JP3806702B2

JP3806702B2 - REFLECTIVE MASK BLANK, REFLECTIVE MASK, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING METHOD

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Publication number: JP3806702B2
Application number: JP2003105340A
Authority: JP
Inventors: 信一石橋; 勉笑喜; 守男細谷; 勇樹塩田; 光浩暮石
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2023-04-09
Also published as: JP2004006798A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、極端紫外光などの短波長域の露光光を使用するリソグラフィー法において好ましく用いられる反射型マスク及びマスクブランクス並びにそれらの製造方法に関するもので、詳しくはマスクパターンの検査を正確かつ迅速に行うことを可能とする反射型マスク等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体メモリーや超ＬＳＩ（大規模集積回路）等において見られるように、半導体製品の高集積化に伴い、フォトリソグラフィー法の転写限界を上回る微細パターンが必要とされている。そこで、このような微細パターンの転写を可能とするため、より波長の短い極端紫外光（Extreme Ultra Violet、以下、ＥＵＶ光と称す）などを用いたリソグラフィー法が提案されている。
ところで、ＥＵＶ光やＸ線などの短波長域での露光用マスクとして使用される反射型マスクが従来提案されている。この反射型マスクの基本構造は、たとえばＳｉや石英などの基板上に、ＥＵＶ光やＸ線などを反射する反射層、その上にＥＵＶ光やＸ線などを吸収する吸収体パターンを有している。反射層としては少なくとも２種類の物質の薄膜が交互に積層された多層膜が一般的である。そして、マスクの垂直方向より数度（通常は２〜５度）傾斜した方向からマスクに露光光が入射され、吸収体パターンのある部分では露光光は吸収され、それ以外の部分では露光光は反射層で反射されるため、吸収体パターンを反映した反射像が形成される。この反射像を適当な光学系を介してシリコンウエハ上に縮小投影することにより転写が行われる。
【０００３】
また、このような反射型マスクの基本構造に加え、上記反射層と吸収体との間に中間層を設ける構成が、特開平７−３３３８２９号や同８−２１３３０３号等の公報に開示されている。つまり、吸収体をパターン形成する際、特にエッチング時に下層の反射層がエッチング損傷を受けないように反射層を保護することを目的として中間層が設けられる。
ここで、ＥＵＶ光（例えば波長１３．４ｎｍ程度の軟Ｘ線領域にあるＥＵＶ光）を露光光とするリソグラフィーに用いる反射型マスクの製造方法について図１０を参照しながら説明する。図１０は従来の反射型マスクの製造工程を順に示す概略断面図である。
石英などの基板１１上に、順次、ＥＵＶ光の反射層（以下、ＥＵＶ反射層と称す）である積層膜１２、その上に吸収体パターン形成工程におけるＥＵＶ反射層の保護を目的としたバッファー層（上述の中間層に対応）１３、さらにその上にＥＵＶ光を吸収する吸収体層（以下、ＥＵＶ吸収体層と称す）１４を成膜したマスクブランクス１０１を作製する（図１０（ａ）参照）。
【０００４】
次に、ＥＵＶ光の吸収体であるＥＵＶ吸収体層１４を加工して所定のパターンを有するＥＵＶ吸収体パターンを形成する（同図（ｂ）参照）。
次いで、このＥＵＶ吸収体パターンが設計通りに形成されているかどうかの検査を実施する。このパターン検査の結果、例えばここでは同図（ｂ）に示すように、パターン形成時におけるレジスト層への異物付着などに起因するピンホール欠陥（白欠陥ともいう）２１と、エッチング不足欠陥（黒欠陥ともいう）２２が発生した場合、ピンホール欠陥２１については集束イオンビーム（Focused Ion Beam, FIB）アシストデポジション法により炭素膜２３をピンホールに堆積させて修復する。またエッチング不足欠陥２２についてはFIB励起のガスアシストエッチングにより残留部分２２ａを除去して修復することにより吸収体層１４の除去部分２５を得るが、このときの照射によるエネルギーによってバッファー層１３表面にはダメージ部分２４（FIBにより除去された部分２４ａ及びFIBイオンが入り込んだ部分２４ｂ）が存在する（同図（ｃ）参照）。
【０００５】
その後、このＥＵＶ吸収体層１４が除去された部分２５に対応するバッファー層１３を除去したパターン２６を形成することによりＥＵＶ光用の反射型マスクとなる（同図（ｄ）参照）。
この反射型マスクにＥＵＶ光３１で露光すると吸収体パターンのある部分では吸収され、それ以外の吸収体１４およびバッファー層１３を除去した部分では露出した反射層１２でＥＵＶ光３１が反射されることにより（同図（ｅ）参照）、ＥＵＶ光によるリソグラフィー用のマスクとして使用することが出来る。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３３３８２９号公報
【特許文献２】
特開平８−２１３３０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のマスク作製工程において、ＥＵＶ吸収体層１４にパターンを形成した後、このＥＵＶ吸収体パターンが設計通りに形成されているかどうかの検査を実施することは上述したとおりであるが、このマスクパターンの検査では通常２５７ｎｍ程度の光を使用した検査機が使用される。つまり、この２５７ｎｍ程度の光をマスクに当てて、その反射像のパターンを検査している。そして、このマスクパターンの検査は、前述したように表面のＥＵＶ吸収体層１４のパターン形成工程終了後（図１０（ｂ）の工程）に実施し、その検査結果に基づいて必要なパターンの修復を行っている。したがって、具体的には、上記検査に使用する光（以下、検査光と称す）をマスクに当てたとき、表面の吸収体がパターニングにより除去されて露出したバッファー層１３表面と、パターンが残っている吸収体表面との反射率の差によって検査が行われるので、検査光の波長に対するバッファー層表面と吸収体表面との反射率の差が小さいと検査時のコントラストが悪くなり、正確な検査が出来ないことになる。
【０００８】
ところで、従来の反射型マスクの場合、例えば表面のＥＵＶ吸収体としてタンタルや窒化タンタル膜、バッファー層としてＳｉＯ_２膜などで構成するのが代表的であるが、波長２５７ｎｍなどの検査光に対して吸収体表面の反射率とバッファー層表面の反射率との差が小さく、検査時のコントラストが十分得られないため、その結果マスク検査においてパターンの欠陥を十分判別できず、正確な欠陥検査を行えないという問題があった。
また、電子線を使用した電子顕微鏡による検査では、照射電子線によるＥＵＶ吸収膜の損傷が発生し実用化は困難である。
また、マスクパターンの検査にＥＵＶ光波長である例えば前述の１３．４ｎｍ程度の光を使用する方法が提案されているが、検査機にＥＵＶ光源を設置することは、非常に大きな設備費用が必要となり、しかも従来の紫外光波長を使用する検査機に比べて大気中での吸収を回避するために光学系全てを真空に保持する構造が必要となり、パターン検査工程が大規模かつ複雑になる。さらに真空排気時間によるスループットが低下するという問題がある。
本発明はこのような従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、正確かつ迅速なマスクパターン検査を可能とする反射型マスク及びマスクブランクス及びそれらの製造方法、並びにこの反射型マスクを用いた半導体の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために鋭意研究の結果、従来のマスク表面の吸収体層を露光光を吸収する層とマスクパターン検査波長に対する反射率の小さい層とにそれぞれ機能を分離して積層構成することによりパターン検査時のコントラストが十分得られるようになることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、第１の発明は、基板上に、順に極端紫外線領域を含む短波長域の露光光を反射する反射層及び露光光を吸収する吸収体層を有してなるマスクブランクスであって、前記吸収体層が、極端紫外線領域を含む短波長域の露光光の吸収体で構成する吸収体層を下層とし、マスクパターンの検査に使用する検査光の吸収体で構成する低反射層を上層とした少なくとも二層構造であり、前記上層が、タンタル（Ｔａ）とホウ素（Ｂ）と窒素（Ｎ）を含む材料からなり、ＴａとＢとＮの組成が、Ｂが５ａｔ％〜３０ａｔ％であり、且つ、ＴａとＮの組成比（Ｔａ：Ｎ）が８：１〜２：７の範囲である事を特徴とする反射型マスクブランクスである。
第２の発明は、基板上に、順に極端紫外線領域を含む短波長域の露光光を反射する反射層及び露光光を吸収する吸収体層を有してなるマスクブランクスであって、前記吸収体層が、極端紫外線領域を含む短波長域の露光光の吸収体で構成する吸収体層を下層とし、マスクパターンの検査に使用する検査光の吸収体で構成する低反射層を上層とした少なくとも二層構造であり、前記上層が、タンタル（Ｔａ）とホウ素（Ｂ）と窒素（Ｎ）を含み、結晶状態がアモルファスである材料である事を特徴とする反射型マスクブランクスである。
【００１０】
第３の発明は、基板上に、順に極端紫外線領域を含む短波長域の露光光を反射する反射層及び露光光を吸収する吸収体層を有してなるマスクブランクスであって、前記吸収体層が、極端紫外線領域を含む短波長域の露光光の吸収体で構成する吸収体層を下層とし、マスクパターンの検査に使用する検査光の吸収体で構成する低反射層を上層とした少なくとも二層構造であり、前記上層が、タンタル（Ｔａ）とホウ素（Ｂ）と酸素（Ｏ）と窒素（Ｎ）とを含む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である。
第４の発明は、前記上層の低反射層を形成する材料は、ホウ素（Ｂ）を５〜２５ａｔ％の範囲で含むことを特徴とする第２又は３の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
第５の発明は、基板上に、順に極端紫外線領域を含む短波長域の露光光を反射する反射層及び露光光を吸収する吸収体層を有してなるマスクブランクスであって、前記吸収体層が、極端紫外線領域を含む短波長域の露光光の吸収体で構成する吸収体層を下層とし、マスクパターンの検査に使用する検査光の吸収体で構成する低反射層を上層とした少なくとも二層構造であり、前記上層が、Ｔａ及び、Ｓｉ又はＧｅの少なくとも一方、及び、窒素（Ｎ）を含む材料であることを特徴とする反射型マスクブランクスである。
【００１１】
第６の発明は、基板上に、順に極端紫外線領域を含む短波長域の露光光を反射する反射層及び露光光を吸収する吸収体層を有してなるマスクブランクスであって、前記吸収体層が、極端紫外線領域を含む短波長域の露光光の吸収体で構成する吸収体層を下層とし、マスクパターンの検査に使用する検査光の吸収体で構成する低反射層を上層とした少なくとも二層構造であり、前記上層が、Ｔａと窒素と酸素とを含む材料で形成されていることを特徴とする反射型マスクブランクスである。
第７の発明は、前記吸収体層を形成する材料の結晶状態は、アモルファスであることを特徴とする第３乃至６の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
第８の発明は、基板上に、順に極端紫外線領域を含む短波長域の露光光を反射する反射層及び露光光を吸収する吸収体層を有してなるマスクブランクスであって、前記吸収体層が、極端紫外線領域を含む短波長域の露光光の吸収体で構成する吸収体層を下層とし、マスクパターンの検査に使用する検査光の吸収体で構成する低反射層を上層とした少なくとも二層構造であり、前記上層の低反射層は、クロム、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、モリブデン、パラジウム、銀、カドミウム、錫、アンチモン、テルル、沃素、ハフニウム、タングステン、チタン、金及びこれらの元素を含む合金から選ばれる少なくとも一種の物質の窒化物、酸窒化物、あるいは、当該窒化物若しくは酸窒化物に更に珪素を含む材料、又は、珪素の酸窒化物から選ばれる少なくとも一種の物質で構成することを特徴とする反射型マスクブランクスである。
【００１２】
第９の発明は、前記吸収体層における下層の露光光の吸収体は、前記上層に含まれる金属元素又は該金属元素を含む合金、或いは、該金属元素又は該金属元素を含む合金と窒素及び／又は酸素を含む物質から選ばれる少なくとも一種の物質で構成することを特徴とする第８の発明に記載の反射型マスクブランクスである。
第１０の発明は、前記吸収体層の下層が、Ｔａを含む材料である事を特徴とする第１乃至８の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
第１１の発明は、前記吸収体層の下層が、Ｔａと少なくともＢを含む材料であることを特徴とする第１０の発明に記載の反射型マスクブランクスである。
第１２の発明は、前記吸収体層の下層と上層との間に、下層の組成から上層の組成へと連続的に組成が変化する中間領域を有することを特徴とする第１乃至１１の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
第１３の発明は、前記反射層と吸収体層との間に、前記吸収体層へのパターン形成時に前記反射層を保護するためのバッファー層を備えていることを特徴とする第１乃至１２の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
第１４の発明は、前記吸収体層の下層がＴａを含む物質で形成され、前記バッファー層が、Ｃｒ又はＣｒを主成分とする物質で形成されていることを特徴とする第１３の発明に記載の反射型マスクブランクスである。
【００１３】
第１５の発明は、前記吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記反射層表面での反射光と、前記吸収体層表面での反射光のコントラストが、４０％以上であることを特徴とする第１乃至１４の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
第１６の発明は、前記反射層と吸収体層との間に、前記吸収体層へのパターン形成時に前記反射層を保護するためのバッファー層を備えており、吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記バッファー層表面での反射光と、前記吸収体層表面での反射光のコントラストが、４０％以上であることを特徴とする第１乃至１５の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
第１７の発明は、前記吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する、前記吸収体層表面の反射率が２０％以下であることを特徴とする第１乃至１６の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
第１８の発明は、前記吸収体層表面の表面粗さが、０．５ｎｍＲｍｓ以下であることを特徴とする第１乃至１７の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
第１９の発明は、前記吸収体層の上層を形成する物質の、検査光の波長における屈折率nと消衰係数kが、nが１．５〜３．５で且つkが０．７以下の条件を満たすことを特徴とする第１乃至１８の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
【００１４】
第２０の発明は、前記上層である低反射層の膜厚が、検査光の波長に対する吸収体層表面の反射率と低反射層の膜厚との関係に基づいて、検査光波長に対する吸収体表面の反射率が極小になるように選択されていることを特徴とする第１乃至１９の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスである。
第２１の発明は、前記上層である低反射層の膜厚が５〜３０ｎｍであることを特徴とする第２０の発明に記載の反射型マスクブランクスである。
第２２の発明は、第１乃至２１の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスの吸収体層がパターン状に形成されたことを特徴とする反射型マスクである。
【００１５】
第２３の発明は、第１乃至２１の発明の何れかに記載の反射型マスクブランクスにおける少なくとも低反射層及び露光光吸収体層をパターン状に形成する工程を有することを特徴とする反射型マスクの製造方法である。
第２４の発明は、第２２の発明に記載の反射型マスクを用いて、半導体基板上にパターンを転写することを特徴とする半導体の製造方法である。
【００１６】
本発明の反射型マスクは、ＥＵＶ光用のマスクとして適用される。露光光の波長はＥＵＶ光領域であり、具体的には数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の波長領域である。
そして、この最上層の低反射層は、具体的にはマスクパターン検査光の波長に対する反射率の小さい材料で形成することが出来る。
本発明は、このように吸収体層を露光光の吸収層と検査光の低反射層とに機能を分離した積層構成とすることにより、本来の露光光吸収機能を何ら損なうことなく、かつ最表面に形成された低反射層によりパターン検査波長に対する反射率を著しく低下させる。
これにより、この低反射層表面とパターン形成により吸収体層が除去されて露出した露光光の反射層表面とのパターン検査波長における反射率の差が大きくなり、検査時のコントラストが十分得られるようになるため、高コントラストの反射像パターンが形成される。
【００１７】
また、吸収体層と反射層との間にバッファー層を備える場合においては、この低反射層表面とパターン形成により吸収体層が除去されて露出したバッファー層表面とのパターン検査波長における反射率の差が大きくなり、検査時のコントラストが十分得られるようになるため、高コントラストの反射像パターンが形成される。
したがって、従来使用しているマスク検査機によりマスクパターンの正確かつ迅速な検査を可能とする。
またこのように吸収体層を露光光の吸収層と検査光の低反射層とに機能を分離することにより、露光光と検査光それぞれの波長の光の吸収、反射特性を最適化でき、より膜厚の値を小さくすることが可能であり、吸収体層を積層構成としても従来の単層構成と同等の膜厚に抑えることができる。このため、露光時のパターンのエッジ部分のぼやけを抑制することが可能であり、またパターン形成のための処理時間の短縮によりパターンダメージを最小化して品質の向上も実現できる。
【００１８】
本発明は、たとえば、以下のような構成とすることができる。
基板上に、順に、極端紫外線領域を含む短波長域の露光光を反射する反射層、マスクパターン形成時に該反射層を保護するバッファー層、及び露光光を吸収する吸収体層を有してなるマスクブランクスであって、前記吸収体層が、極端紫外線領域を含む短波長域の露光光の吸収体で構成する吸収体層を下層とし、マスクパターンの検査に使用する検査光の吸収体で構成する低反射層を上層とした少なくとも二層構造であるマスクブランクスである。
前記吸収体層における下層の露光光の吸収体は、クロム、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、モリブデン、パラジウム、銀、カドミウム、錫、アンチモン、テルル、沃素、ハフニウム、タンタル、タングステン、チタン、金及びこれらの元素を含む合金、並びに、これらの元素又はこれらの元素を含む合金と窒素及び／又は酸素を含む物質から選ばれる少なくとも１種の物質で構成することができる。
前記吸収体層における上層の検査光の吸収体は、前記下層の露光光吸収体を構成する物質の窒化物、窒化酸化物、あるいは、これらに更に珪素を含む材料から選ばれる少なくとも１種の物質で構成することができる。
【００１９】
前記マスクブランクスにおける少なくとも低反射層及び露光光吸収体層がパターン状に形成されている反射型マスクである。
基板上に、極端紫外線領域を含む短波長域の露光光を反射する反射層を形成する工程と、マスクパターン形成時に該反射層を保護するバッファー層を該反射層上に形成する工程と、前記バッファー層上に極端紫外線領域を含む短波長域の露光光の吸収体層を形成し、その上にマスクパターンの検査に使用する検査光に対する低反射層を形成する工程とを有するマスクブランクスの製造方法である。
前記バッファー層上に極端紫外線領域を含む短波長域の露光光の吸収体層を形成した後、その吸収体層の表面を処理することによりマスクパターンの検査に使用する検査光に対する低反射層を形成するマスクブランクスの製造方法である。
前記露光光の吸収体層上に形成される低反射層の膜厚と、検査光の波長に対する低反射層上における反射率との関係を求め、検査光波長に対する低反射層上における反射率が極小となるように低反射層の膜厚を選定するマスクブランクスの製造方法である。
前記マスクブランクスにおける少なくとも低反射層及び露光光吸収体層をパターン状に形成する工程を有する反射型マスクの製造方法である。
前記低反射層及び露光光吸収体層をパターン状に形成した後、この低反射層及び露光光吸収体層が除去された部分のバッファー層を除去する反射型マスクの製造方法である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
図１は本発明のマスクブランクスの一実施形態を示す概略断面図、図２は本発明の反射型マスクの一実施形態を示す概略断面図である。
本発明に係るマスクブランクスの一実施形態は、図１に示すように構成されている。すなわち、基板１１上に、順に、ＥＵＶ領域を含む短波長域の露光光を反射する反射層１２、マスクパターン形成時に該反射層１２を保護するバッファー層１３、及び露光光を吸収する吸収体層１６を有してなり、この吸収体層１６は、本実施形態では下層をＥＵＶ領域を含む短波長域の露光光の吸収体層１４とし、上層をマスクパターンの検査に使用する検査光に対する低反射層１５とした二層構造で構成されたマスクブランクス１である。
【００２１】
また、図２に示すように、本発明の反射型マスク２は、このようなマスクブランクス１における少なくとも前記吸収体層１６、すなわち低反射層１５及び露光光吸収体層１４がパターン状に形成されたものである。
本発明の反射型マスクは、マスク表面の吸収体層を露光光を吸収する層とマスクパターン検査波長に対する反射率の小さい層とにそれぞれ機能を分離して積層構成することにより、マスクパターン検査時のコントラストが十分得られるようにしている。
本発明の反射型マスクは、従来のフォトリソグラフィー法による転写限界を上回るより微細なパターンの転写を可能とするため、ＥＵＶ光の領域を含む短波長域の光を使用するリソグラフィーに用いられるもので、ＥＵＶ光用の反射型マスクとして使用することができる。
【００２２】
次に、各層の構成について説明する。
基板１１は、通常、石英ガラスやシリコンウエハなどを適宜光学研磨したものが用いられる。基板１１の大きさや厚みなどはマスクの設計値等により適宜決定されるもので本発明においては任意である。
露光光反射層１２は、ＥＵＶ領域を含む短波長域の露光光を反射する材質で構成されるが、当然のことながら、ＥＵＶ光などの短波長域の光に対する反射率が極めて高い材質で構成することが反射型マスクとして使用する際のコントラストを高められるので特に好ましい。たとえば、１２〜１４ｎｍ程度の軟Ｘ線領域であるＥＵＶ光の反射層としては、シリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）の薄膜を交互に積層した周期積層膜が代表的である。通常は、これらの薄膜（数ｎｍ程度の厚さ）を４０〜５０周期（層数）繰り返して積層し多層膜とする。この多層膜の成膜は、たとえばイオンビームスパッタ法やマグネトロンスパッタ法などを用いて行う。
【００２３】
バッファー層１３は、前述したように表面の露光光の吸収体層１６にマスクパターンを形成する際に下層の反射層１２がエッチング処理によるダメージを受けないようにこれを保護することを目的として設けられる。
したがってバッファー層１３の材質としては、マスク表面の吸収体層１６のエッチング処理による影響を受けにくい、つまりこのエッチング速度が吸収体層１６よりも遅くエッチングダメージを受けにくく、なお且つ後でエッチングにより除去可能な物質が選択される。たとえばＣｒ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｔａ及びこれらの窒化物、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３などの物質が好ましく、この中から吸収体層１６の材質やエッチング方法などを考慮して適宜選択する。なお、このバッファー層１３を後で除去可能としたのは、吸収体層１６をパターン状に形成した後、さらにこの吸収体層１６が除去された部分のバッファー層１３を除去して前記反射層１２表面を露出させることにより反射型マスクとして露光光の反射特性を高めることが出来、より望ましいからである。また、たとえば上記のＣｒなどの物質を選択すると、ＥＵＶ光に対する吸収特性を有しているので、バッファー層１３に露光光吸収層の機能をも持たせることが出来、その分上層の吸収体層１６の膜厚をより減らすことが可能となるため、露光時のパターンのエッジ部分のぼやけを抑制でき、またパターン形成のための処理時間の短縮によりパターンダメージを減らすことができる。ただし、この場合はパターニングにより吸収体層１６が除去された部分のバッファー層１３を除去することは必須である。
【００２４】
なお、バッファー層１３の膜厚の値は小さいことが望ましい。なぜなら、図２を参照すると明らかなように、バッファー層１３の膜厚が大きいと、反射層１２表面と吸収体層１６表面との高さの差が大きくなり、約５度程度の入射角を有するＥＵＶ露光の光路の関係からマスクパターンのエッジ部分がぼやけるという不具合が発生するためである。さらに、バッファー層１３を後でエッチングにより除去する場合においても膜厚は薄い方がその処理時間が短縮できるので望ましい。したがって、このバッファー層１３の膜厚は、１００ｎｍ以下、好ましくは８０ｎｍ以下である。
このバッファー層１３の成膜は、前述の反射層１２の場合と同様にマグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法など周知の成膜方法を用いて行うことができる。
なお、バッファー層は必要に応じて設ければよく、吸収体層へのパターン形成方法、条件によっては、反射層上に直接吸収体層を設けてもよい。
【００２５】
吸収体層１６は、すでに述べたように、下層をＥＵＶ領域を含む短波長域の露光光の吸収体層１４とし、上層をマスクパターンの検査に使用する検査光の低反射層１５とした二層構造で構成されている。本発明は、このように吸収体層１６を露光光の吸収層と検査光の低反射層とに機能を分離した積層構成としている。
下層の露光光吸収体層１４は、ＥＵＶなどの短波長域の光を吸収する材質で構成される。このような露光光吸収体としては、たとえばクロム、マンガン、コバルト、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、モリブデン、パラジウム、銀、カドミウム、錫、アンチモン、テルル、沃素、ハフニウム、タンタル、タングステン、チタン、金及びこれらの元素を含む合金、並びに、これらの元素又はこれらの元素を含む合金と窒素及び／又は酸素を含む物質から選ばれる少なくとも１種の物質で構成することが好ましい。
例えば、タンタルの場合、タンタル単体（Ｔａ）、タンタル窒化物（ＴａＮ）、タンタル酸化物（ＴａＯ）、タンタルシリコン合金（ＴａＳｉ）、タンタルシリコン合金の窒化物（ＴａＳｉＮ）、タンタルホウ素合金（ＴａＢ）、タンタルホウ素合金の窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルゲルマニウム合金（ＴａＧｅ）、タンタルゲルマニウム合金の窒化物（ＴａＧｅＮ）等が挙げられる。
【００２６】
またこの上層の検査光の低反射層１５に最低限必要とされる特性は、マスクパターン検査波長に対して低反射であること、パターン形成加工が可能であること、バッファー層をエッチング除去する際にエッチングされないこと（バッファー層とのエッチング選択比があること）である。さらに、ＥＵＶ光の吸収機能を有していると、吸収体層１６の合計膜厚を小さくできるためより好ましい。
マスクパターン検査には通常は１９０〜２６０ｎｍ程度の深紫外（Deep Ultra Violet）光、たとえば前記の２５７ｎｍあるいは１９３ｎｍ程度の波長の光を使用するので、このような検査光波長に対する反射率の小さい材料としては、たとえば上記の露光光吸収体を構成する物質の窒化物、窒化酸化物、あるいは、これらに更に珪素を含む材料が挙げられる。
【００２７】
低反射層の材料として、窒化物は検査波長での反射率を下げる効果があり、また多結晶膜の場合、結晶粒径を小さくし、平滑性を向上させる効果も有する。また、珪素化物は検査波長での反射率を下げる効果は少ないが、反射率が低くなる波長領域を広げる効果を有する。すなわち、窒化物の場合は特定の波長部分のみに反射率の極小値を有するカーブが得られるが、これらの物質に更に珪素を加えると、広い波長範囲で低反射率が得られるようになる（後述の実施例１における図９参照）。このように広い波長範囲で低反射率が得られると、検査波長の変更に柔軟に対応でき、また最上層の膜厚の変化により極小値がシフトしたときにも反射率の変化が小さいため、膜厚の設計値からのずれの許容値が大きくなり、製造上の制約がゆるくなるという利点がある。
【００２８】
したがって、低反射層の材料としては化合物内に窒素が含まれることが必要であり、上記したように前記の露光光吸収体を構成する物質の窒化物、窒化酸化物、あるいは、これらに更に珪素を含む材料から選ばれる少なくとも１種の物質で構成することが好ましい。
なお、ホウ化物は反射率にはあまり寄与しないが、膜の結晶性（アモルファス化）に関係し膜の平滑性に寄与するため、化合物にホウ素を含めることにより低反射層の膜の平滑性が改善される。
ここで、低反射層の材料の具体例を挙げると、下層の露光光吸収体層に使用される金属の窒化物、酸窒化物、下層の吸収体層に使用される金属とホウ素との合金の窒化物、酸窒化物、下層の吸収体層に使用される金属と珪素との合金の窒化物、酸窒化物、下層の吸収体層に使用される金属と珪素とホウ素との合金の窒化物、酸窒化物等である。例えば露光光吸収体金属としてタンタルを用いる場合、タンタル窒化物（ＴａＮ）、タンタル酸窒化物（ＴａＮＯ）、タンタルホウ素合金の窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルホウ素合金の酸窒化物（ＴａＢＮＯ）、タンタルシリコン合金の窒化物（ＴａＳｉＮ）、タンタルシリコン合金の酸窒化物（ＴａＳｉＯＮ）、タンタルシリコンホウ素合金の窒化物（ＴａＳｉＢＮ）、タンタルシリコンホウ素合金の酸窒化物（ＴａＳｉＢＮＯ）、タンタルゲルマニウム合金の窒化物（ＴａＧｅＮ）、タンタルゲルマニウム合金の酸窒化物（ＴａＧｅＮＯ）、タンタルゲルマニウムシリコン合金の窒化物（ＴａＧｅＳｉＮ）、タンタルゲルマニウムシリコン合金の酸窒化物（ＴａＧｅＳｉＮＯ）等が挙げられる。
【００２９】
低反射層の膜厚を変化させると、反射率カーブの極小値の位置がシフトする。例えば、ＴａＳｉＯＮ等のタンタル系又はモリブデン系の場合、膜厚を厚くすると長波長側にシフトする傾向にある。したがって、低反射層の膜厚を変えると特定波長における反射率も変化するので、ある程度膜厚を調整して検査波長における反射率が極小となるようにコントロールすることが可能である。ただし、後で説明するように、低反射層の膜厚をあまり厚くすると好ましくないため５〜３０ｎｍ位の間で調整することになる。好ましくは１０〜２０ｎｍである。また、低反射層材料の組成比、例えば金属と窒素等の組成比を変化させると反射率が変化する。一般に、窒素の組成比が増えると反射率は低下するが、ＥＵＶ光の吸収率は低下する傾向にある。
【００３０】
また、ここで前記露光光吸収体として使用される金属元素を用いることにより、低反射層はＥＵＶ光の吸収機能も併せ持つことになり更に好ましい。
また、材料にもよるが、窒素を含むだけでは十分な反射率低下が得られないことがあるが、金属単体よりもその窒化物の方が反射率は低下する。また、前述のように窒素を加えることで膜の平滑性向上の効果が得られる。膜の平滑性が悪いとパターンのエッジラフネスが大きくなりマスクの寸法精度が悪化するため、膜はなるべく平滑なほうが望ましい。
また、低反射層の材料として、金属を含まない例えば珪素と窒素と酸素からなる材料（シリコンの酸窒化物）などを用いることもできる。ただし、この場合は低反射層におけるＥＵＶ光の吸収効果は小さい。
【００３１】
低反射層が例えば金属とＳｉとＮとＯとを含む材料で構成される場合、検査波長である１９０〜２６０ｎｍ程度の深紫外光で低反射率を得るための組成比としては、たとえばタンタル、モリブデン、クロム等の金属は２０〜２５ａｔ％、Ｓｉは１７〜２３％、Ｎは１５〜２０％、残りがＯであることが好ましい。また、ＳｉとＯとの比は１：１．５〜１：２程度であることが好ましい。
吸収体層表面を平滑とするためには、低反射層はアモルファス構造の膜であるのが好ましい。例えば、Ｔａの場合、Ｂを適宜含むことで、アモルファス化が行える。又、ＴａにＳｉやＧｅなどを加えることでも、アモルファスの膜が得られるため好ましい。
また、低反射層が例えばタンタルホウ素合金の窒化物（ＴａＢＮ）で構成される場合、上記検査波長で低反射率を得るための組成比としては、Ｎは３０〜７０ａｔ％であることが好ましく、更には４０〜６０ａｔ％であることが好ましい。Ｎの量が少ないと十分な低反射特性が得られず、逆に多過ぎると耐酸性が低下する。さらに、低反射層とその下の吸収体層がともに上記タンタルホウ素合金の窒化物の場合、低反射層のＮは３０〜７０ａｔ％、更に好ましくは４０〜６０ａｔ％であり、吸収体層のＮは０〜２５ａｔ％、更に好ましくは５〜２０ａｔ％である。吸収体層のＮの量が少ないと表面粗さの点で好ましくなく、逆に多いとＥＵＶ光の吸収係数が低下する。また、ＴａＢＮ膜の場合、Ｂが５〜３０ａｔ％、好ましくは５〜２５ａｔ％であり、ＴａとＮの組成比が８：１〜２：７であるのが好ましい。
【００３２】
またさらに低反射層がタンタルホウ素合金の酸窒化物（ＴａＢＮＯ）の場合は、Ｎは５〜７０ａｔ％、Ｏは５〜７０ａｔ％であることが好ましい。ＴａＢＮＯ膜の場合には、Ｂが５〜２５ａｔ％であり、Ｔａと、Ｎ＋Ｏとの組成比がＴａ：（Ｎ＋Ｏ）が７：２〜２：７の範囲であるのが好ましい。
なお、これらホウ素を含む物質はいずれの場合もＢの割合が５〜３０％程度、さらに好ましくは５〜２５％であることがアモルファス構造を形成する点で好ましい。
【００３３】
ところで、下層の露光光吸収体層１４と上層の低反射層１５における材料の組み合わせについて説明すると、露光光吸収体層１４に使用した金属を低反射層１５に含むことが好ましい。たとえば、露光光吸収体層としてタンタルを含む材料を使用した場合は、低反射層もタンタルを含む材料で構成する。具体的には、露光光吸収体層にタンタルを含む材料、例えばＴａ単体、ＴａＮ、ＴａＢ、ＴａＢＮ、ＴａＢＯ、ＴａＢＮＯ等のうち１種の物質を用い、低反射層にはタンタルと窒素を含む材料、例えばＴａＢＮＯ、ＴａＮＯ、ＴａＳｉＯＮ等のうち１種の物質を用いることができる。このように、低反射層に露光光吸収体層と同一の金属を用いることにより、ＥＵＶ光の吸収機能を有する金属を含んでいるので低反射層がＥＵＶ光の吸収機能をある程度有すること、バッファー層と露光光吸収体層はエッチング選択比が大きい材料が選定されるため、基本的にバッファー層と低反射層間でもエッチング選択比が大きく取れること、露光光吸収体層と低反射層の成膜を同じ成膜室で行えること、露光光吸収体層と低反射層のパターン形成が同じエッチング条件で行えること、等の種々の利点がある。
また、下層の材料をアモルファス構造又は微結晶構造を有する膜とすれば、平滑性に優れた膜が得られるため、一層好ましい。
なお、反射率に関しては、低反射層の材料の組成と吸収体表面での反射率との関係、膜厚と反射率との関係を求めることにより、使用する検査波長において低反射率が得られる組成及び膜厚を決定することが可能である。
【００３４】
又、本発明の反射型マスク及び反射型マスクブランクスにおいて、吸収体層表面の好ましい表面粗さは、０．５ｎｍＲｍｓ以下、更に好ましくは、０．４ｎｍＲｍｓ以下、０．３ｎｍＲｍｓ以下であれば更に好ましい。吸収体層表面の表面粗さが大きいと、吸収体パターンのエッジラフネスが大きくなり、パターンの寸法精度が悪くなる。パターンが微細になるに従いエッジラフネスの影響が顕著になるため、吸収体表面は平滑である事が要求される。
吸収体層表面における表面粗さを小さくするために、吸収体層上層（低反射層）をアモルファス構造の膜とすることが有効である。又、吸収体層下層もアモルファス構造或いは微結晶構造の平滑性に優れた膜であれば更に好ましい。又、バッファー層を有する場合には、バッファー層に平滑な膜を使用する事も必要である。
次に、露光光吸収体層１４及び低反射層１５と前記バッファー層１３における材料の組み合わせについて説明する。本発明では、露光光吸収体層１４及び低反射層１５をタンタルを含む材料で形成し、バッファー層１３としてはクロムを含む材料を用いることが好ましい。バッファー層にクロム系の材料を用いることにより、前にも述べたようにバッファー層にＥＵＶ光の吸収機能を持たせることができること、深紫外領域の検査光に対する反射率が４０％程度であり、多層反射膜表面、バッファー層表面、吸収体層表面を順次検査波長に対する反射率が低下するように設計しやすいこと、タンタルを含む吸収体層とのエッチング選択比が大きく取れること、更には、バッファ層除去時に多層反射膜へのダメージをほとんど与えずに除去できること等の利点がある。
【００３５】
バッファー層として用いられるクロムを含む材料しては、Ｃｒ単体以外に、ＣｒとＮ，Ｏ，Ｃから選択される少なくとも一つの元素を含む材料を好ましく用いることができる。例えば、窒化クロム（ＣｒＮ）、酸化クロム（ＣｒＯ）、炭化クロム（ＣｒＣ）、酸化窒化クロム（ＣｒＮＯ）、炭化窒化酸化クロム（ＣｒＣＮＯ）等が挙げられる。
例えば、窒化クロム（ＣｒＮ）の場合、クロムと窒素の好ましい組成比は、Ｃｒ_１−ＸＮ_Ｘで表した場合、０．０５≦Ｘ≦０．５であり、更に好ましくは０．０５≦Ｘ≦０．２である。Ｘが０．０５よりも小さいと、耐酸性、膜応力、表面粗さの点で好ましくなく、Ｘが０．５より大きいと、検査光に対する反射率が低下しすぎるため、吸収体層表面とのコントラストを大きく取れなくなる。また、窒化クロムに酸素、炭素等を５％程度の少量添加してもよい。
またＣｒＮ膜を微結晶構造を有する膜とすれば、平滑性に優れるため好ましい。
下層の露光光吸収体層１４と上層の検査光の低反射層１５で構成された吸収体層１６の全体の膜厚も小さい方が好ましい。なぜなら、吸収体層１６のパターニング時におけるエッチング処理時間が膜厚に比例するためである。このエッチング処理においてはレジストパターン表面が吸収体層１６の膜厚に比例したエッチング処理時間だけダメージを受けることになる。これによりエッチングの面内分布不良が発生しやすく、白欠陥や黒欠陥の発生頻度増大によるマスクパターン欠陥の増大、さらにそれら欠陥の修復に多大な時間を要することによる量産性低減とそれに起因するコスト増大などという重大な問題が発生する。さらには吸収体層１６全体の膜厚が大きいと、前述のバッファー層１３の膜厚が大きい場合と同様に、反射層１２表面と吸収体層１６表面との高さの差が大きくなり、露光時にマスクパターンのエッジ部分がぼやけるという不具合が発生する。
【００３６】
したがって、吸収体層１６の全体の膜厚は、１００ｎｍ以下、好ましくは８０ｎｍ以下、さらに好ましくは６０ｎｍ以下である。ただし、吸収体層１６の膜厚の値が小さすぎると露光光の吸収特性までが低下するので薄くても３５ｎｍ以上であることが好ましい。
また、吸収体層１６において、上層の低反射層１５の膜厚が下層の露光光吸収体層１４の膜厚よりも小さい方が望ましい。上層の低反射層１５の膜厚があまり厚いと吸収体層１６全体でのＥＵＶ光吸収特性が低下するおそれがある。したがって、上層の低反射層１５の膜厚は、５〜３０ｎｍ程度であることが好ましく、下層の露光光吸収体層１４の膜厚は、３０〜６０ｎｍ程度であることが好ましい。なお、前述したように、吸収体層１６は積層構成であるが従来の単層構成と同じくらいの厚さに抑えることも可能であり、さらにはバッファー層１３に露光光吸収層としての機能をも持たせることにより、その分、上層の露光光吸収体層１４の吸収特性が低下してもその膜厚を減らすことが可能である。
また、バッファー層１３と吸収体層１６の合計膜厚の好ましい範囲は、６０ｎｍ〜１３０ｎｍである。材料にもよるが、合計膜厚が６０ｎｍ未満であると十分なＥＵＶ光の吸収特性が得られないおそれがあり、１３０ｎｍよりも厚くなるとパターン自身の影の問題が大きくなる。
【００３７】
この露光光吸収体層１４及び検査光吸収体層１５についても、前述の反射層１２やバッファー層１３と同様にマグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、その他ＣＶＤ法、蒸着法などの周知の成膜方法を用いて成膜を行うことができる。
ところで、パターン検査光波長に対する反射率は、露光光反射層表面、バッファー層表面、低反射層表面の順に低くなるように設計するのが好ましい。なぜなら、パターン形成後のバッファー層表面と低反射層表面の間での検査、バッファー層除去後の露光光反射層表面と低反射層表面の間での検査のいずれにおいても、パターンのある部分が暗くなり、パターンコントラストが反転することがないので、検査機の設定を変更する必要がなく、結果が判りやすい。また、露光光反射層として用いられるＭｏ／Ｓｉ多層膜の場合、反射率が約６０％と高いため、各層とのコントラストを十分とるためには、その他の層の反射率を下げるほうが有利である。
