WO2018159785A1 - 反射型マスクブランク、反射型マスク及びその製造方法、並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents

反射型マスクブランク、反射型マスク及びその製造方法、並びに半導体装置の製造方法 Download PDF

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洋平 池邊
順一 堀川
貴弘 尾上
瑞生 片岡
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Definitions

  • the present invention relates to a reflective mask blank, a reflective mask, a manufacturing method thereof, and a manufacturing method of a semiconductor device, which are original plates for manufacturing an exposure mask used for manufacturing a semiconductor device.
  • EUV lithography using extreme ultraviolet (EUV) with a wavelength of around 13.5 nm has been developed.
  • EUV lithography a reflective mask is used because there are few materials transparent to EUV light.
  • a multilayer reflective film that reflects exposure light is formed on a low thermal expansion substrate, and a mask structure in which a desired transfer pattern is formed on a protective film for protecting the multilayer reflective film.
  • Basic structure In order to realize fine pattern transfer, EUV lithography, a reflective mask is used because there are few materials transparent to EUV light. In this reflective mask, a multilayer reflective film that reflects exposure light is formed on a low thermal expansion substrate, and a mask structure in which a desired transfer pattern is formed on a protective film for protecting the multilayer reflective film. Basic structure.
  • a binary-type reflective mask composed of a relatively thick absorber pattern that sufficiently absorbs EUV light, a light that attenuates EUV light by light absorption, and a multilayer reflective film
  • a phase shift type reflection mask (halftone phase shift type reflection mask) composed of a relatively thin absorber pattern that generates reflected light whose phase is substantially reversed (about 180 ° phase inversion).
  • This phase shift type reflection mask (halftone phase shift type reflection mask) has the effect of improving the resolution because a high transfer optical image contrast can be obtained by the phase shift effect similarly to the transmission type optical phase shift mask.
  • the film thickness of the absorber pattern (phase shift pattern) of the phase shift type reflective mask is thin, a fine phase shift pattern can be formed with high accuracy.
  • EUV lithography a projection optical system including a large number of reflecting mirrors is used because of the light transmittance. Then, EUV light is incident obliquely on the reflective mask so that the plurality of reflecting mirrors do not block the projection light (exposure light). At present, the incident angle is mainly 6 ° with respect to the vertical plane of the reflective mask substrate. Studies are being conducted in the direction of increasing the numerical aperture (NA) of the projection optical system so that the angle becomes more oblique incidence of about 8 °.
  • NA numerical aperture
  • EUV lithography has an inherent problem called a shadowing effect because exposure light is incident obliquely.
  • the shadowing effect is a phenomenon in which exposure light is incident on the absorber pattern having a three-dimensional structure from an oblique direction, and a shadow is formed, thereby changing the size and position of the pattern formed by transfer.
  • the three-dimensional structure of the absorber pattern becomes a wall and a shadow is formed on the shade side, and the size and position of the transferred pattern changes. For example, there is a difference in the size and position of the transfer patterns between the case where the direction of the absorber pattern to be arranged is parallel to the direction of the oblique incident light and the case where the direction is perpendicular, and the transfer accuracy is lowered.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose techniques related to such a reflective mask for EUV lithography and a mask blank for producing the same. Patent Document 1 also discloses a shadowing effect. Conventionally, by using a phase shift type reflective mask as a reflective mask for EUV lithography, the thickness of the phase shift pattern is made relatively thinner than in the case of a binary type reflective mask, and the transfer accuracy is reduced due to the shadowing effect. We are trying to suppress it.
  • the film thickness of the absorber film is required to be less than 60 nm, preferably 50 nm or less.
  • Ta has been conventionally used as a material for forming an absorber film (phase shift film) of a reflective mask blank.
  • the refractive index n of Ta in EUV light for example, wavelength 13.5 nm
  • n of Ta in EUV light is about 0.943
  • the absorber film (phase shift film) formed only of Ta is used. Thinning is limited to 60 nm.
  • a metal material having a high extinction coefficient k high absorption effect
  • the metal material having a large extinction coefficient k at a wavelength of 13.5 nm include cobalt (Co) and nickel (Ni).
  • Co and Ni have magnetism, there is a concern that if an electron beam is drawn on a resist film on an absorber film formed using these materials, a pattern as designed cannot be drawn. Is done.
  • the present invention provides a reflective mask blank that can further reduce the shadowing effect of the reflective mask and that can form a fine and highly accurate phase shift pattern, and a reflective mask produced thereby. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
  • the present invention has the following configuration.
  • (Configuration 1) A reflective mask blank having a multilayer reflective film and an absorber film in this order on a substrate, The reflective mask blank, wherein the absorber film is made of a material containing an amorphous metal containing at least one element of cobalt (Co) and nickel (Ni).
  • the amorphous metal includes at least one element of cobalt (Co) and nickel (Ni), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium. 2.
  • the amorphous metal is obtained by adding tantalum (Ta) to at least one element of the cobalt (Co) and nickel (Ni), and the content of the tantalum (Ta) is 10 atomic% or more 90%
  • An etching mask film is provided on the absorber film, and the etching mask film is made of a material containing chromium (Cr) or a material containing silicon (Si).
  • a reflective mask blank according to any one of the above.
  • etching stopper film is provided between the protective film and the absorber film, and the etching stopper film is made of a material containing chromium (Cr) or a material containing silicon (Si). Or the reflective mask blank of 5.
  • a reflective mask comprising an absorber pattern in which the absorber film in the reflective mask blank according to any one of configurations 1 to 6 is patterned.
  • (Configuration 8) A reflective mask characterized in that the absorber film of the reflective mask blank according to any one of configurations 1 to 6 is patterned by dry etching using a chlorine-based gas to form an absorber pattern. Production method.
  • a semiconductor comprising a step of setting a reflective mask according to Configuration 7 in an exposure apparatus having an exposure light source that emits EUV light, and transferring a transfer pattern to a resist film formed on a transfer substrate.
  • Device manufacturing method
  • the thickness of the absorber film can be reduced, the shadowing effect can be reduced, and a fine and highly accurate absorber.
  • the pattern can be formed with a stable cross-sectional shape with little sidewall roughness. Therefore, the reflective mask manufactured using the reflective mask blank of this structure can form the absorber pattern itself formed on the mask finely and with high accuracy, and also prevents deterioration in accuracy during transfer due to shadowing. it can. Further, by performing EUV lithography using this reflective mask, it is possible to provide a fine and highly accurate method for manufacturing a semiconductor device.
  • the back-surface conductive film is an intermediate layer and SiO 2 film as a Pt film
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an essential part for explaining the configuration of a reflective mask blank according to the present invention.
  • a reflective mask blank 100 includes a substrate 1, a multilayer reflective film 2 that reflects EUV light that is exposure light formed on the first main surface (front surface) side, and the multilayer reflective film. 2, an etchant used for patterning an absorber film 4 to be described later, a protective film 3 formed of a material resistant to a cleaning liquid, and an absorber film that absorbs EUV light 4 and these are stacked in this order. Further, a back surface conductive film 5 for electrostatic chuck is formed on the second main surface (back surface) side of the substrate 1.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the relevant part showing another example of a reflective mask blank according to the present invention.
  • the reflective mask blank 300 includes a substrate 1, a multilayer reflective film 2, a protective film 3, an absorber film 4, and a back conductive film 5.
  • a reflective mask blank 300 shown in FIG. 13 further has an etching mask film 6 on the absorber film 4 that serves as an etching mask for the absorber film 4 when the absorber film 4 is etched.
  • the reflective mask blank 300 which has the etching mask film
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the relevant part showing still another example of the reflective mask blank according to the present invention.
  • the reflective mask blank 500 is similar to the reflective mask blank 300 shown in FIG. 13 in that the substrate 1, the multilayer reflective film 2, the protective film 3, the absorber film 4, the etching mask film 6, and the back conductive film. 5.
  • a reflective mask blank 500 shown in FIG. 15 further includes an etching stopper film 7 that serves as an etching stopper when the absorber film 4 is etched between the protective film 3 and the absorber film 4.
  • the etching mask film 6 and the etching stopper film 7 are peeled off. May be.
  • the reflective mask blanks 100, 300, and 500 include a configuration in which the back conductive film 5 is not formed. Further, the reflective mask blanks 100, 300, and 500 include a mask blank with a resist film in which a resist film is formed on the absorber film 4 or the etching mask film 6.
  • a multilayer reflective film 2 formed on the main surface of the substrate 1 means that the multilayer reflective film 2 is disposed in contact with the surface of the substrate 1.
  • a case where it means that another film is provided between the substrate 1 and the multilayer reflective film 2 is also included.
  • the film A is disposed on the film B means that the film A and the film B are not interposed between the film A and the film B without interposing another film. It means that it is arranged so that it touches directly.
  • ⁇ Board A substrate 1 having a low thermal expansion coefficient within a range of 0 ⁇ 5 ppb / ° C. is preferably used in order to prevent distortion of the absorber pattern due to heat during exposure with EUV light.
  • a material having a low thermal expansion coefficient in this range for example, SiO 2 —TiO 2 glass, multicomponent glass ceramics, and the like can be used.
  • the first main surface of the substrate 1 on which the transfer pattern (an absorber film described later constitutes this) is formed is subjected to surface processing so as to have high flatness from the viewpoint of obtaining at least pattern transfer accuracy and position accuracy. ing.
  • the flatness is preferably 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, particularly preferably in a 132 mm ⁇ 132 mm region on the main surface on the side where the transfer pattern of the substrate 1 is formed. 0.03 ⁇ m or less.
  • the second main surface opposite to the side on which the absorber film is formed is a surface that is electrostatically chucked when being set in the exposure apparatus, and has a flatness of 0.1 ⁇ m in a 132 mm ⁇ 132 mm region. Or less, more preferably 0.05 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.03 ⁇ m or less.
  • the flatness on the second main surface side in the reflective mask blank 100 is preferably 1 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or less, and particularly preferably 0.3 ⁇ m in a 142 mm ⁇ 142 mm region. It is as follows.
  • the high surface smoothness of the substrate 1 is an extremely important item.
  • the surface roughness of the first main surface of the substrate 1 on which the transfer absorber pattern is formed is preferably not more than 0.1 nm in terms of root mean square roughness (RMS).
  • RMS root mean square roughness
  • the surface smoothness can be measured with an atomic force microscope.
  • the substrate 1 has high rigidity in order to prevent deformation due to film stress of a film (multilayer reflective film 2 or the like) formed thereon.
  • a film multilayer reflective film 2 or the like
  • those having a high Young's modulus of 65 GPa or more are preferable.
  • the multilayer reflective film 2 gives a function of reflecting EUV light in a reflective mask, and has a multilayer film structure in which layers mainly composed of elements having different refractive indexes are periodically laminated. .
  • a thin film (high refractive index layer) of a light element or a compound thereof, which is a high refractive index material, and a thin film (low refractive index layer) of a heavy element or a compound thereof, which is a low refractive index material, are alternately 40
  • a multilayer film laminated for about 60 cycles is used as the multilayer reflective film 2.
  • the multilayer film may be laminated in a plurality of periods, with a laminated structure of a high refractive index layer / low refractive index layer in which a high refractive index layer and a low refractive index layer are laminated in this order from the substrate 1 side as one cycle.
  • a low-refractive index layer and a high-refractive index layer in which the low-refractive index layer and the high-refractive index layer are stacked in this order may be stacked in a plurality of periods.
  • the outermost layer of the multilayer reflective film 2, that is, the surface layer opposite to the substrate 1 of the multilayer reflective film 2, is preferably a high refractive index layer.
  • the uppermost layer has a low refractive index.
  • the low refractive index layer constitutes the outermost surface of the multilayer reflective film 2
  • the multilayer film described above when the low-refractive index layer / high-refractive index layer stack structure in which the low-refractive index layer and the high-refractive index layer are stacked in this order from the substrate 1 side is a plurality of periods, Since the upper layer is a high refractive index layer, it can be left as it is.
  • a layer containing silicon (Si) is employed as the high refractive index layer.
  • Si Si compound containing boron (B), carbon (C), nitrogen (N), and oxygen (O) in addition to Si alone may be used.
  • a layer containing Si As the high refractive index layer, a reflective mask for EUV lithography having excellent EUV light reflectivity can be obtained.
  • a glass substrate is preferably used as the substrate 1. Si is also excellent in adhesion to the glass substrate.
  • a single metal selected from molybdenum (Mo), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), and platinum (Pt), or an alloy thereof is used.
  • a Mo / Si periodic laminated film in which Mo films and Si films are alternately laminated for about 40 to 60 periods is preferably used.
  • a silicon oxide containing silicon and oxygen is formed between the uppermost layer (Si) and the Ru-based protective film 3 by forming a high refractive index layer, which is the uppermost layer of the multilayer reflective film 2, with silicon (Si).
  • a layer may be formed.
  • the reflectance of such a multilayer reflective film 2 alone is usually 65% or more, and the upper limit is usually 73%.
  • the thickness and period of each constituent layer of the multilayer reflective film 2 may be appropriately selected depending on the exposure wavelength, and are selected so as to satisfy the Bragg reflection law.
  • the multilayer reflective film 2 there are a plurality of high refractive index layers and low refractive index layers, but the thicknesses of the high refractive index layers and the low refractive index layers may not be the same.
  • the film thickness of the Si layer on the outermost surface of the multilayer reflective film 2 can be adjusted within a range in which the reflectance is not lowered.
  • the film thickness of the outermost surface Si (high refractive index layer) can be 3 nm to 10 nm.
  • the method for forming the multilayer reflective film 2 is known in the art, but can be formed by depositing each layer of the multilayer reflective film 2 by, for example, ion beam sputtering.
  • ion beam sputtering In the case of the Mo / Si periodic multilayer film described above, an Si film having a thickness of about 4 nm is first formed on the substrate 1 using an Si target, for example, by ion beam sputtering, and then about 3 nm in thickness using a Mo target. The Mo film is formed, and this is set as one period, and is laminated for 40 to 60 periods to form the multilayer reflective film 2 (the outermost layer is a Si layer).
  • it is preferable to form the multilayer reflective film 2 by supplying krypton (Kr) ion particles from an ion source and performing ion beam sputtering.
  • Kr krypton
  • the protective film 3 is formed on the multilayer reflective film 2 in order to protect the multilayer reflective film 2 from dry etching and cleaning in the reflective mask manufacturing process described later. In addition, the multilayer reflective film 2 is also protected at the time of correcting the black defect of the absorber pattern using the electron beam (EB).
  • FIG. 1 shows a case where the protective film 3 has one layer, but a laminated structure of three or more layers may also be used.
  • the lowermost layer and the uppermost layer may be made of the above-described Ru-containing material, and the protective film 3 may be formed by interposing a metal or alloy other than Ru between the lowermost layer and the uppermost layer.
  • the protective film 3 can be made of a material containing ruthenium as a main component. That is, the material of the protective film 3 may be a single Ru metal, or Ru may be titanium (Ti), niobium (Nb), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), yttrium (Y), boron (B), lanthanum ( It may be a Ru alloy containing at least one metal selected from La), cobalt (Co), rhenium (Re), etc., and may contain nitrogen.
  • the protective film 3 includes the absorber film 4 made of a Co—X amorphous metal material, a Ni—X amorphous metal material, or a CoNi—X amorphous metal material, and is dry-etched with a chlorine-based gas (Cl-based gas). This is effective when patterning the absorber film 4.
  • the protective film 3 has an etching selectivity ratio of the absorber film 4 to the protective film 3 in the dry etching using chlorine gas (etching speed of the absorber film 4 / etching speed of the protective film 3) is 1.5 or more, preferably It is preferable to form with the material used as 3 or more.
  • the Ru content of this Ru alloy is 50 atom% or more and less than 100 atom%, preferably 80 atom% or more and less than 100 atom%, more preferably 95 atom% or more and less than 100 atom%.
  • the Ru content of the Ru alloy is 95 atomic percent or more and less than 100 atomic percent, while suppressing the diffusion of the multilayer reflective film constituent element (silicon) into the protective film 3, while ensuring sufficient EUV light reflectivity. It is possible to combine a mask cleaning resistance, an etching stopper function when the absorber film is etched, and a protective film function for preventing the multilayer reflective film from changing with time.
  • EUV lithography since there are few substances that are transparent to exposure light, an EUV pellicle that prevents foreign matter from adhering to the mask pattern surface is not technically simple. For this reason, pellicleless operation without using a pellicle has become the mainstream.
  • EUV lithography exposure contamination such as a carbon film is deposited on a mask or an oxide film grows by EUV exposure occurs. For this reason, it is necessary to frequently remove the foreign matter and contamination on the mask while the EUV reflective mask is used for manufacturing the semiconductor device. For this reason, EUV reflective masks are required to have orders of magnitude greater mask cleaning resistance than transmissive masks for photolithography.
  • the cleaning resistance to cleaning liquids such as sulfuric acid, sulfuric acid / hydrogen peroxide (SPM), ammonia, ammonia hydrogen peroxide (APM), OH radical cleaning water, or ozone water having a concentration of 10 ppm or less. It is particularly high, and it becomes possible to satisfy the requirement for mask cleaning resistance.
  • the thickness of the protective film 3 composed of such Ru or an alloy thereof is not particularly limited as long as it can function as the protective film, but from the viewpoint of the reflectance of EUV light, the thickness of the protective film 3 is not limited. Is preferably from 1.0 nm to 8.0 nm, more preferably from 1.5 nm to 6.0 nm.
  • the same method as a known film forming method can be employed without any particular limitation.
  • Specific examples include a sputtering method and an ion beam sputtering method.
  • the absorber film 4 has a function of absorbing EUV light, and is a material containing an amorphous metal containing at least one element of cobalt (Co) and nickel (Ni) as a material that can be processed by dry etching. Consists of.
  • the absorber film 4 contains cobalt (Co) and / or nickel (Ni)
  • the extinction coefficient k can be set to 0.035 or more, and the absorber film can be made thinner. Further, by making the absorber film 4 an amorphous metal, it becomes possible to increase the etching rate, improve the pattern shape, and improve the processing characteristics.
  • At least one element of cobalt (Co) and nickel (Ni) includes tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium ( Hf), yttrium (Y) and phosphorus (P) to which at least one element (X) is added.
  • additive elements (X), W, Nb, Ta, Ti, Zr, Hf and Y are nonmagnetic metal materials. Therefore, a soft magnetic amorphous metal can be obtained by adding Co and / or Ni to a Co—X alloy, Ni—X alloy or CoNi—X alloy, and the magnetic property of the material constituting the absorber film. Can be suppressed. Thereby, good pattern drawing can be performed without affecting the electron beam drawing.
  • the content of the additive element (X) in the Co—X alloy, Ni—X alloy or CoNi—X alloy is preferably 3 atomic% or more, and preferably 10 atomic% or more. More preferred.
  • the content of Zr, Hf and Y is less than 3 atomic%, the Co—X alloy, Ni—X alloy or CoNi—X alloy is difficult to be amorphous.
  • the content of the additive element (X) in the Co—X alloy, Ni—X alloy or CoNi—X alloy is preferably 10 atomic% or more. 15 atom% or more is more preferable.
  • the content of W, Nb, Ta, and Ti is less than 10 atomic%, the Co—X alloy, Ni—X alloy, or CoNi—X alloy is difficult to become amorphous.
  • the content of P in NiP is 9 atomic% or more, more preferably 19 atomic% or more, so that a nonmagnetic amorphous metal can be obtained, and the absorber film is formed.
  • the magnetism of the material to be removed can be eliminated.
  • the P content is less than 9 atomic%, NiP has magnetism and is difficult to become amorphous.
  • the content of the additive element (X) in the Co—X alloy, Ni—X alloy or CoNi—X alloy is adjusted so that the extinction coefficient k at a wavelength of 13.5 nm does not become less than 0.035. Therefore, the content of the additive element (X) is preferably 97 atomic percent or less, more preferably 50 atomic percent or less, and further preferably 24 atomic percent or less.
  • Nb, Ti, Zr and Y having a single extinction coefficient k of less than about 0.035 are preferably 24 atomic percent or less.
  • W, Ta, Hf, and P having a single extinction coefficient k of 0.035 or more have an extinction coefficient k of 0 when Co—X alloy, Ni—X alloy, or CoNi—X alloy is used. It is easy to adjust to 035 or more, and the extinction coefficient k can be adjusted to 0.045 or more. For this reason, the content of the additive element (X) can be increased in consideration of processing characteristics.
  • Ta can be preferably used as the additive element (X) because of good processing characteristics.
