JP2003318104A - キャッピング層を有する反射フォトマスクおよびその製造方法 - Google Patents
キャッピング層を有する反射フォトマスクおよびその製造方法Info
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Abstract
射層の表面の損傷を防止でき、反射率の低下なしに露光
工程時の反射層の表面汚れを防止できる反射フォトマス
クおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 シリコン、ガラスなどよりなる基板と、
基板上に形成されたモリブデンおよびシリコンが交互に
積層された多層膜よりなる反射層と、所定のパターン形
状を有して反射層上に形成されたEUVを吸収し得る窒
化タンタルなどの材料よりなる吸収体パターンおよび前
記吸収体パターンが形成された基板の全面に形成された
Ruなどよりなるキャッピング層を有する反射フォトマ
スクにより上記課題は解決される。
Description
係り、特に、半導体の製造工程において極紫外線(以
下、「EUV」とも記載する。)を用いた高解像度のフ
ォトリソグラフィ技術に用いられる反射フォトマスクお
よびその製造方法に関する。
工程において、高集積化のためにデザインルールが減る
に伴い、現在の技術よりも高い解像度を有する露光技術
が必要となりつつある。現在、深紫外線(以下、「DU
V」とも記載する。)光を用いた露光技術は、波長24
8nmの光源を用いて約250nmのパターンサイズの
露光が可能である。これに対し、より短い193nmの
波長の光源を用いる新たなDUV露光技術は、約100
ないし130nmのパターンサイズの露光が可能である
と期待されている。しかも、100nm以下のパターン
サイズを実現する露光技術として、軟X線と呼ばれるE
UV領域の露光波長を用いれば、約5ないし70nmの
パターンサイズの露光が可能であると期待されており、
現在、これに関する研究が活発になされている。
領域までの露光技術とは著しく異なる点がある。それ
は、EUV領域においてはほとんどの物質が高い光吸収
性を有するために、既存の透過型フォトマスクとは異な
って、反射フォトマスクを用いなければならないという
ことである。通常のEUV用フォトマスクは、EUV領
域における反射率が大きい鏡(反射鏡)上にEUV光を
吸収し得る吸収体よりなるパターンを形成したものであ
る。従って、反射鏡の表面が吸収体パターンで被覆され
た領域が吸収領域となり、吸収体パターン無しに反射鏡
の表面が露出された領域が反射領域となる。ここに用い
られた反射鏡は、モリブデンおよびシリコン(Mo/S
i)、ベリリウムおよびシリコン(Be/Si)などの
2種の膜を交互に積層して多層膜として形成したもので
ある。
ク100の構造を示す断面図である。図1を参照すれ
ば、Si、ガラスなどの基板10上に前記多層膜よりな
る反射層20が形成され、反射層20上に所定のパター
ンを有する窒化タンタル(TaN)膜などよりなる軟X
線の吸収体パターン30が形成されている。
射層20上に吸収体パターン30を直接的に形成する構
造において、吸収体のパターニング(エッチング)時に
反射層の表面の露出された部分がエッチングされて損傷
を受け、反射率が低下するといった問題が生じる。さら
に、吸収体パターンを形成してから吸収体パターンに欠
陥が生じた場合、集束イオンビーム(FIB)を用いて
これらの欠陥の修正を行うが、このようなFIBを用い
たマスクのリペア工程に際し、FIBの照射が反射層の
表面に損傷を与える恐れが十分にある。
された従来の反射フォトマスク100を用いてEUVを
反射させて露光工程を行う場合にも、反射層20の表面
が汚れるといった問題点がある。すなわち、露光工程中
にEUVによるH2Oの分解およびハイドロカーボンの
分解が原因となって反射層20の表面が酸化したり、カ
ーボンの蒸着により反射層20の反射率が下がる恐れが
ある。
決するためになされたものであり、その目的は、反射層
の表面の損傷および表面汚れを防ぐことのできる反射フ
ォトマスクおよびその製造方法を提供するところにあ
る。
に、本発明に係る反射フォトマスクは、基板と、前記基
板上に形成され、EUVを反射し得る材料よりなる反射
層と、前記反射層上に形成され、EUVを吸収し得る材
料よりなり、所定のパターンを有して吸収領域を構成す
る吸収体パターン、および前記吸収体パターンが形成さ
れた前記基板上の少なくとも前記反射層上に形成された
キャッピング層を有するものである。前記キャッピング
層は、前記反射フォトマスクの反射率を前記反射層の反
射率の20%以下に変えるように選択される。
m以下の膜厚を有し、前記反射フォトマスクの反射率を
前記反射層の反射率よりも高めるように選択でき、これ
とは逆に、前記反射フォトマスクの反射率を前記反射層
の反射率の20%以下に下げるようにも選択できる。
て前記吸収体パターンの全面にも形成でき、その材料は
Siよりも耐酸化性が強い物質を用いる。例えば、前記
キャッピング層は、少なくともRuを含む8〜10族の
金属よりなっても良く、白金(Pt)、イリジウム(I
r)およびパラジウム(Pd)のうち少なくとも何れか