次に、低反射層１５の材料の屈折率ｎと消衰係数ｋの値と、検査波長に対する反射率との関係について説明する。
図３〜図６は、窒化クロムをバッファー層（５０ｎｍ）とし、露光光吸収体層をタンタルホウ素合金の窒化物（ＴａＢＮ）（Ｎは約１８％）５０ｎｍに形成し、その上に低反射層として様々な屈折率ｎ及び消衰係数ｋを有する材料を１０ｎｍ又は２０ｎｍの膜厚に形成した場合の１９０ｎｍ及び２６０ｎｍの検査波長での反射率Ｒをｎとｋを軸としてプロットしたものである。この結果より特定の範囲のｎ及びｋを満たす材料を用いると低反射率が得られることが分かる。
【００３８】
すなわち、検査波長や膜厚と好ましいｎ及びｋの範囲の関係は次のようになっている。
（１）膜厚が１０ｎｍの場合と２０ｎｍの場合では、消衰係数ｋはどちらの膜厚でも大体０．７以下であれば反射率は１０％以下となる。そして、反射率を２０％以下まで許容するとｋは１．２以下である。このとき、屈折率ｎの好ましい範囲は、膜厚１０ｎｍの場合と２０ｎｍの場合では少し異なり、膜厚２０ｎｍの場合、ｎが１．５〜２．５程度で反射率Ｒは１０％以下となり、反射率を２０％以下まで許容するとｎは１〜３程度である。膜厚１０ｎｍの場合は、ｎが２．０〜３．５程度で反射率Ｒは１０％以下となり、反射率が２０％以下であればｎは１．５〜４．０程度である。
（２）検査波長１９０ｎｍの場合と２６０ｎｍの場合では、それほど大きく変わらないが、２６０ｎｍの場合の方が少し好ましいｎの範囲が大きめにシフトする傾向にある。
（３）以上を総合して考えると、膜厚が１０ｎｍ〜２０ｎｍの場合、深紫外光領域で反射率を１０％以下とするには、消衰係数ｋが０．７以下、屈折率ｎが１．５〜３．５であるような材料を選択すればよい。
【００３９】
また、吸収体層１６は本実施形態のような二層等のいわゆる積層構造になっていてもよいが、窒素が吸収体層１６のバッファー層１３側から吸収体層表面に向かって所定の分布を有するようになっていてもよい。この場合、吸収体層表面に向かって窒素の量が増加するようにすることで吸収体層１６表面での検査光に対する反射率を低下できる。吸収体層の厚み方向での窒素の組成分布は直線状や曲線状に連続的に変化していてもよく、また階段状に変化していてもよい。このような吸収体層の厚み方向の窒素の組成分布は、成膜中に添加する元素の量をコントロールすることで実現できる。例えば、ＴａＢＮ膜の場合、ＴａとＢを含むターゲットを用いたスパッタリング法の際に、添加する窒素ガスの量を変化させながら成膜を行うことにより、吸収体層１６の厚み方向に窒素の連続的又は階段状の組成分布を形成できる。
更に、本発明の反射型マスクブランクス及び反射型マスクは、吸収体層の下層と上層の間に、下層の組成から上層の組成へと連続的に組成が変化する中間領域を有していても良い。この中間領域は、下層に含まれる元素と、上層に含まれる元素が混じった遷移領域となる。このような中間領域を有していることで、吸収体層にパターンを形成する際に、上層と下層との間に境界を生じず、滑らかな断面構造を有するパターンが得やすい。上層と下層に含まれる金属元素が同一である場合には、連続的に吸収体層へのパターン形成が行えるため、好ましい。又、上層と下層の密着性が向上するという利点もある。中間領域の膜厚は、２〜１５ｎｍ程度あればよい。
【００４０】
次に、図７を参照して本発明の反射型マスクの製造方法を説明する。図７は本発明の反射型マスクの製造工程を示す概略断面図である。
同図（ａ）はマスクブランクス１の構成を示している。その構成についてはすでに上述したとおりである。このマスクブランクス１は、基板１１上に、露光光反射層１２、バッファー層１３、露光光吸収体層１４、および検査光の低反射層１５をこの順に積層して形成される。
ここで、バッファー層１３上に先ず露光光の吸収体層１４を成膜し、次いでその上に検査光の低反射層１５を成膜する方法を採用できる。
【００４１】
又、上層の低反射層と、下層の露光光吸収体層の形成は、同一成膜室内で、連続的に行うのが好ましい。このようにすることで、下層と上層の間に、下層表面への不純物・異物の吸着や、表面の変質（酸化）等を防止して、下層と上層との間に良好な界面が得られる。上層と下層との間の界面に、不純物の吸着や変質などがあると、吸収体層の応力に変化が生じたり、又、光学的な性質、例えば検査光の反射率等に影響を及ぼすため、界面のパラメータを考慮しなければならなくなり、設計どおりの特性が得られず、再現性や制御性が悪くなる。
一方、同一成膜室内での下層と上層の連続的な形成を行えば、基板を成膜室外に取り出したり、放置したりしないため、界面への不純物の吸着や、変質が起こらず良好な界面が得られるため、再現性・制御性良く吸収体層が形成できる。又、成膜工程が複雑にならないという利点もある。
同一成膜室内での連続的な上層と下層の形成は、上層と下層にそれぞれ金属元素が含まれており、これらの金属元素が同一である場合には、特に有効である。金属元素の供給源を共通として、成膜中に供給するガスを変えることで、連続して成膜を行えるからである。例えば、反応性のスパッタリング法を用いる場合、上層と下層に共通の金属元素を含むターゲットを用い、供給するガス（窒素等）の含有量を変えることで、連続的な成膜を容易に行うことができる。
例えば、上層及び下層にＴａを含む材料を用いる場合、Ｔａを含むターゲットを共通に使用し、低反射化のために導入するガス（窒素等）の含有量、種類を下層の形成時と、上層の形成時で変えればよい。
又、同一成膜室内での連続成膜を行うことで、意図的に、上層と下層との間に、容易に上述した組成が連続的に変化する中間領域を導入することができる。具体的には、下層の成膜条件から上層の成膜条件へと連続的に成膜条件を変化させればよい。下層と上層に含まれる金属元素が共通の場合には、ターゲット等の金属元素源を共通とし、導入する窒素等ガス流量を変化させればよいが、この時、下層の形成と上層の形成との間において、下層の形成に用いるガスの流量を減少或いは停止させると共に、上層の形成に用いるガスの導入量を増大させ、或いは導入を開始して、連続的にガス流量を変化させることで、両層の形成に用いるガスが同時に存在する状態で成膜を行えば、中間領域を容易に形成することができる。
【００４２】
次に、ＥＵＶ光の吸収体である露光光吸収体層１４及び検査光の低反射層１５からなる吸収体層１６を加工して所定のパターンを有する吸収体パターンを形成する（パターニング工程、同図（ｂ）参照）。通常は、吸収体層１６の表面に電子線描画プロセスにより所定のパターンを有するレジストパターンを形成し、次いで吸収体層のエッチング処理を行う。エッチング処理はドライエッチングあるいはウェットエッチングでもよく、材質によって適当な方法とその条件を選択する。最後に残存するレジストパターンを除去する。
次いで、この段階で吸収体パターンが設計通りに形成されているかどうかの検査を実施する。このパターン検査の結果、例えば同図（ｂ）に示すように、パターン形成時におけるレジスト層への異物付着などに起因するピンホール欠陥（白欠陥ともいう）２１と、エッチング不足欠陥（黒欠陥ともいう）２２が存在した場合、必要な修復を施す。上記ピンホール欠陥２１については集束イオンビーム（Focused Ion Beam, FIB）アシストデポジション法により炭素膜２３をピンホールに堆積させて修復し、またエッチング不足欠陥２２についてはFIB励起のガスアシストエッチングにより残留部分２２ａを除去して修復することにより二層構成の吸収体層１６の除去部分２５を得る。このときのイオン照射によるエネルギーによってバッファー層１３表面にはダメージ部分２４（FIBにより除去された部分２４ａ及びFIBイオンが入り込んだ部分２４ｂ）が存在する（同図（ｃ）参照）。
【００４３】
次に、この吸収体層１６が除去された部分２５に対応するバッファー層１３をたとえばドライエッチングにより除去する（バッファー層の除去工程）。この際、バッファー層１３のみにエッチングが進行して、他の層には損傷を与えないようにエッチング条件を設定することが重要である。こうして、露光光反射層１２のパターン２６を形成することにより、反射型マスク２を作製する（同図（ｄ）参照）。
このようにして作製した反射型マスク２にＥＵＶ光３１で露光するとマスク表面の吸収体パターンのある部分では吸収され、それ以外の吸収体層１６およびバッファー層１３を除去した部分では露出した反射層１２でＥＵＶ光３１が反射されることにより（同図（ｅ）参照）、ＥＵＶ光を用いるリソグラフィー用のマスクとして使用することが出来る。
【００４４】
本発明の反射型マスクは、このように、従来は単層であった吸収体層を下層の露光光吸収体層１４と上層の検査光の低反射層１５とにそれぞれ機能を分離した積層構成としたことにより、十分な露光光吸収機能を有し、なおかつ最表面に形成された上層の検査光の低反射層１５表面のパターン検査光波長における反射率が著しく低下する。これにより、この検査光の低反射層１５表面とマスクパターン形成により吸収体層１６が除去されて露出したバッファー層１３表面（図７（ｂ）参照）とのパターン検査光波長における反射率の差が大きくなり、検査時のコントラストが十分得られる。このため、高コントラストの反射像パターンが得られる。したがって、従来の２５７ｎｍなど深紫外領域の波長の光を用いたマスク検査機を使用して、従来は困難であったマスクパターンの正確かつ迅速な検査が可能である。
なお、コントラストについて更に説明すると、たとえば上述の検査光の吸収体層１５表面とバッファー層１３表面のそれぞれの反射率の値の比をもって一般にコントラストの大きさの指標とすることが可能であるが、下記の定義式も知られており、これによる値をもってコントラストの大きさの指標とすることも可能である。
すなわちＲ_１及びＲ_２はそれぞれある波長における反射率で、Ｒ_２がＲ_１よりも大きい場合、
コントラスト（％）＝（（Ｒ_２−Ｒ_１）／（Ｒ_２＋Ｒ_１））×１００
【００４５】
パターン検査において十分なコントラストが得られればよいが、ひとつの目安として、上記の反射率の比であらわすと、好ましくは１：３以下、より好ましくは１：４以下、さらに好ましくは１：１０以下である。また、上記定義式であらわされるコントラストの値は、４０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは８０％以上である。ここでのコントラスト値は、吸収体層と反射層との間のコントラスト、又は吸収体層とバッファー層との間のコントラストである。なお、低反射層１５の好ましい反射率は２０％以下、より好ましくは１０％以下、さらに好ましくは５％以下である。
【００４６】
【実施例】
以下、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明する。なお、説明の便宜上、前述の図１、図２及び図７に記載した符号を適宜使用している。
（実施例１）
基板１１上に各層を成膜してマスクブランクスを作製した。ここでは、基板１１として外形６インチ角、厚さが６．３ｍｍの低膨張のＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２系のガラス基板を用いた。このガラス基板は、機械研磨により０．１２ｎｍＲｍｓ（Ｒｍｓ：二乗平均平方根粗さ）の平滑な表面と１００ｎｍ以下の平坦度とした。
先ず、この基板１１の上に、ＥＵＶ光の反射層１２としてモリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）の積層膜Ｍｏ／ＳｉをＤＣマグネトロンスパッタ法により積層した。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、次いで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１周期として４０周期積層した後、最後にＳｉ膜を７ｎｍ成膜した。合計膜厚は２８７ｎｍである。この多層反射膜の波長２５７ｎｍの光に対する反射率は６０％である。
その上に、バッファー層１３としてＳｉＯ_２薄膜を膜厚５０ｎｍに成膜した。これは、Ｓｉターゲットを用い、アルゴン（Ａｒ）および酸素（Ｏ_２）の混合ガスによるＤＣマグネトロンスパッタ法により成膜した。ＳｉＯ_２バッファー層上の表面粗さは０．４ｎｍＲｍｓであった。
【００４７】
さらにその上に、ＥＵＶ光の吸収体層１４として、窒化タンタル（ＴａＮ）薄膜を膜厚５０ｎｍに形成した。これはＴａターゲットを用い、アルゴンおよび窒素（Ｎ_２）の混合ガスによるＤＣマグネトロンスパッタ法により成膜した。この膜組成は、Ｔａ_６１Ｎ_３９であった。
最後に、その上に、波長２５７ｎｍの検査光の低反射層１５として、ＴａＳｉＯＮ薄膜を膜厚２０ｎｍに成膜した。これは、ＴａＳｉ合金ターゲットを用い、アルゴン、酸素及び窒素の混合ガスによるＤＣマグネトロン反応性スパッタ法により成膜した。この膜組成は、Ｔａ_２１Ｓｉ_１７Ｏ_４７Ｎ_１５であった。このＴａＳｉＯＮ膜の波長２６０ｎｍの光における屈折率は２．０９、消衰係数は０．２４であり、また波長１９０ｎｍの光における屈折率は２．００、消衰係数は０．５９である。又、ＴａＳｉＯＮ膜はアモルファス構造であった。ＴａＳｉＯＮ膜表面の表面粗さは０．４５ｎｍＲｍｓであった。
【００４８】
次に、以上の様にして作製したマスクブランクスを用い、これに所定のマスクパターンを形成した。ここではデザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有するＥＵＶマスクを作製した。マスクパターンの形成は次のようにして行った。まずマスクブランクスの表面に電子線レジスト材料をスピンナー等で一様に塗布し、プリベーク後、電子線描画及び現像を行って、レジストパターンを形成した。次いで、塩素ガスを用いたドライエッチングを行い、エッチング終了後にレジストパターンを取り除いた。こうして、バッファー層１３より上の吸収体層１４及び低反射層１５にマスクパターンが形成された。
その形成されたマスクパターンを波長２５７ｎｍの光を使用するマスク検査機によって検査した結果、ピンホール欠陥（白欠陥）とエッチング不足欠陥（黒欠陥）が確認された。
次に、この検査結果に基づいてパターン欠陥を修復した。すなわち、上記の白欠陥については集束イオンビーム（Focused Ion Beam, FIB）アシストデポジション法により炭素膜をピンホールに堆積させ、また黒欠陥についてはFIB励起のガスアシストエッチングにより残留部分を除去したが、このときの照射によるエネルギーによってバッファー層１３の表面には膜構造の変化による光学特性の変化したダメージ部分が存在した（前述の図７の（ｂ）、（ｃ）参照）。
【００４９】
次に、吸収体層１４及び低反射層１５のパターンのない部分に露出したバッファー層１３をエッチングにより除去した（前述の図７の（ｄ）参照）。この際、吸収体のパターンには損傷を与えずに該パターンがエッチングマスクとなるように、フッ素系ガスでＳｉＯ_２バッファー層のみをドライエッチングした。こうして本実施例の反射型マスクを作製した。
このマスクにＥＵＶ光を照射すると、反射層１２表面のパターン部分でのみＥＵＶ光が反射されることにより反射型マスクとしての機能を果たしている。
なお、これと比較のために、図１０に示した従来プロセスにより、本実施例の最上層の低反射層１５を設けていないＥＵＶ光吸収層単層の試料を作製した。このときの単層のＥＵＶ光吸収層の膜厚は、本実施例によるＥＵＶ光吸収体層と検査光の低反射層の二層の合計膜厚と同じ値である７０ｎｍとして成膜した。
【００５０】
このときの１９０ｎｍから６９０ｎｍまでの波長の光に対するマスクの吸収体パターン表面での反射率の値を図９に示した。図中、二層は本実施例マスクの二層吸収層表面の反射率、単層は従来マスクの単層吸収層表面の反射率である。また図中のＭＬはＥＵＶ光の反射層である。本実施例マスクの場合、反射率の低い波長領域が比較的広いことがわかる。
この結果より、パターン検査光波長２５７ｎｍとした場合、この波長における本実施例マスクの低反射層表面の反射率は５．２％であり、同じくこの波長におけるバッファー層（ＳｉＯ_２）の反射率が４２．１％であったため、この波長における低反射層表面とバッファー層表面とのコントラストは、これらの反射率の比で示すと、１：８．１であり、前記の定義式であらわすコントラスト値は７８％であった。又、低反射層と多層反射膜との反射率の比は、１：１１．５であり、コントラストは８４％であった。
これに対し、上記波長における従来マスクの吸収層表面の反射率は４３．４％であり、この波長における吸収層表面とバッファー層表面とのコントラストは、これらの反射率の比で示すと、１：０．９７であり、コントラスト値は１．５％であった。又、吸収層と多層反射膜との反射率の比は、１：１．４であり、コントラストは１６％と低かった。
【００５１】
また、本実施例マスクでは、吸収体層１６上層の低反射層表面及びＥＵＶ光の反射層表面における波長１３．４ｎｍのＥＵＶ光に対する反射率は、それぞれ０．６％及び６２．４％であったため、ＥＵＶ光に対する吸収体層１６表面と反射層表面とのコントラストは反射率の比で表すと、１：１０４であり、コントラスト値は９８％であった。同様にして従来マスクのＥＵＶ光に対する単層吸収層表面と反射層表面とのコントラストは１：１０５であり、コントラスト値は９８％であった。
次に、本実施例の反射型マスク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。図８はパターン転写装置の概略構成を示すもので、パターン転写装置５０は、レーザープラズマＸ線源３２、反射型マスク２、縮小光学系３３等から概略構成される。縮小光学系３３はＸ線反射ミラーを用いており、反射型マスク２で反射されたパターンは通常１／４程度に縮小される。なお、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３２から得られたＥＵＶ光を反射型マスク２に入射し、ここで反射された光を縮小光学系３３を通してシリコンウエハ３４上に転写した。反射型マスク２に入射した光は、吸収体パターンのある部分では吸収体に吸収されて反射されず、このような吸収体パターンのない部分に入射した光はＥＵＶ光の反射層により反射される。このようにして、反射型マスク２から反射される光により形成される像が縮小光学系３３に入射する。縮小光学系３３を経由した露光光は、シリコンウエハ３４上のレジスト層に転写パターンを露光する。そして、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３４上にレジストパターンを形成した。
【００５２】
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。
以上の結果から、本実施例のマスクは、ＥＵＶ光に対する高コントラストが得られ、なお且つパターン検査波長に対しても高コントラストが得られるので、パターン検査が正確且つ迅速に行える。これに対し、従来のマスクは、ＥＵＶ光に対しては高コントラストが得られるものの、パターン検査波長に対してはコントラストが非常に悪く、正確なパターン検査が困難である。
なお、本実施例における検査光の低反射層１５としてＭｏＳｉＯＮ薄膜を成膜した以外は本実施例とまったく同様にしてマスクを作製した場合にも、本実施例と同様に検査波長およびＥＵＶ光のいずれに対しても高いコントラストが得られた。
【００５３】
（実施例２）
実施例１と同様にして、基板１１上にＥＵＶ光の反射層１２を成膜した。
この反射層１２上にバッファー層１３として窒化クロム膜を５０ｎｍの厚さに成膜した。この窒化クロム膜はＤＣマグネトロンスパッタ法によって形成し、成膜にはＣｒターゲットを用い、スパッタガスとしてＡｒに窒素を１０％添加したガスを用いた。
成膜された窒化クロム膜は、Ｃｒ_１−ＸＮ_ＸにおいてＸは０．１とした。また、この窒化クロム膜の膜応力は１００ｎｍ換算で＋４０ＭＰａであった。また、この窒化クロム膜の波長２５７ｎｍの光に対する反射率は５２％である。この窒化クロム膜表面の表面粗さは０．２７ｎｍＲｍｓであった。
次に、窒化クロム膜により構成されるバッファー層１３の上に、ＥＵＶ光の吸収体層１４としてタンタルホウ素合金の窒化物（ＴａＢＮ）膜を５０ｎｍの厚さに形成した。このＴａＢＮ膜は、Ｔａ及びＢを含むターゲットを用いて、Ａｒに窒素を１０％添加して、ＤＣマグネトロンスパッタ法によって形成した。このＴａＢＮ膜の組成比は、Ｔａは０．８、Ｂは０．１、Ｎは０．１とした。ＴａＢＮ膜の結晶状態はアモルファスであった。
【００５４】
このＴａＢＮ吸収体層の上にさらに低反射層１５として、タンタルホウ素合金の窒化物（ＴａＢＮ）膜を１５ｎｍの厚さに形成した。低反射層としてのＴａＢＮ膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ法によって、Ｔａ及びＢを含むターゲットを用いて、Ａｒに窒素を４０％添加して成膜した。この時、下層のＴａＢＮ膜と同一の成膜室内で同一のターゲットを用い、下層の形成と上層の形成を窒素ガスの量を変えて連続的に行った。ここで成膜された低反射層としてのＴａＢＮ膜の組成比は、上記ＥＵＶ光吸収体層のＴａＢＮ膜と比較して窒素の割合を多くし、Ｔａは０．５、Ｂは０．１、Ｎは０．４とした。この上層のＴａＢＮ膜もアモルファスであった。
このＴａＢＮ膜の波長２５７ｎｍの光における屈折率は２．３、消衰係数は１．０である。また、波長１３．４ｎｍのＥＵＶ光に対する吸収係数は０．０３６である。又、表面粗さは０．２５ｎｍＲｍｓであり、非常に平滑であった。
このようにして得られた低反射層上での波長２５７ｎｍの光に対する反射率は１８％であった。また、ＥＵＶ光吸収体層と低反射層の全応力は１００ｎｍ換算で−５０ＭＰａであった。
以上のようにして本実施例の反射型マスクブランクスを得た。
【００５５】
次に、この作製したマスクブランクスを用いて実施例１と同様にデザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有するＥＵＶ反射型マスクを作製した。
まず実施例１と同様の方法で低反射層及び吸収体層に吸収体パターンを形成した。ここで、波長２５７ｎｍの光を検査光として吸収体パターンの検査を行った。検査光に対するバッファー層の反射率と低反射層上の反射率との比は１：０．３５であり、コントラスト値は４８％であり、検査において十分なコントラストが得られた。
次いで、窒化クロムからなるバッファー層を吸収体パターンに従ってドライエッチングにより除去した。ドライエッチングには塩素と酸素の混合ガスを用いた。
以上のようにして本実施例の反射型マスクを得た。得られた反射型マスクに対し、波長２５７ｎｍの検査光を用いて再度吸収体パターンの確認検査を行ったところ、検査光に対するＥＵＶ反射層の反射率と低反射層上の反射率との比は１：０．３であり、コントラスト値は５０％であり、確認検査においても十分なコントラストが得られた。また、得られた反射型マスクに対し、波長１３．４ｎｍ、入射角５度のＥＵＶ光により反射率を測定したところ、６５％と良好な反射特性を有していた。
さらに、本実施例の反射型マスクを用い、実施例１と同様の方法で図８に示す半導体基板への露光転写を行った結果、十分な露光特性を有していることを確認した。すなわち、本実施例のＥＵＶ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。
【００５６】
（実施例３）
本実施例は、低反射層としてタンタルホウ素合金の酸窒化物（ＴａＢＮＯ）膜を使用した点が実施例２との相違点である。
実施例２と同様にして、基板１１上にＥＵＶ光の反射層１２、バッファー層１３及びＥＵＶ光の吸収体層１４を成膜した。
次に、ＥＵＶ光吸収体層１４の上に低反射層１５として、タンタルホウ素合金の酸窒化物（ＴａＢＮＯ）膜を１５ｎｍの厚さに形成した。このＴａＢＮＯ膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ法によって、Ｔａ及びＢを含むターゲットを用いて、Ａｒに窒素を１０％と酸素を２０％添加して成膜した。ここで成膜された低反射層のＴａＢＮＯ膜の組成比は、Ｔａは０．４、Ｂは０．１、Ｎは０．１、Ｏは０．４とした。ＴａＢＮＯ低反射層の表面粗さは０．２５ｎｍＲｍｓであり、非常に平滑であった。このＴａＢＮＯ膜の結晶状態はアモルファスであった。なお、下層のＴａＢＮ膜と上層のＴａＢＮＯ膜の形成は、同一成膜室内でガスの種類を変え、同一ターゲットを用いて連続的に行った。
【００５７】
このＴａＢＮＯ膜の波長２５７ｎｍの光における屈折率は２．４、消衰係数は０．５である。また、波長１３．４ｎｍのＥＵＶ光に対する吸収係数は０．０３６である。
このようにして得られた低反射層上での波長２５７ｎｍの光に対する反射率は１０％であった。また、ＥＵＶ光吸収体層と低反射層の全応力は１００ｎｍ換算で−５０ＭＰａであった。
以上のようにして本実施例の反射型マスクブランクスを得た。
次に、この作製したマスクブランクスを用いて実施例１と同様にデザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有するＥＵＶ反射型マスクを作製した。
まず実施例１と同様の方法で低反射層及び吸収体層に吸収体パターンを形成した。ここで、波長２５７ｎｍの光を検査光として吸収体パターンの検査を行った。検査光に対するバッファー層の反射率と低反射層上の反射率との比は１：０．１９であり、コントラスト値は６８％であり、検査において十分なコントラストが得られた。
次いで、実施例２と同様に、窒化クロムからなるバッファー層を吸収体パターンに従ってドライエッチングにより除去した。
【００５８】
以上のようにして本実施例の反射型マスクを得た。得られた反射型マスクに対し、波長２５７ｎｍの検査光を用いて再度吸収体パターンの確認検査を行ったところ、検査光に対するＥＵＶ反射層の反射率と低反射層上の反射率との比は１：０．１７であり、コントラスト値は７１％であり、確認検査においても十分なコントラストが得られた。また、得られた反射型マスクに対し、波長１３．４ｎｍ、入射角５度のＥＵＶ光により反射率を測定したところ、６５％と良好な反射特性を有していた。
さらに、本実施例の反射型マスクを用い、実施例１と同様の方法で図８に示す半導体基板への露光転写を行った結果、十分な露光特性を有していることを確認した。すなわち、本実施例のＥＵＶ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。
【００５９】
（実施例４）
実施例２と同様に、ガラス基板上に、Ｍｏ／Ｓｉ反射多層膜及び、ＣｒＮバッファー層５０ｎｍ及び、ＴａＢＮ膜５０ｎｍからなる吸収体下層を形成した。
次に、上層の低反射層として、ＭｏとＳｉとＮからなる膜（ＭｏＳｉＮ）を１０ｎｍの厚さに形成した。成膜方法は、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＳｉとＭｏを含むターゲットを用い、アルゴンと窒素を含むガスを使用した。得られたＭｏＳｉＮ膜の組成は、Ｍｏ：Ｓｉ：Ｎ＝２３：２７：５０であり、結晶状態はアモルファスであった。
又、波長２６０ｎｍの光における屈折率は２．５６、消衰係数は０．９７、波長１９０ｎｍの光における屈折率は２．３９、消衰係数は１．０５である。又、ＭｏＳｉＮ膜表面における表面粗さは、０．２５ｎｍＲｍｓと非常に平滑であった。又、波長２５７ｎｍの検査光に対するＭｏＳｉＮ膜表面の反射率は、１７％であった。
このようにして、本実施例の反射型マスクブランクスを得た。
次に、このマスクブランクスを用いて、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有する反射型マスクを作製した。
まず、実施例１と同様にして、低反射層上に、レジストパターンを形成した。続いて、フッ素ガスを用いたドライエッチングにより、ＭｏＳｉＮ低反射層をレジストパターンに沿ってパターン状に形成し、吸収体下層のＴａＢＮ膜の一部を露出させた。
【００６０】
次に、露出したＴａＢＮ膜を塩素ガスを用いたドライエッチングで、ＭｏＳｉＮ膜と同一のパターン状に形成し、ＣｒＮバッファー層の一部を露出させた。
ここで、実施例１と同様にして、波長２５７ｎｍの検査光を用いて、吸収体パターンの検査を行った。吸収体層表面と、バッファー層表面での検査光に対する反射率の比は、１：３であり、コントラスト値は５０％と十分なコントラストが得られた。
実施例１と同様に、欠陥の修正をＦＩＢを用いて行った後、露出したＣｒＮバッファー層を塩素と酸素を用いたドライエッチングで吸収体と同一パターン状に除去した。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクが得られた。
この反射型マスクに対し、波長２５７ｎｍの検査光を用いて、パターンの最終検査を行った。吸収体層表面と、多層反射膜表面での検査光に対する反射率の比は、１：３．５であり、コントラスト値は５６％と十分なコントラストが得られた。
実施例１と同様に、本実施例の反射型マスクを用いてレジスト付半導体基板（シリコンウエハ）にパターンの転写を行った所、本実施例の反射型マスクの精度は、７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下である事が確認できた。
【００６１】
（実施例５）
実施例２と同様に、ガラス基板上に、Ｍｏ／Ｓｉ反射多層膜及び、ＣｒＮバッファー層５０ｎｍ及び、ＴａＢＮ膜５０ｎｍからなる吸収体下層を形成した。
次に、上層の低反射層として、ＭｏとＳｉとＯとＮからなる膜（ＭｏＳｉＯＮ）を２０ｎｍの厚さに形成した。成膜方法は、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、ＳｉとＭｏを含むターゲットを用い、アルゴンと窒素と酸素を含むガスを使用した。得られたＭｏＳｉＯＮ膜の組成は、Ｍｏ：Ｓｉ：Ｏ：Ｎ＝１９：１９：１９：４３であり、アモルファス構造であった。又、波長２６０ｎｍの光における屈折率は２．０１、消衰係数は０．４６、波長１９０ｎｍの光における屈折率は１．９１、消衰係数は０．５２である。
又、ＭｏＳｉＯＮ膜表面における表面粗さは、０．２５ｎｍＲｍｓと非常に平滑であった。波長２５７ｎｍの検査光に対するＭｏＳｉＯＮ膜表面の反射率は４．４％であった。
このようにして、本実施例の反射型マスクブランクスを得た。
次に、このマスクブランクスを用いて、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有する反射型マスクを作製した。
まず、実施例１と同様にして、低反射層上に、レジストパターンを形成した。続いて、フッ素ガスを用いたドライエッチングにより、ＭｏＳｉＯＮ低反射層をレジストパターンに沿ってパターン状に形成し、吸収体下層のＴａＢＮ膜の一部を露出させた。
次に、露出したＴａＢＮ膜を塩素ガスを用いたドライエッチングで、ＭｏＳｉＯＮ膜と同一のパターン状に形成し、ＣｒＮバッファー層の一部を露出させた。
【００６２】
ここで、実施例１と同様にして、波長２５７ｎｍの検査光を用いて、吸収体パターンの検査を行った。吸収体層表面と、バッファー層表面での検査光に対する反射率の比は、１：１２であり、コントラスト値は８４％と、良好なコントラストが得られた。
実施例１と同様に、欠陥の修正をＦＩＢを用いて行った後、露出したＣｒＮバッファー層を塩素と酸素を用いたドライエッチングで吸収体と同一パターン状に除去した。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクが得られた。
この反射型マスクに対し、波長２５７ｎｍの検査光を用いて、パターンの最終検査を行った。吸収体層表面と、多層反射膜表面での検査光に対する反射率の比は、１：１４であり、コントラスト値は８６％と良好なコントラストが得られた。
又、実施例１と同様に、本実施例の反射型マスクを用いてレジスト付半導体基板（シリコンウエハ）にパターンの転写を行った所、本実施例の反射型マスクの精度は、７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下である事が確認できた。
【００６３】
（実施例６）
実施例２と同様に、ガラス基板上に、Ｍｏ／Ｓｉ反射多層膜及び、ＣｒＮバッファー層５０ｎｍ及び、ＴａＢＮ膜５０ｎｍからなる吸収体下層を形成した。
次に、上層の低反射層として、ＳｉとＯとＮからなる膜（ＳｉＯＮ）を２２ｎｍの厚さに形成した。成膜方法は、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ｓｉターゲットを用い、アルゴンと酸素と窒素を含むガスを使用した。得られたＳｉＯＮ膜の組成は、Ｓｉ：Ｏ：Ｎ＝２８：６２：１０であった。又、波長２６０ｎｍの光における屈折率は１．７４、消衰係数は０．００１８、波長１９０ｎｍの光における屈折率は１．８６、消衰係数は０．０４６５である。
又、ＳｉＯＮ膜表面における表面粗さは、０．３ｎｍＲｍｓであった。波長２５７ｎｍの検査光に対するＳｉＯＮ膜表面の反射率は、５％であった。
このようにして、本実施例の反射型マスクブランクスを得た。
次に、このマスクブランクスを用いて、デザインルールが０．０７μｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有する反射型マスクを作製した。
まず、実施例１と同様にして、低反射層上に、レジストパターンを形成した。続いて、フッ化物を含むガスを用いたドライエッチングにより、ＳｉＯＮ低反射層をレジストパターンに沿ってパターン状に形成し、吸収体下層のＴａＢＮ膜の一部を露出させた。
次に、露出したＴａＢＮ膜を塩素ガスを用いたドライエッチングで、ＳｉＯＮ膜と同一のパターン状に形成し、ＣｒＮバッファー層の一部を露出させた。
【００６４】
ここで、実施例１と同様にして、波長２５７ｎｍの検査光を用いて、吸収体パターンの検査を行った。吸収体層表面と、バッファー層表面での検査光に対する反射率の比は、１：１０．４であり、コントラスト値は８２％と、良好なコントラストが得られた。
実施例１と同様に、欠陥の修正をＦＩＢを用いて行った後、露出したＣｒＮバッファー層を塩素と酸素を用いたドライエッチングで吸収体と同一パターン状に除去した。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクが得られた。
この反射型マスクに対し、波長２５７ｎｍの検査光を用いて、パターンの最終検査を行った。吸収体層表面と、多層反射膜表面での検査光に対する反射率の比は、１：１２であり、コントラスト値は８５％と良好なコントラストが得られた。
又、実施例１と同様に、本実施例の反射型マスクを用いてレジスト付半導体基板（シリコンウエハ）にパターンの転写を行った所、本実施例の反射型マスクの精度は、７０ｎｍデザインルールの要求精度である１６ｎｍ以下である事が確認できた。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、基板上に、ＥＵＶ領域を含む短波長域の露光光を反射する反射層、及びこの露光光を吸収する吸収体層を有し、この吸収体層は、ＥＵＶ領域を含む短波長域の露光光吸収体層を下層とし、マスクパターンの検査に使用する検査光の低反射層を上層とした少なくとも二層構造とし、且つ、上層の低反射層として特定の材料を選択することにより、形成される反射型マスク表面の吸収体層を、露光光を吸収する層とマスクパターン検査光波長に対する反射率の小さい層とにそれぞれ機能を分離することができ、これによって十分な露光光吸収機能を有し、かつ吸収体パターン表面での検査光波長に対する反射率を著しく低下させ、その結果、この最上層の吸収体パターン表面とこのパターンのない部分の反射層表面との検査光波長に対する反射率の差が大きくなり、パターン検査時のコントラストが十分得られるようになるため、従来の深紫外領域の光を検査光とするマスク検査機を使用してマスクパターンの正確かつ迅速な検査が可能になる。
【００６６】
また、上記吸収体層における下層の露光光吸収体層として、上層の低反射層の材料を考慮して特定の物質を選択することにより、本発明の効果がより一層発揮される。
また、吸収体層の下層と上層の間に、下層の組成から上層の組成へと連続的に組成が変化する中間領域を有することにより、吸収体層にパターンを形成する際に、上層と下層との間に境界を生じず、滑らかな断面構造を有するパターンが得られやすく、また上層と下層の密着性が向上する。
また、露光光の反射層と吸収体層との間にバッファー層を設けることにより、吸収体層へのパターン形成時に反射層を保護することが出来る。本発明では、このようなバッファー層を有する場合においても、吸収体パターン表面での検査光波長に対する反射率を著しく低下させるため、この最上層の吸収体パターン表面とこのパターンのない部分に露出したバッファー層表面との検査光波長に対する反射率の差を大きく取れ、パターン検査時に十分なコントラストが得られる。
【００６７】
また、本発明の反射型マスクブランクスは、基板上に、露光光を反射する反射層と、露光光吸収体層と、その上に検査光の低反射層を形成することにより製造されるので、周知の成膜方法を適用でき、製造が容易で、安価なマスクブランクスを提供できる。そして、上層の低反射層と下層の吸収体層の形成を同一成膜室内で連続的に行うことにより、基板を成膜室外に取り出したり、放置したりしないため、界面への不純物の吸着や、変質が起こらず良好な界面が得られ、再現性・制御性良く吸収体層が形成でき、又、成膜工程が複雑にならないという利点も得られる。
また、露光光吸収体層を形成した後、その吸収体層の表面を処理することにより検査光の低反射層を形成することで、成膜条件の変更等に要する時間を短縮でき、作業の簡略化と作業時間の短縮を図れる。
また、本発明の反射型マスクは、マスクブランクスにおける少なくとも吸収体層をパターン状に形成することにより製造されるが、周知のパターニング手段を適用して容易に製造でき、安価な反射型マスクを提供できる。
また、本発明の反射型マスクを用いて半導体基板上にパターンを転写することにより、高精度のパターンが形成された半導体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマスクブランクスの一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る反射型マスクの一実施形態を示す概略断面図である。
【図３】低反射層として様々な屈折率ｎ及び消衰係数ｋを有する材料を１０ｎｍで形成した場合における１９０ｎｍの検査波長での反射率Ｒをｎとｋを軸としてプロットした図である。
【図４】低反射層として様々な屈折率ｎ及び消衰係数ｋを有する材料を１０ｎｍで形成した場合における２６０ｎｍの検査波長での反射率Ｒをｎとｋを軸としてプロットした図である。
【図５】低反射層として様々な屈折率ｎ及び消衰係数ｋを有する材料を２０ｎｍで形成した場合における１９０ｎｍの検査波長での反射率Ｒをｎとｋを軸としてプロットした図である。
【図６】低反射層として様々な屈折率ｎ及び消衰係数ｋを有する材料を２０ｎｍで形成した場合における２６０ｎｍの検査波長での反射率Ｒをｎとｋを軸としてプロットした図である。
【図７】本発明の反射型マスクの製造工程を示す概略断面図である。
【図８】反射型マスクを用いたパターン転写装置の概略構成図である。
【図９】本発明の実施例１及び従来の反射型マスクにおける１９０ｎｍから６９０ｎｍまでの波長の光に対する反射率の値を示す図である。
【図１０】従来の反射型マスクの製造工程を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１マスクブランクス
２反射型マスク
１１基板
１２反射層
１３バッファー層
１４露光光吸収体層
１５低反射層
１６吸収体層
２１ピンホール欠陥
２２エッチング不足欠陥
２６反射層パターン
３１ＥＵＶ光
５０パターン転写装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reflective mask and mask blanks preferably used in a lithography method using exposure light in a short wavelength region such as extreme ultraviolet light, and a method for manufacturing the same. The present invention relates to a reflective mask that can be performed.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as seen in semiconductor memories, ultra-LSIs (Large Scale Integrated Circuits), etc., with the high integration of semiconductor products, fine patterns exceeding the transfer limit of the photolithography method are required. Therefore, in order to enable transfer of such a fine pattern, a lithography method using extreme ultraviolet light (Extreme Ultra Violet, hereinafter referred to as EUV light) having a shorter wavelength has been proposed.
