JP2013093395A - 反射型露光用マスク - Google Patents
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Abstract
【課題】露光対象となっている回路パターン領域以外から光が反射することなく、精度よく露光転写ができる反射型露光用マスクを提供する。
【解決手段】基板上に多層反射膜、保護膜、吸収膜、裏面導電膜が形成された反射型マスクブランクスを準備する。次に、回路パターンとその領域外の吸収膜を選択的に除去して回路パターンと遮光枠領域を形成する。次に、前記遮光枠領域において保護膜と多層反射膜を除去する。加えて、前記遮光枠領域の基板とは対向位置の裏面導電膜に酸化インジウムスズを形成する。
【選択図】図２
【解決手段】基板上に多層反射膜、保護膜、吸収膜、裏面導電膜が形成された反射型マスクブランクスを準備する。次に、回路パターンとその領域外の吸収膜を選択的に除去して回路パターンと遮光枠領域を形成する。次に、前記遮光枠領域において保護膜と多層反射膜を除去する。加えて、前記遮光枠領域の基板とは対向位置の裏面導電膜に酸化インジウムスズを形成する。
【選択図】図２
Description
本発明は、反射型露光用マスクに関する。
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっている。既に、フォトリソグラフィ技術の微細化への対応の一環として、リソグラフィの露光方式においては、従来の波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光を用いた露光から、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）領域の光を用いた露光に置き換わりつつある。
ＥＵＶ領域の光に対しては、ほとんどの物質が高い光吸収性をもつため、従来の透過型のマスクを、ＥＵＶ露光用のマスクとして用いることはできず、反射型のマスクを、ＥＵＶ露光用のマスク（ＥＵＶマスク）として用いる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）層及びシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層して多層膜からなる光反射膜を形成し、その上にタンタル（Ｔａ）を主成分とする光吸収体によりパターンを形成する技術が開示されている。
また、ＥＵＶ光は上述の通り、光の透過を利用する屈折光学系が使用できないことから、露光機の光学系も反射型となる。このため、透過型のビームスプリッターを利用した偏向が不可能である。従って、反射型マスクでは、マスクへの入射光と反射光が同軸上に設計できない欠点がある。このため、ＥＵＶマスクは、６度程度光軸を傾けてマスクへ入射した光の反射光を半導体基板に導く手法が採用されている。この手法では、光軸を傾斜することから、マスクパターンに対する光の入射方向に依存して半導体基板上でマスクの配線パターンがマスクパターンとは異なる線幅となる射影効果と呼ばれる問題が指摘されている。そこで、この射影効果を抑制ないし軽減するために、マスクパターンを形成している吸収膜の膜厚を薄膜化することが提案されている。
この光吸収膜の薄膜化の手法では、ＥＵＶ光を吸収するのに必要な光の減衰量が不足するため、半導体基板への反射光が増加し、半導体基板上に塗布されたレジスト膜を感光させてしまう問題が発生する。また、半導体基板では、チップを多面付で露光するために、隣接するチップにおいてはその境界領域において多重露光が発生する。さらに、ＥＵＶ光源は１３．５ｎｍにその放射スペクトルのピークを有するが、アウトオブバンド（Ｏｕｔ ｏｆ Ｂａｎｄ）と呼ばれる１３．５ｎｍ帯以外の真空紫外線から近赤外線領域の光も放射することが知られている。このアウトオブバンドは本来不必要なものであり、これは半導体基板に塗布されたレジストを感光することから、フィルターなどで除去すべき不要な光である。
しかしながらタンタル（Ｔａ）を用いた光吸収膜は真空紫外線から遠紫外線（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：遠紫外線）領域、近赤外線領域の光も反射することから、上述の通り、隣接したチップの境界領域近傍の半導体配線部分において無視できない光量が積算され、配線パターンの寸法に影響を与える問題が発生する。
この問題に対して、チップ境界の反射光を低減するためにＥＵＶ光の反射に寄与する多層反射膜をパターンを形成する吸収層に引き続きエッチングなどの手段で除去し、母材の石英表面を露出させるマスク構造も提案されている。しかしながら、アウトオブバンド光は、母材の石英を透過して、ＥＵＶマスクのパターン側とは反対面に形成された窒化クロム（ＣｒＮ）などの裏面導電膜にて反射し、再度石英を透過して半導体基板側に放射し、半導体基板に塗布されたレジストを感光する問題がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、半導体基板で多重露光されるチップの境界領域に相応するマスク領域においてＥＵＶおよび紫外線領域から近赤外線領域の光の反射を低減した反射型マスクを提供することにある。
