ＥＵＶマスクブランクスの検査方法、ＥＵＶフォトマスクの製造方法、及びパターン形成方法
【課題】ＥＵＶマスクブランクス中の微細な位相欠陥を感度良く且つ簡易に検出する検査方法を提供する。
【解決手段】反射光学系を有するＥＵＶ露光装置に、チップパターンを有するＥＵＶマスクブランクスと、下層膜、中間層膜及びネガ型レジスト膜が形成された基板とを設置する。ＥＵＶ光露光によりネガ型レジスト膜にチップパターンを転写した後、当該ネガ型レジスト膜をマスクとして中間層膜をエッチングしてチップパターンを転写し、その後、当該中間層膜をマスクとして下層膜をエッチングしてチップパターンを転写する。下層膜の２箇所以上の領域に転写されたチップパターンを比較することによって、ＥＵＶマスクブランクスの欠陥を検出する。
【解決手段】反射光学系を有するＥＵＶ露光装置に、チップパターンを有するＥＵＶマスクブランクスと、下層膜、中間層膜及びネガ型レジスト膜が形成された基板とを設置する。ＥＵＶ光露光によりネガ型レジスト膜にチップパターンを転写した後、当該ネガ型レジスト膜をマスクとして中間層膜をエッチングしてチップパターンを転写し、その後、当該中間層膜をマスクとして下層膜をエッチングしてチップパターンを転写する。下層膜の２箇所以上の領域に転写されたチップパターンを比較することによって、ＥＵＶマスクブランクスの欠陥を検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置等の製造工程におけるリソグラフィ技術に関し、特に、極端紫外光リソグラフィ（Extreme Ultraviolet Lithography ）用反射型ＥＵＶマスクブランクスの検査方法、当該検査方法を用いたＥＵＶフォトマスクの製造方法、及び当該製造方法を用いて形成されたＥＵＶフォトマスクによるパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書では、極端紫外光リソグラフィ用反射型ＥＵＶマスクブランクスを「ＥＵＶマスクブランクス」、極端紫外光リソグラフィ用反射型フォトマスクを「ＥＵＶフォトマスク」と称する場合がある。ここで、ＥＵＶは、Extreme Ultraviolet （極端紫外）の略語である。
【０００３】
「背景技術」及び「発明が解決しようとする課題」を説明するに当たっての前提事項は次の通りである。通常、フォトマスクは縮小投影型の露光装置で使用されるため、マスク上のパターン寸法を議論する場合には露光装置の縮小倍率を考慮しなければならない。しかし、本明細書では、混乱を避けるため、形成しようとする所望のパターン（例えばレジストパターン）と対応させてマスク上のパターン寸法を説明する場合、特に断らない限り、当該寸法を縮小倍率で換算した値を用いる。具体的には、Ｍ分の１の縮小投影システムにおいて幅（Ｍ×３２）ｎｍのマスクパターンによって幅３２ｎｍのレジストパターンを形成した場合には、マスクパターン幅及びレジストパターン幅は共に３２ｎｍであるとする。また、欠陥サイズの記載についても同様の扱いとする。
【０００４】
また、本明細書では、特に断らない限り、ＮＡは「露光装置における縮小投影光学系のレンズの開口数」を表し、σは「露光装置における照明系のコヒーレンスファクタ」を表すものとする。
【０００５】
従来、半導体装置などの半導体デバイスは、回路パターンが描かれた原版であるマスクに露光光を縮小光学系を通して照射し、回路パターンを半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する）上に転写する光リソグラフィ工程を繰り返すことによって、大量生産されている。
【０００６】
また、半導体集積回路を構成する半導体素子の微細化に伴って、配線等のパターンの寸法の微細化が求められている。微細なパターンを形成するためには、波長の短い光を用いたリソグラフィ技術が不可欠である。特に、３２ｎｍ以下の幅を有するパターンの形成においては、波長が１３．６ｎｍである極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いたリソグラフィ技術が非常に期待されている。
【０００７】
ところで、クリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザ（波長が２４８ｎｍ）又はアルゴンフロライド（ＡｒＦ）エキシマレーザ（波長が１９３ｎｍ）を用いたフォトリソグラフィでは、合成石英からなるレンズ（合成石英レンズ）を含む屈折光学系を使用している。しかし、ＥＵＶ光は、これらのエキシマレーザからの出力光よりも波長が短い。そのため、合成石英レンズでのＥＵＶ光の吸収が大きくなり、また、ＥＵＶ光の波長では合成石英レンズの屈折率が１に近くなる。よって、ＥＵＶリソグラフィでは、前述の屈折光学系を使用することができないので、反射光学系（反射型フォトマスクと反射型ミラーとにより構成される光学系）が用いられている。現在、主流となっている反射型フォトマスクでは、熱膨張率の低いガラス基板上に多層膜（ＥＵＶ光の高反射領域）が形成されていると共に、当該多層膜上にＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターン（ＥＵＶ光の低反射領域）が形成されている。多層膜は、光学定数（屈折率又は吸収率）の異なる２種類の薄膜が交互に積層された構造を有しており、例えば４０層対のＭｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）多層膜等が用いられている。尚、ｎ層対のＭｏ／Ｓｉ多層膜とは、本明細書では、Ｍｏ膜（下層）とＳｉ膜（上層）とが交互にｎ回積層された多層膜を意味する。このように、ＥＵＶリソグラフィでは、多層膜による反射（ブラッグ反射）を利用した多層膜反射基板がＥＵＶマスクブランクスとして使用されている。
【０００８】
ＥＵＶリソグラフィにおける大きな技術的課題の一つに、前述の反射型フォトマスクにおける欠陥の低減がある。
【０００９】
図５は、従来の反射型フォトマスクの断面構造をマスク欠陥と共に示した図である。図５に示すように、熱膨張率の低いガラス基板１００上に、ＥＵＶ光を反射する４０層対のＭｏ／Ｓｉ多層膜１０１が形成されていると共に、当該多層膜１０１上にＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターン１０２が形成されている。一般的に反射型フォトマスクで発生する欠陥は、多層膜１０１上で生じるパターン欠陥１０３と、多層膜１０１中又は多層膜１０１とガラス基板１００との界面で生じる位相欠陥１０４とに大別することができる。
【００１０】
図５に示すように、パターン欠陥１０３とは、多層膜１０１表面上にマスクパターン１０２を形成する際に発生する残渣や欠けといった、主に反射光の強度変化を引き起こす欠陥（光強度変化型欠陥）である。一方、位相欠陥１０４とは、多層膜１０１中又は多層膜１０１とガラス基板１００との界面で生じた異物によって発生する、位相変調を引き起こす欠陥（位相変化型欠陥）である。図５に示す反射型フォトマスクでは、露光光の波長が１３．６ｎｍと極めて短いために、多層膜１０１中において極小異物が発生した場合でも、当該異物のサイズが露光光の波長の数分の１程度あれば、位相変調が発生してしまう。よって、従来のＫｒＦ用やＡｒＦ用の透過型マスクでは問題にならなかったサイズの欠陥が位相欠陥となり、転写形成されたレジストパターンの寸法変動を引き起こす。非特許文献１（１０ページ）には、３２ｎｍ以下の幅を有するレジストパターン形成時に、マスク上の多層膜中に幅８ｎｍ、高さ０．５ｎｍの位相欠陥が存在すると、転写パターンに５％程度の寸法変動が生じることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１１４２００号公報
【特許文献２】特開平１１−３５４４０４号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】寺澤他、２０１０年半導体計測シンポジウム「ＥＵＶリソグラフィにおける検査計測の課題」、2010年3月17日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述の位相欠陥、特に、レジストパターンに寸法変動をもたらし、最終的にはデバイス特性に悪影響を与えて歩留まりを低下させる致命欠陥をＥＵＶマスクブランクス作製時の段階で無くすことは必要不可欠である。
【００１４】
ＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターンを形成する前段階でのＥＵＶマスクブランクス欠陥の検査方法は、検査に使用する光の波長によって大きく２種類の方法に分けられる。第１の方法は、可視光や紫外線のレーザ光をＥＵＶマスクブランクスに対して斜めから照射した際の乱反射光から異物を検出する方法であり、第２の方法は、マスクパターンの転写に用いるＥＵＶ光と同じ１３．６ｎｍの波長を持つＥＵＶ光を用いて欠陥を検出する方法である。
【００１５】
しかし、第１の方法では、ＥＵＶマスクブランクスの多層膜表面の外部形状の変化のみを検出しているため、多層膜中の位相欠陥を全く検出できないという問題がある。
【００１６】
一方、第２の方法として代表的な方法は、特許文献１に開示されている、ＥＵＶ光照射での暗視野反射像をＸ線ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）で検出する方法である。しかし、特許文献１に開示されている方法は、比較的高い欠陥検出感度を有しているものの、前述の位相欠陥の検出に関しては十分な検出感度を有していない。その理由は、多層膜中の微細な位相欠陥を検出するに際して、検査に用いるＥＵＶ光の集光光学系のレンズの収差、又はＣＣＤなどのＥＵＶ光検出装置における散乱電子のブラー（ぼけ）等が障害となるためである。また、特許文献１に開示されている方法で用いられている検査装置の視野領域は０．８ｍｍ径程度であり、１００ｃｍ2 以上あるＥＵＶフォトマスクの多層膜の全面を検査するためには視野領域を順次走査する必要があり、欠陥検査に膨大な時間を要するという問題もある。
【００１７】
以上に述べたような、第１及び第２の方法の問題点を解決する方法として、特許文献２に開示されている方法が知られている。図６（ａ）〜（ｃ）は、特許文献２に開示されている方法を説明するための図である。尚、図６（ａ）及び（ｂ）は、ＥＵＶマスクブランクスの断面構成を示しており、図６（ｃ）は、被露光基板となるウエハの平面構成を模式的に示している。
【００１８】
特許文献２に開示されている方法においては、まず、図６（ａ）に示すように、ガラス基板２００上にＭｏ／Ｓｉ多層膜２０１を形成した後、図６（ｂ）に示すように、当該多層膜２０１上に容易に剥離可能なレジストパターン（ラインアンドスペースパターン）２０２を形成する。レジストパターン２０２は、ＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターンとして機能する。
【００１９】
次に、レジストパターン２０２が形成されたＥＵＶマスクブランクスに対してＥＵＶ光を所定の光学系を経由して照射し、ＥＵＶマスクブランクスにより反射された光を、図６（ｃ）に示すように、ウエハ２０３上に塗布されたレジストに照射した後、当該レジストを現像する。これによって、レジストパターン２０２が転写されてなるレジストパターン（転写後レジストパターン）２０４が各チップ領域に形成される。
【００２０】
次に、隣接するチップ領域の間で転写後レジストパターン２０４を互いに比較することによって、ＥＵＶマスクブランクスにおける欠陥の有無を判別する。
【００２１】
特許文献２に開示されている方法においては、容易に剥離可能なレジストパターン２０２におけるラインアンドスペースの寸法（具体的にはラインパターンのピッチ（つまりスペースパターンのピッチ））は、考慮しなければいけない最小欠陥の大きさ、つまり、検査するＥＵＶマスクブランクスが最終的にＥＵＶフォトマスクとして用いられる時の最小パターン寸法に依存すると定義されている。例えば、考慮しなければならない最小欠陥の大きさを、非特許文献１に開示されているようにマスク上で８ｎｍの幅とした場合、容易に剥離可能なレジストパターン２０２におけるラインアンドスペースの寸法は８ｎｍよりも小さい寸法となる。
【００２２】
しかしながら、現行の開口数ＮＡが０．２５、コヒ−レンスファクタσが０．５のＥＵＶ露光装置での解像限界はウエハ上で２７ｎｍ程度であることから、前述のレジストパターン２０２を用いて、８ｎｍよりも小さい寸法、例えば６ｎｍの寸法を持つラインアンドスペースパターン（レジストパターン２０３）をウエハ２０４上に転写することはできない。従って、特許文献２に開示されている方法では、考慮しなければならない小さいサイズの位相欠陥を検出することができない。
【００２３】
以上に述べたように、従来の技術では、ＥＵＶマスクブランクス中の微細な位相欠陥を感度良く且つ簡易に検出することはできない。
【００２４】
前記に鑑み、本発明は、ＥＵＶマスクブランクス中の微細な位相欠陥を感度良く且つ簡易に検出する検査方法を提供することを第１の目的とし、当該検査方法により抽出された無欠陥ブランクスを用いたＥＵＶフォトマスクの製造方法を提供することを第２の目的とし、当該製造方法により形成されたＥＵＶフォトマスクを用いたパターン形成方法を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記の第１の目的を達成するために、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法は、アライメントマークを含むチップパターンを有するＥＵＶマスクブランクスを準備する工程と、下層膜、中間層膜及びネガ型レジスト膜が下から順に形成された第１の基板を準備する工程と、反射光学系を有するＥＵＶ露光装置に前記ＥＵＶマスクブランクスと前記第１の基板とを設置する工程と、前記第１の基板上に形成された前記ネガ型レジスト膜にＥＵＶ光を前記ＥＵＶマスクブランクスを経由して照射した後、前記ネガ型レジスト膜を現像することによって、前記ネガ型レジスト膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、前記チップパターンが転写された前記ネガ型レジスト膜をエッチングマスクとして前記中間層膜をドライエッチングすることによって、前記中間層膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、前記チップパターンが転写された前記中間層膜をエッチングマスクとして前記下層膜をドライエッチングすることによって、前記下層膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、前記下層膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に転写された前記チップパターンを互いに比較することによって、前記ＥＵＶマスクブランクスの欠陥を検出する工程とを備えている。
【００２６】
