JP2004281967A - 反射型マスクブランクス及び反射型マスク - Google Patents

Abstract

【課題】２００ｎｍ付近のＤＵＶ光（深紫外光）を用いたマスクパターンの検査に対して高いコントラストが得られ、且つ、パターンの修正に使用するＦＩＢに対する耐性が優れたバッファー層を有する反射型マスクブランクス及び反射型マスクを提供する。
【解決手段】基板１上にＥＵＶ光を反射する反射多層膜２を有し、該反射多層膜２上にバッファー層３を有し、さらに該バッファー層３上にＥＵＶ光を吸収する吸収体層４を有し、前記バッファー層３はクロム（Ｃｒ）とルテニウム（Ｒｕ）とを含有する材料からなる反射型マスクブランクス。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体のパターン転写などに使用される露光用反射型マスク及びそれを製造するための反射型マスクブランクスに関し、特に露光光にＥＵＶ光を用いるＥＵＶリソグラフィに好適な反射型マスクブランクス及び反射型マスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体産業において、半導体デバイスの微細化に伴い、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いた露光技術であるＥＵＶリソグラフィが有望視されている。なお、ここで、ＥＵＶ光とは、軟Ｘ線領域又は真空紫外線領域の波長帯の光を指し、具体的には波長が０．２〜１００ｎｍ程度の光のことである。この、ＥＵＶリソグラフィにおいて用いられるマスクとしては、たとえば下記特許文献１に記載された露光用反射型マスクが提案されている。
このような露光用反射型マスクは、基板上に露光光を反射する反射多層膜が形成され、反射多層膜上にバッファー層が形成され、さらにバッファー層上には露光光を吸収する吸収膜がパターン状に形成されたものである。露光機において反射型マスクに入射した光は、吸収膜のある部分では吸収され、吸収膜のない部分では反射多層膜により反射された像が反射光学系を通して半導体基板上に転写される。ここで、上記バッファー層は、マスクの製造工程において、ドライエッチングなどを用いて吸収膜のパターンを形成する際に、反射多層膜を保護するために設けられるものである。
ところで、下記特許文献１には、バッファー層（当該文献では「中間層」と呼んでいる）がパターン状に形成された反射型Ｘ線マスクが記載されており、更に上記バッファー層は例えばクロム又はチタンを主成分とする物質からなることが記載されている。また、下記特許文献２には、バッファー層（当該文献では「中間層」と呼んでいる）としてＣｒと、Ｎ，Ｏ，Ｃの何れかより選ばれる元素を含む材料を用いた反射型マスクブランクスが記載されている。さらに、下記特許文献３には、バッファー層としてルテニウムを用いることが記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２１３３０３号公報
【特許文献２】
特開２００２−３１９５４２号公報
【特許文献３】
特開２００２−１２２９８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、上記マスクブランクスから反射型マスクを製造する場合、設計どおりにパターンが形成されているかどうかの検査が行われる。このうち、吸収体だけをパターン状に加工した状態で行うマスクパターンの欠陥及び寸法検査においては、光学式の検査装置を用いる際、十分な検査精度を確保するためには、吸収体パターン上の反射率とバッファー層上の反射率との差が大きくなる必要がある。又、バッファー層をパターン状に加工した後には、吸収体層表面と反射多層膜表面での反射光を用いて最終確認の検査を行う。反射多層膜の反射率が紫外線領域で６０％程度と高いために、パターンコントラストを高めるためには、吸収体表面での反射率は、例えば、２５７ｎｍの波長で、２０％以下、さらに望ましくは１０％以下である。よって、バッファー層での反射率は４０％以上と高い必要がある。マスク検査装置には、例えば２５７ｎｍの光源が用いられているが、半導体の高集積化に伴い、マスク上の線幅も微細になり、精度の高い検査を行うためには、マスク検査装置の波長も短波長化されることが予想される。例えば２００ｎｍ付近の波長を用いる検査装置がＥＵＶマスクには必須とされている。
ところで、上記特許文献１や特許文献２で開示されているようなＣｒを主成分とするバッファー層材料は、Ｔａを主成分とする吸収体層のドライエッチングによるパターン形成時のエッチングプロセスに十分な耐性を有し、又、平滑性に優れた材料である。しかしながら、２００ｎｍ付近での光学反射率は４０％未満であり、高いコントラストを得るには十分ではない。
【０００５】
さらに、パターン検査後の収束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ ＩｏｎＢｅａｍ、以下ＦＩＢと称す）を用いたマスクパターンの修正において、Ｔａを主成分とする吸収体の黒欠陥を修正する際、下地のバッファー層が保護膜として機能する必要があり、イオンの打ち込みによる反射多層膜へのダメージを避けるために、ある一定の膜厚が必要となる。例えば、窒化クロム膜の場合、ＦＩＢ照射に対するＴａ系吸収体とのエッチング選択比は１．０程度であるので、バッファー層の膜厚を５０ｎｍ程度に厚くしなくてはいけない。このようにバッファー層が厚くなると、パターンの加工精度を低下させるという問題が発生する。
また、上記特許文献３に開示されているＲｕからなるバッファー層材料は、Ｒｕ膜が結晶質であるため、膜応力が高く、経時的な安定性も悪い。さらにＥＵＶ光に対する吸収係数が小さいために、所定の露光コントラストを得るためには、マスクパターンを厚くしなければならず、パターンの加工精度の問題や、露光時のパターンエッジ部分でのぼやけの問題が生じる。
本発明の目的とするところは、２００ｎｍ付近のＤＵＶ光（深紫外光）を用いたマスクパターンの検査に対して高いコントラストが得られ、且つ、パターンの修正に使用するＦＩＢに対する耐性が優れたバッファー層を有する反射型マスクブランクス及び反射型マスクを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、後で詳しく述べるように、Ｔａを主成分とする吸収体層を想定し、ある種の材料がバッファー層の材料として特に好適であることを見出し、以下の構成を有する発明を完成した。