一つを含む8〜10族の金属よりなっても良い。また、
前記反射層上における前記キャッピング層の膜厚は、前
記吸収体パターン間の前記反射層のEUV領域における
反射率が20%以下に下がらないほどの膜厚とし、好ま
しくは、前記キャッピング層の膜厚は3nm以下であ
る。これは、前記反射フォトマスクの反射率が所望の値
を有するように適宜設定されたものであり、前記反射フ
ォトマスクの反射率を前記反射層の反射率から20%を
超えて変えると、反射フォトマスクの機能が減少するた
めである。
層が交互に複数個積層されてなり、前記反射層を構成す
る前記第1物質層はモリブデン(Mo)、スカンジウム
(Sc)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム
(Cr)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト
(Co)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、テ
クネチウム(Tc)、ルテニウム(Ru)、ロジウム
(Rh)、ハフニウム(Hf)、タンタル(Ta)、タ
ングステン(W)、レニウム(Re)、オスミウム(O
s)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、銅(C
u)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)および金(A
u)よりなる群から選択される何れか一つであり、前記
第2物質層は、シリコン(Si)、炭化シリコン(Si
C)、窒化シリコン(SiN)、酸化シリコン(Si
O)、窒化ボロン(BN)、窒化ベリリウム(Be
N)、酸化ベリリウム(BeO)、窒化アルミニウム
(AlN)および酸化アルミニウム(AlO)よりなる
群から選択される何れか一つである。
少なくとも一つのバッファ層をさらに有することがで
き、前記バッファ層と前記吸収体パターンとの間にエッ
チングストッパ層をさらに有することができ、前記基板
と前記反射層との間に前記反射層の内部応力を緩和する
ための応力緩和層をさらに有することができる。
8〜10族の金属を使用でき、前記吸収体パターンが形
成されていない前記吸収体パターン間の反射領域内にも
形成できる。この時、前記吸収体パターンが形成されて
いない前記反射領域内において、前記バッファ層が前記
吸収体パターンが形成されている前記吸収領域内の前記
バッファ層よりも薄くなっていても良い。
間に第2バッファ層がさらに形成でき、前記反射層の表
面に自然酸化膜がさらに形成されてもよい。自然酸化膜
とは、反射層の最上層にシリコンを用いた場合、シリコ
ン表面が大気中に晒された際に、特定の工程を行わなく
ても、露出されたシリコンと大気中の酸素が反応して形
成されるシリコンオキシド(SiO2)膜のことであ
る。
に係る反射フォトマスクの製造方法は、基板上にEUV
を反射し得る材料よりなる反射層を形成する段階と、前
記反射層上にEUVを吸収し得る材料よりなり、所定の
パターンを有して吸収領域を構成する吸収体パターンを
形成する段階と、および前記吸収体パターンが形成され
た前記基板上の少なくとも前記反射層上にキャッピング
層を形成する段階を含む。前記キャッピング層は、前記
反射フォトマスクの反射率を前記反射層の反射率の20
%以下に変えるように選択されてなるものである。
m以下の膜厚を有し、前記反射フォトマスクの反射率を
前記反射層の反射率よりも高めるように選択でき、これ
とは逆に、前記反射フォトマスクの反射率を前記反射層
の反射率の20%以下に下げるようにも選択できるもの
である。
ッタリング法により形成できる。
に、本発明に係る集積回路の製造方法は、基板と、前記
基板上に形成され、EUVを反射し得る材料よりなる反
射層と、前記反射層上に形成され、EUVを吸収し得る
材料よりなり、所定のパターンを有して吸収領域を構成
する吸収体パターン、および前記吸収体パターンが形成
された前記基板上の少なくとも前記反射層上に形成され
たキャッピング層を有する反射フォトマスクからEUV
を反射させることにより、パターン化した集積回路を露
出させる段階を含む。
反射率の低下なしに反射層の損傷を最小限にできるほ
か、反射フォトマスクの最上層に形成されるキャッピン
グ層の存在により、反射層の表面汚れを防止できる。
発明の好適な実施形態について詳細に説明する。しか
し、本発明は多くの相異なる形態にて具現でき、ここで
説明する実施形態に限定されると解釈されてはならず、
むしろこれらの実施形態はその開示内容を完全にして発
明の思想を当業者に十分に伝えるために提供されるもの
である。図中、層および領域の膜厚は明瞭性のために誇
張されている。さらに、同じ参照番号は全体的に同じ要
素を指す。層、領域または基板などの要素が他の要素
‘上’にあると言及される時、これは他の要素上に直接
的にあっても良く、それらの間に他の要素が挟まれても
良い。これとは逆に、ある要素が他の要素‘上に直接
的’にあると言及される時、そこには中間要素が存在し
ないことを意味する。
上にいかなる種類の金属膜よりなるキャッピング層を形
成しても一定の厚み以下では反射層の表面におけるEU
