JP2007273514A - 反射型マスクブランクス及び反射型マスク並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のＴａ系材料よりも加工特性の良好な吸収体膜等を備え、転写精度の良好なパターン転写を実現できる反射型マスクブランクス及び反射型マスクを提供する。
【解決手段】基板１と、該基板上に順次形成された、露光光を反射する多層反射膜２と、多層反射膜２上の保護膜６と、バッファー層３と、露光光を吸収する吸収体膜４とを有する反射型マスクブランクス１０であって、吸収体膜４は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料からなる。反射型マスク２０は、この反射型マスクブランクスの吸収体膜に転写パターンが形成されている。
【選択図】図１
【解決手段】基板１と、該基板上に順次形成された、露光光を反射する多層反射膜２と、多層反射膜２上の保護膜６と、バッファー層３と、露光光を吸収する吸収体膜４とを有する反射型マスクブランクス１０であって、吸収体膜４は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料からなる。反射型マスク２０は、この反射型マスクブランクスの吸収体膜に転写パターンが形成されている。
【選択図】図１
Description
本発明は、半導体装置製造等に使用される露光用反射型マスク、及びその原版である反射型マスクブランクス、並びに反射型マスクを使用して半導体装置を製造する半導体装置の製造方法に関する。
近年、半導体産業において、半導体デバイスの微細化に伴い、極紫外（Extreme Ultra Violet：以下、EUVと呼称する）光を用いた露光技術であるEUVリソグラフィが有望視されている。なお、ここで、EUV光とは、軟X線領域又は真空紫外線領域の波長帯の光を指し、具体的には波長が０．２〜１００ｎｍ程度の光のことである。この、EUVリソグラフィにおいて用いられるマスクとしては、たとえば特許文献１に記載された露光用反射型マスクが提案されている。
このような反射型マスクは、基板上に露光光を反射する多層反射膜が形成され、該多層反射膜上に露光光を吸収する吸収体膜がパターン状に形成されたものである。露光機（パターン転写装置）に搭載された反射型マスクに入射した光は、吸収体膜のある部分では吸収され、吸収体膜のない部分では多層反射膜により反射された光像が反射光学系を通して半導体基板上に転写される。
このような反射型マスクは、基板上に露光光を反射する多層反射膜が形成され、該多層反射膜上に露光光を吸収する吸収体膜がパターン状に形成されたものである。露光機（パターン転写装置）に搭載された反射型マスクに入射した光は、吸収体膜のある部分では吸収され、吸収体膜のない部分では多層反射膜により反射された光像が反射光学系を通して半導体基板上に転写される。
上記多層反射膜としては、例えば１３〜１４ｎｍのＥＵＶ光を反射するものとして、数ｎｍの厚さのＭｏとＳｉを交互に４０乃至６０周期程度積層させたものなどが知られている。そして、反射率を高めるためには、屈折率の大きなＭｏ膜を最上層とする方が望ましいが、Ｍｏは大気に触れると酸化されやすく、その結果、反射率が低下してしまう。そこで、酸化防止のための保護膜として、例えばＳｉ膜を最上層に設けることが行われている。
また、特許文献２には、吸収体膜の材料として、タンタルとホウ素を含む材料（ＴａＢＮなど）を用い、さらに多層反射膜と吸収体膜との間に、吸収体膜パターン形成時に多層反射膜を保護するためのクロム系バッファー層を備えた反射型マスクが記載されている。
また、特許文献２には、吸収体膜の材料として、タンタルとホウ素を含む材料（ＴａＢＮなど）を用い、さらに多層反射膜と吸収体膜との間に、吸収体膜パターン形成時に多層反射膜を保護するためのクロム系バッファー層を備えた反射型マスクが記載されている。
EUVリソグラフィにおいては、マスク上でEUV光は基板に対して斜め入射及び出射するため、反射領域に対するパターニング層（すなわち吸収体膜、もしくは吸収体膜及びバッファー層）の膜厚が厚いと、入射光及び出射光の光路がパターニング層の影響を受けて、シャドウイング（shadowing）効果と呼ばれるパターンぼけが強く生じてしまうという問題が発生する。このパターンぼけの問題は特に近年のパターンの微細化に伴い顕著になってきている。
したがって、吸収体膜の膜厚は出来る限り薄いことが望まれるが、吸収体膜の材料として、従来の例えばＴａＢＮなどを用いた場合、膜厚をある程度厚くしないとEUV光に対する吸収係数が高くならないため、吸収体膜の膜厚を薄くするといっても自ずと限界がある。しかも、従来のＴａ系材料は、加工特性上の問題があり、パターンの形状精度が劣化したり、たとえば膜厚が厚いと断面形状が劣化し、パターンの転写精度に悪影響を与えることがある。
このような事情から、従来のＴａ系材料よりも加工特性の良好な材料が要望されていた。
したがって、吸収体膜の膜厚は出来る限り薄いことが望まれるが、吸収体膜の材料として、従来の例えばＴａＢＮなどを用いた場合、膜厚をある程度厚くしないとEUV光に対する吸収係数が高くならないため、吸収体膜の膜厚を薄くするといっても自ずと限界がある。しかも、従来のＴａ系材料は、加工特性上の問題があり、パターンの形状精度が劣化したり、たとえば膜厚が厚いと断面形状が劣化し、パターンの転写精度に悪影響を与えることがある。
このような事情から、従来のＴａ系材料よりも加工特性の良好な材料が要望されていた。
そこで本発明の目的は、第一に、従来のＴａ系材料よりも加工特性の良好な吸収体膜等を備え、転写精度の良好なパターン転写を実現できる反射型マスクブランクス及び反射型マスクを提供することであり、第二に、このような反射型マスクを使用したリソグラフィ技術により半導体基板上に微細パターンを形成する半導体装置の製造方法を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。
（構成１）基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、さらに前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えた反射型マスクブランクスであって、前記吸収体膜は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクスである。
（構成２）前記吸収体膜は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランクスである。
（構成１）基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、さらに前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えた反射型マスクブランクスであって、前記吸収体膜は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクスである。
（構成２）前記吸収体膜は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする構成１に記載の反射型マスクブランクスである。
（構成３）基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有する反射型マスクブランクスであって、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えており、該バッファー層は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクスである。
（構成４）前記バッファー層は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする構成３に記載の反射型マスクブランクスである。
