(57)【要約】【課題】ＥＢによるパターン検査時において、容易に二次電子の放出収率に差を設けることが可能で、良好なコントラスト像が得られ、高感度のマスクパターン検査が可能なＥＵＶマスク欠陥検査方法およびＥＵＶマスクブランク１０を提供すること。【解決手段】エレクトロンビーム照射に伴う二次電子を用いた、画像解析によるＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）マスク欠陥検査方法であって、前記被検査体であるＥＵＶマスク１１の、吸収層４上に反射電子の放出効率が高い検査補助層５を設けることを特徴とするＥＵＶマスク欠陥検査方法。【選択図】図１
2016033956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトロンビーム照射に伴う二次電子、オージェ電子、特性Ｘ線、燐光、反射光、回折光，散乱光を用いた、画像解析によるＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）マスク欠陥検査方法であって、
前記被検査体であるＥＵＶマスクの光吸収層上に、反射電子の放出効率が高い検査補助層を設けることを特徴とするＥＵＶマスク欠陥検査方法。
【請求項２】
前記検査補助層がＭｇＯ、ＢｅＯ、ＢｅＣｕＯ、ＡｇＭｇＯ、ＣｕＢｅＯのいずれかの薄膜であることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶマスク欠陥検査方法。
【請求項３】
基板の一方の面に多層反射層、保護層、吸収層を、他方の面に導電層を設けたＥＵＶマスクブランクであって、
前記吸収層の上にＭｇＯ、ＢｅＯ、ＢｅＣｕＯ、ＡｇＭｇＯ、ＣｕＢｅＯのいずれかの薄膜からなる検査補助層を設けたことを特徴とするＥＵＶマスクブランク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＥＵＶマスクブランク及びＥＵＶマスク、ＥＵＶマスクブランクの製造におけるマスクの欠陥検査方法に関し、特に極端紫外線（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）を光源とするＥＵＶリソグラフィを用いた半導体製造装置などに利用される反射型ＥＵＶマスクの欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
＜ＥＵＶリソグラフィ＞
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、波長が１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶを光源に用いたＥＵＶリソグラフィが提案されている。ＥＵＶリソグラフィは光源波長が短く光吸収性が非常に高いため、真空中で行われる必要がある。またＥＵＶの波長領域においては、ほとんどの物質の屈折率は１よりもわずかに小さい値である。このため、ＥＵＶリソグラフィにおいては従来から用いられてきた透過型の屈折光学系を使用することができず、反射光学系となる。従って、原版となるフォトマスク（以下マスク）も、従来の透過型のマスクは使用できないため、反射型のマスクとする必要がある。
【０００３】
＜ＥＵＶマスクとブランク構造＞
図３は、従来のＥＵＶマスクブランクの構成を示す概略断面図で、図４は、ＥＵＶマスクの構成を示す概略断面図である。
【０００４】
図３、４に示すように反射型ＥＵＶマスク２１の元となるＥＵＶマスクブランク２０は、低熱膨張基板の上に、露光光源波長に対して高い反射率を示す多層反射層２と、その上に洗浄耐性のある保護層３、その上に露光光源波長の吸収層４とが順次形成されており、更に基板の裏面には露光機内における静電チャックのための裏面導電膜が形成されている。
【０００５】
また、保護層３と、吸収層４の間に緩衝層を有する構造を持つＥＵＶマスクもある。反射型マスクブランクから反射型マスクへ加工する際には、ＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｅａｍ）リソグラフィとエッチング技術とにより吸収層を部分的に除去し、緩衝層を有する構造の場合はこれも同じく除去し、吸収部と反射部とからなる回路パターンを形成する。
【０００６】