Vの反射が阻害されないということを発見した。
およびRuの反射率の膜厚依存性のシミュレーション結
果を示すグラフである。グラフ中、横軸が膜厚(nm)
であり、縦軸が反射率である。シミュレーションの条件
は、反射層の積層構造をSi(膜厚:4.14nm)/
Mo(膜厚:2.76nm)組みを40個積層した多層
膜の反射層および前記最上層に形成されたSiO2(S
i上の自然酸化膜を想定し、その膜厚は2nmであると
仮定する。)上にSiO2およびRuのキャッピング層
をそれぞれ積層したものであり、EUV光の波長を1
3.5nm、光入射角を0゜にした。
ング層の膜厚を、反射層の反射率に対して反射フォトマ
スクの反射率を相対的に変えるように選択できる。Si
O2キャッピング層を有する反射フォトマスクの場合、
前記反射フォトマスクの反射率は、キャッピング層が厚
くなるに伴い約0.75から徐々に下がる。これに対
し、Ruキャッピング層を有する反射フォトマスクの場
合、反射フォトマスクの反射率は、キャッピング層が約
0から3nmまで厚くなるに伴い上がる。結果的に、反
射フォトマスクの反射率をキャッピング層のない反射フ
ォトマスクの反射率よりも高めたいならば、Ruキャッ
ピング層の膜厚を約3nm以下とすればよい。
ピング層の膜厚は、反射フォトマスクの反射率を反射層
の反射率(すなわち、キャッピング層のない反射フォト
マスクに対して相対的である。)の約20%以下まで下
がるように選択することもできる。この場合、例えば、
Ruキャッピング層は約6nm以下の膜厚を有するよう
に形成し、SiO2キャッピング層は約11nm以下の
膜厚を有するように形成する。具体的に、SiO2の場
合(図中に波線にて示す。)、曲線がやや波打ちしつつ
も膜厚が厚くなるに伴い、反射率が約0.75から徐々
に下がる傾向にある。これに対し、Ruキャッピング層
の場合(図中に実線にて表す。)、SiO2の場合に比
べて曲線の波打ちが大きくなり、膜厚tが0<t≦3n
mの範囲においてはキャッピング層がない場合に比べて
むしろ反射率が上がる。反射率を約20%以下まで変え
るようにするためには、より好ましくはRuキャッピン
グ層の膜厚を0<t≦11nmとする。したがって、い
かなる種類の金属膜よりなるキャッピング層が反射層上
に存在しても、キャッピング層がない場合に対して反射
率が20%下がる点までを確認することにより、例え
ば、Ruキャッピング層の膜厚は約6nmであると言え
るように、製造する反射フォトマスクの所望する反射率
に対応してキャッピング層の膜厚を適宜設定することが
可能である。仮に、キャッピング層がない場合よりも反
射率を高めたい場合には、Ruキャッピング層の膜厚を
3nm以下にすることが好ましい。
クにおいて、吸収体パターン間に露出される反射層の表
面に一定の材質のキャッピング層を形成し、その膜厚を
制御すれば、反射層における反射率の低下なしにも露光
工程に際して反射層の表面汚れを低減できるということ
を知見した。以下、その各実施形態について説明する。
施形態による反射フォトマスク110を示す断面図であ
る。図2を参照すれば、Si、ガラスなどよりなる基板
10上に多層膜よりなる反射層20が形成され、反射層
20上に所定のパターンを有するTaN膜などよりなる
EUVの吸収体パターン30が形成されており、前記吸
収体パターン30が形成された前記基板10の全面にキ
ャッピング層40が形成されている。
およびSi膜が交互に多層積層されたものを用いる。前
記反射層20の最上層はMo膜であっても、Si膜であ
っても良いが、Siの表面に生じる自然酸化膜層の安定
性が高いことを考慮すれば、Si膜を最上層にした方が
好ましい。Mo単一層やSi単一層の膜厚は約数nmで
あり、積層数は約数十層の値のうち任意に設定すること
が可能である。
前記Moの代わりにSc、Ti、V、Cr、Fe、N
i、Co、Zr、Nb、Tc、Ru、Rh、Hf、T
a、W、Re、Os、Ir、Pt、Cu、Pd、Agお
よびAuなどが使用でき、前記Siの代わりにSiC、
SiN、SiO、BN、BeN、BeO、AlN、Al
Oなどが使用できる。
ーン30としては、TaN、Ta、Cr、TiN、T
i、Al−Cu合金、NiSi、TaSiN、TiSi
N、Alなどを使用できる。吸収体パターン30の膜厚
は、好ましくは、約200nm以下である。
酸化性が強い物質または化合物を使用できる。本実施形
態においてはRuを使用し、RuのほかにPt、Ir、
Pdなどの8〜10族の金属の材料を使用してもよい。
膜厚は、EUV領域において前記反射層20の露出表面
における反射率を、前記キャッピング層40がない場合
に比べて20%以下に下がらない条件下では、膜厚を適
宜薄くしてよい。また、Ruを用いる本実施形態におい
ては、前記キャッピング層40を3nm以下に形成して
いる。
施形態による反射フォトマスク120を示す断面図であ
る。図3を参照すれば、本発明の第2実施形態は、前記
反射層20と吸収体パターン30との間に前記吸収体パ
ターン30と同じ所定のパターンを有するシリコン酸化
膜(SiOx)よりなるバッファ層22がさらに形成さ
れているという点を除けば、前記第1実施形態と同様で
ある。バッファ層22を有することにより、反射フォト
マスクの反射層20表面のエッチング(食刻)による損