By the way, a reflection type mask used as an exposure mask in a short wavelength region such as EUV light or X-ray has been conventionally proposed. The basic structure of this reflective mask has, for example, a reflective layer that reflects EUV light and X-rays on a substrate such as Si and quartz, and an absorber pattern that absorbs EUV light and X-rays on the reflective layer. Yes. The reflective layer is generally a multilayer film in which thin films of at least two kinds of substances are alternately stacked. Then, the exposure light is incident on the mask from a direction inclined several degrees (usually 2 to 5 degrees) from the vertical direction of the mask, the exposure light is absorbed in a portion where the absorber pattern is present, and the exposure light is emitted in other portions. Since the light is reflected by the reflective layer, a reflected image reflecting the absorber pattern is formed. Transfer is performed by projecting the reflected image on a silicon wafer in a reduced size via an appropriate optical system.
[0003]
In addition to the basic structure of such a reflective mask, a configuration in which an intermediate layer is provided between the reflective layer and the absorber is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-333829 and 8-213303. Yes. That is, when the absorber is patterned, an intermediate layer is provided for the purpose of protecting the reflective layer so that the lower reflective layer is not damaged by etching, particularly during etching.
Here, a manufacturing method of a reflective mask used for lithography using EUV light (for example, EUV light in a soft X-ray region having a wavelength of about 13.4 nm) as exposure light will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view sequentially showing the manufacturing process of a conventional reflective mask.
A laminated film 12 which is a reflective layer of EUV light (hereinafter referred to as an EUV reflective layer) on a substrate 11 such as quartz, and a buffer layer for the purpose of protecting the EUV reflective layer in the absorber pattern forming step. (Corresponding to the above-described intermediate layer) 13 and a mask blank 101 on which an absorber layer (hereinafter referred to as EUV absorber layer) 14 for absorbing EUV light is formed (see FIG. 10A). ).
[0004]
Next, the EUV absorber layer 14 which is an EUV light absorber is processed to form an EUV absorber pattern having a predetermined pattern (see FIG. 5B).
Next, an inspection is performed to determine whether this EUV absorber pattern is formed as designed. As a result of this pattern inspection, for example, as shown in FIG. 4B, pinhole defects (also referred to as white defects) 21 due to adhesion of foreign matters to the resist layer at the time of pattern formation and insufficient etching defects (black) When the 22) occurs, the pinhole defect 21 is repaired by depositing a carbon film 23 on the pinhole by a focused ion beam (FIB) assisted deposition method. Further, for the etching deficiency defect 22, the removal portion 25 of the absorber layer 14 is obtained by removing and repairing the residual portion 22a by FIB-excited gas-assisted etching. There is a damaged portion 24 (a portion 24a removed by FIB and a portion 24b into which FIB ions have entered) (see FIG. 5C).
[0005]
Thereafter, a pattern 26 is formed by removing the buffer layer 13 corresponding to the portion 25 from which the EUV absorber layer 14 has been removed, thereby forming a reflective mask for EUV light (see FIG. 4D).
When this reflective mask is exposed to EUV light 31, it is absorbed in a portion where the absorber pattern is present, and EUV light 31 is reflected by the exposed reflective layer 12 in a portion where the other absorber 14 and buffer layer 13 are removed. (See (e) in the figure), it can be used as a mask for lithography with EUV light.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-333829
[Patent Document 2]
JP-A-8-213303
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the above mask manufacturing process, after the pattern is formed on the EUV absorber layer 14, it is as described above that the inspection of whether or not the EUV absorber pattern is formed as designed is performed. In this inspection, an inspection machine using light of about 257 nm is usually used. That is, the light of about 257 nm is applied to the mask and the pattern of the reflected image is inspected. Then, as described above, this mask pattern inspection is performed after completion of the pattern formation process of the surface EUV absorber layer 14 (the process of FIG. 10B), and necessary pattern repair is performed based on the inspection result. It is carried out. Therefore, specifically, when the light used for the inspection (hereinafter referred to as inspection light) is applied to the mask, the surface of the buffer layer 13 exposed by removing the surface absorber by patterning and the pattern remain. Inspection is performed by the difference in reflectance from the absorber surface, so if the difference in reflectance between the buffer layer surface and the absorber surface with respect to the wavelength of the inspection light is small, the contrast at the time of inspection deteriorates and accurate inspection is performed. It will not be possible.
[0008]
By the way, in the case of a conventional reflective mask, for example, tantalum or tantalum nitride film as the EUV absorber on the surface, and SiO as the buffer layer. ₂ Typically, it is composed of a film or the like, but the difference between the reflectance of the absorber surface and the reflectance of the buffer layer surface is small with respect to inspection light having a wavelength of 257 nm, etc., and sufficient contrast at the time of inspection cannot be obtained. As a result, there has been a problem that the pattern defect cannot be sufficiently determined in the mask inspection, and the accurate defect inspection cannot be performed.
In addition, in an inspection with an electron microscope using an electron beam, the EUV absorption film is damaged by the irradiation electron beam, and it is difficult to put it to practical use.
Also, a method of using the above-described light of about 13.4 nm, which is the EUV light wavelength, for mask pattern inspection has been proposed. However, installation of an EUV light source in an inspection machine requires a very large equipment cost. In addition, a structure for holding the entire optical system in a vacuum is required to avoid absorption in the atmosphere as compared with a conventional inspection machine using an ultraviolet light wavelength, and the pattern inspection process becomes large and complicated. Furthermore, there is a problem that the throughput due to the evacuation time is lowered.
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide a reflective mask and a mask blank capable of accurately and quickly inspecting a mask pattern, a manufacturing method thereof, and An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing method using the reflective mask.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research to solve the above-mentioned problems, the conventional absorber layer on the mask surface is composed of a layer that separates the function into a layer that absorbs exposure light and a layer that has a low reflectance with respect to the mask pattern inspection wavelength. As a result, it was found that sufficient contrast at the time of pattern inspection can be obtained, and the present invention has been completed.
That is, the first invention is a mask blank comprising a reflective layer for reflecting exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region and an absorber layer for absorbing exposure light on a substrate in order, The absorber layer is composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including the extreme ultraviolet region as a lower layer, and the low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection is defined as an upper layer. The upper layer is made of a material containing tantalum (Ta), boron (B), and nitrogen (N), and the composition of Ta, B, and N is such that B is 5 at% to 30 at%. A reflective mask blank is characterized in that the composition ratio of Ta to N (Ta: N) is in the range of 8: 1 to 2: 7.
A second invention is a mask blank comprising a reflective layer for reflecting exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region in order and an absorber layer for absorbing exposure light on a substrate, wherein the absorber The layer is an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including the extreme ultraviolet region as a lower layer, and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer A reflective mask blank having a two-layer structure, wherein the upper layer is a material containing tantalum (Ta), boron (B), and nitrogen (N) and having an amorphous crystalline state.
[0010]
A third invention is a mask blank comprising a reflective layer for reflecting exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region in order and an absorber layer for absorbing exposure light on a substrate, wherein the absorber The layer is an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including the extreme ultraviolet region as a lower layer, and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer The reflective mask blank has a two-layer structure, and the upper layer is made of a material containing tantalum (Ta), boron (B), oxygen (O), and nitrogen (N).
4th invention, The material which forms the said low reflective layer of the upper layer contains boron (B) in 5-25 at% of range, The reflection type in any one of 2nd or 3rd invention characterized by the above-mentioned Mask blanks.
5th invention is a mask blank which has on the board | substrate the reflective layer which reflects the exposure light of the short wavelength range which contains an extreme ultraviolet region in order, and the absorber layer which absorbs exposure light, Comprising: The said absorber The layer is an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including the extreme ultraviolet region as a lower layer, and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer A reflective mask blank having a two-layer structure, wherein the upper layer is made of a material containing at least one of Ta and Si or Ge, and nitrogen (N).
[0011]
A sixth invention is a mask blank comprising a reflective layer for reflecting exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region and an absorber layer for absorbing exposure light on a substrate in order, the absorber The layer is an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including the extreme ultraviolet region as a lower layer, and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer A reflective mask blank having a two-layer structure, wherein the upper layer is made of a material containing Ta, nitrogen, and oxygen.
A seventh invention is the reflective mask blank according to any one of the third to sixth inventions, characterized in that the crystalline state of the material forming the absorber layer is amorphous.
An eighth invention is a mask blank comprising a reflective layer for reflecting exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region in order and an absorber layer for absorbing exposure light on a substrate, wherein the absorber The layer is an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including the extreme ultraviolet region as a lower layer, and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer The upper low reflection layer is made of chromium, manganese, cobalt, copper, zinc, gallium, germanium, molybdenum, palladium, silver, cadmium, tin, antimony, tellurium, iodine, hafnium, tungsten, titanium, A nitride of at least one substance selected from gold and alloys containing these elements, an oxynitride, or a material further containing silicon in the nitride or oxynitride, or A reflective mask blank, characterized in that it comprises at least one substance selected from the oxynitride of silicon.
[0012]
According to a ninth aspect of the invention, the absorber of the exposure light in the lower layer in the absorber layer is a metal element contained in the upper layer or an alloy containing the metal element, or the metal element or an alloy containing the metal element and nitrogen and The reflective mask blank according to the eighth aspect of the invention is characterized by comprising at least one material selected from materials containing oxygen.
A tenth invention is the reflective mask blank according to any one of the first to eighth inventions, characterized in that a lower layer of the absorber layer is a material containing Ta.
An eleventh invention is the reflective mask blank according to the tenth invention, wherein the lower layer of the absorber layer is a material containing Ta and at least B.
In a twelfth aspect of the present invention, the first to eleventh aspects of the present invention include an intermediate region in which the composition continuously changes from the lower layer composition to the upper layer composition between the lower layer and the upper layer of the absorber layer. The reflective mask blank according to any one of the above.
In a thirteenth aspect of the present invention, a buffer layer is provided between the reflective layer and the absorber layer to protect the reflective layer when forming a pattern on the absorber layer. The reflective mask blank according to any one of the inventions.
In a fourteenth aspect based on the thirteenth aspect, the lower layer of the absorber layer is formed of a substance containing Ta, and the buffer layer is formed of Cr or a substance containing Cr as a main component. It is a reflective mask blank of description.
[0013]
In a fifteenth aspect of the invention, a contrast between reflected light on the surface of the reflective layer and reflected light on the surface of the absorber layer with respect to a wavelength of light used for inspection of a pattern formed on the absorber layer is 40% or more. The reflective mask blank according to any one of the first to fourteenth aspects of the invention.
In a sixteenth aspect of the present invention, a buffer layer is provided between the reflective layer and the absorber layer to protect the reflective layer during pattern formation on the absorber layer, and the pattern formed on the absorber layer Any of the first to fifteenth inventions, wherein the contrast between the reflected light on the surface of the buffer layer and the reflected light on the surface of the absorber layer with respect to the wavelength of the light used for the inspection is 40% or more This is a reflective mask blank described in the above.
In a seventeenth aspect of the invention, the reflectivity of the surface of the absorber layer is 20% or less with respect to the wavelength of light used for inspection of a pattern formed in the absorber layer. The reflective mask blank according to any one of the above.
An eighteenth invention is the reflective mask blank according to any one of the first to seventeenth inventions, wherein the surface roughness of the surface of the absorber layer is 0.5 nmRms or less.
In a nineteenth aspect of the invention, the refractive index n and the extinction coefficient k of the substance forming the upper layer of the absorber layer at the wavelength of the inspection light are such that n is 1.5 to 3.5 and k is 0.7 or less. The reflective mask blank according to any one of the first to eighteenth aspects of the invention, wherein the above condition is satisfied.
[0014]
According to a twentieth aspect of the invention, the absorber for the inspection light wavelength is based on the relationship between the reflectance of the surface of the absorber layer with respect to the wavelength of the inspection light and the film thickness of the low reflection layer. The reflective mask blank according to any one of the first to nineteenth aspects, wherein the surface reflectance is selected to be minimal.
A twenty-first aspect of the present invention is the reflective mask blank according to the twentieth aspect of the present invention, wherein the thickness of the upper low reflection layer is 5 to 30 nm.
A twenty-second invention is a reflective mask characterized in that the absorber layer of the reflective mask blank according to any one of the first to twenty-first inventions is formed in a pattern.
[0015]
According to a twenty-third aspect of the present invention, there is provided a reflective mask comprising a step of forming at least a low reflection layer and an exposure light absorber layer in a pattern in the reflective mask blank according to any one of the first to twenty-first aspects. It is a manufacturing method.
A twenty-fourth invention is a method for manufacturing a semiconductor, wherein a pattern is transferred onto a semiconductor substrate using the reflective mask according to the twenty-second invention.
[0016]
The reflective mask of the present invention is applied as a mask for EUV light. The wavelength of the exposure light is in the EUV light region, specifically a wavelength region of about several nm to 100 nm.
The uppermost low reflection layer can be formed of a material having a low reflectance with respect to the wavelength of the mask pattern inspection light.
In the present invention, the absorber layer has a laminated structure in which the function is separated into the exposure light absorption layer and the inspection light low reflection layer as described above, so that the original exposure light absorption function is not impaired at all, and at the most. The reflectance with respect to the pattern inspection wavelength is remarkably lowered by the low reflection layer formed on the surface.
As a result, the difference in reflectance at the pattern inspection wavelength between the surface of the low reflection layer and the exposed reflection layer surface of the exposure light that is exposed by removing the absorber layer due to pattern formation becomes large, so that sufficient contrast at the time of inspection can be obtained. Therefore, a high-contrast reflection image pattern is formed.
[0017]
In the case where a buffer layer is provided between the absorber layer and the reflective layer, the reflectance at the pattern inspection wavelength between the surface of the low reflective layer and the surface of the buffer layer exposed by removing the absorber layer by pattern formation. Since the difference becomes large and sufficient contrast at the time of inspection is obtained, a high-contrast reflection image pattern is formed.