このように作製されたＥＵＶマスク２１によって反射された光像が反射光学系を経て半導体基板上に転写される。
【０００７】
＜ＥＵＶマスクの検査＞
通常、吸収層４に形成されたパターン検査は、波長１９０〜２６０ｎｍ程度のＤＵＶ（Ｄｅｅｐ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光を検査波長としてマスク表面に入射させ、その反射光を検出して、反射コントラスト像によりパターン形状を調べることによっておこなわれる。
【０００８】
＜ＥＵＶマスクの検査：光＞
具体的には、パターン開口部（緩衝層もしくは保護層３が表面に露出した部分）と、非開口部（吸収層４の表面）との反射コントラストにより、吸収層４が設計通りにパターン加工されているかどうかの検査がまずおこなわれる。そこでは本来エッチングされるべき吸収層がエッチングされずに残っている箇所（黒欠陥）や、本来エッチングされずに残るべき吸収層の一部がエッチング除去された箇所（白欠陥）の検出をおこなう提案がなされている（特許文献１）。
【０００９】
以下の説明において、多層反射層２表面という場合、緩衝層または保護層３の表面と適宜読みかえることができる。
【００１０】
先に述べたＤＵＶ検査光による吸収層のパターンの検査において高い検査精度を得るためには、吸収層４表面と多層反射層２表面において、ＤＵＶ検査波長における反射率の差（反射コントラスト）が大きいことが重要であり、反射コントラストは一般に下記の式１で表される。
コントラスト＝（Ｒ２-Ｒ１）/（Ｒ２+Ｒ１）×１００                      （式１）ここで、Ｒ１：反射率１（吸収層４）で、Ｒ２：反射率２（多層反射層２となる保護層３もしくは緩衝層の表面））である。
【００１１】
＜ＥＵＶマスクの検査：ＥＢ＞
一方、微細なパターンの検査に対応するべく、一般的に用いられているＤＵＶ光の代わりにＥＢを用いたパターン検査が検討されている。
【００１２】
現在、各社にて開発が進められているＥＢを用いた検査では、ＳＥＭ方式（走査型電子顕微鏡）やＰＥＭ方式（写像投影方式電子顕微鏡）などの、電子光学系や検出方法が異なるいくつかの方式が検討されているが、いずれの場合も、マスクにＥＢを照射した際に発生する二次電子を検出することで、主にパターンの輪郭を強調した画像を生成し、パターン欠陥の有無を確認している。
【００１３】
また、ＥＢで照射された部分からは、二次電子以外にも、反射電子、吸収電子、特性Ｘ線、カソードルミネセンスといった粒子線や電磁波が放出されるが、これらの粒子線や電磁波を検出することによる検査も試みられている。
【００１４】
上述したＥＢを用いた検査において、多層反射層２表面と、吸収層４表面あるいは低反射層表面との二次電子放出収率に差（コントラスト）がなければ、検査感度が低くなってしまうという問題がある。現在一般に開発されているブランク構造・材料では、コントラストが不十分であり、高感度検査からは程遠いレベルの検査しか出来ていない。このように、高感度な検査を行うには、より高コントラストの画像を得る必要があり、ＥＵＶマスクの検査において、二次電子の放出収率に差を設けることが重要な課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開昭６０−１６７３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、以上の問題点を解決するものであり、ＥＢによるパターン検査時において、容易に二次電子の放出収率に差を設けることが可能で、良好なコントラスト像が得られ、高感度のマスクパターン検査が可能なＥＵＶマスク欠陥検査方法およびＥＵＶマスクブランクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、エレクトロンビーム照射に伴う二次電子、オージェ電子、特性Ｘ線、燐光、反射光、回折光，散乱光を用いた、画像解析によるＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）マスク欠陥検査方法であって、
前記被検査体であるＥＵＶマスクの吸収層上に、反射電子の放出効率が高い検査補助層を