傷を減少させ得る。
する時には、基板10上に多層膜よりなる反射層20を
形成し、反射層20上にSiOxよりなるバッファ層2
2を形成し、バッファ層22上に吸収体層(図示せず)
をさらに形成する。次に、フォトリソグラフィ技術によ
り前記吸収体層をパターニングして吸収体パターン30
を形成する。この時、吸収体パターン30を形成後、露
出しているバッファ層22をドライエッチングし、バッ
ファ層22を僅かに残留させた状態でエッチングを止め
る。次に、ウェットエッチングを行い、残留したバッフ
ァ層22を完全に除去して反射層20の表面を露出させ
る。次に、スパッタリング法などにより前記バッファ層
22および吸収体パターン30が形成された基板10の
全面にキャッピング層40を形成する。
バッファ層22を僅かに残留させた後に相対的に反射層
20の表面に対するエッチングダメージが少ないウェッ
トエッチングを行うことで、反射層20の表面における
エッチングダメージを減らすことが可能となるとと共
に、キャッピング層40の存在により、本実施形態の反
射フォトマスク120を用いて露光工程を行う時に反射
層20の表面汚れを低減することが可能となり得る。
施形態による反射フォトマスク130を示す断面図であ
る。図4を参照すれば、第3実施形態は、前記反射層2
0と所定のパターンを有する吸収体パターン30との間
にシリコン窒化酸化膜(SiON)よりなるバッファ層
22’およびCrよりなるエッチングストッパ層23が
さらに形成されているという点を除けば、前記第1実施
形態と同様である。
には、基板10上に多層膜よりなる反射層20を形成
し、反射層20上にCrよりなるエッチングストッパ層
23を成膜し、エッチングストッパ層23上にSiON
よりなるバッファ層22’を成膜し、バッファ層22’
上に吸収体層(図示せず)をさらに成膜する。フォトリ
ソグラフィ技術により前記吸収体層をパターニングして
吸収体パターン30にした後、バッファ層22’をエッ
チングする。この時、Crに対してSiONのエッチン
グ選択比が高いものとすることにより、バッファ層2
2’のエッチングはエッチングストッパ層23の表面に
おいて止めることができる。次に、湿式または乾式エッ
チング(食刻)法によりエッチングストッパ層23を除
去することで、反射層20の表面を損傷させずに露出さ
せることができる。続けて、吸収体パターン30が形成
された前記基板10の全面にキャッピング層40を形成
する。
層23の使用により、バッファ層22’のエッチングに
際して反射層20の表面にオーバエッチングが起こらな
いため、反射層20の表面のダメージを著しく低減で
き、キャッピング層40を吸収体パターン30が形成さ
れていない反射領域内の反射層20の表面に形成するた
め、前述したように、露光工程時の反射層20の表面汚
れを防止できる。
施形態による反射フォトマスク140を示す断面図であ
り、図6および図7は、他の第4実施形態による反射フ
ォトマスク150および160を示す断面図である。図
5ないし図7を参照すれば、第4実施形態は、前記反射
層20と吸収体パターン30との間に金属よりなるバッ
ファ層24、24a、24bがさらに形成されていると
いう点を除けば、 前記第1実施形態と同様である。
0においては、前記反射層20の全面にRuよりなるバ
ッファ層24が形成され、Ruバッファ層24上には所
定のパターンを有する吸収体パターン30が形成されて
いる。反射フォトマスク140のうち吸収体パターン3
0の形成された領域がEUV光を吸収する吸収領域とな
り、吸収体パターン30のないRuバッファ層24の表
面が露出された領域が反射領域となる。Ruよりなるバ
ッファ層24の膜厚は、前述した図12と同様に、反射
率の許容範囲内において、約数nmないし数十nmに任
意に設定することが可能であり、Ruバッファ層24の
材料としては、Ruのほかに、Siよりも耐酸化性が強
い物質であればよく、例えば、Pt、Ir、Pdなどの
8〜10族の金属の材料を用いることが可能である。
a、Cr、TiN、Ti、Al−Cu合金、NiSi、
TaSiN、TiSiN、Alなどを使用できる。吸収
体パターン30の膜厚は、好ましくは、200nm以下
である。
明の第4実施形態による反射フォトマスク140の製造
方法を説明するための工程断面図である。
0の全面にMo/Si多層膜よりなる反射層20を形成
する。この時、成膜方法として、例えば、RF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
を用いる。また、スパッタリングの条件は、使用する装
置に応じて変わる。MoおよびSiを約7nmの周期に
て交互に成膜し、13.4nmの波長領域において最大
の反射率を有するように形成する。1周期中のMoの割
合は約40%であり、Moの膜厚は約2.8nm(例え
ば、2.76nm)、Siの膜厚は約4.2nm(例え
ば、4.14nm)である。層数は、まず、Mo/Si
組みを40個成膜した後、最後にSiを成膜するため、
合わせて81層となる。
20の全面にRuよりなるバッファ層24を成膜する。
この時にはDCスパッタリング法を用い、スパッタリン
グの条件は、例えば、DCパワー:1kW、圧力:0.
