護膜3と、EUV光を吸収する吸収体膜4と、エッチングマスク膜6とを有し、これらがこの順で積層される。本実施形態の反射型マスクブランク100では、吸収体膜4が、バッファ層42と、バッファ層42の上に設けられた吸収層44とを有する。また、基板1の第2主面(裏面)側には、静電チャック用の裏面導電膜5が形成される。
<Structure of reflective mask blank>
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a reflective mask blank 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the reflective mask blank 100 includes a substrate 1, a multilayer reflective film 2 formed on the first main surface (front surface) side that reflects EUV light that is exposure light, and the multilayer reflective film 2. 2, an absorber film 4 that absorbs EUV light, and an etching mask film 6, which are stacked in this order. In the reflective mask blank 100 of this embodiment, the absorber film 4 includes a buffer layer 42 and an absorbing layer 44 provided on the buffer layer 42 . Further, on the second main surface (back surface) side of the substrate 1, a back conductive film 5 for an electrostatic chuck is formed.

反射型マスクブランク100は、裏面導電膜5が形成されていない構成を含むことができる。また、上記反射型マスクブランク100は、エッチングマスク膜6の上にレジスト膜11を形成したレジスト膜付きマスクブランクの構成を含むことができる。The reflective mask blank 100 may include a configuration in which no rear surface conductive film 5 is formed. The reflective mask blank 100 may also include a configuration of a mask blank with a resist film in which a resist film 11 is formed on an etching mask film 6.

以下、本発明の一実施形態による反射型マスクブランク100の各層の構成を具体的に説明する。The configuration of each layer of the reflective mask blank 100 according to one embodiment of the present invention will be specifically described below.

<<基板>>
基板1は、EUV光による露光時の熱による転写パターン(後述の吸収体パターン)の歪みを防止するため、0±5ppb/℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましく用いられる。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、例えば、SiO-TiO系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等を用いることができる。
<<Substrate>>
The substrate 1 preferably has a low coefficient of thermal expansion within the range of 0±5 ppb/° C. in order to prevent distortion of a transferred pattern (absorber pattern to be described later) due to heat during exposure to EUV light. As a material having a low coefficient of thermal expansion in this range, for example, SiO 2 -TiO 2 glass, multi-component glass ceramics, etc. can be used.

基板1の転写パターンが形成される側の第1主面は、少なくともパターン転写精度、位置精度を得る観点から高平坦度となるように表面加工されている。EUV露光の場合、基板1の転写パターンが形成される側の主表面の132mm×132mmの領域において、平坦度が0.1μm以下であることが好ましく、更に好ましくは0.05μm以下、特に好ましくは0.03μm以下である。また、吸収体膜4が形成される側と反対側の第2主面は、露光装置にセットするときに静電チャックされる面であって、142mm×142mmの領域において、平坦度が0.1μm以下であることが好ましく、更に好ましくは0.05μm以下、特に好ましくは0.03μm以下である。The first main surface of the substrate 1 on which the transfer pattern is formed is surface-processed to have a high flatness in terms of obtaining at least pattern transfer accuracy and positional accuracy. In the case of EUV exposure, in a 132 mm x 132 mm area of the main surface of the substrate 1 on which the transfer pattern is formed, the flatness is preferably 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and particularly preferably 0.03 μm or less. In addition, the second main surface on the opposite side to the side on which the absorber film 4 is formed is a surface that is electrostatically chucked when set in an exposure device, and in a 142 mm x 142 mm area, the flatness is preferably 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and particularly preferably 0.03 μm or less.

また、基板1の転写パターンが形成される第1主面の表面粗さ(表面平滑度)は、二乗平均平方根粗さ(Rq)で0.1nm以下であることが好ましい。なお表面粗さは、原子間力顕微鏡で測定することができる。 Further, the surface roughness (surface smoothness) of the first main surface of the substrate 1 on which the transferred pattern is formed is preferably 0.1 nm or less in terms of root mean square roughness (Rq). Note that the surface roughness can be measured using an atomic force microscope.

更に、基板1は、その上に形成される膜(多層反射膜2など)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。Furthermore, the substrate 1 preferably has high rigidity in order to prevent deformation due to film stress of the films (such as the multilayer reflective film 2) formed thereon. In particular, the substrate 1 preferably has a high Young's modulus of 65 GPa or more.

<<多層反射膜>>
多層反射膜2は、屈折率の異なる元素を主成分とする複数の層が周期的に積層された多層構成を有している。一般的に、多層反射膜2は、高屈折率材料である軽元素又はその化合物の薄膜(高屈折率層)と、低屈折率材料である重元素又はその化合物の薄膜(低屈折率層)とが交互に40~60周期程度積層された多層膜からなる。多層反射膜2を形成するために、基板1側から高屈折率層と低屈折率層をこの順に複数周期積層してもよい。この場合、一つの(高屈折率層/低屈折率層)の積層構造が1周期となる。
<<Multilayer reflective film>>
The multilayer reflective film 2 has a multilayer structure in which a plurality of layers mainly composed of elements having different refractive indexes are stacked periodically. Generally, the multilayer reflective film 2 includes a thin film of a light element or its compound (high refractive index layer), which is a high refractive index material, and a thin film (low refractive index layer) of a heavy element or its compound, which is a low refractive index material. It consists of a multilayer film in which layers are alternately stacked for about 40 to 60 cycles. In order to form the multilayer reflective film 2, a high refractive index layer and a low refractive index layer may be laminated in plural periods in this order from the substrate 1 side. In this case, one (high refractive index layer/low refractive index layer) laminated structure constitutes one period.

なお、多層反射膜2の最上層、すなわち多層反射膜2の基板1と反対側の表面層は、高屈折率層であることが好ましい。基板1側から高屈折率層と低屈折率層をこの順に積層する場合は、最上層が低屈折率層となる。しかし、低屈折率層が多層反射膜2の表面である場合、低屈折率層が容易に酸化されることで多層反射膜の表面の反射率が減少してしまうので、その低屈折率層の上に高屈折率層を形成することが好ましい。一方、基板1側から低屈折率層と高屈折率層をこの順に積層する場合は、最上層が高屈折率層となる。その場合は、最上層の高屈折率層が多層反射膜2の表面となる。 Note that the uppermost layer of the multilayer reflective film 2, that is, the surface layer of the multilayer reflective film 2 on the side opposite to the substrate 1, is preferably a high refractive index layer. When a high refractive index layer and a low refractive index layer are laminated in this order from the substrate 1 side, the uppermost layer becomes the low refractive index layer. However, when the low refractive index layer is on the surface of the multilayer reflective film 2, the low refractive index layer is easily oxidized and the reflectance of the surface of the multilayer reflective film decreases. Preferably, a high refractive index layer is formed thereon. On the other hand, when a low refractive index layer and a high refractive index layer are laminated in this order from the substrate 1 side, the uppermost layer becomes the high refractive index layer. In that case, the uppermost high refractive index layer becomes the surface of the multilayer reflective film 2.

多層反射膜2に含まれる高屈折率層は、例えばケイ素(Si)を含む材料からなる層である。高屈折率層は、Si単体を含んでもよく、Si化合物を含んでもよい。Si化合物は、ケイ素(Si)と、ボロン(B)、炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)及び水素(H)を含むSi化合物でもよい。Siを含む層を高屈折率層として使用することによって、EUV光の反射率に優れたEUVリソグラフィ用反射型マスク200が得られる。The high refractive index layer included in the multilayer reflective film 2 is, for example, a layer made of a material containing silicon (Si). The high refractive index layer may contain simple Si or a Si compound. The Si compound may be a Si compound containing silicon (Si) and boron (B), carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O) and hydrogen (H). By using a layer containing Si as the high refractive index layer, a reflective mask 200 for EUV lithography having excellent reflectance for EUV light can be obtained.

多層反射膜2に含まれる低屈折率層は、遷移金属を含む材料からなる層である。低屈折率層に含まれる遷移金属は、例えばモリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、及び白金(Pt)から選択される金属単体、又はこれらの合金が用いられる。The low refractive index layer included in the multilayer reflective film 2 is a layer made of a material containing a transition metal. The transition metal contained in the low refractive index layer is, for example, a metal element selected from molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), and platinum (Pt), or an alloy thereof.

例えば、波長13~14nmのEUV光のための多層反射膜2としては、好ましくは、Mo膜とSi膜を交互に40~60周期程度積層したMo/Si多層膜を用いることができる。For example, as the multilayer reflective film 2 for EUV light with a wavelength of 13 to 14 nm, a Mo/Si multilayer film in which Mo films and Si films are alternately laminated in about 40 to 60 periods can be preferably used.

このような多層反射膜2の単独での反射率は、例えば65%以上である。多層反射膜2の反射率の上限は、例えば73%である。なお、多層反射膜2に含まれる層の厚み及び周期は、ブラッグの法則を満たすように選択することができる。なお、多層反射膜2の各構成層の厚み及び周期は、露光波長により適宜選択すればよく、ブラッグ反射の法則を満たすように選択される。多層反射膜2において高屈折率層及び低屈折率層はそれぞれ複数存在するが、高屈折率層同士、そして低屈折率層同士の厚みが同じでなくてもよい。また、多層反射膜2の最表面のSi層の膜厚は、反射率を低下させない範囲で調整することができる。最表面のSi(高屈折率層)の膜厚は、3nm~10nmとすることができる。 The reflectance of such a multilayer reflective film 2 alone is, for example, 65% or more. The upper limit of the reflectance of the multilayer reflective film 2 is, for example, 73%. Note that the thickness and period of the layers included in the multilayer reflective film 2 can be selected so as to satisfy Bragg's law. Note that the thickness and period of each constituent layer of the multilayer reflective film 2 may be appropriately selected depending on the exposure wavelength, and are selected so as to satisfy the Bragg reflection law. Although there are a plurality of high refractive index layers and a plurality of low refractive index layers in the multilayer reflective film 2, the thicknesses of the high refractive index layers and the low refractive index layers do not have to be the same. Furthermore, the thickness of the outermost Si layer of the multilayer reflective film 2 can be adjusted within a range that does not reduce the reflectance. The thickness of the outermost Si (high refractive index layer) can be 3 nm to 10 nm.

多層反射膜2は、イオンビームスパッタ法により形成できる。例えば、多層反射膜2がMo/Si多層膜である場合、イオンビームスパッタ法により、Moターゲットを用いて、膜厚が3nm程度のMo膜を基板1の上に形成する。次に、Siターゲットを用いて、膜厚が4nm程度のSi膜を形成する。このような操作を繰り返すことによって、Mo/Si膜が40~60周期積層した多層反射膜2を形成することができる。このとき、多層反射膜2の基板1と反対側の表面層はSiを含む層(Si膜)である。1周期のMo/Si膜の厚みは7nmとなる。また、多層反射膜2の成膜の際に、イオン源からクリプトン(Kr)イオン粒子を供給して、イオンビームスパッタリングを行うことにより多層反射膜2を形成してもよい。The multilayer reflective film 2 can be formed by ion beam sputtering. For example, when the multilayer reflective film 2 is a Mo/Si multilayer film, a Mo film having a thickness of about 3 nm is formed on the substrate 1 by ion beam sputtering using a Mo target. Next, a Si film having a thickness of about 4 nm is formed using a Si target. By repeating such an operation, a multilayer reflective film 2 having 40 to 60 periods of Mo/Si films stacked can be formed. At this time, the surface layer of the multilayer reflective film 2 on the side opposite to the substrate 1 is a layer containing Si (Si film). The thickness of one period of Mo/Si film is 7 nm. In addition, when forming the multilayer reflective film 2, krypton (Kr) ion particles may be supplied from an ion source to perform ion beam sputtering to form the multilayer reflective film 2.

<<保護膜>>
反射型マスクブランク100は、多層反射膜2と吸収体膜4との間に、保護膜3を有することが好ましい。多層反射膜2上に保護膜3が形成されていることにより、反射型マスクブランク100を用いて反射型マスク200(EUVマスク)を製造する際の多層反射膜2表面へのダメージを抑制することができるので、EUV光に対する反射率特性が良好となる。
<<Protective film>>
It is preferable that the reflective mask blank 100 has a protective film 3 between the multilayer reflective film 2 and the absorber film 4. By forming the protective film 3 on the multilayer reflective film 2, damage to the surface of the multilayer reflective film 2 is suppressed when manufacturing the reflective mask 200 (EUV mask) using the reflective mask blank 100. As a result, the reflectance characteristics for EUV light are improved.

保護膜3は、後述する反射型マスク200の製造工程におけるドライエッチング及び洗浄から多層反射膜2を保護するために、多層反射膜2の上に形成される。また、電子線(EB)を用いた吸収体パターン4aの黒欠陥修正の際の多層反射膜2の保護も兼ね備える。保護膜3は、エッチャント、及び洗浄液等に対して耐性を有する材料で形成される。 The protective film 3 is formed on the multilayer reflective film 2 in order to protect the multilayer reflective film 2 from dry etching and cleaning in the manufacturing process of the reflective mask 200, which will be described later. It also protects the multilayer reflective film 2 when black defects in the absorber pattern 4a are repaired using an electron beam (EB). The protective film 3 is formed of a material that is resistant to etchants, cleaning solutions, and the like.

ここで、図1では保護膜3が単一の層の場合を示しているが、2層以上の積層構造とすることもできる。 Here, although FIG. 1 shows the case where the protective film 3 is a single layer, it can also have a laminated structure of two or more layers.

例えば、保護膜3は、Ruを主成分として含む材料により構成することができる。すなわち、保護膜3の材料は、Ru金属単体、Rh金属単体、Ruにチタン(Ti)、ニオブ(Nb)、ロジウム(Rh)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、ホウ素(B)、ランタン(La)、コバルト(Co)、及びレニウム(Re)などから選択される少なくとも1種の金属を含有したRu合金、及びそれらに窒素(N)を含む材料が挙げられる。For example, the protective film 3 can be made of a material containing Ru as a main component. That is, the material of the protective film 3 can be Ru metal alone, Rh metal alone, Ru alloys containing at least one metal selected from titanium (Ti), niobium (Nb), rhodium (Rh), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), yttrium (Y), boron (B), lanthanum (La), cobalt (Co), and rhenium (Re), and materials containing nitrogen (N) in any of the above.