  • the Ta content of the alloy is preferably 90 atomic percent or less, and more preferably 80 atomic percent or less.
  • the additive element (X) of the Co—X alloy is Ta
  • the composition ratio of Co to Ta (Co: Ta) is preferably 9: 1 to 1: 9, more preferably 4: 1 to 1: 4. preferable.
  • the composition ratio of Co and Ta was 3: 1, 1: 1, and 1: 3, each sample was analyzed by an X-ray diffractometer (XRD) and cross-sectional TEM observation was performed. , Co and Ta-derived peaks changed to broad and had an amorphous structure.
  • the composition ratio (Ni: Ta) between Ni and Ta is preferably 9: 1 to 1: 9, and 4: 1 to 1: 4. Is more preferable.
  • the composition ratio of Ni and Ta was set to 3: 1, 1: 1, and 1: 3, the analysis by the X-ray diffractometer (XRD) and the cross-sectional TEM observation were performed on all the samples. , Ni and Ta-derived peaks changed to broad and had an amorphous structure.
  • the additive element (X) of the CoNi—X alloy is Ta
  • the composition ratio of CoNi and Ta (CoNi: Ta) is preferably 9: 1 to 1: 9, and 4: 1 to 1: 4. Is more preferable.
  • the Co—X alloy, Ni—X alloy, or CoNi—X alloy has nitrogen (N), oxygen (within a range not significantly affecting the refractive index and extinction coefficient). Other elements such as O), carbon (C) or boron (B) may be included. Since the etching rate can be increased, it is preferable to use a CoTa alloy, NiTa alloy or CoNi—X alloy containing nitrogen (N) as the absorber film.
  • the content of nitrogen (N) in the CoTa alloy, NiTa alloy or CoNi—X alloy is preferably 5 atomic% or more and 55 atomic% or less.
  • the absorber film 4 made of such an amorphous metal can be formed by a known method such as a magnetron sputtering method such as a DC sputtering method or an RF sputtering method.
  • the target may be a Co—X metal target, a Ni—X metal target, or a CoNi—X metal target, or a Co target, a Ni target, or a CoNi target, and a target of an additive element (X). Co-sputtering can also be used.
  • the absorber film 4 may be the absorber film 4 for the purpose of absorbing EUV light as a binary type reflective mask blank, and the phase difference of EUV light is also considered as a phase shift type reflective mask blank.
  • the absorber film 4 having a phase shift function may be used.
  • the film thickness is set so that the reflectance of the EUV light with respect to the absorber film 4 is 2% or less, preferably 1% or less.
  • the thickness of the absorber film is required to be less than 60 nm, preferably 50 nm or less.
  • the reflectivity at 13.5 nm is set to 0.11% by setting the film thickness to 39.8 nm. Can do.
  • a portion of the absorber film 4 where the absorber film 4 is formed reflects part of light at a level that does not adversely affect pattern transfer while absorbing and reducing EUV light.
  • a desired phase difference is formed with the reflected light from the field part reflected from the multilayer reflective film 2 via the protective film 3.
  • the absorber film 4 is formed so that the phase difference between the reflected light from the absorber film 4 and the reflected light from the multilayer reflective film 2 is 160 ° to 200 °.
  • Image contrast of the projection optical image is improved because light beams having inverted phase differences in the vicinity of 180 ° interfere with each other at the pattern edge portion.
  • the standard of the reflectivity for sufficiently obtaining this phase shift effect is 1% or more in absolute reflectivity, and 2 in reflectivity ratio with respect to a multilayer reflective film (with a protective film). % Or more.
  • the absorber film 4 may be a single layer film or a multilayer film composed of two or more layers. In the case of a single layer film, the number of processes at the time of manufacturing a mask blank can be reduced and production efficiency is increased.
  • the absorber film 4 When the absorber film 4 is a multilayer film, for example, it can have a two-layer structure including a lower layer film and an upper layer film from the substrate side.
  • the lower layer film can be formed of a Co—X amorphous metal, a Ni—X amorphous metal, or a CoNi—X amorphous metal having a large EUV light extinction coefficient.
  • the upper layer film can be formed of a material in which oxygen (O) is added to Co—X amorphous metal, Ni—X amorphous metal, or CoNi—X amorphous metal. It is preferable that the optical constant and the film thickness of the upper layer film are appropriately set so as to be an antireflection film at the time of mask pattern inspection using DUV light, for example.
  • the upper layer film functions as an antireflection film, the inspection sensitivity at the time of mask pattern inspection using light is improved.
  • various functions can be added by using a multilayer film.
  • the absorber film 4 is the absorber film 4 having a phase shift function, the range of adjustment on the optical surface is expanded by making a multilayer film, and a desired reflectance can be easily obtained.
  • one of the multilayer films may be a Co—X amorphous metal, a Ni—X amorphous metal, or a CoNi—X amorphous metal.
  • an oxide layer may be formed on the surface of the absorber film 4.
  • an oxide layer of Co—X amorphous metal, Ni—X amorphous metal, or CoNi—X amorphous metal it is possible to improve the cleaning resistance of the absorber pattern 4 a of the obtained reflective mask 200.
  • the thickness of the oxide layer is preferably 1.0 nm or more, and more preferably 1.5 nm or more.
  • the thickness of the oxide layer is preferably 5 nm or less, and more preferably 3 nm or less.
  • the thickness of the oxide layer is less than 1.0 nm, the effect is not expected because it is too thin, and when it exceeds 5 nm, the influence on the surface reflectance with respect to the mask inspection light becomes large, and a predetermined surface reflectance is obtained. It becomes difficult to control.
  • the method for forming the oxide layer is as follows: hot water treatment, ozone water treatment, heat treatment in a gas containing oxygen, and ultraviolet rays in a gas containing oxygen. Examples include performing irradiation treatment and O 2 plasma treatment.
  • an oxide layer due to natural oxidation may be formed on the surface layer.
  • an oxide layer having a thickness of 1 to 2 nm is formed.
  • the etching gas for the absorber film 4 is a chlorine-based gas such as Cl 2 , SiCl 4 , CHCl 3 , CCl 4 , and BCl 3 , two or more mixed gases selected from these chlorine-based gases, and a chlorine-based gas A mixed gas containing a gas and He at a predetermined ratio, a mixed gas containing a chlorine-based gas and Ar at a predetermined ratio, a halogen gas containing at least one selected from fluorine gas, chlorine gas, bromine gas and iodine gas As well as those selected from at least one selected from the group consisting of hydrogen halide gases.
  • etching gases include CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 4 F 6 , C 4 F 8 , CH 2 F 2 , CH 3 F, C 3 F 8 , SF 6 and A gas selected from fluorine-based gas such as F 2 and a mixed gas containing fluorine-based gas and O 2 at a predetermined ratio can be used. Further, as the etching gas, a mixed gas containing these gases and oxygen gas or the like can be used.
  • the upper layer film and the lower layer film may have different etching gases.
  • the etching gas for the upper layer film is CF 4 , CHF 3 , C 2 F 6 , C 3 F 6 , C 4 F 6 , C 4 F 8 , CH 2 F 2 , CH 3 F, C 3 F 8 , SF
  • a gas selected from fluorine-based gases such as 6 and F 2 and a mixed gas containing fluorine-based gas and O 2 at a predetermined ratio can be used.
  • the etching gas for the lower layer film is chlorine gas such as Cl 2 , SiCl 4 , CHCl 3 , CCl 4 , and BCl 3 , two or more kinds of mixed gases selected from these chlorine gases, and chlorine gas And a gas mixture selected from a mixed gas containing a predetermined ratio of chlorine and He and a mixed gas containing a chlorine-based gas and Ar at a predetermined ratio can be used.
  • the etching gas contains oxygen at the final stage of etching, the Ru-based protective film 3 is roughened. For this reason, it is preferable to use an etching gas containing no oxygen in the overetching stage in which the Ru-based protective film 3 is exposed to etching.
  • the oxide layer is removed using the first etching gas, and the remaining absorber film 4 is dry-etched using the second etching gas.
  • the first etching gas can be a chlorine-based gas containing BCl 3 gas
  • the second etching gas can be a chlorine-based gas containing a Cl 2 gas or the like different from the first etching gas.
  • etching mask film 6 may be formed on the absorber film 4 as shown in FIG.
  • the material of the etching mask film 6 a material having a high etching selectivity of the absorber film 4 with respect to the etching mask film 6 is used.
  • the etching selectivity ratio of B with respect to A refers to the ratio of the etching rate between A, which is a layer (a layer serving as a mask), which is not desired to be etched, and B, which is a layer where etching is desired.
  • etching selectivity ratio of B to A etching rate of B / etching rate of A”.
  • high selection ratio means that the value of the selection ratio defined above is large with respect to the comparison target.
  • the etching selectivity of the absorber film 4 with respect to the etching mask film 6 is preferably 1.5 or more, and more preferably 3 or more.
  • Examples of materials having a high etching selectivity of the absorber film 4 with respect to the etching mask film 6 include chromium and chromium compound materials.
  • the absorber film 4 can be etched with a fluorine-based gas or a chlorine-based gas.
  • Examples of the chromium compound include a material containing Cr and at least one element selected from N, O, C, and H.
  • Examples of the chromium compound include CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN, and CrBOCN. In order to increase the etching selectivity with a chlorine-based gas, it is preferable to use a material that does not substantially contain oxygen.
  • the chromium compound substantially not containing oxygen examples include CrN, CrCN, CrBN, and CrBCN.
  • the Cr content of the chromium compound is preferably 50 atom% or more and less than 100 atom%, and more preferably 80 atom% or more and less than 100 atom%.
  • substantially free of oxygen corresponds to a chromium compound having an oxygen content of 10 atomic% or less, preferably 5 atomic% or less.
  • the said material can contain metals other than chromium in the range with which the effect of this invention is acquired.
  • a silicon or silicon compound material can be used.
  • the silicon compound include a material containing at least one element selected from Si and N, O, C, and H, a metal silicon (metal silicide) containing a metal in silicon or a silicon compound, a metal silicon compound (metal silicide compound), and the like. Materials. Specific examples of the material containing silicon include SiO, SiN, SiON, SiC, SiCO, SiCN, SiCON, MoSi, MoSiO, MoSiN, and MoSiON. In addition, the said material can contain semimetals or metals other than silicon in the range with which the effect of this invention is acquired.
  • the additive element (X) of the absorber film 4 is 20 atomic% or more. preferable.
  • the film thickness of the etching mask film 6 is desirably 3 nm or more from the viewpoint of obtaining a function as an etching mask for accurately forming the transfer pattern on the absorber film 4.
  • the thickness of the etching mask film 6 is preferably 15 nm or less from the viewpoint of reducing the thickness of the resist film, and more preferably 10 nm or less.
  • an etching stopper film 7 may be formed between the protective film 3 and the absorber film 4.
  • a material for the etching stopper film 7 a material having a high etching selectivity of the absorber film 4 to the etching stopper film 7 in the dry etching using a chlorine-based gas (etching speed of the absorber film 4 / etching speed of the etching stopper film 7).
  • Such materials include materials of chromium and chromium compounds. Examples of the chromium compound include a material containing Cr and at least one element selected from N, O, C, and H.
  • the chromium compound examples include CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN, and CrBOCN.
  • a material that does not substantially contain oxygen examples include CrN, CrCN, CrBN, and CrBCN.
  • the Cr content of the chromium compound is preferably 50 atom% or more and less than 100 atom%, and more preferably 80 atom% or more and less than 100 atom%.
  • the material for the etching stopper film can contain a metal other than chromium as long as the effects of the present invention are obtained.
  • the etching stopper film 7 can be made of silicon or a silicon compound material.
  • the silicon compound a material containing Si and at least one element selected from N, O, C and H, and metal silicon (metal silicide) or metal silicon compound (metal silicide compound) containing metal in silicon or silicon compound ) And the like.
  • the material containing silicon include SiO, SiN, SiON, SiC, SiCO, SiCN, SiCON, MoSi, MoSiO, MoSiN, and MoSiON.
  • the said material can contain semimetals or metals other than silicon in the range with which the effect of this invention is acquired.
  • the etching stopper film 7 is preferably formed of the same material as the etching mask film 6. As a result, the etching mask film 6 can be removed simultaneously when the etching stopper film 7 is patterned.
  • the etching stopper film 7 and the etching mask film 6 may be formed of a chromium compound or a silicon compound, and the composition ratios of the etching stopper film 7 and the etching mask film 6 may be different from each other.
  • the film thickness of the etching stopper film 7 is desirably 2 nm or more from the viewpoint of suppressing damage to the protective film 3 during the etching of the absorber film 4 to change the optical characteristics.
  • the thickness of the etching stopper film 7 is reduced from the viewpoint of reducing the total film thickness of the absorber film 4 and the etching stopper film 7, that is, reducing the height of the pattern formed of the absorber pattern 4a and the etching stopper pattern 7a. It is preferably 7 nm or less, and more preferably 5 nm or less.
  • the film thickness of the etching stopper film 7 is preferably equal to or smaller than the film thickness of the etching mask film. Further, when (film thickness of the etching stopper film 7) ⁇ (film thickness of the etching mask film 6), the relationship of (etching speed of the etching stopper film 7) ⁇ (etching speed of the etching mask film 6) is satisfied. Is preferred.
  • a back surface conductive film 5 for an electrostatic chuck is formed on the second main surface (back surface) side of the substrate 1 (opposite the surface on which the multilayer reflective film 2 is formed).
  • the electrical characteristics (sheet resistance) required for the back surface conductive film 5 for the electrostatic chuck are usually 100 ⁇ / ⁇ ( ⁇ / Square) or less.
  • the back surface conductive film 5 can be formed, for example, by a magnetron sputtering method or an ion beam sputtering method using a target of a metal such as chromium or tantalum or an alloy.
  • the material containing chromium (Cr) of the back surface conductive film 5 is preferably a Cr compound containing at least one selected from boron, nitrogen, oxygen, and carbon in Cr.
  • the Cr compound include CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN, and CrBOCN.
  • Ta tantalum
  • Ta tantalum
  • an alloy containing Ta or a Ta compound containing at least one of boron, nitrogen, oxygen, and carbon is used. It is preferable.
  • Ta compounds include TaB, TaN, TaO, TaON, TaCON, TaBN, TaBO, TaBON, TaBCON, TaHf, TaHfO, TaHfN, TaHfON, TaHfCON, TaSi, TaSiO, TaSiN, TaSiON, and TaSiCON. it can.
  • nitrogen (N) present in the surface layer is small.
  • the content of nitrogen in the surface layer of the back surface conductive film 5 made of a material containing tantalum (Ta) or chromium (Cr) is preferably less than 5 atomic%, and substantially does not contain nitrogen in the surface layer. It is more preferable. This is because in the back surface conductive film 5 made of a material containing tantalum (Ta) or chromium (Cr), the wear resistance is higher when the content of nitrogen in the surface layer is smaller.
  • the back conductive film 5 is preferably made of a material containing tantalum and boron.
  • the conductive film 23 having wear resistance and chemical resistance can be obtained.
  • the back surface conductive film 5 contains tantalum (Ta) and boron (B)
  • the B content is preferably 5 to 30 atomic%.
  • the ratio of Ta and B (Ta: B) in the sputtering target used for forming the back conductive film 5 is preferably 95: 5 to 70:30.
  • the thickness of the back surface conductive film 5 is not particularly limited as long as it satisfies the function for an electrostatic chuck, but is usually 10 nm to 200 nm. Further, the back surface conductive film 5 also has stress adjustment on the second main surface side of the mask blank 100, and balances with stress from various films formed on the first main surface side so that a flat reflective mask. It is adjusted to obtain a blank.
  • a femtosecond laser pulse is applied to the transfer mask substrate in order to correct errors such as alignment of a transfer mask such as a reflective mask.
  • a technique of modifying the substrate surface or the inside of the substrate by locally irradiating and correcting the error of the transfer mask include a sapphire laser (wavelength 800 nm) or an Nd-YAG laser (532 nm).
  • the back conductive film 5 is preferably formed using a material having a transmittance of 20% or more for a wavelength of at least 532 nm.
  • Examples of the material of the back conductive film (transparent conductive film) 5 having a high transmittance include tin-doped indium oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), aluminum-doped zinc oxide (AZO), or antimony-doped tin oxide ( ATO) is preferably used.
  • the film thickness of the transparent conductive film is set to 50 nm or more, the electrical characteristics (sheet resistance) required for the back surface conductive film 5 for the electrostatic chuck can be set to 100 ⁇ / ⁇ or less.
  • an ITO film having a thickness of 100 nm has a transmittance of about 79.1% for a wavelength of 532 nm and a sheet resistance of 50 ⁇ / ⁇ .
  • the material of the back conductive film (transparent conductive film) 5 having a high transmittance it is preferable to use a metal simple substance of platinum (Pt), gold (Au), aluminum (Al), or copper (Cu).
  • a metal compound containing at least one of boron, nitrogen, oxygen, and carbon as the metal can be used as long as desired transmittance and electrical characteristics are satisfied. Since these metal films have higher electrical conductivity than the above ITO or the like, they can be made thinner.
  • the thickness of the metal film is preferably 50 nm or less and more preferably 20 nm or less from the viewpoint of transmittance.
  • the film thickness of the metal film is preferably 2 nm or more from the viewpoint of stability during film formation.
  • a 10.1 nm thick Pt film has a transmittance of 20.3% for a wavelength of 532 nm and a sheet resistance of 25.3 ⁇ / ⁇ .
  • the back surface conductive film 5 is a Pt film was prepared and evaluated. That is, the back surface conductive film 5 made of a Pt film is formed on the second main surface (back surface) of the SiO 2 —TiO 2 glass substrate 1 by a DC magnetron sputtering method using a Pt target in an Ar gas atmosphere at 5.2 nm, 10 nm Each film was formed with a thickness of 0.1 nm, 15.2 nm, and 20.0 nm, and four substrates with conductive films were prepared.
  • the transmittance was measured by irradiating light having a wavelength of 532 nm from the second main surface (back surface) of the four substrates with conductive films produced, the transmittance was 39.8%, as shown in FIG.
  • the substrates with conductive films having film thicknesses of 5.2 nm and 10.1 nm satisfy the transmittance of 20% or more, respectively, 20.3%, 10.9%, and 6.5%.
  • the sheet resistance is 57.8 ⁇ / ⁇ , 25.3 ⁇ / ⁇ , 15.5 ⁇ / ⁇ , and 11.2 ⁇ / ⁇ , respectively, as measured by a four-terminal measurement method. It was something to satisfy.
  • a reflective mask blank 100 was produced in the same manner as in Example 1 described later, and then a reflective mask 200 was produced.
  • a laser beam of an Nd-YAG laser having a wavelength of 532 nm is irradiated from the second main surface (back surface) side of the substrate 1 of the manufactured reflective mask 200, the back surface conductive film 5 is formed of a highly transparent Pt film. Therefore, the alignment error of the reflective mask 200 could be corrected.
  • the back surface conductive film 5 may have a single layer film or a laminated structure of two or more layers. Or to improve the mechanical durability when performing electrostatic chuck, in order to or to improve the washing resistance, the top layer CrO, it is preferable to TaO or SiO 2.
  • the uppermost layer may be an oxide film of the metal film, that is, PtO, AuO, AiO, or CuO.
  • the thickness of the uppermost layer is preferably 1 nm or more, more preferably 5 nm or more, and even more preferably 10 nm or more. In the case where the back surface conductive film is a transparent conductive film, the material and film thickness satisfy the transmittance of 20% or more.
  • an intermediate layer may be provided on the substrate side of the back conductive film 5.
  • the intermediate layer can have a function of improving the adhesion between the substrate 1 and the back surface conductive film 5 or suppressing hydrogen from entering the back surface conductive film 5 from the substrate 1.
  • vacuum ultraviolet light and ultraviolet light (wavelength: 130 to 400 nm) called out-of-band light when EUV light is used as an exposure source are transmitted through the substrate 1 and reflected by the back surface conductive film 5. The function which suppresses this can be given.
  • Examples of the material of the intermediate layer include Si, SiO 2 , SiON, SiCO, SiCON, SiBO, SiBO, Cr, CrN, CrON, CrC, CrCN, CrCO, CrCON, Mo, MoSi, MoSiN, MoSiO, MoSiCO, MoSiON, Examples include MoSiCON, TaO, and TaON.
  • the thickness of the intermediate layer is preferably 1 nm or more, more preferably 5 nm or more, and even more preferably 10 nm or more. In the case where the back surface conductive film is a transparent conductive film, the material and film thickness satisfying a transmittance of 20% or more of the laminate of the intermediate layer and the transparent conductive film.