Therefore, the mask pattern can be accurately and quickly inspected by a conventionally used mask inspection machine.
In addition, by separating the function of the absorber layer into an absorption layer for exposure light and a low reflection layer for inspection light, the absorption and reflection characteristics of the light of the exposure light and inspection light can be optimized. The value of the film thickness can be reduced, and even when the absorber layer has a laminated structure, it can be suppressed to a film thickness equivalent to that of a conventional single layer structure. For this reason, it is possible to suppress blurring of the edge portion of the pattern at the time of exposure, and it is possible to minimize the pattern damage by shortening the processing time for pattern formation and to improve the quality.
[0018]
For example, the present invention can be configured as follows.
On the substrate, a reflective layer that reflects exposure light in a short wavelength region including the extreme ultraviolet region, a buffer layer that protects the reflective layer when forming a mask pattern, and an absorber layer that absorbs the exposure light are sequentially provided on the substrate. It is a mask blank, and the absorber layer is composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection, with an absorber layer formed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region as a lower layer. It is a mask blank having at least a two-layer structure with the low reflection layer as an upper layer.
The absorber of the exposure light in the lower layer in the absorber layer is chromium, manganese, cobalt, copper, zinc, gallium, germanium, molybdenum, palladium, silver, cadmium, tin, antimony, tellurium, iodine, hafnium, tantalum, tungsten, It can be composed of at least one material selected from titanium, gold and alloys containing these elements, and these elements or alloys containing these elements and substances containing nitrogen and / or oxygen.
The absorber of the upper inspection light in the absorber layer is at least one substance selected from nitrides, nitride oxides of materials constituting the lower exposure light absorber, or materials further containing silicon Can be configured.
[0019]
It is a reflective mask in which at least a low reflection layer and an exposure light absorber layer in the mask blank are formed in a pattern.
Forming a reflective layer on the substrate that reflects exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region, forming a buffer layer on the reflective layer to protect the reflective layer during mask pattern formation, and Forming a mask layer having a step of forming an absorber layer for exposure light in the short wavelength region including the extreme ultraviolet region on the buffer layer, and forming a low reflection layer for the inspection light used for the inspection of the mask pattern on the buffer layer. Is the method.
After forming an absorber layer for exposure light in the short wavelength region including the extreme ultraviolet region on the buffer layer, the surface of the absorber layer is processed to form a low reflection layer for inspection light used for inspection of the mask pattern. It is a manufacturing method of the mask blanks to form.
The relationship between the film thickness of the low reflection layer formed on the absorber layer of the exposure light and the reflectance on the low reflection layer with respect to the wavelength of the inspection light is obtained, and the reflectance on the low reflection layer with respect to the wavelength of the inspection light is This is a mask blank manufacturing method in which the thickness of the low reflection layer is selected so as to be minimized.
It is a manufacturing method of the reflective mask which has the process of forming at least the low reflection layer and exposure light absorber layer in the said mask blanks in pattern shape.
In this method, the low reflection layer and the exposure light absorber layer are formed in a pattern, and then the portion of the buffer layer from which the low reflection layer and the exposure light absorber layer have been removed is removed.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of the mask blank of the present invention, and FIG. 2 is a schematic sectional view showing an embodiment of the reflective mask of the present invention.
One embodiment of the mask blank according to the present invention is configured as shown in FIG. That is, on the substrate 11, in order, a reflective layer 12 that reflects exposure light in a short wavelength region including the EUV region, a buffer layer 13 that protects the reflective layer 12 when forming a mask pattern, and an absorber layer that absorbs exposure light In this embodiment, the absorber layer 16 has a lower layer as an absorber layer 14 for exposure light in a short wavelength region including the EUV region, and an upper layer as a low layer for inspection light used for mask pattern inspection. This is a mask blank 1 having a two-layer structure as a reflective layer 15.
[0021]
As shown in FIG. 2, the reflective mask 2 of the present invention has at least the absorber layer 16, that is, the low reflective layer 15 and the exposure light absorber layer 14 in such a mask blank 1 formed in a pattern. It is a thing.
The reflective mask according to the present invention has a structure in which the absorber layer on the mask surface is divided into a layer that absorbs exposure light and a layer that has a low reflectivity with respect to the mask pattern inspection wavelength, so that the mask layer is inspected. The contrast is sufficiently obtained.
The reflective mask of the present invention is used for lithography using light in a short wavelength region including EUV light region in order to enable transfer of a finer pattern exceeding the transfer limit by the conventional photolithography method. , And can be used as a reflective mask for EUV light.
[0022]
Next, the configuration of each layer will be described.
As the substrate 11, a substrate obtained by appropriately optically polishing quartz glass, a silicon wafer or the like is usually used. The size, thickness, etc. of the substrate 11 are appropriately determined according to the design value of the mask, etc., and are arbitrary in the present invention.
The exposure light reflecting layer 12 is made of a material that reflects exposure light in a short wavelength region including the EUV region, but naturally, it is made of a material having a very high reflectance with respect to light in a short wavelength region such as EUV light. It is particularly preferable to increase the contrast when used as a reflective mask. For example, a typical example of the EUV light reflecting layer which is a soft X-ray region of about 12 to 14 nm is a periodic laminated film in which thin films of silicon (Si) and molybdenum (Mo) are alternately laminated. Usually, these thin films (thickness of about several nm) are repeatedly laminated for 40 to 50 periods (number of layers) to form a multilayer film. The multilayer film is formed using, for example, ion beam sputtering or magnetron sputtering.
[0023]
The buffer layer 13 is provided for the purpose of protecting the lower reflective layer 12 from being damaged by the etching process when the mask pattern is formed on the absorber layer 16 of the surface exposure light as described above. It is done.
Therefore, the material of the buffer layer 13 is not easily affected by the etching process of the absorber layer 16 on the mask surface, that is, the etching rate is slower than the absorber layer 16 and is not easily damaged by etching. Possible substances are selected. For example, Cr, Al, Ru, Ta and nitrides thereof, SiO ₂ , Si ₃ N ₄ , Al ₂ O ₃ A material such as the above is preferable, and the material is appropriately selected in consideration of the material of the absorber layer 16 and the etching method. The reason why the buffer layer 13 can be removed later is that after the absorber layer 16 is formed in a pattern, the portion of the buffer layer 13 from which the absorber layer 16 has been removed is further removed to remove the reflection layer. This is because, by exposing the surface 12, it is possible to improve the reflection characteristics of exposure light as a reflective mask, which is more desirable. Further, for example, when a substance such as Cr is selected, since it has an EUV light absorption characteristic, the buffer layer 13 can also have the function of an exposure light absorption layer, and the upper absorber layer accordingly. Since the film thickness of 16 can be further reduced, blurring of the edge portion of the pattern at the time of exposure can be suppressed, and pattern damage can be reduced by shortening the processing time for pattern formation. However, in this case, it is essential to remove the portion of the buffer layer 13 from which the absorber layer 16 has been removed by patterning.
[0024]
Note that the thickness of the buffer layer 13 is preferably small. This is because, as is clear from FIG. 2, when the thickness of the buffer layer 13 is large, the difference in height between the surface of the reflective layer 12 and the surface of the absorber layer 16 becomes large, and the incident angle is about 5 degrees. This is because the edge portion of the mask pattern is blurred due to the relationship of the EUV exposure optical path. Furthermore, when the buffer layer 13 is later removed by etching, it is desirable that the film thickness is small because the processing time can be shortened. Therefore, the thickness of the buffer layer 13 is 100 nm or less, preferably 80 nm or less.
The buffer layer 13 can be formed using a well-known film forming method such as a magnetron sputtering method or an ion beam sputtering method as in the case of the reflection layer 12 described above.
In addition, what is necessary is just to provide a buffer layer as needed, and depending on the pattern formation method and conditions to an absorber layer, you may provide an absorber layer directly on a reflection layer.
[0025]
As described above, the absorber layer 16 has a lower layer as the absorber layer 14 for exposure light in the short wavelength region including the EUV region, and an upper layer as the inspection light low reflection layer 15 used for mask pattern inspection. It consists of a layer structure. In the present invention, the absorber layer 16 has a laminated structure in which the function is separated into the exposure light absorption layer and the inspection light low reflection layer.
The lower exposure light absorber layer 14 is made of a material that absorbs light in a short wavelength region such as EUV. Examples of such exposure light absorbers include chromium, manganese, cobalt, copper, zinc, gallium, germanium, molybdenum, palladium, silver, cadmium, tin, antimony, tellurium, iodine, hafnium, tantalum, tungsten, titanium, and gold. And an alloy containing these elements, and at least one material selected from these elements or alloys containing these elements and substances containing nitrogen and / or oxygen.
For example, in the case of tantalum, tantalum alone (Ta), tantalum nitride (TaN), tantalum oxide (TaO), tantalum silicon alloy (TaSi), tantalum silicon alloy nitride (TaSiN), tantalum boron alloy (TaB), Examples thereof include tantalum boron alloy nitride (TaBN), tantalum germanium alloy (TaGe), tantalum germanium alloy nitride (TaGeN), and the like.
[0026]
Further, the minimum required characteristics of the upper inspection light low reflection layer 15 are low reflection with respect to the mask pattern inspection wavelength, pattern formation processing is possible, and when the buffer layer is removed by etching. (There is an etching selectivity with the buffer layer). Furthermore, it is more preferable to have an EUV light absorption function because the total film thickness of the absorber layer 16 can be reduced.
For mask pattern inspection, deep ultraviolet (Deep Ultra Violet) light of about 190 to 260 nm, for example, light having a wavelength of about 257 nm or 193 nm is used. Therefore, as a material having a low reflectance with respect to such inspection light wavelength, For example, nitrides, nitride oxides of materials constituting the above-mentioned exposure light absorber, or materials further containing silicon can be mentioned.
[0027]
As a material for the low reflection layer, nitride has the effect of reducing the reflectance at the inspection wavelength, and in the case of a polycrystalline film, it has the effect of reducing the crystal grain size and improving the smoothness. Further, although the silicide has little effect of lowering the reflectance at the inspection wavelength, it has the effect of expanding the wavelength region where the reflectance is lowered. That is, in the case of nitride, a curve having a minimum value of reflectance is obtained only in a specific wavelength portion, but when silicon is further added to these materials, low reflectance can be obtained in a wide wavelength range ( (See FIG. 9 in Example 1 described later). If low reflectance is obtained in such a wide wavelength range, it can flexibly respond to changes in the inspection wavelength, and the change in reflectance is small even when the minimum value shifts due to the change in the film thickness of the uppermost layer. There is an advantage that the allowable value of the deviation from the design value of the film thickness is increased and the manufacturing restrictions are eased.
[0028]
Therefore, it is necessary for the material of the low reflection layer to contain nitrogen in the compound. As described above, the material constituting the exposure light absorber is nitride, nitride oxide, or further silicon. It is preferable to comprise at least one substance selected from materials containing
Although boride does not contribute much to reflectivity, it contributes to the smoothness of the film in relation to the crystallinity (amorphization) of the film. Therefore, by including boron in the compound, the smoothness of the film of the low reflection layer can be improved. Improved.
Here, specific examples of the material of the low reflection layer include metal nitrides and oxynitrides used for the lower exposure light absorber layer, and alloys of metal and boron used for the lower absorber layer. Nitride, oxynitride, nitride of metal and silicon alloy used for lower absorber layer, oxynitride, nitridation of metal, silicon and boron alloy used for lower absorber layer And oxynitrides. For example, when tantalum is used as the exposure light absorber metal, tantalum nitride (TaN), tantalum oxynitride (TaNO), tantalum boron alloy nitride (TaBN), tantalum boron alloy oxynitride (TaBNO), tantalum silicon Alloy nitride (TaSiN), tantalum silicon alloy oxynitride (TaSiON), tantalum silicon boron alloy nitride (TaSiBN), tantalum silicon boron alloy oxynitride (TaSiBNO), tantalum germanium alloy nitride (TaGeN) ), Tantalum germanium alloy oxynitride (TaGeNO), tantalum germanium silicon alloy nitride (TaGeSiN), tantalum germanium silicon alloy oxynitride (TaGeSiNO), and the like.
[0029]
When the film thickness of the low reflection layer is changed, the position of the minimum value of the reflectance curve is shifted. For example, in the case of a tantalum type or molybdenum type such as TaSiON, there is a tendency to shift to the longer wavelength side when the film thickness is increased. Therefore, since the reflectance at a specific wavelength also changes when the film thickness of the low reflective layer is changed, it is possible to control the reflectance at the inspection wavelength to be minimized by adjusting the film thickness to some extent. However, as will be described later, if the film thickness of the low reflection layer is too large, it is not preferable, so the adjustment is made between about 5 and 30 nm. Preferably it is 10-20 nm. Further, when the composition ratio of the low reflective layer material, for example, the composition ratio of metal and nitrogen or the like is changed, the reflectance changes. In general, as the composition ratio of nitrogen increases, the reflectance decreases, but the EUV light absorption rate tends to decrease.
[0030]
In addition, by using the metal element used as the exposure light absorber here, the low reflection layer also has an EUV light absorption function, which is more preferable.
Further, although depending on the material, a sufficient decrease in reflectance may not be obtained only by containing nitrogen, but the reflectance of nitride is lower than that of a single metal. Moreover, the effect of improving the smoothness of the film can be obtained by adding nitrogen as described above. If the smoothness of the film is poor, the edge roughness of the pattern increases and the dimensional accuracy of the mask deteriorates. Therefore, it is desirable that the film be as smooth as possible.
Further, as the material of the low reflection layer, for example, a material containing no metal, for example, a material composed of silicon, nitrogen, and oxygen (silicon oxynitride) can be used. However, in this case, the effect of absorbing EUV light in the low reflection layer is small.
[0031]
When the low reflection layer is made of a material containing, for example, metal, Si, N, and O, the composition ratio for obtaining low reflectivity with deep ultraviolet light of about 190 to 260 nm, which is the inspection wavelength, is, for example, tantalum, It is preferable that metals such as molybdenum and chromium are 20 to 25 at%, Si is 17 to 23%, N is 15 to 20%, and the rest is O. The ratio of Si and O is preferably about 1: 1.5 to 1: 2.
In order to make the surface of the absorber layer smooth, the low reflection layer is preferably an amorphous structure film. For example, in the case of Ta, it can be amorphized by appropriately containing B. It is also preferable to add Si or Ge to Ta because an amorphous film can be obtained.
Further, when the low reflective layer is made of, for example, a tantalum boron alloy nitride (TaBN), N is preferably 30 to 70 at% as a composition ratio for obtaining a low reflectance at the inspection wavelength. Furthermore, it is preferable that it is 40-60 at%. If the amount of N is small, sufficient low reflection characteristics cannot be obtained. Conversely, if it is too large, the acid resistance is lowered. Further, when both the low reflection layer and the underlying absorber layer are nitrides of the tantalum boron alloy, the N of the low reflection layer is 30 to 70 at%, more preferably 40 to 60 at%. Is 0 to 25 at%, more preferably 5 to 20 at%. If the amount of N in the absorber layer is small, it is not preferable in terms of surface roughness. In the case of a TaBN film, it is preferable that B is 5 to 30 at%, preferably 5 to 25 at%, and the composition ratio of Ta and N is 8: 1 to 2: 7.
