JP2007311758A - Euvリソグラフィ用反射型マスクブランク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に、EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収体層とがこの順に形成されたEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、前記吸収体層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および窒素(N)を含有し、前記吸収体層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとNとの組成比(Ta:N)が8:1〜1:1であることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
【選択図】なし
Description
また、特許文献1には、吸収体層表面を平滑性に優れた面にするためには、吸収体層の結晶構造がアモルファスであることが好ましいとされており、TaBN膜、TaBO膜およびTaBNO膜の結晶構造をアモルファスとするためには、これらの膜におけるBの含有率が5〜25at%であることが好ましいとされている。
一方、吸収体層をTaBN膜とした場合、電子線描画時にチャージアップが発生するおそれはない。
一方、TaB化合物ターゲットを用いた手法において、例えばBを20at%、Taを80at%含む化合物ターゲットを使用した場合、実際に膜中に添加されるBの最大含有率は6at%程度であり、膜のBの含有率を5at%以上に制御するのは難しい。更に、Nを添加すると、膜のBの含有率は4at%以下になり、膜の結晶構造をアモルファスにすることができない。
この問題を解決するため、TaB化合物ターゲット中のB含有量を更に増やすこと(例えばBを50at%、Taを50at%)によって、膜のBの含有率の増加が期待されるが、TaBターゲット中のBの含有量が増すにつれて、TaBターゲットの抵抗値が大きくなり、放電が不安定になるとともに、成膜速度が遅くなる。放電が不安定になることによって、膜の組成や膜厚にばらつきが生じたり、場合によっては成膜不能となるおそれがある。
前記吸収体層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および窒素(N)を含有し、
前記吸収体層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとNとの組成比(Ta:N)が8:1〜1:1であることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクを提供する。
前記吸収体層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および窒素(N)を含有し、
前記吸収体層の結晶状態が、アモルファスであることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクを提供する。
前記低反射層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および酸素(O)を含有し、
前記低反射層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとOとの組成比(Ta:O)が7:2〜1:2であることが好ましい。
前記低反射層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、
前記低反射層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとO及びNの組成比(Ta:(O+N))が7:2〜1:2であることが好ましい。
前記低反射層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および酸素(O)を含有し、
前記低反射層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとOとの組成比(Ta:O)が7:2〜1:2であることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクを提供する。
前記低反射層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、
前記低反射層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとO及びNの組成比(Ta:(O+N))が7:2〜1:2であることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクを提供する。
吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記保護層表面での反射光と、前記低反射層表面での反射光と、のコントラストが、30%以上であることが好ましい。
前記TaBSi化合物ターゲットの組成が、Ta=50〜94at%、Si=5〜30at%、B=1〜20at%であることが好ましい。