（構成４）前記バッファー層は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする構成３に記載の反射型マスクブランクスである。
（構成５）前記多層反射膜と前記バッファー層との間に、該多層反射膜を保護するためのルテニウム（Ru）又はその化合物からなる保護膜が形成されていることを特徴とする構成１乃至４の何れか一に記載の反射型マスクブランクスである。
（構成６）基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有する反射型マスクブランクスであって、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該多層反射膜を保護するためのルテニウム（Ru）又はその化合物からなる保護膜が形成されており、前記吸収体膜は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクスである。
（構成７）前記吸収体膜は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする構成６に記載の反射型マスクブランクスである。
（構成７）前記吸収体膜は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする構成６に記載の反射型マスクブランクスである。
（構成８）構成１乃至７の何れか一に記載の反射型マスクブランクスの前記吸収体膜に、被転写体に対する転写パターンとなる吸収体膜パターンが形成されていることを特徴とする反射型マスクである。
（構成９）構成８に記載の反射型マスクを使用したリソグラフィ技術により半導体基板上に微細パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
（構成９）構成８に記載の反射型マスクを使用したリソグラフィ技術により半導体基板上に微細パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
請求項１の発明によれば、吸収体膜として、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料を用いたので、従来のＴａＢＮなどのＴａ系材料よりも加工特性が良好であるため、パターニング形成によるパターンの形状精度や断面形状の良好な吸収体膜パターンを形成することができる。
請求項２の発明によれば、前記吸収体膜は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することにより、請求項１の発明における効果に加えて、吸収体膜のアモルファス性、表面平滑性、膜応力、或いは多層反射膜との密着性、等をより向上することができる。
請求項２の発明によれば、前記吸収体膜は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することにより、請求項１の発明における効果に加えて、吸収体膜のアモルファス性、表面平滑性、膜応力、或いは多層反射膜との密着性、等をより向上することができる。
請求項３の発明によれば、多層反射膜と吸収体膜との間に設けたバッファー層として、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料を用いたので、バッファー層を吸収体膜パターンにしたがってパターニング形成する場合の加工特性が良好である。また、上記バッファー層を備えることにより、吸収体膜のパターン形成時、及びパターン修正時のエッチングによる多層反射膜のダメージを防止することができ、さらに、上記バッファー層は、高い平滑性が得られ、その上に形成される吸収体膜表面も高い平滑性が得られるので、形状精度の良好なパターンが得られる。
請求項４の発明によれば、前記バッファー層は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することにより、請求項３の発明における効果に加えて、上記バッファー層のアモルファス性、表面平滑性、膜応力、或いは多層反射膜や吸収体膜との密着性、等をより向上することができる。
請求項４の発明によれば、前記バッファー層は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することにより、請求項３の発明における効果に加えて、上記バッファー層のアモルファス性、表面平滑性、膜応力、或いは多層反射膜や吸収体膜との密着性、等をより向上することができる。
請求項５の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの発明における効果に加えて、多層反射膜とバッファー層との間に、ルテニウム（Ru）又はその化合物からなる保護膜が形成されていることにより、吸収体膜パターンに従ってバッファー層をパターン形成する時のエッチングによる多層反射膜のダメージを防止することができる。
請求項６の発明によれば、吸収体膜として、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料を用いたので、従来のＴａＢＮなどのＴａ系材料よりも加工特性が良好であるため、パターニング形成によるパターンの形状精度や断面形状の良好な吸収体膜パターンを形成することができる。さらに、多層反射膜と吸収体膜との間に、ルテニウム（Ru）又はその化合物からなる保護膜が形成されているため、吸収体膜のパターン形成時、及びパターン修正時のエッチングによる多層反射膜のダメージを防止することができる。
請求項７の発明によれば、前記吸収体膜は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することにより、請求項６の発明における効果に加えて、吸収体膜のアモルファス性、表面平滑性、膜応力、或いは多層反射膜との密着性、等をより向上することができる。
請求項７の発明によれば、前記吸収体膜は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することにより、請求項６の発明における効果に加えて、吸収体膜のアモルファス性、表面平滑性、膜応力、或いは多層反射膜との密着性、等をより向上することができる。
請求項８の発明によれば、本発明の反射型マスクブランクスを用いて得られる反射型マスクは、パターンの形状精度や断面形状の良好な吸収体膜パターンが形成されているので、転写精度の良好なパターン転写を実現することができる。
請求項９の発明によれば、本発明の反射型マスクを使用したリソグラフィ技術により、半導体基板上に高精度な微細パターンを形成した半導体装置が得られる。
請求項９の発明によれば、本発明の反射型マスクを使用したリソグラフィ技術により、半導体基板上に高精度な微細パターンを形成した半導体装置が得られる。
以下、本発明を実施の形態により詳細に説明する。
（実施の形態１）
本発明に係る反射型マスクブランクスの実施の形態１は、基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えている。
本実施の形態において、前記吸収体膜は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料（以下、「本発明のタンタル系材料」と呼ぶ。）からなる。
本発明のタンタル系材料は、露光光である例えばEUV光に対する高い吸収係数を持ち、しかも従来のＴａＢＮなどのＴａ系材料よりも加工特性が良好であるため、パターニング形成によるパターンの形状精度や断面形状の良好な吸収体膜パターンを形成することができる。
（実施の形態１）
本発明に係る反射型マスクブランクスの実施の形態１は、基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えている。