  • the back surface conductive film 5 is required to have electrical characteristics (sheet resistance) and a desired transmittance when irradiating a laser beam from the back surface, in order to satisfy these requirements. If the thickness of the back conductive film 5 is reduced, another problem may occur.
  • the multilayer reflective film 2 has a high compressive stress
  • the first main surface side of the substrate 1 has a convex shape
  • the second main surface (back surface) side has a concave shape.
  • the stress is adjusted by annealing (heating treatment) of the multilayer reflective film 2 and the film formation of the back surface conductive film 5 so that a reflective mask blank having a flat surface or a slightly concave shape on the second main surface side is obtained as a whole.
  • the second main surface (back surface) side of the substrate with the conductive film on which the back conductive film 5 is formed has a convex shape.
  • the shape of the second main surface side of the substrate 1 before forming the back surface conductive film 5 is made convex.
  • the back surface conductive film 5 made of a Pt film having a film thickness of about 10 nm or the like and having a small film stress is formed, and the multilayer reflective film 2 having a high compressive stress is formed. Even when the film is formed, the shape on the second main surface side can be a convex shape.
  • a method of annealing at 150 ° C. to 300 ° C. after forming the multilayer reflective film 2 can be mentioned. . It is particularly preferable to anneal at a high temperature of 210 ° C. or higher.
  • the annealing resistance of the multilayer reflective film 2 can be improved, and high reflectivity can be maintained even when annealed at a high temperature. Therefore, the film stress of the multilayer reflective film 2 can be reduced by annealing at 150 ° C. to 300 ° C. after the multilayer reflective film 2 is formed by Kr sputtering. In this case, even when the back surface conductive film 5 having a small film stress composed of a Pt film or the like having a film thickness of about 10 nm is formed, the shape on the second main surface side can be a convex shape.
  • the first method and the second method may be combined.
  • the back surface conductive film 5 is a transparent conductive film such as an ITO film
  • the film thickness can be increased. Therefore, the second main surface (back surface) side of the substrate with the conductive film can be formed into a convex shape by increasing the thickness within a range that satisfies the electrical characteristics.
  • an intermediate layer may be provided on the substrate side of the back surface conductive film 5 in order to solve the above-described problem that occurs when the back surface conductive film (transparent conductive film) 5 is thin.
  • the intermediate layer has a stress adjusting function and can obtain a desired transmittance (for example, 20% or more at a wavelength of 532 nm) when combined with the transparent conductive film.
  • Examples of the material for the intermediate layer include Si 3 N 4 and SiO 2 . Since Si 3 N 4 has a high transmittance with respect to a wavelength of 532 nm, there is less restriction on the film thickness compared to other materials, and for example, it is possible to adjust the stress in a film thickness range of 1 to 200 nm.
  • FIG. 9 shows a case where the back surface conductive film 5 on the back surface of the substrate 1 is a Pt film having a film thickness of 10 nm and the intermediate layer is a Si 3 N 4 film, and light having a wavelength of 532 nm is irradiated from the back surface conductive film 5 side. The change in transmittance with respect to the change in the film thickness of the intermediate layer was investigated. The same applies to FIGS.
  • FIG. 10 shows the change in transmittance with respect to the change in thickness of the intermediate layer when the back surface conductive film 5 is a Pt film having a thickness of 10 nm and the intermediate layer is a SiO 2 film. According to this, since the intermediate layer has a transmittance of 20% or more in the range up to at least 100 nm, it is possible to adjust the stress in this range.
  • the thickness of the back surface conductive film 5 made of a metal film is preferably 2 nm or more and 10 nm or less from the viewpoint of ensuring conductivity and transmittance. .
  • a Ta-based oxide film and a Cr-based oxide film having a small extinction coefficient can be used as the material for the intermediate layer.
  • the Ta-based oxide film include TaO, TaON, TaCON, TaBO, TaBON, and TaBCON.
  • the Cr-based oxide film include CrO, CrON, CrCON, CrBO, CrBON, and CrBOCN.
  • the material of the intermediate layer may be an oxide film of the metal film of the back surface conductive film 5, that is, PtO, AuO, AiO, or CuO.
  • FIG. 11 shows the change in transmittance with respect to the change in film thickness of the intermediate layer when the back conductive film 5 is a Pt film having a thickness of 5 nm and the intermediate layer is a TaBO film. According to this, since the intermediate layer has a transmittance of 20% or more in the range up to 58 nm, the stress can be adjusted in this range.
  • FIG. 12 shows the change in transmittance with respect to the change in the thickness of the intermediate layer when the back conductive film 5 is a Pt film having a thickness of 5 nm and the intermediate layer is a CrOCN film. According to this, since the intermediate layer has a transmittance of 20% or more in the range up to at least 100 nm, it is possible to adjust the stress in this range.
  • the film thickness of the back surface conductive film 5 made of a metal film is 2 nm or more from the viewpoint of ensuring conductivity and transmittance.
  • the thickness is preferably 5 nm or less.
  • the back surface conductive film 5 was a Pt film having a thickness of 10 nm, and a sample was prepared and evaluated when an intermediate layer made of a Si 3 N 4 film was provided between the substrate 1 and the Pt film.
  • Si 3 is formed by reactive sputtering (RF sputtering) in a mixed gas atmosphere of Ar gas and N 2 gas using a Si target on the second main surface (back surface) of the SiO 2 —TiO 2 glass substrate 1.
  • An intermediate layer made of N 4 film was formed to a thickness of 90 nm.
  • the back surface conductive film 5 made of a Pt film was formed to a thickness of 10 nm by a DC magnetron sputtering method using a Pt target in an Ar gas atmosphere to produce a substrate with a conductive film.
  • the transmittance was measured by irradiating light with a wavelength of 532 nm from the second main surface (back surface) of the produced conductive film-coated substrate, it was 21%.
  • the sheet resistance was 25 ⁇ / ⁇ as measured by a four-terminal measurement method.
  • a reflective mask blank 100 was produced in the same manner as in Example 1 described later for a substrate with a conductive film in which a Si 3 N 4 film and a Pt film were laminated. As a result of measuring the flatness of the back surface of the reflective mask blank 100 using a flatness measuring apparatus utilizing optical interference, it was confirmed that the convex shape had a flatness of 95 nm.
  • the flatness of the back surface of the reflective mask blank was measured when the back surface conductive film of the Pt film having a thickness of 10 nm was provided without providing the intermediate layer made of the Si 3 N 4 film, the flat shape of the concave shape was 401 nm. It was confirmed that the Si 3 N 4 film had a stress adjusting function.
  • a reflective mask 200 was produced in the same manner as in Example 1 described later.
  • a laser beam of an Nd-YAG laser having a wavelength of 532 nm is irradiated from the second main surface (back surface) side of the substrate 1 of the manufactured reflective mask 200, the intermediate layer and the back surface conductive film 5 have high transmittance Si 3 N. Since the four films and the Pt film are used, the alignment error of the reflective mask 200 can be corrected.
  • a reflective mask blank 100 is prepared, and a resist film is formed on the absorber film 4 on the first main surface (not required if a resist film is provided as the reflective mask blank 100).
  • a predetermined resist pattern is formed by drawing (exposure), developing, and rinsing.
  • the absorber film 4 is etched using this resist pattern as a mask to form an absorber pattern, and the resist pattern is removed by ashing or resist stripping solution to form the absorber pattern. Is done. Finally, wet cleaning using an acidic or alkaline aqueous solution is performed.
  • etching gas for the absorber film 4 chlorine-based gas such as Cl 2 , SiCl 4 , CHCl 3 , CCl 4 , and BCl 3 , a mixed gas containing chlorine-based gas and He at a predetermined ratio, chlorine A mixed gas containing a system gas and Ar in a predetermined ratio is used.
  • the Ru-based protective film does not become rough.
  • the gas substantially free of oxygen corresponds to a gas having an oxygen content of 5 atomic% or less.
  • a desired transfer pattern based on the absorber pattern on the reflective mask 200 is reduced on the semiconductor substrate due to the shadowing effect. And can be formed. Further, since the absorber pattern is a fine and highly accurate pattern with little sidewall roughness, a desired pattern can be formed on the semiconductor substrate with high dimensional accuracy.
  • a semiconductor device in which a desired electronic circuit is formed can be manufactured through various processes such as etching of a film to be processed, formation of an insulating film and a conductive film, introduction of a dopant, and annealing. it can.
  • the EUV exposure apparatus includes a laser plasma light source that generates EUV light, an illumination optical system, a mask stage system, a reduction projection optical system, a wafer stage system, and a vacuum facility.
  • the light source is provided with a debris trap function, a cut filter that cuts light of a long wavelength other than exposure light, and equipment for vacuum differential evacuation.
  • the illumination optical system and the reduction projection optical system are composed of reflection type mirrors.
  • the EUV exposure reflective mask 200 is electrostatically adsorbed by the conductive film formed on the second main surface thereof and placed on the mask stage.
  • the light from the EUV light source is applied to the reflective mask through an illumination optical system at an angle of 6 ° to 8 ° with respect to the vertical surface of the reflective mask.
  • the reflected light from the reflective mask 200 with respect to this incident light is reflected (regular reflection) in the opposite direction to the incident angle and at the same angle as the incident angle, and is usually guided to a reflective projection optical system having a reduction ratio of 1/4.
  • the resist on the wafer (semiconductor substrate) placed on the wafer stage is exposed. During this time, at least the place where EUV light passes is evacuated.
  • a resist pattern can be formed on the semiconductor substrate.
  • a mask having a high-accuracy absorber pattern which is a thin film with a small shadowing effect and has little sidewall roughness is used. For this reason, the resist pattern formed on the semiconductor substrate becomes a desired one having high dimensional accuracy.
  • etching or the like using this resist pattern as a mask, for example, a predetermined wiring pattern can be formed on the semiconductor substrate.
  • a semiconductor device is manufactured through such other necessary processes such as an exposure process, a processed film processing process, an insulating film or conductive film formation process, a dopant introduction process, or an annealing process.
  • the reflective mask blank 100 of Example 1 includes a back surface conductive film 5, a substrate 1, a multilayer reflective film 2, a protective film 3, and an absorber film 4.
  • the absorber film 4 is made of a material containing an amorphous alloy of NiTa.
  • a resist film 11 is formed on the absorber film 4.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an essential part showing a process of manufacturing the reflective mask 200 from the reflective mask blank 100.
  • a SiO 2 —TiO 2 glass substrate which is a low thermal expansion glass substrate of 6025 size (about 152 mm ⁇ 152 mm ⁇ 6.35 mm), in which both main surfaces of the first main surface and the second main surface are polished, did. Polishing including a rough polishing process, a precision polishing process, a local processing process, and a touch polishing process was performed so as to obtain a flat and smooth main surface.
  • a back conductive film 5 made of a CrN film was formed on the second main surface (back surface) of the SiO 2 —TiO 2 glass substrate 1 by a magnetron sputtering (reactive sputtering) method under the following conditions.
  • Back surface conductive film formation conditions Cr target, mixed gas atmosphere of Ar and N 2 (Ar: 90%, N: 10%), film thickness 20 nm.
  • the multilayer reflective film 2 was formed on the main surface (first main surface) of the substrate 1 opposite to the side on which the back conductive film 5 was formed.
  • the multilayer reflective film 2 formed on the substrate 1 was a periodic multilayer reflective film made of Mo and Si in order to obtain a multilayer reflective film suitable for EUV light having a wavelength of 13.5 nm.
  • the multilayer reflective film 2 was formed by alternately stacking Mo layers and Si layers on the substrate 1 by an ion beam sputtering method in an Ar gas atmosphere using a Mo target and a Si target. First, a Si film was formed with a thickness of 4.2 nm, and then a Mo film was formed with a thickness of 2.8 nm.
  • a protective film 3 made of a Ru film was formed to a thickness of 2.5 nm by an ion beam sputtering method using a Ru target in an Ar gas atmosphere.
  • an absorber film 4 made of a NiTa film was formed by a DC magnetron sputtering method.
  • the NiTa film was formed to a thickness of 39.8 nm by reactive sputtering in an Ar gas atmosphere using a NiTa target.
  • the element ratio of the NiTa film was 80 atomic% for Ni and 20 atomic% for Ta. Further, when the crystal structure of the NiTa film was measured by an X-ray diffractometer (XRD), it was an amorphous structure.
  • the refractive index n of the NiTa film at a wavelength of 13.5 nm was about 0.947, and the extinction coefficient k was about 0.063.
  • the reflectance at a wavelength of 13.5 nm of the absorber film 4 made of the NiTa film was 0.11% because the film thickness was 39.8 nm (FIG. 3).
  • the reflective mask 200 of Example 1 was manufactured using the reflective mask blank 100 of Example 1 above.
  • the resist film 11 was formed with a thickness of 150 nm on the absorber film 4 of the reflective mask blank 100 (FIG. 2A). Then, a desired pattern was drawn (exposed) on the resist film 11, and further developed and rinsed to form a predetermined resist pattern 11a (FIG. 2B). Next, using the resist pattern 11a as a mask, dry etching of the NiTa film (absorber film 4) was performed using Cl 2 gas to form the absorber pattern 4a (FIG. 2C).
  • the resist pattern 11a was removed by ashing or resist stripping solution.
  • wet cleaning using pure water (DIW) was performed to manufacture the reflective mask 200 (FIG. 2D). If necessary, a mask defect inspection can be performed after wet cleaning, and mask defect correction can be performed as appropriate.
  • the reflective mask 200 of Example 1 it was confirmed that a pattern as designed could be drawn even when electron beam drawing was performed on the resist film 11 on the NiTa film. Further, since the NiTa film is an amorphous alloy, the processability with chlorine-based gas is good, and the absorber pattern 4a can be formed with high accuracy.
  • the film thickness of the absorber pattern 4a is 39.8 nm, which can be made thinner than the absorber film formed of a conventional Ta-based material, and the shadowing effect can be reduced.
  • the reflective mask 200 produced in Example 1 was set in an EUV scanner, and EUV exposure was performed on a wafer having a film to be processed and a resist film formed on a semiconductor substrate. Then, by developing the exposed resist film, a resist pattern was formed on the semiconductor substrate on which the film to be processed was formed.
  • the resist pattern is transferred to a film to be processed by etching, and a semiconductor device having desired characteristics can be manufactured through various processes such as formation of an insulating film and a conductive film, introduction of a dopant, and annealing. did it.
  • Example 2 is an example in which the absorber film 4 is made of an amorphous alloy of NiZr, and other than that is the same as Example 1.
  • the absorber film 4 made of a NiZr film was formed by a DC magnetron sputtering method.
  • the NiZr film was formed to a thickness of 53.9 nm by reactive sputtering in an Ar gas atmosphere using a NiZr target.
  • the element ratio of the NiZr film was 80 atomic% for Ni and 20 atomic% for Zr. Further, when the crystal structure of the NiZr film was measured by an X-ray diffractometer (XRD), it was an amorphous structure.
  • the refractive index n of the NiZr film at a wavelength of 13.5 nm was about 0.952, and the extinction coefficient k was about 0.049.
  • the reflectance at a wavelength of 13.5 nm of the absorber film 4 made of the NiZr film was 0.12% because the film thickness was 53.9 nm (FIG. 4).
  • Example 1 when the reflective mask 200 and the semiconductor device of Example 2 were manufactured in the same manner as in Example 1, good results were obtained as in Example 1.
  • Example 3 is an example in which the absorber film 4 is made of NiP amorphous metal, and other than that is the same as Example 1.
  • the absorber film 4 made of a NiP film was formed by a DC magnetron sputtering method.
  • the NiP film was formed with a thickness of 46.4 nm by reactive sputtering in an Ar gas atmosphere using a NiP target.
  • the element ratio of the NiP film was 79.5 atomic% for Ni and 20.5 atomic% for P. Further, when the crystal structure of the NiP film was measured by an X-ray diffractometer (XRD), it was an amorphous structure.
  • the NiP film had a refractive index n of about 0.956 and an extinction coefficient k of about 0.056 at a wavelength of 13.5 nm.
  • the reflectance at a wavelength of 13.5 nm of the absorber film 4 made of the NiP film was 0.13% because the film thickness was 46.4 nm (FIG. 5).
  • Example 1 when the reflective mask 200 and the semiconductor device of Example 3 were manufactured in the same manner as in Example 1, good results were obtained as in Example 1.
  • Example 4 In Example 4, a reflective mask blank 300 provided with an etching mask film 6 was used as shown in FIG.
  • Example 4 is an example in which the absorber film 4 is made of an amorphous CoTa alloy, and an etching mask film 6 made of a CrN film is provided on the absorber film 4. Otherwise, the example is the same as in Example 1. is there.
  • the absorber film 4 made of a CoTa film was formed by the DC magnetron sputtering method.
  • the CoTa film was formed with a thickness of 40.4 nm by reactive sputtering in an Ar gas atmosphere using a CoTa target.
  • the element ratio of the CoTa film was 80 atomic% for Co and 20 atomic% for Ta. Further, when the crystal structure of the CoTa film was measured by an X-ray diffractometer (XRD), it was an amorphous structure.
  • the CoTa film had a refractive index n of about 0.936 at a wavelength of 13.5 nm and an extinction coefficient k of about 0.059.
  • the reflectance at a wavelength of 13.5 nm of the absorber film 4 made of the above CoTa film was 0.18% because the film thickness was 40.4 nm (FIG. 6).
  • a CrN film was formed as an etching mask film 6 on the manufactured substrate with an absorber film by the magnetron sputtering (reactive sputtering) method under the following conditions to obtain a reflective mask blank 300 of Example 4.
  • Etching mask film formation conditions Cr target, mixed gas atmosphere of Ar and N 2 (Ar: 90%, N: 10%), film thickness 10 nm.
  • a reflective mask 400 of Example 4 was manufactured using the reflective mask blank 300 of Example 4.
  • a resist film 11 was formed to a thickness of 100 nm on the etching mask film 6 of the reflective mask blank 300 (FIG. 14A). Then, a desired pattern was drawn (exposed) on the resist film 11, and further developed and rinsed to form a predetermined resist pattern 11a (FIG. 14B). Next, by using the resist pattern 11a as a mask, dry etching of the CrN film (etching mask film 6) is performed using a mixed gas of Cl 2 gas and O 2 (Cl 2 + O 2 gas), whereby an etching mask pattern is obtained. 6a was formed (FIG. 14 (c)). Subsequently, the CoTa film (absorber film 4) was dry-etched using Cl 2 gas to form the absorber pattern 4a. The resist pattern 11a was removed by ashing or resist stripping solution (FIG. 14D).
  • the etching mask pattern 6a was removed by dry etching using a mixed gas of Cl 2 gas and O 2 (FIG. 14E). Finally, wet cleaning using pure water (DIW) was performed to manufacture the reflective mask 400 of Example 4.
  • DIW pure water
  • the etching mask film 6 was formed on the absorber film 4, the absorber film 4 could be easily etched. Further, the resist film 11 for forming the transfer pattern can be thinned, and the reflective mask 400 having a fine pattern is obtained.
  • the reflective mask 400 of Example 4 it was confirmed that a pattern as designed could be drawn even when electron beam drawing was performed on the resist film 11 on the CoTa film. Moreover, since the CoTa film is an amorphous alloy and the etching mask film 6 is provided on the absorber film 4, the absorber pattern 4a can be formed with high accuracy.
  • the film thickness of the absorber pattern 4a is 40.4 nm, which can be made thinner than an absorber film formed of a conventional Ta-based material, and the shadowing effect can be reduced.
  • the reflective mask 400 produced in Example 4 was set in an EUV scanner, and EUV exposure was performed on a wafer on which a processed film and a resist film were formed on a semiconductor substrate. Then, by developing the exposed resist film, a resist pattern was formed on the semiconductor substrate on which the film to be processed was formed.
  • the resist pattern is transferred to a film to be processed by etching, and a semiconductor device having desired characteristics can be manufactured through various processes such as formation of an insulating film and a conductive film, introduction of a dopant, and annealing. did it.
  • Example 5 is an example in which the absorber film 4 is made of a CoNb amorphous alloy, and is otherwise the same as Example 4.
  • the absorber film 4 made of a CoNb film was formed by a DC magnetron sputtering method.
  • the CoNb film was formed to a thickness of 47.9 nm by reactive sputtering in an Ar gas atmosphere using a CoNb target.
  • the element ratio of the CoNb film was 80 atomic% for Co and 20 atomic% for Nb. Further, when the crystal structure of the CoNb film was measured by an X-ray diffractometer (XRD), it was an amorphous structure.