前記TaBSi化合物ターゲットの組成が、Ta=50〜94at%、Si=5〜30at%、B=1〜20at%であることが好ましい。
また、吸収体層が、EUV光の光線反射率、およびパターン検査光の波長域の光線反射率が低い等、EUVマスクブランクとして優れた特性を有している。
図1は、本発明のEUVマスクブランクの1実施形態を示す概略断面図である。図1に示すマスクブランク1は、基板11上にEUV光を反射する反射層12と、EUV光を吸収する吸収体層14とがこの順に形成されている。反射層12と吸収体層14との間には、吸収体層14へのパターン形成時に反射層12を保護するための保護層13が形成されている。吸収体層14上には、マスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層15が形成されている。但し、本発明のEUVマスクブランク1において、図1に示す構成中、基板11、反射層12および吸収体層14のみが必須であり、保護層13および低反射層15は任意の構成要素である。
以下、マスクブランク1の個々の構成要素について説明する。
基板11は、0.15nm rms以下の平滑な表面と100nm以下の平坦度を有していることがパターン形成後のフォトマスクにおいて高反射率および転写精度が得られるために好ましい。
基板11の大きさや厚みなどはマスクの設計値等により適宜決定されるものである。後で示す実施例では外形6インチ(152.4mm)角で、厚さ0.25インチ(6.3mm)のSiO2−TiO2系ガラスを用いた。
基板11の反射層12が形成される側の表面には欠点が存在しないことが好ましい。しかし、存在している場合であっても、凹状欠点および/または凸状欠点によって位相欠点が生じないように、凹状欠点の深さおよび凸状欠点の高さが2nm以下であり、かつこれら凹状欠点および凸状欠点の半値幅が60nm以下であることが好ましい。
保護層13の厚さ1〜60nmであることが好ましい。
上記の特性を達成するため、EUV光の吸収係数が高い材料で構成されることが好ましい。
本発明のEUVマスクブランク1の吸収体層14は、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および窒素(N)を以下に述べる特定の比率で含有することで上記の特性を達成する。
本発明のEUVマスクブランク1では、吸収体層14がTa、B、SiおよびNを特定の比率で含有することにより、吸収体層14のBの含有率が5at%未満であっても、吸収体層14の結晶状態がアモルファスとなる。
吸収体層14のBの含有率が1at%未満だと、吸収体層14の結晶状態をアモルファスとするのにSi添加量を増やす必要がある。具体的には、Siの含有率を25at%超とする必要であり、EUV光線反射率を0.5%以下とするのに必要な吸収層の膜厚が厚くなってしまうため好ましくない。吸収体層14のBの含有率が5at%以上であると、成膜速度が遅くなること等の上記した問題が生じる。
吸収体層14のBの含有率は、1〜4.5at%であることがより好ましく、1.5〜4at%であることがさらに好ましい。1.5〜4at%であれば、成膜を安定的に行うことができるほか、マスクの必要とされる特性である平滑性等にも優れ、これらがよいバランスとなるため、非常に好ましい。
吸収体層14のSiの含有率は、1〜20at%であることがより好ましく、2〜12at%であることがさらに好ましい。
また、吸収体層14のTaの含有率は、50〜90at%であることがより好ましく、60〜80at%であることがさらに好ましい。吸収体層14のNの含有率は、5〜30at%であることがより好ましく、10〜25at%であることがさらに好ましい。
なお、吸収体層14はTa、B、Si、N以外の元素を含んでいてもよいが、EUV光線の吸収特性等のマスクブランクとしての適性を満たす必要がある。
本発明のEUVマスクブランク1では、吸収体層14がアモルファス構造の膜または微結晶構造の膜であることにより、吸収体層14表面の表面粗さが0.5nm rms以下である。吸収体層14表面の表面粗さが大きいと、吸収体層14に形成されるパターンのエッジラフネスが大きくなり、パターンの寸法精度が悪くなる。パターンが微細になるに従いエッジラフネスの影響が顕著になるため、吸収体層14表面は平滑であることが要求される。
吸収体層14表面の表面粗さが0.5nm rms以下であれば、吸収体層14表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。吸収体層14表面の表面粗さは0.4nm rms以下であることがより好ましく、0.3nm rms以下であることがさらに好ましい。
(1)Taターゲット、BターゲットおよびSiターゲットを使用し、アルゴン(Ar)で希釈した窒素(N2)雰囲気中でこれらの個々のターゲットを同時に放電させることによって吸収体層14を形成する。
(2)TaB化合物ターゲットおよびSiターゲットを用いて、これらのターゲットをアルゴンで希釈した窒素雰囲気中で同時放電させることによって吸収体層14を形成する。
(3)TaBSi化合物ターゲットを用いて、この3元素が一体化されたターゲットをアルゴンで希釈した窒素雰囲気中で放電させることによって吸収体層14を形成する。なお、上述した方法のうち、2以上のターゲットを同時に放電させる方法((1)、(2))では、各ターゲットの投入電力を調節することによって、形成される吸収体層14の組成を制御することができる。