設けることを特徴とするＥＵＶマスク欠陥検査方法である。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明は、前記検査補助層がＭｇＯ、ＢｅＯ、ＢｅＣｕＯ、ＡｇＭｇＯ、ＣｕＢｅＯのいずれかの薄膜であることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶマスク欠陥検査方法である。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明は、基板の一方の面に多層反射層、保護層、吸収層を、他方の面に導電層を設けたＥＵＶマスクブランクであって、
前記吸収層の上にＭｇＯ、ＢｅＯ、ＢｅＣｕＯ、ＡｇＭｇＯ、ＣｕＢｅＯのいずれかの薄膜からなる検査補助層を設けたことを特徴とするＥＵＶマスクブランクである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、ＥＵＶマスクのＥＢ検査において、ＥＢ照射によって発生する反射電子の放出効率が高い検査補助層を設けることで、放出効率の差が大きくなり、十分な反射コントラストを得ることができ、高感度な検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のＥＵＶマスクブランクの作製工程を示した工程概念図である。
【図２】本発明のＥＵＶマスクの作製工程を示した工程概念図である。
【図３】従来のＥＵＶマスクブランクの構成を示した断面概念図である。
【図４】従来のＥＵＶマスクの構成を示した断面概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明のＥＵＶマスクブランク１０の作製工程を示しており、基板１上に、基板１上に多層反射層２を設け次に、保護層３、吸収層４、更に検査補助層５を順次積層し、基板の裏面に導電膜６を設ける工程からなっており、以下工程順に構成を説明する。
【００２３】
＜ａ）基板＞
基板１としては、熱膨張係数の小さい材料で平坦度がよく、表面粗さが小さい材料が好ましく、例えば図１（ａ）に示すようにＳｉＯ２−ＴｉＯ２ガラスを平坦に研磨して表面を清浄にしたガラス基板１を用意する。
＜ｂ）多層反射層＞
次いで、基板１の上にスパッタ法によりモリブデン２．８ｎｍとケイ素４．２ｎｍを交互に約４０周期積層して、波長１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶ光に対して反射率が最大となるような多層反射層２を形成する。
【００２４】
本発明に用いられる多層反射層２としては、ＥＵＶ領域の波長で高い反射率を得るために屈折率の異なる材料を多層に積層した膜を用いることができる。高い反射率を得るためには、各層間の界面で急峻に屈折率が変化することが望まれる。１３．５ｎｍ付近の波長のＥＵＶ光を使用する場合、モリブデンとケイ素を交互に積層した多層膜を用いることができる。
【００２５】
多層膜の最上層は真空との屈折率差の大きいモリブデンの方が反射率を高くできるが、モリブデン表面に生成する酸化膜が不安定であることから、最上層はケイ素とすることが多い。最上層は多層膜を保護する観点から保護層と呼ばれる。保護層３は表面酸化に対して安定なケイ素以外の材料を最上層としてもよく、多層膜の反射を損なわないように消衰係数が小さく、また、前記理由により屈折率が１からなるべく離れていることが好ましい。
【００２６】
＜ｃ）保護層＞
次いでスパッタ法によりルテニウムあるいはシリコンの保護層３を、２ないし３ｎｍの厚さに成膜する。保護層は、吸収層のエッチングやパターン修正時に、緩衝層の下に隣接する多層反射層の最上層であるＳｉ層を保護するために設けられており、ケイ素のほか、ルテニウムや、ルテニウムにニオブ、ジルコニウム、ロジウムのうち１以上の元素を含有するルテニウムが用いられる。
【００２７】
＜ｄ）吸収層＞
次いで、保護層３上に、ＥＵＶに対して吸収率の高いタンタルを主成分とする吸収層４をスパッタ法により成膜する。タンタルを主成分とする材料としては、タンタルの窒化物、酸化物、ホウ素化合物、ケイ素化合物、あるいはそれらのいくつかを組み合わせた材料である。
【００２８】
ここで使用される吸収層４はマスク上にパターン加工され、露光プロセスにおいて転写されるパターンの光強度の小さい領域を形成するものをいう。吸収層としてはＥＵＶ波長の光を吸収する能力の高い材料が使用され得る。吸収能力は露光に用いられる光の波長における消衰係数で定まる。その理由からタンタルが適している。
