JP2009070860A - 反射型フォトマスク用ブランク及びその製造方法並びに反射型フォトマスク及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂製マスクケースやクリーンルーム環境中に存在するアウトガス成分に対して清浄で露光装置内部を汚染することのなく、微細なパターン形成ができる、反射型フォトマスク用ブランク及びその製造方法並びに反射型フォトマスク及びその製造方法を提供する。
【解決手段】露光波長に対する反射率の異なる複数の膜から構成された構造体と、構造体の周囲全面にアウトガス成分が付着しないように被覆された保護膜と、構造体は、基板と、多層反射膜と、キャッピング膜と、下層吸収膜と、上層吸収膜と、を有し構成されたことを特徴とする反射型フォトマスク用ブランク。
【選択図】図1
【解決手段】露光波長に対する反射率の異なる複数の膜から構成された構造体と、構造体の周囲全面にアウトガス成分が付着しないように被覆された保護膜と、構造体は、基板と、多層反射膜と、キャッピング膜と、下層吸収膜と、上層吸収膜と、を有し構成されたことを特徴とする反射型フォトマスク用ブランク。
【選択図】図1
Description
本発明は、反射型フォトマスク用ブランク及びその製造方法並びに反射型フォトマスク及びその製造方法に関する。特に、半導体集積回路などの製造工程において、軟X線領域の極端紫外光すなわちEUV(Extreme Ultra Violet)光を用いて実施される超微細な回路パターン転写の際に用いられる反射型フォトマスク用ブランク及びその製造方法並びに反射型フォトマスク及びその製造方法に関する。
LSIの回路パターン等ナノレベルの微細加工にはリソグラフィ技術が用いられている。近年高集積化に伴い、より微細なパターンを作製するための技術が要求されており、露光光源の短波長化が進められている。例えば、露光光源は、KrFエキシマレーザー(波長248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193nm)へと移行されている。また、さらに短波長の軟X線(波長13.5nm)を露光光源とする開発も行われている。
軟X線を露光光源とするリソグラフィをEUV(Extreme Ultra Violet)リソグラフィと呼ぶ。EUVリソグラフィでは、その露光光源の波長領域における物質の屈折率が1よりわずかに小さい程度であることから従来用いられている屈折光学系が使用できず、反射光学系を使用することによりパターン転写を実施する。また、EUV光は窒素や水分によっても吸収されてしまい、従来の透過型のフォトマスクは使用できないため、反射型のフォトマスクが用いられる。
反射型のフォトマスクは、熱膨張率の小さい基板上にEUV光を反射可能な多層反射層を構成し、さらにEUV光に対する吸収率が高い材料で吸収層を形成されたブランクを用い、吸収層を所望のパターンに加工することによって得られる。パターン欠陥修正や酸化による反射率の低下を防ぐために多層反射層と吸収層との間にバッファー層やキャッピング層と呼ばれる層を設ける場合も多い。
以上のようにEUVリソグラフィは、今までのリソグラフィ技術とは顕著に異なる部分が多く、周辺技術の早急な対応が求められている。
EUVリソグラフィ用の露光装置は、ほとんどの物質がEUV光を吸収してしまうために内部を高真空に保つ必要がある。そのため、微量なアウトガス成分についてもカーボン汚染の原因となる可能性があり、光学系ミラー等の汚染対象として問題視されている。露光装置内へ設置されるEUV用フォトマスクに対しても高い清浄度が要求される。
特許文献1では、フォトマスクのパターン面のみに保護層としてルテニウム膜を被覆して、EUV光照射による表面の酸化やカーボン汚染を防止する反射型フォトマスクが提案されている。しかし、実際には露光工程中だけでなく、露光装置内へ設置する前段階でフォトマスクに付着するアウトガス成分、例えば、フォトマスクの保管及び運搬に使用される樹脂製マスクケースから発生するアウトガス成分やクリーンルーム雰囲気中に存在するアウトガス成分に対して清浄な状態にする必要がある。