上記の中でも(2)および(3)の方法が、放電の不安定化や膜の組成や膜厚のばらつきを回避できる点で好ましく、(3)の方法が特に好ましい。TaBSi化合物ターゲットは、その組成がTa=50〜94at%、Si=5〜30at%、B=1〜20at%であることが、放電の不安定化や膜の組成や膜厚のばらつきを回避できる点で特に好ましい。
TaB化合物ターゲットおよびSiターゲットを使用する方法(2)
スパッタガス:ArとN2の混合ガス(N2ガス濃度3〜80vol%、好ましくは5〜30vol%、より好ましくは8〜15vol%。ガス圧1.0×10-1Pa〜10×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜5×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜3×10-1Pa。)
投入電力(各ターゲットについて):30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:2.0〜60nm/min、好ましくは3.5〜45nm/min、より好ましくは5〜30nm/min
TaBSi化合物ターゲットを使用する方法(3)
スパッタガス:ArとN2の混合ガス(N2ガス濃度3〜80vol%、好ましくは5〜30vol%、より好ましくは8〜15vol%。ガス圧1.0×10-1Pa〜10×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜5×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜3×10-1Pa。)
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:2.0〜60nm/min、好ましくは3.5〜45nm/min、より好ましくは5〜30nm/min
低反射層15における検査光の波長の光線反射率が15%以下であれば、該検査時のコントラストが良好である。具体的には、保護層13表面における検査光の波長の反射光と、低反射層15表面における検査光の波長の反射光と、のコントラストが、40%以上となる。
コントラスト(%)=((R2−R1)/(R2+R1))×100
ここで、検査光の波長におけるR2は保護層13表面での反射率であり、R1は低反射層15表面での反射率である。なお、上記R1およびR2は、図2に示すように、図1に示すEUVマスクブランク1の吸収体層14(および低反射層15)にパターンを形成した状態で測定する。上記R2は、図2中、パターン形成によって吸収体層14および低反射層15が除去され、外部に露出した反射層12表面または保護層13表面で測定した値であり、R1はパターン形成によって除去されずに残った低反射層15表面で測定した値である。
本発明において、上記式で表されるコントラストが45%以上であることがより好ましく、60%以上であることがさらに好ましく、80%以上であることが特に好ましい。
本発明のEUVマスクブランク1の低反射層15の第1実施形態では、Ta、B、Siおよび酸素(O)を以下に述べる特定の比率で含有することで上記の特性を達成する。
低反射層15のBの含有率が1at%未満だと、低反射層15の結晶状態をアモルファスとするのにSi添加量を増やす必要がある。具体的には、Siの含有率を25at%超とする必要があり、吸収体層14のSiの含有率や膜厚にもよるが、EUV光線反射率を0.5%以下とするのに必要な吸収体層14および低反射層15の膜厚の合計が大きくなってしまうため好ましくない。低反射層15のBの含有率が5at%以上であると、成膜速度が遅くなること等、吸収体層14について記載したのと同様の問題が生じる。
低反射層15のBの含有率は、1〜4.5at%であることがより好ましく、1.5〜4at%であることがさらに好ましい。
低反射層15のSi濃度は、1〜20at%であることがより好ましく、2〜10at%であることがさらに好ましい。
低反射層15におけるTaとOとの含有比(Ta:O)は7:2〜1:1であることが好ましく、2:1〜1:1であることがさらに好ましい。
すなわち、本発明のEUVマスクブランク1において、低反射層15の第2実施形態は、Ta、B、Si、OおよびNを以下に述べる特定の比率で含有することで上記の特性を達成する。
なお、低反射層15がNを含有することにより、低反射層15表面の平滑性が向上すると考えられる。
以下、本明細書において、低反射層の第1実施形態を低反射層(TaBSiO)、第2実施形態を低反射層(TaBSiON)と記載することで両者を区別する。なお、低反射層の材料であるTaBSiOは絶縁性であるが、低反射層は通常膜厚が薄いので、電子線描画におけるチャージアップの問題はほとんど生じない。
低反射層(TaBSiON)のBの含有率は、1〜4.5at%であることがより好ましく、2〜4.0at%であることがさらに好ましい。
低反射層(TaBSiON)のSiの含有率は、1〜20at%であることがより好ましく、2〜10at%であることがさらに好ましい。