尚、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記ＥＵＶ露光装置の前記反射光学系は低収差光学系（例えば、理想球面波と実際の波面とのずれを示す波面収差が０．７ｎｍ（ＲＭＳ（Root Mean Square）により算出）以下となる光学系）であることが好ましい。また、前記第１の基板はウエハであってもよい。
【００２７】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記ＥＵＶマスクブランクスを準備する工程は、ガラス基板上に、相対的に屈折率が高い層と相対的に屈折率が低い層とが交互に複数回積層された多層膜を形成する工程と、前記多層膜が形成された前記ガラス基板上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に露光光を選択的に照射した後、前記レジスト膜を現像することによって、前記チップパターンを形成する工程とを含んでいてもよい。ここで、前記ガラス基板の熱膨張率又は熱収縮率は低い（例えば熱膨張率は０〜０．０５×１０-7／℃であり、熱収縮率は−０．０５×１０-7／℃〜０である）ことが好ましい。また、前記多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜であってもよい。また、前記相対的に屈折率が高い層は、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｒｕ又はＷから構成されており、前記相対的に屈折率が低い層は、Ｓｉ、Ｂｅ、Ｂ又はＣから構成されていてもよい。すなわち、前記相対的に屈折率が高い層としては、相対的に重い元素からなる膜を用い、前記相対的に屈折率が低い層としては、相対的に軽い元素からなる膜を用いてもよい。また、前記露光光は、電子線、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光であってもよい。すなわち、前記ＥＵＶマスクブランクスに欠陥検査用の前記アライメントマークを形成する工程においては、電子線描画装置を用いて描画を行ってもよいし、又は、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ若しくはＡｒＦエキシマレーザなどを光源とする露光装置を用いて露光を行ってもよい。また、前記アライメントマークを形成する際に使用する前記レジスト膜を構成するレジストは、露光された領域が架橋するネガ型タイプであってもよいし、又は、露光された領域が溶解するポジ型タイプであってもよい。
【００２８】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記第１の基板上に形成される前記ネガ型レジスト膜を構成するレジストは、ＥＵＶマスクブランクスの多層膜中の位相欠陥を転写できるように、薄膜形成が可能な材料であり、高感度な材料であり、且つ高コントラスト性能を有する材料であることが好ましい。また、以上のような材料であれば、ネガ型タイプのフォトレジストに限らず、ポジ型タイプのフォトレジストをネガ現像液と組み合わせて、ＥＵＶ光が照射された部分が残るネガ現像プロセスを適用してもよい。
【００２９】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記第１の基板上に前記下層膜、前記中間層膜及び前記ネガ型レジスト膜を順次形成するプロセス、つまり多層レジストプロセスの適用を前提とした。しかし、位相欠陥が転写されたパターンの有無によって必要な検査コントラストが得られ、それにより、位相欠陥が十分に検出可能であるならば、前述の多層レジストプロセスに代えて、前記第１の基板上に、例えば有機材料からなる下層膜のみを介してネガ型レジスト膜を形成するプロセス、つまり単層レジストプロセスを適用することも可能である。
【００３０】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記ネガ型レジスト膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程において、前記少なくとも２箇所の異なる領域毎に、露光量及びフォーカス位置の少なくとも一方を変化させて露光を行ってもよい。すなわち、前記ネガ型レジスト膜の各チップ領域に前記チップパターンを転写する際に、全てのチップ領域について露光量及びフォーカス位置等の露光条件を同一に設定するのではなく、各チップ毎に露光条件を変化させてもよい。ここで、前記露光量を最適露光量を基準として−２％以上で且つ＋２％以下の範囲内で変化させてもよい。例えば、露光量を最適露光量を基準として±１％又は±２％変化させて露光を実施してもよい。また、前記フォーカス位置を最適フォーカス位置を基準として−０．０２μｍ以上で且つ＋０．０２μｍ以下の範囲内で変化させてもよい。例えば、フォーカス位置を最適フォーカス位置を基準として±０．０１μｍ又は±０．０２μｍと変化させて露光を実施してもよい。
【００３１】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記チップパターンが転写された前記ネガ型レジスト膜をエッチングマスクとして前記中間層膜をドライエッチングすることによって、前記中間層膜に前記チップパターンを転写する工程、及び、前記チップパターンが転写された前記中間層膜をエッチングマスクとして前記下層膜をドライエッチングすることによって、前記下層膜に前記チップパターンを転写する工程では、前記チップパターンが転写された前記ネガ型レジスト膜つまりフォトレジストパターンのうち位相欠陥が転写されてなるパターンの幅が非常に小さいことを考慮して、前記中間層膜及び前記下層膜をドライエッチングする際に、前記パターンの転写幅が拡大するように、オーバーエッチング条件を適用したり、又はエッチングガスを含むエッチングプロセスを変更したりすることが望ましい。
【００３２】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記ネガ型レジスト膜の厚さは、５ｎｍ以上で且つ１５ｎｍ以下であってもよい。このようにすると、ＥＵＶマスクブランクスの多層膜中の位相欠陥をネガ型レジスト膜に確実に転写することができる。
【００３３】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記中間層膜は、Ｓｉを含むポリマーから構成されていてもよい。このようにすると、位相欠陥が転写されたパターンの有無によって必要な検査コントラストが得られるので、位相欠陥を確実に検出することが可能となる。
【００３４】
前記の第２の目的を達成するために、本発明に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法は、前述の本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法を行うことによって、無欠陥ＥＵＶマスクブランクスを抽出する工程と、前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクス上にＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターンを形成する工程と、ポジ型レジスト膜が形成された第２の基板を準備する工程と、反射光学系を有するＥＵＶ露光装置に、前記マスクパターンが形成された前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクスと前記第２の基板とを設置する工程と、前記第２の基板上に形成された前記ポジ型レジスト膜にＥＵＶ光を、前記マスクパターンが形成された前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクスを経由して照射した後、前記ポジ型レジスト膜を現像することによって、前記ポジ型レジスト膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記マスクパターンを転写する工程と、前記ポジ型レジスト膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に転写された前記マスクパターンを互いに比較することによって、前記マスクパターンの欠陥を検出する工程と、前記欠陥が検出された前記マスクパターンを修正する工程とを備えている。
【００３５】
尚、本発明に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法において、前記ＥＵＶ露光装置の前記反射光学系は低収差光学系であることが好ましい。また、前記第２の基板はウエハであってもよい。
【００３６】
また、本発明に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法において、前記ＥＵＶ光吸収膜はＴａＢＮから構成されていてもよい。
【００３７】
前記の第３の目的を達成するために、本発明に係るパターン形成方法は、半導体基板上に形成されたＥＵＶ用ポジ型レジスト膜にＥＵＶ光を、前述の本発明に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法を用いて形成されたＥＵＶフォトマスクを経由して照射する工程と、前記ＥＵＶ光が照射された前記ＥＵＶ用ポジ型レジスト膜を現像してＥＵＶ用ポジ型レジストパターンを形成する工程とを備えている。
【００３８】
本発明に係るパターン形成方法によると、ＥＵＶフォトマスク起因のリピート欠陥が無い所望のレジストパターンを形成することができる。
【００３９】
尚、本発明に係るパターン形成方法において、前述の本発明に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法を用いて形成されたＥＵＶフォトマスクは、所望の集積回路パターンを有していてもよい。また、前記ＥＵＶ光の露光には、低収差の反射光学系を有するＥＵＶ露光装置を用いてもよい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によると、ＥＵＶマスクブランクス中の微細な位相欠陥を感度良く且つ簡易に検出する検査方法を提供することができる。また、当該検査方法により抽出された無欠陥ＥＵＶマスクブランクスを用いたＥＵＶフォトマスクの製造方法を提供することができる。さらに、当該製造方法により形成されたＥＵＶフォトマスクを用いたパターン形成方法を提供することができ、それにより、歩留まり低下のない半導体装置の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法の各工程を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法の一工程を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法の各工程を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法のフローチャートである。
【図５】図５は、従来の反射型フォトマスクの断面構造をマスク欠陥と共に示した図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、従来のＥＵＶマスクブランクスの検査方法の各工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
（前提事項）
以下、本発明に係る実施形態を説明するに当たっての前提事項について説明する。
【００４３】
通常、フォトマスクは縮小投影型の露光装置で使用されるため、マスク上のパターン寸法を議論する場合には露光装置の縮小倍率を考慮しなければならない。しかし、以下の実施形態を説明する際には、混乱を避けるため、形成しようとする所望のパターン（例えばレジストパターン）と対応させてマスク上のパターン寸法を説明する場合、特に断らない限り、当該寸法を縮小倍率で換算した値を用いる。具体的には、Ｍ分の１の縮小投影システムにおいて幅（Ｍ×３２）ｎｍのマスクパターンによって幅３２ｎｍのレジストパターンを形成した場合には、マスクパターン幅及びレジストパターン幅は共に３２ｎｍであるとする。また、欠陥サイズの記載についても同様の扱いとする。
【００４４】
（実施形態）
以下、本発明の一実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４５】
図１（ａ）〜（ｃ）、図２及び図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法の各工程を示す図である。尚、図１（ａ）及び（ｂ）は、ＥＵＶマスクブランクスの断面構成を示しており、図１（ｃ）及び図３（ａ）、（ｂ）は、被露光基板となるウエハの断面構成を示しており、図３（ｃ）は、当該ウエハの平面構成を模式的に示しており、図２は、ＥＵＶ露光装置の概略構成を模式的に示している。
【００４６】
まず、図１（ａ）に示すように、熱膨張率又は熱収縮率の低い（例えば熱膨張率は０〜０．０５×１０-7／℃であり、熱収縮率は−０．０５×１０-7／℃〜０である）ガラスからなる基板１上に、例えばマグネトロンスパッタ法により、多層膜２を積層する。ここで、多層膜２は、例えば４０層対のＭｏ／Ｓｉ多層膜であり、当該多層膜中におけるＭｏ膜及びＳｉ膜のそれぞれの厚さは例えば２．８ｎｍ及び４．０ｎｍである。また、多層膜２は、例えば前述のＭｏ膜等のように相対的に屈折率が高い層（以下、高屈折率層という）と、例えば前述のＳｉ膜等のように相対的に屈折率が低い層（以下、低屈折率層という）とが交互に複数回積層された多層膜であることが好ましい。高屈折率層としては、前述のＭｏ膜の他に、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｒｕ（ルテニウム）又はＷ（タングステン）などの比較的重い元素からなる膜を用いてもよい。また、低屈折率層としては、前述のＳｉ膜の他に、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｂ（ホウ素）又はＣ（炭素）などの比較的軽い元素からなる膜を用いてもよい。以下、図１（ａ）に示す工程で多層膜２が設けられた基板１をＥＵＶマスクブランクス３と称する。
【００４７】
次に、図１（ｂ）に示すように、ＥＵＶマスクブランクス３上に、例えば電子線用のレジストを塗布した後、当該レジストに対して、例えば電子線描画法を用いて電子線を選択的に照射した後、当該レジストを現像することによって、所望のアライメントマーク４を含むチップパターンを形成する。アライメントマーク４は、ＥＵＶ露光装置を用いてＥＵＶマスクブランクス３のチップパターンを被露光材料に転写する際に、当該ＥＵＶ露光装置においてＥＵＶマスクブランクス３をアライメントして設置するために用いられる。また、アライメントマーク４は、ＥＵＶ露光装置の転写有効エリア（転写対象の集積回路パターンの配置領域）の外側に形成されている。また、アライメントマーク４自体は、前述のように、ＥＵＶ露光装置内でのアライメントに用いられるが、ＥＵＶマスクブランクス３のチップパターンがウエハ上に転写されてなるパターンに対して欠陥検査を行う際には、アライメントマーク４がウエハ上に転写されてなるマークは、欠陥検査装置に当該ウエハをアライメントして設置するために用いられる。尚、アライメントマーク４を形成する工程においては、電子線描画装置を用いて描画を行ってもよいし、又は、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ若しくはＡｒＦエキシマレーザなどを光源とする露光装置を用いて露光を行ってもよい。また、アライメントマーク４を形成する際に使用するレジストは、露光された領域が架橋するネガ型タイプであってもよいし、又は、露光された領域が溶解するポジ型タイプであってもよい。