本実施の形態において、前記吸収体膜は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料（以下、「本発明のタンタル系材料」と呼ぶ。）からなる。
本発明のタンタル系材料は、露光光である例えばEUV光に対する高い吸収係数を持ち、しかも従来のＴａＢＮなどのＴａ系材料よりも加工特性が良好であるため、パターニング形成によるパターンの形状精度や断面形状の良好な吸収体膜パターンを形成することができる。
本発明のタンタル系材料の具体例としては、例えば、ＴａＨｆ、ＴａＺｒ、ＴａＨｆＮ、ＴａＺｒＮ等の材料が挙げられる。とくに、Ｈｆは１３．５ｎｍでの吸収係数が大きいため、ＴａとＨｆとを含有する材料は本発明に好適である。
本発明のタンタル系材料は、Ｔａを主成分とするため、その含有量は５０原子％以上とする。
また、本発明のタンタル系材料は、上記で例示したようなＴａを主成分とし、Ｈｆ、Ｚｒの何れかから選ばれる元素を含有する材料には限定されず、たとえばＴａを主成分とし、Ｈｆ、Ｚｒの両方の元素を含有する材料であってもよい。
また、本発明のタンタル系材料は、上記で例示したようなＴａを主成分とし、Ｈｆ、Ｚｒの何れかから選ばれる元素を含有する材料には限定されず、たとえばＴａを主成分とし、Ｈｆ、Ｚｒの両方の元素を含有する材料であってもよい。
また、本発明のタンタル系材料からなる吸収体膜は、さらにＢ、Ｎ、Ｏ、Ｃ、Ｓｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含有していてもよい。これにより、吸収体膜のアモルファス性、表面平滑性、膜応力、或いは多層反射膜等との密着性、等をより向上することができる。例えば、ＮやＳｉ等の元素を含むことでアモルファス性を高めて、吸収体膜のパターン形状をより良好にすることができる。また、Ｂを加えることにより、吸収体膜のアモルファス性、表面平滑性をより向上することができる。また、Ｎを加えることにより、吸収体膜の膜応力を低減し、また下層の例えば多層反射膜との密着性が良好となる。また、Ｏを加えることにより、酸化に対する耐性が向上し、経時的な安定性が向上する。また、Ｃを加えることにより、耐薬品性が向上する。
このような本発明のタンタル系材料からなる吸収体膜は、マグネトロンスパッタリングなどのスパッタ法で形成するのが好ましい。スパッタ法で形成した場合には、スパッタターゲットに投入するパワーや投入ガス圧力を変化させることにより内部応力を制御できる。また、室温程度の低温での形成が可能であるので、多層反射膜等への熱の影響を少なくすることができる。
本発明のタンタル系材料からなる吸収体膜の膜厚は、特に制約されないが、例えば３０〜１００ｎｍの範囲とすることが適当である。
本発明のタンタル系材料からなる吸収体膜は、必ずしも全体が均一な組成でなくてもよく、例えば膜厚方向で組成が異なるように組成傾斜させてもよい。組成傾斜させる場合、含有する元素の組成が連続的に異なるようにしてもよいし、或いは組成が段階的に異なるようにしてもよい。
本発明のタンタル系材料で形成された吸収体膜は、エッチングガスとして例えば塩素系ガスを用いたドライエッチングによりパターニングすることができる。
本発明のタンタル系材料からなる吸収体膜の膜厚は、特に制約されないが、例えば３０〜１００ｎｍの範囲とすることが適当である。
本発明のタンタル系材料からなる吸収体膜は、必ずしも全体が均一な組成でなくてもよく、例えば膜厚方向で組成が異なるように組成傾斜させてもよい。組成傾斜させる場合、含有する元素の組成が連続的に異なるようにしてもよいし、或いは組成が段階的に異なるようにしてもよい。
本発明のタンタル系材料で形成された吸収体膜は、エッチングガスとして例えば塩素系ガスを用いたドライエッチングによりパターニングすることができる。
また、本実施の形態における前記基板としては、露光時の熱によるパターンの歪みを防止するため、０±１．０×１０−７／℃の範囲内、より好ましくは０±０．３×１０−７／℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましい。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、アモルファスガラス、セラミック、金属の何れでも使用できる。例えばアモルファスガラスであれば、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２系ガラス、石英ガラス、結晶化ガラスであれば、β石英固溶体を析出した結晶化ガラス等を用いることが出来る。金属基板の例としては、インバー合金（Ｆｅ−Ｎｉ系合金）などが挙げられる。また、単結晶シリコン基板を使用することもできる。
また、基板は、高反射率及び高転写精度を得るために、高い平滑性と平坦度を備えた基板が好ましい。特に、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑な表面（１０μｍ角エリアでの平滑性）と、１００ｎｍ以下の平坦度（１４２ｍｍ角エリアでの平坦度）を有することが好ましい。また、基板は、その上に形成される膜の膜応力による変形を防止するために、高い剛性を有しているものが好ましい。特に、６５ＧＰａ以上の高いヤング率を有しているものが好ましい。
なお、平滑性を示す単位Ｒｍｓは、二乗平均平方根粗さであり、原子間力顕微鏡で測定することができる。また平坦度は、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ Ｒｅａｄｉｎｇ）で示される表面の反り（変形量）を表す値で、基板表面を基準として最小自乗法で定められる平面を焦平面とし、この焦平面より上にある基板表面の最も高い位置と、焦平面より下にある基板表面の最も低い位置との高低差の絶対値である。
また、基板は、高反射率及び高転写精度を得るために、高い平滑性と平坦度を備えた基板が好ましい。特に、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑な表面（１０μｍ角エリアでの平滑性）と、１００ｎｍ以下の平坦度（１４２ｍｍ角エリアでの平坦度）を有することが好ましい。また、基板は、その上に形成される膜の膜応力による変形を防止するために、高い剛性を有しているものが好ましい。特に、６５ＧＰａ以上の高いヤング率を有しているものが好ましい。
なお、平滑性を示す単位Ｒｍｓは、二乗平均平方根粗さであり、原子間力顕微鏡で測定することができる。また平坦度は、ＴＩＲ（Ｔｏｔａｌ Ｉｎｄｉｃａｔｅｄ Ｒｅａｄｉｎｇ）で示される表面の反り（変形量）を表す値で、基板表面を基準として最小自乗法で定められる平面を焦平面とし、この焦平面より上にある基板表面の最も高い位置と、焦平面より下にある基板表面の最も低い位置との高低差の絶対値である。
また、基板上に形成される多層反射膜は、前述したように、屈折率の異なる元素が周期的に積層された多層膜であり、一般的には、重元素又はその化合物の薄膜と、軽元素又はその化合物の薄膜とが交互に４０〜６０周期程度積層された多層膜が用いられる。
例えば、波長１３〜１４ｎｍのＥＵＶ光に対する多層反射膜としては、前述のＭｏ膜とＳｉ膜を交互に４０〜６０周期程度積層したＭｏ／Ｓｉ周期積層膜が好ましく用いられる。その他に、ＥＵＶ光の領域で使用される多層反射膜として、Ｒｕ／Ｓｉ周期多層膜、Ｍｏ／Ｂｅ周期多層膜、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物周期多層膜、Ｓｉ／Ｎｂ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ周期多層膜、Ｓｉ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜などがある。要は、露光波長により、材質を適宜選択すればよい。