このような保護膜3は、特に、吸収体膜4のうちのバッファ層42を、酸素を含まない、フッ素系ガス(F系ガス)又は塩素系ガス(Cl系ガス)のドライエッチングでパターニングする場合に有効である。保護膜3は、フッ素系ガス又は塩素系ガスを用いたドライエッチングにおける保護膜3に対するバッファ層42のエッチング選択比(バッファ層42のエッチング速度/保護膜3のエッチング速度)が1.5以上、好ましくは3以上となる材料で形成されることが好ましい。Such a protective film 3 is particularly effective when the buffer layer 42 of the absorber film 4 is patterned by dry etching using an oxygen-free fluorine-based gas (F-based gas) or chlorine-based gas (Cl-based gas). The protective film 3 is preferably formed of a material that provides an etching selectivity ratio of the buffer layer 42 to the protective film 3 (etching rate of the buffer layer 42/etching rate of the protective film 3) of 1.5 or more, preferably 3 or more, in dry etching using a fluorine-based gas or a chlorine-based gas.

保護膜3の厚みは、その保護膜3としての機能を果たすことができる限り特に制限されない。EUV光の反射率の観点から、保護膜3の厚みは、好ましくは、1.0nm~8.0nm、より好ましくは、1.5nm~6.0nmである。 The thickness of the protective film 3 is not particularly limited as long as it can fulfill its function as the protective film 3. From the viewpoint of reflectance of EUV light, the thickness of the protective film 3 is preferably 1.0 nm to 8.0 nm, more preferably 1.5 nm to 6.0 nm.

保護膜3の成膜方法として、例えば、イオンビームスパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、反応性スパッタリング法、気相成長法(CVD)及び真空蒸着法が挙げられる。保護膜3は、多層反射膜2の成膜後に、イオンビームスパッタリング法によって連続的に成膜してもよい。 Examples of methods for forming the protective film 3 include ion beam sputtering, magnetron sputtering, reactive sputtering, vapor deposition (CVD), and vacuum evaporation. The protective film 3 may be continuously formed by ion beam sputtering after the multilayer reflective film 2 is formed.

<<吸収体膜>>
上述した多層反射膜2又は保護膜3の上には、EUV光を吸収又は消衰させるための吸収体膜4が形成される。例えばバイナリ型反射マスクを作製するための反射型マスクブランク100では、微細で高精度な吸収体パターン(転写パターン)を得るために吸収体膜4の膜厚は可能な限り薄いほうが好ましい。そのため、吸収体膜4の材料は、EUV光の吸収率が高い(反射率が小さい)ものが好ましい。また、位相シフト型反射マスクを作製するための反射型マスクブランク100においても、吸収体膜4は、比較的薄い吸収体パターンでEUV反射光の位相を反転させるため、吸収率が高い材料で形成されることが好ましい。
<<Absorber membrane>>
An absorber film 4 for absorbing or attenuating EUV light is formed on the multilayer reflective film 2 or the protective film 3 described above. For example, in the reflective mask blank 100 for producing a binary reflective mask, the thickness of the absorber film 4 is preferably as thin as possible in order to obtain a fine and highly accurate absorber pattern (transfer pattern). Therefore, the material for the absorber film 4 is preferably one that has a high absorption rate (low reflectance) for EUV light. Also, in the reflective mask blank 100 for producing a phase-shift reflective mask, the absorber film 4 is formed of a material with high absorption rate in order to invert the phase of EUV reflected light with a relatively thin absorber pattern. It is preferable that

更に、本実施形態による反射型マスクブランク100において、吸収体膜4は、バッファ層42と、バッファ層42の上(基板1とは反対側)に設けられた吸収層44とを有する。 Furthermore, in the reflective mask blank 100 according to this embodiment, the absorber film 4 includes a buffer layer 42 and an absorber layer 44 provided on the buffer layer 42 (on the opposite side to the substrate 1).

本実施形態の吸収体膜4のうち、吸収層44の材料としては、EUV光を吸収する機能を有し、エッチング等により加工が可能(好ましくは塩素(Cl)系ガス及び/又はフッ素(F)系ガスのドライエッチングでエッチング可能)であり、保護膜3及び後述のエッチングマスク膜6に対してエッチング選択比が高い材料とすることができる。そのような機能を有するものとして、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)、金(Au)、イリジウム(Ir)、タングステン(W)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、スズ(Sn)、タンタル(Ta)、バナジウム(V)、ニッケル(Ni)、ハフニウム(Hf)、鉄(Fe)、銅(Cu)、テルル(Te)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)及びケイ素(Si)から選ばれる少なくとも1つの金属、2以上の金属を含む合金又はこれらの化合物を好ましく用いることができる。化合物は、上記金属又は合金に、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)及び/又はホウ素(B)を含んでもよい。
吸収層44の材料は、例えばクロム(Cr)及び/又はルテニウム(Ru)を含有することが好ましい。Cr又はRuを含有する薄膜が、Ruを主成分として含む保護膜3の表面に接して配置される場合、吸収層44と保護膜3のエッチング選択比が高くないという問題が生じる。そのため、本実施形態による反射型マスクブランク100では、吸収層44と保護膜3との間に、タンタル(Ta)及びケイ素(Si)から選択される少なくとも1種を含む材料からなるバッファ層42が配置されている。
Of the absorber film 4 of this embodiment, the material of the absorbing layer 44 has a function of absorbing EUV light and can be processed by etching etc. (preferably chlorine (Cl) gas and/or fluorine (F)). ) and can be etched by dry etching using a system gas), and can be made of a material that has a high etching selectivity with respect to the protective film 3 and the etching mask film 6 to be described later. Palladium (Pd), silver (Ag), platinum (Pt), gold (Au), iridium (Ir), tungsten (W), chromium (Cr), cobalt (Co), and manganese have such functions. (Mn), tin (Sn), tantalum (Ta), vanadium (V), nickel (Ni), hafnium (Hf), iron (Fe), copper (Cu), tellurium (Te), zinc (Zn), magnesium (Mg), germanium (Ge), aluminum (Al), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), molybdenum (Mo), niobium (Nb), titanium (Ti), zirconium (Zr), yttrium (Y) and silicon At least one metal selected from (Si), an alloy containing two or more metals, or a compound thereof can be preferably used. The compound may include oxygen (O), nitrogen (N), carbon (C) and/or boron (B) in the metal or alloy.
The material of the absorption layer 44 preferably contains, for example, chromium (Cr) and/or ruthenium (Ru). When a thin film containing Cr or Ru is placed in contact with the surface of the protective film 3 containing Ru as a main component, a problem arises in that the etching selectivity between the absorption layer 44 and the protective film 3 is not high. Therefore, in the reflective mask blank 100 according to the present embodiment, a buffer layer 42 made of a material containing at least one selected from tantalum (Ta) and silicon (Si) is provided between the absorption layer 44 and the protective film 3. It is located.

一実施形態において、バッファ層42の材料は、タンタル(Ta)を含む。また、バッファ層42の材料は、タンタル(Ta)と、酸素(O)、窒素(N)及びホウ素(B)から選ばれる1以上の元素とを含有することが好ましい。タンタル(Ta)を含むバッファ層42の材料として、具体的には、Ta、TaN、TaO、TaON、TaB、TaBN、TaBO、TaBONなどを挙げることができる。
また、タンタル(Ta)を含むバッファ層42の材料として、さらにパラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)、金(Au)、イリジウム(Ir)、タングステン(W)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、スズ(Sn)、バナジウム(V)、ニッケル(Ni)、ハフニウム(Hf)、鉄(Fe)、銅(Cu)、テルル(Te)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)及びケイ素(Si)から選ばれる少なくとも1つの金属、2以上の金属を含んでもよい。
In one embodiment, the material of buffer layer 42 includes tantalum (Ta). Further, the material of the buffer layer 42 preferably contains tantalum (Ta) and one or more elements selected from oxygen (O), nitrogen (N), and boron (B). Specific examples of the material of the buffer layer 42 containing tantalum (Ta) include Ta, TaN, TaO, TaON, TaB, TaBN, TaBO, TaBON, and the like.
Furthermore, as the material of the buffer layer 42 containing tantalum (Ta), palladium (Pd), silver (Ag), platinum (Pt), gold (Au), iridium (Ir), tungsten (W), and chromium (Cr) are also used. , cobalt (Co), manganese (Mn), tin (Sn), vanadium (V), nickel (Ni), hafnium (Hf), iron (Fe), copper (Cu), tellurium (Te), zinc (Zn) , magnesium (Mg), germanium (Ge), aluminum (Al), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), molybdenum (Mo), niobium (Nb), titanium (Ti), zirconium (Zr), yttrium (Y) and silicon (Si), and may contain at least one metal selected from silicon (Si).

バッファ層42の材料をTaと、N及びBから選ばれる少なくとも一つの元素とを含む材料とする場合、バッファ層42中のTa含有量は、50原子%以上であり、70原子%以上とすることができる。バッファ層42中のTa含有量は、95原子%以下であり、65原子%以下とすることができる。バッファ層42中のNとBの合計の含有量は、50原子%以下であり、30原子%以下とすることができる。バッファ層42中のNとBの合計の含有量は、5原子%以上とすることができる。Nの含有量はBの含有量よりも少ない方が好ましい。Nの含有量が少ない方が塩素ガスでのエッチング速度が速くなり、バッファ層42を除去しやすいからである。 When the material of the buffer layer 42 is a material containing Ta and at least one element selected from N and B, the Ta content in the buffer layer 42 is 50 atomic % or more, and 70 atomic % or more. be able to. The Ta content in the buffer layer 42 is 95 atomic % or less, and can be 65 atomic % or less. The total content of N and B in the buffer layer 42 is 50 atomic % or less, and can be 30 atomic % or less. The total content of N and B in the buffer layer 42 can be 5 atomic % or more. The content of N is preferably lower than the content of B. This is because the lower the N content, the faster the etching rate with chlorine gas and the easier it is to remove the buffer layer 42.

また、バッファ層42の材料をTaとOとを含む材料とする場合、バッファ層42中のTa含有量は、50原子%以上であり、70原子%以上とすることができる。バッファ層42中のTa含有量は、95原子%以下であり、65原子%以下とすることができる。バッファ層42中のO含有量は、70原子%以下であり、60原子%以下とすることができる。バッファ層42中のO含有量は、エッチング容易性の観点から10原子%以上であり、20原子%以上とすることができる。 Further, when the buffer layer 42 is made of a material containing Ta and O, the Ta content in the buffer layer 42 is 50 atomic % or more, and can be 70 atomic % or more. The Ta content in the buffer layer 42 is 95 atomic % or less, and can be 65 atomic % or less. The O content in the buffer layer 42 is 70 atomic % or less, and can be 60 atomic % or less. From the viewpoint of ease of etching, the O content in the buffer layer 42 is 10 atomic % or more, and can be 20 atomic % or more.

他の実施形態において、バッファ層42は、ケイ素(Si)を含む材料で形成されてもよい。また、バッファ層42の材料は、ケイ素(Si)と、酸素(O)、窒素(N)、炭素(C)及び水素(H)から選択される少なくとも一つの元素とを含むことが好ましい。 In other embodiments, buffer layer 42 may be formed of a material including silicon (Si). Further, the material of the buffer layer 42 preferably contains silicon (Si) and at least one element selected from oxygen (O), nitrogen (N), carbon (C), and hydrogen (H).

ケイ素(Si)を含む材料として、具体的には、SiO、SiN、SiON、SiC、SiCO、SiCN、SiCON、MoSi、MoSiO、MoSiN、及びMoSiONなどを挙げることができる。Siを含む材料として、SiO、SiN又はSiONを用いることが好ましい。なお、材料は、本発明の効果が得られる範囲で、Si以外の半金属又は金属を含有することができる。また、金属Si化合物としては、モリブデンシリサイドを用いることができる。 Specific examples of the material containing silicon (Si) include SiO, SiN, SiON, SiC, SiCO, SiCN, SiCON, MoSi, MoSiO, MoSiN, and MoSiON. It is preferable to use SiO, SiN, or SiON as the material containing Si. Note that the material can contain a metalloid or metal other than Si within a range where the effects of the present invention can be obtained. Moreover, molybdenum silicide can be used as the metal Si compound.

バッファ層42の膜厚は、吸収体膜4のエッチングの際に保護膜3にダメージを与えない範囲において、後述するエッチングマスク膜6と同程度かそれよりも薄くしてもよい。具体的に、バッファ層42の膜厚は、2nm~50nmが好ましく、4nm~30nmであることができる。 The thickness of the buffer layer 42 may be approximately the same as or thinner than the etching mask film 6 described later, as long as the protection film 3 is not damaged during etching of the absorber film 4. Specifically, the thickness of the buffer layer 42 is preferably 2 nm to 50 nm, and can be 4 nm to 30 nm.

バッファ層42は、上述したようにタンタル(Ta)及びケイ素(Si)から選択される少なくとも1種を含む材料から形成されることにより、例えば、酸素を含まない、フッ素系ガス又は塩素系ガスによりエッチングすることができる。また、そのような材料からなるバッファ層42は、Ruを主成分とする保護膜3に対し十分なエッチング耐性を有することができる。 As described above, the buffer layer 42 is formed of a material containing at least one selected from tantalum (Ta) and silicon (Si), for example, a fluorine-based gas or a chlorine-based gas that does not contain oxygen. Can be etched. Further, the buffer layer 42 made of such a material can have sufficient etching resistance against the protective film 3 whose main component is Ru.

次に、バッファ層42の上に接して配置される吸収層44は、以下詳細に説明するように、クロム(Cr)及びルテニウム(Ru)から選択される少なくとも1種を含む材料とすることができる。これにより、吸収層44は、バッファ層42に対しエッチング耐性を有するとともに、従来よりもその膜厚を薄くしても、吸収体膜(位相シフト膜)としての光学特性を満たすことができる。Next, the absorbing layer 44 disposed on and in contact with the buffer layer 42 can be made of a material containing at least one selected from chromium (Cr) and ruthenium (Ru), as described in detail below. This allows the absorbing layer 44 to have etching resistance against the buffer layer 42, and can satisfy the optical characteristics required of an absorber film (phase shift film) even if the film thickness is made thinner than before.