【００２９】
＜ｅ）検査補助層＞
吸収層４上に、検査補助層５をスパッタ法あるいはＣＶＤ法により形成する。このようにして、本発明のＥＵＶマスクブランクを作成する。
【００３０】
本発明の検査補助層５は、ＥＢによる検査中にＥＢ照射によって発生する反射電子の放出効率、あるいは二次電子の放出効率、あるいはオージェ電子の放出効率、あるいはカソードルミネッセンスの発光性、あるいは特性Ｘ線の波長が、多層反射層表面とは異なる材料からなる。
【００３１】
照射したＥＢが、被検査体表面で跳ね返る反射電子、表面の原子を励起して放出されるエネルギーが１００ｅＶ以下の二次電子，オージェ電子、特性Ｘ線、燐光、反射光、回折光、散乱光など、本発明では各種の粒子線，電磁波の検出が採用しうる。
【００３２】
反射電子像の強度は、二次電子像に比べて、材料の違いによるコントラストが強いことや、反射紫外線の強度は材料の種類などに依存し、材料の違いにより強いコントラストが得られることなどが既知であり、モニターの際、好適なコントラストの検出画像を得るための検査対象への補助処理を行なうことが望まれる。
【００３３】
オージェ電子分光法による検査では、真空中でＸ線またはＥＢを検査対象に照射し、放出される電子の速度（運動エネルギー）を分析，検出する電子分光器が用いられる。
【００３４】
検査対象は気体分子または固体表面に限られるが、固体では中速電子線の励起深さ，脱出深さが数ｎｍ以下に限られるので、最表面の分析手法として利用価値が高く、固体表面の清浄度、組成、吸着種、薄膜等の検出・測定に広く用いられている。
【００３５】
ＥＢ照射によって発生する反射電子の放出効率、オージェ電子の放出効率、及び、特性Ｘ線の波長はそれを構成する物質の平均原子番号に依存するため、検査補助層５に用いる材料は多層反射層表面よりも平均原子番号が十分に大きいものが望ましいが、逆に多層反射層表面よりも十分に小さいものでも良い。
【００３６】
または、検査補助層５に用いる材料は二次電子の放出効率が高いものが望ましく、特にＭｇＯ、ＢｅＯ、ＢｅＣｕＯ、ＡｇＭｇＯ、ＣｕＢｅＯなどのアルカリ土類金属を含む材
料の酸化物が望ましい。
【００３７】
または、検査補助層５に用いる材料は、カソードルミネッセンス光の発光効率の高い方が望ましく、結晶化した材料である。結晶化とは単結晶、多結晶、微結晶のことを言う。
【００３８】
＜ｆ）導電膜６＞
導電膜に用いる材料としては、クロムの窒化物（ＣｒＮ）で構成されているが、導電性が静電チャックが使用できる程度以上であれば良いので、絶縁性材料以外からなる材料であれば良い
＜緩衝層＞
また、保護層３と吸収層４の間には、図には無い緩衝層を設ける場合もある。緩衝層は、吸収層４のマスクパターン修正時に、下地の保護層３にダメージを与えないために設けられた層であり、主にクロム（Ｃｒ）の窒素化合物（ＣｒＮ）で構成されている。
【００３９】
保護層，緩衝層，多層反射層には、本来要求される機能に加えて、本発明におけるパターン検査では、吸収体とは材料が異なるため、放出する二次電子量に材料コントラストを具備することに応じて、二次電子強度をモニターする場合の強度差を検出する際の優位性を奏することにも帰結する。
【００４０】
図２は、本発明のＥＵＶマスクの作製工程を示しており、本発明のＥＵＶマスク１１は、本発明のＥＵＶマスクブランク１０から、リソグラフィとエッチングによりパターン加工される。
【００４１】
＜ｇ）レジスト塗布＞
本発明のＥＵＶマスクブランク１０上にレジスト層７を設けたのち、パターン照射をおこなう。
【００４２】
＜ｈ）レジストパターニング＞
次いで、現像工程において不必要な部分のレジスト層を除去し、検査補助層５上にレジスト７層のパターンを形成させる。
【００４３】
＜ｉ）検査補助層５のエッチング＞
パターン形成により、露出した検査補助層５をエッチングにより、パターニングされた検査補助層５ａを得る。
【００４４】
＜ｊ）吸収層４のエッチング＞
さらに、露出した吸収層４をエッチングして、パターニングされた吸収層４ａを得る。
【００４５】
＜ｋ）レジストの剥膜＞
エッチング後、表面のレジスト７ａを剥離して、本発明のＥＵＶマスク１１を得る。発明のＥＵＶマスク１１は吸収層４および検査補助層５が部分的に除去されて、保護層３もしくは緩衝層の表面の一部が露出された部分が反射領域、除去されずに残った検査補助層５表面が吸収領域を構成している。