  • the CoNb film had a refractive index n of about 0.933 and an extinction coefficient k of about 0.048 at a wavelength of 13.5 nm.
  • the reflectance at a wavelength of 13.5 nm of the absorber film 4 made of the above CoNb film was 0.18% because the film thickness was 47.9 nm (FIG. 7).
  • Example 4 when the reflective mask and the semiconductor device of Example 5 were manufactured as in Example 4, good results were obtained as in Example 4.
  • Example 6 In Example 6, as shown in FIG. 13, a reflective mask blank 300 provided with an etching mask film 6 was used.
  • Example 6 is an example in which the protective film 3 is a RuNb film, the absorber film 4 is an NiTa amorphous alloy, and an etching mask film 6 made of a CrN film is provided on the absorber film 4.
  • a protective film 3 was formed on a substrate with a multilayer reflective film on which the back conductive film 5 and the multilayer reflective film 2 were produced in the same manner as in Example 1.
  • the protective film 3 was formed as a RuNb film having a thickness of 2.5 nm by an ion beam sputtering method using a RuNb target in an Ar gas atmosphere.
  • an absorber film 4 made of a NiTa film was formed by a DC magnetron sputtering method.
  • the NiTa film was formed to a thickness of 40 nm by reactive sputtering in an Ar gas atmosphere using a NiTa target.
  • the elemental composition of the NiTa film was 50 atomic% for Ni and 50 atomic% for Ta. Further, when the crystal structure of the NiTa film was measured by an X-ray diffractometer (XRD), it was an amorphous structure. Further, the refractive index n of the NiTa film at a wavelength of 13.5 nm was about 0.951, and the extinction coefficient k was about 0.049. Further, the reflectance of the absorber film 4 made of the NiTa film at a wavelength of 13.5 nm was 1.1%.
  • a CrN film was formed as an etching mask film 6 on the manufactured substrate with an absorber film by a magnetron sputtering (reactive sputtering) method.
  • the CrN film was formed with a film thickness of 10 nm in a mixed gas atmosphere of Ar and N 2 using a Cr target.
  • Cr was 90 atomic% and N was 10 atomic%.
  • the reflective mask blank 300 of Example 6 was manufactured.
  • a reflective mask 400 of Example 6 was manufactured using the reflective mask blank 300 of Example 6 above.
  • a resist film 11 was formed to a thickness of 100 nm on the etching mask film 6 of the reflective mask blank 300 (FIG. 14A). Then, a desired pattern was drawn (exposed) on the resist film 11, and further developed and rinsed to form a predetermined resist pattern 11a (FIG. 14B). Next, by using the resist pattern 11a as a mask, dry etching of the CrN film (etching mask film 6) is performed using a mixed gas of Cl 2 gas and O 2 (Cl 2 + O 2 gas), whereby an etching mask pattern is obtained. 6a was formed (FIG. 14 (c)).
  • the etching mask pattern 6a was removed by dry etching using a mixed gas of Cl 2 gas and O 2 (FIG. 14E). Finally, wet cleaning using pure water (DIW) was performed to manufacture the reflective mask 400 of Example 6.
  • the etching mask film 6 was formed on the absorber film 4, the absorber film 4 could be easily etched. Further, the resist film 11 for forming the transfer pattern can be thinned, and the reflective mask 400 having a fine pattern is obtained.
  • the reflective mask 400 of Example 6 it was confirmed that a pattern as designed could be drawn even when electron beam drawing was performed on the resist film 11 on the NiTa film. Moreover, since the NiTa film is an amorphous alloy and the etching mask film 6 is provided on the absorber film 4, the absorber pattern 4a can be formed with high accuracy. Moreover, the film thickness of the absorber pattern 4a is 40 nm, which can be made thinner than the absorber film formed of a conventional Ta-based material, and the shadowing effect can be reduced.
  • the reflective mask 400 produced in Example 6 was set in an EUV scanner, and EUV exposure was performed on a wafer on which a processed film and a resist film were formed on a semiconductor substrate. Then, by developing the exposed resist film, a resist pattern was formed on the semiconductor substrate on which the film to be processed was formed.
  • the resist pattern is transferred to a film to be processed by etching, and a semiconductor device having desired characteristics can be manufactured through various processes such as formation of an insulating film and a conductive film, introduction of a dopant, and annealing. did it.
  • Example 7 is an example in which the composition ratio of the NiTa film of Example 6 is changed, and is otherwise the same as Example 6.
  • the absorber film 4 made of a NiTa film was formed by a DC magnetron sputtering method.
  • the NiTa film was formed to a thickness of 40 nm by reactive sputtering in an Ar gas atmosphere using a NiTa target.
  • the elemental composition of the NiTa film was 25 atomic% for Ni and 75 atomic% for Ta. Further, when the crystal structure of the NiTa film was measured by an X-ray diffractometer (XRD), it was an amorphous structure. Further, the refractive index n of the NiTa film at a wavelength of 13.5 nm was about 0.951, and the extinction coefficient k was about 0.040. In addition, the reflectance of the absorber film 4 made of the NiTa film at a wavelength of 13.5 nm was 2.3%.
  • Example 6 when the reflective mask 400 of Example 7 was produced, the etching selectivity was higher than that of Example 6, and the etching time could be shortened. Further, when the semiconductor device of Example 7 was manufactured in the same manner as in Example 6, good results were obtained as in Example 6.
  • Example 8 is an example in which the absorber film 4 is made of an amorphous alloy of CoTaN, and other than that is the same as Example 6.
  • the absorber film 4 made of a CoTaN film was formed by DC magnetron sputtering.
  • the CoTaN film was formed with a thickness of 40 nm by reactive sputtering in a mixed gas atmosphere of Ar and N 2 using a CoTa target.
  • the elemental composition of the CoTaN film was 40 atomic% Co, 40 atomic% Ta, and 20 atomic% N. Further, when the crystal structure of the CoTaN film was measured by an X-ray diffractometer (XRD), it was an amorphous structure. Further, when the film thickness of the oxide layer formed on the surface of the CoTaN film was measured using the X-ray reflectivity method (XRR), it was 1.5 nm. The refractive index n of the CoTaN film at a wavelength of 13.5 nm was about 0.950, and the extinction coefficient k was about 0.047. Further, the reflectance of the absorber film 4 made of the above CoTaN film at a wavelength of 13.5 nm was 1.1%.
  • Example 6 As in Example 6, when the reflective mask and semiconductor device of Example 8 were manufactured, good results were obtained as in Example 6.
  • Example 9 is an example in the case where the etching gas for the absorber film 4 is changed. Otherwise, Example 9 is the same as Example 8.
  • the resist film 11 was formed with a thickness of 100 nm on the etching mask film 6 of the reflective mask blank 300 (FIG. 14A). Then, a desired pattern was drawn (exposed) on the resist film 11, and further developed and rinsed to form a predetermined resist pattern 11a (FIG. 14B). Next, by using the resist pattern 11a as a mask, dry etching of the CrN film (etching mask film 6) is performed using a mixed gas of Cl 2 gas and O 2 (Cl 2 + O 2 gas), whereby an etching mask pattern is obtained. 6a was formed (FIG. 14 (c)).
  • Example 8 when the reflective mask and semiconductor device of Example 9 were manufactured, good results were obtained as with Example 8. Moreover, the etching time of the absorber film 4 could be shortened compared with Example 8.
  • Example 10 a reflective mask blank 500 provided with an etching stopper film 7 and an etching mask film 6 was used as shown in FIG.
  • the absorber film 4 is made of CoTa amorphous alloy
  • an etching stopper film 7 made of CrN film is provided under the absorber film 4
  • an etching mask film 6 made of CrN film is provided on the absorber film 4. This is an example of the case.
  • a CrN film as the etching stopper film 7 is magnetron sputtered (reactive sputtering) on the substrate with the protective film on which the back surface conductive film 5, the multilayer reflective film 2, and the protective film 3 formed in the same manner as in Example 6. ) Method.
  • the CrN film was formed with a film thickness of 5 nm in a mixed gas atmosphere of Ar and N 2 using a Cr target.
  • Cr was 90 atomic% and N was 10 atomic%.
  • the absorber film 4 made of a CoTa film was formed by a DC magnetron sputtering method.
  • the CoTa film was formed to a thickness of 40 nm by reactive sputtering in an Ar gas atmosphere using a CoTa target.
  • the elemental composition of the CoTa film was 75 atomic% Co and 25 atomic% Ta. Further, when the crystal structure of the CoTa film was measured by an X-ray diffractometer (XRD), it was an amorphous structure.
  • the CoTa film had a refractive index n of about 0.952 and an extinction coefficient k of about 0.040 at a wavelength of 13.5 nm.
  • the reflectance of the absorber film 4 made of the above CoTa film at a wavelength of 13.5 nm was 2.4%.
  • a CrN film was formed as an etching mask film 6 on the manufactured substrate with an absorber film by a magnetron sputtering (reactive sputtering) method.
  • the absorber film 4 was formed to a thickness of 5 nm in a mixed gas atmosphere of Ar and N 2 using a Cr target.
  • Cr was 90 atomic% and N was 10 atomic%.
  • the reflective mask blank 500 of Example 10 was obtained.
  • a reflective mask 600 was manufactured using the reflective mask blank 500 of Example 10 above.
  • a resist film 11 was formed with a thickness of 80 nm (FIG. 16A). Then, a desired pattern was drawn (exposed) on the resist film 11, and further developed and rinsed to form a predetermined resist pattern 11a (FIG. 16B). Next, by using the resist pattern 11a as a mask, dry etching of the CrN film (etching mask film 6) is performed using a mixed gas of Cl 2 gas and O 2 (Cl 2 + O 2 gas), whereby an etching mask pattern is obtained. 6a was formed (FIG. 16C).
  • the etching stopper film 7 was patterned by dry etching using a mixed gas of Cl 2 gas and O 2 , and the etching mask pattern 6a was simultaneously removed (FIG. 16E). Finally, wet cleaning using pure water (DIW) was performed to manufacture the reflective mask 600 of Example 10.
  • Example 10 since the etching stopper film 7 was formed under the absorber film 4, the absorber film 4 could be easily etched without damaging the protective film 3. Further, the resist film 11 for forming the transfer pattern can be thinned, and a reflective mask 600 having a fine pattern is obtained.
  • the reflective mask 600 of Example 10 it was confirmed that a pattern as designed could be drawn even when electron beam drawing was performed on the resist film 11 on the CoTa film.
  • the CoTa film is an amorphous alloy and the etching mask film 6 and the etching stopper film 7 are provided above and below the absorber film 4, the absorber pattern 4a can be formed with high accuracy without damaging the protective film 3.
  • the film thickness of the absorber pattern 4a is 40 nm, which can be made thinner than the absorber film formed of a conventional Ta-based material, and the shadowing effect can be reduced.