【００４８】
次に、図１（ｃ）に示すように、例えばウエハ等の被露光基板５上に下層膜形成用材料として例えばノボラック樹脂材料を塗布して、例えば厚さ２５ｎｍ程度の下層膜６を形成した後、例えば２００度の温度で９０秒間のベークを行って、下層膜６に含まれているポリマーを熱架橋させる。次に、ポリマーが架橋された下層膜６上に、例えばポリマーに対してＳｉを２０質量％の割合で含む中間膜形成用材料を塗布した後、例えば２２０度の温度で６０秒間のベークを行って、厚さが例えば５ｎｍ程度の中間層膜７を形成する。次に、中間層膜７上にネガ型フォトレジスト形成用材料を塗布した後、例えば１００度の温度で６０秒間のベークを行って、例えば厚さ１０ｎｍ程度のネガ型フォトレジスト膜８を形成する。
【００４９】
尚、下層膜６の材料としては、ノボラック樹脂に限らず、炭素（Ｃ）を主成分とし、フェニル基又はナフチル基などの芳香環を有する有機材料を使用することができる。
【００５０】
また、下層膜６、中間層膜７及びネガ型フォトレジスト膜８の各厚さは、パターニングされたネガ型フォトレジスト膜８をエッチングマスクとして中間層膜７をエッチング加工することができると共に、パターニングされた中間層膜７をエッチングマスクとして下層膜６をエッチング加工することができる厚さであれば、前述の厚さに限定されるものではない。同様に、中間層膜７におけるＳｉ含有率も２０質量％に限られるものではない。
【００５１】
また、ネガ型フォトレジスト膜８を構成するレジストは、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中の位相欠陥を転写できるように、例えば厚さ１０ｎｍ程度の薄膜の形成が可能な材料であり、高感度な材料であり、且つ高コントラストでパターニングできる性能を有する材料であることが好ましい。また、以上のような材料であれば、ネガ型タイプのフォトレジストに限らず、ポジ型タイプのフォトレジストをネガ現像液と組み合わせて、ＥＵＶ光が照射された部分が残るネガ現像プロセスを適用してもよい。但し、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中の位相欠陥を確実に転写するためには、特に、５〜１５ｎｍ程度の厚さを有するネガ型フォトレジスト膜を用いることが有効である。
【００５２】
また、図１（ｃ）に示す工程では、被露光基板５上に下層膜６、中間層膜７及びネガ型フォトレジスト膜８を順次形成するプロセス、つまり多層レジストプロセスの適用を前提とした。しかし、位相欠陥が転写されたパターンの有無によって必要な検査コントラストが得られ、それにより、位相欠陥が十分に検出可能であるならば、前述の多層レジストプロセスに代えて、被露光基板５上に、例えば有機材料からなる下層膜のみを介してネガ型フォトレジスト膜を形成するプロセス、つまり単層レジストプロセスを適用することも可能である。
【００５３】
次に、図２に示すように、低収差（例えば、理想球面波と実際の波面とのずれを示す波面収差が０．７ｎｍ（ＲＭＳにより算出）以下）の反射光学系１０を有し、ＮＡ（開口数）が例えば０．２５、σ（コヒーレンスファクタ）が例えば０．５のＥＵＶ露光装置９にＥＵＶマスクブランクス３と被露光基板５とを設置する。次に、被露光基板５上に形成されたネガ型フォトレジスト膜８の少なくとも２箇所の異なる領域（以下、チップ領域と称する）に対して、ＥＵＶマスクブランクス３を経由してＥＵＶ光によるステップアンドリピート露光を行う。次に、例えば１１０度の温度で６０秒間ベークを行った後、例えばアルカリ現像液を用いて２０秒間現像を行う。これにより、図３（ａ）に示すように、ネガ型フォトレジスト膜８にチップパターン１１が転写される。尚、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２に位相欠陥が生じていた場合、チップパターン１１は、当該位相欠陥に起因するパターンを含む。
【００５４】
尚、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中の位相欠陥をネガ型フォトレジスト膜８に確実に転写するためには、光学コントラストを低下させないように、低収差の反射光学系１０を有するＥＵＶ露光装置９を用いることが好ましい。また、ＥＵＶ露光装置９としては、実際に電子デバイスの量産に適用しているＥＵＶ露光装置を用い、且つ当該量産に適用しているＮＡ及び照明条件等で露光を実施することが好ましい。
【００５５】
また、前述のステップアンドリピート露光においては、ネガ型フォトレジスト膜８の各チップ領域に対して同一の露光条件、例えば同一の露光量及びフォーカス位置を用いて露光を行ってもよいし、又は、各チップ領域毎に露光条件、例えば露光量及びフォーカス位置の少なくとも一方を変化させて露光を行ってもよい。後者の場合、光学コントラストの変化に伴いチップパターン１１が変形するため、後述する欠陥検査工程で位相欠陥の検出を容易に行うことができる。ここで、露光量については、最適露光量を基準として例えば−２％以上で且つ＋２％以下の範囲内で変化させてもよい。具体的には、露光量を最適露光量を基準として±１％又は±２％変化させて露光を実施してもよい。また、フォーカス位置については、最適フォーカス位置を基準として−０．０２μｍ以上で且つ＋０．０２μｍ以下の範囲内で変化させてもよい。具体的には、フォーカス位置を最適フォーカス位置を基準として±０．０１μｍ又は±０．０２μｍと変化させて露光を実施してもよい。
【００５６】
次に、図３（ｂ）に示すように、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中の位相欠陥の転写パターンを含むチップパターン１１が転写されたネガ型フォトレジスト膜８をエッチングマスクとして、例えば炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とを主成分とするＣＦ系エッチングガスを用いて中間層膜７をドライエッチングする。これにより、中間層膜７にチップパターン１１が転写される。次に、チップパターン１１が転写された中間層膜７をエッチングマスクとして、例えば酸素（Ｏ2 ）を主成分とするＯ2 系エッチングガスを用いて下層膜６をドライエッチングする。これにより、下層膜６にチップパターン１１が転写される。尚、ネガ型フォトレジスト膜８については、中間層膜７のエッチング後にアッシング等により除去してもよいし、又は、Ｏ2 系エッチングガスを用いた下層膜６のエッチング中に除去してもよい。
【００５７】
ここで、下層膜６におけるチップパターン１１の形状は、ネガ型フォトレジスト膜８におけるチップパターン１１の形状と同じであるが、ネガ型フォトレジスト膜８の厚さが例えば１０ｎｍであるのに対して、下層膜６の厚さは例えば２５ｎｍと厚い。従って、後述する欠陥検査工程において、ネガ型フォトレジスト膜８におけるチップパターン１１ではなく、下層膜６におけるチップパターン１１を対象とすることにより、検査コントラストが向上するため、位相欠陥の検出及び位相欠陥位置の特定を容易に行うことができる。
【００５８】
尚、チップパターン１１が転写されたネガ型フォトレジスト膜８をエッチングマスクとして中間層膜７をドライエッチングする工程、及び、チップパターン１１が転写された中間層膜７をエッチングマスクとして下層膜６をドライエッチングする工程では、チップパターン１１のうち位相欠陥が転写されてなるパターンの幅が例えば最小８ｎｍ程度と非常に小さい。従って、中間層膜７及び下層膜６をドライエッチングする際に、位相欠陥が転写されてなるパターンの転写幅が拡大するように、オーバーエッチング条件を適用したり、又は、エッチングガスを含むエッチングプロセスを変更したりすることが望ましい。
【００５９】
次に、図３（ｃ）に示すように、下層膜６の少なくとも２箇所の異なるチップ領域に転写されたチップパターン１１を互いに比較することによって、ＥＵＶマスクブランクス３の欠陥を検出する。具体的には、ＥＵＶマスクブランクス３の同一領域を経由したＥＵＶ光の露光により異なるチップ領域に転写されたチップパターン１１同士において同じ位置に欠陥が検出された場合、位相欠陥が検出されたものとする。
【００６０】
ところで、パターン欠陥検査方法としては、例えば、設計データ比較法（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ法）と、隣接パターン比較法（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ法）とが知られている。設計データ比較法は、検査装置により回路パターンのスキャンを行い、当該スキャンにより得られた検出画像と、当該スキャン箇所に対応する設計データ（参照画像）とを比較する方法である。隣接パターン比較法は、隣接する２個のチップ領域の同一パターンを比較し、不一致部分を発見したときに欠陥が存在すると判定する方法である。隣接パターン比較法においては、例えば、光学系によって拡大したパターンの２５７ｎｍ波長の検査光での光学像をＣＣＤ（Charge Coupled Device ）センサ上に結像させることにより得られた光学的な画像データを電気的な画像データに変換して、隣接する２個のチップ領域の画像データの比較を行っている。隣接パターン比較法は、隣接する２個のチップ領域内の同一箇所に形成されたパターンに同一欠陥が存在する確率は極めて小さいという仮定を前提としている。本実施形態では、図３（ｃ）に示す工程で用いるパターン欠陥検査方法として、例えば隣接パターン比較法を用いることにより、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中に生じた例えば幅８ｎｍ以上の位相欠陥の検出を行う。
【００６１】
以下、本発明の一実施形態に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法、具体的には、前述の本実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法を用いたＥＵＶフォトマスクの製造方法について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ１において、前述の図１（ａ）に示す工程を実施する。すなわち、例えば熱膨張率の低いガラスからなる基板１上に、例えばマグネトロンスパッタ法により、多層膜２を積層する。ここで、多層膜２は、例えば４０層対のＭｏ／Ｓｉ多層膜であり、当該多層膜中におけるＭｏ膜及びＳｉ膜のそれぞれの厚さは例えば２．８ｎｍ及び４．０ｎｍである。以下、図１（ａ）に示す工程で多層膜２が設けられた基板１をＥＵＶマスクブランクス３と称する。
【００６３】
次に、ステップＳ２において、前述の図１（ｂ）に示す工程を実施する。すなわち、ＥＵＶマスクブランクス３上に、例えば電子線用のレジストを塗布した後、当該レジストに対して、例えば電子線描画法を用いて電子線を選択的に照射した後、当該レジストを現像することによって、所望のアライメントマーク４を含むチップパターンを形成する。アライメントマーク４は、ＥＵＶ露光装置を用いてＥＵＶマスクブランクス３のチップパターンを被露光材料に転写する際に、当該ＥＵＶ露光装置においてＥＵＶマスクブランクス３をアライメントして設置するために用いられる。また、アライメントマーク４は、ＥＵＶ露光装置の転写有効エリア（転写対象の集積回路パターンの配置領域）の外側に形成されている。また、アライメントマーク４自体は、前述のように、ＥＵＶ露光装置内でのアライメントに用いられるが、ＥＵＶマスクブランクス３のチップパターンがウエハ上に転写されてなるパターンに対して欠陥検査を行う際には、アライメントマーク４がウエハ上に転写されてなるマークは、欠陥検査装置に当該ウエハをアライメントして設置するために用いられる。
【００６４】
次に、ステップＳ３において、前述の図１（ｃ）に示す工程を実施する。すなわち、例えばウエハ等の被露光基板５上に下層膜形成用材料として例えばノボラック樹脂材料を塗布して、厚さが例えば２５ｎｍ程度の下層膜６を形成した後、例えば２００度の温度で９０秒間ベークを行って、下層膜６に含まれているポリマーを熱架橋させる。次に、ポリマーが架橋された下層膜６上に、例えばポリマーに対してＳｉを２０質量％の割合で含む中間膜形成用材料を塗布した後、例えば２２０度の温度で６０秒間のベークを行って、例えば厚さ５ｎｍ程度の中間層膜７を形成する。次に、中間層膜７上にネガ型フォトレジスト形成用材料を塗布した後、例えば１００度の温度で６０秒間ベークを行って、例えば厚さ１０ｎｍ程度のネガ型フォトレジスト膜８を形成する。
【００６５】
次に、ステップＳ４において、前述の図２に示す工程を実施する。すなわち、低収差の反射光学系１０を有し、ＮＡ（開口数）が例えば０．２５、σ（コヒーレンスファクタ）が例えば０．５のＥＵＶ露光装置９にＥＵＶマスクブランクス３と被露光基板５とを設置する。次に、被露光基板５上に形成されたネガ型フォトレジスト膜８の少なくとも２箇所の異なる領域（以下、チップ領域と称する）に対して、ＥＵＶマスクブランクス３を経由してＥＵＶ光によるステップアンドリピート露光を行う。次に、例えば１１０度の温度で６０秒間ベークを行った後、例えばアルカリ現像液を用いて２０秒間現像を行う。これにより、図３（ａ）に示すように、ネガ型フォトレジスト膜８にチップパターン１１が転写される。尚、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２に位相欠陥が生じていた場合、チップパターン１１は、当該位相欠陥に起因するパターンを含む。
【００６６】
次に、ステップＳ５において、前述の図３（ｂ）に示す工程を実施する。すなわち、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中の位相欠陥の転写パターンを含むチップパターン１１が転写されたネガ型フォトレジスト膜８をエッチングマスクとして、例えば炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とを主成分とするＣＦ系エッチングガスを用いて中間層膜７をドライエッチングする。これにより、中間層膜７にチップパターン１１が転写される。次に、チップパターン１１が転写された中間層膜７をエッチングマスクとして、例えば酸素（Ｏ2 ）を主成分とするＯ2 系エッチングガスを用いて下層膜６をドライエッチングする。これにより、下層膜６にチップパターン１１が転写される。尚、ネガ型フォトレジスト膜８については、中間層膜７のエッチング後にアッシング等により除去してもよいし、又は、Ｏ2 系エッチングガスを用いた下層膜６のエッチング中に除去してもよい。
【００６７】