ここで、A層がB層に対し「エッチング耐性」を有するとは、A層をマスクとしてB層をエッチングするに際して、A層のエッチング速度よりも、B層のエッチング速度のほうが十分速いことをいう。より具体的に、B層のエッチング速度/A層のエッチング速度の式で定義される、A層に対するB層のエッチング選択比が1.5以上である場合、好ましくは3以上である場合に、A層がB層に対し「エッチング耐性」を有するということができる。 Here, when layer A has "etching resistance" to layer B, it means that when layer B is etched using layer A as a mask, the etching speed of layer B is sufficiently faster than the etching speed of layer A. say. More specifically, when the etching selectivity ratio of the B layer to the A layer is 1.5 or more, preferably 3 or more, as defined by the formula: B layer etching rate/A layer etching rate, It can be said that the A layer has "etching resistance" with respect to the B layer.

一実施形態において、吸収層44の材料は、クロム(Cr)単体、又はクロム(Cr)と、窒素(N)、酸素(O)及び炭素(C)から選択される少なくとも一つの元素とを含むCr化合物である。Cr化合物としては、例えば、CrN、CrC、CrON、CrCO、CrCN、CrCON、CrBN、CrBC、CrBON、CrBCN及びCrBOCNなどが挙げられる。吸収層44の消衰係数を大きくするためには、酸素を含まない材料とすることができる。この場合、塩素系ガスに関するエッチング選択比を上げることも可能である。酸素を含まないCr化合物として、例えばCrN、CrC、CrCN、CrBN、CrBC及びCrBCNなどが挙げられる。Cr化合物のCr含有量は、50原子%以上100原子%未満であることが好ましく、80原子%以上100原子%未満であることがより好ましい。なお、本明細書において、「酸素を含まない」又は「実質的に酸素を含まない」とは、化合物における酸素の含有量が10原子%以下、好ましくは5原子%以下であるものが該当する。 In one embodiment, the material of the absorption layer 44 includes chromium (Cr) alone, or chromium (Cr) and at least one element selected from nitrogen (N), oxygen (O), and carbon (C). It is a Cr compound. Examples of the Cr compound include CrN, CrC, CrON, CrCO, CrCN, CrCON, CrBN, CrBC, CrBON, CrBCN, and CrBOCN. In order to increase the extinction coefficient of the absorption layer 44, it can be made of a material that does not contain oxygen. In this case, it is also possible to increase the etching selectivity with respect to chlorine gas. Examples of oxygen-free Cr compounds include CrN, CrC, CrCN, CrBN, CrBC, and CrBCN. The Cr content of the Cr compound is preferably 50 atom % or more and less than 100 atom %, more preferably 80 atom % or more and less than 100 atom %. In addition, in this specification, "does not contain oxygen" or "does not substantially contain oxygen" refers to a compound in which the oxygen content is 10 atomic % or less, preferably 5 atomic % or less. .

他の実施形態において、吸収層44は、ルテニウム(Ru)単体、ルテニウム(Ru)と、窒素(N)及び酸素(O)から選択される少なくとも一つの元素とを含むRu化合物を含む材料で形成されてもよい。Ru化合物としては、例えば、RuN、RuON及びRuOなどが挙げられる。 In another embodiment, the absorption layer 44 is formed of a material containing ruthenium (Ru) alone or a Ru compound containing ruthenium (Ru) and at least one element selected from nitrogen (N) and oxygen (O). may be done. Examples of the Ru compound include RuN, RuON, and RuO.

また、吸収層44の材料は、ルテニウム(Ru)及びクロム(Cr)を含むRuCr系化合物であってもよい。Ru系化合物は、結晶化した構造になりやすく、加工性能に悪影響を及ぼす。すなわち、結晶化した金属の結晶粒子は、吸収体パターンを形成する際に側壁ラフネスが大きくなりやすく、そのため、吸収体膜4はアモルファスであることが好ましい。吸収層44の材料としてルテニウム(Ru)にクロム(Cr)を添加することにより、結晶構造をアモルファス化するとともに、加工特性を向上させることができる。また、ルテニウム(Ru)及びクロム(Cr)に加えて、更に窒素(N)及び酸素(O)から選択される少なくとも一つの元素が含まれることにより、結晶構造をよりアモルファス化することができる。RuCr系化合物としては、例えば、RuCrN、RuCrON及びRuCrOなどが挙げられる。Ru及びCrの組成範囲(原子比率)は、Ru:Cr=40:1~1:20とすることができ、40:1~3:7とすることができる。
また、吸収層44の材料は、ルテニウム(Ru)と、タンタル(Ta)又は白金(Pt)を含むRuTa系化合物又はRuPt系化合物であってもよい。RuTa系化合物又はRuPt系化合物に、更に窒素(N)、酸素(O)及びホウ素(B)から選択される少なくとも一つの元素を含んでもよい。RuTa系化合物としては、例えば、RuTaN、RuTaON、RuTaO、RuTaB、RuTaBN、RuTaBO及びRuTaBNOなどが挙げられる。RuPt系化合物としては、例えば、RuPtN、RuPtON、RuPtO、RuPtB、RuPtBN、RuPtBO及びRuPtBNOなどが挙げられる。RuTa系化合物のRu含有量は、30原子%以上100原子%未満であることが好ましく、40原子%以上100原子%未満であることがより好ましい。RuPt系化合物のRu含有量は、30原子%以上100原子%未満であることが好ましく、40原子%以上100原子%未満であることがより好ましい。
Further, the material of the absorption layer 44 may be a RuCr-based compound containing ruthenium (Ru) and chromium (Cr). Ru-based compounds tend to have a crystallized structure, which adversely affects processing performance. That is, crystallized metal crystal particles tend to have large sidewall roughness when forming an absorber pattern, and therefore the absorber film 4 is preferably amorphous. By adding chromium (Cr) to ruthenium (Ru) as the material for the absorption layer 44, it is possible to make the crystal structure amorphous and improve processing characteristics. Further, by containing at least one element selected from nitrogen (N) and oxygen (O) in addition to ruthenium (Ru) and chromium (Cr), the crystal structure can be made more amorphous. Examples of the RuCr-based compound include RuCrN, RuCrON, and RuCrO. The composition range (atomic ratio) of Ru and Cr can be set to Ru:Cr=40:1 to 1:20, and can be set to 40:1 to 3:7.
Further, the material of the absorption layer 44 may be an RuTa-based compound or a RuPt-based compound containing ruthenium (Ru), tantalum (Ta), or platinum (Pt). The RuTa-based compound or RuPt-based compound may further contain at least one element selected from nitrogen (N), oxygen (O), and boron (B). Examples of the RuTa-based compound include RuTaN, RuTaON, RuTaO, RuTaB, RuTaBN, RuTaBO, and RuTaBNO. Examples of the RuPt-based compound include RuPtN, RuPtON, RuPtO, RuPtB, RuPtBN, RuPtBO, and RuPtBNO. The Ru content of the RuTa-based compound is preferably 30 atom % or more and less than 100 atom %, more preferably 40 atom % or more and less than 100 atom %. The Ru content of the RuPt-based compound is preferably 30 atom % or more and less than 100 atom %, more preferably 40 atom % or more and less than 100 atom %.

クロム(Cr)及びルテニウム(Ru)から選択される少なくとも一種の元素を含有する吸収層44は、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスによりエッチングすることができる。また、吸収層44をフッ素系のガスと酸素ガスとの混合ガスによりエッチングしてもよい。 The absorption layer 44 containing at least one element selected from chromium (Cr) and ruthenium (Ru) can be etched with a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas. Alternatively, the absorption layer 44 may be etched using a mixed gas of fluorine-based gas and oxygen gas.

吸収層44の膜厚は、10nm~70nmであることが好ましく、20nm~60nmであることがより好ましい。また、バッファ層42と吸収層44とを加えた吸収体膜4の全体の膜厚は、15nm~75nmであることが好ましく、25nm~65nmであることがより好ましい。 The thickness of the absorption layer 44 is preferably 10 nm to 70 nm, more preferably 20 nm to 60 nm. Further, the total thickness of the absorber film 4 including the buffer layer 42 and the absorption layer 44 is preferably 15 nm to 75 nm, more preferably 25 nm to 65 nm.

また、吸収体膜4(吸収層44)の表面には、酸化層を形成してもよい。吸収体膜4(吸収層44)の表面に酸化層を形成することにより、得られる反射型マスク200の吸収体パターン4aの洗浄耐性を向上させることができる。酸化層の厚みは、1.0nm以上が好ましく、1.5nm以上がより好ましい。また、酸化層の厚みは、5nm以下が好ましく、3nm以下がより好ましい。酸化層の厚みが1.0nm未満の場合には薄すぎて効果が期待できず、5nmを超えるとマスク検査光に対する表面反射率に与える影響が大きくなり、所定の表面反射率を得るための制御が難しくなる。Also, an oxide layer may be formed on the surface of the absorber film 4 (absorption layer 44). By forming an oxide layer on the surface of the absorber film 4 (absorption layer 44), the cleaning resistance of the absorber pattern 4a of the obtained reflective mask 200 can be improved. The thickness of the oxide layer is preferably 1.0 nm or more, more preferably 1.5 nm or more. Also, the thickness of the oxide layer is preferably 5 nm or less, more preferably 3 nm or less. If the thickness of the oxide layer is less than 1.0 nm, it is too thin to be effective, and if it exceeds 5 nm, it has a large effect on the surface reflectance for the mask inspection light, making it difficult to control to obtain a predetermined surface reflectance.

酸化層の形成方法は、吸収体膜4(吸収層44)が成膜された後のマスクブランクに対して、温水処理、オゾン水処理、酸素を含有する気体中での加熱処理、酸素を含有する気体中での紫外線照射処理及びOプラズマ処理等を行うことなどが挙げられる。また、吸収体膜4(吸収層44)を成膜後に吸収体膜4(吸収層44)の表面が大気に晒される場合、表層に自然酸化による酸化層が形成されることがある。特に、場合によっては、膜厚が1~2nmの酸化層が形成される。 The method for forming the oxide layer includes hot water treatment, ozone water treatment, heat treatment in an oxygen-containing gas, and oxygen-containing treatment on the mask blank after the absorber film 4 (absorption layer 44) has been formed. For example, ultraviolet irradiation treatment, O 2 plasma treatment, etc. may be carried out in a gas that is heated. Further, when the surface of the absorber film 4 (absorbent layer 44) is exposed to the atmosphere after forming the absorber film 4 (absorbent layer 44), an oxidized layer due to natural oxidation may be formed on the surface layer. In particular, in some cases, an oxide layer with a thickness of 1 to 2 nm is formed.

<<エッチングマスク膜>>
本実施形態の反射型マスクブランク100においては、吸収体膜4をパターニングするためのマスク(「ハードマスク」ともいう)となるエッチングマスク膜6が形成される。エッチングマスク膜6は、上述の吸収層44の上面に接して配置され、その吸収層44に対しエッチング耐性を有するエッチングマスク膜61を有している。また、反射型マスクブランク100は、吸収層44に接して配置されるエッチングマスク膜61を第1のエッチングマスク膜とし、更に、その第1のエッチングマスク膜61に対してエッチング耐性を有する第2のエッチングマスク膜62を有するものでもよい。
<<Etching mask film>>
In the reflective mask blank 100 of this embodiment, an etching mask film 6 that serves as a mask (also referred to as a "hard mask") for patterning the absorber film 4 is formed. The etching mask film 6 is disposed in contact with the upper surface of the above-mentioned absorption layer 44, and has an etching mask film 61 that is resistant to etching with respect to the absorption layer 44. In addition, the reflective mask blank 100 has an etching mask film 61 disposed in contact with the absorption layer 44 as a first etching mask film, and a second etching mask film having etching resistance with respect to the first etching mask film 61. An etching mask film 62 may be provided.

例えば図2に示される層構成例1のように、第1のエッチングマスク膜61は、所定の元素Xと酸素(O)とを含有する組成傾斜膜からなる。更に、第1のエッチングマスク膜61は、例えば図3に示される層構成例2のように、所定の元素Xと酸素(O)とを含有する層64、65と、実質的に酸素(O)を含有しない層66を一部に含むものでもよい。 For example, as in Layer Structure Example 1 shown in FIG. 2, the first etching mask film 61 is made of a compositionally graded film containing a predetermined element X and oxygen (O). Further, the first etching mask film 61 includes layers 64 and 65 containing a predetermined element X and oxygen (O), and layers 64 and 65 containing substantially oxygen (O ) may include a part of the layer 66 that does not contain the layer 66.

上述した層構成例1及び2の何れの実施形態においても、第1のエッチングマスク膜61に含有される所定の元素Xは、タンタル(Ta)及びケイ素(Si)から選択される少なくとも一種の元素を含む。第1のエッチングマスク膜61の材料は、上述の元素Xと、酸素(O)、窒素(N)及びホウ素(B)から選択される少なくとも一つの元素とを含むことが好ましい。具体的には、TaO、TaON、TaBO、TaBON、SiO、SiON、SiBO、SiBONなどが挙げられる。 In both of the above-described layer structure examples 1 and 2, the predetermined element X contained in the first etching mask film 61 is at least one element selected from tantalum (Ta) and silicon (Si). including. The material of the first etching mask film 61 preferably contains the above-described element X and at least one element selected from oxygen (O), nitrogen (N), and boron (B). Specific examples include TaO, TaON, TaBO, TaBON, SiO, SiON, SiBO, and SiBON.

第1のエッチングマスク膜61の材料をTaとOとを含む材料とする場合、第1のエッチングマスク膜61中のTa含有量は、50原子%以上であり、70原子%以上とすることができる。第1のエッチングマスク膜61中のTa含有量は、95原子%以下であり、65原子%以下とすることができる。第1のエッチングマスク膜61中のO含有量は、70原子%以下であり、60原子%以下とすることができる。第1のエッチングマスク膜61中のO含有量は、2原子%以上であり、6原子%以上とすることができる。 When the material of the first etching mask film 61 is a material containing Ta and O, the Ta content in the first etching mask film 61 is 50 atomic % or more, and can be 70 atomic % or more. can. The Ta content in the first etching mask film 61 is 95 atomic % or less, and can be 65 atomic % or less. The O content in the first etching mask film 61 is 70 atomic % or less, and can be 60 atomic % or less. The O content in the first etching mask film 61 is 2 atomic % or more, and can be 6 atomic % or more.