  • Example 11 is an example in which the etching stopper film 7 and the etching mask film 6 of Example 10 are each changed to a SiO 2 film, and the etching gas of the absorber film 4 is changed. Is the same.
  • a SiO 2 film is formed by RF sputtering as an etching stopper film 7 on the substrate with the protective film on which the back surface conductive film 5, the multilayer reflective film 2 and the protective film 3 formed in the same manner as in Example 6 are formed. did.
  • the SiO 2 film was formed to a thickness of 5 nm in an Ar gas atmosphere using a SiO 2 target.
  • the elemental composition of the etching stopper film 7 was measured by Rutherford backscattering analysis, it was confirmed to be SiO 2 .
  • an absorber film 4 made of a CoTa film was formed by DC magnetron sputtering.
  • the CoTa film was formed to a thickness of 40 nm by reactive sputtering in an Ar gas atmosphere using a CoTa target.
  • An SiO 2 film was formed as an etching mask film 6 on the manufactured substrate with an absorber film by an RF sputtering method.
  • the SiO 2 film was formed to a thickness of 5 nm in an Ar gas atmosphere using a SiO 2 target.
  • the elemental composition of the etching mask film 6 was measured by Rutherford backscattering analysis, it was confirmed to be SiO 2 .
  • the reflective mask blank 500 of Example 11 was obtained.
  • a resist film 11 having a thickness of 80 nm was formed on the etching mask film 6 of the reflective mask blank 500 of Example 11 (FIG. 16A). Then, a desired pattern was drawn (exposed) on the resist film 11, and further developed and rinsed to form a predetermined resist pattern 11a (FIG. 16B). Next, by using the resist pattern 11a as a mask, dry etching of the SiO 2 film (etching mask film 6) is performed using a fluorine-containing gas (specifically, CF 4 gas), thereby forming the etching mask pattern 6a. It formed (FIG.16 (c)).
  • a fluorine-containing gas specifically, CF 4 gas
  • the etching stopper film 7 was patterned by dry etching using CF 4 gas, and the etching mask pattern 6a was simultaneously removed (FIG. 16E). Finally, wet cleaning using pure water (DIW) was performed to manufacture a reflective mask 600 of Example 11.
  • DIW pure water
  • Example 10 when a semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 10, good results were obtained as in Example 10.
  • Comparative Example 1 In Comparative Example 1, a reflective mask blank and a reflective mask were manufactured by the same structure and method as in Example 1 except that a single layer TaBN film was used as the absorber film 4, and the same as in Example 1 The semiconductor device was manufactured by this method.
  • a single-layer TaBN film was formed on the protective film 3 having the mask blank structure of Example 1 instead of the NiTa film.
  • the TaBN film was formed to a thickness of 62 nm by reactive sputtering in a mixed gas atmosphere of Ar gas and N 2 gas using a TaB mixed sintered target.
  • the element ratio of the TaBN film was 75 atomic% for Ta, 12 atomic% for B, and 13 atomic% for N.
  • the refractive index n of the TaBN film at a wavelength of 13.5 nm was about 0.949, and the extinction coefficient k was about 0.030.
  • the reflectance at a wavelength of 13.5 nm of the absorber film made of the single-layer TaBN film was 1.4%.
  • a resist film was formed on the absorber film made of a TaBN film by the same method as in Example 1, and a desired pattern was drawn (exposure), developed, and rinsed to form a resist pattern. Then, using this resist pattern as a mask, the absorber film made of a TaBN film was dry-etched using chlorine gas to form an absorber pattern. Resist pattern removal, mask cleaning, and the like were performed in the same manner as in Example 1 to manufacture a reflective mask of Comparative Example 1.
  • the film thickness of the absorber pattern was 62 nm, and the shadowing effect could not be reduced.

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Abstract

EUVリソグラフィのシャドーイング効果を低減し、微細なパターンを形成することが可能な反射型マスクブランク及び反射型マスクを提供する。このことにより安定して高い転写精度で半導体装置を製造する。 基板上に、多層反射膜及び吸収体膜をこの順で有する反射型マスクブランクであって、前記吸収体膜は、コバルト(Co)及びニッケル(Ni)のうち少なくとも1以上の元素を含有するアモルファス金属を含む材料からなる。

Description

反射型マスクブランク、反射型マスク及びその製造方法、並びに半導体装置の製造方法
 本発明は、半導体装置の製造などに使用される露光用マスクを製造するための原版である反射型マスクブランク、反射型マスク及びその製造方法、並びに半導体装置の製造方法に関する。
 半導体装置製造における露光装置の光源の種類は、波長436nmのg線、同365nmのi線、同248nmのKrFレーザ、同193nmのArFレーザと、波長を徐々に短くしながら進化してきており、より微細なパターン転写を実現するため、波長が13.5nm近傍の極端紫外線(EUV:Extreme Ultra Violet)を用いたEUVリソグラフィが開発されている。EUVリソグラフィでは、EUV光に対して透明な材料が少ないことから、反射型のマスクが用いられる。この反射型マスクでは、低熱膨張基板上に露光光を反射する多層反射膜が形成され、当該多層反射膜を保護するための保護膜の上に、所望の転写用パターンが形成されたマスク構造を基本構造としている。また、転写用パターンの構成から、代表的なものとして、EUV光を十分吸収する比較的厚い吸収体パターンからなるバイナリー型反射マスクと、EUV光を光吸収により減光させ、且つ多層反射膜からの反射光に対してほぼ位相が反転(約180°の位相反転)した反射光を発生させる比較的薄い吸収体パターンからなる位相シフト型反射マスク(ハーフトーン位相シフト型反射マスク)がある。この位相シフト型反射マスク(ハーフトーン位相シフト型反射マスク)は、透過型光位相シフトマスクと同様に、位相シフト効果によって高い転写光学像コントラストが得られるので解像度向上効果がある。また、位相シフト型反射マスクの吸収体パターン(位相シフトパターン)の膜厚が薄いことから精度良く微細な位相シフトパターンを形成できる。
 EUVリソグラフィでは、光透過率の関係から多数の反射鏡からなる投影光学系が用いられている。そして、反射型マスクに対してEUV光を斜めから入射させて、これらの複数の反射鏡が投影光(露光光)を遮らないようにしている。入射角度は、現在、反射マスク基板垂直面に対して6°とすることが主流である。投影光学系の開口数(NA)の向上とともに8°程度のより斜入射となる角度にする方向で検討が進められている。
 EUVリソグラフィでは、露光光が斜めから入射されるため、シャドーイング効果と呼ばれる固有の問題がある。シャドーイング効果とは、立体構造を持つ吸収体パターンへ露光光が斜めから入射されることにより影ができ、転写形成されるパターンの寸法や位置が変わる現象のことである。吸収体パターンの立体構造が壁となって日陰側に影ができ、転写形成されるパターンの寸法や位置が変わる。例えば、配置される吸収体パターンの向きが斜入射光の方向と平行となる場合と垂直となる場合とで、両者の転写パターンの寸法と位置に差が生じ、転写精度を低下させる。
 このようなEUVリソグラフィ用の反射型マスク及びこれを作製するためのマスクブランクに関連する技術が特許文献1から特許文献3に開示されている。また、特許文献1には、シャドーイング効果についても、開示されている。従来、EUVリソグラフィ用の反射型マスクとして位相シフト型反射マスクを用いることで、バイナリー型反射マスクの場合よりも位相シフトパターンの膜厚を比較的薄くして、シャドーイング効果による転写精度の低下の抑制を図っている。
特開2010-080659号公報 特開2004-207593号公報 特開2004-39884号公報
 パターンを微細にするほど、及びパターン寸法やパターン位置の精度を高めるほど半導体装置の電気特性性能が上がり、また、集積度向上やチップサイズを低減できる。そのため、EUVリソグラフィには従来よりも一段高い高精度微細寸法パターン転写性能が求められている。現在では、hp16nm(half pitch 16nm)世代対応の超微細高精度パターン形成が要求されている。このような要求に対し、シャドーイング効果を小さくするために、更なる薄膜化が求められている。特に、EUV露光の場合において、吸収体膜(位相シフト膜)の膜厚を60nm未満、好ましくは50nm以下とすることが要求されている。
 特許文献1乃至3に開示されているように、従来から反射型マスクブランクの吸収体膜(位相シフト膜)を形成する材料としてTaが用いられてきた。しかし、EUV光(例えば、波長13.5nm)におけるTaの屈折率nが約0.943あり、その位相シフト効果を利用しても、Taのみで形成される吸収体膜(位相シフト膜)の薄膜化は60nmが限界である。より薄膜化を行うためには、例えば、バイナリー型反射型マスクブランクの吸収体膜としては、消衰係数kが高い(吸収効果が高い)金属材料を用いることができる。波長13.5nmにおける消衰係数kが大きい金属材料としては、コバルト(Co)及びニッケル(Ni)がある。しかし、CoやNiは磁性を有するため、これらの材料を用いて成膜された吸収体膜上のレジスト膜に対して電子線描画を行うと、設計値通りのパターンが描画できない可能性が懸念される。
 本発明は、上記の点に鑑み、反射型マスクのシャドーイング効果をより低減するとともに、微細で高精度な位相シフトパターンを形成できる反射型マスクブランク及びこれによって作製される反射型マスクの提供、並びに半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
 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)
 基板上に、多層反射膜及び吸収体膜をこの順で有する反射型マスクブランクであって、
 前記吸収体膜は、コバルト(Co)及びニッケル(Ni)のうち少なくとも1以上の元素を含有するアモルファス金属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。
(構成2)
 前記アモルファス金属は、前記コバルト(Co)及びニッケル(Ni)のうち少なくとも1以上の元素に、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、イットリウム(Y)及びリン(P)のうち少なくとも1以上の元素を添加したものであ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。
(構成3)
 前記アモルファス金属は、前記コバルト(Co)及びニッケル(Ni)のうち少なくとも1以上の元素に、タンタル(Ta)を添加したものであり、前記タンタル(Ta)の含有量は、10原子%以上90原子%以下であることを特徴とする構成1又は2に記載の反射型マスクブランク。
(構成4)
 前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、保護膜を有することを特徴とする構成1乃至3の何れか一つに記載の反射型マスクブランク。
(構成5)
 前記吸収体膜の上に、エッチングマスク膜を有し、前記エッチングマスク膜は、クロム(Cr)を含む材料又はケイ素(Si)を含む材料を含む材料からなることを特徴とする構成1乃至4の何れか一つに記載の反射型マスクブランク。
(構成6)
 前記保護膜と前記吸収体膜との間に、エッチングストッパー膜を有し、前記エッチングストッパー膜は、クロム(Cr)を含む材料又はケイ素(Si)を含む材料からなることを特徴とする構成4又は5に記載の反射型マスクブランク。
(構成7)
 構成1乃至6の何れか一つに記載の反射型マスクブランクにおける前記吸収体膜がパターニングされた吸収体パターンを有することを特徴とする反射型マスク。
(構成8)
 構成1乃至6の何れか一つに記載の反射型マスクブランクの前記吸収体膜を、塩素系ガスを用いたドライエッチングでパターニングして吸収体パターンを形成することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
(構成9)
 構成1乃至6の何れか一つに記載の反射型マスクブランクの前記吸収体膜を、第1の塩素系ガスと、該第1の塩素系ガスとは異なる第2の塩素系ガスとを用いたドライエッチングでパターニングして吸収体パターンを形成することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
(構成10)
 EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、構成7に記載の反射型マスクをセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
 本発明の反射型マスクブランク(これによって作製される反射型マスク)によれば、吸収体膜の膜厚を薄くすることができて、シャドーイング効果を低減でき、且つ微細で高精度な吸収体パターンを、側壁ラフネスの少ない安定した断面形状で形成できる。したがって、この構造の反射型マスクブランクを用いて製造された反射型マスクは、マスク上に形成される吸収体パターン自体を微細で高精度に形成できるとともに、シャドーイングによる転写時の精度低下を防止できる。また、この反射型マスクを用いてEUVリソグラフィを行うことにより、微細で高精度な半導体装置の製造方法を提供することが可能になる。
本発明に係る反射型マスクブランクの概略構成を説明するための要部断面模式図である。 反射型マスクブランクから反射型マスクを作製する工程を要部断面模式図にて示した工程図である。 実施例1の吸収体膜の厚さと波長13.5nmの光に対する反射率との関係を示す図である。 実施例2の吸収体膜の厚さと波長13.5nmの光に対する反射率との関係を示す図である。 実施例3の吸収体膜の厚さと波長13.5nmの光に対する反射率との関係を示す図である。 実施例4の吸収体膜の厚さと波長13.5nmの光に対する反射率との関係を示す図である。 実施例5の吸収体膜の厚さと波長13.5nmの光に対する反射率との関係を示す図である。 Pt膜からなる裏面導電膜の各膜厚の透過率スペクトルを示す図である。 裏面導電膜をPt膜として中間層をSi膜とした場合の、中間層の膜厚変化に対する透過率変化を示す図である。 裏面導電膜をPt膜として中間層をSiO膜とした場合の、中間層の膜厚変化に対する透過率変化を示す図である。 裏面導電膜をPt膜として中間層をTaBO膜とした場合の、中間層の膜厚変化に対する透過率変化を示す図である。 裏面導電膜をPt膜として中間層をCrOCN膜とした場合の、中間層の膜厚変化に対する透過率変化を示す図である。 本発明に係る反射型マスクブランクの別の一例を示す要部断面模式図である。 図13に示す反射型マスクブランクから反射型マスクを作製する工程を要部断面模式図にて示した工程図である。 本発明に係る反射型マスクブランクの更に別の一例を示す要部断面模式図である。 図15に示す反射型マスクブランクから反射型マスクを作製する工程を要部断面模式図にて示した工程図である。
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。なお、図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
<反射型マスクブランクの構成及びその製造方法>
 図1は、本発明に係る反射型マスクブランクの構成を説明するための要部断面模式図である。同図に示されるように、反射型マスクブランク100は、基板1と、第1主面(表面)側に形成された露光光であるEUV光を反射する多層反射膜2と、当該多層反射膜2を保護するために設けられ、後述する吸収体膜4をパターニングする際に使用するエッチャントや、洗浄液に対して耐性を有する材料で形成される保護膜3と、EUV光を吸収する吸収体膜4とを有し、これらがこの順で積層されるものである。また、基板1の第2主面(裏面)側には、静電チャック用の裏面導電膜5が形成される。
 図13は、本発明に係る反射型マスクブランクの別の例を示す要部断面模式図である。反射型マスクブランク300は、図1に示す反射型マスクブランク100と同様に、基板1と、多層反射膜2と、保護膜3と、吸収体膜4と、裏面導電膜5とを備える。図13に示す反射型マスクブランク300は、吸収体膜4の上に、吸収体膜4をエッチングするときに吸収体膜4のエッチングマスクとなるエッチングマスク膜6を更に有している。なお、エッチングマスク膜6を有する反射型マスクブランク300を用いる場合、後述のように、吸収体膜4に転写パターンを形成した後、エッチングマスク膜6を剥離してもよい。
 図15は、本発明に係る反射型マスクブランクの更に別の例を示す要部断面模式図である。反射型マスクブランク500は、図13に示す反射型マスクブランク300と同様に、基板1と、多層反射膜2と、保護膜3と、吸収体膜4と、エッチングマスク膜6と、裏面導電膜5とを備える。図15に示す反射型マスクブランク500は、保護膜3と吸収体膜4との間に、吸収体膜4をエッチングするときにエッチングストッパーとなるエッチングストッパー膜7を更に有している。なお、エッチングマスク膜6及びエッチングストッパー膜7を有する反射型マスクブランク500を用いる場合、後述のように、吸収体膜4に転写パターンを形成した後、エッチングマスク膜6及びエッチングストッパー膜7を剥離してもよい。
 また、上記反射型マスクブランク100、300及び500は、裏面導電膜5が形成されていない構成を含む。更に、上記反射型マスクブランク100、300及び500は、吸収体膜4又はエッチングマスク膜6の上にレジスト膜を形成したレジスト膜付きマスクブランクの構成を含む。
 本明細書において、例えば、「基板1の主表面の上に形成された多層反射膜2」との記載は、多層反射膜2が、基板1の表面に接して配置されることを意味する場合の他、基板1と、多層反射膜2との間に他の膜を有することを意味する場合も含む。他の膜についても同様である。また、本明細書において、例えば「膜Aが膜Bの上に接して配置される」とは、膜Aと膜Bとの間に他の膜を介さずに、膜Aと膜Bとが直接、接するように配置されていることを意味する。
 以下、反射型マスクブランク100、300及び500の各構成について具体的に説明をする。
<<基板>>
 基板1は、EUV光による露光時の熱による吸収体パターンの歪みを防止するため、0±5ppb/℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましく用いられる。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、例えば、SiO-TiO系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等を用いることができる。
 基板1の転写パターン(後述の吸収体膜がこれを構成する)が形成される側の第1主面は、少なくともパターン転写精度、位置精度を得る観点から高平坦度となるように表面加工されている。EUV露光の場合、基板1の転写パターンが形成される側の主表面の132mm×132mmの領域において、平坦度が0.1μm以下であることが好ましく、更に好ましくは0.05μm以下、特に好ましくは0.03μm以下である。また、吸収体膜が形成される側と反対側の第2主面は、露光装置にセットするときに静電チャックされる面であって、132mm×132mmの領域において、平坦度が0.1μm以下であることが好ましく、更に好ましくは0.05μm以下、特に好ましくは0.03μm以下である。なお、反射型マスクブランク100における第2主面側の平坦度は、142mm×142mmの領域において、平坦度が1μm以下であることが好ましく、更に好ましくは0.5μm以下、特に好ましくは0.3μm以下である。
 また、基板1の表面平滑度の高さも極めて重要な項目である。転写用吸収体パターンが形成される基板1の第1主面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さ(RMS)で0.1nm以下であることが好ましい。なお、表面平滑度は、原子間力顕微鏡で測定することができる。
 更に、基板1は、その上に形成される膜(多層反射膜2など)の膜応力による変形を防止するために、高い剛性を有しているものが好ましい。特に、65GPa以上の高いヤング率を有しているものが好ましい。
<<多層反射膜>>