また、EUVリソグラフィ用のフォトマスクに要求される寸法精度は年々厳しくなってきており、ITRS(The International Technology Roadmap for Semiconductor:2006 update)によると2010年にはCD mean to targetを3.6nmで制御しなければならない状況となっている。そのため、特許文献1に記載されているようなパターン部形成後に保護層を成膜する方法でEUVリソグラフィ用のフォトマスクを作製することは寸法制御の観点から困難であると考えられる。
特開2003−318104号公報
本発明は、樹脂製マスクケースやクリーンルーム環境中に存在するアウトガス成分に対して清浄で露光装置内部を汚染することのなく、微細なパターン形成ができる、反射型フォトマスク用ブランク及びその製造方法並びに反射型フォトマスク及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の請求項1に係る発明は、露光波長に対する反射率の異なる複数の膜から構成された構造体と、構造体の周囲全面にアウトガス成分が付着しないように被覆された保護膜と、を備えることを特徴とする反射型フォトマスク用ブランクとしたものである。
本発明の請求項2に係る発明は、構造体は、基板と、多層反射膜と、キャッピング膜と、下層吸収膜と、上層吸収膜と、を有し構成されたことを特徴とする請求項1に記載の反射型フォトマスク用ブランクとしたものである。
本発明の請求項3に係る発明は、反射率の異なる複数の膜には、アウトガス成分の付着しにくいキャッピング膜を表面に有する多層反射膜が含まれることを特徴とする請求項2に記載の反射型フォトマスク用ブランクとしたものである。
本発明の請求項4に係る発明は、保護膜及びキャッピング膜の材料はルテニウムであり、保護膜の膜厚は1nm〜2nm程度であり、キャッピング膜の膜厚は1.5nm〜2.5nm程度であることを特徴とする請求項2又は3に記載の反射型フォトマスク用ブランクとしたものである。
本発明の請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれか一に記載の反射型フォトマスク用ブランクを用いて作製されることを特徴とする反射型フォトマスクとしたものである。
本発明の請求項6に係る発明は、基板、多層反射膜、キャッピング膜、下層吸収膜、上層吸収膜を有する構造体を形成し、構造体の周囲全面を覆うように保護膜を形成することを特徴とする反射型フォトマスク用ブランクの製造方法としたものである。
本発明の請求項7に係る発明は、保護膜及びキャッピング膜の材料はルテニウムであり、保護膜の膜厚は1nm〜2nm程度であり、キャッピング膜の膜厚は1.5nm〜2.5nm程度であることを特徴とする請求項6に記載の反射型フォトマスク用ブランクの製造方法としたものである。
本発明の請求項8に係る発明は、基板、多層反射膜、キャッピング膜、下層吸収膜、上層吸収膜を有する構造体を形成し、構造体の周囲全面を覆うように保護膜を形成し、保護膜上にレジストパターンを形成し、レジストパターンを用いて、下層吸収膜、上層吸収膜、保護膜を所望の形状に形成するためにエッチングすることを特徴とする記載の反射型フォトマスクの製造方法したものである。
本発明の請求項9に係る発明は、保護膜及びキャッピング膜の材料はルテニウムであり、保護膜の膜厚は1nm〜2nm程度であり、キャッピング膜の膜厚は1.5nm〜2.5nm程度であることを特徴とする請求項8に記載の反射型フォトマスクの製造方法としたものである。
本発明によれば、樹脂製マスクケースやクリーンルーム環境中に存在するアウトガス成分に対して清浄で露光装置内部を汚染することのなく、微細なパターン形成ができる、反射型フォトマスク用ブランク及びその製造方法並びに反射型フォトマスク及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る反射型フォトマスク用ブランク10は、基板1と、基板1上に形成された多層反射膜2と、多層反射膜2上に形成されたキャッピング膜3と、キャッピング膜3上に形成された下層吸収膜4と、下層吸収膜4上に形成された上層吸収膜5とを有する構造体7と、さらに構造体7の周囲全面を被覆された保護膜6とから構成される。