第1のエッチングマスク膜61の材料をSiとOとを含む材料とする場合、第1のエッチングマスク膜61中のSi含有量は、25原子%以上であり、40原子%以上とすることができる。第1のエッチングマスク膜61中のSi含有量は、80原子%以下であり、60原子%以下とすることができる。第1のエッチングマスク膜61中のO含有量は、70原子%以下であり、60原子%以下とすることができる。第1のエッチングマスク膜61中のO含有量は、10原子%以上であり、20原子%以上とすることができる。When the material of the first etching mask film 61 contains Si and O, the Si content in the first etching mask film 61 is 25 atomic % or more and can be 40 atomic % or more. The Si content in the first etching mask film 61 is 80 atomic % or less and can be 60 atomic % or less. The O content in the first etching mask film 61 is 70 atomic % or less and can be 60 atomic % or less. The O content in the first etching mask film 61 is 10 atomic % or more and can be 20 atomic % or more.

また、エッチングマスク膜61の材料は、上述したように、所定の元素Xを含むとともに、膜厚方向において所定の濃度比率プロファイルで酸素(O)を含むことが好ましい。エッチングマスク膜61が、所定の酸素濃度比率を有することにより、後述するように、バッファ層42のドライエッチング過程において、保護膜3(保護膜3がない場合には多層反射膜2)又は吸収層44へのダメージを防止することができる。As described above, the material of the etching mask film 61 preferably contains a predetermined element X and oxygen (O) with a predetermined concentration ratio profile in the film thickness direction. When the etching mask film 61 has a predetermined oxygen concentration ratio, damage to the protective film 3 (or the multilayer reflective film 2 when the protective film 3 is not present) or the absorbing layer 44 can be prevented in the process of dry etching the buffer layer 42, as will be described later.

第1のエッチングマスク膜61は、タンタル(Ta)及びケイ素(Si)から選択される少なくとも一種の元素を含むことにより、フッ素系ガスでエッチング及び除去することができる。フッ素系ガスとしては、CF、CHF、C、C、C、C、CH、CHF、C、SF、及びF等を用いることができる。また、これらのエッチングガスは、必要に応じて、更に、He及び/又はArなどの不活性ガスを含むことができる。 The first etching mask film 61 contains at least one element selected from tantalum (Ta) and silicon (Si), so that it can be etched and removed with a fluorine-based gas. Examples of fluorine-based gases include CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 4 F 6 , C 4 F 8 , CH 2 F 2 , CH 3 F, C 3 F 8 , SF 6 , and F2 etc. can be used. Moreover, these etching gases can further contain an inert gas such as He and/or Ar, if necessary.

本明細書において、エッチングマスク膜61における、上述の少なくとも一種の元素Xの合計の含有量に対して存在する酸素濃度比率は、次の式(1)で定義される。

Figure 0007459399000001

ここで、上記の定義式(1)において、変数Xは、エッチングマスク膜61を構成する金属元素の合計含有量(原子%)、変数Oは酸素の含有量(原子%)を示す。 In this specification, the oxygen concentration ratio in the etching mask film 61 relative to the total content of at least one element X described above is defined by the following equation (1).
Figure 0007459399000001

Here, in the above defining formula (1), the variable X indicates the total content (atomic %) of the metal elements constituting the etching mask film 61, and the variable O indicates the content (atomic %) of oxygen.

エッチングマスク膜6を構成する各成分の含有量は走査透過電子顕微鏡(STEM)を用いたエネルギー分散型X線分析法(EDX)によって測定することができる。The content of each component constituting the etching mask film 6 can be measured by energy dispersive X-ray analysis (EDX) using a scanning transmission electron microscope (STEM).

本発明の好適な実施形態の反射型マスクブランク100において、第1のエッチングマスク膜61の吸収層44の側における酸素濃度比率が、該エッチングマスク膜61の膜厚中心における酸素濃度比率よりも高い。また、第1のエッチングマスク膜61の吸収層44とは反対側における酸素濃度比率が、該エッチングマスク膜の膜厚中心における酸素濃度比率よりも高いことが好ましい。第1のエッチングマスク膜61の表層及び底部を所定以上の酸素濃度比率とし、第1のエッチングマスク膜61の膜厚中心における酸素濃度比率を所定以下とすることにより、ドライエッチング過程でのCD変化を抑制しつつ、静電破壊の発生を防止することがより容易になる。 In the reflective mask blank 100 according to the preferred embodiment of the present invention, the oxygen concentration ratio on the absorption layer 44 side of the first etching mask film 61 is higher than the oxygen concentration ratio at the center of the film thickness of the etching mask film 61. . Further, it is preferable that the oxygen concentration ratio on the side of the first etching mask film 61 opposite to the absorption layer 44 is higher than the oxygen concentration ratio at the center of the thickness of the etching mask film. By setting the oxygen concentration ratio at the surface layer and the bottom of the first etching mask film 61 to a predetermined level or higher, and by setting the oxygen concentration ratio at the center of the film thickness of the first etching mask film 61 to a predetermined level or less, the CD change during the dry etching process is reduced. This makes it easier to prevent electrostatic damage while suppressing damage caused by electrostatic discharge.

また、第1のエッチングマスク膜61の吸収層44の側における酸素濃度比率は、該エッチングマスク膜61の吸収層44とは反対側における酸素濃度比率と同じかそれよりも高くすることができる。第1のエッチングマスク膜61がTaを含む材料の場合、フッ素系ガスによるエッチングにおいて、第1のエッチングマスク膜61と吸収層44の選択比を高くすることができる。In addition, the oxygen concentration ratio on the side of the first etching mask film 61 facing the absorption layer 44 can be made equal to or higher than the oxygen concentration ratio on the opposite side of the etching mask film 61 facing the absorption layer 44. When the first etching mask film 61 is made of a material containing Ta, the selectivity between the first etching mask film 61 and the absorption layer 44 can be increased in etching with a fluorine-based gas.

また、第1のエッチングマスク膜61の吸収層44とは反対側における酸素濃度比率は、該エッチングマスク膜61の吸収層44の側における酸素濃度比率よりも高くすることができる。この場合、第2のエッチングマスク膜62を、酸素ガスを含む塩素系ガスでエッチングする際に生じる酸化膨張をより抑制することができ、第1のエッチングマスク膜61の太りに起因するCD変化を抑制することが可能となる。 Further, the oxygen concentration ratio on the side of the first etching mask film 61 opposite to the absorption layer 44 can be made higher than the oxygen concentration ratio on the side of the absorption layer 44 of the etching mask film 61. In this case, the oxidation expansion that occurs when the second etching mask film 62 is etched with a chlorine-based gas containing oxygen gas can be further suppressed, and the CD change due to the thickening of the first etching mask film 61 can be suppressed. It becomes possible to suppress this.

これらの特性は、第1のエッチングマスク膜61と吸収層44との界面位置x1における酸素濃度比率と、第1のエッチングマスク膜61と第2のエッチングマスク膜62との界面位置x2又はエッチングマスク膜61の表面位置x2における酸素濃度比率と、第1のエッチングマスク膜61の膜厚方向における中心位置x3における酸素濃度比率との大小関係で規定することができる。 These characteristics are the oxygen concentration ratio at the interface position x1 between the first etching mask film 61 and the absorption layer 44, the interface position x2 between the first etching mask film 61 and the second etching mask film 62, or the etching mask. It can be defined by the magnitude relationship between the oxygen concentration ratio at the surface position x2 of the film 61 and the oxygen concentration ratio at the center position x3 of the first etching mask film 61 in the film thickness direction.

すなわち、これらを比較式で表記すると、
膜厚中心x3でのO/(X+O)比率 < 界面x1でのO/(X+O)比率;
膜厚中心x3でのO/(X+O)比率 < 界面(表面)x2でのO/(X+O)比率;
であることが好ましい。
また、第1のエッチングマスク膜61と吸収層44の選択比を高くするために、界面(表面)x2でのO/(X+O)比率 ≦ 界面x1でのO/(X+O)比率とすることができる。また、第1のエッチングマスク膜61の太りに起因するCD変化を抑制するために、界面x1でのO/(X+O)比率 < 界面(表面)x2でのO/(X+O)比率とすることができる。
In other words, if we express these in a comparative expression,
O/(X+O) ratio at film thickness center x3 < O/(X+O) ratio at interface x1;
O/(X+O) ratio at film thickness center x3 < O/(X+O) ratio at interface (surface) x2;
It is preferable that
Furthermore, in order to increase the selectivity between the first etching mask film 61 and the absorption layer 44, the O/(X+O) ratio at the interface (surface) x2 ≦ the O/(X+O) ratio at the interface x1. It can be done. In addition, in order to suppress CD changes caused by the thickening of the first etching mask film 61, the O/(X+O) ratio at interface x1 < the O/(X+O) ratio at interface (surface) x2. It can be done.

反射型マスクブランク100の好適な実施形態において、第1のエッチングマスク膜61の膜厚中心位置x3における酸素濃度比率(O/(X+O)比率)は70%以下であり、50%
以下とすることができる。
In a preferred embodiment of the reflective mask blank 100, the oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) at the film thickness center position x3 of the first etching mask film 61 is 70% or less, and is 50%.
It can be as follows.

また、第1のエッチングマスク膜61と吸収層44との界面位置x1における酸素濃度比率(O/(X+O)比率)は5%以上であり、10%以上とすることができる。また、上記(O/(X+O)比率)は、90%以下であり、80%以下とすることができる。 Further, the oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) at the interface position x1 between the first etching mask film 61 and the absorption layer 44 is 5% or more, and can be 10% or more. Further, the above (O/(X+O) ratio) is 90% or less, and can be 80% or less.

また、第1のエッチングマスク膜61の中心位置x3における酸素濃度比率(O/(X+O)比
率)に対する、吸収層44との界面位置x1における酸素濃度比率(O/(X+O)比率)の差は
、5%以上であり、10%以上とすることができる。また、上記(O/(X+O)比率)の差は
、85%以下であり、75%以下とすることができる。
Further, the oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) at the interface position x1 with the absorption layer 44 with respect to the oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) at the center position x3 of the first etching mask film 61 ) is 5% or more, and can be 10% or more. Further, the difference in the above (O/(X+O) ratio) is 85% or less, and can be 75% or less.

また、第1のエッチングマスク膜61と第2のエッチングマスク膜62との界面位置x2又は第1のエッチングマスク膜61の表面位置x2における酸素濃度比率(O/(X+O)比率)
は、1%以上であり、5%以上とすることができる。また、上記(O/(X+O)比率)は、8
5%以下であり、75%以下とすることができる。
Further, the oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) at the interface position x2 between the first etching mask film 61 and the second etching mask film 62 or at the surface position x2 of the first etching mask film 61
is 1% or more, and can be 5% or more. Also, the above (O/(X+O) ratio) is 8
It is 5% or less, and can be 75% or less.

また、第1のエッチングマスク膜61の中心位置x3における酸素濃度比率(O/(X+O)比
率)に対する、第1のエッチングマスク膜61と第2のエッチングマスク膜62との界面位置x2又は第1のエッチングマスク膜61の表面位置x2における酸素濃度比率(O/(X+O)
比率)の差は、1%以上であり、5%以上とすることができる。また、上記(O/(X+O)比
率)の差は、80%以下であり、70%以下とすることができる。
In addition, the oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) at the interface position x2 between the first etching mask film 61 and the second etching mask film 62 or at the surface position x2 of the first etching mask film 61 relative to the oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) at the center position x3 of the first etching mask film 61 is
The difference in the (O/(X+O) ratio) is equal to or greater than 1% and can be equal to or greater than 5%. The difference in the (O/(X+O) ratio) is equal to or less than 80% and can be equal to or less than 70%.

本実施形態の反射型マスクブランク100によれば、第1のエッチングマスク膜61の中心位置x3における酸素濃度比率(O/(X+O)比率)を所定以下に低減したことで、ドライ
エッチング過程でのCD変化を抑制しながらも、静電破壊に起因する致命欠陥の発生を防止することができる。また、エッチングマスク膜61の酸素濃度比率を規定したことにより、バッファ層42のパターンエッチングの進行に合わせてエッチングマスク膜61のエッチング速度を調整することができ、それにより、バッファ層42のドライエッチング過程における保護膜3又は吸収層44へのダメージを抑制することができる。
According to the reflective mask blank 100 of this embodiment, the dry etching process is reduced by reducing the oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) at the center position x3 of the first etching mask film 61 to a predetermined value or less. It is possible to prevent the occurrence of fatal defects caused by electrostatic discharge damage while suppressing CD changes. Furthermore, by specifying the oxygen concentration ratio of the etching mask film 61, the etching rate of the etching mask film 61 can be adjusted in accordance with the progress of pattern etching of the buffer layer 42. Damage to the protective film 3 or the absorption layer 44 during the process can be suppressed.

上述した酸素濃度比率(O/(X+O)比率)の大小関係は、EDXの他に、X線光電子分光
法(XPS)によっても評価することが可能である。また、これらの分析結果と透過型電子顕微鏡(TEM)を組み合わせることによって評価することも可能である。また、これらで測定されたデータを公知の近似関数を用いてフィッティング処理をすることで、上記の各層間の界面位置x1、x2及びエッチングマスク膜61の中心位置x3などを判定することができる。
なお、本明細書においては、エッチングマスク膜61の酸素濃度比率(O/(X+O)比率)
の大小関係に関しては、EDXによる数値を記載しており、各膜を構成する元素の含有量に関しては、XPSによる数値を記載している。
The magnitude relationship of the above-mentioned oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) can be evaluated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) in addition to EDX. Moreover, it is also possible to evaluate by combining the results of these analyses with a transmission electron microscope (TEM). Moreover, by fitting the data measured by these methods using a known approximation function, it is possible to determine the interface positions x1 and x2 between the above-mentioned layers and the center position x3 of the etching mask film 61.
In this specification, the oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) of the etching mask film 61
The magnitude relationship is shown in numerical values obtained by EDX, and the contents of the elements constituting each film are shown in numerical values obtained by XPS.

通常、第1のエッチングマスク膜61と吸収層44との界面付近では各層の成分(元素)が相互拡散している。ここでは、第1のエッチングマスク膜61と吸収層44との界面位置x1を判定するため、吸収層44に含まれる金属元素の合計含有量が、膜厚方向xにおいて変曲する変曲点x1を界面の位置x1として判定する手法を採用した。具体的には、次のようにして、第1のエッチングマスク膜61と吸収層44との界面位置x1を測定することができる。 Usually, near the interface between the first etching mask film 61 and the absorption layer 44, the components (elements) of each layer interdiffuse. Here, in order to determine the interface position x1 between the first etching mask film 61 and the absorption layer 44, an inflection point x1 where the total content of metal elements contained in the absorption layer 44 inflects in the film thickness direction x is determined. We adopted a method that determines the position x1 of the interface. Specifically, the interface position x1 between the first etching mask film 61 and the absorption layer 44 can be measured as follows.