[0032]
Furthermore, when the low reflective layer is a tantalum boron alloy oxynitride (TaBNO), N is preferably 5 to 70 at% and O is preferably 5 to 70 at%. In the case of a TaBNO film, it is preferable that B is 5 to 25 at% and the composition ratio of Ta and N + O is within a range of Ta: (N + O) of 7: 2 to 2: 7.
In any case, these boron-containing substances preferably have a B content of about 5 to 30%, more preferably 5 to 25%, from the viewpoint of forming an amorphous structure.
[0033]
By the way, the combination of materials in the lower exposure light absorber layer 14 and the upper low reflection layer 15 will be described. The low reflection layer 15 preferably contains the metal used for the exposure light absorber layer 14. For example, when a material containing tantalum is used as the exposure light absorber layer, the low reflection layer is also made of a material containing tantalum. Specifically, a material containing tantalum in the exposure light absorber layer, for example, one kind of substance such as Ta simple substance, TaN, TaB, TaBN, TaBO, TaBNO, etc., and a material containing tantalum and nitrogen in the low reflection layer For example, one kind of substance out of TaBNO, TaNO, TaSiON and the like can be used. Thus, by using the same metal as the exposure light absorber layer for the low reflection layer, the low reflection layer has a function of absorbing EUV light to some extent because it contains a metal having an EUV light absorption function. Since a material with a high etching selectivity is selected for the layer and the exposure light absorber layer, basically a large etching selectivity can be obtained even between the buffer layer and the low reflection layer, and the exposure light absorber layer and the low reflection layer are formed. Can be performed in the same film forming chamber, and the exposure light absorber layer and the low reflection layer can be patterned under the same etching conditions.
Further, if the lower layer material is a film having an amorphous structure or a microcrystalline structure, a film having excellent smoothness can be obtained, which is more preferable.
Regarding the reflectance, a low reflectance can be obtained at the inspection wavelength to be used by obtaining the relationship between the composition of the material of the low reflection layer and the reflectance on the absorber surface, and the relationship between the film thickness and the reflectance. It is possible to determine the composition and film thickness.
[0034]
In the reflective mask and reflective mask blank of the present invention, the surface roughness of the absorber layer is preferably 0.5 nmRms or less, more preferably 0.4 nmRms or less, and 0.3 nmRms or less. If the surface roughness of the surface of the absorber layer is large, the edge roughness of the absorber pattern is increased and the dimensional accuracy of the pattern is deteriorated. As the pattern becomes finer, the influence of edge roughness becomes more prominent, so the absorber surface is required to be smooth.
In order to reduce the surface roughness on the surface of the absorber layer, it is effective to make the upper layer (low reflection layer) of the absorber layer an amorphous structure film. The lower layer of the absorber layer is more preferably a film excellent in smoothness of an amorphous structure or a microcrystalline structure. Further, when a buffer layer is provided, it is also necessary to use a smooth film for the buffer layer.
Next, a combination of materials in the exposure light absorber layer 14 and the low reflection layer 15 and the buffer layer 13 will be described. In the present invention, it is preferable that the exposure light absorber layer 14 and the low reflection layer 15 are formed of a material containing tantalum, and the buffer layer 13 is made of a material containing chromium. By using a chromium-based material for the buffer layer, the buffer layer can have an EUV light absorption function as described above, and the reflectivity for inspection light in the deep ultraviolet region is about 40%. Easy to design multilayer reflective film surface, buffer layer surface, and absorber layer surface so that the reflectivity for the inspection wavelength decreases sequentially, large etching selectivity with absorber layer containing tantalum, and buffer There are advantages such as that the layer can be removed with little damage to the multilayer reflective film when the layer is removed.
[0035]
As the material containing chromium used as the buffer layer, a material containing at least one element selected from Cr and N, O, and C can be preferably used in addition to Cr alone. Examples thereof include chromium nitride (CrN), chromium oxide (CrO), chromium carbide (CrC), chromium oxynitride (CrNO), and carbon nitride nitride oxide (CrCNO).
For example, in the case of chromium nitride (CrN), the preferred composition ratio of chromium and nitrogen is Cr _1-X N _X In other words, 0.05 ≦ X ≦ 0.5, and more preferably 0.05 ≦ X ≦ 0.2. When X is smaller than 0.05, it is not preferable in terms of acid resistance, film stress, and surface roughness. When X is larger than 0.5, the reflectance with respect to the inspection light is too low. It becomes impossible to take large contrast. Further, a small amount of about 5% of oxygen, carbon, etc. may be added to chromium nitride.
In addition, it is preferable to use a CrN film having a microcrystalline structure because of excellent smoothness.
It is preferable that the entire thickness of the absorber layer 16 composed of the lower exposure light absorber layer 14 and the upper inspection light low reflection layer 15 is smaller. This is because the etching process time during patterning of the absorber layer 16 is proportional to the film thickness. In this etching process, the resist pattern surface is damaged for an etching process time proportional to the thickness of the absorber layer 16. Due to this, in-plane distribution defects of etching are likely to occur, mask pattern defects increase due to the increased occurrence frequency of white and black defects, and mass productivity is reduced due to the time required to repair these defects, and the resulting cost A serious problem such as an increase occurs. Furthermore, if the film thickness of the entire absorber layer 16 is large, the difference in height between the surface of the reflective layer 12 and the surface of the absorber layer 16 becomes large, as in the case where the film thickness of the buffer layer 13 is large. Sometimes the edge of the mask pattern is blurred.
[0036]
Therefore, the total film thickness of the absorber layer 16 is 100 nm or less, preferably 80 nm or less, and more preferably 60 nm or less. However, if the value of the film thickness of the absorber layer 16 is too small, the exposure light absorption characteristic is deteriorated.
In the absorber layer 16, it is desirable that the thickness of the upper low reflection layer 15 is smaller than the thickness of the lower exposure light absorber layer 14. If the upper low reflection layer 15 is too thick, the EUV light absorption characteristics of the absorber layer 16 as a whole may be degraded. Therefore, the film thickness of the upper low reflection layer 15 is preferably about 5 to 30 nm, and the film thickness of the lower exposure light absorber layer 14 is preferably about 30 to 60 nm. As described above, the absorber layer 16 has a laminated structure, but can be suppressed to a thickness as much as the conventional single layer structure. Further, the buffer layer 13 has a function as an exposure light absorbing layer. Therefore, even if the absorption characteristic of the upper exposure light absorber layer 14 is lowered, the film thickness can be reduced.
Moreover, the preferable range of the total film thickness of the buffer layer 13 and the absorber layer 16 is 60 nm-130 nm. Although depending on the material, if the total film thickness is less than 60 nm, sufficient absorption characteristics of EUV light may not be obtained. If the total film thickness is greater than 130 nm, the problem of shadow of the pattern itself increases.
[0037]
The exposure light absorber layer 14 and the inspection light absorber layer 15 are also well-known film formation methods such as magnetron sputtering, ion beam sputtering, CVD, vapor deposition, and the like, similar to the reflection layer 12 and the buffer layer 13 described above. Film formation can be performed using the method.
By the way, it is preferable that the reflectance with respect to the pattern inspection light wavelength is designed so as to decrease in the order of the exposure light reflection layer surface, the buffer layer surface, and the low reflection layer surface. Because, in both the inspection between the buffer layer surface and the low reflection layer surface after pattern formation and the inspection between the exposure light reflection layer surface and the low reflection layer surface after removal of the buffer layer, the portion with the pattern is Since it becomes dark and the pattern contrast does not invert, it is not necessary to change the setting of the inspection machine, and the result is easy to understand. Further, in the case of the Mo / Si multilayer film used as the exposure light reflecting layer, the reflectance is as high as about 60%. Therefore, in order to obtain sufficient contrast with each layer, it is advantageous to lower the reflectance of other layers. .
Next, the relationship between the refractive index n and extinction coefficient k of the material of the low reflective layer 15 and the reflectance with respect to the inspection wavelength will be described.
3 to 6 show a case in which chromium nitride is used as a buffer layer (50 nm), and an exposure light absorber layer is formed of tantalum boron alloy nitride (TaBN) (N is about 18%) 50 nm, and a low reflection layer is formed thereon. As shown, the reflectance R at 190 nm and 260 nm inspection wavelengths when materials having various refractive indexes n and extinction coefficients k are formed to a thickness of 10 nm or 20 nm are plotted with n and k as axes. From this result, it is understood that a low reflectance can be obtained when a material satisfying a specific range of n and k is used.
[0038]
That is, the relationship between the inspection wavelength and film thickness and the preferred n and k ranges is as follows.
(1) In the case where the film thickness is 10 nm and 20 nm, the reflectance is 10% or less if the extinction coefficient k is approximately 0.7 or less regardless of the film thickness. When the reflectance is allowed to 20% or less, k is 1.2 or less. At this time, the preferable range of the refractive index n is slightly different between the case of a film thickness of 10 nm and the case of 20 nm. When the film thickness is 20 nm, n is about 1.5 to 2.5 and the reflectance R is 10% or less. When the reflectance is allowed to 20% or less, n is about 1 to 3. When the film thickness is 10 nm, n is about 2.0 to 3.5 and the reflectance R is 10% or less. When the reflectance is 20% or less, n is about 1.5 to 4.0.
(2) The inspection wavelength of 190 nm and 260 nm do not change so much, but the 260 range tends to slightly shift the preferred range of n.
(3) Considering the above overall, when the film thickness is 10 nm to 20 nm, the extinction coefficient k is 0.7 or less and the refractive index n is set to be 10% or less in the deep ultraviolet region. What is necessary is just to select the material which is 1.5-3.5.
[0039]
In addition, the absorber layer 16 may have a so-called laminated structure such as a two-layer structure as in the present embodiment, but nitrogen has a predetermined distribution from the buffer layer 13 side of the absorber layer 16 toward the absorber layer surface. You may come to have. In this case, the reflectance with respect to the inspection light on the surface of the absorber layer 16 can be reduced by increasing the amount of nitrogen toward the surface of the absorber layer. The composition distribution of nitrogen in the thickness direction of the absorber layer may be continuously changed linearly or curvedly, or may be changed stepwise. Such a composition distribution of nitrogen in the thickness direction of the absorber layer can be realized by controlling the amount of element added during film formation. For example, in the case of a TaBN film, when sputtering is performed using a target containing Ta and B, film formation is performed while changing the amount of nitrogen gas to be added, so that nitrogen is continuously formed in the thickness direction of the absorber layer 16. A target or stepwise composition distribution can be formed.
Furthermore, the reflective mask blank and the reflective mask of the present invention may have an intermediate region between the lower layer and the upper layer of the absorber layer where the composition continuously changes from the lower layer composition to the upper layer composition. good. This intermediate region is a transition region in which elements contained in the lower layer and elements contained in the upper layer are mixed. By having such an intermediate region, when a pattern is formed in the absorber layer, a boundary between the upper layer and the lower layer is not generated, and a pattern having a smooth cross-sectional structure is easily obtained. When the metal elements contained in the upper layer and the lower layer are the same, it is preferable because a pattern can be continuously formed on the absorber layer. There is also an advantage that the adhesion between the upper layer and the lower layer is improved. The thickness of the intermediate region may be about 2 to 15 nm.
[0040]
Next, a method for manufacturing a reflective mask according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the reflective mask of the present invention.
FIG. 1A shows the configuration of the mask blank 1. The configuration has already been described above. This mask blank 1 is formed by laminating an exposure light reflection layer 12, a buffer layer 13, an exposure light absorber layer 14, and an inspection light low reflection layer 15 in this order on a substrate 11.
Here, it is possible to employ a method in which the exposure light absorber layer 14 is first formed on the buffer layer 13 and then the inspection light low reflection layer 15 is formed thereon.
[0041]
Further, it is preferable to continuously form the upper low reflection layer and the lower exposure light absorber layer in the same film forming chamber. By doing so, a good interface between the lower layer and the upper layer can be obtained between the lower layer and the upper layer by preventing the adsorption of impurities / foreign matter to the lower layer surface and the alteration (oxidation) of the surface. . If there is an adsorption or alteration of impurities at the interface between the upper layer and the lower layer, the stress of the absorber layer will change and it will affect the optical properties such as the reflectance of the inspection light. The interface parameters must be taken into account, and the designed characteristics cannot be obtained, resulting in poor reproducibility and controllability.
On the other hand, if the lower layer and the upper layer are continuously formed in the same film formation chamber, the substrate is not taken out of the film formation chamber or left unattended. Therefore, the absorber layer can be formed with good reproducibility and controllability. In addition, there is an advantage that the film forming process is not complicated.
The continuous formation of the upper layer and the lower layer in the same film formation chamber is particularly effective when the upper layer and the lower layer contain metal elements, respectively, and these metal elements are the same. This is because, by using a common metal element supply source and changing the gas supplied during film formation, film formation can be performed continuously. For example, when a reactive sputtering method is used, continuous film formation can be easily performed by using a target containing a common metal element in the upper layer and the lower layer and changing the content of a gas to be supplied (such as nitrogen). Can do.
For example, in the case where a material containing Ta is used for the upper layer and the lower layer, a target containing Ta is used in common, and the content and type of gas (nitrogen, etc.) to be introduced for low reflection are set when the lower layer is formed, What is necessary is just to change at the time of formation.
Further, by performing continuous film formation in the same film formation chamber, it is possible to intentionally introduce an intermediate region in which the above composition continuously changes between the upper layer and the lower layer. Specifically, the film formation conditions may be continuously changed from the film formation conditions for the lower layer to the film formation conditions for the upper layer. When the metal elements contained in the lower layer and the upper layer are the same, the metal element source such as the target may be made common and the gas flow rate such as nitrogen to be introduced may be changed, but at this time, the formation of the lower layer and the formation of the upper layer In the meantime, the flow rate of the gas used for forming the lower layer is decreased or stopped, the amount of gas used for forming the upper layer is increased, or the introduction is started, and the gas flow rate is continuously changed, If the film formation is performed in a state where the gases used for forming both layers exist at the same time, the intermediate region can be easily formed.
[0042]