（構成１）基板上に露光光を反射する反射多層膜を有し、前記反射多層膜上にバッファー層を有し、さらに前記バッファー層上に露光光を吸収する吸収体層を有する反射型マスクブランクスであって、前記バッファー層はクロム（Ｃｒ）とルテニウム（Ｒｕ）とを含有する材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクス。
（構成２）前記バッファー層を形成する材料は、更に窒素（Ｎ）を含有することを特徴とする構成１記載の反射型マスクブランクス。
（構成３）前記バッファー層を形成する材料は、更にホウ素（Ｂ）を含有することを特徴とする構成１記載の反射型マスクブランクス。
（構成４）前記吸収体層はタンタル（Ｔａ）を主成分とする材料からなることを特徴とする構成１乃至３の何れかに記載の反射型マスクブランクス。
（構成５）マスクパターンの検査に使用する検査光の波長における前記バッファー層の反射率が４０％以上であることを特徴とする構成１乃至４の何れかに記載の反射型マスクブランクス。
（構成６）マスクパターンの修正に使用する集束イオンビーム照射に対する前記吸収体層材料と前記バッファー層材料とのエッチング選択比が１．５以上であることを特徴とする構成１乃至５の何れかに記載の反射型マスクブランクス。
（構成７）構成１乃至６の何れかに記載された反射型マスクブランクスの吸収体層にマスクパターンを形成していることを特徴とする反射型マスク。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の反射型マスクブランクス及び反射型マスクの実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る反射型マスクブランクス及びこのマスクブランクスを用いて反射型マスクを製造する工程を示す概略断面図である。
本発明の反射型マスクブランクス１０は、図１（ａ）に示すように、基板１上に順次、反射多層膜２、バッファー層３、及び吸収体層４の各層が形成された構造をしている。
本発明の反射型マスクブランクス１０を構成する各層について説明する。
【０００８】
まず、本発明におけるバッファー層３について説明する。
バッファー層に必要な条件は以下の通りである。
１．吸収体層に対して高いエッチング選択比を持つこと（好ましくは１０以上）。
２．表面粗さが小さく平滑であること（好ましくは、０．５ｎｍＲｍｓ、更に好ましくは０．３ｎｍＲｍｓの平滑性）。
３．製造工程において洗浄液として通常用いられる濃硫酸／過酸化水素水等の薬品（酸やＮＨ_４ＯＨ／Ｈ_２Ｏ_２等のアルカリ）に対し耐性があること。
４．成膜後の膜応力が小さいこと（好ましくは５０ｎｍ膜厚換算で２００ＭＰａ以下）。
５．マスクパターン検査の波長（２５７ｎｍ及び１９６ｎｍ近傍）で、反射率が高いこと（好ましくは４０％以上、更に好ましくは５０％以上）。
６．パターンの修正に使用するＦＩＢ照射に対し吸収体層との間で高いエッチング選択比をもつこと（好ましくは１．５以上）。
【０００９】
本発明者は、Ｔａを主成分とする吸収体層を想定し、上記の条件を全て満足するバッファー層に適した材料として、ＣｒとＲｕを含む材料を見出した。
本発明者の検討によると、Ｒｕは、単体膜であると結晶質であるため、膜応力が高く、平滑性は低く、経時的な安定性も悪い。さらにＥＵＶ光に対する吸収係数が小さいために所定の露光コントラストを得るためには、マスクパターンを厚くしなければならないという問題点があるものの、パターン検査に用いられる１９０〜２６０ｎｍ程度の光に対する光学反射率が６０％以上と高く、ＦＩＢ照射に対してエッチングされ難い特徴を有することが判明した。そして、本発明者の更なる検討によると、バッファー層をＣｒとＲｕとを含む材料で形成することにより、２００ｎｍ付近の検査光に対して吸収体層とのコントラストが十分に取れる高い光学反射率を有し、且つ、パターン修正時に使用されるＦＩＢ耐性に優れ、さらには、平滑性、応力制御性も良好で、特にＴａ系吸収体層とのエッチング選択比にも優れ、前記の条件を十分に満足するバッファー層が得られることが判明した。
このＣｒとＲｕを含む材料に更に窒素を含むことで、表面の平滑性が向上し、パターン検査光に対する光学反射率は高くなるため好ましい。
また、このＣｒとＲｕを含む材料に更にホウ素（Ｂ）を含むことで、膜構造がアモルファス化し、平滑性が向上する、という効果が得られる。
【００１０】
本発明のバッファー層３の膜厚は、ＦＩＢを用いた吸収体パターンの修正を行う場合には、２０〜５０ｎｍとするのが好ましいが、ＦＩＢを用いない場合には、３〜１０ｎｍとすることができる。本発明のバッファー層は、ＦＩＢ照射に対する耐性に優れ、吸収体層との間で高いエッチング選択比を持つので、バッファー層の膜厚を薄くできる。
バッファー層３の結晶状態は、平滑性の点から、微結晶或いはアモルファスであることが好ましい。
本発明では、吸収体パターン形成後に行うパターンの欠陥を検出するための検査において、例えば２００ｎｍ付近の検査光に対する吸収体層２における反射光とバッファー層３における反射光とのコントラストは、好ましくは５０％以上、更に好ましくは６０％以上である。ここで、検査時のコントラストは次の式で定義される。
コントラスト（％）＝（（Ｒ_２−Ｒ_１）／（Ｒ_２＋Ｒ_１））×１００
（ただし、Ｒ_１、Ｒ_２は検査を行う各層における反射率で、ここではバッファー層３の反射率をＲ_２、吸収体層２の反射率をＲ_１とする。）
このようなコントラストを実現するために、バッファー層３の検査光に対する反射率は４０％以上、更には５０％以上であることが好ましい。
【００１１】
次に、このようなバッファー層の材料であるクロムルテニウム合金（ＣｒＲｕ）、クロムルテニウム合金の窒化物（ＣｒＲｕＮ）、及びクロムルテニウムホウ素合金（ＣｒＲｕＢ）について、好ましい組成比を説明する。
（１）ＣｒＲｕの場合
ＣｒＲｕの場合、好ましいＲｕの範囲は、１０〜８０ａｔ％である。Ｃｒに対するＲｕの量が１０ａｔ％未満であると、２００ｎｍ付近での光学反射率は４０％を超えるような高反射率が得られない。また、Ｒｕが８０ａｔ％を超える量であると、平滑性が低下し、膜応力が大きくなるため好ましくない。