多層反射膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ法や、イオンビームスパッタ法などにより、各層を成膜することにより形成できる。上述したＭｏ／Ｓｉ周期多層膜の場合、例えばイオンビームスパッタ法により、まずＳｉターゲットを用いて厚さ数ｎｍ程度のＳｉ膜を成膜し、その後Ｍｏターゲットを用いて厚さ数ｎｍ程度のＭｏ膜を成膜し、これを一周期として、４０〜６０周期積層した後、最後に、酸化防止のための保護膜（キャッピング層とも呼んでいる）として、厚さ数ｎｍ程度のＳｉ膜を最上層に設けることが行われている。
例えば、波長１３〜１４ｎｍのＥＵＶ光に対する多層反射膜としては、前述のＭｏ膜とＳｉ膜を交互に４０〜６０周期程度積層したＭｏ／Ｓｉ周期積層膜が好ましく用いられる。その他に、ＥＵＶ光の領域で使用される多層反射膜として、Ｒｕ／Ｓｉ周期多層膜、Ｍｏ／Ｂｅ周期多層膜、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物周期多層膜、Ｓｉ／Ｎｂ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜、Ｓｉ／Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ周期多層膜、Ｓｉ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｒｕ周期多層膜などがある。要は、露光波長により、材質を適宜選択すればよい。
多層反射膜は、ＤＣマグネトロンスパッタ法や、イオンビームスパッタ法などにより、各層を成膜することにより形成できる。上述したＭｏ／Ｓｉ周期多層膜の場合、例えばイオンビームスパッタ法により、まずＳｉターゲットを用いて厚さ数ｎｍ程度のＳｉ膜を成膜し、その後Ｍｏターゲットを用いて厚さ数ｎｍ程度のＭｏ膜を成膜し、これを一周期として、４０〜６０周期積層した後、最後に、酸化防止のための保護膜（キャッピング層とも呼んでいる）として、厚さ数ｎｍ程度のＳｉ膜を最上層に設けることが行われている。
なお、本実施の形態の上記反射型マスクブランクスは、吸収体膜に所定の転写パターンを形成するためのレジスト膜が形成された状態であっても構わない。
上記反射型マスクブランクスを使用して得られる反射型マスクの態様としては、基板上に形成された多層反射膜上に、所定の転写パターンを有するバッファー層と吸収体膜のパターンが形成された反射型マスクが挙げられる。
上記反射型マスクブランクスを使用して得られる反射型マスクの態様としては、基板上に形成された多層反射膜上に、所定の転写パターンを有するバッファー層と吸収体膜のパターンが形成された反射型マスクが挙げられる。
（実施の形態２）
本発明に係る反射型マスクブランクスの実施の形態２は、基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えている。そして、本実施の形態では、該バッファー層を本発明のタンタル系材料で形成している。
本発明に係る反射型マスクブランクスの実施の形態２は、基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えている。そして、本実施の形態では、該バッファー層を本発明のタンタル系材料で形成している。
本実施の形態では、本発明のタンタル系材料で形成したバッファー層を備えることにより、バッファー層を吸収体膜パターンにしたがってパターニング形成する場合の加工特性が良好である。また、上記バッファー層もEUV光の良好な吸収性能を有するため、吸収体膜とバッファー層を合わせた全体でEUV光の吸収体膜として機能させることができ、吸収体膜とバッファー層を合わせた全体の膜厚をより薄い膜厚とすることができ、本実施の形態の反射型マスクブランクスから製造される反射型マスクを用いたパターン転写時に、ターンぼけの発生を防止して、高コントラストでパターン転写を行なえる。また、上記バッファー層を備えることにより、吸収体膜のパターン形成時、及びパターン修正時のエッチングによる多層反射膜のダメージが防止され、さらに、上記バッファー層は、高い平滑性が得られ、その上に形成される吸収体膜表面も高い平滑性が得られるので、形状精度の良好なパターンが得られる。
本実施の形態の反射型マスクブランクスにおける上記バッファー層を形成する本発明のタンタル系材料や、基板、多層反射膜などについては、前述の実施の形態１と同様であるので、ここでは重複説明は省略する。
なお、本発明のタンタル系材料からなるバッファー層は、さらにＢ、Ｎ、Ｏ、Ｃ、Ｓｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含有することにより、バッファー層のアモルファス性、表面平滑性、膜応力、或いは多層反射膜や吸収体膜との密着性、等をより向上することができる。
また、本発明のタンタル系材料からなるバッファー層は、実施の形態１のように吸収体膜として用いた場合と同様、マグネトロンスパッタリングなどのスパッタ法で形成するのが好ましい。
本発明のタンタル系材料からなるバッファー層の膜厚は、特に制約されないが、例えば３０〜１００ｎｍの範囲とすることが適当である。
なお、本発明のタンタル系材料からなるバッファー層は、さらにＢ、Ｎ、Ｏ、Ｃ、Ｓｉから選ばれる少なくとも１種の元素を含有することにより、バッファー層のアモルファス性、表面平滑性、膜応力、或いは多層反射膜や吸収体膜との密着性、等をより向上することができる。
また、本発明のタンタル系材料からなるバッファー層は、実施の形態１のように吸収体膜として用いた場合と同様、マグネトロンスパッタリングなどのスパッタ法で形成するのが好ましい。
本発明のタンタル系材料からなるバッファー層の膜厚は、特に制約されないが、例えば３０〜１００ｎｍの範囲とすることが適当である。
また、本実施の形態では、上記吸収体膜は、本発明のタンタル系材料とエッチング特性が異なる、例えば、クロムを主成分とするクロム系材料で形成されることが好ましい。この場合のクロム系材料としては、例えばＣｒＮ、ＣｒＡｇ、ＣｒＮＯ等を用いることができる。
実施の形態１と同様、本実施の形態の反射型マスクブランクスは、吸収体膜に所定の転写パターンを形成するためのレジスト膜が形成された状態であっても構わない。
（実施の形態３）
本発明に係る反射型マスクブランクスの実施の形態３は、基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えるとともに、前記多層反射膜と前記バッファー層との間に、該多層反射膜を保護するためのルテニウム（Ru）又はその化合物からなる保護膜が形成されている。そして、前記吸収体膜あるいはバッファー層は、実施の形態１と同様、本発明のタンタル系材料で形成されている。
本実施の形態においては、前述の実施の形態１あるいは実施の形態２における多層反射膜とバッファー層との間に、ルテニウム単体又はその化合物からなる保護膜を備えることにより、吸収体膜パターンに従ってバッファー層をパターン形成する時のエッチングによる多層反射膜のダメージを防止することができる。
本発明に係る反射型マスクブランクスの実施の形態３は、基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えるとともに、前記多層反射膜と前記バッファー層との間に、該多層反射膜を保護するためのルテニウム（Ru）又はその化合物からなる保護膜が形成されている。そして、前記吸収体膜あるいはバッファー層は、実施の形態１と同様、本発明のタンタル系材料で形成されている。
本実施の形態においては、前述の実施の形態１あるいは実施の形態２における多層反射膜とバッファー層との間に、ルテニウム単体又はその化合物からなる保護膜を備えることにより、吸収体膜パターンに従ってバッファー層をパターン形成する時のエッチングによる多層反射膜のダメージを防止することができる。