Next, an absorber pattern having a predetermined pattern is formed by processing the absorber layer 16 including the exposure light absorber layer 14 which is an EUV light absorber and the low reflection layer 15 of inspection light (patterning step, same pattern). (Refer figure (b)). Usually, a resist pattern having a predetermined pattern is formed on the surface of the absorber layer 16 by an electron beam drawing process, and then the absorber layer is etched. The etching process may be dry etching or wet etching, and an appropriate method and its conditions are selected depending on the material. Finally, the remaining resist pattern is removed.
Next, at this stage, it is inspected whether the absorber pattern is formed as designed. As a result of this pattern inspection, for example, as shown in FIG. 5B, pinhole defects (also referred to as white defects) 21 caused by adhesion of foreign matters to the resist layer at the time of pattern formation, and etching deficiencies (also referred to as black defects) If 22) exists, perform necessary repairs. The pinhole defect 21 is repaired by depositing a carbon film 23 on the pinhole by a focused ion beam (FIB) assisted deposition method, and the insufficient etching defect 22 is left by gas-assisted etching with FIB excitation. The removed portion 25 of the absorber layer 16 having a two-layer structure is obtained by removing and repairing the portion 22a. Damaged portions 24 (a portion 24a removed by FIB and a portion 24b into which FIB ions have entered) exist on the surface of the buffer layer 13 due to the energy of ion irradiation at this time (see FIG. 4C).
[0043]
Next, the buffer layer 13 corresponding to the portion 25 from which the absorber layer 16 has been removed is removed by, for example, dry etching (buffer layer removing step). At this time, it is important to set the etching conditions so that the etching proceeds only to the buffer layer 13 and the other layers are not damaged. Thus, the reflective mask 2 is produced by forming the pattern 26 of the exposure light reflecting layer 12 (see FIG. 4D).
When the thus prepared reflective mask 2 is exposed to EUV light 31, it is absorbed at a portion of the mask surface where the absorber pattern is present, and is exposed at portions other than the absorber layer 16 and the buffer layer 13 that are exposed. 12, the EUV light 31 is reflected (see FIG. 5E), and can be used as a mask for lithography using EUV light.
[0044]
Thus, the reflective mask of the present invention has a laminated structure in which the function of the absorber layer, which has conventionally been a single layer, is separated into a lower exposure light absorber layer 14 and an upper inspection light low reflection layer 15. As a result, the reflectivity at the pattern inspection light wavelength of the surface of the low reflection layer 15 of the upper inspection light formed on the outermost surface has a sufficiently reduced exposure light absorption function. Thereby, the difference in reflectance at the pattern inspection light wavelength between the surface of the low reflection layer 15 of the inspection light and the surface of the buffer layer 13 exposed by removing the absorber layer 16 by mask pattern formation (see FIG. 7B). Increases, and sufficient contrast at the time of inspection is obtained. For this reason, a reflected image pattern with high contrast is obtained. Therefore, it is possible to accurately and quickly inspect a mask pattern, which has been difficult in the past, by using a conventional mask inspection machine using light having a wavelength in the deep ultraviolet region such as 257 nm.
Further, the contrast will be further described. For example, the ratio of the reflectance values of the surface of the inspection light absorber layer 15 and the surface of the buffer layer 13 described above can be generally used as an index of the magnitude of contrast. The following defining formula is also known, and a value based on this formula can be used as an index of the magnitude of contrast.
Ie R ₁ And R ₂ Is the reflectance at a certain wavelength, R ₂ Is R ₁ If greater than
Contrast (%) = ((R ₂ -R ₁ ) / (R ₂ + R ₁ )) X 100
[0045]
A sufficient contrast may be obtained in the pattern inspection, but as a guideline, it is preferably 1: 3 or less, more preferably 1: 4 or less, and even more preferably 1:10 or less when expressed by the above-described reflectance ratio. It is. The contrast value represented by the above definition formula is 40% or more, preferably 50% or more, more preferably 60% or more, and still more preferably 80% or more. The contrast value here is the contrast between the absorber layer and the reflective layer, or the contrast between the absorber layer and the buffer layer. The preferred reflectance of the low reflective layer 15 is 20% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 5% or less.
[0046]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. For convenience of explanation, the symbols shown in FIGS. 1, 2 and 7 are appropriately used.
Example 1
Each layer was formed on the substrate 11 to produce mask blanks. Here, the low-expansion SiO having an outer diameter of 6 inches square and a thickness of 6.3 mm is used as the substrate 11. ₂ -TiO ₂ A system glass substrate was used. This glass substrate had a smooth surface of 0.12 nmRms (Rms: root mean square roughness) and a flatness of 100 nm or less by mechanical polishing.
First, a laminated film Mo / Si of molybdenum (Mo) and silicon (Si) was laminated on the substrate 11 as a EUV light reflecting layer 12 by a DC magnetron sputtering method. First, using a Si target, a Si film was formed to 4.2 nm at an Ar gas pressure of 0.1 Pa. Next, using a Mo target, a Mo film was formed to a thickness of 2.8 nm at an Ar gas pressure of 0.1 Pa. After 40 cycles were stacked as one cycle, a 7 nm Si film was finally formed. The total film thickness is 287 nm. The reflectance of this multilayer reflective film with respect to light having a wavelength of 257 nm is 60%.
On top of that, SiO as a buffer layer 13 ₂ A thin film was formed to a thickness of 50 nm. This is done using a Si target and using argon (Ar) and oxygen (O ₂ ) By a DC magnetron sputtering method using a mixed gas. SiO ₂ The surface roughness on the buffer layer was 0.4 nm Rms.
[0047]
Further, a tantalum nitride (TaN) thin film having a thickness of 50 nm was formed thereon as an EUV light absorber layer 14. This uses a Ta target, argon and nitrogen (N ₂ ) By a DC magnetron sputtering method using a mixed gas. This film composition is Ta ₆₁ N ₃₉ Met.
Finally, a TaSiON thin film having a thickness of 20 nm was formed thereon as a low reflection layer 15 for inspection light having a wavelength of 257 nm. This was formed by a DC magnetron reactive sputtering method using a TaSi alloy target and a mixed gas of argon, oxygen and nitrogen. This film composition is Ta ₂₁ Si ₁₇ O ₄₇ N ₁₅ Met. This TaSiON film has a refractive index of 2.09 for light with a wavelength of 260 nm and an extinction coefficient of 0.24, and has a refractive index of 2.00 for light with a wavelength of 190 nm and an extinction coefficient of 0.59. The TaSiON film has an amorphous structure. The surface roughness of the TaSiON film surface was 0.45 nmRms.
[0048]
Next, the mask blank produced as described above was used, and a predetermined mask pattern was formed thereon. Here, an EUV mask having a pattern for 16 Gbit-DRAM having a design rule of 0.07 μm was produced. The mask pattern was formed as follows. First, an electron beam resist material was uniformly applied to the surface of the mask blank with a spinner or the like, and after pre-baking, electron beam drawing and development were performed to form a resist pattern. Next, dry etching using chlorine gas was performed, and the resist pattern was removed after completion of the etching. Thus, a mask pattern was formed on the absorber layer 14 and the low reflection layer 15 above the buffer layer 13.
As a result of inspecting the formed mask pattern by a mask inspection machine using light having a wavelength of 257 nm, pinhole defects (white defects) and etching deficiencies (black defects) were confirmed.
Next, the pattern defect was repaired based on the inspection result. That is, for the white defect, a carbon film was deposited on the pinhole by a focused ion beam (FIB) assisted deposition method, and for the black defect, the remaining portion was removed by gas-assisted etching with FIB excitation. The damaged portion where the optical characteristics were changed due to the change in the film structure was present on the surface of the buffer layer 13 due to the energy by irradiation at this time (see FIGS. 7B and 7C).
[0049]
Next, the buffer layer 13 exposed in the patternless portions of the absorber layer 14 and the low reflection layer 15 was removed by etching (see (d) of FIG. 7 described above). At this time, a fluorine-based gas is used to make the etching mask without damaging the absorber pattern. ₂ Only the buffer layer was dry etched. Thus, the reflective mask of this example was produced.
When this mask is irradiated with EUV light, the EUV light is reflected only at the pattern portion on the surface of the reflective layer 12, thereby fulfilling a function as a reflective mask.
For comparison, a sample of a single EUV light absorption layer in which the uppermost low reflection layer 15 of this example was not provided was manufactured by the conventional process shown in FIG. At this time, the film thickness of the single EUV light absorption layer was set to 70 nm, which is the same value as the total film thickness of the two layers of the EUV light absorber layer and the inspection light low reflection layer according to this example.
[0050]
FIG. 9 shows the reflectance values on the absorber pattern surface of the mask with respect to light having a wavelength from 190 nm to 690 nm. In the figure, the two layers are the reflectance of the surface of the two-layer absorption layer of the mask of this embodiment, and the single layer is the reflectance of the surface of the single-layer absorption layer of the conventional mask. Further, ML in the figure is a reflection layer of EUV light. In the case of the mask of this embodiment, it can be seen that the wavelength region with low reflectance is relatively wide.
From this result, when the pattern inspection light wavelength is 257 nm, the reflectance of the low reflective layer surface of the mask of this example at this wavelength is 5.2%, and the buffer layer (SiO ₂ ) Was 42.1%, and the contrast between the low reflection layer surface and the buffer layer surface at this wavelength was 1: 8.1 in terms of the ratio of these reflectances. The contrast value represented by the formula was 78%. Further, the reflectance ratio between the low reflective layer and the multilayer reflective film was 1: 11.5, and the contrast was 84%.
On the other hand, the reflectance of the absorption layer surface of the conventional mask at the above wavelength is 43.4%, and the contrast between the absorption layer surface and the buffer layer surface at this wavelength is expressed by the ratio of these reflectances. : 0.97, and the contrast value was 1.5%. Further, the reflectance ratio between the absorbing layer and the multilayer reflective film was 1: 1.4, and the contrast was as low as 16%.
[0051]
Further, in the mask of this example, the reflectivity of the EUV light with respect to the EUV light having a wavelength of 13.4 nm on the surface of the low reflective layer on the absorber layer 16 and the surface of the reflective layer was 0.6% and 62.4%, respectively. Therefore, the contrast between the surface of the absorber layer 16 and the surface of the reflective layer with respect to the EUV light is 1: 104 in terms of the ratio of reflectance, and the contrast value is 98%. Similarly, the contrast between the surface of the single-layer absorption layer and the surface of the reflective layer with respect to EUV light of the conventional mask was 1: 105, and the contrast value was 98%.
Next, a method for transferring a pattern by EUV light to a semiconductor substrate with a resist (silicon wafer) using the reflective mask of this embodiment will be described. FIG. 8 shows a schematic configuration of the pattern transfer apparatus. The pattern transfer apparatus 50 is schematically configured by a laser plasma X-ray source 32, a reflective mask 2, a reduction optical system 33, and the like. The reduction optical system 33 uses an X-ray reflection mirror, and the pattern reflected by the reflective mask 2 is usually reduced to about ¼. Since the wavelength band of 13 to 14 nm is used as the exposure wavelength, it was set in advance so that the optical path was in vacuum.
In this state, EUV light obtained from the laser plasma X-ray source 32 is incident on the reflective mask 2, and the light reflected here is transferred onto the silicon wafer 34 through the reduction optical system 33. The light incident on the reflective mask 2 is absorbed and not reflected by the absorber at a portion having the absorber pattern, and the light incident on the portion without the absorber pattern is reflected by the reflective layer of EUV light. . In this way, an image formed by the light reflected from the reflective mask 2 enters the reduction optical system 33. The exposure light passing through the reduction optical system 33 exposes the transfer pattern on the resist layer on the silicon wafer 34. Then, a resist pattern was formed on the silicon wafer 34 by developing the exposed resist layer.
[0052]
As a result of pattern transfer onto the semiconductor substrate as described above, it was confirmed that the accuracy of the reflective mask of this example was 16 nm or less, which is the required accuracy of the 70 nm design rule.
From the above results, the mask of this embodiment can obtain high contrast with respect to EUV light and high contrast with respect to the pattern inspection wavelength, so that pattern inspection can be performed accurately and quickly. On the other hand, the conventional mask can obtain a high contrast with respect to EUV light, but has a very poor contrast with respect to the pattern inspection wavelength, so that an accurate pattern inspection is difficult.
It should be noted that even when a mask was fabricated in exactly the same manner as in this example except that a MoSiON thin film was formed as the low reflection layer 15 for the inspection light in this example, the inspection wavelength and EUV light were also the same as in this example. High contrast was obtained for both.
[0053]
(Example 2)
In the same manner as in Example 1, an EUV light reflection layer 12 was formed on the substrate 11.
A chromium nitride film was formed as a buffer layer 13 on the reflective layer 12 to a thickness of 50 nm. This chromium nitride film was formed by a DC magnetron sputtering method, a Cr target was used for film formation, and a gas in which 10% of nitrogen was added to Ar was used as a sputtering gas.
The formed chromium nitride film is Cr _1-X N _X X was 0.1. The film stress of this chromium nitride film was +40 MPa in terms of 100 nm. The reflectance of this chromium nitride film with respect to light having a wavelength of 257 nm is 52%. The surface roughness of the chromium nitride film surface was 0.27 nmRms.
Next, a nitride (TaBN) film of tantalum boron alloy was formed to a thickness of 50 nm as the EUV light absorber layer 14 on the buffer layer 13 composed of a chromium nitride film. This TaBN film was formed by DC magnetron sputtering using a target containing Ta and B, adding 10% nitrogen to Ar. The composition ratio of this TaBN film was 0.8 for Ta, 0.1 for B, and 0.1 for N. The crystal state of the TaBN film was amorphous.
[0054]
A tantalum boron alloy nitride (TaBN) film having a thickness of 15 nm was formed on the TaBN absorber layer as a low reflection layer 15. The TaBN film as the low reflection layer was formed by adding 40% of nitrogen to Ar using a target containing Ta and B by DC magnetron sputtering. At this time, the same target was used in the same deposition chamber as the lower TaBN film, and the lower layer and the upper layer were continuously formed by changing the amount of nitrogen gas. The composition ratio of the TaBN film as the low-reflection layer formed here is such that the proportion of nitrogen is larger than that of the TaBN film of the EUV light absorber layer, Ta is 0.5, B is 0.1, N was set to 0.4. This upper TaBN film was also amorphous.
This TaBN film has a refractive index of 2.3 and an extinction coefficient of 1.0 for light having a wavelength of 257 nm. Moreover, the absorption coefficient with respect to EUV light with a wavelength of 13.4 nm is 0.036. Further, the surface roughness was 0.25 nmRms, and it was very smooth.
The reflectance with respect to light having a wavelength of 257 nm on the low reflection layer thus obtained was 18%. Further, the total stress of the EUV light absorber layer and the low reflection layer was −50 MPa in terms of 100 nm.
The reflective mask blanks of this example were obtained as described above.
[0055]
Next, an EUV reflective mask having a pattern for 16 Gbit-DRAM having a design rule of 0.07 μm was produced in the same manner as in Example 1 using the produced mask blanks.
First, an absorber pattern was formed on the low reflection layer and the absorber layer in the same manner as in Example 1. Here, the absorber pattern was inspected using light having a wavelength of 257 nm as inspection light. The ratio between the reflectance of the buffer layer and the reflectance on the low-reflection layer with respect to the inspection light was 1: 0.35, and the contrast value was 48%. Thus, sufficient contrast was obtained in the inspection.
Next, the buffer layer made of chromium nitride was removed by dry etching according to the absorber pattern. For dry etching, a mixed gas of chlorine and oxygen was used.
A reflective mask of this example was obtained as described above. When the inspection of the absorber pattern was performed again on the obtained reflective mask using inspection light having a wavelength of 257 nm, the ratio between the reflectance of the EUV reflection layer and the reflectance on the low reflection layer with respect to the inspection light was It was 1: 0.3, the contrast value was 50%, and sufficient contrast was obtained even in the confirmation inspection. Further, when the reflectance of the obtained reflective mask was measured with EUV light having a wavelength of 13.4 nm and an incident angle of 5 degrees, it had a good reflection characteristic of 65%.