このようなＣｒＲｕから成るバッファー層３は、マグネトロンスパッタ法などのスパッタ法で形成することができる。例えばＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｃｒ−Ｒｕ合金ターゲットを用い、Ａｒガス雰囲気中で成膜する。
（２）ＣｒＲｕＮの場合
ＣｒＲｕＮの場合、好ましいＲｕの範囲は、１０〜７０ａｔ％である。Ｒｕの量をこの範囲とすることで、平滑性が良好で、検査光に対する高反射率が得られる。
また、好ましいＮの範囲は、５〜５０ａｔ％である。Ｎの量をふやすほど、平滑性が向上し、低応力となる傾向になるが、多すぎると耐薬品性及び検査光の反射率が低下するため好ましくない。
このようなＣｒＲｕＮからなるバッファー層は、例えばＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｃｒ−Ｒｕ合金ターゲットを用い、Ａｒに窒素を５〜４０％程度添加した混合ガス雰囲気中で成膜する。
【００１２】
（３）ＣｒＲｕＢの場合
ＣｒＲｕＢの場合、好ましいＲｕの範囲は、１０〜７０ａｔ％である。Ｒｕの量をこの範囲とすることで、平滑性が良好で、検査光に対する高反射率が得られる。
また、好ましいＢの範囲は、５〜２５ａｔ％である。Ｂの含有量をこの範囲にすることにより、容易にアモルファス状態の膜が得られる。
このようなＣｒＲｕＢからなるバッファー層は、例えばＣｒとＲｕとＢとを含むターゲットを用いたＤＣマグネトロンスパッタ法で成膜する。
以上のようなＣｒとＲｕを含む材料に、更に、他の元素、例えば、Ｓｉを含んでいても良い。Ｓｉを含むとＥＵＶ光に対する透明性が上がるため、マスクパターンを厚くする必要があり、パターン高さの点では不利であるが、バッファー層を除去した後に、仮に反射多層膜上に残査が残ってしまった場合であっても、反射率の低下を低く抑えられる。
【００１３】
次に、本発明の反射型マスクブランクス１０の吸収体層４は、露光光であるＥＵＶ光を吸収する機能を有する。
本発明の吸収体層４としては、タンタル（Ｔａ）を主成分とする材料を好ましく用いることができる。ここで、Ｔａを主成分とするとは、成分中の金属元素のうち、最も組成比の大きい金属がＴａであるという意味である。Ｔａを主成分とする材料は、通常、金属単体又はその合金である。このような吸収体層の結晶状態は、平滑性の点から、アモルファス状又は微結晶の構造を有しているものが好ましい。
Ｔａを主成分とする材料としては、Ｔａ単体、ＴａとＢを含む材料、ＴａとＮを含む材料、ＴａとＢを含み、更にＯとＮの少なくとも何れかを含む材料、ＴａとＳｉを含む材料、ＴａとＳｉとＮを含む材料、ＴａとＧｅを含む材料、ＴａとＧｅとＮを含む材料、等を用いることが出来る。ＴａにＢやＳｉ、Ｇｅ等を加えることにより、アモルファス状の材料が容易に得られ、平滑性を向上させることができる。また、ＴａにＮやＯを加えれば、酸化に対する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させることが出来るという効果が得られる。
【００１４】
この中でも特に好ましい材料として、例えば、ＴａとＢを含む材料（組成比Ｔａ／Ｂが８．５／１．５〜７．５／２．５の範囲である）、ＴａとＢとＮを含む材料（Ｎが５〜３０ａｔ％であり、残りの成分を１００とした時、Ｂが１０〜３０ａｔ％）が挙げられる。これらの材料の場合、容易に微結晶或いはアモルファス構造を得ることが出来、良好な平滑性と平坦性が得られる。
このようなＴａを主成分とする吸収体層は、マグネトロンスパッタリングなどのスパッタ法で形成するのが好ましい。例えば、ＴａＢＮ膜の場合、タンタルとホウ素を含むターゲットを用い、窒素を添加したアルゴンガスを用いたスパッタリング法で成膜することができる。スパッタ法で形成した場合には、スパッタターゲットに投入するパワーや投入ガス圧力を変化させることにより、容易に内部応力を制御できる。また、室温程度の低温での形成が可能であるので、反射多層膜等への熱の影響を少なくすることが出来る。
Ｔａを主成分とする材料以外では、例えば、ＷＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ等の材料が挙げられる。
なお、吸収体層４は、複数層の積層構造としてもよい。
吸収体層４の膜厚は、露光光であるＥＵＶ光が十分に吸収できる厚みであれば良いが、通常３０〜１００ｎｍ程度である。
【００１５】
次に、本発明に係る反射型マスクブランクス１０の反射多層膜２について説明すると、該反射膜２は、屈折率の異なる元素が周期的に積層された多層膜が用いられる。一般的には、重元素又はその化合物の薄膜と、軽元素又はその化合物の薄膜とが交互に４０周期程度積層された多層膜が用いられる。
例えば、波長１３〜１４ｎｍのＥＵＶ光に対する反射多層膜としては、ＭｏとＳｉを交互に４０周期程度積層したＭｏ／Ｓｉ周期積層膜が好ましく用いられる。その他に、ＥＵＶ光の領域で使用される反射多層膜として、Ｒｕ／Ｓｉ周期多層膜、Ｍｏ／Ｂｅ周期多層膜、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物周期多層膜、Ｓｉ／Ｎｂ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ周期多層膜、Ｓｉ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜などがある。露光波長により、材質を適宜選択すればよい。
反射多層膜２は、ＤＣマグネトロンスパッタ法や、イオンビームデポジション法などにより、各層を成膜することにより形成できる。上述したＭｏ／Ｓｉ周期多層膜の場合、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、まずＳｉターゲットを用いてＡｒガス雰囲気で厚さ数ｎｍ程度のＳｉ膜を成膜し、その後Ｍｏターゲットを用いてＡｒガス雰囲気で厚さ数ｎｍ程度のＭｏ膜を成膜し、これを一周期として、３０〜６０周期積層した後、最後にＳｉ膜を形成すればよい。
【００１６】