低反射層(TaBSiON)におけるTaとO及びNの組成比(Ta:(O+N))は7:2〜1:1であることが好ましく、2:1〜1:1であることがさらに好ましい。
上記したように、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度の悪化が防止するため、吸収体層表面は平滑であることが要求される。低反射層(TaBSiO),(TaBSiON)は、該吸収体層上に形成されるため、同様の理由から、その表面は平滑であることが要求される。
低反射層(TaBSiO),(TaBSiON)表面の表面粗さが0.5nm rms以下であれば、低反射層(TaBSiO),(TaBSiON)表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。低反射層15表面の表面粗さは0.4nm rms以下であることがより好ましく、0.3nm rms以下であることがさらに好ましい。
低反射層として、Nを含有させること、すなわち低反射層(TaBSiO)よりも低反射層(TaBSiON)が平滑性の点で好ましい。
(1)Taターゲット、BターゲットおよびSiターゲットを使用し、アルゴン(Ar)で希釈した酸素(O2)雰囲気中でこれらの個々のターゲットを同時に放電させることによって低反射層(TaBSiO)を形成する。
(2)TaB化合物ターゲットおよびSiターゲットを用いて、これらのターゲットをアルゴンで希釈した酸素雰囲気中で同時放電させることによって低反射層(TaBSiO)を形成する。
(3)TaBSi化合物ターゲットを用いて、この3元素が一体化されたターゲットをアルゴンで希釈した酸素雰囲気中で放電させることによって低反射層(TaBSiO)を形成する。
なお、上述した方法のうち、2以上のターゲットを同時に放電させる方法((1)、(2))では、各ターゲットの投入電力を調節することによって、形成される低反射層(TaBSiO)の組成を制御することができる。
上記の中でも(2)および(3)の方法が、放電の不安定化や膜の組成や膜厚のばらつきを回避できる点で好ましく、(3)の方法が特に好ましい。TaBSi化合物ターゲットは、その組成がTa=50〜94at%、Si=5〜30at%、B=1〜20at%であることが、放電の不安定化や膜の組成や膜厚のばらつきを回避できる点で特に好ましい。
前述したように、TaターゲットおよびBターゲットを用いて成膜した場合、Bターゲットは、抵抗値が高くかつ軽元素であるため、Taターゲットと比較して成膜速度が1/10以下であることが多い。そのため、特許文献1に記載されているように、膜の結晶構造をアモルファスにするのに必要なBの含有率(5at%以上)を添加するためには、Taターゲットの成膜速度を低下させる必要があるが、生産効率が著しく低下するため望ましくない。
一方、TaB化合物ターゲットを用いた手法において、例えばBを20at%、Taを80at%含む化合物ターゲットを使用した場合、実際に膜中に添加されるBの最大含有率は6at%程度であり、膜のBの含有率を5at%以上に制御するのは難しい。更に、Nを添加すると、膜のBの含有率は4at%以下になり、膜の結晶構造をアモルファスにすることができない。
この問題を解決するため、TaB化合物ターゲット中のB含有量を更に増やすこと(例えばBを50at%、Taを50at%)によって、膜のBの含有率の増加が期待されるが、TaBターゲット中のBの含有量が増すにつれて、TaBターゲットの抵抗値が大きくなり、放電が不安定になるとともに、成膜速度が遅くなる。放電が不安定になることによって、膜の組成や膜厚にばらつきが生じたり、場合によっては成膜不能となるおそれがある。
これらの問題点を解決したのが、上記TaBSi化合物ターゲットであり、これを用いることで、TaBSiN膜の生産性を向上でき、かつ組成や膜厚のばらつきを最小限に抑えることが可能となる。
低反射層(TaBSiON)を形成する場合、アルゴンで希釈した酸素雰囲気の代わりにアルゴンで希釈した酸素・窒素混合ガス雰囲気で、上記と同様の手順を実施すればよい。これによって、上記したのと同様に、TaBSiON膜の生産性を向上でき、かつ組成や膜厚のばらつきを最小限に抑えることが可能となる。
TaB化合物ターゲットおよびSiターゲットを使用する方法(2)
スパッタガス:ArとO2の混合ガス(O2ガス濃度3〜80vol%、好ましくは5〜30vol%、より好ましくは8〜15vol%。ガス圧1.0×10-1Pa〜10×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜5×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜3×10-1Pa。)
投入電力(各ターゲットについて):30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:2.0〜60nm/min、好ましくは3.5〜45nm/min、より好ましくは5〜30nm/min
TaBSi化合物ターゲットを使用する方法(3)
スパッタガス:ArとO2の混合ガス(O2ガス濃度3〜80vol%、好ましくは5〜30vol%、より好ましくは8〜15vol%。ガス圧1.0×10-1Pa〜10×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜5×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜3×10-1Pa。)