保護膜を形成するルテニウム化合物としては、Ｒｕを含有する化合物であれば特に限定されないが、たとえば、Ｒｕと、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｙ、Ｂ、Ｔｉ、Ｌａから選ばれる少なくとも１種とを含有するルテニウム化合物が好ましく挙げられる。具体的には、Ｍｏ６３Ｒｕ３７、ＮｂＲｕ、ＺｒＲｕ、Ｒｕ２Ｙ、ＲｕＢ、ＴｉＲｕ、ＬａＲｕ２等が例示される。また、ルテニウムからなる保護膜は、実質的にルテニウムからなるもの、例えばルテニウム中に微量に不純物が含まれているものも含むものとする。
上記ルテニウム化合物のRu含有量は、上記効果を引き出すためには１０〜９５原子％とすることが好ましい。
また、上記保護膜の膜厚は、０．５〜５ｎｍの範囲で選定することが好ましい。さらに好ましくは、多層反射膜上で反射される光の反射率が最大となる膜厚にすることが望ましい。
上記ルテニウム化合物のRu含有量は、上記効果を引き出すためには１０〜９５原子％とすることが好ましい。
また、上記保護膜の膜厚は、０．５〜５ｎｍの範囲で選定することが好ましい。さらに好ましくは、多層反射膜上で反射される光の反射率が最大となる膜厚にすることが望ましい。
上記保護膜は、基板上に前記多層反射膜を形成後、その上にＤＣマグネトロンスパッタ法やイオンビームスパッタ法などにより形成すればよい。たとえば多層反射膜がＭｏ／Ｓｉ周期多層膜である場合、その最上層（キャッピング層）であるＳｉ膜の上にルテニウム又はルテニウム化合物からなる保護膜が形成される。
本実施の形態の反射型マスクブランクスにおける基板、多層反射膜、本発明のタンタル系材料からなる吸収体膜あるいはバッファー層などについては、前述の実施の形態１、実施の形態２と同様であるので、ここでは重複説明は省略する。
本実施の形態の反射型マスクブランクスにおける基板、多層反射膜、本発明のタンタル系材料からなる吸収体膜あるいはバッファー層などについては、前述の実施の形態１、実施の形態２と同様であるので、ここでは重複説明は省略する。
（実施の形態４）
本発明に係る反射型マスクブランクスの実施の形態４は、基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該多層反射膜を保護するためのルテニウム（Ru）又はその化合物からなる保護膜を備え、前記吸収体膜は、本発明のタンタル系材料で形成している。
本実施の形態では、多層反射膜と吸収体膜との間に、ルテニウム単体又はその化合物からなる保護膜を備えることにより、吸収体膜のパターン形成時、及びパターン修正時のエッチングによる多層反射膜のダメージを防止することができる。保護膜を形成するルテニウム又はルテニウム化合物については、前述の実施の形態３の場合と同様である。また、上記ルテニウム化合物のRu含有量、保護膜の膜厚、保護膜の形成方法などについても、前述の実施の形態３の場合と同様である。
本発明に係る反射型マスクブランクスの実施の形態４は、基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該多層反射膜を保護するためのルテニウム（Ru）又はその化合物からなる保護膜を備え、前記吸収体膜は、本発明のタンタル系材料で形成している。
本実施の形態では、多層反射膜と吸収体膜との間に、ルテニウム単体又はその化合物からなる保護膜を備えることにより、吸収体膜のパターン形成時、及びパターン修正時のエッチングによる多層反射膜のダメージを防止することができる。保護膜を形成するルテニウム又はルテニウム化合物については、前述の実施の形態３の場合と同様である。また、上記ルテニウム化合物のRu含有量、保護膜の膜厚、保護膜の形成方法などについても、前述の実施の形態３の場合と同様である。
本実施の形態の反射型マスクブランクスにおける吸収体膜を形成する本発明のタンタル系材料や、基板、多層反射膜などについては、前述の実施の形態１と同様であるので、ここでは重複説明は省略する。
なお、本実施の形態の上記反射型マスクブランクスにおいても、吸収体膜に所定の転写パターンを形成するためのレジスト膜が形成された状態であっても構わない。
上記反射型マスクブランクスを使用して得られる反射型マスクの態様としては、基板上に形成された多層反射膜上に、所定の転写パターンを有する吸収体膜パターンが形成された反射型マスクが挙げられる。
なお、本実施の形態の上記反射型マスクブランクスにおいても、吸収体膜に所定の転写パターンを形成するためのレジスト膜が形成された状態であっても構わない。
上記反射型マスクブランクスを使用して得られる反射型マスクの態様としては、基板上に形成された多層反射膜上に、所定の転写パターンを有する吸収体膜パターンが形成された反射型マスクが挙げられる。
次に、本発明の反射型マスクブランクスを用いて反射型マスクを製造する工程を説明する。
図１は本発明の反射型マスクブランクスの一実施の形態及びこのマスクブランクスを用いて反射型マスクを製造する工程を示す概略断面図である。
図１に示す反射型マスクブランクスの一実施の形態としては、前述の実施の形態３の場合を例として挙げる。図１（ａ）に示すように、反射型マスクブランクス１０は、基板１上に多層反射膜２が形成され、その上に保護膜６を設け、更にその上に、バッファー層３及び吸収体膜４の各層が形成された構造をしている。
図１は本発明の反射型マスクブランクスの一実施の形態及びこのマスクブランクスを用いて反射型マスクを製造する工程を示す概略断面図である。
図１に示す反射型マスクブランクスの一実施の形態としては、前述の実施の形態３の場合を例として挙げる。図１（ａ）に示すように、反射型マスクブランクス１０は、基板１上に多層反射膜２が形成され、その上に保護膜６を設け、更にその上に、バッファー層３及び吸収体膜４の各層が形成された構造をしている。
反射型マスクブランクス１０（図１（ａ）参照）の各層の材料及び形成方法については上述した通りである。
そして、この反射型マスクブランクス１０の吸収体膜４に所定の転写パターンを形成する。まず、吸収体膜４上に電子線用レジストを塗布し、ベーキングを行う。次に、電子線描画機を用いて描画し、これを現像して、所定のレジストパターン５ａを形成する。
そして、この反射型マスクブランクス１０の吸収体膜４に所定の転写パターンを形成する。まず、吸収体膜４上に電子線用レジストを塗布し、ベーキングを行う。次に、電子線描画機を用いて描画し、これを現像して、所定のレジストパターン５ａを形成する。
形成されたレジストパターン５ａをマスクとして、吸収体膜４をドライエッチングして、所定の転写パターンを有する吸収体膜パターン４ａを形成する（同図（ｂ）参照）。吸収体膜４が本発明のタンタル系材料からなる場合、塩素ガスを用いたドライエッチングを用いることが出来る。
なお、熱濃硫酸を用いて、吸収体膜パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを除去して、マスク１１（同図（ｃ）参照）を作製する。
なお、熱濃硫酸を用いて、吸収体膜パターン４ａ上に残ったレジストパターン５ａを除去して、マスク１１（同図（ｃ）参照）を作製する。
通常はここで、吸収体膜パターン４ａが設計通りに形成されているかどうかの検査を行う。吸収体膜パターン４ａの検査には、例えば波長１９０ｎｍ〜２６０ｎｍ程度のＤＵＶ（Deep UV：深紫外）光が用いられ、この検査光が吸収体膜パターン４ａが形成されたマスク１１上に入射される。ここでは、吸収体膜パターン４ａ上で反射される検査光と、吸収体膜４が除去されて露出したバッファー層３で反射される検査光とを検出し、そのコントラストを観察することによって、検査を行う。