ここで、下層膜６におけるチップパターン１１の形状は、ネガ型フォトレジスト膜８におけるチップパターン１１の形状と同じであるが、ネガ型フォトレジスト膜８の厚さが例えば１０ｎｍであるのに対して、下層膜６の厚さは例えば２５ｎｍと厚い。従って、後述する欠陥検査工程において、ネガ型フォトレジスト膜８におけるチップパターン１１ではなく、下層膜６におけるチップパターン１１を対象とすることにより、検査コントラストが向上するため、位相欠陥の検出及び位相欠陥位置の特定を容易に行うことができる。
【００６８】
次に、ステップＳ６において、前述の図３（ｃ）に示す工程を実施する。すなわち、下層膜６の少なくとも２箇所の異なるチップ領域に転写されたチップパターン１１を互いに比較することによって、ＥＵＶマスクブランクス３の欠陥を検出する。具体的には、ＥＵＶマスクブランクス３の同一領域を経由したＥＵＶ光の露光により異なるチップ領域に転写されたチップパターン１１同士において同じ位置に欠陥が検出された場合、位相欠陥が検出されたものとする。本実施形態では、ステップＳ６で用いるパターン欠陥検査方法として、例えば隣接パターン比較法を用いる。隣接パターン比較法とは、隣接する２個のチップ領域の同一パターンを比較し、不一致部分を発見したときに欠陥が存在すると判定する方法である。
【００６９】
次に、ステップＳ７において、ステップＳ６の欠陥検査の結果判定を行い、欠陥が有ると判定された場合には、ＥＵＶマスクブランクス３の修正は困難であるため、ステップＳ８において、ＥＵＶマスクブランクス３の廃棄処分を行う。一方、ステップＳ７において、欠陥が無いと判定された場合には、ステップＳ９以降の工程に進む。
【００７０】
以上に説明したステップＳ１〜Ｓ７を複数のＥＵＶマスクブランクスに対して繰り返し行うことによって、言い換えると、前述の本実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法を複数のＥＵＶマスクブランクスに対して繰り返し行うことによって、欠陥の無いＥＵＶマスクブランクス（以下、無欠陥ＥＵＶマスクブランクスと称する）を抽出することができる。
【００７１】
次に、ステップＳ９において、無欠陥ＥＵＶマスクブランクス上に、例えばマグネトロンスパッタ法を用いて、例えばＴａＢＮからなる厚さ７０ｎｍ程度のＥＵＶ光吸収膜を形成する。次に、前記ＥＵＶ光吸収膜上に例えば電子線用レジストを塗布した後、当該レジストにおけるＥＵＶ露光装置の転写有効エリア（転写対象の集積回路パターンの配置領域）に対して、例えば電子線描画法を用いて電子線を選択的に照射し、その後、当該レジストを現像する。これにより、所望の集積回路を形成するためのレジストパターンとして、例えば、最小サイズが２７ｎｍ程度のラインアンドスペースパターンを形成する。次に、前記レジストパターンをエッチングマスクとして、例えば塩素（Ｃｌ2 ）を主成分とするＣｌ2 系エッチングガスを用いて前記ＥＵＶ光吸収膜を構成するＴａＢＮをドライエッチングする。これにより、所望の集積回路を形成するためのマスクパターンとして、例えば、最小サイズが２７ｎｍ程度のラインアンドスペースパターンが形成される。以下、ステップＳ９で前記マスクパターンが設けられた無欠陥ＥＵＶマスクブランクスをＥＵＶフォトマスクと称する。
【００７２】
次に、ステップＳ１０において、例えばウエハ等の基板上に、下地膜形成用材料として、例えば有機材料を塗布した後、例えば２２０度の温度で６０秒間のベークを行うことにより、例えば厚さ２０ｎｍ程度の有機下地膜を形成する。次に、前記有機下地膜上にポジ型フォトレジスト形成用材料を塗布した後、例えば１１０度の温度で６０秒間のベークを行って、例えば厚さ５０ｎｍ程度のポジ型フォトレジスト膜を形成する。
【００７３】
次に、ステップＳ１１において、低収差の反射光学系を有し、ＮＡ（開口数）が例えば０．２５、σ（コヒーレンスファクタ）が例えば０．５のＥＵＶ露光装置に、前記ＥＵＶフォトマスクと、前記ポジ型フォトレジスト膜が設けられた前記基板とを設置する。次に、前記基板上に形成された前記ポジ型フォトレジスト膜の少なくとも２箇所の異なる領域（以下、チップ領域と称する）に対して、前記ＥＵＶフォトマスクを経由してＥＵＶ光によるステップアンドリピート露光を行う。次に、例えば１１０度の温度で６０秒間ベークを行った後、例えばアルカリ現像液を用いて２０秒間現像を行う。これにより、前記ポジ型フォトレジスト膜の少なくとも２箇所の異なるチップ領域に前記マスクパターン（所望の集積回路パターン）が転写される。
【００７４】
次に、ステップＳ１２において、前記ポジ型フォトレジスト膜の少なくとも２箇所の異なるチップ領域に転写された前記マスクパターンを互いに比較することによって、前記マスクパターンの欠陥を検出する。具体的には、パターン欠陥検査方法として、例えば隣接パターン比較法を用いて、異なるチップ領域に転写された前記マスクパターン同士において同じ位置に欠陥が検出された場合、欠陥が検出されたものとする。ステップＳ１２の欠陥検査で欠陥が検出された場合、当該欠陥は位相欠陥ではなく、前記ＥＵＶフォトマスクの多層膜表面上に前記マスクパターンを形成する際に発生した残渣や欠け等のパターン欠陥のみと考えられるので、ステップＳ１３において、例えばＦＩＢ（Focused Ion Beam：集束イオンビーム）を用いて前記マスクパターンの修正を行う。一方、ステップＳ１２の欠陥検査で欠陥が検出されなかった場合、ステップＳ１４において、欠陥の無いＥＵＶフォトマスク（以下、無欠陥ＥＵＶフォトマスク）が実現される。
【００７５】
以上に説明したように、ステップＳ１〜Ｓ１４を実施することによって、無欠陥ＥＵＶマスクブランクス及び無欠陥ＥＵＶフォトマスクを作製することができる。
【００７６】
以下、本発明の一実施形態に係るパターン形成方法、具体的には、前述の本実施形態に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法によって得られたＥＵＶフォトマスクを用いたパターン形成方法について説明する。
【００７７】
まず、例えばシリコンウエハ等の半導体基板上に、例えば有機材料からなる厚さ２０ｎｍ程度の下層膜を形成した後、例えば２０５度の温度で６０秒間ベークを行う。その後、前記下層膜上にＥＵＶ用ポジ型フォトレジスト形成用材料を塗布した後、例えば１１０度の温度で６０秒間プリベークを行って、例えば厚さ５０ｎｍ程度のポジ型フォトレジスト膜を形成する。
【００７８】
尚、本実施形態において、前記下層膜は、従来技術のＡｒＦリソグラフィの場合のように下地基板からの露光光の反射を防止するために設けているのではなく、ＥＵＶ光が照射された際に下地基板から発生する２次電子の影響を低減するために設けている。
【００７９】
次に、前述のステップＳ１〜Ｓ１４を実施することによって得られた無欠陥ＥＵＶフォトマスク、例えば、所望の集積回路を形成するためのマスクパターンとして、最小サイズが２７ｎｍ程度のラインアンドスペースパターンが搭載された無欠陥ＥＵＶフォトマスクと、前記ポジ型フォトレジスト膜が設けられた前記半導体基板とをＥＵＶ露光装置に設置する。ここで、ＥＵＶ露光装置のＮＡ及びσはそれぞれ、例えば０．２５及び０．５である。次に、前記半導体基板上に形成された前記ポジ型フォトレジスト膜に対して、前記無欠陥ＥＵＶフォトマスクを経由して、例えば波長１３．６ｎｍのＥＵＶ光による露光を行う。次に、例えば１１０度の温度で６０秒間ＰＥＢ（Post Exposure Bake）を行った後、例えば２．３８質量％のＴＭＡＨ（tetramethyl ammonium hydroxide）溶液などのアルカリ溶液を用いて現像処理を行う。
【００８０】
以上のようにして形成されたレジストパターン、つまり、集積回路パターンの上面を電子顕微鏡を用いて観察し、当該集積回路パターンのうちの最小サイズパターンの寸法を計測したところ、５４ｎｍピッチで２７ｎｍサイズのラインアンドスペースパターンが形成されていることが確認できた。さらに、前記ポジ型フォトレジスト膜の少なくとも２箇所の異なるチップ領域に転写された前記集積回路パターンに対して、例えば隣接パターン比較法を用いてパターン欠陥検査を実施したところ、ＥＵＶフォトマスク起因のリピート欠陥はウエハ当り０個であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上に説明したように、本発明は、半導体集積回路装置等の製造工程におけるリソグラフィ技術、特に、ＥＵＶリソグラフィ用のマスクブランクス検査方法、当該検査方法を用いたＥＵＶフォトマスク製造方法、及び当該製造方法を用いて形成されたＥＵＶフォトマスクによるパターン形成方法に関し、微細パターン形成に適用する場合等に特に有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 基板
２ 多層膜
３ ＥＵＶマスクブランクス
４ アライメントマーク
５ 被露光基板
６ 下層膜
７ 中間層膜
８ ネガ型フォトレジスト膜
９ ＥＵＶ露光装置
１０ 反射光学系
１１ チップパターン
１００ ガラス基板
１０１ 多層膜
１０２ マスクパターン
１０３ パターン欠陥
１０４ 位相欠陥
２００ ガラス基板
２０１ Ｍｏ／Ｓｉ多層膜
２０２ レジストパターン
２０３ ウエハ
２０４ 転写後レジストパターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路装置等の製造工程におけるリソグラフィ技術に関し、特に、極端紫外光リソグラフィ（Extreme Ultraviolet Lithography ）用反射型ＥＵＶマスクブランクスの検査方法、当該検査方法を用いたＥＵＶフォトマスクの製造方法、及び当該製造方法を用いて形成されたＥＵＶフォトマスクによるパターン形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書では、極端紫外光リソグラフィ用反射型ＥＵＶマスクブランクスを「ＥＵＶマスクブランクス」、極端紫外光リソグラフィ用反射型フォトマスクを「ＥＵＶフォトマスク」と称する場合がある。ここで、ＥＵＶは、Extreme Ultraviolet （極端紫外）の略語である。
【０００３】
「背景技術」及び「発明が解決しようとする課題」を説明するに当たっての前提事項は次の通りである。通常、フォトマスクは縮小投影型の露光装置で使用されるため、マスク上のパターン寸法を議論する場合には露光装置の縮小倍率を考慮しなければならない。しかし、本明細書では、混乱を避けるため、形成しようとする所望のパターン（例えばレジストパターン）と対応させてマスク上のパターン寸法を説明する場合、特に断らない限り、当該寸法を縮小倍率で換算した値を用いる。具体的には、Ｍ分の１の縮小投影システムにおいて幅（Ｍ×３２）ｎｍのマスクパターンによって幅３２ｎｍのレジストパターンを形成した場合には、マスクパターン幅及びレジストパターン幅は共に３２ｎｍであるとする。また、欠陥サイズの記載についても同様の扱いとする。
【０００４】
また、本明細書では、特に断らない限り、ＮＡは「露光装置における縮小投影光学系のレンズの開口数」を表し、σは「露光装置における照明系のコヒーレンスファクタ」を表すものとする。
【０００５】
従来、半導体装置などの半導体デバイスは、回路パターンが描かれた原版であるマスクに露光光を縮小光学系を通して照射し、回路パターンを半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する）上に転写する光リソグラフィ工程を繰り返すことによって、大量生産されている。
【０００６】
また、半導体集積回路を構成する半導体素子の微細化に伴って、配線等のパターンの寸法の微細化が求められている。微細なパターンを形成するためには、波長の短い光を用いたリソグラフィ技術が不可欠である。特に、３２ｎｍ以下の幅を有するパターンの形成においては、波長が１３．６ｎｍである極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いたリソグラフィ技術が非常に期待されている。
【０００７】
ところで、クリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザ（波長が２４８ｎｍ）又はアルゴンフロライド（ＡｒＦ）エキシマレーザ（波長が１９３ｎｍ）を用いたフォトリソグラフィでは、合成石英からなるレンズ（合成石英レンズ）を含む屈折光学系を使用している。しかし、ＥＵＶ光は、これらのエキシマレーザからの出力光よりも波長が短い。そのため、合成石英レンズでのＥＵＶ光の吸収が大きくなり、また、ＥＵＶ光の波長では合成石英レンズの屈折率が１に近くなる。よって、ＥＵＶリソグラフィでは、前述の屈折光学系を使用することができないので、反射光学系（反射型フォトマスクと反射型ミラーとにより構成される光学系）が用いられている。現在、主流となっている反射型フォトマスクでは、熱膨張率の低いガラス基板上に多層膜（ＥＵＶ光の高反射領域）が形成されていると共に、当該多層膜上にＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターン（ＥＵＶ光の低反射領域）が形成されている。多層膜は、光学定数（屈折率又は吸収率）の異なる２種類の薄膜が交互に積層された構造を有しており、例えば４０層対のＭｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）多層膜等が用いられている。尚、ｎ層対のＭｏ／Ｓｉ多層膜とは、本明細書では、Ｍｏ膜（下層）とＳｉ膜（上層）とが交互にｎ回積層された多層膜を意味する。このように、ＥＵＶリソグラフィでは、多層膜による反射（ブラッグ反射）を利用した多層膜反射基板がＥＵＶマスクブランクスとして使用されている。
【０００８】
ＥＵＶリソグラフィにおける大きな技術的課題の一つに、前述の反射型フォトマスクにおける欠陥の低減がある。
【０００９】
図５は、従来の反射型フォトマスクの断面構造をマスク欠陥と共に示した図である。図５に示すように、熱膨張率の低いガラス基板１００上に、ＥＵＶ光を反射する４０層対のＭｏ／Ｓｉ多層膜１０１が形成されていると共に、当該多層膜１０１上にＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターン１０２が形成されている。一般的に反射型フォトマスクで発生する欠陥は、多層膜１０１上で生じるパターン欠陥１０３と、多層膜１０１中又は多層膜１０１とガラス基板１００との界面で生じる位相欠陥１０４とに大別することができる。
【００１０】
図５に示すように、パターン欠陥１０３とは、多層膜１０１表面上にマスクパターン１０２を形成する際に発生する残渣や欠けといった、主に反射光の強度変化を引き起こす欠陥（光強度変化型欠陥）である。一方、位相欠陥１０４とは、多層膜１０１中又は多層膜１０１とガラス基板１００との界面で生じた異物によって発生する、位相変調を引き起こす欠陥（位相変化型欠陥）である。図５に示す反射型フォトマスクでは、露光光の波長が１３．６ｎｍと極めて短いために、多層膜１０１中において極小異物が発生した場合でも、当該異物のサイズが露光光の波長の数分の１程度あれば、位相変調が発生してしまう。よって、従来のＫｒＦ用やＡｒＦ用の透過型マスクでは問題にならなかったサイズの欠陥が位相欠陥となり、転写形成されたレジストパターンの寸法変動を引き起こす。非特許文献１（１０ページ）には、３２ｎｍ以下の幅を有するレジストパターン形成時に、マスク上の多層膜中に幅８ｎｍ、高さ０．５ｎｍの位相欠陥が存在すると、転写パターンに５％程度の寸法変動が生じることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１１４２００号公報