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:2.0〜50nm/min、好ましくは2.5〜35nm/min、より好ましくは5〜25nm/min
TaB化合物ターゲットおよびSiターゲットを使用する方法(2)
スパッタガス:ArとO2とN2の混合ガス(O2ガス濃度5〜30体積%、N2ガス濃度5〜30体積%、好ましくはO2ガス濃度6〜25体積%、N2ガス濃度6〜25体積%、より好ましくはO2ガス濃度10〜20体積%、N2ガス濃度15〜25体積%。ガス圧1.0×10-2Pa〜10×10-2Pa、好ましくは1.0×10-2Pa〜5×10-2Pa、より好ましくは1.0×10-2Pa〜3×10-2Pa。)
投入電力(各ターゲットについて):30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:2.0〜50nm/min、好ましくは2.5〜35nm/min、より好ましくは5〜25nm/min
TaBSi化合物ターゲットを使用する方法(3)
スパッタガス:ArとO2とN2の混合ガス(O2ガス濃度5〜30体積%、N2ガス濃度5〜30体積%、好ましくはO2ガス濃度6〜25体積%、N2ガス濃度6〜25体積%、より好ましくはO2ガス濃度10〜20体積%、N2ガス濃度15〜25体積%。ガス圧1.0×10-2Pa〜10×10-2Pa、好ましくは1.0×10-2Pa〜5×10-2Pa、より好ましくは1.0×10-2Pa〜3×10-2Pa。)
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:2.0〜50nm/min、好ましくは2.5〜35nm/min、より好ましくは5〜25nm/min
高誘電性コーティングは、公知の成膜方法、例えば、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法といったスパッタリング法、CVD法、真空蒸着法、電解メッキ法を用いて形成することができる。
実施例1
本実施例では、図1に示すEUVマスクブランク1を作製した。但し、実施例1のEUVマスクブランク1では、吸収体層14上に低反射層15を形成しなかった。
成膜用の基板11として、SiO2−TiO2系のガラス基板(外形6インチ(152.4mm)角、厚さが6.3mm)を使用した。このガラス基板の熱膨張率は0.2×10-7/℃、ヤング率は67GPa、ポアソン比は0.17、比剛性は3.07×107m2/s2である。このガラス基板を研磨により、rmsが0.15nm以下の平滑な表面と100nm以下の平坦度に形成した。
平板形状をした通常の静電チャックに、形成したCr膜を用いて基板11(外形6インチ(152.4mm)角、厚さ6.3mm)を固定して、該基板11の表面上にイオンビームスパッタリング法を用いてSi膜およびMo膜を交互に成膜することを40周期繰り返すことにより、合計膜厚272nm((4.5nm+2.3nm)×40)のSi/Mo多層反射膜(反射層12)を形成した。
さらに、Si/Mo多層反射膜(反射層12)上に、イオンビームスパッタリング法を用いてRu膜(膜厚2.5nm)と成膜することにより、保護層13を形成した。
Si膜の成膜条件
ターゲット:Siターゲット(ホウ素ドープ)
スパッタガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:700V
成膜速度:0.077nm/sec
膜厚:4.5nm
Mo膜の成膜条件
ターゲット:Moターゲット
スパッタガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:700V
成膜速度:0.064nm/sec
膜厚:2.3nm
Ru膜の成膜条件
ターゲット:Ruターゲット
スパッタガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:500V
成膜速度:0.023nm/sec
膜厚:2.5nm
TaBSiN層を成膜条件は以下の通りである。
TaBSiN層の成膜条件
ターゲット:TaBSi化合物ターゲット(組成比:Ta80at%、B10at%、Si10at%)
スパッタガス:ArとN2の混合ガス(Ar:86体積%、N2:14体積%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:150W
成膜速度:0.12nm/sec
膜厚:60nm
(1)膜組成
吸収体層(TaSiBN膜)の組成を、X線光電子分光装置(X−ray Photoelectron Spectrometer)(PERKIN ELEMER−PHI社製:番号5500)を用いて測定した。吸収体層の組成比(at%)は、Ta:B:Si:N=70:3:10:17(Taの含有率が70at%、Bの含有率が3at%、Siの含有率が10at%、Nの含有率が17at%)である。
吸収体層(TaSiBN膜)の結晶構造を、X線回折装置(X−Ray Diffractmeter)(RIGAKU社製)で確認した。得られる回折ピークにはシャープなピークが見られないことから、吸収体層の結晶構造がアモルファス構造または微結晶構造であることを確認した。