本発明は、波長５ｎｍから１５ｎｍの光を露光光とするリソグラフィで用いられる反射型マスクブランクであって、基板と、基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、多層反射膜上に形成された多層反射膜を保護する保護膜と、保護膜上に形成された露光光を吸収する吸収膜と、基板の、多層反射膜が形成された面とは反対面上に形成された導電膜とを備え、基板は、石英（ＳｉＯ2）を主成分とし酸化チタン（ＴｉＯ2）を含む材料で形成され、多層反射膜は、基板上にモリブデン（Ｍｏ）を材料とする層と珪素（Ｓｉ）を材料とする層とが重ねられた層が、複数重ねられることで構成された多層構造で形成され、保護膜は、多層反射膜上に形成され、ルテニウム（Ｒｕ）またはシリコン（Ｓｉ）のいずれかを含む材料で形成された単層構造、または、当該単層構造に最上層としてルテニウム（Ｒｕ）の酸化物、窒化物、酸窒化物、および、珪素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料がさらに積層された積層構造を有し、吸収膜は、保護膜上に形成され、タンタル（Ｔａ）及びその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成された単層構造、または、当該単層構造に最上層としてタンタル（Ｔａ）の酸化物、窒化物、酸窒化物、および、珪素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料がさらに積層された積層構造を有し、導電膜は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）のいずれかを含む材料の層を有する積層構造を有する。
本発明はまた、上述の反射型マスクブランクにおいて、吸収膜を選択的に除去することで回路パターンが形成され、回路パターンを除く回路パターンの周囲の部分に、吸収膜と保護層と多層反射膜とを選択的に除去した枠状の領域が形成されて成る、反射型マスクである。
本発明によれば、ＥＵＶおよびＤＵＶの反射を除去する手段として、半導体基板で多重露光されるチップの境界領域に相応するマスク領域の吸収層、保護層および多層反射膜の一部を選択的に除去し枠状の領域を形成し、また、基板に対して対向位置の裏面導電膜は紫外線領域から可視領域の反射率が低いことを特徴とするフォトマスクを提供し、マスク領域においてＥＵＶおよび紫外線領域から近赤外線領域の光の反射を低減することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では説明のため、膜として記載しているが、膜を層としてもよい。
先ず、本発明の第１の実施形態について図１を参照して説明する。図１は、反射型マスクブランクス１０の断面図である。反射型マスクブランクス１０は、より具体的には、ＥＵＶ光を用いた露光に使用するマスク用のブランクスである。ＥＵＶ光の波長は、例えば１３．５ｎｍである。基板１１の一面上に多層反射膜１２、保護膜１３、吸収膜１４をこの順に形成する。基板１１は石英基板であり、６インチ角で厚さは６．３５ｍｍである。多層反射膜１２はモリブデン（Ｍｏ）を４．２ｎｍ、珪素（Ｓｉ）を２．８ｎｍ、イオンビームスパッタリング装置で交互に４０対、合計８０層を、最上層が珪素（Ｓｉ）となるように積層する。次に保護膜１３としてルテニウム（Ｒｕ）をマグネトロンスパッタにて０．５ｎｍから３ｎｍ積層する。次に吸収膜１４を、タンタル（Ｔａ）を母材として珪素（Ｓｉ）を含む化合物からなる合金を窒素ガスの雰囲気中に混合し、マグネトロンスパッタにより２０ｎｍから１５０ｎｍ堆積し、さらにその上層にタンタル（Ｔａ）を母材として珪素（Ｓｉ）を含む化合物からなる合金を、窒素ガス、酸素ガスを混合したガスの雰囲気中に混合し、マグネトロンスパッタにより５ｎｍから２０ｎｍ堆積することで形成する。さらに、基板１１の、多層反射膜１２とは反対側面には、裏面導電膜１５として酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）をマグネトロンスパッタにより１００ｎｍ積層して形成する。
次に、本発明の第２の実施形態について、図２を参照して説明する。図２は、図１で示した反射型マスクブランクス１０を用いた露光用反射型マスク１００であって、図２（ａ）はそのマスク１００の平面図、図２（ｂ）はそのマスク１００の断面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、マスク１００は、回路パターンＡの領域の外側に、吸収膜１４、保護膜１３及び多層反射膜１２の一部にわたり、遮光枠領域Ｂを形成した構造である。
次に、マスク１００の製造方法を図３乃至図５に示す。ここで、図３は工程のステップを示し、図４及び図５は各工程での加工状態の断面図を示す。
まず、図１に示したマスクブランクス１０を用意し、吸収膜１４に回路パターンＡと領域Ｂを形成する。つまり、電子線に反応を示す化学増幅系や非化学増幅系レジスト２１を吸収膜１４に２００ｎｍの膜厚で塗布し（Ｓ１）、所定の回路パターンＡと遮光枠領域Ｂを電子線描画装置により描画する（Ｓ２）。その後、アルカリ溶液などで現像を行い（Ｓ３）、これにより形成したレジスト２１のパターンをマスクにして、フッ素系ガスや塩素系ガスを用いたガスプラズマによるエッチングを行い（Ｓ４）、不要なレジスト２１のパターンを酸素プラズマによる灰化や硫酸やオゾン水などの酸化薬液による分解ないし有機溶剤などで溶解除去する（Ｓ５）。その後、必要に応じて、酸・アルカリ系薬品やオゾンガスや水素ガスなどを溶解した超純水や有機アルカリ系薬品、界面活性剤などによる洗浄処理（Ｓ６）と、遠心力を利用したスピン乾燥（Ｓ７）を行う。以上の工程により回路パターンＡと遮光枠領域Ｂが形成される。