また、本発明に係る反射型マスクブランクスの基板１としては、露光時の熱によるパターンの歪みを防止するため、０±１．０×１０^−７／℃の範囲内、より好ましくは０±０．３×１０^−７／℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましい。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、アモルファスガラス、セラミック、金属の何れでも使用できる。例えばアモルファスガラスであれば、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２系ガラス、石英ガラス、結晶化ガラスであれば、β石英固溶体を析出した結晶化ガラス等を用いることが出来る。金属基板の例としては、インバー合金（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）などが挙げられる。
また、基板１は、高反射率及び高転写精度を得るために、高い平滑性と平坦性を備えた基板が好ましい。特に、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑な表面（１０μｍ角エリアでの平滑性）と、１００ｎｍ以下の平坦度（１４２ｍｍ角エリアでの平坦度）を有することが好ましい。また、基板１は、その上に形成される膜の膜応力による変形を防止するために、高い剛性を有しているものが好ましい。特に、６５ＧＰａ以上の高いヤング率を有しているものが好ましい。
なお、本発明において平滑性を示す単位Ｒｍｓは、二乗平均平方根粗さであり、原子間力顕微鏡で測定することができる。また本発明に記載する平坦度は、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ Ｒｅａｄｉｎｇ）で示される表面の反り（変形量）を表す値で、基板表面を基準として最小自乗法で定められる平面を焦平面とし、この焦平面より上にある基板表面の最も高い位置と、焦平面より下にある基板表面の最も低い位置との高低差の絶対値である。
【００１７】
本発明に係る反射型マスクブランクス１０は以上の如く構成されている。
次に、本発明の反射型マスクブランクスを用いた反射型マスクの製造工程及びパターンの検査について説明する。
本発明の反射型マスクブランクス１０（図１（ａ）参照）は、基板１上に順次、反射多層膜２、バッファー層３及び吸収体層４の各層を形成することで得られ、各層の材料及び形成方法については上述した通りである。
次に、この反射型マスクブランクス１０の吸収体層４に吸収体パターンを形成する。まず、吸収体層４上に電子線用レジストを塗布し、ベーキングを行う。次に、電子線描画機を用いて描画し、これを現像して、レジストパターン５ａを形成する。
形成されたレジストパターン５ａをマスクとして、吸収体層４をドライエッチングして、吸収体パターン４ａを形成する（図１（ｂ）参照）。吸収体層４がＴａを主成分とする材料からなる場合、塩素ガスを用いたドライエッチングを用いることが出来る。
【００１８】
次に、熱濃硫酸を用いて、吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを除去して、マスク１１（同図（ｃ）参照）を作製する。
ここで、吸収体パターン４ａが設計通りに形成されているかどうかの検査を行う。吸収体パターン４ａの検査には、前述したように通常は波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度のＤＵＶ光が用いられ、この検査光が吸収体パターン４ａが形成されたマスク１１上に入射される。ここでは、吸収体パターン４ａ上で反射される検査光と、吸収体層４が除去されて露出したバッファー層３で反射される検査光とを検出し、そのコントラストを観察することによって、検査を行う。
【００１９】
このようにして、除去されるべきでない吸収体層が除去されたピンホール欠陥（白欠陥）及び、エッチング不足により除去されずに残っている吸収体層（黒欠陥）を検出する。このようなピンホール欠陥や、エッチング不足による欠陥が検出された場合には、これを修正する。
ピンホール欠陥の修正には、ＦＩＢアシストデポジション法により炭素膜を堆積させるなどの方法で修復を行うことができる。また、エッチング不足による欠陥の修正には、ＦＩＢ照射等による不要部分の除去を行うことができる。このとき、バッファー層３は、ＦＩＢ照射に対して、反射多層膜２を保護する保護膜となる。
こうしてパターン検査及び修正が終えた後、露出したバッファー層３を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファー層にパターン３ａを形成して、反射型マスク２０を作製する（図１（ｄ）参照）。ここで、本発明のＣｒとＲｕを含む材料からなるバッファー層３は、例えば塩素と酸素を含む混合ガスでのドライエッチングを用いることができる。バッファー層を除去した部分では、反射多層膜２が露出する。
【００２０】
最後に、形成されたパターンの最終確認検査を行う。この最終確認検査は、仕様通りの寸法精度で吸収体パターン４ａが形成されているかどうかを最終的に確認を行うものである。この最終確認検査の場合も、前述の波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度のＤＵＶ光が用いられ、この検査光が吸収体層４及びバッファー層３がパターン状に形成された反射型マスク２０に入射される。この場合、吸収体パターン４ａ上で反射される検査光と、バッファー層３が除去されて露出した反射多層膜２上で反射される検査光とを検出し、そのコントラストを観察することにより検査を行う。
なお、上述したマスク製造工程でのバッファー層３の除去は必要に応じて行えばよく、バッファー層３を除去しなくても必要な反射率が得られる場合には、除去を行わなくとも良い。
なお、上述した本発明に係る反射型マスク及び反射型マスクブランクスは、ＥＵＶ 光（波長０．２〜１００ｎｍ程度）を露光光として用いた場合に特に好適であるが、他の波長の光に対しても適宜用いることができる。
【００２１】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。なお、説明の便宜上、図１における符号を適宜使用する。
（実施例１）
まず、図１（ａ）に示すような反射型マスクブランクス１０を作製した。使用する基板１は、ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２系のガラス基板（外形６インチ角、厚さが６．３ｍｍ）である。この基板１の熱膨張率は０．２×１０^−７／℃、ヤング率は６７ＧＰａである。そして、このガラス基板は機械研磨により、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑な表面と１００ｎｍ以下の平坦度に形成した。