吸収体層(TaSiBN膜)の表面粗さを、JIS−B0601(1994年)にしたがって、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope)(セイコーインスツルメンツ社製:番号SPI3800)を用いて確認した。吸収体層の表面粗さは0.15nm rmsであった。
吸収体層(TaSiBN膜)の抵抗値を四探針測定器(三菱油化製:LorestaAP MCP−T400)を用いて測定したところ2.0×10-4Ω・cmであった。
本実施例では、吸収体14上に低反射層15が形成されたEUVマスクブランク1を作製した。
本実施例において、保護層13上に吸収体層14を形成する手順までは実施例1と同様に実施した。吸収体層14上に、波長257nmの検査光に対する低反射層15としてTaBSiON膜を、マグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。低反射層の組成比(at%)は、実施例1と同様の方法で測定した結果、Ta:B:Si:N:O=40:3:10:10:37である。
TaBSiON膜の成膜条件は以下の通りである。
TaBSiON層の成膜条件
ターゲット:TaBSiターゲット(組成比:Ta80at%、B10at%、Si10at%)
スパッタガス:ArとN2とO2の混合ガス(Ar:60体積%、N2:20体積%、O2:20体積%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:150W
成膜速度:0.18nm/sec
膜厚:10nm
(5)反射特性(コントラスト評価)
実施例1において、保護層(Ru層)13まで形成した段階で、該保護層13表面におけるパターン検査光(波長257nm)の反射率を分光光度計を用いて測定した。また、実施例2で低反射層(TaBSiON)15を形成した後、該低反射層表面におけるパターン検査光の反射率を測定した。その結果、保護層13層表面での反射率は60.0%であり、低反射層15表面の反射率は6.9%であった。これらの結果と上記した式を用いてコントラストを求めたところ79.4%であった。
得られたEUVマスクブランク1について、低反射層15表面にEUV光(波長13.5nm)を照射してEUV光の反射率を測定した。その結果、EUV光の反射率は0.4%であり、EUV吸収特性に優れていることが確認された。
エッチング特性については、上記手順で作製されたEUVマスクブランクを用いて評価する代わりに以下の方法で評価した。
RFプラズマエッチング装置の試料台(4インチ石英基板)上に、試料として下記に記載の方法でRu膜またはTaBSiN膜が各々成膜されたSiチップ(10mm×30mm)を設置した。この状態で試料台に設置されたSiチップのRu膜またはTaNBSiN膜を以下の条件でプラズマRFエッチングした。
バイアスRF:50W
エッチング時間:120sec
トリガー圧力:3Pa
エッチング圧力:1Pa
エッチングガス:Cl2/Ar
ガス流量(Cl2/Ar):20/80sccm
電極基板間距離:55mm
Ru膜の成膜条件
ターゲット:Ruターゲット
スパッタガス:Arガス(ガス圧:2mTorr、流量:15sccm)
出力:150W
成膜速度:0.023nm/sec
膜厚:2.5nm
TaBSiN膜の成膜条件(1)
ターゲット:TaBターゲット(組成比:Ta80at%、B20at%)、Siターゲット
スパッタガス:ArとN2の混合ガス(Ar:86体積%、N2:14体積%、ガス圧:2mTorr)
出力:150W(TaBターゲット)、30W(Siターゲット)
成膜速度:0.13nm/sec
膜厚:60nm
TaBSiN膜の成膜条件(2)
ターゲット:TaBターゲット(組成比:Ta80at%、B20at%)、Siターゲット
スパッタガス:Arガス、N2ガス(Ar:86体積%、N2:14体積%、ガス圧:2mTorr)
出力:150W(TaBターゲット)、50W(Siターゲット)
成膜速度:0.12nm/sec
膜厚:60nm
TaBSiN膜の成膜条件(3)
ターゲット:TaBターゲット(組成比:Ta80at%、B20at%)、Siターゲット
スパッタガス:Arガス、N2ガス(Ar:86体積%、N2:14体積%、ガス圧:2mTorr、流量:13sccm(Ar)、2sccm(N2))
出力:150W(TaBターゲット)、100W(Siターゲット)
成膜速度:0.11nm/sec
膜厚:60nm
エッチング選択比
=(TaBSiN膜のエッチング速度)/(Ru膜のエッチング速度)
保護層13とのエッチング選択比は、10以上が望ましいが、TaBSiN膜(1)〜(3)のエッチング選択比は以下の通りであり、いずれも十分な選択比を有していた。
TaBSiN膜(1):10.0
TaBSiN膜(2):12.3
TaBSiN膜(3):13.9
比較例1は、吸収体層がケイ素(Si)を含まないタンタルホウ素合金の窒化物(TaBN)膜であること以外は、実施例1と同様の手順で実施した。TaBN膜は、TaBターゲット(Ta:B=80at%:20at%)を用い、以下の条件で成膜した。
TaBN層の成膜条件
ターゲット:TaBターゲット(組成比:Ta80at%、B20at%)