3Pa、アルゴン(Ar)ガスの雰囲気とする。
ッファ層24の全面にTaNなどよりなる吸収体層30
aを成膜する。この時、吸収体層30aの材料が窒化物
である場合には反応性スパッタリング法を使用し、その
他の場合にはDCスパッタリング法を使用する。
リソグラフィ技術により吸収体層30aをパターニング
して吸収体パターン30を形成する。この時には、吸収
体層30a上に所定のパターン形状を有するレジストパ
ターン(図示せず)を形成した後、このレジストパター
ンをマスクとしてECR反応性エッチング法を用いる。
例えば、吸収体層30aの材料がTaNである場合、E
CR方式を用いて使用ガス:Cl2/Ar=80/40
ml/min、ECRパワー:600W、RFバイアス
パワー:30W、圧力:5Pa、基板の温度:50℃の
条件下で吸収体層30aのエッチングを行う。吸収体層
30aのエッチング工程においては、エッチングをジャ
ストエッチングの状態で止めたら、反射領域上のRuバ
ッファ層24の膜厚が異なる領域(吸収領域)の膜厚と
同じくなる。
スクリペアを行う。マスクリペアには、FIBのほかに
ガス・アシスト・エッチング(GAE)を使用すること
も可能である。この場合、エッチングガスとしては、主
にBr2を用いるが、吸収体およびバッファ層の材料に
応じて適宜に変えることが可能である。
た基板10の全面にキャッピング層40をスパッタリン
グ法により形成することにより、本発明の第4実施形態
による反射フォトマスク140が完成する。
を用いた前記第2および第3実施形態に比べて工程を単
純化でき、反射領域上のRuバッファ層24を残留させ
るので、製造工程における反射層20の表面の損傷を防
止することができ、反射層20の表面にキャッピング層
40の存在が原因となって起こる後続の露光工程におけ
る、反射層20の表面汚れを防止できる。
射層24上にRuバッファ層24およびキャッピング層
40が存在しているために反射率の低下が懸念されるも
のの、前述した図12の説明と同様に、バッファ層24
およびキャッピング層40の材質の選択および膜厚を許
容値範囲内において適宜に選択することにより、反射領
域における反射率の低下を防止できる。
ファ層24およびキャッピング層40を両方ともRuに
より形成した場合、これらの総膜厚を図12を参照して
0<t≦3nmの範囲において適宜設定すればよい。
層40の存在によって前記吸収体パターン30の上面お
よび側面における露光パターンの歪みが懸念されるが、
キャッピング層40を形成する時、一般に、段差塗布性
に劣っているスパッタリング法により形成することで、
吸収体パターン30の側壁に形成されるキャッピング層
40の膜厚を最小限とすることができ、吸収体パターン
30の上面に形成されるキャッピング層40に対して
は、一般的に限られた条件の多層膜の場合に限ってEU
V反射が起こり、ほとんどの物質はEUVの光吸収度が
高く、吸収領域におけるキャッピング層40の下部には
吸収体パターン30が存在するため、露光工程時に露光
パターンの歪みの心配はない。
反射フォトマスク150を示している。図5と比較すれ
ば、他の第4実施形態は、反射層20上に形成されるR
uよりなるバッファ層24aに対して僅かにオーバエッ
チングを行ったところ、反射領域上のRuバッファ層2
4が他の領域(吸収領域)よりも薄くなったにも拘わら
ずにまったく支障がなかった。特に、前記反射フォトマ
スク150においては、反射領域におけるバッファ層2
4aが薄いために、図5においてよりも、キャッピング
層40の膜厚の選択に際して選択のマージンが大きくな
るという長所がある。
による反射フォトマスク160を示す。図5と比較すれ
ば、さらに他の第4実施形態は、反射領域内の反射層2
0上に金属よりなるバッファ層24bを残留させていな
い。
は、前記図13Aないし図13Eにおける説明と同様で
ある。但し、本実施形態においては、バッファ層24b
の表面が露出されるまで吸収体層30aのエッチングを
行う。次に、Ruバッファ層24bもエッチングしてし
まうため、ジャストエッチングであってもオーバエッチ
ングであっても構わない。
してRuバッファ層24bのエッチングを行う。本実施
形態の場合、ここで問題となるのが、Ruバッファ層2
4bのエッチング時に反射層20の表面に損傷が生じる
恐れがあるという点であるが、本発明者は、ECR方式
のドライエッチング装置を用い、使用ガス:Cl2/O2
(Cl2の含量:30%)、ECRパワー:300W、
RFバイアスパワー:30W、基板の温度:50℃の条
件下でRuバッファ層24bのエッチングを実際に行っ
たところ、スパッタリング法により形成された非晶質シ
リコン(反射層の最上層)に対して19.3:1という
高いエッチング選択比を得ることができた。
反射フォトマスク140の形態とは異なって、反射領域
上のRuバッファ層24bをエッチングして除去しても
エッチング条件の制御により反射層20の表面のオーバ
エッチングを十分に制御することが可能であり、反射率
の低下を防止することが可能である。この場合にも、図
6の反射フォトマスク150と同様に、反射領域におけ
るバッファ層24bが残留しないため、反射領域内にに
おけるキャッピング層40の膜厚を選択する時、選択の
マージンがはるかに大きくなるという長所がある。
施形態による反射フォトマスク170を示す断面図であ
り、図9および図10は、他の第5実施形態びよる反射
フォトマスク180および190を示す断面図である。
第5実施形態は、金属膜よりなる第1バッファ層24、
24a、24b上に半導体材料系よりなる第2バッファ
層26を形成した例を示している。
にRuよりなる第1バッファ層24、24a、24bが
形成され、第1Ruバッファ層24、24a、24b上
には所定のパターンを有する第2のバッファ層26が形
成され、第2のバッファ層26上に吸収体パターン30