【特許文献２】特開平１１−３５４４０４号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】寺澤他、２０１０年半導体計測シンポジウム「ＥＵＶリソグラフィにおける検査計測の課題」、2010年3月17日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述の位相欠陥、特に、レジストパターンに寸法変動をもたらし、最終的にはデバイス特性に悪影響を与えて歩留まりを低下させる致命欠陥をＥＵＶマスクブランクス作製時の段階で無くすことは必要不可欠である。
【００１４】
ＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターンを形成する前段階でのＥＵＶマスクブランクス欠陥の検査方法は、検査に使用する光の波長によって大きく２種類の方法に分けられる。第１の方法は、可視光や紫外線のレーザ光をＥＵＶマスクブランクスに対して斜めから照射した際の乱反射光から異物を検出する方法であり、第２の方法は、マスクパターンの転写に用いるＥＵＶ光と同じ１３．６ｎｍの波長を持つＥＵＶ光を用いて欠陥を検出する方法である。
【００１５】
しかし、第１の方法では、ＥＵＶマスクブランクスの多層膜表面の外部形状の変化のみを検出しているため、多層膜中の位相欠陥を全く検出できないという問題がある。
【００１６】
一方、第２の方法として代表的な方法は、特許文献１に開示されている、ＥＵＶ光照射での暗視野反射像をＸ線ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）で検出する方法である。しかし、特許文献１に開示されている方法は、比較的高い欠陥検出感度を有しているものの、前述の位相欠陥の検出に関しては十分な検出感度を有していない。その理由は、多層膜中の微細な位相欠陥を検出するに際して、検査に用いるＥＵＶ光の集光光学系のレンズの収差、又はＣＣＤなどのＥＵＶ光検出装置における散乱電子のブラー（ぼけ）等が障害となるためである。また、特許文献１に開示されている方法で用いられている検査装置の視野領域は０．８ｍｍ径程度であり、１００ｃｍ2 以上あるＥＵＶフォトマスクの多層膜の全面を検査するためには視野領域を順次走査する必要があり、欠陥検査に膨大な時間を要するという問題もある。
【００１７】
以上に述べたような、第１及び第２の方法の問題点を解決する方法として、特許文献２に開示されている方法が知られている。図６（ａ）〜（ｃ）は、特許文献２に開示されている方法を説明するための図である。尚、図６（ａ）及び（ｂ）は、ＥＵＶマスクブランクスの断面構成を示しており、図６（ｃ）は、被露光基板となるウエハの平面構成を模式的に示している。
【００１８】
特許文献２に開示されている方法においては、まず、図６（ａ）に示すように、ガラス基板２００上にＭｏ／Ｓｉ多層膜２０１を形成した後、図６（ｂ）に示すように、当該多層膜２０１上に容易に剥離可能なレジストパターン（ラインアンドスペースパターン）２０２を形成する。レジストパターン２０２は、ＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターンとして機能する。
【００１９】
次に、レジストパターン２０２が形成されたＥＵＶマスクブランクスに対してＥＵＶ光を所定の光学系を経由して照射し、ＥＵＶマスクブランクスにより反射された光を、図６（ｃ）に示すように、ウエハ２０３上に塗布されたレジストに照射した後、当該レジストを現像する。これによって、レジストパターン２０２が転写されてなるレジストパターン（転写後レジストパターン）２０４が各チップ領域に形成される。
【００２０】
次に、隣接するチップ領域の間で転写後レジストパターン２０４を互いに比較することによって、ＥＵＶマスクブランクスにおける欠陥の有無を判別する。
【００２１】
特許文献２に開示されている方法においては、容易に剥離可能なレジストパターン２０２におけるラインアンドスペースの寸法（具体的にはラインパターンのピッチ（つまりスペースパターンのピッチ））は、考慮しなければいけない最小欠陥の大きさ、つまり、検査するＥＵＶマスクブランクスが最終的にＥＵＶフォトマスクとして用いられる時の最小パターン寸法に依存すると定義されている。例えば、考慮しなければならない最小欠陥の大きさを、非特許文献１に開示されているようにマスク上で８ｎｍの幅とした場合、容易に剥離可能なレジストパターン２０２におけるラインアンドスペースの寸法は８ｎｍよりも小さい寸法となる。
【００２２】
しかしながら、現行の開口数ＮＡが０．２５、コヒ−レンスファクタσが０．５のＥＵＶ露光装置での解像限界はウエハ上で２７ｎｍ程度であることから、前述のレジストパターン２０２を用いて、８ｎｍよりも小さい寸法、例えば６ｎｍの寸法を持つラインアンドスペースパターン（レジストパターン２０３）をウエハ２０４上に転写することはできない。従って、特許文献２に開示されている方法では、考慮しなければならない小さいサイズの位相欠陥を検出することができない。
【００２３】
以上に述べたように、従来の技術では、ＥＵＶマスクブランクス中の微細な位相欠陥を感度良く且つ簡易に検出することはできない。
【００２４】
前記に鑑み、本発明は、ＥＵＶマスクブランクス中の微細な位相欠陥を感度良く且つ簡易に検出する検査方法を提供することを第１の目的とし、当該検査方法により抽出された無欠陥ブランクスを用いたＥＵＶフォトマスクの製造方法を提供することを第２の目的とし、当該製造方法により形成されたＥＵＶフォトマスクを用いたパターン形成方法を提供することを第３の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
前記の第１の目的を達成するために、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法は、アライメントマークを含むチップパターンを有するＥＵＶマスクブランクスを準備する工程と、下層膜、中間層膜及びネガ型レジスト膜が下から順に形成された第１の基板を準備する工程と、反射光学系を有するＥＵＶ露光装置に前記ＥＵＶマスクブランクスと前記第１の基板とを設置する工程と、前記第１の基板上に形成された前記ネガ型レジスト膜にＥＵＶ光を前記ＥＵＶマスクブランクスを経由して照射した後、前記ネガ型レジスト膜を現像することによって、前記ネガ型レジスト膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、前記チップパターンが転写された前記ネガ型レジスト膜をエッチングマスクとして前記中間層膜をドライエッチングすることによって、前記中間層膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、前記チップパターンが転写された前記中間層膜をエッチングマスクとして前記下層膜をドライエッチングすることによって、前記下層膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、前記下層膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に転写された前記チップパターンを互いに比較することによって、前記ＥＵＶマスクブランクスの欠陥を検出する工程とを備えている。
【００２６】
尚、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記ＥＵＶ露光装置の前記反射光学系は低収差光学系（例えば、理想球面波と実際の波面とのずれを示す波面収差が０．７ｎｍ（ＲＭＳ（Root Mean Square）により算出）以下となる光学系）であることが好ましい。また、前記第１の基板はウエハであってもよい。
【００２７】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記ＥＵＶマスクブランクスを準備する工程は、ガラス基板上に、相対的に屈折率が高い層と相対的に屈折率が低い層とが交互に複数回積層された多層膜を形成する工程と、前記多層膜が形成された前記ガラス基板上にレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜に露光光を選択的に照射した後、前記レジスト膜を現像することによって、前記チップパターンを形成する工程とを含んでいてもよい。ここで、前記ガラス基板の熱膨張率又は熱収縮率は低い（例えば熱膨張率は０〜０．０５×１０-7／℃であり、熱収縮率は−０．０５×１０-7／℃〜０である）ことが好ましい。また、前記多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜であってもよい。また、前記相対的に屈折率が高い層は、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｒｕ又はＷから構成されており、前記相対的に屈折率が低い層は、Ｓｉ、Ｂｅ、Ｂ又はＣから構成されていてもよい。すなわち、前記相対的に屈折率が高い層としては、相対的に重い元素からなる膜を用い、前記相対的に屈折率が低い層としては、相対的に軽い元素からなる膜を用いてもよい。また、前記露光光は、電子線、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光であってもよい。すなわち、前記ＥＵＶマスクブランクスに欠陥検査用の前記アライメントマークを形成する工程においては、電子線描画装置を用いて描画を行ってもよいし、又は、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ若しくはＡｒＦエキシマレーザなどを光源とする露光装置を用いて露光を行ってもよい。また、前記アライメントマークを形成する際に使用する前記レジスト膜を構成するレジストは、露光された領域が架橋するネガ型タイプであってもよいし、又は、露光された領域が溶解するポジ型タイプであってもよい。
【００２８】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記第１の基板上に形成される前記ネガ型レジスト膜を構成するレジストは、ＥＵＶマスクブランクスの多層膜中の位相欠陥を転写できるように、薄膜形成が可能な材料であり、高感度な材料であり、且つ高コントラスト性能を有する材料であることが好ましい。また、以上のような材料であれば、ネガ型タイプのフォトレジストに限らず、ポジ型タイプのフォトレジストをネガ現像液と組み合わせて、ＥＵＶ光が照射された部分が残るネガ現像プロセスを適用してもよい。
【００２９】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記第１の基板上に前記下層膜、前記中間層膜及び前記ネガ型レジスト膜を順次形成するプロセス、つまり多層レジストプロセスの適用を前提とした。しかし、位相欠陥が転写されたパターンの有無によって必要な検査コントラストが得られ、それにより、位相欠陥が十分に検出可能であるならば、前述の多層レジストプロセスに代えて、前記第１の基板上に、例えば有機材料からなる下層膜のみを介してネガ型レジスト膜を形成するプロセス、つまり単層レジストプロセスを適用することも可能である。
【００３０】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記ネガ型レジスト膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程において、前記少なくとも２箇所の異なる領域毎に、露光量及びフォーカス位置の少なくとも一方を変化させて露光を行ってもよい。すなわち、前記ネガ型レジスト膜の各チップ領域に前記チップパターンを転写する際に、全てのチップ領域について露光量及びフォーカス位置等の露光条件を同一に設定するのではなく、各チップ毎に露光条件を変化させてもよい。ここで、前記露光量を最適露光量を基準として−２％以上で且つ＋２％以下の範囲内で変化させてもよい。例えば、露光量を最適露光量を基準として±１％又は±２％変化させて露光を実施してもよい。また、前記フォーカス位置を最適フォーカス位置を基準として−０．０２μｍ以上で且つ＋０．０２μｍ以下の範囲内で変化させてもよい。例えば、フォーカス位置を最適フォーカス位置を基準として±０．０１μｍ又は±０．０２μｍと変化させて露光を実施してもよい。
【００３１】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記チップパターンが転写された前記ネガ型レジスト膜をエッチングマスクとして前記中間層膜をドライエッチングすることによって、前記中間層膜に前記チップパターンを転写する工程、及び、前記チップパターンが転写された前記中間層膜をエッチングマスクとして前記下層膜をドライエッチングすることによって、前記下層膜に前記チップパターンを転写する工程では、前記チップパターンが転写された前記ネガ型レジスト膜つまりフォトレジストパターンのうち位相欠陥が転写されてなるパターンの幅が非常に小さいことを考慮して、前記中間層膜及び前記下層膜をドライエッチングする際に、前記パターンの転写幅が拡大するように、オーバーエッチング条件を適用したり、又はエッチングガスを含むエッチングプロセスを変更したりすることが望ましい。
【００３２】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記ネガ型レジスト膜の厚さは、５ｎｍ以上で且つ１５ｎｍ以下であってもよい。このようにすると、ＥＵＶマスクブランクスの多層膜中の位相欠陥をネガ型レジスト膜に確実に転写することができる。
【００３３】
また、本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、前記中間層膜は、Ｓｉを含むポリマーから構成されていてもよい。このようにすると、位相欠陥が転写されたパターンの有無によって必要な検査コントラストが得られるので、位相欠陥を確実に検出することが可能となる。
【００３４】
前記の第２の目的を達成するために、本発明に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法は、前述の本発明に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法を行うことによって、無欠陥ＥＵＶマスクブランクスを抽出する工程と、前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクス上にＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターンを形成する工程と、ポジ型レジスト膜が形成された第２の基板を準備する工程と、反射光学系を有するＥＵＶ露光装置に、前記マスクパターンが形成された前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクスと前記第２の基板とを設置する工程と、前記第２の基板上に形成された前記ポジ型レジスト膜にＥＵＶ光を、前記マスクパターンが形成された前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクスを経由して照射した後、前記ポジ型レジスト膜を現像することによって、前記ポジ型レジスト膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記マスクパターンを転写する工程と、前記ポジ型レジスト膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に転写された前記マスクパターンを互いに比較することによって、前記マスクパターンの欠陥を検出する工程と、前記欠陥が検出された前記マスクパターンを修正する工程とを備えている。
