JP2013207009A

JP2013207009A - Ｅｕｖマスク製造方法およびｅｕｖマスク製造装置

Info

Publication number: JP2013207009A
Application number: JP2012072812A
Authority: JP
Inventors: Kensuke Demura; 健介出村
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP6002411B2

Abstract

【課題】レジスト剥離工程において、反射層を保護する保護層の光学特性の変動を抑止するＥＵＶマスク製造方法およびＥＵＶマスク製造装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係るＥＵＶマスク製造方法は、基板２００上に、ＥＵＶ光を反射する反射層２０１と、前記反射層を保護する保護層２０２と、前記反射層と前記保護層をパターニングする際のマスクとなるレジスト層２０４とがこの順に積層されたＥＵＶマスクブランクを準備する工程と、レジスト層を除去する工程と、を含み、前記レジスト層を除去する工程において、前記レジスト層を水素と不活性ガスを含むガスを用いてプラズマアッシングすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＵＶマスク製造方法およびＥＵＶマスク製造装置に関する。

従来、半導体基板に微細なパターンを転写する技術として、可視光や紫外光を用いたフォトリソグラフィ法が用いられてきた。しかし、半導体デバイスの微細化が加速する一方、従来のフォトリソグラフィ法の解像度では限界が近づいてきたため、短波長のＥＵＶ光を用いたＥＵＶ光リソグラフィが注目されている。

ＥＵＶ光はあらゆる物質に対して吸収されやすく、かつこの波長で物質の屈折率が１に近いため、従来の屈折光学系を使用することができない。このため、ＥＵＶ光リソグラフィにおいては、反射光学系が用いられている。

ＥＵＶ光リソグラフィに用いられるＥＵＶマスクブランクは、ガラス製などの基板上にＥＵＶ光を反射する反射層と、ＥＵＶ光を吸収する吸収体層とが積層されている積層体である。

上記反射層と吸収体層の間には、通常、保護層が形成される。この保護層は、吸収体層にパターン形成する目的で実施されるエッチングプロセスによって反射層がダメージを受けないように、反射層を保護する目的で設けられるものである。このため、保護層の材料としては、吸収体層に対して高いエッチング選択比を得られ、かつ反射層の上に保護層を形成した場合でもＥＵＶ光を照射した際に高い反射率が得られる材料が選択される。例えば、ルテニウム（Ｒｕ）や窒化クロム（ＣｒＮ）が保護層の材料として使用される。特許文献１には保護層の材料として、ルテニウム（Ｒｕ）の使用が提案されている。

ここで、上記吸収体層のパターン形成は、吸収体層の上に形成されるレジストをマスクとしたエッチングプロセスによって実施される。パターニングされた後のレジストの剥離技術には硫酸洗浄などのＷｅｔプロセスを用いてレジスト剥離を実施しているものや、酸素プラズマアッシングでレジスト剥離を実施しているものがある。しかし、保護層の材料としてルテニウム（Ｒｕ）や窒化クロム（ＣｒＮ）を用いた場合、レジスト剥離工程において、酸素プラズマアッシングによって保護層表面が酸化してしまったり、硫酸洗浄などのＷｅｔプロセスにおいては保護膜の膜べりによって膜厚が変化することによって、保護層の光学特性が変動してしまっていた。保護層の光学特性が変動すると、ＥＵＶマスクの光学特性も変動し、ＥＵＶマスクとしての性能に信頼性が欠けたものとなる恐れがある。また、酸素を含まないプラズマアッシングを行った場合でも、レジスト剥離性能が低く、プロセスに時間がかかり、生産性が低下してしまう恐れがある。

特開２００９−２１８４４５号公報

本発明が解決しようとする課題は、レジスト剥離工程において、反射層を保護する保護層の光学特性の変動を抑止するＥＵＶマスク製造方法およびＥＵＶマスク製造装置を提供することである。

実施形態に係るＥＵＶマスク製造方法は、基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層を保護する保護層と、前記反射層と前記保護層をパターニングする際のマスクとなるレジスト層とがこの順に積層されたＥＵＶマスクブランクを準備する工程と、レジスト層を除去する工程と、を含み、前記レジスト層を除去する工程において、前記レジスト層を水素と不活性ガスを含むガスを用いてプラズマアッシングすることを特徴とする。

また、実施形態に係るＥＵＶマスク製造装置によれば、基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層を保護する保護層と、前記反射層と前記保護層をパターニングする際のマスクとなるレジスト層とがこの順に積層されたＥＵＶマスクブランクを載置する載置台と、前記載置台を内部に有し大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、前記処理容器に設けられた排気口を介して前記処理容器内を減圧する減圧手段と、前記処理容器にガス搬送部を介して接続され、内部にプラズマ発生領域を有する放電管と、前記プラズマ発生領域に水素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入するガス導入手段と、前記プラズマ発生領域にマイクロ波を導入するマイクロ波導入手段と、を備える。