先ず、第1のエッチングマスク膜61から吸収層44にわたる膜厚方向xにおいて、吸収層44に含まれる金属元素の合計含有量(原子%)を測定する。ここで、金属元素の合計含有量とは、吸収層44が例えばCrNの場合にはCr含有量であり、吸収層44が例えばRuCrNの場合にはRuCr含有量である。次に、測定した合計含有量のデータをカーブフィッティングした関数y_abs(x)を得る。 First, the total content (atomic %) of metal elements contained in the absorption layer 44 is measured in the film thickness direction x extending from the first etching mask film 61 to the absorption layer 44 . Here, the total content of metal elements is the Cr content when the absorption layer 44 is made of, for example, CrN, and is the RuCr content when the absorption layer 44 is made of, for example, RuCrN. Next, a function y_abs(x) is obtained by curve fitting the measured total content data.

このカーブフィッティングは、S字型の関数を用いた公知の近似手法を採用することができる。S字型の近似関数は、一般的に、S字形状のプロファイルの近似に利用される。S字型の近似関数として、3次以上の多項式関数、シグモイド関数、誤差関数、指数関数又は正弦関数などから選ばれる奇関数を用いることができる。 This curve fitting can employ a known approximation method using an S-shaped function. The S-shaped approximation function is generally used to approximate an S-shaped profile. As the S-shaped approximation function, an odd function selected from a polynomial function of degree 3 or higher, a sigmoid function, an error function, an exponential function, a sine function, etc. can be used.

第1のエッチングマスク膜61と吸収層44との界面位置x1を判定するために、吸収層44に含まれる金属元素の含有量をカーブフィッティングするための膜厚方向xの範囲(x1a~x1b)を、次のようにして決定することができる。 In order to determine the interface position x1 between the first etching mask film 61 and the absorption layer 44, the range in the film thickness direction x for curve fitting the content of the metal element contained in the absorption layer 44 (x1a to x1b) can be determined as follows.

第1のエッチングマスク膜61内にあるフィッティング範囲の始点(x=x1a)は、吸収層44との界面位置x1の近くであって、第1のエッチングマスク膜61を構成する元素Xの合計含有量(原子%)が最大値となる位置に設定することができる。ここで、元素Xの
合計含有量とは、エッチングマスク膜61が例えばTaBOの場合にはTa含有量であり、エッチングマスク膜61が例えばSiOの場合にはSi含有量であり、エッチングマスク膜61が例えばTaSiOの場合にはTaSi含有量である。
The starting point (x=x1a) of the fitting range in the first etching mask film 61 is near the interface position x1 with the absorption layer 44, and the total content of the element X constituting the first etching mask film 61 is It can be set at the position where the amount (atomic %) becomes the maximum value. Here, the total content of element X is Ta content when the etching mask film 61 is made of TaBO, for example, and Si content when the etching mask film 61 is made of SiO, For example, in the case of TaSiO, it is the TaSi content.

吸収層44内にあるフィッティング範囲の終点(x=x1b)は、第1のエッチングマスク膜61との界面位置x1の近くであって、吸収層44を構成する金属元素の合計含有量(原
子%)が最大値となる位置に設定することができる。
The end point (x=x1b) of the fitting range in the absorption layer 44 is near the interface position x1 with the first etching mask film 61, and the total content (atomic %) of the metal elements constituting the absorption layer 44 is ) can be set at the position where it has the maximum value.

吸収層44を構成する金属元素の合計含有量の変曲点x1は、y_abs(x)を2階微
分した値がゼロとなる、下記の二次導関数方程式(2)の解として求めることができる。
The inflection point x1 of the total content of metal elements constituting the absorption layer 44 can be found as a solution to the following second derivative equation (2), where the second derivative of y_abs(x) becomes zero. can.

Figure 0007459399000002
Figure 0007459399000002

なお、高次のS字型関数を用いて近似して得た方程式(2)を満たす解(変曲点)が2つ以上存在する場合には、金属含有量の測定データを三次関数で近似し、該三次近似関数を2階微分して得た二次導関数方程式の解に最も近い変曲点を、真の界面位置x1と推定することができる。 In addition, if there are two or more solutions (inflection points) that satisfy equation (2) obtained by approximating using a high-order S-shaped function, the measured data of metal content can be approximated by a cubic function. However, the inflection point closest to the solution of the second-order derivative equation obtained by second-order differentiation of the third-order approximation function can be estimated as the true interface position x1.

上述のようにして求めた金属元素の含有量近似プロファイルの変曲点x1は、第1のエッチングマスク膜61の成分優位から吸収層44の成分優位に切り替わる位置(膜厚方向の深さ)を意味している。したがって、この演算された変曲点の位置x1を、第1のエッチングマスク膜61と吸収層44との間の界面位置x1とみなすことができる。 The inflection point x1 of the metal element content approximate profile obtained as described above indicates the position (depth in the film thickness direction) at which the component dominance of the first etching mask film 61 switches to the component dominance of the absorption layer 44. It means. Therefore, the calculated position x1 of the inflection point can be regarded as the interface position x1 between the first etching mask film 61 and the absorption layer 44.

エッチングマスク膜6が第2のエッチングマスク膜62を有する場合には、第2のエッチングマスク膜62と第1のエッチングマスク膜61との界面位置x2も、上述したカーブフィッティング手法を準用して、優位成分が切り替わる変曲点の位置に基づいて判定することができる。すなわち、第2のエッチングマスク膜62と第1のエッチングマスク膜61との間の界面位置x2を判定するために、第2のエッチングマスク膜62を構成する金属元素の合計含有量を近似するフィッティングカーブ関数y_em2(x)を演算し、y_em2(x)を2階微分した値がゼロとなる二次導関数方程式の解として求められる変曲点x2の位置を、界面位置x2とみなすことができる。 When the etching mask film 6 has the second etching mask film 62, the interface position x2 between the second etching mask film 62 and the first etching mask film 61 is also determined by applying the curve fitting method described above. The determination can be made based on the position of the inflection point where the dominant component switches. That is, in order to determine the interface position x2 between the second etching mask film 62 and the first etching mask film 61, fitting is performed to approximate the total content of metal elements constituting the second etching mask film 62. The position of the inflection point x2, which is obtained by calculating the curve function y_em2(x) and solving the second-order derivative equation where the second-order differential value of y_em2(x) is zero, can be regarded as the interface position x2. .

上述した第1のエッチングマスク膜61の膜厚は、6nm~30nmであり、8nm~20nmとすることができる。また、上述のバッファ層42の膜厚に対する、第1のエッチングマスク膜61の膜厚の比は、0.1~15であり、0.3~10とすることができる。 The thickness of the first etching mask film 61 described above is 6 nm to 30 nm, and can be 8 nm to 20 nm. Further, the ratio of the thickness of the first etching mask film 61 to the thickness of the buffer layer 42 described above is from 0.1 to 15, and can be from 0.3 to 10.

Ta及びOを含有する第1のエッチングマスク膜61は、酸素ガス(O)及び希ガス雰囲気中でTaターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、Si及びOを含有する第1のエッチングマスク膜61は、酸素ガス(O)及び希ガス雰囲気中でSiターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。このとき、酸素ガス(O)の供給量を制御したり、又は供給する酸素ガスを他のガスに替えて制御したりすることによって、上述した酸素濃度比率プロファイルの所定の傾斜組成を有するエッチングマスク膜61を形成することができる(例えば図2に示される層構成例1)。また、エッチングマスク膜61を2層構造又は3層構造とすることによって、上述した酸素濃度比率プロファイルを有する構成とすることもできる。例えば、層64、層65及び層66の3層構造として、酸素を含む層64及び層65と、実質的に酸素を含まない層66とを形成することもできる(例えば図3に示される層構成例2)。 The first etching mask film 61 containing Ta and O can be formed by sputtering using a Ta target in an oxygen gas (O 2 ) and rare gas atmosphere. Further, the first etching mask film 61 containing Si and O can be formed by sputtering using a Si target in an oxygen gas (O 2 ) and rare gas atmosphere. At this time, by controlling the supply amount of oxygen gas (O 2 ) or by changing the supplied oxygen gas to another gas, etching having a predetermined gradient composition of the oxygen concentration ratio profile described above can be achieved. A mask film 61 can be formed (for example, layer configuration example 1 shown in FIG. 2). Further, by forming the etching mask film 61 into a two-layer structure or a three-layer structure, a structure having the above-mentioned oxygen concentration ratio profile can be obtained. For example, as a three-layer structure of layers 64, 65, and 66, layers 64 and 65 containing oxygen and a layer 66 substantially free of oxygen may be formed (for example, the layers shown in FIG. 3). Configuration example 2).

また、第1のエッチングマスク膜61と接する吸収層44の表層の酸素濃度を調整することによって、第1のエッチングマスク膜61と吸収層44との界面位置x1における酸素濃度比率を調整することができる。第1のエッチングマスク膜61と接する第2のエッチングマスク膜62の底部の酸素濃度を調整することによって、第1のエッチングマスク膜61と第2のエッチングマスク膜62との界面位置x2における酸素濃度比率を調整することができる。In addition, by adjusting the oxygen concentration in the surface layer of the absorption layer 44 in contact with the first etching mask film 61, it is possible to adjust the oxygen concentration ratio at the interface position x1 between the first etching mask film 61 and the absorption layer 44. By adjusting the oxygen concentration in the bottom part of the second etching mask film 62 in contact with the first etching mask film 61, it is possible to adjust the oxygen concentration ratio at the interface position x2 between the first etching mask film 61 and the second etching mask film 62.

本実施形態による反射型マスクブランク100は、上述したように、第1のエッチングマスク膜61の上に第2のエッチングマスク膜62を形成してもよい。その場合、第2のエッチングマスク膜62の材料は、クロム(Cr)又はCr化合物であることが好ましい。Cr化合物の例としては、クロム(Cr)と、窒素(N)、酸素(O)、炭素(C)及び水素(H)から選択される少なくとも一つの元素とを含む材料が挙げられる。具体的に、第2のエッチングマスク膜62は、CrN、CrO、CrC、CrON、CrOC、CrCN又はCrOCNを含むことが好ましい。 In the reflective mask blank 100 according to this embodiment, the second etching mask film 62 may be formed on the first etching mask film 61, as described above. In that case, the material of the second etching mask film 62 is preferably chromium (Cr) or a Cr compound. Examples of Cr compounds include materials containing chromium (Cr) and at least one element selected from nitrogen (N), oxygen (O), carbon (C), and hydrogen (H). Specifically, the second etching mask film 62 preferably contains CrN, CrO, CrC, CrON, CrOC, CrCN, or CrOCN.

第2のエッチングマスク膜62中のCr含有量は、30原子%以上であり、40原子%以上とすることができる。第1のエッチングマスク膜61中のCr含有量は、95原子%以下であり、90原子%以下とすることができる。The Cr content in the second etching mask film 62 is 30 atomic % or more and can be 40 atomic % or more. The Cr content in the first etching mask film 61 is 95 atomic % or less and can be 90 atomic % or less.

第2のエッチングマスク膜62の膜厚は、3nm~20nmであり、5nm~15nmとすることができる。 The thickness of the second etching mask film 62 is 3 nm to 20 nm, and can be 5 nm to 15 nm.

第2のエッチングマスク膜62は、Cr系ターゲットを用いたスパッタリングにより形成することができる。また、第2のエッチングマスク膜62は、クロムを含むことにより、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスでエッチング及び除去することができる。The second etching mask film 62 can be formed by sputtering using a Cr-based target. Since the second etching mask film 62 contains chromium, it can be etched and removed with a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas.

<<レジスト膜>>
本実施形態の反射型マスクブランク100は、エッチングマスク膜6の上にレジスト膜11を有することができる。すなわち、本実施形態の反射型マスクブランク100には、レジスト膜11を有する形態も含まれる。本実施形態の反射型マスクブランク100では、適切な材料及び/又は適切な膜厚の吸収体膜4(バッファ層42及び吸収層44)及びエッチングガスを選択することにより、レジスト膜11の薄膜化も可能である。
<<Resist film>>
The reflective mask blank 100 of this embodiment can have a resist film 11 on the etching mask film 6. That is, the reflective mask blank 100 of this embodiment also includes a form having the resist film 11. In the reflective mask blank 100 of this embodiment, the resist film 11 can be made thinner by selecting an appropriate material and/or appropriate thickness of the absorber film 4 (buffer layer 42 and absorption layer 44) and etching gas. is also possible.

レジスト膜11の材料としては、例えば化学増幅型レジスト(CAR)を用いることができる。レジスト膜11をパターニングし、吸収体膜4(バッファ層42及び吸収層44)をエッチングすることにより、所定の転写パターンを有する反射型マスク200を製造することができる。For example, a chemically amplified resist (CAR) can be used as the material of the resist film 11. The resist film 11 is patterned and the absorber film 4 (the buffer layer 42 and the absorption layer 44) is etched, thereby manufacturing a reflective mask 200 having a predetermined transfer pattern.

<<裏面導電膜>>
基板1の第2主面(裏面)側(多層反射膜2形成面の反対側)には、一般的に、静電チャック用の裏面導電膜5が形成される。静電チャック用の裏面導電膜5に求められる電気的特性(シート抵抗)は通常100Ω/□(Ω/Square)以下である。裏面導電膜5の形成方法は、例えばマグネトロンスパッタリング法やイオンビームスパッタリング法により、クロム(Cr)、タンタル(Ta)等の金属や合金のターゲットを使用して形成することができる。
<<Back conductive film>>
Generally, a back conductive film 5 for an electrostatic chuck is formed on the second main surface (back surface) side of the substrate 1 (the side opposite to the surface on which the multilayer reflective film 2 is formed). The electrical properties (sheet resistance) required of the back conductive film 5 for electrostatic chucks are usually 100Ω/square or less. The back conductive film 5 can be formed by, for example, magnetron sputtering or ion beam sputtering using a target of metal or alloy such as chromium (Cr) or tantalum (Ta).

裏面導電膜5のクロム(Cr)を含む材料は、Crにホウ素(B)、窒素(N)、酸素(O)、及び炭素(C)から選択される少なくとも一種の元素を含有したCr化合物であることが好ましい。Cr化合物としては、例えば、CrN、CrON、CrCN、CrCON、CrBN、CrBON、CrBCN及びCrBOCNなどを挙げることができる。 The material containing chromium (Cr) of the back conductive film 5 is a Cr compound containing at least one element selected from boron (B), nitrogen (N), oxygen (O), and carbon (C) in Cr. It is preferable that there be. Examples of the Cr compound include CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN, and CrBOCN.