 多層反射膜2は、反射型マスクにおいて、EUV光を反射する機能を付与するものであり、屈折率の異なる元素を主成分とする各層が周期的に積層された多層膜の構成となっている。
 一般的には、高屈折率材料である軽元素又はその化合物の薄膜(高屈折率層)と、低屈折率材料である重元素又はその化合物の薄膜(低屈折率層)とが交互に40から60周期程度積層された多層膜が、多層反射膜2として用いられる。多層膜は、基板1側から高屈折率層と低屈折率層をこの順に積層した高屈折率層/低屈折率層の積層構造を1周期として複数周期積層してもよいし、基板1側から低屈折率層と高屈折率層をこの順に積層した低屈折率層/高屈折率層の積層構造を1周期として複数周期積層してもよい。なお、多層反射膜2の最表面の層、即ち多層反射膜2の基板1と反対側の表面層は、高屈折率層とすることが好ましい。上述の多層膜において、基板1から高屈折率層と低屈折率層をこの順に積層した高屈折率層/低屈折率層の積層構造を1周期として複数周期積層する場合は最上層が低屈折率層となるが、この場合、低屈折率層が多層反射膜2の最表面を構成すると容易に酸化されてしまい反射型マスクの反射率が減少する。そのため、最上層の低屈折率層上に高屈折率層を更に形成して多層反射膜2とすることが好ましい。一方、上述の多層膜において、基板1側から低屈折率層と高屈折率層をこの順に積層した低屈折率層/高屈折率層の積層構造を1周期として複数周期積層する場合は、最上層が高屈折率層となるので、そのままでよい。
 本実施形態において、高屈折率層としては、ケイ素(Si)を含む層が採用される。Siを含む材料としては、Si単体の他に、Siに、ボロン(B)、炭素(C)、窒素(N)、及び酸素(O)を含むSi化合物でもよい。Siを含む層を高屈折率層として使用することによって、EUV光の反射率に優れたEUVリソグラフィ用反射型マスクが得られる。また、本実施形態において基板1としてはガラス基板が好ましく用いられる。Siはガラス基板との密着性においても優れている。また、低屈折率層としては、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、及び白金(Pt)から選ばれる金属単体、又はこれらの合金が用いられる。例えば波長13nmから14nmのEUV光に対する多層反射膜2としては、好ましくはMo膜とSi膜を交互に40から60周期程度積層したMo/Si周期積層膜が用いられる。なお、多層反射膜2の最上層である高屈折率層をケイ素(Si)で形成し、当該最上層(Si)とRu系保護膜3との間に、ケイ素と酸素とを含むケイ素酸化物層を形成するようにしてもよい。これにより、マスク洗浄耐性を向上させることができる。
 このような多層反射膜2の単独での反射率は通常65%以上であり、上限は通常73%である。なお、多層反射膜2の各構成層の厚み、周期は、露光波長により適宜選択すればよく、ブラッグ反射の法則を満たすように選択される。多層反射膜2において高屈折率層及び低屈折率層はそれぞれ複数存在するが、高屈折率層同士、そして低屈折率層同士の厚みが同じでなくてもよい。また、多層反射膜2の最表面のSi層の膜厚は、反射率を低下させない範囲で調整することができる。最表面のSi(高屈折率層)の膜厚は、3nmから10nmとすることができる。
 多層反射膜2の形成方法は当該技術分野において公知であるが、例えばイオンビームスパッタリング法により、多層反射膜2の各層を成膜することで形成できる。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リング法により、先ずSiターゲットを用いて厚さ4nm程度のSi膜を基板1上に成膜し、その後Moターゲットを用いて厚さ3nm程度のMo膜を成膜し、これを1周期として、40から60周期積層して、多層反射膜2を形成する(最表面の層はSi層とする)。また、多層反射膜2の成膜の際に、イオン源からクリプトン(Kr)イオン粒子を供給して、イオンビームスパッタリングを行うことにより多層反射膜2を形成することが好ましい。
<<保護膜>>
 保護膜3は、後述する反射型マスクの製造工程におけるドライエッチング及び洗浄から多層反射膜2を保護するために、多層反射膜2の上に形成される。また、電子線(EB)を用いた吸収体パターンの黒欠陥修正の際の多層反射膜2の保護も兼ね備える。ここで、図1では保護膜3が1層の場合を示しているが、3層以上の積層構造とすることもできる。例えば、最下層と最上層を、上記Ruを含有する物質からなる層とし、最下層と最上層との間に、Ru以外の金属、若しくは合金を介在させた保護膜3としても構わない。例えば、保護膜3は、ルテニウムを主成分として含む材料により構成されることもできる。すなわち、保護膜3の材料は、Ru金属単体でもよいし、Ruにチタン(Ti)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、ホウ素(B)、ランタン(La)、コバルト(Co)、及びレニウム(Re)などから選択される少なくとも1種の金属を含有したRu合金であってよく、窒素を含んでいても構わない。このような保護膜3は、特に、吸収体膜4をCo-Xアモルファス金属材料、Ni-Xアモルファス金属材料又はCoNi-Xアモルファス金属材料とし、塩素系ガス(Cl系ガス)のドライエッチングで当該吸収体膜4をパターニングする場合に有効である。保護膜3は、塩素系ガスを用いたドライエッチングにおける保護膜3に対する吸収体膜4のエッチング選択比(吸収体膜4のエッチング速度/保護膜3のエッチング速度)が1.5以上、好ましくは3以上となる材料で形成されることが好ましい。
 このRu合金のRu含有量は50原子%以上100原子%未満、好ましくは80原子%以上100原子%未満、更に好ましくは95原子%以上100原子%未満である。特に、Ru合金のRu含有量が95原子%以上100原子%未満の場合は、保護膜3への多層反射膜構成元素(ケイ素)の拡散を抑えつつ、EUV光の反射率を十分確保しながら、マスク洗浄耐性、吸収体膜をエッチング加工したときのエッチングストッパー機能、及び多層反射膜経時変化防止の保護膜機能を兼ね備えることが可能となる。
 EUVリソグラフィでは、露光光に対して透明な物質が少ないので、マスクパターン面への異物付着を防止するEUVペリクルが技術的に簡単ではない。このことから、ペリクルを用いないペリクルレス運用が主流となっている。また、EUVリソグラフィでは、EUV露光によってマスクにカーボン膜が堆積したり、酸化膜が成長したりするといった露光コンタミネーションが起こる。そのため、EUV反射型マスクを半導体装置の製造に使用している段階で、度々洗浄を行ってマスク上の異物やコンタミネーションを除去する必要がある。このため、EUV反射型マスクでは、光リソグラフィ用の透過型マスクに比べて桁違いのマスク洗浄耐性が要求されている。Tiを含有したRu系保護膜を用いると、硫酸、硫酸過水(SPM)、アンモニア、アンモニア過水(APM)、OHラジカル洗浄水、又は濃度が10ppm以下のオゾン水などの洗浄液に対する洗浄耐性が特に高く、マスク洗浄耐性の要求を満たすことが可能となる。
 このようなRu又はその合金などにより構成される保護膜3の厚みは、その保護膜としての機能を果たすことができる限り特に制限されないが、EUV光の反射率の観点から、保護膜3の厚みは、好ましくは、1.0nmから8.0nm、より好ましくは、1.5nmから6.0nmである。
 保護膜3の形成方法としては、公知の膜形成方法と同様のものを特に制限なく採用することができる。具体例としては、スパッタリング法及びイオンビームスパッタリング法が挙げられる。
<<吸収体膜>>
 保護膜3の上に、EUV光を吸収する吸収体膜4が形成される。吸収体膜4は、EUV光を吸収する機能を有し、ドライエッチングにより加工が可能な材料として、コバルト(Co)及びニッケル(Ni)のうち少なくとも1以上の元素を含有するアモルファス金属を含む材料からなる。吸収体膜4をコバルト(Co)及び/又はニッケル(Ni)を含む構成とすることにより、消衰係数kを0.035以上とすることができ、吸収体膜の薄膜化が可能となる。また、吸収体膜4をアモルファス金属とすることにより、エッチング速度を速めたり、パターン形状を良好にしたり加工特性を向上させることが可能となる。
 アモルファス金属としては、コバルト(Co)及びニッケル(Ni)のうち少なくとも1以上の元素に、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、イットリウム(Y)及びリン(P)のうち少なくとも1以上の元素(X)を添加したものが挙げられる。
 これらの添加元素(X)のうち、W、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf及びYは、非磁性金属材料である。そのため、Co及び/又はNiに添加してCo-X合金、Ni-X合金又はCoNi-X合金とすることによって、軟磁性のアモルファス金属とすることができ、吸収体膜を構成する材料の磁性を抑制することが可能となる。これにより、電子線描画の際に影響を及ぼすことなく、良好なパターン描画を行うことができる。
 添加元素(X)がZr、Hf及びYの場合、Co-X合金、Ni-X合金又はCoNi-X合金における添加元素(X)の含有量は3原子%以上が好ましく、10原子%以上がより好ましい。Zr、Hf及びYの含有量が3原子%未満の場合には、Co-X合金、Ni-X合金又はCoNi-X合金がアモルファス化しにくい。
 また、添加元素(X)がW、Nb、Ta及びTiの場合には、Co-X合金、Ni-X合金又はCoNi-X合金における添加元素(X)の含有量は10原子%以上が好ましく、15原子%以上がより好ましい。W、Nb、Ta及びTiの含有量が10原子%未満の場合には、Co-X合金、Ni-X合金又はCoNi-X合金がアモルファス化しにくい。
 添加元素(X)がPの場合、NiPにおけるPの含有量は9原子%以上、より好ましくは19原子%以上とすることにより、非磁性のアモルファス金属とすることができ、吸収体膜を構成する材料の磁性をなくすことが可能となる。Pの含有量が9原子%未満の場合には、NiPは磁性を有し、アモルファス化しにくい。
 また、Co-X合金、Ni-X合金又はCoNi-X合金における添加元素(X)の含有量は、波長13.5nmにおける消衰係数kが0.035未満とならないように調整される。したがって、添加元素(X)の含有量は、97原子%以下が好ましく、50原子%以下がより好ましく、24原子%以下が更に好ましい。特に、単体での消衰係数kが約0.035未満であるNb、Ti、Zr及びYは、24原子%以下が好ましい。また、単体での消衰係数kが0.035以上であるW、Ta、Hf及びPは、Co-X合金、Ni-X合金又はCoNi-X合金とした場合に消衰係数kが0.035以上になるように調整しやすく、消衰係数kが0.045以上に調整することも可能である。このため、加工特性を考慮して添加元素(X)の含有量を多くすることができる。
 特に、Taは、加工特性が良好なため、添加元素(X)として好ましく用いることができる。合金のTa含有量は、吸収体膜4の薄膜化の観点から、90原子%以下が好ましく、80原子%以下がより好ましい。Co-X合金の添加元素(X)がTaの場合には、CoとTaとの組成比(Co:Ta)は、9:1~1:9が好ましく、4:1~1:4がより好ましい。CoとTaとの組成比が3:1、1:1及び1:3としたときの各試料に対してX線回折装置(XRD)による分析及び断面TEM観察を行ったところ、すべての試料において、Co及びTa由来のピークがブロードに変化し、アモルファス構造となっていた。また、Ni-X合金の添加元素(X)がTaの場合には、NiとTaとの組成比(Ni:Ta)は、9:1~1:9が好ましく、4:1~1:4がより好ましい。NiとTaとの組成比が3:1、1:1及び1:3としたときの各試料に対してX線回折装置(XRD)による分析及び断面TEM観察を行ったところ、すべての試料において、Ni及びTa由来のピークがブロードに変化し、アモルファス構造となっていた。また、CoNi-X合金の添加元素(X)がTaの場合には、CoNiとTaとの組成比(CoNi:Ta)は、9:1~1:9が好ましく、4:1~1:4がより好ましい。
 また、Co-X合金、Ni-X合金又はCoNi-X合金は、上記添加元素(X)の他に、屈折率及び消衰係数に大きく影響を与えない範囲で、窒素(N)、酸素(O)、炭素(C)又はホウ素(B)等の他の元素を含んでもよい。エッチング速度を速めることができるので、吸収体膜として、窒素(N)を含んだCoTa合金、NiTa合金又はCoNi-X合金を用いることが好ましい。CoTa合金、NiTa合金又はCoNi-X合金中の窒素(N)の含有量は、5原子%以上55原子%以下であることが好ましい。
 このようなアモルファス金属からなる吸収体膜4は、DCスパッタリング法やRFスパッタリング法などのマグネトロンスパッタリング法といった公知の方法で形成することができる。また、ターゲットは、Co-X金属ターゲット、Ni-X金属ターゲット又はCoNi-X金属ターゲットを用いてもよいし、Coターゲット、Niターゲット又はCoNiターゲットと、添加元素(X)のターゲットとを用いたコースパッタリングとすることもできる。
 吸収体膜4は、バイナリー型の反射型マスクブランクとしてEUV光の吸収を目的とした吸収体膜4であっても良いし、位相シフト型の反射型マスクブランクとしてEUV光の位相差も考慮した位相シフト機能を有する吸収体膜4であっても良い。
 EUV光の吸収を目的とした吸収体膜4の場合、吸収体膜4に対するEUV光の反射率が2%以下、好ましくは1%以下となるように、膜厚が設定される。また、シャドーイング効果を抑制するために、吸収体膜の膜厚は、60nm未満、好ましくは50nm以下とすることが求められる。例えば、図3に点線で示すように、吸収体膜4をNiTa合金膜で形成した場合、膜厚を39.8nmとすることで、13.5nmでの反射率を0.11%とすることができる。
 位相シフト機能を有する吸収体膜4の場合、吸収体膜4が形成されている部分では、EUV光を吸収して減光しつつパターン転写に悪影響がないレベルで一部の光を反射させて、保護膜3を介して多層反射膜2から反射してくるフィールド部からの反射光と所望の位相差を形成するものである。吸収体膜4は、吸収体膜4からの反射光と多層反射膜2からの反射光との位相差が160°から200°となるように形成される。180°近傍の反転した位相差の光同士がパターンエッジ部で干渉し合うことにより、投影光学像の像コントラストが向上する。その像コントラストの向上にともなって解像度が上がり、露光量裕度、焦点裕度等の露光に関する各種裕度が拡がる。パターンや露光条件にもよるが、一般的には、この位相シフト効果を十分得るための反射率の目安は、絶対反射率で1%以上、多層反射膜(保護膜付き)に対する反射比で2%以上である。
 吸収体膜4は単層の膜であっても良いし、2層以上の複数の膜からなる多層膜であっても良い。単層膜の場合は、マスクブランク製造時の工程数を削減できて生産効率が上がるという特徴がある。
 吸収体膜4が多層膜の場合には、例えば、基板側から下層膜と上層膜からなる2層構造とすることができる。下層膜は、EUV光の消衰係数が大きい、Co-Xアモルファス金属、Ni-Xアモルファス金属又はCoNi-Xアモルファス金属で形成することができる。上層膜は、Co-Xアモルファス金属、Ni-Xアモルファス金属又はCoNi-Xアモルファス金属に酸素(O)を加えた材料で形成することができる。上層膜は、例えばDUV光を用いたマスクパターン検査時の反射防止膜になるように、その光学定数と膜厚を適当に設定することが好ましい。上層膜が反射防止膜の機能を有することにより、光を用いたマスクパターン検査時の検査感度が向上する。このように、多層膜にすることによって様々な機能を付加させることが可能となる。吸収体膜4が位相シフト機能を有する吸収体膜4の場合には、多層膜にすることによって光学面での調整の範囲が拡がり、所望の反射率が得やすくなる。吸収体膜4が2層以上の多層膜の場合、多層膜のうちの1層をCo-Xアモルファス金属、Ni-Xアモルファス金属又はCoNi-Xアモルファス金属としてもよい。
 また、吸収体膜4の表面には、酸化層を形成してもよい。Co-Xアモルファス金属、Ni-Xアモルファス金属又はCoNi-Xアモルファス金属の酸化層を形成することにより、得られる反射型マスク200の吸収体パターン4aの洗浄耐性を向上させることができる。酸化層の厚さは、1.0nm以上が好ましく、1.5nm以上がより好ましい。また、酸化層の厚さは、5nm以下が好ましく、3nm以下がより好ましい。酸化層の厚さが1.0nm未満の場合には薄すぎて効果が期待できず、5nmを超えるとマスク検査光に対する表面反射率に与える影響が大きくなり、所定の表面反射率を得るための制御が難しくなる。
 酸化層の形成方法は、吸収体膜が成膜された後のマスクブランクに対して、温水処理、オゾン水処理、酸素を含有する気体中での加熱処理、酸素を含有する気体中での紫外線照射処理及びOプラズマ処理等を行うことなどが挙げられる。また、吸収体膜4を成膜後に吸収体膜4の表面が大気に晒される場合、表層に自然酸化による酸化層が形成されることがある。特に、酸化しやすいTaを含むCoTa合金、NiTa合金又はCoNiTa合金の場合、膜厚が1~2nmの酸化層が形成される。
 また、吸収体膜4のエッチングガスは、Cl、SiCl、CHCl、CCl、及びBCl等の塩素系ガス、これらの塩素系ガスから選択された2種類以上の混合ガス、塩素系ガスとHeとを所定の割合で含む混合ガス、塩素系ガスとArとを所定の割合で含む混合ガス、フッ素ガス、塩素ガス、臭素ガス並びに沃素ガスから選択される少なくとも一つを含むハロゲンガス、並びにハロゲン化水素ガスからなる群から選択される少なくとも一種類又はそれ以上から選択したものを用いることができる。他のエッチングガスとしては、CF、CHF、C、C、C、C、CH、CHF、C、SF及びF等のフッ素系のガス、並びにフッ素系ガスとOとを所定の割合で含む混合ガス等から選択したものを用いることができる。更に、エッチングガスとしては、これらのガスと、酸素ガスとを含む混合ガス等を用いることができる。
 また、2層構造の吸収体膜4の場合、上層膜と下層膜とのエッチングガスを異なるものとしてもよい。例えば、上層膜のエッチングガスは、CF、CHF、C、C、C、C、CH、CHF、C、SF及びF等のフッ素系のガス、並びにフッ素系ガスとOとを所定の割合で含む混合ガス等から選択したものを用いることができる。また、下層膜のエッチングガスは、Cl、SiCl、CHCl、CCl、及びBCl等の塩素系のガス、これらの塩素系ガスから選択された2種類以上の混合ガス、塩素系ガスとHeとを所定の割合で含む混合ガス、並びに塩素系ガスとArとを所定の割合で含む混合ガスから選択したものを用いることができる。ここで、エッチングの最終段階でエッチングガスに酸素が含まれていると、Ru系保護膜3に表面荒れが生じる。このため、Ru系保護膜3がエッチングに曝されるオーバーエッチング段階では、酸素が含まれていないエッチングガスを用いることが好ましい。また、表面に酸化層が形成された吸収体膜4の場合、第1のエッチングガスを用いて酸化層を除去し、第2のエッチングガスを用いて残りの吸収体膜4をドライエッチングすることが好ましい。第1のエッチングガスは、BClガスを含む塩素系ガスとし、第2のエッチングガスは、第1のエッチングガスとは異なるClガス等を含む塩素系ガスとすることができる。これにより、酸化層を容易に除去することができ、吸収体膜4のエッチング時間を短くすることが可能となる。
<<エッチングマスク膜>>
 吸収体膜4の上には、図13に示すように、エッチングマスク膜6を形成してもよい。エッチングマスク膜6の材料としては、エッチングマスク膜6に対する吸収体膜4のエッチング選択比が高い材料を用いる。ここで、「Aに対するBのエッチング選択比」とは、エッチングを行いたくない層(マスクとなる層)であるAとエッチングを行いたい層であるBとのエッチングレートの比をいう。具体的には「Aに対するBのエッチング選択比=Bのエッチング速度/Aのエッチング速度」の式によって特定される。また、「選択比が高い」とは、比較対象に対して、上記定義の選択比の値が大きいことをいう。エッチングマスク膜6に対する吸収体膜4のエッチング選択比は、1.5以上が好ましく、3以上が更に好ましい。
 エッチングマスク膜6に対する吸収体膜4のエッチング選択比が高い材料としては、クロムやクロム化合物の材料が挙げられる。この場合、吸収体膜4はフッ素系ガス又は塩素系ガスでエッチングすることができる。クロム化合物としては、Crと、N、O、C、Hから選ばれる少なくとも一つの元素とを含む材料が挙げられる。クロム化合物としては、例えば、CrN、CrON、CrCN、CrCON、CrBN、CrBON、CrBCN及びCrBOCN等が挙げられる。塩素系ガスでのエッチング選択比を上げるためには、実質的に酸素を含まない材料とすることが好ましい。実質的に酸素を含まないクロム化合物として、例えばCrN、CrCN、CrBN及びCrBCN等が挙げられる。クロム化合物のCr含有量は、50原子%以上100原子%未満であることが好ましく、80原子%以上100原子%未満であることがより好ましい。また、「実質的に酸素を含まない」とは、クロム化合物における酸素の含有量が10原子%以下、好ましくは5原子%以下であるものが該当する。なお、前記材料は、本発明の効果が得られる範囲で、クロム以外の金属を含有することができる。
 また、吸収体膜4を、実質的に酸素を含まない塩素系ガスでエッチングする場合には、ケイ素又はケイ素化合物の材料を使用することができる。ケイ素化合物としては、SiとN、O、C及びHから選ばれる少なくとも一つの元素を含む材料や、ケイ素やケイ素化合物に金属を含む金属ケイ素(金属シリサイド)や金属ケイ素化合物(金属シリサイド化合物)などの材料が挙げられる。ケイ素を含む材料として、具体的には、SiO、SiN、SiON、SiC、SiCO、SiCN、SiCON、MoSi、MoSiO、MoSiN、及びMoSiON等を挙げることができる。なお、前記材料は、本発明の効果が得られる範囲で、ケイ素以外の半金属又は金属を含有することができる。
 塩素系ガスを用いたドライエッチングにおけるエッチングマスク膜6に対する吸収体膜4のエッチング選択比を1.5以上とするためには、吸収体膜4の添加元素(X)は、20原子%以上が好ましい。
 エッチングマスク膜6の膜厚は、転写パターンを精度よく吸収体膜4に形成するエッチングマスクとしての機能を得る観点から、3nm以上であることが望ましい。また、エッチングマスク膜6の膜厚は、レジスト膜の膜厚を薄くする観点から、15nm以下であることが望ましく、10nm以下がより好ましい。
<<エッチングストッパー膜>>
 また、図15に示すように、保護膜3と吸収体膜4との間に、エッチングストッパー膜7を形成してもよい。エッチングストッパー膜7の材料として、塩素系ガスを用いたドライエッチングにおけるエッチングストッパー膜7に対する吸収体膜4のエッチング選択比(吸収体膜4のエッチング速度/エッチングストッパー膜7のエッチング速度)が高い材料を用いることが好ましい。このような材料としては、クロム及びクロム化合物の材料が挙げられる。クロム化合物としては、Crと、N、O、C及びHから選ばれる少なくとも一つの元素とを含む材料が挙げられる。クロム化合物としては、例えば、CrN、CrON、CrCN、CrCON、CrBN、CrBON、CrBCN及びCrBOCN等が挙げられる。塩素系ガスでのエッチング選択比を上げるためには、実質的に酸素を含まない材料とすることが好ましい。実質的に酸素を含まないクロム化合物として、例えばCrN、CrCN、CrBN及びCrBCN等が挙げられる。クロム化合物のCr含有量は、50原子%以上100原子%未満であることが好ましく、80原子%以上100原子%未満であることがより好ましい。なお、エッチングストッパー膜の材料は、本発明の効果が得られる範囲で、クロム以外の金属を含有することができる。
 また、吸収体膜4を、塩素系ガスでエッチングする場合には、エッチングストッパー膜7は、ケイ素又はケイ素化合物の材料を使用することができる。ケイ素化合物としては、Siと、N、O、C及びHから選ばれる少なくとも一つの元素とを含む材料、並びにケイ素又はケイ素化合物に金属を含む金属ケイ素(金属シリサイド)又は金属ケイ素化合物(金属シリサイド化合物)などの材料が挙げられる。ケイ素を含む材料として、具体的には、SiO、SiN、SiON、SiC、SiCO、SiCN、SiCON、MoSi、MoSiO、MoSiN、及びMoSiON等を挙げることができる。なお、前記材料は、本発明の効果が得られる範囲で、ケイ素以外の半金属又は金属を含有することができる。
 また、エッチングストッパー膜7は、上記エッチングマスク膜6と同じ材料で形成することが好ましい。この結果、エッチングストッパー膜7をパターニングしたときに上記エッチングマスク膜6を同時に除去できる。また、エッチングストッパー膜7とエッチングマスク膜6とをクロム化合物又はケイ素化合物で形成し、エッチングストッパー膜7とエッチングマスク膜6との組成比を互いに異ならせてもよい。
 エッチングストッパー膜7の膜厚は、吸収体膜4のエッチングの際に保護膜3にダメージを与えて光学特性が変わることを抑制する観点から、2nm以上であることが望ましい。また、エッチングストッパー膜7の膜厚は、吸収体膜4とエッチングストッパー膜7の合計膜厚を薄くする、即ち吸収体パターン4a及びエッチングストッパーパターン7aからなるパターンの高さを低くする観点から、7nm以下であることが望ましく、5nm以下がより好ましい。
 また、エッチングストッパー膜7及びエッチングマスク膜6を同時にエッチングする場合には、エッチングストッパー膜7の膜厚は、エッチングマスク膜の膜厚と同じか薄い方が好ましい。更に、(エッチングストッパー膜7の膜厚)≦(エッチングマスク膜6の膜厚)の場合には、(エッチングストッパー膜7のエッチング速度)≦(エッチングマスク膜6のエッチング速度)の関係を満たすことが好ましい。