Furthermore, as a result of performing exposure transfer to the semiconductor substrate shown in FIG. 8 by the same method as in Example 1 using the reflective mask of this example, it was confirmed that the film had sufficient exposure characteristics. That is, it was confirmed that the accuracy of the EUV reflective mask of this example was 16 nm or less, which is the required accuracy of the 70 nm design rule.
[0056]
Example 3
The present embodiment is different from the second embodiment in that a tantalum boron alloy oxynitride (TaBNO) film is used as the low reflection layer.
In the same manner as in Example 2, an EUV light reflection layer 12, a buffer layer 13, and an EUV light absorber layer 14 were formed on a substrate 11.
Next, a tantalum boron alloy oxynitride (TaBNO) film having a thickness of 15 nm was formed as a low reflection layer 15 on the EUV light absorber layer 14. This TaBNO film was formed by adding 10% nitrogen and 20% oxygen to Ar using a target containing Ta and B by DC magnetron sputtering. The composition ratio of the TaBNO film of the low reflection layer formed here was 0.4 for Ta, 0.1 for B, 0.1 for N, and 0.4 for O. The surface roughness of the TaBNO low reflection layer was 0.25 nmRms and was very smooth. The crystalline state of this TaBNO film was amorphous. The lower TaBN film and the upper TaBNO film were continuously formed using the same target while changing the type of gas in the same film formation chamber.
[0057]
This TaBNO film has a refractive index of 2.4 and an extinction coefficient of 0.5 for light having a wavelength of 257 nm. Moreover, the absorption coefficient with respect to EUV light with a wavelength of 13.4 nm is 0.036.
The reflectance with respect to light having a wavelength of 257 nm on the low reflection layer thus obtained was 10%. Further, the total stress of the EUV light absorber layer and the low reflection layer was −50 MPa in terms of 100 nm.
The reflective mask blanks of this example were obtained as described above.
Next, an EUV reflective mask having a pattern for 16 Gbit-DRAM having a design rule of 0.07 μm was produced in the same manner as in Example 1 using the produced mask blanks.
First, an absorber pattern was formed on the low reflection layer and the absorber layer in the same manner as in Example 1. Here, the absorber pattern was inspected using light having a wavelength of 257 nm as inspection light. The ratio between the reflectance of the buffer layer and the reflectance on the low reflection layer with respect to the inspection light was 1: 0.19, and the contrast value was 68%. Thus, sufficient contrast was obtained in the inspection.
Next, as in Example 2, the buffer layer made of chromium nitride was removed by dry etching according to the absorber pattern.
[0058]
A reflective mask of this example was obtained as described above. When the inspection of the absorber pattern was performed again on the obtained reflective mask using inspection light having a wavelength of 257 nm, the ratio between the reflectance of the EUV reflection layer and the reflectance on the low reflection layer with respect to the inspection light was It was 1: 0.17, the contrast value was 71%, and sufficient contrast was obtained even in the confirmation inspection. Further, when the reflectance of the obtained reflective mask was measured with EUV light having a wavelength of 13.4 nm and an incident angle of 5 degrees, it had a good reflection characteristic of 65%.
Furthermore, as a result of performing exposure transfer to the semiconductor substrate shown in FIG. 8 by the same method as in Example 1 using the reflective mask of this example, it was confirmed that the film had sufficient exposure characteristics. That is, it was confirmed that the accuracy of the EUV reflective mask of this example was 16 nm or less, which is the required accuracy of the 70 nm design rule.
[0059]
Example 4
Similarly to Example 2, an absorber lower layer made of a Mo / Si reflective multilayer film, a CrN buffer layer of 50 nm, and a TaBN film of 50 nm was formed on a glass substrate.
Next, a film made of Mo, Si, and N (MoSiN) was formed to a thickness of 10 nm as an upper low reflection layer. The film formation method was a DC magnetron sputtering method using a target containing Si and Mo and a gas containing argon and nitrogen. The composition of the obtained MoSiN film was Mo: Si: N = 23: 27: 50, and the crystal state was amorphous.
Further, the refractive index in light having a wavelength of 260 nm is 2.56, the extinction coefficient is 0.97, the refractive index in light having a wavelength of 190 nm is 2.39, and the extinction coefficient is 1.05. Further, the surface roughness on the surface of the MoSiN film was very smooth at 0.25 nmRms. The reflectance of the MoSiN film surface with respect to the inspection light having a wavelength of 257 nm was 17%.
In this way, a reflective mask blank of this example was obtained.
Next, using this mask blank, a reflective mask having a pattern for 16 Gbit-DRAM having a design rule of 0.07 μm was produced.
First, in the same manner as in Example 1, a resist pattern was formed on the low reflective layer. Subsequently, the MoSiN low reflection layer was formed in a pattern along the resist pattern by dry etching using fluorine gas, and a part of the TaBN film under the absorber was exposed.
[0060]
Next, the exposed TaBN film was formed in the same pattern as the MoSiN film by dry etching using chlorine gas, and a part of the CrN buffer layer was exposed.
Here, in the same manner as in Example 1, the absorber pattern was inspected using inspection light having a wavelength of 257 nm. The ratio of the reflectivity to the inspection light on the absorber layer surface and the buffer layer surface was 1: 3, and a contrast value of 50% was sufficient.
In the same manner as in Example 1, after the defect was corrected using FIB, the exposed CrN buffer layer was removed in the same pattern as the absorber by dry etching using chlorine and oxygen.
As described above, the reflective mask of this example was obtained.
The reflective mask was subjected to a final pattern inspection using inspection light having a wavelength of 257 nm. The ratio of the reflectance to the inspection light on the surface of the absorber layer and the surface of the multilayer reflective film was 1: 3.5, and a contrast value of 56% was sufficient.
Similar to Example 1, when a pattern was transferred to a resist-coated semiconductor substrate (silicon wafer) using the reflective mask of this example, the accuracy of the reflective mask of this example was required by the 70 nm design rule. It was confirmed that the accuracy was 16 nm or less.
[0061]
(Example 5)
Similarly to Example 2, an absorber lower layer made of a Mo / Si reflective multilayer film, a CrN buffer layer of 50 nm, and a TaBN film of 50 nm was formed on a glass substrate.
Next, a film (MoSiON) made of Mo, Si, O, and N was formed to a thickness of 20 nm as an upper low reflection layer. The film forming method was a DC magnetron sputtering method using a target containing Si and Mo and a gas containing argon, nitrogen and oxygen. The composition of the obtained MoSiON film was Mo: Si: O: N = 19: 19: 19: 43 and had an amorphous structure. Further, the refractive index in light having a wavelength of 260 nm is 2.01, the extinction coefficient is 0.46, the refractive index in light having a wavelength of 190 nm is 1.91, and the extinction coefficient is 0.52.
Further, the surface roughness on the surface of the MoSiON film was very smooth at 0.25 nmRms. The reflectance of the MoSiON film surface with respect to the inspection light having a wavelength of 257 nm was 4.4%.
In this way, a reflective mask blank of this example was obtained.
Next, using this mask blank, a reflective mask having a pattern for 16 Gbit-DRAM having a design rule of 0.07 μm was produced.
First, in the same manner as in Example 1, a resist pattern was formed on the low reflective layer. Subsequently, the MoSiON low reflection layer was formed in a pattern along the resist pattern by dry etching using fluorine gas, and a part of the TaBN film under the absorber was exposed.
Next, the exposed TaBN film was formed in the same pattern as the MoSiON film by dry etching using chlorine gas, and a part of the CrN buffer layer was exposed.
[0062]
Here, in the same manner as in Example 1, the absorber pattern was inspected using inspection light having a wavelength of 257 nm. The ratio of the reflectance to the inspection light on the surface of the absorber layer and the surface of the buffer layer was 1:12, and the contrast value was 84%, which was a good contrast.
In the same manner as in Example 1, after the defect was corrected using FIB, the exposed CrN buffer layer was removed in the same pattern as the absorber by dry etching using chlorine and oxygen.
As described above, the reflective mask of this example was obtained.
The reflective mask was subjected to a final pattern inspection using inspection light having a wavelength of 257 nm. The ratio of the reflectivity to the inspection light on the absorber layer surface and the multilayer reflective film surface was 1:14, and a good contrast of 86% was obtained.
Similarly to Example 1, when a pattern was transferred to a resist-coated semiconductor substrate (silicon wafer) using the reflective mask of this example, the accuracy of the reflective mask of this example was 70 nm design rule. It was confirmed that the required accuracy was 16 nm or less.
[0063]
(Example 6)
Similarly to Example 2, an absorber lower layer made of a Mo / Si reflective multilayer film, a CrN buffer layer of 50 nm, and a TaBN film of 50 nm was formed on a glass substrate.
Next, a film made of Si, O, and N (SiON) was formed to a thickness of 22 nm as an upper low reflection layer. The film forming method was a DC magnetron sputtering method using a Si target and using a gas containing argon, oxygen and nitrogen. The composition of the obtained SiON film was Si: O: N = 28: 62: 10. Further, the refractive index in light having a wavelength of 260 nm is 1.74, the extinction coefficient is 0.0018, the refractive index in light having a wavelength of 190 nm is 1.86, and the extinction coefficient is 0.0465.
The surface roughness on the SiON film surface was 0.3 nmRms. The reflectance of the SiON film surface with respect to the inspection light having a wavelength of 257 nm was 5%.
In this way, a reflective mask blank of this example was obtained.
Next, using this mask blank, a reflective mask having a pattern for 16 Gbit-DRAM having a design rule of 0.07 μm was produced.
First, in the same manner as in Example 1, a resist pattern was formed on the low reflective layer. Subsequently, the SiON low reflection layer was formed in a pattern along the resist pattern by dry etching using a gas containing fluoride, and a part of the TaBN film under the absorber was exposed.
Next, the exposed TaBN film was formed in the same pattern as the SiON film by dry etching using chlorine gas, and a part of the CrN buffer layer was exposed.
[0064]
Here, in the same manner as in Example 1, the absorber pattern was inspected using inspection light having a wavelength of 257 nm. The ratio of the reflectance to the inspection light on the surface of the absorber layer and the surface of the buffer layer was 1: 10.4, and the contrast value was 82%, and a good contrast was obtained.
In the same manner as in Example 1, after the defect was corrected using FIB, the exposed CrN buffer layer was removed in the same pattern as the absorber by dry etching using chlorine and oxygen.
As described above, the reflective mask of this example was obtained.
The reflective mask was subjected to a final pattern inspection using inspection light having a wavelength of 257 nm. The ratio of the reflectivity to the inspection light on the absorber layer surface and the multilayer reflective film surface was 1:12, and a good contrast value of 85% was obtained.
Similarly to Example 1, when a pattern was transferred to a resist-coated semiconductor substrate (silicon wafer) using the reflective mask of this example, the accuracy of the reflective mask of this example was 70 nm design rule. It was confirmed that the required accuracy was 16 nm or less.
[0065]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the substrate has a reflective layer that reflects exposure light in a short wavelength region including the EUV region, and an absorber layer that absorbs the exposure light, and this absorption. The body layer has an at least two-layer structure in which an exposure light absorber layer in the short wavelength region including the EUV region is a lower layer, and an inspection light low reflection layer used for mask pattern inspection is an upper layer, and the upper layer has a low reflection property. By selecting a specific material as a layer, the function of the absorber layer on the surface of the reflective mask to be formed is separated into a layer that absorbs exposure light and a layer that has a low reflectance with respect to the mask pattern inspection light wavelength. As a result, it has a sufficient exposure light absorption function, and remarkably reduces the reflectance with respect to the inspection light wavelength on the surface of the absorber pattern. Since the difference in reflectance with respect to the inspection light wavelength from the surface of the reflective layer becomes large and sufficient contrast is obtained during pattern inspection, a conventional mask inspection machine that uses light in the deep ultraviolet region as inspection light is used. Thus, the mask pattern can be accurately and quickly inspected.
[0066]
Further, the effect of the present invention is further exhibited by selecting a specific substance as the lower exposure light absorber layer in the absorber layer in consideration of the material of the upper low reflection layer.
In addition, by having an intermediate region in which the composition continuously changes from the lower layer composition to the upper layer composition between the lower layer and the upper layer of the absorber layer, the upper layer and the lower layer are formed when the pattern is formed on the absorber layer. Therefore, a pattern having a smooth cross-sectional structure is easily obtained, and the adhesion between the upper layer and the lower layer is improved.
Further, by providing a buffer layer between the exposure light reflection layer and the absorber layer, the reflection layer can be protected during pattern formation on the absorber layer. In the present invention, even when such a buffer layer is provided, in order to significantly reduce the reflectance with respect to the inspection light wavelength on the surface of the absorber pattern, it is exposed on the absorber pattern surface of the uppermost layer and a portion without this pattern. The difference in reflectance with respect to the inspection light wavelength with respect to the buffer layer surface can be made large, and sufficient contrast can be obtained during pattern inspection.
[0067]
Moreover, since the reflective mask blanks of the present invention are manufactured by forming a reflective layer that reflects exposure light on the substrate, an exposure light absorber layer, and a low reflection layer for inspection light thereon, A well-known film forming method can be applied, and manufacturing is easy and inexpensive mask blanks can be provided. Then, by continuously forming the upper low reflection layer and the lower absorber layer in the same film formation chamber, the substrate is not taken out of the film formation chamber or left unattended. In addition, a good interface can be obtained without any alteration, an absorber layer can be formed with good reproducibility and controllability, and the film forming process is not complicated.
In addition, after forming the exposure light absorber layer, by processing the surface of the absorber layer to form a low reflection layer of inspection light, it is possible to shorten the time required for changing the film formation conditions, etc. Simplify and reduce work time.
In addition, the reflective mask of the present invention is manufactured by forming at least the absorber layer in the mask blank in a pattern. However, the reflective mask can be easily manufactured by applying a known patterning means and provides an inexpensive reflective mask. it can.
Further, by transferring a pattern onto a semiconductor substrate using the reflective mask of the present invention, a semiconductor with a highly accurate pattern can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a mask blank according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an embodiment of a reflective mask according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram in which reflectances R at an inspection wavelength of 190 nm are plotted with n and k as axes when materials having various refractive indexes n and extinction coefficients k are formed at 10 nm as a low reflection layer.
FIG. 4 is a diagram in which the reflectance R at an inspection wavelength of 260 nm is plotted with n and k as axes when materials having various refractive indexes n and extinction coefficients k are formed at 10 nm as the low reflection layer.
FIG. 5 is a diagram in which the reflectance R at an inspection wavelength of 190 nm is plotted with n and k as axes when materials having various refractive indexes n and extinction coefficients k are formed at 20 nm as the low reflection layer.
FIG. 6 is a diagram in which the reflectance R at an inspection wavelength of 260 nm is plotted with n and k as axes when materials having various refractive indexes n and extinction coefficients k are formed as a low reflection layer at 20 nm.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the manufacturing process of the reflective mask of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a pattern transfer apparatus using a reflective mask.
FIG. 9 is a diagram showing reflectance values for light having a wavelength of 190 nm to 690 nm in Example 1 of the present invention and a conventional reflective mask.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a conventional reflective mask.
[Explanation of symbols]
1 mask blanks
2 Reflective mask
11 Substrate
12 Reflective layer
13 Buffer layer
14 Exposure light absorber layer
15 Low reflection layer
16 Absorber layer
21 Pinhole defect
22 Insufficient etching defects
26 Reflective layer pattern
31 EUV light
50 Pattern transfer device