スパッタガス:Arガス、N2ガス(Ar:86体積%、N2:14体積%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:150W
成膜速度:0.1nm/sec
膜厚:60nm
得られたTaBN膜の結晶構造を、X線回折装置(X−Ray Diffractmeter)で確認したところ、得られる回折ピークにシャープなピークが見られることから、TaBN層が結晶質であることが確認できた。
TaBN膜表面の表面粗さを、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope)で確認したところ、0.5nm rmsであり、実施例1の吸収体層(TaBSiN層)と比較して表面粗さは大きかった。
なお、上記TaBターゲットを用いて、成膜条件の最適化を行ったが、いずれもBの含有率が5at%未満であり、アモルファス構造のTaBN膜は得られなかった。
比較例2は、吸収体層がケイ素(Si)を含まないタンタルホウ素合金の窒化物(TaBN)膜であること以外は、実施例1と同様の手順で実施した。TaBN膜は、TaBターゲット(Ta:B=50at%:50at%)を用いて以下の条件で成膜した。
TaBN層の成膜条件
ターゲット:TaBターゲット(組成比:Ta50at%、B50at%)
スパッタガス:Arガス、N2ガス(Ar:86体積%、N2:14体積%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:150W
成膜速度:0.07nm/sec
膜厚:60nm
成膜後のTaBN膜の結晶構造を、X線回折装置(X−Ray Diffractmeter)で確認したところ、得られる回折ピークにはシャープなピークが見られないことから、吸収体層の結晶構造がアモルファス構造または微結晶構造であることを確認した。
また、成膜後のTaBN膜表面の表面粗さを、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope)で確認したところ、0.2nm rmsであった。
比較例3は、TaBSiN層におけるB濃度が1at%未満であること以外、実施例1と同様の手順で実施する。
得られるTaBSiN層の結晶構造をX線回折装置を用いて確認すると、得られる回折ピークにシャープなピークが見られることから、TaBSiN層が結晶質であることが確認される。
比較例4は、TaBSiN層におけるBの含有率が5at%超であること以外、実施例1と同様の手順で実施する。
比較例4では、TaBSiN層の成膜速度が実施例1に比べて著しく遅くなる。また、再現性を確認するため、比較例4の条件で複数回実施すると、放電が不安定であることから、成膜ができない場合があったり、膜組成や膜厚の制御が著しく困難であることが確認される。
比較例5は、TaBSiN層のSiの含有率が1%未満であること以外、実施例1と同様の手順で実施する。
得られるTaBSiN層の結晶構造をX線回折装置を用いて確認すると、得られる回折ピークにシャープなピークが見られることから、TaBSiN層が結晶質であることが確認される。
比較例6は、TaBSiN層のSiの含有率が25%超であること以外、実施例1と同様の手順で実施する。
得られるTaBSiN層表面のEUV光反射率を測定すると0.8%であり、実施例1の吸収体層に比べてEUV光吸収特性に劣っていることが確認される。
11:基板
12:反射層(多層反射膜)
13:保護層
14:吸収体層
15:低反射層
Claims (16)
- 基板上に、EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収体層と、がこの順に形成されたEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、
前記吸収体層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および窒素(N)を含有し、
前記吸収体層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとNとの組成比(Ta:N)が8:1〜1:1であることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 基板上に、EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収体層と、がこの順に形成されたEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、
前記吸収体層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および窒素(N)を含有し、
前記吸収体層の結晶状態が、アモルファスであることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記吸収体層表面の表面粗さが、0.5nm rms以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層上に、マスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層が形成されており、