このようにして、例えば、除去されるべきでない吸収体膜が除去されたピンホール欠陥（白欠陥）や、エッチング不足により一部が除去されずに残っているエッチング不足欠陥（黒欠陥）を検出する。このようなピンホール欠陥や、エッチング不足による欠陥が検出された場合には、これを修正する。エッチング不足による欠陥の修正には、例えば、集束イオンビーム（Focussed Ion Beam：ＦＩＢ）照射による不要部分の除去を行うなどの方法がある。また、ピンホール欠陥の修正には、ＦＩＢアシストデポジション法により炭素膜等をピンホールに堆積させるなどの方法がある。また、このとき、バッファー層３は、ＦＩＢ照射に対して、多層反射膜２を保護する保護膜となる。
このようにして、例えば、除去されるべきでない吸収体膜が除去されたピンホール欠陥（白欠陥）や、エッチング不足により一部が除去されずに残っているエッチング不足欠陥（黒欠陥）を検出する。このようなピンホール欠陥や、エッチング不足による欠陥が検出された場合には、これを修正する。エッチング不足による欠陥の修正には、例えば、集束イオンビーム（Focussed Ion Beam：ＦＩＢ）照射による不要部分の除去を行うなどの方法がある。また、ピンホール欠陥の修正には、ＦＩＢアシストデポジション法により炭素膜等をピンホールに堆積させるなどの方法がある。また、このとき、バッファー層３は、ＦＩＢ照射に対して、多層反射膜２を保護する保護膜となる。
こうして、パターン検査及び修正が終えた後、露出したバッファー層３を吸収体膜パターン４ａに従って除去し、バッファー層にパターン３ａを形成して、反射型マスク２０を作製する（同図（ｄ）参照）。ここで、クロム系材料からなるバッファー層の場合は、塩素と酸素を含む混合ガスでのドライエッチングを用いることができる。バッファー層を除去した部分では、露光光の反射領域である多層反射膜２が露出する。露出した多層反射膜２上には例えばルテニウム化合物によりなる保護膜６が形成されている。このとき、保護膜６は、バッファー層３のドライエッチングに対して多層反射膜２を保護する。
最後に、仕様通りの寸法精度で吸収体膜パターン４ａが形成されているかどうかの最終的な確認の検査を行う。この最終確認検査の場合も、前述のＤＵＶ光が用いられる。
また、本発明により製造される反射型マスクは、ＥＵＶ 光（波長０．２〜１００ｎｍ程度）を露光光として用いた場合に特に好適であるが、他の波長の光に対しても適宜用いることができる。
また、本発明により製造される反射型マスクは、ＥＵＶ 光（波長０．２〜１００ｎｍ程度）を露光光として用いた場合に特に好適であるが、他の波長の光に対しても適宜用いることができる。
以下、実施例により、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。
以下の実施例においてコントラストとは、例えばＥＵＶ光を露光光とする反射型マスクのコントラスト（マスクコントラスト）、すなわち、
コントラスト＝反射率比（多層反射膜からの反射率／吸収体膜からの反射率）
で定義される値を意味するものとする。
以下に示す実施例１は、前述の実施の形態１に係る実施例である。
以下の実施例においてコントラストとは、例えばＥＵＶ光を露光光とする反射型マスクのコントラスト（マスクコントラスト）、すなわち、
コントラスト＝反射率比（多層反射膜からの反射率／吸収体膜からの反射率）
で定義される値を意味するものとする。
以下に示す実施例１は、前述の実施の形態１に係る実施例である。
（実施例１）
使用する基板は、SiO2-TiO2系のガラス基板（６インチ角、厚さが６．３ｍｍ）である。この基板の熱膨張係数は０．２×１０−７／℃、ヤング率は６７ＧＰａである。そして、このガラス基板は機械研磨により、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑な表面と、１００ｎｍ以下の平坦度に形成した。
基板上に形成される多層反射膜は、１３〜１４ｎｍの露光光波長帯域に適した多層反射膜とするために、Ｍｏ膜／Ｓｉ膜周期多層反射膜を採用した。即ち、多層反射膜は、ＭｏターゲットとＳｉターゲットを使用し、イオンビームスパッタリングにより基板上に交互に積層して形成した。Ｓｉ膜を４．２ｎｍ、Ｍｏ膜を２．８ｎｍ、これを一周期として、４０周期積層した後、最後にキャッピング層としてＳｉ膜を１１ｎｍ成膜して多層反射膜付き基板を得た。この多層反射膜に対し、１３．５ｎｍのＥＵＶ光を入射角６．０度で反射率を測定したところ、反射率は６４．８％であった。また、この多層反射膜表面の表面粗さは０．１３ｎｍＲｍｓであった。
使用する基板は、SiO2-TiO2系のガラス基板（６インチ角、厚さが６．３ｍｍ）である。この基板の熱膨張係数は０．２×１０−７／℃、ヤング率は６７ＧＰａである。そして、このガラス基板は機械研磨により、０．２ｎｍＲｍｓ以下の平滑な表面と、１００ｎｍ以下の平坦度に形成した。
基板上に形成される多層反射膜は、１３〜１４ｎｍの露光光波長帯域に適した多層反射膜とするために、Ｍｏ膜／Ｓｉ膜周期多層反射膜を採用した。即ち、多層反射膜は、ＭｏターゲットとＳｉターゲットを使用し、イオンビームスパッタリングにより基板上に交互に積層して形成した。Ｓｉ膜を４．２ｎｍ、Ｍｏ膜を２．８ｎｍ、これを一周期として、４０周期積層した後、最後にキャッピング層としてＳｉ膜を１１ｎｍ成膜して多層反射膜付き基板を得た。この多層反射膜に対し、１３．５ｎｍのＥＵＶ光を入射角６．０度で反射率を測定したところ、反射率は６４．８％であった。また、この多層反射膜表面の表面粗さは０．１３ｎｍＲｍｓであった。
次に、この多層反射膜上に、バッファー層としてＣｒＮ膜を２５ｎｍの厚さに成膜した。即ち、Ｃｒターゲットを用いて、アルゴンに窒素ガスを１０％添加して、DCマグネトロンスパッタリング法によって成膜した。
次に、このバッファー層上に、吸収体膜として、ＴａＨｆターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴａＨｆ膜を５０ｎｍの厚さに成膜し、反射型マスクブランクスを得た（実施例１−１の反射型マスクブランクスとする。）。なお、成膜したＴａＨｆ膜の組成比は、Ｔａが８０原子％、Ｈｆが２０原子％であった。
次に、このバッファー層上に、吸収体膜として、ＴａＨｆターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴａＨｆ膜を５０ｎｍの厚さに成膜し、反射型マスクブランクスを得た（実施例１−１の反射型マスクブランクスとする。）。なお、成膜したＴａＨｆ膜の組成比は、Ｔａが８０原子％、Ｈｆが２０原子％であった。
次に、実施例１−１の反射型マスクブランクスにおける上記吸収体膜の材料をＴａＺｒ（Ｔａ：８０原子％、Ｚｒ：２０原子％）とした以外は実施例１−１と同様にして、実施例１−２の反射型マスクブランクスを作製した。
次に、これら実施例１−１、１−２の反射型マスクブランクスを用いて、所定の転写パターンを有するEUV露光用反射型マスクを以下のように作製した。ここではデザインルールが７０ｎｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有するEUVマスクを作製した。
次に、これら実施例１−１、１−２の反射型マスクブランクスを用いて、所定の転写パターンを有するEUV露光用反射型マスクを以下のように作製した。ここではデザインルールが７０ｎｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有するEUVマスクを作製した。
まず、上記反射型マスクブランクス上に電子線描画用レジストを形成し、電子線描画と現像により所定のレジストパターンを形成した。
このレジストパターンをマスクとして、塩素ガスを用いて吸収体膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
さらに、塩素と酸素の混合ガスを用いて、反射領域上（吸収体膜のパターンのない部分）に残存しているバッファー層を吸収体膜のパターンに従ってドライエッチングして除去し、多層反射膜を露出させ、反射型マスクを得た。