基板１上に形成される反射多層膜２は、１３〜１４ｎｍの露光光波長帯域に適した反射多層膜を形成するために、本実施例では、Ｍｏ／Ｓｉ周期反射多層膜を採用した。すなわち、反射多層膜２は、ＭｏとＳｉをＤＣマグネトロンスパッタ法により基板１上に交互に積層して形成した。まず、Ｓｉターゲットを用いて、Ａｒガス圧０．１ＰａでＳｉ膜を４．２ｎｍ成膜し、その後Ｍｏターゲットを用いて、Ａｒガス圧０．１ＰａでＭｏ膜を２．８ｎｍ成膜し、これを一周期として、４０周期積層した後、最後にＳｉ膜を４ｎｍ成膜した。合計膜厚は２８４ｎｍである。この反射多層膜２に対し、１３．４ｎｍの光の入射角５度での反射率は６５％であった。又、この多層膜２表面の表面粗さは０．１２ｎｍＲｍｓであった。
【００２２】
反射多層膜２上に形成されるバッファー層３は、ＣｒＲｕ（Ｒｕ＝２５ａｔ％）を膜厚３０ｎｍに形成した。このＣｒＲｕバッファー層３は、ＣｒＲｕ（Ｒｕ＝２５ａｔ％）ターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒガスを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。形成されたバッファー層３の結晶状態は微結晶であることをＸ線回折法にて確認した。
このバッファー層３の有する膜応力（５０ｎｍ換算）は＋４０ＭＰａであり、バッファー層３表面の１９６ｎｍの光に対する反射率は５０％と高反射率であった。また、このバッファー層３の表面粗さは、０．３ｎｍＲｍｓであった。
バッファー層３上に形成される吸収体層４は、タンタルホウ素合金の酸窒化物（ＴａＢＮＯ）を膜厚５０ｎｍに形成した。ＴａＢＮＯの組成は、Ｔａ：Ｂ：Ｎ：Ｏ＝４０：１０：１０：４０とした。この吸収体層４は、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＴａとＢを含む焼結体ターゲットを用い、Ａｒに窒素１０％と酸素４０％を添加した混合ガスを用いて成膜した。膜応力とターゲットへの投入パワーとの関係を予め求め、ターゲットへの投入パワーを制御する事により、吸収体層４の有する応力は、バッファー層３の応力と逆向きの応力である−５０ＭＰａとした。このような成膜条件によって成膜した吸収体層４の結晶状態はアモルファスであった。又、この吸収体層４表面における１９６ｎｍの光に対する反射率は１５％であり、表面粗さは０．２５ｎｍＲｍｓであった。
【００２３】
以上のようにして、図１（ａ）に示すような本実施例の反射型マスクブランクス１０を得た。
次に、上述した反射型マスクブランクス１０から、前述の同図（ｄ）に示す反射型マスク２０を作製する方法を説明する。まず、上記反射型マスクブランクス１０の吸収体層４上に電子線照射用レジストを塗布し、電子線によりデザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターン描画を行ってから現像し、レジストパターン５ａを形成した。
このレジストパターン５ａをマスクとして、塩素を用いて吸収体層４をドライエッチングし、吸収体パターン４ａを形成した（前述の同図（ｂ）参照）。この塩素を用いたドライエッチングに対する吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は約２０である。
次に、吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを１００℃の熱硫酸で除去し、マスク１１を得た（前述の同図（ｃ）参照）。
【００２４】
この状態で、吸収体パターン４ａの検査を行った。すなわち、図２に示すように、吸収体パターン４ａの検査は、波長１９６ｎｍの検査光を用いて、これをマスク１１の表面に入射させ、吸収体パターン４ａで反射される検査光Ａとバッファー層３表面で反射される検査光Ｂとのコントラストを観察することにより行った。
本実施例におけるバッファー層３表面と、吸収体パターン４ａ表面との検査光に対する前記定義式によるコントラスト値は５４％であり、検査において十分なコントラストが得られた。検査の結果、検出された欠陥については、ＦＩＢを用いたプロセスによりパターン修正を行った。なお、黒欠陥の修正時、ガリウムイオンを用い、２０ｋｅＶの加速電圧でＦＩＢ照射した場合の吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は２であり、十分な選択比が取れた。
次に、マスク１１の反射領域上（吸収体パターン４ａのない部分）に残存しているバッファー層３であるＣｒＲｕ層を吸収体パターン４ａに従って除去し、バッファー層パターン３ａを形成した（前述の同図（ｄ）参照）。このバッファー層３の除去には、塩素と酸素の混合ガスによるドライエッチングを用いた。
【００２５】
以上のようにして、同図（ｄ）に示す構造の反射型マスク２０を得た。
こうしてバッファー層にパターン３ａを形成した後、反射型マスク２０の最終確認検査を行った。検査光には、波長１９６ｎｍの光を用い、図３に示すように、これをマスク２０表面に入射させ、吸収体パターン４ａで反射される検査光Ｃと、反射多層膜２上で反射される検査光Ｄとのコントラストを観察した。この最終確認検査においても十分なコントラストが得られた。
こうして反射型マスク２０には、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを設計通り形成できている事が検査により確認できた。
【００２６】
次に、図４に示すパターン転写装置により、反射型マスク２０を用いてレジスト付き半導体基板（シリコンウエハ）にＥＵＶ光によってパターンを転写する方法を説明する。
反射型マスク２０を搭載したパターン転写装置５０は、レーザープラズマＸ線源３１、反射型マスク２０、縮小光学系３２等から概略構成される。縮小光学系３２は、Ｘ線反射ミラーを用いている。縮小光学系３２により、反射型マスク２０で反射されたパターンは通常１／４程度に縮小される。尚、露光波長として１３〜１４ｎｍの波長帯を使用するので、光路が真空中になるように予め設定した。
このような状態で、レーザープラズマＸ線源３１から得られたＥＵＶ光を反射型マスク２０に入射し、ここで反射された光を縮小光学系３２を通してシリコンウエハ３３上に転写した。