裏面導電膜5のタンタル(Ta)を含む材料としては、Ta(タンタル)、Taを含有する合金、又はこれらの何れかにホウ素(B)、窒素(N)、酸素(O)、及び炭素(C)の少なくとも一つを含有したTa化合物を用いることが好ましい。Ta化合物としては、例えば、TaB、TaN、TaO、TaON、TaCON、TaBN、TaBO、TaBON、TaBCON、TaHf、TaHfO、TaHfN、TaHfON、TaHfCON、TaSi、TaSiO、TaSiN、TaSiON、及びTaSiCONなどを挙げることができる。 The material containing tantalum (Ta) for the back conductive film 5 is Ta (tantalum), an alloy containing Ta, or any of these containing boron (B), nitrogen (N), oxygen (O), and carbon ( It is preferable to use a Ta compound containing at least one of C). For example, TA compounds include, for example, TAB, TAN, TAO, TAON, TACON, TABO, TABO, TABON, TABON, TABON, TAHFON, TAHFON, TAHFON, TAHFON, TAHFCON, TAHFCON, T some To mention TASION, TASICON, etc. can.

タンタル(Ta)又はクロム(Cr)を含む材料としては、その表層に存在する窒素(N)が少ないことが好ましい。具体的には、タンタル(Ta)又はクロム(Cr)を含む材料の裏面導電膜5の表層の窒素の含有量は、5原子%未満であることが好ましく、実質的に表層に窒素を含有しないことがより好ましい。タンタル(Ta)又はクロム(Cr)を含む材料の裏面導電膜5において、表層の窒素の含有量が少ない方が、耐摩耗性が高くなるためである。 As a material containing tantalum (Ta) or chromium (Cr), it is preferable that nitrogen (N) present in the surface layer is small. Specifically, the nitrogen content in the surface layer of the back conductive film 5 made of a material containing tantalum (Ta) or chromium (Cr) is preferably less than 5 atomic %, and the surface layer does not substantially contain nitrogen. It is more preferable. This is because, in the back conductive film 5 made of a material containing tantalum (Ta) or chromium (Cr), the lower the nitrogen content in the surface layer, the higher the wear resistance.

裏面導電膜5は、タンタル(Ta)及びホウ素(B)を含む材料からなることが好ましい。裏面導電膜5が、Ta及びBを含む材料からなることにより、耐摩耗性及び薬液耐性を有する導電膜23を得ることができる。裏面導電膜5が、Ta及びBを含む場合、B含有量は5~30原子%であることが好ましい。裏面導電膜5の成膜に用いるスパッタリングターゲット中のTa及びBの比率(Ta:B)は95:5~70:30であることが好ましい。The rear surface conductive film 5 is preferably made of a material containing tantalum (Ta) and boron (B). When the rear surface conductive film 5 is made of a material containing Ta and B, a conductive film 23 having wear resistance and chemical resistance can be obtained. When the rear surface conductive film 5 contains Ta and B, the B content is preferably 5 to 30 atomic %. The ratio of Ta and B (Ta:B) in the sputtering target used to deposit the rear surface conductive film 5 is preferably 95:5 to 70:30.

裏面導電膜5の膜厚は、静電チャック用としての機能を満足する限り特に限定されないが、通常10nmから200nmである。また、この裏面導電膜5はマスクブランク100の第2主面側の応力調整も兼ね備えていて、第1主面側に形成された各種膜からの応力とバランスをとって、平坦な反射型マスクブランク100が得られるように調整されている。The thickness of the back surface conductive film 5 is not particularly limited as long as it satisfies the function for electrostatic chuck, but is usually 10 nm to 200 nm. The back surface conductive film 5 also functions to adjust the stress on the second main surface side of the mask blank 100, and is adjusted to obtain a flat reflective mask blank 100 by balancing with the stress from various films formed on the first main surface side.

<反射型マスク200及びその製造方法>
本実施形態の反射型マスクブランク100を使用して、反射型マスク200を製造する方法の概要を以下説明する。
<Reflective mask 200 and its manufacturing method>
An outline of a method for manufacturing a reflective mask 200 using the reflective mask blank 100 of this embodiment will be described below.

先ず、反射型マスクブランク100を準備して、その第1主面の吸収体膜4の上に形成されたエッチングマスク膜6の上に、レジスト膜11を形成する(図4A)。レジスト膜11の形成には、化学増幅型レジスト(CAR)を用いることができる。 First, a reflective mask blank 100 is prepared, and a resist film 11 is formed on the etching mask film 6 formed on the absorber film 4 on the first main surface thereof (FIG. 4A). A chemically amplified resist (CAR) can be used to form the resist film 11.

このレジスト膜11に所望のパターンを描画(露光)し、更に現像、リンスすることによって所定のレジストパターン11aを形成する(図4B)。 A desired pattern is drawn (exposed) on this resist film 11, and further developed and rinsed to form a predetermined resist pattern 11a (FIG. 4B).

次に、レジストパターン11aをマスクにして、第2のエッチングマスク膜62のドライエッチングを、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いて行うことで、マスクパターン62aを形成する(図4C)。 Next, using the resist pattern 11a as a mask, dry etching of the second etching mask film 62 is performed using a mixed gas of chlorine-based gas and oxygen gas, thereby forming a mask pattern 62a (FIG. 4C). .

レジストパターン11aを酸素アッシングで剥離後、マスクパターン62aをマスクにして、第1のエッチングマスク膜61のドライエッチングを、フッ素系ガスを用いて行うことで、マスクパターン61aを形成する(図4D)。After the resist pattern 11a is removed by oxygen ashing, the first etching mask film 61 is dry-etched using the mask pattern 62a as a mask and a fluorine-based gas to form a mask pattern 61a (FIG. 4D).

次に、マスクパターン61aをマスクにして、吸収層44のドライエッチングを、塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いて行うことで、吸収層パターン44aを形成する(図4E)。この塩素系ガスと酸素ガスとの混合ガスを用いたドライエッチング工程において、第2のエッチングマスク膜62のマスクパターン62aは除去される。Next, the absorbing layer 44 is dry-etched using a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas with the mask pattern 61a as a mask, thereby forming an absorbing layer pattern 44a (FIG. 4E). In this dry-etching process using a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas, the mask pattern 62a of the second etching mask film 62 is removed.

その後、フッ素系ガスを用いたドライエッチングにより、吸収層パターン44aをマスクにしてバッファ層42をパターニングする。それと同工程において、フッ素系ガスで、第1のエッチングマスク膜61のマスクパターン61aを除去する(図4F)。Thereafter, the buffer layer 42 is patterned by dry etching using a fluorine-based gas, with the absorption layer pattern 44a as a mask. In the same process, the mask pattern 61a of the first etching mask film 61 is removed by a fluorine-based gas (FIG. 4F).

第1のエッチングマスク膜61のマスクパターン61aを除去した後、吸収体パターン4aにおいてバッファ層42が完全にエッチングされていない場合は、その残部を、塩素系ガスを用いて完全に除去することができる(図4G)。After removing the mask pattern 61a of the first etching mask film 61, if the buffer layer 42 in the absorber pattern 4a is not completely etched, the remaining part can be completely removed using a chlorine-based gas (Figure 4G).

最後に、純水又は酸性やアルカリ性の水溶液を用いたウェット洗浄を行うことで、本実施形態の反射型マスク200が製造される。なお、ウェット洗浄後に必要に応じてマスク欠陥検査を行い、マスク欠陥修正を適宜行うことができる。Finally, wet cleaning is performed using pure water or an acidic or alkaline aqueous solution to manufacture the reflective mask 200 of this embodiment. After the wet cleaning, a mask defect inspection can be performed as necessary, and mask defect correction can be performed appropriately.

このようにして製造された反射型マスク200は、反射型マスクブランク100における吸収体膜4がパターニングされた吸収体パターン4aを有する。反射型マスク200の吸収体パターン4aがEUV光を吸収し、吸収体パターン4aの開口部でEUV光を反射することができるため、所定の光学系を用いてEUV光を反射型マスク200に照射することにより、所定の微細な転写パターンを被転写物に対して転写することができる。The reflective mask 200 thus manufactured has an absorber pattern 4a formed by patterning the absorber film 4 in the reflective mask blank 100. The absorber pattern 4a of the reflective mask 200 absorbs EUV light and can reflect the EUV light at the openings of the absorber pattern 4a, so that a predetermined fine transfer pattern can be transferred onto an object to be transferred by irradiating the reflective mask 200 with EUV light using a predetermined optical system.

本実施形態の反射型マスク200及びその製造方法によれば、反射型マスクブランク100におけるエッチングマスク膜61の酸素濃度比率を規定したことにより、バッファ層42のパターンエッチングの進行に合わせてエッチングマスク膜61のエッチング速度を調整することができる。それにより、CD変化を抑制しながら、バッファ層42のドライエッチング過程における保護膜3又は吸収層44へのダメージを抑制することができる。したがって、微細な転写パターンが高精度に形成された吸収体パターン4aを有する反射型マスク200を提供することができる。 According to the reflective mask 200 and the method for manufacturing the same of the present embodiment, by specifying the oxygen concentration ratio of the etching mask film 61 in the reflective mask blank 100, the etching mask film is adjusted in accordance with the progress of pattern etching of the buffer layer 42. The etching rate of 61 can be adjusted. Thereby, it is possible to suppress damage to the protective film 3 or the absorption layer 44 during the dry etching process of the buffer layer 42 while suppressing the CD change. Therefore, it is possible to provide a reflective mask 200 having an absorber pattern 4a in which a fine transfer pattern is formed with high precision.

<半導体装置の製造方法>
本実施形態の半導体装置の製造方法は、EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、本実施形態の反射型マスク200をセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写する工程を有する。
<Method for manufacturing semiconductor devices>
In the method for manufacturing a semiconductor device of this embodiment, the reflective mask 200 of this embodiment is set in an exposure apparatus having an exposure light source that emits EUV light, and a transfer pattern is formed on a resist film formed on a transfer target substrate. It has a step of transferring.

本実施形態の反射型マスク200を使用してEUV露光を行うことにより、半導体基板上に反射型マスク200上の吸収体パターン4aに基づく所望の転写パターンを、シャドーイング効果による転写寸法精度の低下を抑えて形成することができる。また、吸収体パターン4aが、側壁ラフネスの少ない微細で高精度なパターンであるため、高い寸法精度で所望のパターンを半導体基板上に形成できる。このリソグラフィ工程に加え、被加工膜のエッチング、絶縁膜及び導電膜の形成、ドーパントの導入、並びにアニールなど種々の工程を経ることで、所望の電子回路が形成された半導体装置を製造することができる。 By performing EUV exposure using the reflective mask 200 of this embodiment, a desired transfer pattern based on the absorber pattern 4a on the reflective mask 200 is formed on the semiconductor substrate, resulting in a decrease in transfer dimensional accuracy due to shadowing effect. can be formed by suppressing the Moreover, since the absorber pattern 4a is a fine and highly accurate pattern with little sidewall roughness, a desired pattern can be formed on the semiconductor substrate with high dimensional accuracy. In addition to this lithography process, a semiconductor device with a desired electronic circuit can be manufactured by going through various processes such as etching the film to be processed, forming an insulating film and a conductive film, introducing dopants, and annealing. can.

より詳しく説明すると、EUV露光装置は、EUV光を発生するレーザープラズマ光源、照明光学系、マスクステージ系、縮小投影光学系、ウエハステージ系、及び真空設備等から構成される。光源にはデブリトラップ機能と露光光以外の長波長の光をカットするカットフィルタ及び真空差動排気用の設備等が備えられている。照明光学系と縮小投影光学系は反射型ミラーから構成される。EUV露光用反射型マスク200は、その第2主面に形成された導電膜により静電吸着されてマスクステージに載置される。 To explain in more detail, the EUV exposure apparatus includes a laser plasma light source that generates EUV light, an illumination optical system, a mask stage system, a reduction projection optical system, a wafer stage system, vacuum equipment, and the like. The light source is equipped with a debris trap function, a cut filter that cuts long wavelength light other than exposure light, and equipment for vacuum differential pumping. The illumination optical system and the reduction projection optical system are composed of reflective mirrors. The reflective mask 200 for EUV exposure is electrostatically attracted by the conductive film formed on its second main surface and placed on the mask stage.

EUV光源の光は、照明光学系を介して反射型マスク200垂直面に対して6°から8°傾けた角度で反射型マスク200に照射される。この入射光に対する反射型マスク200からの反射光は、入射とは逆方向にかつ入射角度と同じ角度で反射(正反射)し、通常1/4の縮小比を持つ反射型投影光学系に導かれ、ウエハステージ上に載置されたウエハ(半導体基板)上のレジストへの露光が行われる。この間、少なくともEUV光が通る場所は真空排気される。また、この露光にあたっては、マスクステージとウエハステージを縮小投影光学系の縮小比に応じた速度で同期させてスキャンし、スリットを介して露光を行うスキャン露光が主流となっている。そして、この露光済レジスト膜を現像することによって、半導体基板上にレジストパターンを形成することができる。本発明では、シャドーイング効果の小さな薄膜で、しかも側壁ラフネスの少ない高精度な吸収体パターン4aを持つマスクが用いられている。このため、半導体基板上に形成されたレジストパターンは高い寸法精度を持つ所望のものとなる。そして、このレジストパターンをマスクとして使用してエッチング等を実施することにより、例えば半導体基板上に所定の配線パターンを形成することができる。このような露光工程や被加工膜加工工程、絶縁膜や導電膜の形成工程、ドーパント導入工程、あるいはアニール工程等その他の必要な工程を経ることで、半導体装置が製造される。 The light from the EUV light source is irradiated onto the reflective mask 200 at an angle of 6° to 8° with respect to the vertical plane of the reflective mask 200 via the illumination optical system. The reflected light from the reflective mask 200 with respect to this incident light is reflected (regularly reflected) in the opposite direction to the incident direction and at the same angle as the incident angle, and is introduced into a reflective projection optical system that usually has a reduction ratio of 1/4. Then, the resist on the wafer (semiconductor substrate) placed on the wafer stage is exposed. During this time, at least the area through which the EUV light passes is evacuated. Furthermore, in this exposure, scan exposure is the mainstream in which the mask stage and the wafer stage are scanned synchronized at a speed corresponding to the reduction ratio of the reduction projection optical system, and the exposure is performed through a slit. Then, by developing this exposed resist film, a resist pattern can be formed on the semiconductor substrate. In the present invention, a mask is used which has a highly accurate absorber pattern 4a that is a thin film with a small shadowing effect and has little side wall roughness. Therefore, the resist pattern formed on the semiconductor substrate has a desired high dimensional accuracy. By performing etching or the like using this resist pattern as a mask, a predetermined wiring pattern can be formed on the semiconductor substrate, for example. A semiconductor device is manufactured through other necessary steps such as an exposure step, a process for processing a processed film, a step for forming an insulating film or a conductive film, a step for introducing a dopant, or an annealing step.