前記低反射層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および酸素(O)を含有し、
前記低反射層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとOとの組成比(Ta:O)が7:2〜1:2であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記吸収体層上に、マスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層が形成されており、
前記低反射層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、
前記低反射層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとO及びNの組成比(Ta:(O+N))が7:2〜1:2であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 基板上に、EUV光を反射する反射層、EUV光を吸収する吸収体層、およびマスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層がこの順に形成されたEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、
前記低反射層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および酸素(O)を含有し、
前記低反射層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとOとの組成比(Ta:O)が7:2〜1:2であることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 基板上に、EUV光を反射する反射層、EUV光を吸収する吸収体層、およびマスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層がこの順に形成されたEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、
前記低反射層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、
前記低反射層において、Bの含有率が1at%以上5at%未満であり、Siの含有率が1〜25at%であり、TaとO及びNの組成比(Ta:(O+N))が7:2〜1:2であることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記低反射層表面の表面粗さが、0.5nm rms以下であることを特徴とする請求項4乃至7のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記低反射層の膜厚が、5〜30nmであることを特徴とする請求項4乃至8のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記反射層と前記吸収体層との間に、前記吸収体層へのパターン形成時に前記反射層を保護するための保護層が形成されており、
吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記保護層表面での反射光と、前記低反射層表面での反射光と、のコントラストが、30%以上であることを特徴とする請求項4乃至9のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記保護層が、Ru化合物、SiO2およびCrNのいずれか1つで形成されることを特徴とする、請求項10に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する、前記低反射層表面の反射率が15%以下であることを特徴とする請求項4乃至11のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層が、窒素を含む雰囲気中でTaBSi化合物ターゲットを用いたスパッタリング法を行うことにより形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記TaBSi化合物ターゲットの組成が、Ta=50〜94at%、Si=5〜30at%、B=1〜20at%であることを特徴とする請求項13に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記低反射層が、酸素を含む雰囲気中でTaBSi化合物ターゲットを用いたスパッタリング法を行うことにより形成されることを特徴とする請求項4乃至7のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記TaBSi化合物ターゲットの組成が、Ta=50〜94at%、Si=5〜30at%、B=1〜20at%であることを特徴とする請求項15に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
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