【００３５】
尚、本発明に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法において、前記ＥＵＶ露光装置の前記反射光学系は低収差光学系であることが好ましい。また、前記第２の基板はウエハであってもよい。
【００３６】
また、本発明に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法において、前記ＥＵＶ光吸収膜はＴａＢＮから構成されていてもよい。
【００３７】
前記の第３の目的を達成するために、本発明に係るパターン形成方法は、半導体基板上に形成されたＥＵＶ用ポジ型レジスト膜にＥＵＶ光を、前述の本発明に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法を用いて形成されたＥＵＶフォトマスクを経由して照射する工程と、前記ＥＵＶ光が照射された前記ＥＵＶ用ポジ型レジスト膜を現像してＥＵＶ用ポジ型レジストパターンを形成する工程とを備えている。
【００３８】
本発明に係るパターン形成方法によると、ＥＵＶフォトマスク起因のリピート欠陥が無い所望のレジストパターンを形成することができる。
【００３９】
尚、本発明に係るパターン形成方法において、前述の本発明に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法を用いて形成されたＥＵＶフォトマスクは、所望の集積回路パターンを有していてもよい。また、前記ＥＵＶ光の露光には、低収差の反射光学系を有するＥＵＶ露光装置を用いてもよい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によると、ＥＵＶマスクブランクス中の微細な位相欠陥を感度良く且つ簡易に検出する検査方法を提供することができる。また、当該検査方法により抽出された無欠陥ＥＵＶマスクブランクスを用いたＥＵＶフォトマスクの製造方法を提供することができる。さらに、当該製造方法により形成されたＥＵＶフォトマスクを用いたパターン形成方法を提供することができ、それにより、歩留まり低下のない半導体装置の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法の各工程を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法の一工程を示す図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法の各工程を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法のフローチャートである。
【図５】図５は、従来の反射型フォトマスクの断面構造をマスク欠陥と共に示した図である。
【図６】図６（ａ）〜（ｃ）は、従来のＥＵＶマスクブランクスの検査方法の各工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
（前提事項）
以下、本発明に係る実施形態を説明するに当たっての前提事項について説明する。
【００４３】
通常、フォトマスクは縮小投影型の露光装置で使用されるため、マスク上のパターン寸法を議論する場合には露光装置の縮小倍率を考慮しなければならない。しかし、以下の実施形態を説明する際には、混乱を避けるため、形成しようとする所望のパターン（例えばレジストパターン）と対応させてマスク上のパターン寸法を説明する場合、特に断らない限り、当該寸法を縮小倍率で換算した値を用いる。具体的には、Ｍ分の１の縮小投影システムにおいて幅（Ｍ×３２）ｎｍのマスクパターンによって幅３２ｎｍのレジストパターンを形成した場合には、マスクパターン幅及びレジストパターン幅は共に３２ｎｍであるとする。また、欠陥サイズの記載についても同様の扱いとする。
【００４４】
（実施形態）
以下、本発明の一実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法について、図面を参照しながら説明する。
【００４５】
図１（ａ）〜（ｃ）、図２及び図３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法の各工程を示す図である。尚、図１（ａ）及び（ｂ）は、ＥＵＶマスクブランクスの断面構成を示しており、図１（ｃ）及び図３（ａ）、（ｂ）は、被露光基板となるウエハの断面構成を示しており、図３（ｃ）は、当該ウエハの平面構成を模式的に示しており、図２は、ＥＵＶ露光装置の概略構成を模式的に示している。
【００４６】
まず、図１（ａ）に示すように、熱膨張率又は熱収縮率の低い（例えば熱膨張率は０〜０．０５×１０-7／℃であり、熱収縮率は−０．０５×１０-7／℃〜０である）ガラスからなる基板１上に、例えばマグネトロンスパッタ法により、多層膜２を積層する。ここで、多層膜２は、例えば４０層対のＭｏ／Ｓｉ多層膜であり、当該多層膜中におけるＭｏ膜及びＳｉ膜のそれぞれの厚さは例えば２．８ｎｍ及び４．０ｎｍである。また、多層膜２は、例えば前述のＭｏ膜等のように相対的に屈折率が高い層（以下、高屈折率層という）と、例えば前述のＳｉ膜等のように相対的に屈折率が低い層（以下、低屈折率層という）とが交互に複数回積層された多層膜であることが好ましい。高屈折率層としては、前述のＭｏ膜の他に、Ｃｒ（クロム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｒｕ（ルテニウム）又はＷ（タングステン）などの比較的重い元素からなる膜を用いてもよい。また、低屈折率層としては、前述のＳｉ膜の他に、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｂ（ホウ素）又はＣ（炭素）などの比較的軽い元素からなる膜を用いてもよい。以下、図１（ａ）に示す工程で多層膜２が設けられた基板１をＥＵＶマスクブランクス３と称する。
【００４７】
次に、図１（ｂ）に示すように、ＥＵＶマスクブランクス３上に、例えば電子線用のレジストを塗布した後、当該レジストに対して、例えば電子線描画法を用いて電子線を選択的に照射した後、当該レジストを現像することによって、所望のアライメントマーク４を含むチップパターンを形成する。アライメントマーク４は、ＥＵＶ露光装置を用いてＥＵＶマスクブランクス３のチップパターンを被露光材料に転写する際に、当該ＥＵＶ露光装置においてＥＵＶマスクブランクス３をアライメントして設置するために用いられる。また、アライメントマーク４は、ＥＵＶ露光装置の転写有効エリア（転写対象の集積回路パターンの配置領域）の外側に形成されている。また、アライメントマーク４自体は、前述のように、ＥＵＶ露光装置内でのアライメントに用いられるが、ＥＵＶマスクブランクス３のチップパターンがウエハ上に転写されてなるパターンに対して欠陥検査を行う際には、アライメントマーク４がウエハ上に転写されてなるマークは、欠陥検査装置に当該ウエハをアライメントして設置するために用いられる。尚、アライメントマーク４を形成する工程においては、電子線描画装置を用いて描画を行ってもよいし、又は、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ若しくはＡｒＦエキシマレーザなどを光源とする露光装置を用いて露光を行ってもよい。また、アライメントマーク４を形成する際に使用するレジストは、露光された領域が架橋するネガ型タイプであってもよいし、又は、露光された領域が溶解するポジ型タイプであってもよい。
【００４８】
次に、図１（ｃ）に示すように、例えばウエハ等の被露光基板５上に下層膜形成用材料として例えばノボラック樹脂材料を塗布して、例えば厚さ２５ｎｍ程度の下層膜６を形成した後、例えば２００度の温度で９０秒間のベークを行って、下層膜６に含まれているポリマーを熱架橋させる。次に、ポリマーが架橋された下層膜６上に、例えばポリマーに対してＳｉを２０質量％の割合で含む中間膜形成用材料を塗布した後、例えば２２０度の温度で６０秒間のベークを行って、厚さが例えば５ｎｍ程度の中間層膜７を形成する。次に、中間層膜７上にネガ型フォトレジスト形成用材料を塗布した後、例えば１００度の温度で６０秒間のベークを行って、例えば厚さ１０ｎｍ程度のネガ型フォトレジスト膜８を形成する。
【００４９】
尚、下層膜６の材料としては、ノボラック樹脂に限らず、炭素（Ｃ）を主成分とし、フェニル基又はナフチル基などの芳香環を有する有機材料を使用することができる。
【００５０】
また、下層膜６、中間層膜７及びネガ型フォトレジスト膜８の各厚さは、パターニングされたネガ型フォトレジスト膜８をエッチングマスクとして中間層膜７をエッチング加工することができると共に、パターニングされた中間層膜７をエッチングマスクとして下層膜６をエッチング加工することができる厚さであれば、前述の厚さに限定されるものではない。同様に、中間層膜７におけるＳｉ含有率も２０質量％に限られるものではない。
【００５１】
また、ネガ型フォトレジスト膜８を構成するレジストは、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中の位相欠陥を転写できるように、例えば厚さ１０ｎｍ程度の薄膜の形成が可能な材料であり、高感度な材料であり、且つ高コントラストでパターニングできる性能を有する材料であることが好ましい。また、以上のような材料であれば、ネガ型タイプのフォトレジストに限らず、ポジ型タイプのフォトレジストをネガ現像液と組み合わせて、ＥＵＶ光が照射された部分が残るネガ現像プロセスを適用してもよい。但し、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中の位相欠陥を確実に転写するためには、特に、５〜１５ｎｍ程度の厚さを有するネガ型フォトレジスト膜を用いることが有効である。
【００５２】
また、図１（ｃ）に示す工程では、被露光基板５上に下層膜６、中間層膜７及びネガ型フォトレジスト膜８を順次形成するプロセス、つまり多層レジストプロセスの適用を前提とした。しかし、位相欠陥が転写されたパターンの有無によって必要な検査コントラストが得られ、それにより、位相欠陥が十分に検出可能であるならば、前述の多層レジストプロセスに代えて、被露光基板５上に、例えば有機材料からなる下層膜のみを介してネガ型フォトレジスト膜を形成するプロセス、つまり単層レジストプロセスを適用することも可能である。
【００５３】
次に、図２に示すように、低収差（例えば、理想球面波と実際の波面とのずれを示す波面収差が０．７ｎｍ（ＲＭＳにより算出）以下）の反射光学系１０を有し、ＮＡ（開口数）が例えば０．２５、σ（コヒーレンスファクタ）が例えば０．５のＥＵＶ露光装置９にＥＵＶマスクブランクス３と被露光基板５とを設置する。次に、被露光基板５上に形成されたネガ型フォトレジスト膜８の少なくとも２箇所の異なる領域（以下、チップ領域と称する）に対して、ＥＵＶマスクブランクス３を経由してＥＵＶ光によるステップアンドリピート露光を行う。次に、例えば１１０度の温度で６０秒間ベークを行った後、例えばアルカリ現像液を用いて２０秒間現像を行う。これにより、図３（ａ）に示すように、ネガ型フォトレジスト膜８にチップパターン１１が転写される。尚、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２に位相欠陥が生じていた場合、チップパターン１１は、当該位相欠陥に起因するパターンを含む。
【００５４】
尚、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中の位相欠陥をネガ型フォトレジスト膜８に確実に転写するためには、光学コントラストを低下させないように、低収差の反射光学系１０を有するＥＵＶ露光装置９を用いることが好ましい。また、ＥＵＶ露光装置９としては、実際に電子デバイスの量産に適用しているＥＵＶ露光装置を用い、且つ当該量産に適用しているＮＡ及び照明条件等で露光を実施することが好ましい。
【００５５】
また、前述のステップアンドリピート露光においては、ネガ型フォトレジスト膜８の各チップ領域に対して同一の露光条件、例えば同一の露光量及びフォーカス位置を用いて露光を行ってもよいし、又は、各チップ領域毎に露光条件、例えば露光量及びフォーカス位置の少なくとも一方を変化させて露光を行ってもよい。後者の場合、光学コントラストの変化に伴いチップパターン１１が変形するため、後述する欠陥検査工程で位相欠陥の検出を容易に行うことができる。ここで、露光量については、最適露光量を基準として例えば−２％以上で且つ＋２％以下の範囲内で変化させてもよい。具体的には、露光量を最適露光量を基準として±１％又は±２％変化させて露光を実施してもよい。また、フォーカス位置については、最適フォーカス位置を基準として−０．０２μｍ以上で且つ＋０．０２μｍ以下の範囲内で変化させてもよい。具体的には、フォーカス位置を最適フォーカス位置を基準として±０．０１μｍ又は±０．０２μｍと変化させて露光を実施してもよい。
【００５６】
次に、図３（ｂ）に示すように、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中の位相欠陥の転写パターンを含むチップパターン１１が転写されたネガ型フォトレジスト膜８をエッチングマスクとして、例えば炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とを主成分とするＣＦ系エッチングガスを用いて中間層膜７をドライエッチングする。これにより、中間層膜７にチップパターン１１が転写される。次に、チップパターン１１が転写された中間層膜７をエッチングマスクとして、例えば酸素（Ｏ2 ）を主成分とするＯ2 系エッチングガスを用いて下層膜６をドライエッチングする。これにより、下層膜６にチップパターン１１が転写される。尚、ネガ型フォトレジスト膜８については、中間層膜７のエッチング後にアッシング等により除去してもよいし、又は、Ｏ2 系エッチングガスを用いた下層膜６のエッチング中に除去してもよい。
【００５７】
ここで、下層膜６におけるチップパターン１１の形状は、ネガ型フォトレジスト膜８におけるチップパターン１１の形状と同じであるが、ネガ型フォトレジスト膜８の厚さが例えば１０ｎｍであるのに対して、下層膜６の厚さは例えば２５ｎｍと厚い。従って、後述する欠陥検査工程において、ネガ型フォトレジスト膜８におけるチップパターン１１ではなく、下層膜６におけるチップパターン１１を対象とすることにより、検査コントラストが向上するため、位相欠陥の検出及び位相欠陥位置の特定を容易に行うことができる。