反射型マスク２０に入射した光は、吸収体パターン４ａのある部分では、吸収体層に吸収されて反射されず、一方、吸収体パターン４ａのない部分に入射した光は反射多層膜２により反射される。このようにして、反射型マスク２０から反射される光により形成される像が縮小光学系３２に入射する。縮小光学系３２を経由した露光光は、シリコンウエハ３３上のレジスト層に転写パターンを露光する。そして、この露光済レジスト層を現像することによってシリコンウエハ３３上にレジストパターンを形成した。
以上のようにして半導体基板上へのパターン転写を行った結果、本実施例の反射型マスク２０の精度は７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下であることが確認できた。
【００２７】
（実施例２）
本実施例では、バッファー層として、Ｒｕの含有量が実施例１と異なるＣｒＲｕを用い、吸収体層として、ＴａＢＮとＴａＢＯとの積層を用いた点が、実施例１と異なる。
実施例１と同様にして、基板１上に反射多層膜２を形成した。
次に、反射多層膜２上にバッファー層３として、ＣｒＲｕ（Ｒｕ＝５０ａｔ％）を膜厚２５ｎｍに形成した。このＣｒＲｕバッファー層３は、ＣｒＲｕ（Ｒｕ＝５０ａｔ％）ターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒガスを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。形成されたバッファー層３の結晶状態は微結晶であることをＸ線回折法にて確認した。
このバッファー層３の有する膜応力（５０ｎｍ換算）は＋６０ＭＰａであり、バッファー層３表面の１９６ｎｍの光に対する反射率は５５％と高反射率であった。また、このバッファー層３の表面粗さは、０．３ｎｍＲｍｓであった。
次に、吸収体層４として、ＴａＢＮを膜厚４０ｎｍに形成した。ＴａＢＮの組成は、Ｔａ：Ｂ：Ｎ＝８０：１０：１０とした。このＴａＢＮ層は、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＴａとＢを含むターゲットを用い、Ａｒに窒素１０％を添加した混合ガスを用いて成膜した。次いで、このＴａＢＮ層上に、ＴａＢＯを膜厚１５ｎｍに形成した。ＴａＢＯの組成は、Ｔａ：Ｂ：Ｏ＝４０：１０：５０とした。このＴａＢＯ層は、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＴａとＢを含むターゲットを用い、Ａｒに酸素５０％を添加した混合ガスを用いて成膜した。
スパッタ条件を制御する事により、ＴａＢＮとＴａＢＯの積層からなる吸収体層４の有する膜応力は、バッファー層３の応力と逆向きの応力である−５０ＭＰａとした。又、この吸収体層４表面における１９６ｎｍの光に対する反射率は１５％であり、表面粗さは０．２５ｎｍＲｍｓであった。
【００２８】
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクス１０を得た。
次に、実施例１と同様の方法で、本実施例の反射型マスクブランクスから反射型マスクを製造した。
すなわち、吸収体層４に吸収体パターン４ａを形成した。この際、塩素を用いたドライエッチングに対する吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は約２０である。吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを除去した後、実施例１と同様に吸収体パターン４ａの検査を行った。
本実施例におけるバッファー層３表面と、吸収体パターン４ａ表面との１９６ｎｍの検査光に対するコントラスト値は５７％であり、検査において十分なコントラストが得られた。検査の結果、検出された欠陥については、ＦＩＢを用いたプロセスによりパターン修正を行った。黒欠陥の修正時、ガリウムイオンを用い、２０ｋｅＶの加速電圧でＦＩＢ照射した場合の吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は３であり、十分な選択比が取れた。
【００２９】
次に、実施例１と同様に、マスクの反射領域上（吸収体パターン４ａのない部分）に残存しているバッファー層３を吸収体パターン４ａに従って除去した後、実施例１と同様に反射型マスク２０の最終確認検査を行った。
最終確認検査においても十分なコントラストが得られ、本実施例の反射型マスク２０においても、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを設計通り形成できている事が検査により確認できた。
また、本実施例の反射型マスク２０を用い、実施例１と同様、図４に示すパターン転写装置を使用して、シリコンウエハ上へのパターン転写を行ったところ、本実施例の反射型マスクの精度は７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下であることが確認できた。
【００３０】
（実施例３）
本実施例では、バッファー層の材料として、ＣｒＲｕＮを用い、吸収体層の材料として、ＴａＢＯを用いた点が、実施例１と異なる。
実施例１と同様にして、基板１上に反射多層膜２を形成した。
次に、反射多層膜２上にバッファー層３として、ＣｒＲｕＮ（Ｒｕ＝０．３、Ｎ＝０．２）を膜厚３０ｎｍに形成した。このＣｒＲｕＮバッファー層３は、ＣｒＲｕ（Ｒｕ＝５０ａｔ％）ターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒに窒素を添加したガスを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。形成されたバッファー層３の結晶状態は微結晶であることをＸ線回折法にて確認した。
このバッファー層３の有する膜応力（５０ｎｍ換算）は＋５０ＭＰａであり、バッファー層３表面の２５７ｎｍの光に対する反射率は５５％と高反射率であった。また、このバッファー層３の表面粗さは、０．２ｎｍＲｍｓであった。
次に、吸収体層４として、ＴａＢＯ（Ｂ＝０．１、Ｏ＝０．３５）を膜厚５０ｎｍに形成した。このＴａＢＯ層は、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＴａとＢを含むターゲットを用い、Ａｒに酸素４０％を添加した混合ガスを用いて成膜した。