が形成されている。
u以外の材料および膜厚は、第4実施形態と同様であ
る。第2バッファ層26の材料としては、SiOx、シ
リコン窒化膜、SiONなどが使用可能である。第2バ
ッファ層26の膜厚は約数十nmないし100nmであ
れば良い。
方法について説明すれば、前述したように、反射層20
の全面にRuよりなる第1バッファ層24を成膜した
後、全面にシリコン酸化物よりなる第2バッファ層26
を成膜する。この時には、反射層20の反射率の変化を
最小限に抑えるために低温蒸着が有用であり、スパッタ
リング法やプラズマ化学気相蒸着法(CVD)が使用で
きる。低温蒸着に際し、シリコン酸化物の場合にはRF
スパッタリング法が主に使用され、シリコンオキシナイ
トライドである場合にはプラズマCVD法が主に使用さ
れる。
した方法により吸収体パターン30を形成し、吸収体パ
ターン30をマスクとして第2バッファ層26のエッチ
ングを行う。この時には、第2バッファ層26の材料が
シリコン酸化物である場合には、例えば、ECR方式を
使用し、使用ガス:Ar/C4F8/O2=200/10
/20ml/min、ECRパワー:600W、RFバ
イアスパワー:15W、圧力:1Pa、基板温度:50
℃の条件下で少なくとも第1バッファ層24の表面が露
出されるまで第2バッファ層26のエッチングを行う。
また、第2バッファ層26の材料がシリコンオキシナイ
トライドである場合にはフッ素系のエッチングガスを用
いてエッチングすることが可能である。このエッチング
工程に際しては、第1バッファ層24がエッチングスト
ッパの役割を果たす。本発明者が実際にエッチングを行
ったところ、エッチングガスとしてAr/C4F8/O2
を使用した場合、SiOxに対してはエッチング率が7
0nm/分以上となるのに対し、Ru膜の場合に同じエ
ッチングガスを使用しても測定できない極少量しかエッ
チングされず、エッチングストッパとして十分に機能す
ることが確かめられた。
反射フォトマスク180を示す。図8と比較すれば、反
射層20上に形成されるRuよりなるバッファ層24a
に対して僅かにオーバエッチングを行ったところ、反射
領域上のRuバッファ層24aが他の領域(吸収領域)
よりも薄くなったにも拘わらず、まったく支障がない。
特に、前記反射フォトマスク180においては、反射領
域におけるバッファ層24aが薄いため、図8において
よりも、キャッピング層40の膜厚の選択に際して選択
のマージンが大きくなるという長所がある。
態による反射フォトマスク190を示す。図8と比較す
れば、第5実施形態は、反射領域内の反射層20上に金
属よりなるバッファ層24bを残留させていない。従っ
て、図9および図10において、図8と共通した構成要
素には同じ符号を付し、その詳細な説明は省く。
は、前述したように、第1バッファ層24bの表面が露
出されるまで第2バッファ層26をエッチングした後、
第4の実施形態と同様にして第1バッファ層24bもエ
ッチングしてしまうため、ジャストエッチングであって
もオーバエッチングであっても構わない。前記反射フォ
トマスク190においては、反射領域におけるバッファ
層24bが残留しないため、図9の反射フォトマスク1
80と同様に、反射領域内ににおけるキャッピング層4
0の膜厚を選択する時、選択のマージンがはるかに大き
くなるという長所がある。
実施形態による反射フォトマスク200を示す断面図で
ある。本実施形態の反射フォトマスク200の構成は、
図5ないし図7の第4の実施形態とほとんど同様であ
り、異なる点があれば、基板10と反射層20との間に
応力緩和層28が挟まれたということである。従って、
図11において、図5ないし図7と共通した構成要素に
は同じ符号を付し、その詳細な説明は省く。
図11に示されたように、Si、ガラス等よりなる基板
10上に応力緩和層28が形成され、応力緩和層28上
にMo/Si多層膜よりなる反射層20が形成されてい
る。応力緩和層28として使用される材料は、例えば、
Ru、Moなどが挙げられる。本実施形態においても、
製造工程を複雑にせずに製造工程における反射層の表面
の損傷を確実に防止でき、反射率の低下を招かないほ
か、反射層の表面汚れを防止できる。これらに加えて、
本実施形態の場合、Mo/Si多層膜よりなる反射層2
0が有する内部応力と、Ru、Moなどの単層構造より
なる応力緩和層28が有する内部応力との方向が互いに
反対であるため、反射層20の内部応力が相殺すること
で緩和され、フォトマスクの歪みを防止できる。
射させることにより、パターン化した集積回路を露出さ
せる方法としては、公知の方法を用いて行えばよく、特
に限定されるものではない。
明したが、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定され
ることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、
各種の変更を加えることが可能である。例えば、前記実
施形態において例示された各層の材料、膜厚、製造工程
において各種工程の条件などの具体的な記載は単なる一
例に過ぎず、適切な変更が可能である。
トマスクによれば、製造工程を複雑にせずに製造工程に
おいて反射層の表面の損傷を防止でき、反射率が下がる
ことを防止できるほか、露光工程に際して反射層の表面
汚れを防止できる。その結果、EUV領域の露光波長を
用いた微細加工に適用して好適である。
る。
クを示す断面図である。
クを示す断面図である。
クを示す断面図である。
クを示す断面図である。
マスクを示す断面図である。
フォトマスクを示す断面図である。
クを示す断面図である。
マスクを示す断面図である。
射フォトマスクを示す断面図である。
スクを示す断面図である。
の反射率の膜厚依存性のシミュレーション結果を示すグ
ラフである。(図中、※1はキャッピング層がない反射