【００５８】
尚、チップパターン１１が転写されたネガ型フォトレジスト膜８をエッチングマスクとして中間層膜７をドライエッチングする工程、及び、チップパターン１１が転写された中間層膜７をエッチングマスクとして下層膜６をドライエッチングする工程では、チップパターン１１のうち位相欠陥が転写されてなるパターンの幅が例えば最小８ｎｍ程度と非常に小さい。従って、中間層膜７及び下層膜６をドライエッチングする際に、位相欠陥が転写されてなるパターンの転写幅が拡大するように、オーバーエッチング条件を適用したり、又は、エッチングガスを含むエッチングプロセスを変更したりすることが望ましい。
【００５９】
次に、図３（ｃ）に示すように、下層膜６の少なくとも２箇所の異なるチップ領域に転写されたチップパターン１１を互いに比較することによって、ＥＵＶマスクブランクス３の欠陥を検出する。具体的には、ＥＵＶマスクブランクス３の同一領域を経由したＥＵＶ光の露光により異なるチップ領域に転写されたチップパターン１１同士において同じ位置に欠陥が検出された場合、位相欠陥が検出されたものとする。
【００６０】
ところで、パターン欠陥検査方法としては、例えば、設計データ比較法（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄａｔａｂａｓｅ法）と、隣接パターン比較法（Ｄｉｅ ｔｏ Ｄｉｅ法）とが知られている。設計データ比較法は、検査装置により回路パターンのスキャンを行い、当該スキャンにより得られた検出画像と、当該スキャン箇所に対応する設計データ（参照画像）とを比較する方法である。隣接パターン比較法は、隣接する２個のチップ領域の同一パターンを比較し、不一致部分を発見したときに欠陥が存在すると判定する方法である。隣接パターン比較法においては、例えば、光学系によって拡大したパターンの２５７ｎｍ波長の検査光での光学像をＣＣＤ（Charge Coupled Device ）センサ上に結像させることにより得られた光学的な画像データを電気的な画像データに変換して、隣接する２個のチップ領域の画像データの比較を行っている。隣接パターン比較法は、隣接する２個のチップ領域内の同一箇所に形成されたパターンに同一欠陥が存在する確率は極めて小さいという仮定を前提としている。本実施形態では、図３（ｃ）に示す工程で用いるパターン欠陥検査方法として、例えば隣接パターン比較法を用いることにより、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中に生じた例えば幅８ｎｍ以上の位相欠陥の検出を行う。
【００６１】
以下、本発明の一実施形態に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法、具体的には、前述の本実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法を用いたＥＵＶフォトマスクの製造方法について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ１において、前述の図１（ａ）に示す工程を実施する。すなわち、例えば熱膨張率の低いガラスからなる基板１上に、例えばマグネトロンスパッタ法により、多層膜２を積層する。ここで、多層膜２は、例えば４０層対のＭｏ／Ｓｉ多層膜であり、当該多層膜中におけるＭｏ膜及びＳｉ膜のそれぞれの厚さは例えば２．８ｎｍ及び４．０ｎｍである。以下、図１（ａ）に示す工程で多層膜２が設けられた基板１をＥＵＶマスクブランクス３と称する。
【００６３】
次に、ステップＳ２において、前述の図１（ｂ）に示す工程を実施する。すなわち、ＥＵＶマスクブランクス３上に、例えば電子線用のレジストを塗布した後、当該レジストに対して、例えば電子線描画法を用いて電子線を選択的に照射した後、当該レジストを現像することによって、所望のアライメントマーク４を含むチップパターンを形成する。アライメントマーク４は、ＥＵＶ露光装置を用いてＥＵＶマスクブランクス３のチップパターンを被露光材料に転写する際に、当該ＥＵＶ露光装置においてＥＵＶマスクブランクス３をアライメントして設置するために用いられる。また、アライメントマーク４は、ＥＵＶ露光装置の転写有効エリア（転写対象の集積回路パターンの配置領域）の外側に形成されている。また、アライメントマーク４自体は、前述のように、ＥＵＶ露光装置内でのアライメントに用いられるが、ＥＵＶマスクブランクス３のチップパターンがウエハ上に転写されてなるパターンに対して欠陥検査を行う際には、アライメントマーク４がウエハ上に転写されてなるマークは、欠陥検査装置に当該ウエハをアライメントして設置するために用いられる。
【００６４】
次に、ステップＳ３において、前述の図１（ｃ）に示す工程を実施する。すなわち、例えばウエハ等の被露光基板５上に下層膜形成用材料として例えばノボラック樹脂材料を塗布して、厚さが例えば２５ｎｍ程度の下層膜６を形成した後、例えば２００度の温度で９０秒間ベークを行って、下層膜６に含まれているポリマーを熱架橋させる。次に、ポリマーが架橋された下層膜６上に、例えばポリマーに対してＳｉを２０質量％の割合で含む中間膜形成用材料を塗布した後、例えば２２０度の温度で６０秒間のベークを行って、例えば厚さ５ｎｍ程度の中間層膜７を形成する。次に、中間層膜７上にネガ型フォトレジスト形成用材料を塗布した後、例えば１００度の温度で６０秒間ベークを行って、例えば厚さ１０ｎｍ程度のネガ型フォトレジスト膜８を形成する。
【００６５】
次に、ステップＳ４において、前述の図２に示す工程を実施する。すなわち、低収差の反射光学系１０を有し、ＮＡ（開口数）が例えば０．２５、σ（コヒーレンスファクタ）が例えば０．５のＥＵＶ露光装置９にＥＵＶマスクブランクス３と被露光基板５とを設置する。次に、被露光基板５上に形成されたネガ型フォトレジスト膜８の少なくとも２箇所の異なる領域（以下、チップ領域と称する）に対して、ＥＵＶマスクブランクス３を経由してＥＵＶ光によるステップアンドリピート露光を行う。次に、例えば１１０度の温度で６０秒間ベークを行った後、例えばアルカリ現像液を用いて２０秒間現像を行う。これにより、図３（ａ）に示すように、ネガ型フォトレジスト膜８にチップパターン１１が転写される。尚、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２に位相欠陥が生じていた場合、チップパターン１１は、当該位相欠陥に起因するパターンを含む。
【００６６】
次に、ステップＳ５において、前述の図３（ｂ）に示す工程を実施する。すなわち、ＥＵＶマスクブランクス３の多層膜２中の位相欠陥の転写パターンを含むチップパターン１１が転写されたネガ型フォトレジスト膜８をエッチングマスクとして、例えば炭素（Ｃ）とフッ素（Ｆ）とを主成分とするＣＦ系エッチングガスを用いて中間層膜７をドライエッチングする。これにより、中間層膜７にチップパターン１１が転写される。次に、チップパターン１１が転写された中間層膜７をエッチングマスクとして、例えば酸素（Ｏ2 ）を主成分とするＯ2 系エッチングガスを用いて下層膜６をドライエッチングする。これにより、下層膜６にチップパターン１１が転写される。尚、ネガ型フォトレジスト膜８については、中間層膜７のエッチング後にアッシング等により除去してもよいし、又は、Ｏ2 系エッチングガスを用いた下層膜６のエッチング中に除去してもよい。
【００６７】
ここで、下層膜６におけるチップパターン１１の形状は、ネガ型フォトレジスト膜８におけるチップパターン１１の形状と同じであるが、ネガ型フォトレジスト膜８の厚さが例えば１０ｎｍであるのに対して、下層膜６の厚さは例えば２５ｎｍと厚い。従って、後述する欠陥検査工程において、ネガ型フォトレジスト膜８におけるチップパターン１１ではなく、下層膜６におけるチップパターン１１を対象とすることにより、検査コントラストが向上するため、位相欠陥の検出及び位相欠陥位置の特定を容易に行うことができる。
【００６８】
次に、ステップＳ６において、前述の図３（ｃ）に示す工程を実施する。すなわち、下層膜６の少なくとも２箇所の異なるチップ領域に転写されたチップパターン１１を互いに比較することによって、ＥＵＶマスクブランクス３の欠陥を検出する。具体的には、ＥＵＶマスクブランクス３の同一領域を経由したＥＵＶ光の露光により異なるチップ領域に転写されたチップパターン１１同士において同じ位置に欠陥が検出された場合、位相欠陥が検出されたものとする。本実施形態では、ステップＳ６で用いるパターン欠陥検査方法として、例えば隣接パターン比較法を用いる。隣接パターン比較法とは、隣接する２個のチップ領域の同一パターンを比較し、不一致部分を発見したときに欠陥が存在すると判定する方法である。
【００６９】
次に、ステップＳ７において、ステップＳ６の欠陥検査の結果判定を行い、欠陥が有ると判定された場合には、ＥＵＶマスクブランクス３の修正は困難であるため、ステップＳ８において、ＥＵＶマスクブランクス３の廃棄処分を行う。一方、ステップＳ７において、欠陥が無いと判定された場合には、ステップＳ９以降の工程に進む。
【００７０】
以上に説明したステップＳ１〜Ｓ７を複数のＥＵＶマスクブランクスに対して繰り返し行うことによって、言い換えると、前述の本実施形態に係るＥＵＶマスクブランクスの検査方法を複数のＥＵＶマスクブランクスに対して繰り返し行うことによって、欠陥の無いＥＵＶマスクブランクス（以下、無欠陥ＥＵＶマスクブランクスと称する）を抽出することができる。
【００７１】
次に、ステップＳ９において、無欠陥ＥＵＶマスクブランクス上に、例えばマグネトロンスパッタ法を用いて、例えばＴａＢＮからなる厚さ７０ｎｍ程度のＥＵＶ光吸収膜を形成する。次に、前記ＥＵＶ光吸収膜上に例えば電子線用レジストを塗布した後、当該レジストにおけるＥＵＶ露光装置の転写有効エリア（転写対象の集積回路パターンの配置領域）に対して、例えば電子線描画法を用いて電子線を選択的に照射し、その後、当該レジストを現像する。これにより、所望の集積回路を形成するためのレジストパターンとして、例えば、最小サイズが２７ｎｍ程度のラインアンドスペースパターンを形成する。次に、前記レジストパターンをエッチングマスクとして、例えば塩素（Ｃｌ2 ）を主成分とするＣｌ2 系エッチングガスを用いて前記ＥＵＶ光吸収膜を構成するＴａＢＮをドライエッチングする。これにより、所望の集積回路を形成するためのマスクパターンとして、例えば、最小サイズが２７ｎｍ程度のラインアンドスペースパターンが形成される。以下、ステップＳ９で前記マスクパターンが設けられた無欠陥ＥＵＶマスクブランクスをＥＵＶフォトマスクと称する。
【００７２】
次に、ステップＳ１０において、例えばウエハ等の基板上に、下地膜形成用材料として、例えば有機材料を塗布した後、例えば２２０度の温度で６０秒間のベークを行うことにより、例えば厚さ２０ｎｍ程度の有機下地膜を形成する。次に、前記有機下地膜上にポジ型フォトレジスト形成用材料を塗布した後、例えば１１０度の温度で６０秒間のベークを行って、例えば厚さ５０ｎｍ程度のポジ型フォトレジスト膜を形成する。
【００７３】
次に、ステップＳ１１において、低収差の反射光学系を有し、ＮＡ（開口数）が例えば０．２５、σ（コヒーレンスファクタ）が例えば０．５のＥＵＶ露光装置に、前記ＥＵＶフォトマスクと、前記ポジ型フォトレジスト膜が設けられた前記基板とを設置する。次に、前記基板上に形成された前記ポジ型フォトレジスト膜の少なくとも２箇所の異なる領域（以下、チップ領域と称する）に対して、前記ＥＵＶフォトマスクを経由してＥＵＶ光によるステップアンドリピート露光を行う。次に、例えば１１０度の温度で６０秒間ベークを行った後、例えばアルカリ現像液を用いて２０秒間現像を行う。これにより、前記ポジ型フォトレジスト膜の少なくとも２箇所の異なるチップ領域に前記マスクパターン（所望の集積回路パターン）が転写される。
【００７４】
次に、ステップＳ１２において、前記ポジ型フォトレジスト膜の少なくとも２箇所の異なるチップ領域に転写された前記マスクパターンを互いに比較することによって、前記マスクパターンの欠陥を検出する。具体的には、パターン欠陥検査方法として、例えば隣接パターン比較法を用いて、異なるチップ領域に転写された前記マスクパターン同士において同じ位置に欠陥が検出された場合、欠陥が検出されたものとする。ステップＳ１２の欠陥検査で欠陥が検出された場合、当該欠陥は位相欠陥ではなく、前記ＥＵＶフォトマスクの多層膜表面上に前記マスクパターンを形成する際に発生した残渣や欠け等のパターン欠陥のみと考えられるので、ステップＳ１３において、例えばＦＩＢ（Focused Ion Beam：集束イオンビーム）を用いて前記マスクパターンの修正を行う。一方、ステップＳ１２の欠陥検査で欠陥が検出されなかった場合、ステップＳ１４において、欠陥の無いＥＵＶフォトマスク（以下、無欠陥ＥＵＶフォトマスク）が実現される。
【００７５】
以上に説明したように、ステップＳ１〜Ｓ１４を実施することによって、無欠陥ＥＵＶマスクブランクス及び無欠陥ＥＵＶフォトマスクを作製することができる。
【００７６】
以下、本発明の一実施形態に係るパターン形成方法、具体的には、前述の本実施形態に係るＥＵＶフォトマスクの製造方法によって得られたＥＵＶフォトマスクを用いたパターン形成方法について説明する。
【００７７】
まず、例えばシリコンウエハ等の半導体基板上に、例えば有機材料からなる厚さ２０ｎｍ程度の下層膜を形成した後、例えば２０５度の温度で６０秒間ベークを行う。その後、前記下層膜上にＥＵＶ用ポジ型フォトレジスト形成用材料を塗布した後、例えば１１０度の温度で６０秒間プリベークを行って、例えば厚さ５０ｎｍ程度のポジ型フォトレジスト膜を形成する。
【００７８】
尚、本実施形態において、前記下層膜は、従来技術のＡｒＦリソグラフィの場合のように下地基板からの露光光の反射を防止するために設けているのではなく、ＥＵＶ光が照射された際に下地基板から発生する２次電子の影響を低減するために設けている。
【００７９】
次に、前述のステップＳ１〜Ｓ１４を実施することによって得られた無欠陥ＥＵＶフォトマスク、例えば、所望の集積回路を形成するためのマスクパターンとして、最小サイズが２７ｎｍ程度のラインアンドスペースパターンが搭載された無欠陥ＥＵＶフォトマスクと、前記ポジ型フォトレジスト膜が設けられた前記半導体基板とをＥＵＶ露光装置に設置する。ここで、ＥＵＶ露光装置のＮＡ及びσはそれぞれ、例えば０．２５及び０．５である。次に、前記半導体基板上に形成された前記ポジ型フォトレジスト膜に対して、前記無欠陥ＥＵＶフォトマスクを経由して、例えば波長１３．６ｎｍのＥＵＶ光による露光を行う。次に、例えば１１０度の温度で６０秒間ＰＥＢ（Post Exposure Bake）を行った後、例えば２．３８質量％のＴＭＡＨ（tetramethyl ammonium hydroxide）溶液などのアルカリ溶液を用いて現像処理を行う。
【００８０】