スパッタ条件を制御する事により、吸収体層４の有する膜応力は、バッファー層３の応力と逆向きの応力である−５０ＭＰａとした。又、この吸収体層４表面における２５７ｎｍの光に対する反射率は１０％であり、表面粗さは０．２ｎｍＲｍｓであった。
【００３１】
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクス１０を得た。
次に、実施例１と同様の方法で、本実施例の反射型マスクブランクスから反射型マスクを製造した。
すなわち、吸収体層４に吸収体パターン４ａを形成した。この際、塩素を用いたドライエッチングに対する吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は約２０である。吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを除去した後、実施例１と同様に吸収体パターン４ａの検査を行った。
本実施例におけるバッファー層３表面と、吸収体パターン４ａ表面との２５７ｎｍの検査光に対するコントラスト値は６９％であり、検査において十分なコントラストが得られた。検査の結果、検出された欠陥については、ＦＩＢを用いたプロセスによりパターン修正を行った。黒欠陥の修正時、ガリウムイオンを用い、２０ｋｅＶの加速電圧でＦＩＢ照射した場合の吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は２であり、十分な選択比が取れた。
【００３２】
次に、実施例１と同様に、マスクの反射領域上（吸収体パターン４ａのない部分）に残存しているバッファー層３を吸収体パターン４ａに従って除去した後、実施例１と同様に反射型マスク２０の最終確認検査を行った。
最終確認検査においても十分なコントラストが得られ、本実施例の反射型マスク２０においても、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを設計通り形成できている事が検査により確認できた。
また、本実施例の反射型マスク２０を用い、実施例１と同様、図４に示すパターン転写装置を使用して、シリコンウエハ上へのパターン転写を行ったところ、本実施例の反射型マスクの精度は７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下であることが確認できた。
【００３３】
（実施例４）
本実施例では、バッファー層の材料として、ＣｒＲｕＢを用い、吸収体層として、実施例２と同じＴａＢＮとＴａＢＯとの積層を用いた点が、実施例１と異なる。
実施例１と同様にして、基板１上に反射多層膜２を形成した。
次に、反射多層膜２上にバッファー層３として、ＣｒＲｕＢ（Ｒｕ＝０．３、Ｂ＝０．１５）を膜厚３０ｎｍに形成した。このＣｒＲｕＢバッファー層３は、ＣｒとＲｕとＢを含むターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒガスを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。形成されたバッファー層３の結晶状態はアモルファスであることをＸ線回折法にて確認した。
このバッファー層３の有する膜応力（５０ｎｍ換算）は＋３０ＭＰａであり、バッファー層３表面の１９６ｎｍの光に対する反射率は５０％と高反射率であった。また、このバッファー層３の表面粗さは、０．２ｎｍＲｍｓであった。
次に、バッファー層上に、吸収体層４として、ＴａＢＮとＴａＢＯの積層膜を実施例２と同様にして同じ膜厚に形成した。スパッタ条件を制御する事により、ＴａＢＮとＴａＢＯの積層からなる吸収体層４の有する膜応力は、バッファー層３の応力と逆向きの応力である−４０ＭＰａとした。又、この吸収体層４表面における１９６ｎｍの光に対する反射率は１５％であり、表面粗さは０．２ｎｍＲｍｓであった。
【００３４】
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクス１０を得た。
次に、実施例１と同様の方法で、本実施例の反射型マスクブランクスから反射型マスクを製造した。
すなわち、吸収体層４に吸収体パターン４ａを形成した。この際、塩素を用いたドライエッチングに対する吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は約２０である。吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを除去した後、実施例１と同様に吸収体パターン４ａの検査を行った。
本実施例におけるバッファー層３表面と、吸収体パターン４ａ表面との１９６ｎｍの検査光に対するコントラスト値は５４％であり、検査において十分なコントラストが得られた。検査の結果、検出された欠陥については、ＦＩＢを用いたプロセスによりパターン修正を行った。黒欠陥の修正時、ガリウムイオンを用い、２０ｋｅＶの加速電圧でＦＩＢ照射した場合の吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は２．５であり、十分な選択比が取れた。
【００３５】
次に、実施例１と同様に、マスクの反射領域上（吸収体パターン４ａのない部分）に残存しているバッファー層３を吸収体パターン４ａに従って除去した後、実施例１と同様に反射型マスク２０の最終確認検査を行った。
最終確認検査においても十分なコントラストが得られ、本実施例の反射型マスク２０においても、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを設計通り形成できている事が検査により確認できた。
また、本実施例の反射型マスク２０を用い、実施例１と同様、図４に示すパターン転写装置を使用して、シリコンウエハ上へのパターン転写を行ったところ、本実施例の反射型マスクの精度は７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下であることが確認できた。
【００３６】
（比較例）
本比較例では、バッファー層の材料として、ＣｒＮを用いた点が、実施例１と異なる。
実施例１と同様にして、基板１上に反射多層膜２を形成した。