基板1は、基板1上に多層反射膜2を密着性よく均一に成膜でき、熱膨張率の小さい材料であればいずれでも構わない。例としては、チタンを添加した低熱膨張ガラスが挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。
多層反射膜2は、モリブデン2.8nmとシリコン4.2nmとから構成され、30周期〜50周期で積層して波長13nm〜14nmのEUV光に対して最大の反射率となるようにする。
キャッピング膜3の主な役割は多層反射膜2表面の酸化による反射率低下を防止することであり、反射型フォトマスク20に加工された際にEUV光を反射する部分の最表面となる。そのため、キャッピング膜3はEUV光に対する消衰係数が小さく、屈折率が真空の屈折率との差が大きく、酸化しにくい材料を用いる必要がある。また、アウトガス成分の付着しにくい性質を持つことが求められる。
以下の理由からキャッピング膜3の材料としてルテニウムを選択することができる。ルテニウムは光学ミラーの酸化抑制対策として知られた材料である(Proc.SPIE Vol.5751, pp118−125(2005))。さらにルテニウムは以下の調査によりアウトガス成分が付着しにくい材料であることも確認することができた。アウトガス成分の放出しやすいアクリル系樹脂製マスクケースにルテニウム膜つきのサンプルと上層吸収膜5(この場合はタンタル系酸化膜)つきのサンプルとを20時間保管し、加熱脱離ガスクロマト質量分析装置、「TD−GC/MS」を用いてサンプル表面のアウトガス成分量を調査した。図2に示した結果からルテニウム膜はタンタル系酸化膜より10分の1以下のアウトガス成分量となった。
キャッピング膜3の膜厚は、EUV光の反射率ができるだけ低下しないように設計する必要がある。多層反射膜2上に形成されたルテニウムの膜厚に対するEUV光の反射率(Rm)を計算により求めた結果を図3に示す。図3の結果からキャッピング膜3としてのルテニウムの膜厚はEUV光の反射率にほとんど影響ない1nm〜2nm程度とする。
下層吸収膜4はドライエッチングされて所定の露光転写パターンに形成された際に、照射されたEUV光を吸収するものであり、EUV光に対する高吸収性を有する重金属から選択される。このような重金属としては、タンタルを主成分とした合金を用いることが好ましい。下層吸収膜4の膜厚はEUV光や欠陥検査に用いるDUV(Deep Ultra Violet)光に対する光学特性を考慮するため、反射型フォトマスク用ブランク10を構成する膜全体で調整して決定されるが、50nm〜80nm程度である。
下層吸収膜4と上層吸収膜5とのエッチングに対して耐性を有する材料からなるバッファー層をキャッピング膜3と下層吸収膜4との間にエッチングストッパーとして形成しても構わない。
上層吸収膜5は、欠陥検査に用いるDUV光に対して、反射防止性のある材料であり、エッチングによる加工が可能な材料であればいずれでも構わない。例としては、タンタルを主成分として酸素を含有させた材料が挙げられるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。上層吸収膜5の膜厚はEUV光や欠陥検査に用いるDUV光に対する光学特性を考慮するため、反射型フォトマスク用ブランク10を構成する膜全体で調整して決定されるが、10nm〜30nm程度であればよい。
保護膜6は、構造体7の周囲全面を被膜するように成膜する。保護膜6は上層吸収膜5よりもアウトガスが付着しにくい性質を有する材料により構成される。例としてはルテニウム、クロム、白金などが挙げられるが、図2に示すアウトガス成分量の結果や、図4〜図6に示す計算の結果から、特にルテニウムを用いて保護膜6を構成することが好ましい。
図4に示すグラフはモリブデンとシリコンとを40周期で積層させた多層反射膜2と、ルテニウムから構成されるキャッピング膜3の膜厚2.5nmと、タンタルを主成分とした合金からなる下層吸収膜4の膜厚51.5nmと、タンタルを主成分として酸素を含有させた材料からなる上層吸収膜5の膜厚15nmとを有する構造体7の周囲全面に被覆した保護膜6としてのルテニウム膜厚に対するEUV反射率(Ra)を計算した結果である。