次に、遮光枠領域Ｂの保護膜１３と多層反射膜１２の部分を形成する。まず、吸収膜１４に紫外線または電子線に反応を示すレジスト２１を塗布する（Ｓ８）。この後、遮光枠領域Ｂを露光または電子線で描画する（Ｓ９）。上述の（Ｓ３）−（Ｓ７）と同様、現像（Ｓ１０）、エッチング（Ｓ１１）、レジストの除去（Ｓ１２）、洗浄（Ｓ１３）、乾燥（Ｓ１４）を行い、領域Ｂを完成する。エッチング工程（Ｓ１１）では、まず、保護膜１３の除去をフッ素系ガスプラズマを用い、多層反射膜１２は保護膜１３と同じくフッ素系ガスプラズマもしくは塩素ガス系プラズマを交互に用いる方法で行い、遮光枠領域Ｂを形成する。以上の工程により反射型マスク１００が完成する。
遮光枠領域Ｂの形成だけでは、基板１１を一旦透過して裏面導電膜１５から反射して再度戻ってくる光成分を除去しきれない。図６に従来の裏面導電膜材料の一例としてクロム（Ｃｒ）と、本発明のＩＴＯとによる透過率および反射率スペクトルの比較を示す。反射光とは吸収膜１４側から入射し、基板１１を透過して裏面導電膜１５を反射して再度基板１１を透過して吸収膜１４から射出した光である。測定には反射率計を用いた。測定の結果、波長２５０ｎｍから８５０ｎｍの範囲において従来のクロム（Ｃｒ）に対して本発明のＩＴＯは平均で反射率は４２．１％から１３．５％に低減した。またＩＴＯのシート抵抗は９０オーム／ｃｍ2（オーム／□とも記す）であった。なお、シート抵抗とは、ＪＩＳ規格Ｋ６９１１−１９９５において定義された表面抵抗率を意味する。
本発明により、裏面導電膜の導電性を確保しつつ透明性を向上させた材料を用いることにより、アウトオブバンド光が半導体基板側に導かれず、半導体基板上に塗布されたレジストの感光を避けることが可能となった。
本発明は上述の実施形態そのままに限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、変形して具体化できる。また、明細書に示される事項の適宜の組み合わせによって種々の発明を想定できるものである。
本発明は、反射型露光用マスク等に有用である。
１０ 反射型マスクブランクス
１１ 基板
１２ 多層反射膜
１３ 保護膜
１４ａ 吸収膜
１４ｂ 吸収膜
１５ａ 裏面導電膜
１５ｂ 裏面導電膜
２１ レジスト（パターン）
１００ 反射型マスク
１１ 基板
１２ 多層反射膜
１３ 保護膜
１４ａ 吸収膜
１４ｂ 吸収膜
１５ａ 裏面導電膜
１５ｂ 裏面導電膜
２１ レジスト（パターン）
１００ 反射型マスク
Claims (2)
- 波長５ｎｍから１５ｎｍの光を露光光とするリソグラフィで用いられる反射型マスクブランクであって、
基板と、
前記基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、
前記多層反射膜上に形成された多層反射膜を保護する保護膜と、
前記保護膜上に形成された露光光を吸収する吸収膜と、
前記基板の、前記多層反射膜が形成された面とは反対面上に形成された導電膜とを備え、
前記基板は、石英（ＳｉＯ2）を主成分とし酸化チタン（ＴｉＯ2）を含む材料で形成され、
前記多層反射膜は、前記基板上にモリブデン（Ｍｏ）を材料とする層と珪素（Ｓｉ）を材料とする層とが重ねられた層が、複数重ねられることで構成された多層構造で形成され、
前記保護膜は、前記多層反射膜上に形成され、ルテニウム（Ｒｕ）またはシリコン（Ｓｉ）のいずれかを含む材料で形成された単層構造、または、当該単層構造に最上層としてルテニウム（Ｒｕ）の酸化物、窒化物、酸窒化物、および、珪素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料がさらに積層された積層構造を有し、
前記吸収膜は、前記保護膜上に形成され、タンタル（Ｔａ）及びその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成された単層構造、または、当該単層構造に最上層としてタンタル（Ｔａ）の酸化物、窒化物、酸窒化物、および、珪素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料がさらに積層された積層構造を有し、
前記導電膜は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）または酸化亜鉛（ＺｎＯ）のいずれかを含む材料の層を有する積層構造を有する反射型マスクブランク。 - 請求項１に記載の反射型マスクブランクにおいて、前記吸収膜を選択的に除去することで回路パターンが形成され、前記回路パターンを除く前記回路パターンの周囲の部分に、前記吸収膜と前記保護層と前記多層反射膜とを選択的に除去した枠状の領域が形成されて成る、反射型マスク。
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