フォトマスクの反射率、※2はキャッピング層により反
射フォトマスクの反射率を20%下げた点、※3はキャ
ッピング層により反射フォトマスクの反射率を20%上
げた点を示す。)
製造工程を順次に示す工程断面図である。
60、170、180、190、200…反射フォトマ
スク、 10…基板、 20…反射層、 22、22’、24、24a、24b、26…バッファ
層、 23…エッチングストッパ層 28…応力緩和層 30…吸収体パターン、 30a…吸収体層、 40…キャッピング層。
Claims (49)
- 【請求項1】 極紫外線に対して一定の反射率を有する
反射フォトマスクにおいて、 基板と、 前記基板上に形成され、極紫外線に対して一定の反射率
を有する材料よりなる反射層と、 前記反射層上に形成され、極紫外線を吸収し得る材料よ
りなる吸収体パターンと、 前記反射層上に形成され、前記反射フォトマスクの反射
率を前記反射層の反射率の20%以下に変えるように選
択されたキャッピング層と、を有する反射フォトマス
ク。 - 【請求項2】 前記キャッピング層は、前記反射フォト
マスクの反射率を前記反射層の反射率よりも高めるよう
に選択されてなることを特徴とする請求項1に記載の反
射フォトマスク。 - 【請求項3】 前記キャッピング層は、Ruを含むこと
を特徴とする請求項2に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項4】 前記キャッピング層は、3nm以下の膜
厚を有することを特徴とする請求項2に記載の反射フォ
トマスク。 - 【請求項5】 前記キャッピング層は、8〜10族の金
属を含むことを特徴とする請求項2に記載の反射フォト
マスク。 - 【請求項6】 前記キャッピング層は、Pt、Irおよ
びPdのうち少なくとも何れか一つを含むことを特徴と
する請求項2に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項7】 前記キャッピング層は、前記反射フォト
マスクの反射率を前記反射層の反射率の20%以下に下
げるように選択されてなることを特徴とする請求項1に
記載の反射フォトマスク。 - 【請求項8】 前記キャッピング層は、6nm以下の膜
厚を有することを特徴とする請求項7に記載の反射フォ
トマスク。 - 【請求項9】 前記キャッピング層は、前記反射層およ
び前記吸収体パターンを覆うことを特徴とする請求項1
に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項10】 前記キャッピング層は、Siよりも耐
酸化性が強い物質を含むことを特徴とする請求項1に記
載の反射フォトマスク。 - 【請求項11】 前記キャッピング層は、Ruを含むこ
とを特徴とする請求項1に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項12】 前記キャッピング層は、8〜10族の
金属を含むことを特徴とする請求項1に記載の反射フォ
トマスク。 - 【請求項13】 前記キャッピング層は、Pt, Irお
よびPdのうち少なくとも何れか一つを含むことを特徴
とする請求項1に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項14】 前記反射層は、第1物質層および第2
物質層が交互に複数積層されてなることを特徴とする請
求項1に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項15】 前記反射層を構成する前記第1物質層
は、Mo、Sc、Ti、V、Cr、Fe、Ni、Co、
Zr、Nb、Tc、Ru、Rh、Hf、Ta、W、R
e、Os、Ir、Pt、Cu、Pd、AgおよびAuよ
りなる群から選択される何れか一つであり、前記第2物
質層は、Si, SiC, SiN, SiO, BN, Be
N, BeO, AlNおよびAlOよりなる群から選択さ
れる何れか一つであることを特徴とする請求項14に記
載の反射フォトマスク。 - 【請求項16】 基板と、 前記基板上に形成され、極紫外線を反射し得る材料より
なる反射層と、 前記反射層上に形成され、極紫外線を吸収し得る材料よ
りなる吸収体パターンと、 前記反射層上に形成されたキャッピング層と、を有する
反射フォトマスク。 - 【請求項17】 前記キャッピング層は、Ruを含むこ
とを特徴とする請求項16に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項18】 前記キャッピング層は、8〜10族の
金属を含むことを特徴とする請求項16に記載の反射フ
ォトマスク。 - 【請求項19】 前記キャッピング層は、Pt、Irお
よびPdのうち少なくとも何れか一つを含むことを特徴
とする請求項16に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項20】 前記反射層と前記吸収体パターンとの
間に挟まれたバッファ層をさらに有することを特徴とす
る請求項16に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項21】 前記反射層と前記吸収体パターンとの
間に挟まれた8〜10族の金属を含むバッファ層をさら
に有することを特徴とする請求項16に記載の反射フォ
トマスク。 - 【請求項22】 前記反射層と前記吸収体パターンとの
間に挟まれたバッファ層と、 前記バッファ層と前記反射層との間に挟まれたエッチン
グストッパ層と、をさらに有することを特徴とする請求
項16に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項23】 前記反射層と前記吸収体パターンとの
間に挟まれた第1バッファ層をさらに備え、前記第1バ