図3と図4とで求めたRmとRaを用いて、光学濃度(以下、「OD」という。)(=−log(Ra/Rm))を算出し、図5に示した。通常、ODは2.5以上であればよいとされる。
次に、欠陥検査波長の候補である波長257nmの光における上層吸収膜5上に保護膜6としてのルテニウムを形成した場合の欠陥検査波長光の反射率(Ra)と、反射部8と吸収部9とのコントラスト(=(Rm−Ra)/(Ra+Rm)×100%)をルテニウムの保護膜6の膜厚に対して計算し、図6に示した。通常、コントラストは50%以上あればよいとされる。
図5及び図6からODが2.5以上でコントラストが50%以上という条件を満たすルテニウムを用いた保護膜6の膜厚は1.5nm〜2.5nm程度であればよい。ただし、この数値はモリブデンとシリコンとを40周期で積層させた多層反射膜2と、ルテニウムから構成されるキャッピング膜3の膜厚2.5nmと、タンタルを主成分とした合金からなる下層吸収膜4の膜厚51.5nmと、タンタルを主成分として酸素を含有させた材料からなる上層吸収膜5の膜厚15nmとを有する構造体7の場合に適用することができる。
反射型フォトマスク用ブランク10を構成する基板1の上に形成された多層反射膜2、キャッピング膜3、下層吸収膜4、上層吸収膜5を有する構造体6及び全体を覆う保護膜6は、スパッタリング法、化学蒸着法、真空蒸着法などを用いて作製することができる。ターゲット原子の運動エネルギーが大きいため、強くて剥がれにくい膜を作製することができるスパッタリング法を用いることが好ましい。
次に、本発明の反射型フォトマスク20の作製方法について説明する。
反射型フォトマスク20は反射型フォトマスク用ブランク10を用いて、所望のパターンを形成することによって作製される。
まず、反射型フォトマスク用ブランク10のパターン形成面側にレジストを塗布し、電子線描画装置による描画、現像処理を行い、所望のレジストパターンを形成する。
次にレジストパターンをマスクとして、保護膜6、上層吸収膜5、下層吸収膜4をドライエッチングにより加工する。その後、レジスト剥離処理とパーティクル除去処理を行い、図7に示すような反射型フォトマスク20が完成する。
本発明の反射型フォトマスク用ブランク10及び反射型フォトマスク20の一実施例を以下に示す。しかし、本発明は実施例に何ら限定されるものではない。
下地とする基板1として6インチ角の低熱膨張ガラスを用意し、その上にモリブデン2.8nmとシリコン4.2nmとを40周期で積層させた膜厚280nmの多層反射膜2を形成した。
多層反射膜2の上にルテニウムからなるキャッピング膜3を膜厚2nmで形成し、続いてタンタルを主成分とした合金からなる下層吸収膜4を膜厚51.5nmで形成し、さらにタンタルを主成分として酸素を含有させた材料からなる上層吸収膜5を膜厚15nmで形成し、構造体7を得た。各膜の形成にはスパッタリング法を用いた。
構造体7の周囲全面を覆うようにルテニウムからなる保護膜6を膜厚2.0nmで形成し、反射型フォトマスク用ブランク10を得ることができる。
反射型フォトマスク用ブランク10の上にレジストを塗布し、電子線描画によりレジストパターンを形成した。得られたレジストパターンをマスクとして、塩素系ガス及びフッ素系ガスを用いて保護膜6、上層吸収膜5、下層吸収膜4のドライエッチングを行った。
その後、NMP系の溶剤、硫酸過水によるレジスト剥離処理、つづいてアンモニア過水を用いたパーティクル除去処理を行い、反射型フォトマスク20を得た。
[比較例]
保護膜6を構造体7の周囲全面に被膜せずに反射型フォトマスク用ブランク10を得た。反射型フォトマスク20を形成する方法は実施例と同様である。
保護膜6を構造体7の周囲全面に被膜せずに反射型フォトマスク用ブランク10を得た。反射型フォトマスク20を形成する方法は実施例と同様である。
[評価]
アクリル系樹脂製マスクケースに20時間保管し、表面に付着するアウトガス成分量を「TD−GC/MS」を用いて実施例と比較例との評価を行った。
アクリル系樹脂製マスクケースに20時間保管し、表面に付着するアウトガス成分量を「TD−GC/MS」を用いて実施例と比較例との評価を行った。
実施例により得られた反射型フォトマスク20の評価を行うと、ヘキサデカン(C16)換算で2.4ng/cm2となった。