次に、反射多層膜２上にバッファー層３として、ＣｒＮ（Ｎ＝１５ａｔ％）を膜厚３０ｎｍに形成した。このＣｒＮバッファー層３は、Ｃｒターゲットを用いて、スパッタガスとしてＡｒに窒素を添加した混合ガスを用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法により形成した。形成されたバッファー層３の結晶状態は微結晶であることをＸ線回折法にて確認した。
このバッファー層３の有する膜応力（５０ｎｍ換算）は＋２０ＭＰａであり、バッファー層３表面の１９６ｎｍの光に対する反射率は３４％と低かった。また、このバッファー層３の表面粗さは、０．２５ｎｍＲｍｓであった。
次に、吸収体層４として、実施例１と同じ組成のＴａＢＮＯ膜を形成した。但し、膜厚は６０ｎｍとした。このＴａＢＮＯからなる吸収体層４の有する膜応力は、バッファー層３の応力と逆向きの応力である−５０ＭＰａとした。又、この吸収体層４表面における１９６ｎｍの光に対する反射率は１５％であり、表面粗さは０．２ｎｍＲｍｓであった。
【００３７】
以上のようにして、本比較例の反射型マスクブランクス１０を得た。
次に、実施例１と同様の方法で、本比較例の反射型マスクブランクスから反射型マスクを製造した。
すなわち、吸収体層４に吸収体パターン４ａを形成した。この際、塩素を用いたドライエッチングに対する吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は約２０である。吸収体パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを除去した後、実施例１と同様に吸収体パターン４ａの検査を行った。
本比較例におけるバッファー層３表面と、吸収体パターン４ａ表面との１９６ｎｍの検査光に対するコントラスト値は３９％であり、前記実施例と比較してコントラストが低く、検査において十分なコントラストが得られなかった。検査の結果、検出された欠陥については、ＦＩＢを用いたプロセスによりパターン修正を行ったが、黒欠陥の修正時、ガリウムイオンを用い、２０ｋｅＶの加速電圧でＦＩＢ照射した場合の吸収体層とバッファー層とのエッチング選択比は１．０であり、十分な選択比が取れなかった。このため、ＦＩＢ照射による修正後、バッファー層の膜厚がかなり減少してしまい、下地の反射多層膜にもダメージが生じていた。このようなダメージを防ぐには、バッファー層の膜厚をもっと厚くする必要がある。
次に、実施例１と同様に、マスクの反射領域上（吸収体パターン４ａのない部分）に残存しているバッファー層３を吸収体パターン４ａに従って除去した後、実施例１と同様に反射型マスク２０の最終確認検査を行ったが、反射領域における多層膜のダメージにより検査光に対する反射率が低下し、十分なコントラストが得られなかったため、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを設計通り形成できているかどうかの正確な確認ができなかった。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、バッファー層の材料として、ＣｒとＲｕを含有する材料を用いることにより、２００ｎｍ付近のＤＵＶ光（深紫外光）を用いたマスクパターンの検査に対して光学反射率が高く良好なコントラストが得られ、且つ、パターンの修正に使用するＦＩＢに対する耐性が優れたバッファー層を有する反射型マスクブランクス及び反射型マスクが得られる。
また、本発明によれば、バッファー層の材料として、ＣｒとＲｕを含有する材料を用いることにより、特にＴａを主成分とする材料からなる吸収体層とのエッチング選択比の点で優れ、更に、２００ｎｍ付近の検査光に対して前記吸収体層とのコントラストが十分に取れる高い光学反射率を有し、且つ、パターンの修正に使用するＦＩＢ照射に対しても前記吸収体層との十分な選択比が取れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の反射型マスクブランクスの実施形態及び該マスクブランクスから反射型マスクを製造する工程を示す概略断面図である。
【図２】反射型マスクの吸収体パターンの検査方法を示す模式図である。
【図３】反射型マスクの最終確認検査方法を示す模式図である。
【図４】反射型マスクを用いて半導体基板上へのパターン転写を行うパターン転写装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 反射多層膜
３ バッファー層
３ａ バッファー層パターン
４ 吸収体層
４ａ 吸収体パターン
５ａ レジストパターン
１０ 反射型マスクブランクス
２０ 反射型マスク

Claims (7)

1. 基板上に露光光を反射する反射多層膜を有し、前記反射多層膜上にバッファー層を有し、さらに前記バッファー層上に露光光を吸収する吸収体層を有する反射型マスクブランクスであって、前記バッファー層はクロム（Ｃｒ）とルテニウム（Ｒｕ）とを含有する材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクス。
2. 前記バッファー層を形成する材料は、更に窒素（Ｎ）を含有することを特徴とする請求項１記載の反射型マスクブランクス。
3. 前記バッファー層を形成する材料は、更にホウ素（Ｂ）を含有することを特徴とする請求項１記載の反射型マスクブランクス。
4. 前記吸収体層はタンタル（Ｔａ）を主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の反射型マスクブランクス。
5. マスクパターンの検査に使用する検査光の波長における前記バッファー層の反射率が４０％以上であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の反射型マスクブランクス。
6. マスクパターンの修正に使用する集束イオンビーム照射に対する前記吸収体層材料と前記バッファー層材料とのエッチング選択比が１．５以上であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の反射型マスクブランクス。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載された反射型マスクブランクスの吸収体層にマスクパターンを形成していることを特徴とする反射型マスク。

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