 <<裏面導電膜>>
 基板1の第2主面(裏面)側(多層反射膜2形成面の反対側)には、一般的に、静電チャック用の裏面導電膜5が形成される。静電チャック用の裏面導電膜5に求められる電気的特性(シート抵抗)は通常100Ω/□(Ω/Square)以下である。裏面導電膜5の形成方法は、例えばマグネトロンスパッタリング法やイオンビームスパッタリング法により、クロム、タンタル等の金属や合金のターゲットを使用して形成することができる。
 裏面導電膜5のクロム(Cr)を含む材料は、Crにホウ素、窒素、酸素、及び炭素から選択した少なくとも一つを含有したCr化合物であることが好ましい。Cr化合物としては、例えば、CrN、CrON、CrCN、CrCON、CrBN、CrBON、CrBCN及びCrBOCNなどを挙げることができる。
 裏面導電膜5のタンタル(Ta)を含む材料としては、Ta(タンタル)、Taを含有する合金、又はこれらの何れかにホウ素、窒素、酸素及び炭素の少なくとも一つを含有したTa化合物を用いることが好ましい。Ta化合物としては、例えば、TaB、TaN、TaO、TaON、TaCON、TaBN、TaBO、TaBON、TaBCON、TaHf、TaHfO、TaHfN、TaHfON、TaHfCON、TaSi、TaSiO、TaSiN、TaSiON、及びTaSiCONなどを挙げることができる。
 タンタル(Ta)又はクロム(Cr)を含む材料としては、その表層に存在する窒素(N)が少ないことが好ましい。具体的には、タンタル(Ta)又はクロム(Cr)を含む材料の裏面導電膜5の表層の窒素の含有量は、5原子%未満であることが好ましく、実質的に表層に窒素を含有しないことがより好ましい。タンタル(Ta)又はクロム(Cr)を含む材料の裏面導電膜5において、表層の窒素の含有量が少ない方が、耐摩耗性が高くなるためである。
 裏面導電膜5は、タンタル及びホウ素を含む材料からなることが好ましい。裏面導電膜5が、タンタル及びホウ素を含む材料からなることにより、耐摩耗性及び薬液耐性を有する導電膜23を得ることができる。裏面導電膜5が、タンタル(Ta)及びホウ素(B)を含む場合、B含有量は5~30原子%であることが好ましい。裏面導電膜5の成膜に用いるスパッタリングターゲット中のTa及びBの比率(Ta:B)は95:5~70:30であることが好ましい。
 裏面導電膜5の厚さは、静電チャック用としての機能を満足する限り特に限定されないが、通常10nmから200nmである。また、この裏面導電膜5はマスクブランク100の第2主面側の応力調整も兼ね備えていて、第1主面側に形成された各種膜からの応力とバランスをとって、平坦な反射型マスクブランクが得られるように調整されている。
 また、近年、特許第5883249号公報に記載されているように、反射型マスク等の転写用マスクの位置合わせ等の誤差を補正するために、転写用マスクの基板に対してフェムト秒レーザパルスを局所的に照射することにより、基板表面又は基板内部を改質させ、転写用マスクの誤差を補正する技術がある。上記パルスを発生させるレーザービームとしては、例えば、サファイアレーザ(波長800nm)又はNd-YAGレーザ(532nm)等がある。
 上記技術を反射型マスク200に適用する際には、基板1の第2主面(裏面)側からレーザービームを照射することが考えられる。しかしながら、上述のタンタル(Ta)又はクロム(Cr)を含む材料からなる裏面導電膜5の場合、レーザービームを透過しにくいという問題が生じる。この問題を解消するために、裏面導電膜5は、少なくとも532nmの波長に対する透過率が20%以上である材料を用いて形成することが好ましい。
 このような透過率の高い裏面導電膜(透明導電膜)5の材料としては、錫ドープ酸化インジウム(ITO)、フッ素ドープ酸化錫(FTO)、アルミニウムドープ酸化亜鉛(AZO)又はアンチモンドープ酸化錫(ATO)を用いることが好ましい。透明導電膜の膜厚を50nm以上とすることにより、静電チャック用の裏面導電膜5に求められる電気的特性(シート抵抗)を100Ω/□以下とすることができる。例えば、膜厚100nmのITO膜は、532nmの波長に対する透過率は約79.1%であり、シート抵抗は50Ω/□である。
 また、透過率の高い裏面導電膜(透明導電膜)5の材料としては、白金(Pt)、金(Au)、アルミニウム(Al)又は銅(Cu)の金属単体を用いることが好ましい。また、所望の透過率及び電気的特性を満たす範囲内で、該金属にホウ素、窒素、酸素及び炭素の少なくとも一つを含有した金属化合物を用いることができる。これらの金属膜は、上記ITO等と比較して電気伝導率が高いため薄膜化が可能となる。金属膜の膜厚は、透過率の観点からは50nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましい。また、膜厚が薄すぎるとシート抵抗が急激に増加する傾向にあること、及び成膜の際の安定性の観点から、金属膜の膜厚は2nm以上が好ましい。例えば、膜厚10.1nmのPt膜は、532nmの波長に対する透過率は20.3%であり、シート抵抗は25.3Ω/□である。
 裏面導電膜5をPt膜とした場合の試料を作製して評価を行った。即ち、SiO-TiO系ガラス基板1の第2主面(裏面)に、Arガス雰囲気中でPtターゲットを使用したDCマグネトロンスパッタリング法によりPt膜からなる裏面導電膜5を5.2nm、10.1nm、15.2nm、及び20.0nmの膜厚で各々成膜し、4枚の導電膜付き基板を作製した。
 作製された4枚の導電膜付き基板の第2主面(裏面)から波長532nmの光を照射して透過率を測定したところ、図8に示すように、透過率は各々39.8%、20.3%、10.9%、及び6.5%であり、膜厚が5.2nm及び10.1nmの導電膜付き基板が透過率20%以上を満たすものであった。また、シート抵抗は、4端子測定法により測定したところ、各々57.8Ω/□、25.3Ω/□、15.5Ω/□、及び11.2Ω/□であり、何れも100Ω/□以下を満たすものであった。
 膜厚が10.1nmの導電膜付き基板について、後述の実施例1と同様の方法で反射型マスクブランク100を作製し、その後反射型マスク200を作製した。作製された反射型マスク200の基板1の第2主面(裏面)側から波長532nmのNd-YAGレーザのレーザービームを照射したところ、裏面導電膜5が透過率の高いPt膜で形成されているため、反射型マスク200の位置合わせ誤差を修正することができた。
 更に、裏面導電膜5は、単層膜又は2層以上の積層構造としてもよい。静電チャックを行う際の機械的耐久性を向上させたり、洗浄耐性を向上させたりするためには、最上層をCrO、TaO又はSiOとすることが好ましい。また、最上層を、上記金属膜の酸化膜、即ちPtO、AuO、AiO又はCuOとしてもよい。最上層の厚さは、1nm以上であることが好ましく、5nm以上、更には10nm以上であるとより好ましい。裏面導電膜を透明導電膜とする場合には、透過率が20%以上を満たす材料及び膜厚とする。
 また、裏面導電膜5の基板側に、中間層を設けてもよい。中間層は、基板1と裏面導電膜5との密着性を向上させたり、基板1からの裏面導電膜5への水素の侵入を抑制したりする機能を持たせることができる。また、中間層は、露光源としてEUV光を用いた場合のアウトオブバンド光と呼ばれる真空紫外光及び紫外光(波長:130~400nm)が基板1を透過して裏面導電膜5によって反射されるのを抑制する機能を持たせることができる。中間層の材料としては、例えば、Si、SiO、SiON、SiCO、SiCON、SiBO、SiBON、Cr、CrN、CrON、CrC、CrCN、CrCO、CrCON、Mo、MoSi、MoSiN、MoSiO、MoSiCO、MoSiON、MoSiCON、TaO及びTaON等を挙げることができる。中間層の厚さは、1nm以上であることが好ましく、5nm以上、更には10nm以上であるとより好ましい。裏面導電膜を透明導電膜とする場合には、中間層と透明導電膜とを積層したものの透過率が20%以上を満たす材料及び膜厚とする。
 上述した通り、裏面導電膜5には、電気的特性(シート抵抗)及び裏面からレーザービームを照射する場合には透過率を所望の値にすることが求められるが、これらの要求を満たすために裏面導電膜5の膜厚を薄くすると、別の問題が生じる場合がある。通常、多層反射膜2は高い圧縮応力を有しているため、基板1の第1主面側が凸形状となり、第2主面(裏面)側が凹形状となる。一方、多層反射膜2のアニール(加熱処理)、及び裏面導電膜5の成膜によって応力調整がなされ、全体として平坦又は第2主面側が若干凹形状の反射型マスクブランクが得られるように調整されている。しかし、裏面導電膜5の膜厚が薄いとこのバランスがくずれ、第2主面(裏面)側の凹形状が大きくなり過ぎてしまう。この場合、静電チャックを行った際に、基板周縁部(特にコーナー部)にスクラッチが生じ、膜剥がれやパーティクル発生の問題が生じることがある。
 この問題を解決するためには、裏面導電膜5が形成された導電膜付き基板の第2主面(裏面)側を凸形状にすることが好ましい。導電膜付き基板の第2主面(裏面)側を凸形状にする第1の方法としては、裏面導電膜5を成膜する前の基板1の第2主面側の形状を凸形状にするとよい。予め基板1の第2主面を凸形状とすることにより、膜厚が10nm程度のPt膜等からなる膜応力の小さい裏面導電膜5を成膜し、高い圧縮応力を有する多層反射膜2を成膜しても、第2主面側の形状を凸形状とすることができる。
 また、導電膜付き基板の第2主面(裏面)側を凸形状にする第2の方法としては、多層反射膜2成膜後に150℃~300℃でアニール(加熱処理)する方法が挙げられる。特に210℃以上の高温でアニールすることが好ましい。多層反射膜2はアニールすることにより、多層反射膜2の膜応力を小さくすることができるが、アニール温度と多層反射膜2の反射率とはトレードオフの関係にある。多層反射膜2の成膜の際に、イオン源からアルゴン(Ar)イオン粒子を供給する従来のArスパッタリングの場合には、高温でアニールすると所望の反射率が得られない。一方、イオン源からクリプトン(Kr)イオン粒子を供給するKrスパッタリングを行うことにより、多層反射膜2のアニール耐性を向上させることが可能となり、高温でアニールしても高い反射率を維持できる。したがって、Krスパッタリングで多層反射膜2を成膜後に150℃~300℃でアニールすることにより、多層反射膜2の膜応力を小さくできる。この場合、膜厚が10nm程度のPt膜等からなる膜応力の小さい裏面導電膜5を成膜しても、第2主面側の形状を凸形状とすることができる。
 更に、上記第1の方法と第2の方法とを組み合わせてもよい。なお、裏面導電膜5をITO膜等の透明導電膜とする場合には、膜厚を厚くすることが可能である。そのため、電気的特性を満たす範囲で厚膜化することにより、導電膜付き基板の第2主面(裏面)側を凸形状とすることができる。
 このように導電膜付き基板の第2主面(裏面)側を凸形状とすることにより、静電チャックを行った際に、基板周縁部(特にコーナー部)にスクラッチが生じるのを防止することが可能となる。
 また、裏面導電膜(透明導電膜)5の膜厚が薄い場合に生じる上記問題を解決するために、上述したように、裏面導電膜5の基板側に中間層を設けてもよい。中間層は、応力調整機能を有し、かつ透明導電膜と合わせたときに所望の透過率(例えば、波長532nmで20%以上)が得られるものとすることができる。
 中間層の材料は、Si及びSiOを挙げることができる。Siは、波長532nmに対する透過率が高いため、他の材料と比べて膜厚の制限が少なく、例えば、膜厚1~200nmの範囲で応力調整を行うことが可能である。図9は、基板1の裏面上の裏面導電膜5を膜厚10nmのPt膜とし、中間層をSi膜とした場合であって、裏面導電膜5側から波長532nmの光を照射したときの、中間層の膜厚変化に対する透過率変化を調べたものである。図10から図12においても同様である。これによると、中間層は少なくとも100nmまでの範囲で透過率20%以上となるので、この範囲において応力調整を行うことが可能である。図10は、裏面導電膜5を膜厚10nmのPt膜とし、中間層をSiO膜とした場合の、中間層の膜厚変化に対する透過率変化を調べたものである。これによると、中間層は少なくとも100nmまでの範囲で透過率20%以上となるので、この範囲において応力調整を行うことが可能である。
 中間層の材料をSi及びSiOとした場合には、導電性の確保及び透過率の観点から、金属膜からなる裏面導電膜5の膜厚は2nm以上10nm以下とすることが好ましい。
 また、中間層の材料として、消衰係数の小さいTa系酸化膜及びCr系酸化膜を用いることができる。Ta系酸化膜は、TaO、TaON、TaCON、TaBO、TaBON、及びTaBCON等を挙げることができる。Cr系酸化膜は、CrO、CrON、CrCON、CrBO、CrBON、及びCrBOCN等を挙げることができる。更に、中間層の材料は、上記裏面導電膜5の金属膜の酸化膜、即ちPtO、AuO、AiO又はCuOとしてもよい。
 図11は、裏面導電膜5を膜厚5nmのPt膜とし、中間層をTaBO膜とした場合の、中間層の膜厚変化に対する透過率変化を調べたものである。これによると、中間層は58nmまでの範囲で透過率20%以上となるので、この範囲において応力調整を行うことが可能である。図12は、裏面導電膜5を膜厚5nmのPt膜とし、中間層をCrOCN膜とした場合の、中間層の膜厚変化に対する透過率変化を調べたものである。これによると、中間層は少なくとも100nmまでの範囲で透過率20%以上となるので、この範囲において応力調整を行うことが可能である。
 中間層の材料をTa系酸化膜やCr系酸化膜等の金属酸化膜とした場合には、導電性の確保及び透過率の観点から、金属膜からなる裏面導電膜5の膜厚は2nm以上5nm以下とすることが好ましい。
 裏面導電膜5を膜厚10nmのPt膜とし、基板1とPt膜の間にSi膜からなる中間層を設けた場合の試料を作製して評価を行った。
 即ち、SiO-TiO系ガラス基板1の第2主面(裏面)に、Siターゲットを用いて、ArガスとNガスの混合ガス雰囲気にて反応性スパッタリング(RFスパッタリング)で、Si膜からなる中間層を90nmの膜厚で成膜した。次に、Arガス雰囲気中でPtターゲットを使用したDCマグネトロンスパッタリング法によりPt膜からなる裏面導電膜5を10nmの膜厚で成膜し、導電膜付き基板を作製した。
 作製された導電膜付き基板の第2主面(裏面)から波長532nmの光を照射して透過率を測定したところ、21%であった。また、シート抵抗は、4端子測定法により測定したところ、25Ω/□であった。
 Si膜とPt膜が積層された導電膜付き基板について、後述の実施例1と同様の方法で反射型マスクブランク100を作製した。光干渉を利用した平坦度測定装置により反射型マスクブランク100の裏面の平坦度を測定した結果、凸形状で95nmの平坦度を有していることを確認した。
 なお、Si膜からなる中間層を設けずに、膜厚10nmのPt膜の裏面導電膜とした場合の反射型マスクブランクの裏面の平坦度を測定したところ、凹形状で401nmの平坦度であり、Si膜が応力調整機能を有していることが確認できた。
 その後、後述の実施例1と同様の方法で、反射型マスク200を作製した。作製された反射型マスク200の基板1の第2主面(裏面)側から波長532nmのNd-YAGレーザのレーザービームを照射したところ、中間層及び裏面導電膜5が透過率の高いSi膜及びPt膜で形成されているため、反射型マスク200の位置合わせ誤差を修正することができた。
<反射型マスク及びその製造方法>
 本実施形態の反射型マスクブランク100を使用して、反射型マスクを製造する。ここでは概要説明のみを行い、後に実施例において図面を参照しながら詳細に説明する。
 反射型マスクブランク100を準備して、その第1主面の吸収体膜4に、レジスト膜を形成し(反射型マスクブランク100としてレジスト膜を備えている場合は不要)、このレジスト膜に所望のパターンを描画(露光)し、更に現像、リンスすることによって所定のレジストパターンを形成する。
 反射型マスクブランク100の場合は、このレジストパターンをマスクとして吸収体膜4をエッチングして吸収体パターンを形成し、レジストパターンをアッシング又はレジスト剥離液などで除去することにより、吸収体パターンが形成される。最後に、酸性やアルカリ性の水溶液を用いたウェット洗浄を行う。
 ここで、吸収体膜4のエッチングガスとしては、Cl、SiCl、CHCl、CCl、及びBCl等の塩素系のガス、塩素系ガス及びHeを所定の割合で含む混合ガス、塩素系ガス及びArを所定の割合で含む混合ガス等が用いられる。吸収体膜4のエッチングにおいて、エッチングガスに実質的に酸素が含まれていないので、Ru系保護膜に表面荒れが生じることがない。この酸素を実質的に含まれていないガスとしては、ガス中の酸素の含有量が5原子%以下であるものが該当する。
 以上の工程により、シャドーイング効果が少なく、且つ側壁ラフネスの少ない高精度微細パターンを有する反射型マスクが得られる。
<半導体装置の製造方法>
 上記本実施形態の反射型マスク200を使用してEUV露光を行うことにより、半導体基板上に反射型マスク200上の吸収体パターンに基づく所望の転写パターンを、シャドーイング効果による転写寸法精度の低下を抑えて形成することができる。また、吸収体パターンが、側壁ラフネスの少ない微細で高精度なパターンであるため、高い寸法精度で所望のパターンを半導体基板上に形成できる。このリソグラフィ工程に加え、被加工膜のエッチング、絶縁膜及び導電膜の形成、ドーパントの導入、並びにアニールなど種々の工程を経ることで、所望の電子回路が形成された半導体装置を製造することができる。
 より詳しく説明すると、EUV露光装置は、EUV光を発生するレーザープラズマ光源、照明光学系、マスクステージ系、縮小投影光学系、ウエハステージ系、及び真空設備等から構成される。光源にはデブリトラップ機能と露光光以外の長波長の光をカットするカットフィルタ及び真空差動排気用の設備等が備えられている。照明光学系と縮小投影光学系は反射型ミラーから構成される。EUV露光用反射型マスク200は、その第2主面に形成された導電膜により静電吸着されてマスクステージに載置される。
 EUV光源の光は、照明光学系を介して反射型マスク垂直面に対して6°から8°傾けた角度で反射型マスクに照射される。この入射光に対する反射型マスク200からの反射光は、入射とは逆方向にかつ入射角度と同じ角度で反射(正反射)し、通常1/4の縮小比を持つ反射型投影光学系に導かれ、ウエハステージ上に載置されたウエハ(半導体基板)上のレジストへの露光が行われる。この間、少なくともEUV光が通る場所は真空排気される。また、この露光にあたっては、マスクステージとウエハステージを縮小投影光学系の縮小比に応じた速度で同期させてスキャンし、スリットを介して露光を行うスキャン露光が主流となっている。そして、この露光済レジスト膜を現像することによって、半導体基板上にレジストパターンを形成することができる。本発明では、シャドーイング効果の小さな薄膜で、しかも側壁ラフネスの少ない高精度な吸収体パターンを持つマスクが用いられている。このため、半導体基板上に形成されたレジストパターンは高い寸法精度を持つ所望のものとなる。そして、このレジストパターンをマスクとして使用してエッチング等を実施することにより、例えば半導体基板上に所定の配線パターンを形成することができる。このような露光工程や被加工膜加工工程、絶縁膜や導電膜の形成工程、ドーパント導入工程、あるいはアニール工程等その他の必要な工程を経ることで、半導体装置が製造される。
 以下、実施例について図面を参照しつつ説明する。なお、実施例において同様の構成要素については同一の符号を使用し、説明を簡略化若しくは省略する。
[実施例1]
 実施例1の反射型マスクブランク100は、図1に示すように、裏面導電膜5と、基板1と、多層反射膜2と、保護膜3と、吸収体膜4とを有する。吸収体膜4はNiTaのアモルファス合金を含む材料からなる。そして、図2(a)に示されるように、吸収体膜4上にレジスト膜11を形成する。図2は、反射型マスクブランク100から反射型マスク200を作製する工程を示す要部断面模式図である。
 先ず、実施例1の反射型マスクブランク100について説明する。
 第1主面及び第2主面の両主表面が研磨された6025サイズ(約152mm×152mm×6.35mm)の低熱膨張ガラス基板であるSiO-TiO系ガラス基板を準備し基板1とした。平坦で平滑な主表面となるように、粗研磨加工工程、精密研磨加工工程、局所加工工程、及びタッチ研磨加工工程よりなる研磨を行った。
 SiO-TiO系ガラス基板1の第2主面(裏面)に、CrN膜からなる裏面導電膜5をマグネトロンスパッタリング(反応性スパッタリング)法により下記の条件にて形成した。
 裏面導電膜形成条件:Crターゲット、ArとNの混合ガス雰囲気(Ar:90%、N:10%)、膜厚20nm。
 次に、裏面導電膜5が形成された側と反対側の基板1の主表面(第1主面)上に、多層反射膜2を形成した。基板1上に形成される多層反射膜2は、波長13.5nmのEUV光に適した多層反射膜とするために、MoとSiからなる周期多層反射膜とした。多層反射膜2は、MoターゲットとSiターゲットを使用し、Arガス雰囲気中でイオンビームスパッタリング法により基板1上にMo層及びSi層を交互に積層して形成した。先ず、Si膜を4.2nmの厚みで成膜し、続いて、Mo膜を2.8nmの厚みで成膜した。これを1周期とし、同様にして40周期積層し、最後にSi膜を4.0nmの厚みで成膜し、多層反射膜2を形成した。ここでは40周期としたが、これに限るものではなく、例えば60周期でも良い。60周期とした場合、40周期よりも工程数は増えるが、EUV光に対する反射率を高めることができる。
 引き続き、Arガス雰囲気中で、Ruターゲットを使用したイオンビームスパッタリング法によりRu膜からなる保護膜3を2.5nmの厚みで成膜した。
 次に、DCマグネトロンスパッタリング法により、NiTa膜からなる吸収体膜4を形成した。NiTa膜は、NiTaターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、39.8nmの膜厚で成膜した。
 NiTa膜の元素比率はNiが80原子%、Taが20原子%であった。また、NiTa膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。また、NiTa膜の波長13.5nmにおける屈折率nは約0.947、消衰係数kは約0.063であった。
 上記のNiTa膜からなる吸収体膜4の波長13.5nmにおける反射率は、膜厚を39.8nmにしたため、0.11%であった(図3)。
 次に、上記実施例1の反射型マスクブランク100を用いて、実施例1の反射型マスク200を製造した。
 前述のように、反射型マスクブランク100の吸収体膜4の上に、レジスト膜11を150nmの厚さで形成した(図2(a))。そして、このレジスト膜11に所望のパターンを描画(露光)し、更に現像、リンスすることによって所定のレジストパターン11aを形成した(図2(b))。次に、レジストパターン11aをマスクにして、NiTa膜(吸収体膜4)のドライエッチングを、Clガスを用いて行うことで、吸収体パターン4aを形成した(図2(c))。
 その後、レジストパターン11aをアッシングやレジスト剥離液などで除去した。最後に純水(DIW)を用いたウェット洗浄を行って、反射型マスク200を製造した(図2(d))。なお、必要に応じてウェット洗浄後マスク欠陥検査を行い、マスク欠陥修正を適宜行うことができる。
 実施例1の反射型マスク200では、NiTa膜上のレジスト膜11に対して電子線描画を行っても、設計値通りのパターンが描画できることが確認できた。また、NiTa膜がアモルファス合金であるため、塩素系ガスでの加工性が良く、高い精度で吸収体パターン4aを形成することができた。また、吸収体パターン4aの膜厚は39.8nmであり、従来のTa系材料で形成された吸収体膜よりも薄くすることができ、シャドーイング効果を低減することができた。
 実施例1で作製した反射型マスク200をEUVスキャナにセットし、半導体基板上に被加工膜とレジスト膜が形成されたウエハに対してEUV露光を行った。そして、この露光済レジスト膜を現像することによって、被加工膜が形成された半導体基板上にレジストパターンを形成した。
 このレジストパターンをエッチングにより被加工膜に転写し、また、絶縁膜及び導電膜の形成、ドーパントの導入、並びにアニールなど種々の工程を経ることで、所望の特性を有する半導体装置を製造することができた。
[実施例2]
 実施例2は、吸収体膜4をNiZrのアモルファス合金とした場合の実施例であって、それ以外は実施例1と同様である。
 即ち、DCマグネトロンスパッタリング法により、NiZr膜からなる吸収体膜4を形成した。NiZr膜は、NiZrターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、53.9nmの膜厚で成膜した。
 NiZr膜の元素比率はNiが80原子%、Zrが20原子%であった。また、NiZr膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。また、NiZr膜の波長13.5nmにおける屈折率nは約0.952、消衰係数kは約0.049であった。
 上記のNiZr膜からなる吸収体膜4の波長13.5nmにおける反射率は、膜厚を53.9nmにしたため、0.12%であった(図4)。
 また、実施例1と同様に実施例2の反射型マスク200及び半導体装置を製造したところ、実施例1と同様に良好な結果が得られた。
[実施例3]
 実施例3は、吸収体膜4をNiPのアモルファス金属とした場合の実施例であって、それ以外は実施例1と同様である。