【実施例１】
【００４６】
以下、具体的な数値例を用いて本実施例をより詳細に説明する。まず、図１（ａ）に示す基板１として、６インチ×６インチ×０．２５インチの大きさの合成石英ガラス基板を用意した。次に、図１（ｂ）において、基板１上に、マグネトロンスパッタ装置を用いてモリブデンとケイ素のターゲットを交互に使用し、基板温度２５℃、アルゴン雰囲気で、２．８ｎｍの膜厚を有するモリブデン層、および４．２ｎｍの膜厚を有するシリコン層を
１周期として４０周期積層し、多層反射層２を形成した。
【００４７】
次に、図１（ｃ）において、多層反射層２の上に、マグネトロンスパッタ装置を用いてルテニウムをターゲットとして、基板温度２５℃、アルゴン雰囲気下でルテニウムからなる保護層３を３ｎｍ成膜した。その後、図１（ｄ）では、保護層３の上に、タンタルとボロンをターゲットとし、アルゴンと窒素を混合したガス雰囲気下でのＤＣマグネトロンスパッタリングにより、吸収層４を７０ｎｍの膜厚に形成した。
【００４８】
さらに、図１（ｅ）では、酸化マグネシウムをターゲットとしたアルゴンと酸素を混合したガス雰囲気下でのマグネトロンスパッタリングにより、酸化マグネシウムからなる検査補助層５を形成した。最後に、裏面に、窒化クロムをターゲットとしたアルゴンと窒素を混合したガス雰囲気下でのマグネトロンスパッタリングにより、裏面導電膜６を形成し、図１（ｆ）に示す本発明のＥＵＶマスクブランク１０を得た。
【００４９】
図２（ｆ）に本実施例で作製したＥＵＶマスクブランク１０を用意した。
【００５０】
上記ブランクに対し、ポジ型化学増幅レジスト（ＦＥＰ１７１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ）を３００ｎｍの膜厚で塗布し（図２（ｇ））、電子線描画機（ＪＢＸ９０００：日本電子）によって描画後、１１０℃、１０分のＰｏｓｔ-Ｅｘｐｏｓｕｒｅ  Ｂａｋｅ（ＰＥＢ）およびスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック）により、レジスト部分に１００ｎｍラインアンドスペースのレジストパターン７ａを形成した（図２（ｈ））。
【００５１】
次いで、ドライエッチング装置を用いて、ＣＦ４プラズマとＣｌ２プラズマにより、検査補助層５をエッチングし（図２（ｉ））、続けて吸収層４をエッチングした後（図２（ｊ））、レジスト剥離洗浄することで、図２（ｋ）に示す評価パターンを有するＥＵＶマスク２０１を作製した。評価パターンは、寸法１０ｎｍから９０ｎｍのプログラム欠陥を挿入したパターンチップを６面付けでマスク中心に配置した。
【００５２】
＜比較例１＞
比較として、実施例１の酸化マグネシウムからなる検査補助層５を設けないこと意外は、同一の条件で比較例１の従来のＥＵＶマスクブランク２０を作製した。
【００５３】
本実施例で作製した検査補助層５を設けたＥＵＶマスクブランク１０を使用し、作製した本発明のＥＵＶマスク１１と、検査補助層の無い従来のＥＵＶマスク２１の両方に関して、ＥＢを用いた検査を実施した。その結果、検査補助層５の無い従来のＥＵＶマスク２１では、検出可能な最小欠陥サイズが６０ｎｍであったのに対し、本実施例１の検査補助層５を設けた本発明のＥＵＶマスクでは、３０ｎｍまで検出可能になり、より高感度な検査が可能となったことが分かった。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・基板
２・・・多層反射層
３・・・保護層
４・・・吸収層
４ａ・・・パターニングされた吸収層
５・・・検査補助層
５ａ・・・パターニングされた検査補助層
６・・・裏面導電層
７・・・レジスト
７ａ・・・パターニングされたレジスト
１０・・・本発明のＥＵＶマスクブランク
１１・・・本発明のＥＵＶマスク
２０・・・従来のＥＵＶマスクブランク
２１・・・従来のＥＵＶマスク
【図１】
2016033956.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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