こうして、実施例１−１、１−２の反射型マスクを得た。
このレジストパターンをマスクとして、塩素ガスを用いて吸収体膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
さらに、塩素と酸素の混合ガスを用いて、反射領域上（吸収体膜のパターンのない部分）に残存しているバッファー層を吸収体膜のパターンに従ってドライエッチングして除去し、多層反射膜を露出させ、反射型マスクを得た。
こうして、実施例１−１、１−２の反射型マスクを得た。
次に、得られた実施例１−１、１−２の反射型マスクを用いて、図２に示す半導体基板上へのＥＵＶ光によるパターン転写装置による露光転写を行った。
反射型マスクを搭載したパターン転写装置５０は、レーザープラズマX線源３１、縮小光学系３２等から概略構成される。縮小光学系３２は、X線反射ミラーを用いている。縮小光学系３２により、反射型マスク２０で反射されたパターンは通常１／４程度に縮小される。尚、露光波長として１３〜１４ｎｍの波長帯を使用するので、光路が真空中になるように予め設定した。
このような状態で、レーザープラズマX線源３１から得られたＥＵＶ光を反射型マスク２０に入射し、ここで反射された光を縮小光学系３２を通してシリコンウエハ（レジスト層付き半導体基板）３３上に転写した。
反射型マスクを搭載したパターン転写装置５０は、レーザープラズマX線源３１、縮小光学系３２等から概略構成される。縮小光学系３２は、X線反射ミラーを用いている。縮小光学系３２により、反射型マスク２０で反射されたパターンは通常１／４程度に縮小される。尚、露光波長として１３〜１４ｎｍの波長帯を使用するので、光路が真空中になるように予め設定した。
このような状態で、レーザープラズマX線源３１から得られたＥＵＶ光を反射型マスク２０に入射し、ここで反射された光を縮小光学系３２を通してシリコンウエハ（レジスト層付き半導体基板）３３上に転写した。
反射型マスク２０に入射した光は、吸収体パターン４ａ（図１参照）のある部分では、吸収体膜に吸収されて反射されず、一方、吸収体パターン４ａのない部分に入射した光は多層反射膜により反射される。このようにして、反射型マスク２０から反射される光により形成される像が縮小光学系３２に入射する。縮小光学系３２を経由した露光光は、シリコンウエハ３３上のレジスト層に転写パターンを露光する。そして、この露光済レジスト層を現像することによってシリコンウエハ３３上にレジストパターンを形成した。
以上のようにして半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、実施例１−１、１−２の反射型マスクの精度は何れも、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、高いコントラストで転写精度の良好なパターン転写を実現することができることが確認できた。
以上のようにして半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、実施例１−１、１−２の反射型マスクの精度は何れも、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、高いコントラストで転写精度の良好なパターン転写を実現することができることが確認できた。
以下に示す実施例２は、前述の実施の形態３に係る実施例である。
（実施例２）
実施例１と同じガラス基板上に、ＭｏターゲットとＳｉターゲットを使用し、イオンビームスパッタリングにより基板上に交互に積層して、Ｍｏ膜／Ｓｉ膜周期多層反射膜を形成した。即ち、Ｓｉ膜を４．２ｎｍ、Ｍｏ膜を２．８ｎｍ、これを一周期として、４０周期積層した後、最後にキャッピング層としてＳｉ膜を４ｎｍ成膜し、更にその上に保護膜としてＲｕＮｂターゲットを用いてＲｕＮｂ膜を２．５ｎｍ成膜して多層反射膜付き基板を得た。この多層反射膜に対し、１３．５ｎｍのＥＵＶ光を入射角６．０度で反射率を測定したところ、反射率は６４．２％であった。また、この多層反射膜表面の表面粗さは０．１３ｎｍＲｍｓであった。
（実施例２）
実施例１と同じガラス基板上に、ＭｏターゲットとＳｉターゲットを使用し、イオンビームスパッタリングにより基板上に交互に積層して、Ｍｏ膜／Ｓｉ膜周期多層反射膜を形成した。即ち、Ｓｉ膜を４．２ｎｍ、Ｍｏ膜を２．８ｎｍ、これを一周期として、４０周期積層した後、最後にキャッピング層としてＳｉ膜を４ｎｍ成膜し、更にその上に保護膜としてＲｕＮｂターゲットを用いてＲｕＮｂ膜を２．５ｎｍ成膜して多層反射膜付き基板を得た。この多層反射膜に対し、１３．５ｎｍのＥＵＶ光を入射角６．０度で反射率を測定したところ、反射率は６４．２％であった。また、この多層反射膜表面の表面粗さは０．１３ｎｍＲｍｓであった。
次に、この多層反射膜上に、バッファー層としてＣｒＮ膜を２５ｎｍの厚さに成膜した。即ち、Ｃｒターゲットを用いて、アルゴンに窒素ガスを１０％添加して、DCマグネトロンスパッタリング法によって成膜した。
次に、このバッファー層上に、吸収体膜として、ＴａＨｆターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴａＨｆ膜を５０ｎｍの厚さに成膜し、反射型マスクブランクスを得た（実施例２−１の反射型マスクブランクスとする。）。なお、成膜したＴａＨｆ膜の組成比は、Ｔａが８０原子％、Ｈｆが２０原子％であった。
次に、このバッファー層上に、吸収体膜として、ＴａＨｆターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴａＨｆ膜を５０ｎｍの厚さに成膜し、反射型マスクブランクスを得た（実施例２−１の反射型マスクブランクスとする。）。なお、成膜したＴａＨｆ膜の組成比は、Ｔａが８０原子％、Ｈｆが２０原子％であった。
次に、実施例２−１の反射型マスクブランクスにおける上記吸収体膜の材料をＴａＺｒ（Ｔａ：８０原子％、Ｚｒ：２０原子％）とした以外は実施例２−１と同様にして、実施例２−２の反射型マスクブランクスを作製した。
次に、これら実施例２−１、２−２の反射型マスクブランクスを用いて、実施例１と同様デザインルールが７０ｎｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有するEUV露光用反射型マスクを以下のように作製した。
次に、これら実施例２−１、２−２の反射型マスクブランクスを用いて、実施例１と同様デザインルールが７０ｎｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有するEUV露光用反射型マスクを以下のように作製した。
まず、上記反射型マスクブランクス上に電子線描画用レジストを形成し、電子線描画と現像により所定のレジストパターンを形成した。
このレジストパターンをマスクとして、塩素ガスを用いて吸収体膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
さらに、塩素と酸素の混合ガスを用いて、反射領域上（吸収体膜のパターンのない部分）に残存しているバッファー層を吸収体膜のパターンに従ってドライエッチングして除去し、多層反射膜を露出させ、反射型マスクを得た。露出した多層反射膜表面にはＲｕＮｂ保護膜を有する。
こうして、実施例２−１、２−２の反射型マスクを得た。
このレジストパターンをマスクとして、塩素ガスを用いて吸収体膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
さらに、塩素と酸素の混合ガスを用いて、反射領域上（吸収体膜のパターンのない部分）に残存しているバッファー層を吸収体膜のパターンに従ってドライエッチングして除去し、多層反射膜を露出させ、反射型マスクを得た。露出した多層反射膜表面にはＲｕＮｂ保護膜を有する。