 即ち、DCマグネトロンスパッタリング法により、NiP膜からなる吸収体膜4を形成した。NiP膜は、NiPターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、46.4nmの膜厚で成膜した。
 NiP膜の元素比率はNiが79.5原子%、Pが20.5原子%であった。また、NiP膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。また、NiP膜の波長13.5nmにおける屈折率nは約0.956、消衰係数kは約0.056であった。
 上記のNiP膜からなる吸収体膜4の波長13.5nmにおける反射率は、膜厚を46.4nmにしたため、0.13%であった(図5)。
 また、実施例1と同様に実施例3の反射型マスク200及び半導体装置を製造したところ、実施例1と同様に良好な結果が得られた。
[実施例4]
 実施例4は、図13に示すように、エッチングマスク膜6を備えた反射型マスクブランク300とした。実施例4は、吸収体膜4をCoTaのアモルファス合金とし、吸収体膜4上にCrN膜からなるエッチングマスク膜6を設けた場合の実施例であって、それ以外は実施例1と同様である。
 即ち、DCマグネトロンスパッタリング法により、CoTa膜からなる吸収体膜4を形成した。CoTa膜は、CoTaターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、40.4nmの膜厚で成膜した。
 CoTa膜の元素比率はCoが80原子%、Taが20原子%であった。また、CoTa膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。また、CoTa膜の波長13.5nmにおける屈折率nは約0.936、消衰係数kは約0.059であった。
 上記のCoTa膜からなる吸収体膜4の波長13.5nmにおける反射率は、膜厚を40.4nmにしたため、0.18%であった(図6)。
 作製した吸収体膜付き基板に対して、エッチングマスク膜6としてCrN膜をマグネトロンスパッタリング(反応性スパッタリング)法により下記の条件にて形成し、実施例4の反射型マスクブランク300を得た。
 エッチングマスク膜形成条件:Crターゲット、ArとNの混合ガス雰囲気(Ar:90%、N:10%)、膜厚10nm。
 ラザフォード後方散乱分析法によりエッチングマスク膜6の元素組成を測定したところ、Cr:90原子%、N:10原子%であった。
 次に、上記実施例4の反射型マスクブランク300を用いて、実施例4の反射型マスク400を製造した。
 反射型マスクブランク300のエッチングマスク膜6の上に、レジスト膜11を100nmの厚さで形成した(図14(a))。そして、このレジスト膜11に所望のパターンを描画(露光)し、更に現像、リンスすることによって所定のレジストパターン11aを形成した(図14(b))。次に、レジストパターン11aをマスクにして、CrN膜(エッチングマスク膜6)のドライエッチングを、ClガスとOの混合ガス(Cl+Oガス)を用いて行うことで、エッチングマスクパターン6aを形成した(図14(c))。引き続き、CoTa膜(吸収体膜4)のドライエッチングを、Clガスを用いて行うことで、吸収体パターン4aを形成した。レジストパターン11aをアッシングやレジスト剥離液などで除去した(図14(d))。
 その後、エッチングマスクパターン6aを、ClガスとOの混合ガスを用いたドライエッチングによって除去した(図14(e))。最後に純水(DIW)を用いたウェット洗浄を行って、実施例4の反射型マスク400を製造した。
 吸収体膜4の上にエッチングマスク膜6が形成されていることにより、吸収体膜4を容易にエッチングすることができた。また、転写パターンを形成するためのレジスト膜11を薄膜化することでき、微細パターンを有する反射型マスク400が得られた。
 実施例4の反射型マスク400では、CoTa膜上のレジスト膜11に対して電子線描画を行っても、設計値通りのパターンが描画できることが確認できた。また、CoTa膜がアモルファス合金であるとともに、吸収体膜4の上にエッチングマスク膜6を設けているため、高い精度で吸収体パターン4aを形成することができた。また、吸収体パターン4aの膜厚は40.4nmであり、従来のTa系材料で形成された吸収体膜よりも薄くすることができ、シャドーイング効果を低減することができた。
 実施例4で作製した反射型マスク400をEUVスキャナにセットし、半導体基板上に被加工膜とレジスト膜が形成されたウエハに対してEUV露光を行った。そして、この露光済レジスト膜を現像することによって、被加工膜が形成された半導体基板上にレジストパターンを形成した。
 このレジストパターンをエッチングにより被加工膜に転写し、また、絶縁膜及び導電膜の形成、ドーパントの導入、並びにアニールなど種々の工程を経ることで、所望の特性を有する半導体装置を製造することができた。
[実施例5]
 実施例5は、吸収体膜4をCoNbのアモルファス合金とした場合の実施例であって、それ以外は実施例4と同様である。
 即ち、DCマグネトロンスパッタリング法により、CoNb膜からなる吸収体膜4を形成した。CoNb膜は、CoNbターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、47.9nmの膜厚で成膜した。
 CoNb膜の元素比率はCoが80原子%、Nbが20原子%であった。また、CoNb膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。また、CoNb膜の波長13.5nmにおける屈折率nは約0.933、消衰係数kは約0.048であった。
 上記のCoNb膜からなる吸収体膜4の波長13.5nmにおける反射率は、膜厚を47.9nmにしたため、0.18%であった(図7)。
 また、実施例4と同様に、実施例5の反射型マスク及び半導体装置を製造したところ、実施例4と同様に良好な結果が得られた。
[実施例6]
 実施例6は、図13に示すように、エッチングマスク膜6を備えた反射型マスクブランク300とした。実施例6は、保護膜3をRuNb膜とし、吸収体膜4をNiTaのアモルファス合金とし、吸収体膜4の上にCrN膜からなるエッチングマスク膜6を設けた場合の実施例である。
 実施例1と同様にして作製した裏面導電膜5及び多層反射膜2が形成された多層反射膜付き基板に対して、保護膜3を成膜した。保護膜3は、Arガス雰囲気中で、RuNbターゲットを使用したイオンビームスパッタリング法により、膜厚が2.5nmのRuNb膜として形成した。
 次に、DCマグネトロンスパッタリング法により、NiTa膜からなる吸収体膜4を形成した。NiTa膜は、NiTaターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、40nmの膜厚で成膜した。
 NiTa膜の元素組成はNiが50原子%、Taが50原子%であった。また、NiTa膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。また、NiTa膜の波長13.5nmにおける屈折率nは約0.951、消衰係数kは約0.049であった。また、上記のNiTa膜からなる吸収体膜4の波長13.5nmにおける反射率は、1.1%であった。
 作製した吸収体膜付き基板に対して、エッチングマスク膜6としてCrN膜をマグネトロンスパッタリング(反応性スパッタリング)法により形成した。CrN膜は、Crターゲットを用いて、ArとNの混合ガス雰囲気にて、10nmの膜厚で成膜した。ラザフォード後方散乱分析法によりエッチングマスク膜6の元素組成を測定したところ、Crが90原子%、Nが10原子%であった。以上のようにして、実施例6の反射型マスクブランク300を製造した。
 次に、上記実施例6の反射型マスクブランク300を用いて、実施例6の反射型マスク400を製造した。
 反射型マスクブランク300のエッチングマスク膜6の上に、レジスト膜11を100nmの厚さで形成した(図14(a))。そして、このレジスト膜11に所望のパターンを描画(露光)し、更に現像、リンスすることによって所定のレジストパターン11aを形成した(図14(b))。次に、レジストパターン11aをマスクにして、CrN膜(エッチングマスク膜6)のドライエッチングを、ClガスとOの混合ガス(Cl+Oガス)を用いて行うことで、エッチングマスクパターン6aを形成した(図14(c))。引き続き、NiTa膜(吸収体膜4)のドライエッチングを、BClガスを用いて行うことで、吸収体パターン4aを形成し、レジストパターン11aをアッシングやレジスト剥離液などで除去した(図14(d))。
 その後、エッチングマスクパターン6aをClガスとOの混合ガスを用いたドライエッチングによって除去した(図14(e))。最後に純水(DIW)を用いたウェット洗浄を行って、実施例6の反射型マスク400を製造した。
 吸収体膜4の上にエッチングマスク膜6が形成されていることにより、吸収体膜4を容易にエッチングすることができた。また、転写パターンを形成するためのレジスト膜11を薄膜化することでき、微細パターンを有する反射型マスク400が得られた。
 実施例6の反射型マスク400では、NiTa膜上のレジスト膜11に対して電子線描画を行っても、設計値通りのパターンが描画できることが確認できた。また、NiTa膜がアモルファス合金であるとともに、吸収体膜4の上にエッチングマスク膜6を設けているため、高い精度で吸収体パターン4aを形成することができた。また、吸収体パターン4aの膜厚は40nmであり、従来のTa系材料で形成された吸収体膜よりも薄くすることができ、シャドーイング効果を低減することができた。
 実施例6で作製した反射型マスク400をEUVスキャナにセットし、半導体基板上に被加工膜とレジスト膜が形成されたウエハに対してEUV露光を行った。そして、この露光済レジスト膜を現像することによって、被加工膜が形成された半導体基板上にレジストパターンを形成した。
 このレジストパターンをエッチングにより被加工膜に転写し、また、絶縁膜及び導電膜の形成、ドーパントの導入、並びにアニールなど種々の工程を経ることで、所望の特性を有する半導体装置を製造することができた。
[実施例7]
 実施例7は、実施例6のNiTa膜の組成比を変えた場合の実施例であって、それ以外は実施例6と同様である。
 即ち、DCマグネトロンスパッタリング法により、NiTa膜からなる吸収体膜4を形成した。NiTa膜は、NiTaターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、40nmの膜厚で成膜した。
 NiTa膜の元素組成はNiが25原子%、Taが75原子%であった。また、NiTa膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。また、NiTa膜の波長13.5nmにおける屈折率nは約0.951、消衰係数kは約0.040であった。また、上記のNiTa膜からなる吸収体膜4の波長13.5nmにおける反射率は、2.3%であった。
 実施例6と同様に実施例7の反射型マスク400を作製したところ、実施例6よりもエッチング選択比が大きく、エッチング時間を短縮することができた。また、実施例6と同様に実施例7の半導体装置を製造したところ、実施例6と同様に良好な結果が得られた。
[実施例8]
 実施例8は、吸収体膜4をCoTaNのアモルファス合金とした場合の実施例であって、それ以外は実施例6と同じである。
 即ち、DCマグネトロンスパッタリング法により、CoTaN膜からなる吸収体膜4を形成した。CoTaN膜は、CoTaターゲットを用いて、ArとNの混合ガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、40nmの膜厚で成膜した。
 CoTaN膜の元素組成はCoが40原子%、Taが40原子%、Nが20原子%であった。また、CoTaN膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。また、X線反射率法(XRR)を用いて、CoTaN膜の表面に形成された酸化層の膜厚を測定したところ、1.5nmであった。CoTaN膜の波長13.5nmにおける屈折率nは約0.950、消衰係数kは約0.047であった。また、上記のCoTaN膜からなる吸収体膜4の波長13.5nmにおける反射率は、1.1%であった。
 実施例6と同様に、実施例8の反射型マスク及び半導体装置を製造したところ、実施例6と同様に良好な結果が得られた。
[実施例9]
 実施例9は、吸収体膜4のエッチングガスを変えた場合の実施例であって、それ以外は実施例8と同様である。
 即ち、反射型マスクブランク300のエッチングマスク膜6の上に、レジスト膜11を100nmの厚さで形成した(図14(a))。そして、このレジスト膜11に所望のパターンを描画(露光)し、更に現像、リンスすることによって所定のレジストパターン11aを形成した(図14(b))。次に、レジストパターン11aをマスクにして、CrN膜(エッチングマスク膜6)のドライエッチングを、ClガスとOの混合ガス(Cl+Oガス)を用いて行うことで、エッチングマスクパターン6aを形成した(図14(c))。引き続き、CoTaN膜(吸収体膜4)の表面から深さ4.9nmを、BClガスを用いてドライエッチングを行い、CoTaN膜の表面に形成された酸化層を除去した。その後、残膜厚が35.1nmのCoTaN膜をClガスを用いてドライエッチングを行うことで、吸収体パターンを形成した(図14(d))。
 実施例8と同様に、実施例9の反射型マスク及び半導体装置を製造したところ、実施例8と同様に良好な結果が得られた。また、実施例8よりも、吸収体膜4のエッチング時間を短縮することができた。
[実施例10]
 実施例10は、図15示すように、エッチングストッパー膜7及びエッチングマスク膜6を備えた反射型マスクブランク500とした。実施例10は、吸収体膜4をCoTaのアモルファス合金とし、吸収体膜4の下にCrN膜からなるエッチングストッパー膜7を設け、吸収体膜4上にCrN膜からなるエッチングマスク膜6を設けた場合の実施例である。
 即ち、実施例6と同様にして作製した裏面導電膜5、多層反射膜2及び保護膜3が形成された保護膜付き基板に対して、エッチングストッパー膜7としてCrN膜をマグネトロンスパッタリング(反応性スパッタリング)法により形成した。CrN膜は、Crターゲットを用いて、ArとNの混合ガス雰囲気にて、5nmの膜厚で成膜した。ラザフォード後方散乱分析法によりエッチングストッパー膜7の元素組成を測定したところ、Crが90原子%、Nが10原子%であった。
 次に、DCマグネトロンスパッタリング法により、CoTa膜からなる吸収体膜4を形成した。CoTa膜は、CoTaターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、40nmの膜厚で成膜した。
 CoTa膜の元素組成はCoが75原子%、Taが25原子%であった。また、CoTa膜の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。また、CoTa膜の波長13.5nmにおける屈折率nは約0.952、消衰係数kは約0.040であった。また、上記のCoTa膜からなる吸収体膜4の波長13.5nmにおける反射率は、2.4%であった。
 作製した吸収体膜付き基板に対して、エッチングマスク膜6としてCrN膜をマグネトロンスパッタリング(反応性スパッタリング)法により形成した。CrN膜は、Crターゲットを用いて、ArとNの混合ガス雰囲気にて、5nmの膜厚で吸収体膜4を成膜した。ラザフォード後方散乱分析法によりエッチングマスク膜6の元素組成を測定したところ、Crが90原子%、Nが10原子%であった。このようにして、実施例10の反射型マスクブランク500を得た。
 次に、上記実施例10の反射型マスクブランク500を用いて、反射型マスク600を製造した。
 反射型マスクブランク500のエッチングマスク膜6の上に、レジスト膜11を80nmの厚さで形成した(図16(a))。そして、このレジスト膜11に所望のパターンを描画(露光)し、更に現像、リンスすることによって所定のレジストパターン11aを形成した(図16(b))。次に、レジストパターン11aをマスクにして、CrN膜(エッチングマスク膜6)のドライエッチングを、ClガスとOの混合ガス(Cl+Oガス)を用いて行うことで、エッチングマスクパターン6aを形成した(図16(c))。引き続き、CoTa膜(吸収体膜4)のドライエッチングを、BClガスを用いて行うことで、吸収体パターン4aを形成し、レジストパターン11aをアッシングやレジスト剥離液などで除去した(図16(d))。
 その後、ClガスとOの混合ガスを用いたドライエッチングにより、エッチングストッパー膜7をパターニングするとともに、エッチングマスクパターン6aを同時に除去した(図16(e))。最後に純水(DIW)を用いたウェット洗浄を行って、実施例10の反射型マスク600を製造した。
 実施例10では、吸収体膜4の下にエッチングストッパー膜7が形成されていることにより、保護膜3にダメージを与えることなく吸収体膜4を容易にエッチングすることができた。また、転写パターンを形成するためのレジスト膜11を薄膜化することでき、微細パターンを有する反射型マスク600が得られた。
 実施例10の反射型マスク600では、CoTa膜上のレジスト膜11に対して電子線描画を行っても、設計値通りのパターンが描画できることが確認できた。また、CoTa膜がアモルファス合金であるとともに、吸収体膜4の上下にエッチングマスク膜6及びエッチングストッパー膜7を設けているため、保護膜3にダメージを与えることなく高い精度で吸収体パターン4aを形成することができた。また、吸収体パターン4aの膜厚は40nmであり、従来のTa系材料で形成された吸収体膜よりも薄くすることができ、シャドーイング効果を低減することができた。
[実施例11]
 実施例11は、実施例10のエッチングストッパー膜7及びエッチングマスク膜6を各々SiO膜に変え、吸収体膜4のエッチングガスを変えた場合の実施例であって、それ以外は実施例10と同じである。
 即ち、実施例6と同様にして作製した裏面導電膜5、多層反射膜2及び保護膜3が形成された保護膜付き基板に対して、エッチングストッパー膜7としてSiO膜をRFスパッタリング法により形成した。SiO膜は、SiOターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて、5nmの膜厚で成膜した。ラザフォード後方散乱分析法によりエッチングストッパー膜7の元素組成を測定したところ、SiOであることを確認した。
 次に、実施例10と同様に、DCマグネトロンスパッタリング法により、CoTa膜からなる吸収体膜4を形成した。CoTa膜は、CoTaターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、40nmの膜厚で成膜した。
 作製した吸収体膜付き基板に対して、エッチングマスク膜6としてSiO膜をRFスパッタリング法により形成した。SiO膜は、SiOターゲットを用いて、Arガス雰囲気にて、5nmの膜厚で成膜した。ラザフォード後方散乱分析法によりエッチングマスク膜6の元素組成を測定したところ、SiOであることを確認した。このようにして、実施例11の反射型マスクブランク500を得た。
 実施例10と同様にして、実施例11の反射型マスクブランク500のエッチングマスク膜6の上に、レジスト膜11を80nmの厚さで形成した(図16(a))。そして、このレジスト膜11に所望のパターンを描画(露光)し、更に現像、リンスすることによって所定のレジストパターン11aを形成した(図16(b))。次に、レジストパターン11aをマスクにして、SiO膜(エッチングマスク膜6)のドライエッチングを、フッ素含有ガス(具体的には、CFガス)を用いて行うことで、エッチングマスクパターン6aを形成した(図16(c))。引き続き、CoTa膜(吸収体膜)のドライエッチングを、Clガスを用いて行うことで、吸収体パターン4aを形成し、レジストパターン11aをアッシングやレジスト剥離液などで除去した(図16(d))。
 その後、CFガスを用いたドライエッチングにより、エッチングストッパー膜7をパターニングするとともに、エッチングマスクパターン6aを同時に除去した(図16(e))。最後に純水(DIW)を用いたウェット洗浄を行って、実施例11の反射型マスク600を製造した。
 また、実施例10と同様に半導体装置を製造したところ、実施例10と同様に良好な結果が得られた。
[比較例1]
 比較例1では、吸収体膜4として単層のTaBN膜を用いた以外、実施例1と同様の構造と方法で、反射型マスクブランク、反射型マスクを製造し、また、実施例1と同様の方法で半導体装置を製造した。
 単層のTaBN膜は、実施例1のマスクブランク構造の保護膜3の上に、NiTa膜に代えて形成した。TaBN膜は、TaB混合焼結ターゲットを用いて、ArガスとNガスの混合ガス雰囲気にて反応性スパッタリングで、62nmの膜厚で成膜した。
 TaBN膜の元素比率は、Taが75原子%、Bが12原子%、Nが13原子%であった。TaBN膜の波長13.5nmにおける屈折率nは約0.949、消衰係数kは約0.030であった。
 上記の単層のTaBN膜からなる吸収体膜の波長13.5nmにおける反射率は、1.4%であった。
 その後、実施例1と同様の方法で、レジスト膜をTaBN膜からなる吸収体膜上に形成し、所望のパターン描画(露光)及び現像、リンスを行ってレジストパターンを形成した。そして、このレジストパターンをマスクにして、TaBN膜からなる吸収体膜を、塩素ガスを用いたドライエッチングして、吸収体パターンを形成した。レジストパターン除去やマスク洗浄なども実施例1と同じ方法で行い、比較例1の反射型マスクを製造した。
 吸収体パターンの膜厚は62nmであり、シャドーイング効果を低減することができなかった。
 1 基板
 2 多層反射膜
 3 保護膜
 4 吸収体膜
 4a 吸収体パターン
 5 裏面導電膜
 6 エッチングマスク膜
 6a エッチングマスクパターン
 7 エッチングストッパー膜
 7a エッチングストッパーパターン
 11 レジスト膜
 11a レジストパターン
 100、300、500 反射型マスクブランク
 200、400、600 反射型マスク

Claims (10)

  1.  基板上に、多層反射膜及び吸収体膜をこの順で有する反射型マスクブランクであって、
     前記吸収体膜は、コバルト(Co)及びニッケル(Ni)のうち少なくとも1以上の元素を含有するアモルファス金属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。
  2.  前記アモルファス金属は、前記コバルト(Co)及びニッケル(Ni)のうち少なくとも1以上の元素に、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、イットリウム(Y)及びリン(P)のうち少なくとも1以上の元素を添加したものであ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。
  3.  前記アモルファス金属は、前記コバルト(Co)及びニッケル(Ni)のうち少なくとも1以上の元素に、タンタル(Ta)を添加したものであり、
     前記タンタル(Ta)の含有量は、10原子%以上90原子%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の反射型マスクブランク。
  4.  前記多層反射膜と前記吸収体膜との間に、保護膜を有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか一つに記載の反射型マスクブランク。
  5.  前記吸収体膜の上に、エッチングマスク膜を有し、
     前記エッチングマスク膜は、クロム(Cr)を含む材料又はケイ素(Si)を含む材料を含む材料からなることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一つに記載の反射型マスクブランク。
  6.  前記保護膜と前記吸収体膜との間に、エッチングストッパー膜を有し、
     前記エッチングストッパー膜は、クロム(Cr)を含む材料又はケイ素(Si)を含む材料からなることを特徴とする請求項4又は5に記載の反射型マスクブランク。
  7.  請求項1乃至6の何れか一つに記載の反射型マスクブランクにおける前記吸収体膜がパターニングされた吸収体パターンを有することを特徴とする反射型マスク。
  8.  請求項1乃至6の何れか一つに記載の反射型マスクブランクの前記吸収体膜を、塩素系ガスを用いたドライエッチングでパターニングして吸収体パターンを形成することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
  9.  請求項1乃至6の何れか一つに記載の反射型マスクブランクの前記吸収体膜を、第1の塩素系ガスと、該第1の塩素系ガスとは異なる第2の塩素系ガスとを用いたドライエッチングでパターニングして吸収体パターンを形成することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
  10.  EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、請求項7に記載の反射型マスクをセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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