以上のようにして形成されたレジストパターン、つまり、集積回路パターンの上面を電子顕微鏡を用いて観察し、当該集積回路パターンのうちの最小サイズパターンの寸法を計測したところ、５４ｎｍピッチで２７ｎｍサイズのラインアンドスペースパターンが形成されていることが確認できた。さらに、前記ポジ型フォトレジスト膜の少なくとも２箇所の異なるチップ領域に転写された前記集積回路パターンに対して、例えば隣接パターン比較法を用いてパターン欠陥検査を実施したところ、ＥＵＶフォトマスク起因のリピート欠陥はウエハ当り０個であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
以上に説明したように、本発明は、半導体集積回路装置等の製造工程におけるリソグラフィ技術、特に、ＥＵＶリソグラフィ用のマスクブランクス検査方法、当該検査方法を用いたＥＵＶフォトマスク製造方法、及び当該製造方法を用いて形成されたＥＵＶフォトマスクによるパターン形成方法に関し、微細パターン形成に適用する場合等に特に有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１ 基板
２ 多層膜
３ ＥＵＶマスクブランクス
４ アライメントマーク
５ 被露光基板
６ 下層膜
７ 中間層膜
８ ネガ型フォトレジスト膜
９ ＥＵＶ露光装置
１０ 反射光学系
１１ チップパターン
１００ ガラス基板
１０１ 多層膜
１０２ マスクパターン
１０３ パターン欠陥
１０４ 位相欠陥
２００ ガラス基板
２０１ Ｍｏ／Ｓｉ多層膜
２０２ レジストパターン
２０３ ウエハ
２０４ 転写後レジストパターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントマークを含むチップパターンを有するＥＵＶマスクブランクスを準備する工程と、
下層膜、中間層膜及びネガ型レジスト膜が下から順に形成された第１の基板を準備する工程と、
反射光学系を有するＥＵＶ露光装置に前記ＥＵＶマスクブランクスと前記第１の基板とを設置する工程と、
前記第１の基板上に形成された前記ネガ型レジスト膜にＥＵＶ光を前記ＥＵＶマスクブランクスを経由して照射した後、前記ネガ型レジスト膜を現像することによって、前記ネガ型レジスト膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、
前記チップパターンが転写された前記ネガ型レジスト膜をエッチングマスクとして前記中間層膜をドライエッチングすることによって、前記中間層膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、
前記チップパターンが転写された前記中間層膜をエッチングマスクとして前記下層膜をドライエッチングすることによって、前記下層膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、
前記下層膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に転写された前記チップパターンを互いに比較することによって、前記ＥＵＶマスクブランクスの欠陥を検出する工程とを備えていることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記ＥＵＶマスクブランクスを準備する工程は、
ガラス基板上に、相対的に屈折率が高い層と相対的に屈折率が低い層とが交互に複数回積層された多層膜を形成する工程と、
前記多層膜が形成された前記ガラス基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に露光光を選択的に照射した後、前記レジスト膜を現像することによって、前記チップパターンを形成する工程とを含むことを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項３】
請求項２に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記相対的に屈折率が高い層は、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｒｕ又はＷからなり、
前記相対的に屈折率が低い層は、Ｓｉ、Ｂｅ、Ｂ又はＣからなることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記露光光は、電子線、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光であることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記ネガ型レジスト膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程において、前記少なくとも２箇所の異なる領域毎に、露光量及びフォーカス位置の少なくとも一方を変化させて露光を行うことを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記露光量を最適露光量を基準として−２％以上で且つ＋２％以下の範囲内で変化させることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項７】
請求項５に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記フォーカス位置を最適フォーカス位置を基準として−０．０２μｍ以上で且つ＋０．０２μｍ以下の範囲内で変化させることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記ネガ型レジスト膜の厚さは、５ｎｍ以上で且つ１５ｎｍ以下であることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記中間層膜は、Ｓｉを含むポリマーからなることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法を行うことによって、無欠陥ＥＵＶマスクブランクスを抽出する工程と、
前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクス上にＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターンを形成する工程と、
ポジ型レジスト膜が形成された第２の基板を準備する工程と、
反射光学系を有するＥＵＶ露光装置に、前記マスクパターンが形成された前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクスと前記第２の基板とを設置する工程と、
前記第２の基板上に形成された前記ポジ型レジスト膜にＥＵＶ光を、前記マスクパターンが形成された前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクスを経由して照射した後、前記ポジ型レジスト膜を現像することによって、前記ポジ型レジスト膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記マスクパターンを転写する工程と、
前記ポジ型レジスト膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に転写された前記マスクパターンを互いに比較することによって、前記マスクパターンの欠陥を検出する工程と、
前記欠陥が検出された前記マスクパターンを修正する工程とを備えていることを特徴とするＥＵＶフォトマスクの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＥＵＶフォトマスクの製造方法において、
前記ＥＵＶ光吸収膜はＴａＢＮからなることを特徴とするＥＵＶフォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
半導体基板上に形成されたＥＵＶ用ポジ型レジスト膜にＥＵＶ光を、請求項１０又は１１に記載のＥＵＶフォトマスクの製造方法を用いて形成されたＥＵＶフォトマスクを経由して照射する工程と、
前記ＥＵＶ光が照射された前記ＥＵＶ用ポジ型レジスト膜を現像してＥＵＶ用ポジ型レジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
【請求項１】
アライメントマークを含むチップパターンを有するＥＵＶマスクブランクスを準備する工程と、
下層膜、中間層膜及びネガ型レジスト膜が下から順に形成された第１の基板を準備する工程と、
反射光学系を有するＥＵＶ露光装置に前記ＥＵＶマスクブランクスと前記第１の基板とを設置する工程と、
前記第１の基板上に形成された前記ネガ型レジスト膜にＥＵＶ光を前記ＥＵＶマスクブランクスを経由して照射した後、前記ネガ型レジスト膜を現像することによって、前記ネガ型レジスト膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、
前記チップパターンが転写された前記ネガ型レジスト膜をエッチングマスクとして前記中間層膜をドライエッチングすることによって、前記中間層膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、
前記チップパターンが転写された前記中間層膜をエッチングマスクとして前記下層膜をドライエッチングすることによって、前記下層膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程と、
前記下層膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に転写された前記チップパターンを互いに比較することによって、前記ＥＵＶマスクブランクスの欠陥を検出する工程とを備えていることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記ＥＵＶマスクブランクスを準備する工程は、
ガラス基板上に、相対的に屈折率が高い層と相対的に屈折率が低い層とが交互に複数回積層された多層膜を形成する工程と、
前記多層膜が形成された前記ガラス基板上にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜に露光光を選択的に照射した後、前記レジスト膜を現像することによって、前記チップパターンを形成する工程とを含むことを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項３】
請求項２に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記相対的に屈折率が高い層は、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｒｕ又はＷからなり、
前記相対的に屈折率が低い層は、Ｓｉ、Ｂｅ、Ｂ又はＣからなることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項４】
請求項２又は３に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記露光光は、電子線、ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザ光又はＡｒＦエキシマレーザ光であることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記ネガ型レジスト膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に前記チップパターンを転写する工程において、前記少なくとも２箇所の異なる領域毎に、露光量及びフォーカス位置の少なくとも一方を変化させて露光を行うことを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項６】
請求項５に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記露光量を最適露光量を基準として−２％以上で且つ＋２％以下の範囲内で変化させることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項７】
請求項５に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記フォーカス位置を最適フォーカス位置を基準として−０．０２μｍ以上で且つ＋０．０２μｍ以下の範囲内で変化させることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記ネガ型レジスト膜の厚さは、５ｎｍ以上で且つ１５ｎｍ以下であることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法において、
前記中間層膜は、Ｓｉを含むポリマーからなることを特徴とするＥＵＶマスクブランクスの検査方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のＥＵＶマスクブランクスの検査方法を行うことによって、無欠陥ＥＵＶマスクブランクスを抽出する工程と、
前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクス上にＥＵＶ光吸収膜からなるマスクパターンを形成する工程と、
ポジ型レジスト膜が形成された第２の基板を準備する工程と、
反射光学系を有するＥＵＶ露光装置に、前記マスクパターンが形成された前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクスと前記第２の基板とを設置する工程と、
前記第２の基板上に形成された前記ポジ型レジスト膜にＥＵＶ光を、前記マスクパターンが形成された前記無欠陥ＥＵＶマスクブランクスを経由して照射した後、前記ポジ型レジスト膜を現像することによって、前記ポジ型レジスト膜の少なくとも２箇所の異なる領域に前記マスクパターンを転写する工程と、
前記ポジ型レジスト膜の前記少なくとも２箇所の異なる領域に転写された前記マスクパターンを互いに比較することによって、前記マスクパターンの欠陥を検出する工程と、
前記欠陥が検出された前記マスクパターンを修正する工程とを備えていることを特徴とするＥＵＶフォトマスクの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＥＵＶフォトマスクの製造方法において、
前記ＥＵＶ光吸収膜はＴａＢＮからなることを特徴とするＥＵＶフォトマスクの製造方法。
【請求項１２】
半導体基板上に形成されたＥＵＶ用ポジ型レジスト膜にＥＵＶ光を、請求項１０又は１１に記載のＥＵＶフォトマスクの製造方法を用いて形成されたＥＵＶフォトマスクを経由して照射する工程と、
前記ＥＵＶ光が照射された前記ＥＵＶ用ポジ型レジスト膜を現像してＥＵＶ用ポジ型レジストパターンを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１８６３７３（Ｐ２０１２−１８６３７３Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９２４０（Ｐ２０１１−４９２４０）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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