こうして、実施例２−１、２−２の反射型マスクを得た。
次に、得られた実施例２−１、２−２の反射型マスクを用いて、実施例１と同様に図２のパターン転写装置を用いて半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、実施例２−１、２−２の反射型マスクの精度は何れも、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、高いコントラストで転写精度の良好なパターン転写を実現することができることが確認できた。
以下に示す実施例３は、前述の実施の形態４に係る実施例である。
（実施例３）
実施例１と同じガラス基板上に、ＭｏターゲットとＳｉターゲットを使用し、イオンビームスパッタリングにより基板上に交互に積層して、Ｍｏ膜／Ｓｉ膜周期多層反射膜を形成した。即ち、Ｓｉ膜を４．２ｎｍ、Ｍｏ膜を２．８ｎｍ、これを一周期として、４０周期積層した後、キャッピング層としてＳｉ膜を４ｎｍ成膜し、更にその上に保護膜としてＲｕＮｂターゲットを用いてＲｕＮｂ膜を２．５ｎｍ成膜して多層反射膜付き基板を得た。この多層反射膜に対し、１３．５ｎｍのＥＵＶ光を入射角６．０度で反射率を測定したところ、反射率は６４．２％であった。また、この多層反射膜表面の表面粗さは０．１３ｎｍＲｍｓであった。
（実施例３）
実施例１と同じガラス基板上に、ＭｏターゲットとＳｉターゲットを使用し、イオンビームスパッタリングにより基板上に交互に積層して、Ｍｏ膜／Ｓｉ膜周期多層反射膜を形成した。即ち、Ｓｉ膜を４．２ｎｍ、Ｍｏ膜を２．８ｎｍ、これを一周期として、４０周期積層した後、キャッピング層としてＳｉ膜を４ｎｍ成膜し、更にその上に保護膜としてＲｕＮｂターゲットを用いてＲｕＮｂ膜を２．５ｎｍ成膜して多層反射膜付き基板を得た。この多層反射膜に対し、１３．５ｎｍのＥＵＶ光を入射角６．０度で反射率を測定したところ、反射率は６４．２％であった。また、この多層反射膜表面の表面粗さは０．１３ｎｍＲｍｓであった。
次に、この多層反射膜上に、吸収体膜として、ＴａＨｆターゲットを用いて、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、ＴａＨｆ膜を５０ｎｍの厚さに成膜し、反射型マスクブランクスを得た（実施例３−１の反射型マスクブランクスとする。）。なお、成膜したＴａＨｆ膜の組成比は、Ｔａが８０原子％、Ｈｆが２０原子％であった。
次に、実施例３−１の反射型マスクブランクスにおける上記吸収体膜の材料をＴａＺｒ（Ｔａ：８０原子％、Ｚｒ：２０原子％）とした以外は実施例３−１と同様にして、実施例３−２の反射型マスクブランクスを作製した。
次に、実施例３−１の反射型マスクブランクスにおける上記吸収体膜の材料をＴａＺｒ（Ｔａ：８０原子％、Ｚｒ：２０原子％）とした以外は実施例３−１と同様にして、実施例３−２の反射型マスクブランクスを作製した。
次に、これら実施例３−１、３−２の反射型マスクブランクスを用いて、実施例１と同様デザインルールが７０ｎｍの１６Ｇｂｉｔ−ＤＲＡＭ用のパターンを有するEUV露光用反射型マスクを以下のように作製した。
まず、上記反射型マスクブランクス上に電子線描画用レジストを形成し、電子線描画と現像により所定のレジストパターンを形成した。
このレジストパターンをマスクとして、塩素ガスを用いて吸収体膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
こうして、実施例３−１、３−２の反射型マスクを得た。
まず、上記反射型マスクブランクス上に電子線描画用レジストを形成し、電子線描画と現像により所定のレジストパターンを形成した。
このレジストパターンをマスクとして、塩素ガスを用いて吸収体膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
こうして、実施例３−１、３−２の反射型マスクを得た。
次に、得られた実施例３−１、３−２の反射型マスクを用いて、実施例１と同様に図２のパターン転写装置を用いて半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、実施例３−１、３−２の反射型マスクの精度は何れも、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、高いコントラストで転写精度の良好なパターン転写を実現することができることが確認できた。
１ 基板
２ 多層反射膜
３ バッファー層
４ 吸収体膜
５ａ レジストパターン
６ 保護膜
１０ 反射型マスクブランクス
２０ 反射型マスク
５０ パターン転写装置
２ 多層反射膜
３ バッファー層
４ 吸収体膜
５ａ レジストパターン
６ 保護膜
１０ 反射型マスクブランクス
２０ 反射型マスク
５０ パターン転写装置
Claims (9)
- 基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、さらに前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えた反射型マスクブランクスであって、
前記吸収体膜は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクス。 - 前記吸収体膜は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランクス。
- 基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有する反射型マスクブランクスであって、
前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該吸収体膜とエッチング特性が異なるバッファー層を備えており、該バッファー層は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクス。 - 前記バッファー層は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする請求項３に記載の反射型マスクブランクス。
- 前記多層反射膜と前記バッファー層との間に、該多層反射膜を保護するためのルテニウム（Ru）又はその化合物からなる保護膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一に記載の反射型マスクブランクス。
- 基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有する反射型マスクブランクスであって、
前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、該多層反射膜を保護するためのルテニウム（Ru）又はその化合物からなる保護膜が形成されており、
前記吸収体膜は、タンタル（Ta）を主成分とし、さらにハフニウム（Hf）またはジルコニウム（Zr）の少なくとも何れか一方の元素を含有する材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクス。 - 前記吸収体膜は、さらにホウ素（B）、窒素（N）、酸素（O）、炭素（C）、珪素（Si）から選ばれる少なくとも１種の元素を含有することを特徴とする請求項６に記載の反射型マスクブランクス。
- 請求項１乃至７の何れか一に記載の反射型マスクブランクスの前記吸収体膜に、被転写体に対する転写パターンとなる吸収体膜パターンが形成されていることを特徴とする反射型マスク。
- 請求項８に記載の反射型マスクを使用したリソグラフィ技術により半導体基板上に微細パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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