一方、比較例の反射型フォトマスク20を用いて、評価を行うとヘキサデカン(C16)換算で30.2ng/cm2となった。
本発明の反射型フォトマスク20は、アウトガス成分が付着しにくい特徴を有することを確認できた。
本発明の反射型フォトマスク20は、保護膜6を構造体7の周囲全面にルテニウムを用いて覆うことでアウトガス成分が付着しにくいために高い清浄度を有することができる。そのためEUVリソグラフィ用の反射型フォトマスク20に要求される微細なパターン形成することができ、製品の歩留り向上につながる。
1 基板
2 多層反射膜
3 キャッピング膜
4 下層吸収膜
5 上層吸収膜
6 保護膜
7 構造体
8 反射部
9 吸収部
10 反射型フォトマスク用ブランク
20 反射型フォトマスク
2 多層反射膜
3 キャッピング膜
4 下層吸収膜
5 上層吸収膜
6 保護膜
7 構造体
8 反射部
9 吸収部
10 反射型フォトマスク用ブランク
20 反射型フォトマスク
Claims (9)
- 露光波長に対する反射率の異なる複数の膜から構成された構造体と、
前記構造体の周囲全面にアウトガス成分が付着しないように被覆された保護膜と、
を備えることを特徴とする反射型フォトマスク用ブランク。 - 前記構造体は、基板と、多層反射膜と、キャッピング膜と、下層吸収膜と、上層吸収膜と、を有し構成されたことを特徴とする請求項1に記載の反射型フォトマスク用ブランク。
- 前記反射率の異なる複数の膜には、アウトガス成分の付着しにくい前記キャッピング膜を表面に有する前記多層反射膜が含まれることを特徴とする請求項2に記載の反射型フォトマスク用ブランク。
- 前記保護膜及び前記キャッピング膜の材料はルテニウムであり、前記保護膜の膜厚は1nm〜2nm程度であり、前記キャッピング膜の膜厚は1.5nm〜2.5nm程度であることを特徴とする請求項2又は3に記載の反射型フォトマスク用ブランク。
- 請求項1乃至4のいずれか一に記載の反射型フォトマスク用ブランクを用いて作製されることを特徴とする反射型フォトマスク。
- 基板、多層反射膜、キャッピング膜、下層吸収膜、上層吸収膜を有する構造体を形成し、
前記構造体の周囲全面を覆うように保護膜を形成することを特徴とする反射型フォトマスク用ブランクの製造方法。 - 前記保護膜及び前記キャッピング膜の材料はルテニウムであり、前記保護膜の膜厚は1nm〜2nm程度であり、前記キャッピング膜の膜厚は1.5nm〜2.5nm程度であることを特徴とする請求項6に記載の反射型フォトマスク用ブランクの製造方法。
- 基板、多層反射膜、キャッピング膜、下層吸収膜、上層吸収膜を有する構造体を形成し、
前記構造体の周囲全面を覆うように保護膜を形成し、
前記保護膜上にレジストパターンを形成し、
前記レジストパターンを用いて、前記下層吸収膜、前記上層吸収膜、前記保護膜を所望の形状に形成するためにエッチングすることを特徴とする記載の反射型フォトマスクの製造方法。 - 前記保護膜及び前記キャッピング膜の材料はルテニウムであり、前記保護膜の膜厚は1nm〜2nm程度であり、前記キャッピング膜の膜厚は1.5nm〜2.5nm程度であることを特徴とする請求項8に記載の反射型フォトマスクの製造方法。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009071126A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Toppan Printing Co Ltd | 極端紫外線用反射型フォトマスク及び半導体素子の製造方法 |
JP2014090132A (ja) * | 2012-10-31 | 2014-05-15 | Toppan Printing Co Ltd | 反射型マスクおよびその製造方法 |
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2007
- 2007-09-11 JP JP2007234803A patent/JP2009070860A/ja not_active Withdrawn
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