本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、吸収体膜4の膜厚を薄くしながらもEUV光の吸収率が高く、かつ、微細で高精度な吸収体パターン4aを形成した反射型マスク200を、半導体装置の製造のために用いることができる。そのため、微細で且つ高精度の転写パターンを有する半導体装置を製造することができる。According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, the reflective mask 200 in which the absorber film 4 has a high absorptivity for EUV light while having a thin film thickness and in which a fine and highly accurate absorber pattern 4a is formed can be used for manufacturing a semiconductor device. Therefore, a semiconductor device having a fine and highly accurate transfer pattern can be manufactured.

[実施例1]
実施例1の反射型マスクブランク100は、図1に示すように、裏面導電膜5と、基板1と、多層反射膜2と、保護膜3と、吸収体膜4と、エッチングマスク膜6とを有する。吸収体膜4はバッファ層42及び吸収層44からなる。
[Example 1]
As shown in FIG. 1, the reflective mask blank 100 of Example 1 includes a back conductive film 5, a substrate 1, a multilayer reflective film 2, a protective film 3, an absorber film 4, and an etching mask film 6. has. The absorber film 4 consists of a buffer layer 42 and an absorbent layer 44.

先ず、実施例1の反射型マスクブランク100について説明する。なお、下記の説明において、成膜した薄膜の元素組成は、X線光電子分光法(XPS)により測定した。また、酸素濃度比率(O/(X+O)比率)は、走査透過電子顕微鏡(STEM)を用いたエネルギ
ー分散型X線分析法(EDX)により測定し、上述したフィッティングを行うことにより求めた。
First, the reflective mask blank 100 of Example 1 will be explained. In the following description, the elemental composition of the formed thin film was measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). In addition, the oxygen concentration ratio (O/(X+O) ratio) was measured by energy dispersive X-ray analysis (EDX) using a scanning transmission electron microscope (STEM), and was determined by performing the fitting described above. .

第1主面及び第2主面の両主表面が研磨された6025サイズ(約152mm×152mm×6.35mm)の低熱膨張ガラス基板であるSiO-TiO系ガラス基板を準備し基板1とした。平坦で平滑な主表面となるように、粗研磨加工工程、精密研磨加工工程、局所加工工程、及びタッチ研磨加工工程よりなる研磨を行った。
SiO-TiO系ガラス基板1の第2主面(裏面)に、CrN膜からなる裏面導電膜5をマグネトロンスパッタリング(反応性スパッタリング)法により下記の条件にて形成した。裏面導電膜5は、Crターゲットを用いて、アルゴン(Ar)ガスと窒素(N)ガスの混合ガス雰囲気で、20nmの膜厚となるように成膜した。
A SiO 2 -TiO 2 glass substrate, which is a low thermal expansion glass substrate of 6025 size (approximately 152 mm x 152 mm x 6.35 mm) with both the first and second main surfaces polished, is prepared. did. Polishing consisting of a rough polishing process, a precision polishing process, a local polishing process, and a touch polishing process was performed to obtain a flat and smooth main surface.
A back conductive film 5 made of a CrN film was formed on the second main surface (back surface) of the SiO 2 --TiO 2 glass substrate 1 by magnetron sputtering (reactive sputtering) under the following conditions. The back conductive film 5 was formed to a thickness of 20 nm using a Cr target in a mixed gas atmosphere of argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas.

次に、裏面導電膜5が形成された側と反対側の基板1の主表面(第1主面)上に、多層反射膜2を形成した。基板1上に形成される多層反射膜2は、波長13.5nmのEUV光に適した多層反射膜2とするために、モリブデン(Mo)とケイ素(Si)からなる周期多層反射膜とした。多層反射膜2は、MoターゲットとSiターゲットを使用し、クリプトン(Kr)ガス雰囲気中でイオンビームスパッタリング法により基板1上にMo層およびSi層を交互に積層して形成した。先ず、Si膜を4.2nmの膜厚で成膜し、続いて、Mo膜を2.8nmの膜厚で成膜した。これを1周期とし、同様にして40周期積層し、最後にSi膜を4.0nmの膜厚で成膜し、多層反射膜2を形成した。 Next, a multilayer reflective film 2 was formed on the main surface (first main surface) of the substrate 1 on the side opposite to the side on which the back conductive film 5 was formed. The multilayer reflective film 2 formed on the substrate 1 was a periodic multilayer reflective film made of molybdenum (Mo) and silicon (Si) in order to make the multilayer reflective film 2 suitable for EUV light with a wavelength of 13.5 nm. The multilayer reflective film 2 was formed by alternately stacking Mo layers and Si layers on the substrate 1 by ion beam sputtering in a krypton (Kr) gas atmosphere using a Mo target and a Si target. First, a Si film was formed to a thickness of 4.2 nm, and then a Mo film was formed to a thickness of 2.8 nm. This was regarded as one cycle, and 40 cycles were laminated in the same manner. Finally, a Si film was formed to a thickness of 4.0 nm to form a multilayer reflective film 2.

引き続き、Arガス雰囲気中で、RuNbターゲット(Ru:Nb=80at%:20at%)を使用したDCマグネトロンスパッタリング法によりRuNb膜からなる保護膜3を3.5nmの膜厚で成膜した。 Subsequently, a protective film 3 made of a RuNb film was formed to a thickness of 3.5 nm by DC magnetron sputtering using a RuNb target (Ru:Nb=80 at%:20 at%) in an Ar gas atmosphere.

次に、保護膜3の上にバッファ層42及び吸収層44からなる吸収体膜4を形成した。なお、表1に、実施例1のバッファ層42、吸収層44、エッチングマスク膜6の材料及び膜厚を示す。
具体的には、まず、DCマグネトロンスパッタリング法により、TaBN膜からなるバッファ層42を形成した。TaBN膜は、TaB混合焼結ターゲットを用いて、ArガスとNガスの混合ガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、表1に示すように、10nmの膜厚で成膜した。TaBN膜の元素比率は、Taが88原子%、Bが5原子%、Nが7原子%であった。
Next, an absorbent film 4 consisting of a buffer layer 42 and an absorbent layer 44 was formed on the protective film 3. Table 1 shows the materials and film thicknesses of the buffer layer 42, absorption layer 44, and etching mask film 6 of Example 1.
Specifically, first, a buffer layer 42 made of a TaBN film was formed by DC magnetron sputtering. The TaBN film was formed to a film thickness of 10 nm as shown in Table 1 by reactive sputtering in a mixed gas atmosphere of Ar gas and N 2 gas using a TaB mixed sintered target. The element ratio of the TaBN film was 88 atomic % of Ta, 5 atomic % of B, and 7 atomic % of N.

次に、マグネトロンスパッタリング法により、CrN膜からなる吸収層44を形成した。CrN膜は、Crターゲットを用いて、ArガスとNガスの混合ガス雰囲気にて、反応性スパッタリングで、表1に示すように、36nmの膜厚で成膜した。CrN膜の元素比率は、Crが88原子%、Nが12原子%であった。
次に、DCマグネトロンスパッタリング法により、吸収層44の上に、TaBO膜からなる第1のエッチングマスク膜61を形成した。TaBO膜は、TaB混合焼結ターゲットを用いて、ArガスとOガスの混合ガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、表1に示すように、16nmの膜厚で成膜した。このとき、混合ガス雰囲気におけるOガスの供給量を変えることによって、表2に示す膜厚方向に酸素濃度比率が異なる組成傾斜膜が得られた。
Next, an absorption layer 44 made of a CrN film was formed by magnetron sputtering. The CrN film was formed to a thickness of 36 nm by reactive sputtering using a Cr target in a mixed gas atmosphere of Ar gas and N2 gas, as shown in Table 1. The element ratio of the CrN film was 88 atomic % for Cr and 12 atomic % for N.
Next, a first etching mask film 61 made of a TaBO film was formed on the absorbing layer 44 by DC magnetron sputtering. The TaBO film was formed to a thickness of 16 nm by reactive sputtering in a mixed gas atmosphere of Ar gas and O2 gas using a TaB mixed sintered target, as shown in Table 1. At this time, by changing the supply amount of O2 gas in the mixed gas atmosphere, a composition gradient film with different oxygen concentration ratios in the film thickness direction shown in Table 2 was obtained.

次に、第1のエッチングマスク膜61の上に、CrOCN膜からなる第2のエッチングマスク膜62を形成した。CrOCN膜は、Crターゲットを用いて、Arガス、COガス及びNガス雰囲気中で、反応性スパッタリング法により、6nmの膜厚となるように成膜した。CrOCN膜の元素比率は、Crが38原子%、Oが39原子%、Cが11原子%、Nが12原子%であった。 Next, a second etching mask film 62 made of a CrOCN film was formed on the first etching mask film 61. The CrOCN film was formed to a thickness of 6 nm by a reactive sputtering method using a Cr target in an atmosphere of Ar gas, CO 2 gas, and N 2 gas. The element ratios of the CrOCN film were 38 atomic % Cr, 39 atomic % O, 11 atomic % C, and 12 atomic % N.

以上のようにして、実施例1の反射型マスクブランク100を製造した。 In the manner described above, the reflective mask blank 100 of Example 1 was manufactured.

次に、上記実施例1の反射型マスクブランク100を用いて、実施例1の反射型マスク200を製造した。
反射型マスクブランク100の第2のエッチングマスク膜62の上に、レジスト膜11を50nmの厚さで形成した(図4A)。レジスト膜11の形成には、化学増幅型レジスト(CAR)を用いた。このレジスト膜11に所望のパターンを描画(露光)し、更に現像、リンスすることによって所定のレジストパターン11aを形成した(図4B)。次に、レジストパターン11aをマスクにして、CrOCN膜(第2のエッチングマスク膜62)をClガスとOガスの混合ガスを用いて行うことで、マスクパターン62aを形成した(図4C)。次に、レジストパターン11aを酸素アッシングで剥離後に、マスクパターン62aをマスクにして、TaBO膜(第1のエッチングマスク膜61)のドライエッチングを、CFガスとHeガスの混合ガスを用いて行うことで、マスクパターン61aを形成した(図4D)。マスクパターン61aをマスクにして、CrN膜(吸収層44)のドライエッチングを、ClガスとOガスの混合ガスを用いて行うことで、吸収層パターン44aを形成した(図4E)。このとき、CrOCN膜も同時に剥離した。
Next, using the reflective mask blank 100 of Example 1, a reflective mask 200 of Example 1 was manufactured.
A resist film 11 with a thickness of 50 nm was formed on the second etching mask film 62 of the reflective mask blank 100 (FIG. 4A). A chemically amplified resist (CAR) was used to form the resist film 11. A desired pattern was drawn (exposed) on this resist film 11, and further developed and rinsed to form a predetermined resist pattern 11a (FIG. 4B). Next, using the resist pattern 11a as a mask, a CrOCN film (second etching mask film 62) was formed using a mixed gas of Cl 2 gas and O 2 gas, thereby forming a mask pattern 62a (FIG. 4C). . Next, after removing the resist pattern 11a by oxygen ashing, using the mask pattern 62a as a mask, dry etching of the TaBO film (first etching mask film 61) is performed using a mixed gas of CF 4 gas and He gas. In this way, a mask pattern 61a was formed (FIG. 4D). Using the mask pattern 61a as a mask, the CrN film (absorption layer 44) was dry-etched using a mixed gas of Cl 2 gas and O 2 gas, thereby forming an absorption layer pattern 44a (FIG. 4E). At this time, the CrOCN film was also peeled off at the same time.

その後、CFガスとHeガスを用いたドライエッチングにより、吸収層パターン44aをマスクにしてバッファ層42をパターニングした。このとき、TaBO膜からなるマスクパターン61aも同時に除去した(図4F)。バッファ層42の残部をClガスで除去した(図4G)。最後に純水(DIW)を用いたウェット洗浄を行って、実施例1の反射型マスク200を製造した。 Thereafter, the buffer layer 42 was patterned by dry etching using CF 4 gas and He gas using the absorption layer pattern 44a as a mask. At this time, the mask pattern 61a made of the TaBO film was also removed at the same time (FIG. 4F). The remainder of the buffer layer 42 was removed with Cl2 gas (Fig. 4G). Finally, wet cleaning using pure water (DIW) was performed to produce the reflective mask 200 of Example 1.

実施例1の反射型マスク200の製造に用いた反射型マスクブランク100において、第1のエッチングマスク膜61は、表2に示す通り、膜厚中心x3でのO/(X+O)比率<界面x1でのO/(X+O)比率、及び膜厚中心x3でのO/(X+O)比率<界面x2でのO/(X+O)比率を満たすものであった。そのため、第1のエッチングマスク膜61に対して、過度な帯電を防ぎ、静電破壊に起因する致命欠陥の発生を防止することができた。また、第1のエッチングマスク膜61のCD変化を抑制することができ、吸収体パターン4aは、設計値±6nm以下のCDとすることができた。 In the reflective mask blank 100 used for manufacturing the reflective mask 200 of Example 1, the first etching mask film 61 has an O/(X+O) ratio at the film thickness center x3, as shown in Table 2. The O/(X+O) ratio at interface x1 and the O/(X+O) ratio at film thickness center x3<O/(X+O) ratio at interface x2 were satisfied. Therefore, it was possible to prevent the first etching mask film 61 from being excessively charged and prevent the occurrence of fatal defects caused by electrostatic damage. Moreover, it was possible to suppress the CD change of the first etching mask film 61, and the absorber pattern 4a was able to have a CD of the design value ±6 nm or less.