Claims

A mask blank comprising a reflective layer that reflects exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region and an absorber layer that absorbs exposure light on a substrate in order, wherein the absorber layer has an extreme ultraviolet region It is an at least two-layer structure in which an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including a lower layer and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer, The upper layer is made of a material containing tantalum (Ta), boron (B), and nitrogen (N), the composition of Ta, B, and N is such that B is 5 at% to 30 at%, and the composition of Ta and N A reflective mask blank characterized in that the ratio (Ta: N) is in the range of 8: 1 to 2: 7.

A mask blank comprising a reflective layer that reflects exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region and an absorber layer that absorbs exposure light on a substrate in order, wherein the absorber layer has an extreme ultraviolet region It is an at least two-layer structure in which an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including a lower layer and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer, A reflective mask blank, wherein the upper layer is a material containing tantalum (Ta), boron (B), and nitrogen (N) and having an amorphous crystal state.

A mask blank comprising a reflective layer that reflects exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region and an absorber layer that absorbs exposure light on a substrate in order, wherein the absorber layer has an extreme ultraviolet region It is an at least two-layer structure in which an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including a lower layer and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer, The reflective mask blank, wherein the upper layer is made of a material containing tantalum (Ta), boron (B), oxygen (O), and nitrogen (N).

4. The reflective mask blank according to claim 2, wherein the material forming the upper low-reflection layer contains boron (B) in a range of 5 to 25 at%.

A mask blank comprising a reflective layer that reflects exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region and an absorber layer that absorbs exposure light on a substrate in order, wherein the absorber layer has an extreme ultraviolet region It is an at least two-layer structure in which an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including a lower layer and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer, The reflective mask blank, wherein the upper layer is made of a material containing Ta, at least one of Si or Ge, and nitrogen (N).

A mask blank comprising a reflective layer that reflects exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region and an absorber layer that absorbs exposure light on a substrate in order, wherein the absorber layer has an extreme ultraviolet region It is an at least two-layer structure in which an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including a lower layer and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer, A reflective mask blank, wherein the upper layer is formed of a material containing Ta, nitrogen, and oxygen.

The reflective mask blank according to claim 3, wherein a crystal state of a material forming the absorber layer is amorphous.

A mask blank comprising a reflective layer that reflects exposure light in a short wavelength region including an extreme ultraviolet region and an absorber layer that absorbs exposure light on a substrate in order, wherein the absorber layer has an extreme ultraviolet region It is an at least two-layer structure in which an absorber layer composed of an absorber of exposure light in a short wavelength region including a lower layer and a low reflection layer composed of an absorber of inspection light used for mask pattern inspection as an upper layer, The upper low reflection layer comprises chromium, manganese, cobalt, copper, zinc, gallium, germanium, molybdenum, palladium, silver, cadmium, tin, antimony, tellurium, iodine, hafnium, tungsten, titanium, gold, and these elements. Nitride, oxynitride of at least one substance selected from alloys containing, or a material further containing silicon in the nitride or oxynitride, or oxynitriding of silicon Reflective mask blank, characterized in that it comprises at least one substance selected from.

The absorber of the exposure light in the lower layer in the absorber layer is a metal element contained in the upper layer or an alloy containing the metal element, or a substance containing nitrogen and / or oxygen with the metal element or the alloy containing the metal element. The reflective mask blank according to claim 8, wherein the reflective mask blank is made of at least one substance selected from the group consisting of:

The reflective mask blank according to claim 1, wherein the lower layer of the absorber layer is made of a material containing Ta.

The reflective mask blank according to claim 10, wherein the lower layer of the absorber layer is made of a material containing Ta and at least B.

The reflection according to any one of claims 1 to 11, wherein an intermediate region in which the composition continuously changes from a lower layer composition to an upper layer composition is provided between the lower layer and the upper layer of the absorber layer. Type mask blanks.

The buffer layer for protecting the said reflection layer at the time of pattern formation to the said absorber layer is provided between the said reflection layer and an absorber layer, The Claim 1 thru | or 12 characterized by the above-mentioned. Reflective mask blanks.

14. The reflective mask blank according to claim 13, wherein the lower layer of the absorber layer is formed of a substance containing Ta, and the buffer layer is formed of Cr or a substance containing Cr as a main component.

The contrast between the reflected light on the surface of the reflective layer and the reflected light on the surface of the absorber layer with respect to the wavelength of light used for the inspection of the pattern formed on the absorber layer is 40% or more, The reflective mask blank according to any one of claims 1 to 14.

A buffer layer is provided between the reflective layer and the absorber layer to protect the reflective layer during pattern formation on the absorber layer, and is used for inspection of the pattern formed on the absorber layer. 16. The reflective mask according to claim 1, wherein the contrast between the reflected light on the surface of the buffer layer and the reflected light on the surface of the absorber layer with respect to a wavelength of 40% or more is 40% or more. Blanks.

The reflection according to any one of claims 1 to 16, wherein a reflectance of the surface of the absorber layer with respect to a wavelength of light used for inspection of a pattern formed on the absorber layer is 20% or less. Type mask blanks.

The reflective mask blank according to any one of claims 1 to 17, wherein the surface roughness of the absorber layer is 0.5 nmRms or less.

The material forming the upper layer of the absorber layer has a refractive index n and an extinction coefficient k at the wavelength of the inspection light satisfying the condition that n is 1.5 to 3.5 and k is 0.7 or less. The reflective mask blank according to claim 1, wherein the reflective mask blank is a reflective mask blank.

Based on the relationship between the reflectance of the absorber layer surface with respect to the wavelength of the inspection light and the thickness of the low reflection layer, the reflectance of the absorber surface with respect to the inspection light wavelength is minimal. The reflective mask blank according to claim 1, wherein the reflective mask blank is selected to be.

21. The reflective mask blank according to claim 20, wherein the thickness of the upper low reflection layer is 5 to 30 nm.

A reflective mask, wherein the absorber layer of the reflective mask blank according to any one of claims 1 to 21 is formed in a pattern.

A method for producing a reflective mask, comprising the step of forming at least a low reflective layer and an exposure light absorber layer in the reflective mask blank according to any one of claims 1 to 21 in a pattern.

A method for manufacturing a semiconductor, comprising: transferring a pattern onto a semiconductor substrate using the reflective mask according to claim 22.