ッファ層は、前記吸収体パターンの領域間の反射領域に
おいて前記反射層上に存在することを特徴とする請求項
16に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項24】 前記反射領域内の前記第1バッファ層
は、前記反射層と前記吸収体パターンとの間の第1バッ
ファ層よりも厚くないことを特徴とする請求項23に記
載の反射フォトマスク。 - 【請求項25】 前記第1バッファ層と前記吸収体パタ
ーンとの間に挟まれた第2バッファ層をさらに備え、前
記キャッピング層は、前記反射領域内において前記第1
バッファ層上に直接的に形成されたことを特徴とする請
求項23に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項26】 前記基板と前記反射層との間に挟まれ
た応力緩和層をさらに有することを特徴とする請求項1
6に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項27】 前記応力緩和層は、RuまたはMoを
含むことを特徴とする請求項16に記載の反射フォトマ
スク。 - 【請求項28】 前記反射層上に直接的に形成された自
然酸化膜層をさらに有することを特徴とする請求項16
に記載の反射フォトマスク。 - 【請求項29】 極紫外線に対して一定の反射率を有す
る反射フォトマスクの製造方法において、 基板上に極紫外線に対して一定の反射率を有する材料よ
りなる反射層を形成する段階と、 前記反射層上に極紫外線を吸収し得る材料よりなる吸収
体パターンを形成する段階と、 前記反射層上に前記反射フォトマスクの反射率を前記反
射層の反射率の20%以下に変えるように選択されてな
るキャッピング層を形成する段階と、を含む反射フォト
マスクの製造方法。 - 【請求項30】 前記反射フォトマスクの反射率を前記
反射層の反射率よりも高めるように前記キャッピング層
を選択する段階をさらに含むことを特徴とする請求項2
9に記載の反射フォトマスクの製造方法。 - 【請求項31】 前記キャッピング層は、Ruを含むこ
とを特徴とする請求項30に記載の反射フォトマスクの
製造方法。 - 【請求項32】 前記キャッピング層は、3nm以下の
膜厚を有することを特徴とする請求項30に記載の反射
フォトマスクの製造方法。 - 【請求項33】 前記キャッピング層は、8〜10族の
金属を含むことを特徴とする請求項30に記載の反射フ
ォトマスクの製造方法。 - 【請求項34】 前記反射フォトマスクの反射率を前記
反射層の反射率の20%以下に下げるように前記キャッ
ピング層を選択する段階をさらに含むことを特徴とする
請求項29に記載の反射フォトマスクの製造方法。 - 【請求項35】 前記キャッピング層は、6nm以下の
膜厚を有することを特徴とする請求項34に記載の反射
フォトマスクの製造方法。 - 【請求項36】 前記キャッピング層を形成する段階
は、前記キャッピング層を前記反射層および前記吸収体
パターン上に形成する段階であることを特徴とする請求
項29に記載の反射フォトマスクの製造方法。 - 【請求項37】 前記キャッピング層は、シリコンより
も耐酸化性が強い物質を含むことを特徴とする請求項2
9に記載の反射フォトマスクの製造方法。 - 【請求項38】 前記キャッピング層は、Ruを含むこ
とを特徴とする請求項29に記載の反射フォトマスクの
製造方法。 - 【請求項39】 前記キャッピング層は、8〜10族の
金属を含むことを特徴とする請求項29に記載の反射フ
ォトマスクの製造方法。 - 【請求項40】 基板上に極紫外線を反射し得る材料よ
りなる反射層を形成する段階と、 前記反射層上に極紫外線を吸収し得る材料よりなる吸収
体パターンを形成する段階と、 前記反射層上にキャッピング層を形成する段階と、を含
む反射フォトマスクの製造方法。 - 【請求項41】 前記キャッピング層は、Ruを含むこ
とを特徴とする請求項40に記載の反射フォトマスクの
製造方法。 - 【請求項42】 前記キャッピング層は、8〜10族の
金属を含むことを特徴とする請求項40に記載の反射フ
ォトマスクの製造方法。 - 【請求項43】 前記反射層と前記吸収体パターンとの
間にバッファ層を形成する段階をさらに含むことを特徴
とする請求項40に記載の反射フォトマスクの製造方
法。 - 【請求項44】 前記反射層と前記吸収体パターンとの
間に8〜10族の金属を含むバッファ層を形成する段階
をさらに含むことを特徴とする請求項40に記載の反射
フォトマスクの製造方法。 - 【請求項45】 前記反射層と前記吸収体パターンとの
間に第1バッファ層を形成する段階をさらに含み、前記
第1バッファ層は、前記吸収体パターンの領域間の反射
領域において前記反射層上に形成することを特徴とする
請求項40に記載の反射フォトマスクの製造方法。 - 【請求項46】 前記反射領域内の前記第1バッファ層
は、前記反射層と前記吸収体パターンとの間の第1バッ
ファ層よりも厚くないことを特徴とする請求項45に記
載の反射フォトマスクの製造方法。 - 【請求項47】 前記第1バッファ層と前記吸収体パタ
ーンとの間に第2バッファ層を形成する段階をさらに含
み、前記キャッピング層は、前記反射領域内において前
記第1バッファ層上に直接的に形成することを特徴とす
る請求項45に記載の反射フォトマスクの製造方法。 - 【請求項48】 前記基板と前記反射層との間に応力緩
和層を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求
項40に記載の反射フォトマスクの製造方法。 - 【請求項49】 前記応力緩和層は、RuまたはMoを
含むことを特徴とする請求項40に記載の反射フォトマ
スクの製造方法。
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