また、実施例1で作製した反射型マスク200をEUVスキャナにセットし、半導体基板上に被加工膜とレジスト膜が形成されたウエハに対してEUV露光を行った。そして、この露光済レジスト膜を現像することによって、被加工膜が形成された半導体基板上にレジストパターンを形成した。このレジストパターンをエッチングにより被加工膜に転写し、また、絶縁膜および導電膜の形成、ドーパントの導入、並びにアニールなど種々の工程を経ることで、所望の特性を有する半導体デバイスを製造することができた。 Further, the reflective mask 200 produced in Example 1 was set in an EUV scanner, and EUV exposure was performed on a wafer on which a film to be processed and a resist film were formed on a semiconductor substrate. Then, by developing this exposed resist film, a resist pattern was formed on the semiconductor substrate on which the film to be processed was formed. By transferring this resist pattern onto the film to be processed by etching, and going through various steps such as forming an insulating film and a conductive film, introducing dopants, and annealing, it is possible to manufacture semiconductor devices with desired characteristics. did it.

[実施例2]
実施例2では、第1のエッチングマスク膜61を除き、実施例1と同様の構造と方法で、反射型マスクブランク100、反射型マスク200を製造し、また、実施例1と同様の方法で半導体デバイスを製造した。
[Example 2]
In Example 2, a reflective mask blank 100 and a reflective mask 200 were manufactured using the same structure and method as Example 1 except for the first etching mask film 61. Manufactured semiconductor devices.

DCマグネトロンスパッタリング法により、吸収層44の上に、TaBO膜、TaBN膜及びTaBO膜の順に積層された積層膜からなる第1のエッチングマスク膜61を形成した。TaBO膜は、TaB混合焼結ターゲットを用いて、ArガスとOガスの混合ガス雰囲気にて反応性スパッタリングで成膜した。TaBN膜は、TaB混合焼結ターゲットを用いて、ArガスとNガスの混合ガス雰囲気にて反応性スパッタリングで成膜した。これにより、表2に示す酸素濃度比率を有する積層膜が得られた。 A first etching mask film 61 consisting of a laminated film in which a TaBO film, a TaBN film, and a TaBO film were laminated in this order was formed on the absorption layer 44 by a DC magnetron sputtering method. The TaBO film was formed by reactive sputtering in a mixed gas atmosphere of Ar gas and O 2 gas using a TaB mixed sintered target. The TaBN film was formed by reactive sputtering in a mixed gas atmosphere of Ar gas and N 2 gas using a TaB mixed sintered target. As a result, a laminated film having the oxygen concentration ratio shown in Table 2 was obtained.

実施例2の反射型マスク200の製造に用いた反射型マスクブランク100において、第1のエッチングマスク膜61は、表2に示す通り、膜厚中心x3でのO/(X+O)比率<界面x1でのO/(X+O)比率、及び膜厚中心x3でのO/(X+O)比率<界面x2でのO/(X+O)比率を満たすものであった。そのため、第1のエッチングマスク膜61に対して、過度な帯電を防ぎ、静電破壊に起因する致命欠陥の発生を防止することができた。また、第1のエッチングマスク膜61のCD変化を抑制することができ、吸収体パターン4aは、設計値±6nm以下のCDとすることができた。 In the reflective mask blank 100 used to manufacture the reflective mask 200 of Example 2, the first etching mask film 61 has an O/(X+O) ratio at the film thickness center x3, as shown in Table 2. The O/(X+O) ratio at interface x1 and the O/(X+O) ratio at film thickness center x3<O/(X+O) ratio at interface x2 were satisfied. Therefore, it was possible to prevent the first etching mask film 61 from being excessively charged and prevent the occurrence of fatal defects caused by electrostatic damage. Moreover, it was possible to suppress the CD change of the first etching mask film 61, and the absorber pattern 4a was able to have a CD of the design value ±6 nm or less.

[実施例3]
実施例3では、第1のエッチングマスク膜61を除き、実施例1と同様の構造と方法で、反射型マスクブランク100、反射型マスク200を製造し、また、実施例1と同様の方法で半導体デバイスを製造した。
[Example 3]
In Example 3, a reflective mask blank 100 and a reflective mask 200 were manufactured using the same structure and method as Example 1 except for the first etching mask film 61. Manufactured semiconductor devices.

RFマグネトロンスパッタリング法により、吸収層44の上に、SiO膜からなる第1のエッチングマスク膜61を形成した。SiO膜は、Siターゲットを用いて、ArガスとOガスの混合ガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、表1に示すように、20nmの膜厚で成膜した。このとき、混合ガス雰囲気におけるOガスの供給量を変えることによって、表2に示す膜厚方向に酸素濃度比率が異なる組成傾斜膜が得られた。 A first etching mask film 61 made of a SiO film was formed on the absorption layer 44 by RF magnetron sputtering. The SiO film was formed with a film thickness of 20 nm as shown in Table 1 by reactive sputtering using a Si target in a mixed gas atmosphere of Ar gas and O 2 gas. At this time, by changing the supply amount of O 2 gas in the mixed gas atmosphere, compositionally graded films having different oxygen concentration ratios in the film thickness direction as shown in Table 2 were obtained.

実施例3の反射型マスク200の製造に用いた反射型マスクブランク100において、第1のエッチングマスク膜61は、表2に示す通り、膜厚中心x3でのO/(X+O)比率<界面x1でのO/(X+O)比率、及び膜厚中心x3でのO/(X+O)比率<界面x2でのO/(X+O)比率を満たすものであった。そのため、第1のエッチングマスク膜61に対して、過度な帯電を防ぎ、静電破壊に起因する致命欠陥の発生を防止することができた。また、第1のエッチングマスク膜61のCD変化を抑制することができ、吸収体パターン4aは、設計値±6nm以下のCDとすることができた。 In the reflective mask blank 100 used to manufacture the reflective mask 200 of Example 3, the first etching mask film 61 has an O/(X+O) ratio at the film thickness center x3, as shown in Table 2. The O/(X+O) ratio at interface x1 and the O/(X+O) ratio at film thickness center x3<O/(X+O) ratio at interface x2 were satisfied. Therefore, it was possible to prevent the first etching mask film 61 from being excessively charged and prevent the occurrence of fatal defects caused by electrostatic damage. Moreover, it was possible to suppress the CD change of the first etching mask film 61, and the absorber pattern 4a was able to have a CD of the design value ±6 nm or less.

[比較例1]
比較例1では、第1のエッチングマスク膜61を除き、実施例1と同様の構造と方法で、反射型マスクブランク100、反射型マスク200を製造し、また、実施例1と同様の方法で半導体デバイスを製造した。
[Comparative example 1]
In Comparative Example 1, a reflective mask blank 100 and a reflective mask 200 were manufactured using the same structure and method as Example 1 except for the first etching mask film 61, and the reflective mask blank 100 and the reflective mask 200 were manufactured using the same method as Example 1. Manufactured semiconductor devices.

比較例1の反射型マスク200の製造に用いた反射型マスクブランク100において、第1のエッチングマスク膜61の膜厚中心x3、界面x1及び界面x2でのO/(X+O)比率は、6
5%で均一であった。そのため、第1のエッチングマスク膜61に対して、その静電破壊電圧を超える過度な帯電が生じ、反射型マスクを不良とする致命欠陥が生じてしまった。また、第1のエッチングマスク膜61のCD変化を抑制することができず、吸収体パターン4aは、設計値±6nmを超えるCDとなった。
In the reflective mask blank 100 used for manufacturing the reflective mask 200 of Comparative Example 1, the O/(X+O) ratio at the film thickness center x3, interface x1, and interface x2 of the first etching mask film 61 is as follows: 6
It was uniform at 5%. Therefore, the first etching mask film 61 was excessively charged exceeding its electrostatic breakdown voltage, resulting in a fatal defect that made the reflective mask defective. Furthermore, it was not possible to suppress the CD change of the first etching mask film 61, and the CD of the absorber pattern 4a exceeded the design value of ±6 nm.

Figure 0007459399000003
Figure 0007459399000003

Figure 0007459399000004
Figure 0007459399000004

1 基板
2 多層反射膜
3 保護膜
4 吸収体膜
4a 吸収体パターン
5 裏面導電膜
6 エッチングマスク膜
11 レジスト膜
42 バッファ層
44 吸収層
61 第1のエッチングマスク膜
62 第2のエッチングマスク膜
100 反射型マスクブランク
200 反射型マスク
1 Substrate 2 Multilayer reflective film 3 Protective film 4 Absorber film 4a Absorber pattern 5 Back conductive film 6 Etching mask film 11 Resist film 42 Buffer layer 44 Absorbing layer 61 First etching mask film 62 Second etching mask film 100 Reflection Type mask blank 200 Reflective type mask

Claims (10)

多層反射膜、吸収体膜及びエッチングマスク膜をこの順に備えた反射型マスクブランクであって、
前記吸収体膜が、バッファ層と、該バッファ層に対してエッチング耐性を有する吸収層とを含み、
前記エッチングマスク膜が、前記吸収層に対してエッチング耐性を有するとともに、元素Xと酸素(O)とを含有し、
ここで、前記エッチングマスク膜において酸素(O)の含有量(原子%)を元素X及び酸素(O)の合計含有量(原子%)で除した酸素濃度比率を定義した場合に、前記エッチングマスク膜の前記吸収層側における酸素濃度比率が、前記エッチングマスク膜の膜厚中心における酸素濃度比率よりも高く、
前記エッチングマスク膜の前記吸収層とは反対の表面側における酸素濃度比率が、前記エッチングマスク膜の膜厚中心における酸素濃度比率よりも高く、
前記元素Xが、タンタル(Ta)及びケイ素(Si)から選択される少なくとも一種を含む、反射型マスクブランク。
A reflective mask blank comprising a multilayer reflective film, an absorber film, and an etching mask film in this order,
the absorber film includes a buffer layer and an absorber layer having etching resistance to the buffer layer;
the etching mask film has etching resistance to the absorption layer and contains an element X and oxygen (O);
Here, when the oxygen concentration ratio is defined as the content (atomic %) of oxygen (O) in the etching mask film divided by the total content (atomic %) of element X and oxygen (O), the oxygen concentration ratio on the absorption layer side of the etching mask film is higher than the oxygen concentration ratio at the thickness center of the etching mask film,
an oxygen concentration ratio on a surface side of the etching mask film opposite to the absorption layer is higher than an oxygen concentration ratio at a thickness center of the etching mask film,
The reflective mask blank, wherein the element X comprises at least one selected from tantalum (Ta) and silicon (Si).
多層反射膜、吸収体膜及びエッチングマスク膜をこの順に備えた反射型マスクブランクであって、
前記吸収体膜が、バッファ層と、該バッファ層に対してエッチング耐性を有する吸収層とを含み、
前記エッチングマスク膜が、前記吸収層に対してエッチング耐性を有するとともに、元素Xと酸素(O)とを含有し、
ここで、前記エッチングマスク膜において酸素(O)の含有量(原子%)を元素X及び酸素(O)の合計含有量(原子%)で除した酸素濃度比率を定義した場合に、前記エッチングマスク膜の前記吸収層側における酸素濃度比率が、前記エッチングマスク膜の膜厚中心における酸素濃度比率よりも高く、
前記元素Xが、タンタル(Ta)及びケイ素(Si)から選択される少なくとも一種を含み、
第1の前記エッチングマスク膜の上に第2のエッチングマスク膜を備え、前記第2のエッチングマスク膜がクロム(Cr)を含有する、反射型マスクブランク。
A reflective mask blank comprising a multilayer reflective film, an absorber film, and an etching mask film in this order,
The absorber film includes a buffer layer and an absorbent layer having etching resistance with respect to the buffer layer,
The etching mask film has etching resistance with respect to the absorption layer and contains element X and oxygen (O),
Here, if the oxygen concentration ratio is defined as the oxygen (O) content (atomic %) divided by the total content (atomic %) of element X and oxygen (O) in the etching mask film, then the etching mask an oxygen concentration ratio on the absorption layer side of the film is higher than an oxygen concentration ratio at the center of the thickness of the etching mask film;
The element X contains at least one selected from tantalum (Ta) and silicon (Si),
A reflective mask blank comprising a second etching mask film on the first etching mask film, the second etching mask film containing chromium (Cr).
前記エッチングマスク膜の膜厚が6nm~30nmである、請求項1又は2に記載の反射型マスクブランク。 The reflective mask blank according to claim 1 or 2, wherein the etching mask film has a thickness of 6 nm to 30 nm. 前記バッファ層の膜厚に対する前記エッチングマスク膜の膜厚の比が0.1~15である、請求項1又は2に記載の反射型マスクブランク。 3. The reflective mask blank according to claim 1, wherein the ratio of the thickness of the etching mask film to the thickness of the buffer layer is 0.1 to 15. 前記バッファ層が、タンタル(Ta)及びケイ素(Si)から選択される少なくとも一種を含む、請求項1又は2に記載の反射型マスクブランク。 The reflective mask blank according to claim 1 or 2, wherein the buffer layer contains at least one selected from tantalum (Ta) and silicon (Si). 前記吸収層が、クロム(Cr)及びルテニウム(Ru)から選択される少なくとも一種を含む、請求項1又は2に記載の反射型マスクブランク。 The reflective mask blank according to claim 1 or 2, wherein the absorbing layer contains at least one selected from chromium (Cr) and ruthenium (Ru). 前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に保護膜を備える、請求項1又は2に記載の反射型マスクブランク。 The reflective mask blank according to claim 1 or 2, further comprising a protective film between the multilayer reflective film and the absorber film. 請求項1又は2に記載の反射型マスクブランクにおける前記吸収体膜がパターニングされた吸収体パターンを有する反射型マスク。 A reflective mask having an absorber pattern in which the absorber film in the reflective mask blank according to claim 1 or 2 is patterned. 請求項1又は2に記載の反射型マスクブランクから反射型マスクを製造する方法であって、前記エッチングマスク膜をドライエッチングしてエッチングマスク膜パターンを形成する工程と、前記エッチングマスク膜パターンをマスクにして前記吸収体膜をパターニングする工程とを含む、反射型マスクの製造方法。 3. A method for manufacturing a reflective mask from a reflective mask blank according to claim 1 or 2, comprising: forming an etching mask film pattern by dry etching the etching mask film; and masking the etching mask film pattern. and patterning the absorber film. 請求項に記載の反射型マスクを露光装置にセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写する工程を有する、半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of setting the reflective mask according to claim 8 in an exposure device and transferring a transfer pattern to a resist film formed on a transfer target substrate.
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