本実施形態によれば、レジスト剥離工程において、反射層を保護する保護層の光学特性の変動を抑止するＥＵＶマスク製造方法およびＥＵＶマスク製造装置が提供される。

第１の実施形態のＥＵＶマスク製造方法を表す模式図第２の実施形態のＥＵＶマスク製造装置を表す模式図比較例のレジスト除去方法と本発明のレジスト除去方法を表す図

以下、本実施形態においては、ＥＵＶリソグラフィ用反射型マスクを「ＥＵＶマスク」と総称する。また、本実施形態においては「アッシング」と「レジスト除去」は同義とする。
［第一の実施形態］（ＥＵＶマスク製造方法）
以下、図１を用いて第１の実施形態に係るＥＵＶマスク製造方法について例示する。

図１は第１の実施形態に係るＥＵＶマスク製造方法を例示するための模式断面図である。

まず、基体２００の上に反射層２０１と保護層２０２と吸収体層２０３とレジスト２０４をこの順に積層したＥＵＶマスク基板２０を準備する。

基体２００は、例えば石英などの材料で構成されている。反射層２０１はモリブデン膜とシリコン膜のように互いに屈折率の大きく異なる材料をそれぞれ４０層交互に積層することで、ＥＵＶ光を層表面に照射した際の光線反射率が高められた多層反射膜とすることができる。保護層２０２は前述したように、吸収体層２０３のプラズマエッチングを行う際に反射層２０１へのダメージを抑止するために設けられるものであり、ルテニウム（Ｒｕ）または窒化クロム（ＣｒＮ）を含むものとすることができる。吸収体層２０３は、ＥＵＶ光に対する吸収係数の高い材料、例えばクロム（Ｃｒ）やタンタル（Ｔａ）を主成分とする材料を用いるものとすることができる。吸収体層２０３は、ＥＵＶ光の照射に対して反射率の異なる２層以上の層を積層するものであってもよい。

図１（ａ）のように、吸収体層２０３の表面には、エッチングマスクとなるパターニングされたレジスト２０４が形成されている。レジスト２０４のパターニングは既存の方法によって行われる。このとき、レジストの開口部２０４ａは吸収体層２０３が露出している。

次に図１（ｂ）のように、第１のエッチング処理により、レジストの開口部２０４ａに対応して、吸収体層２０３にパターンを形成する。第１のエッチング処理は、プラズマ処理によって行うことができる。使用する処理ガスは、吸収体層２０３の材料が反応しやすいガス、例えば、Ｃｌ_２、ＨＣｌ、ＣＣｌ_４などの塩素系のガス、または他のガスとの混合ガスとすることができる。

こうして第１のエッチング処理によって吸収体層２０３にパターンが形成される。このとき、吸収体層の開口部２０３ａは保護層２０２の表面が露出している。

そして図１（ｃ）のようにレジスト２０４を除去する。

このとき、水素と不活性ガスの混合ガスのプラズマによってレジスト２０４を除去すると、レジスト２０４のアッシングレートを維持しつつ、ルテニウム保護層２０２へのダメージを少なくすることで、ルテニウム保護層２０２の光学特性の変動を抑えるようにすることができる。

なお、水素ガスは還元性のガスであり、放電管などのプラズマ発生領域に接する部材を還元し、プラズマ生成効率に悪影響を与える可能性があるため、水素ガスの混合比率は少量にとどめる必要がある。例えば、水素の混合比率を３％程度にするとよい。

図３は比較例のレジスト除去方法を行った場合の保護層２０２の光学特性変化（右軸）と、本実施例のレジスト除去方法を行った場合の保護層２０２の光学特性変化（左軸）を表した図である。比較例は酸素プラズマアッシングによってレジスト除去を行ったものである。本実施例は、水素（Ｈ２）ガスと窒素（Ｎ２）ガスの混合ガス（水素の流量が混合ガス全体に対して３％）のプラズマアッシングによってレジスト除去を行ったものである。比較例のレジスト除去方法によれば、保護層２０２の光学特性変化の量がレジスト除去前と比べて２．５％変動していることが分かる。対して本実施例によれば、レジスト除去前と比べて光学特性変化を１％以下に抑えることができる。なお、ここで言う「光学特性」とは、波長のピーク高さ（光の反射率）、半減幅、中心波長を合成したものとする。

また、レジスト除去の際に、載置台に設けられた温度制御手段４ａによって温度制御を行うようにすれば、モリブデン層の拡散を抑えることができ、光学特性変化の変動をさらに抑えることができる。例えば、温度制御手段４ａをヒーターとし、基板の温度を１００度になるように制御すれば、モリブデン層の拡散を抑えることができ、光学特性変化の変動をさらに抑えることができる。

また、レジスト２０４を除去した後に、必要に応じて再度レジストを保護層２０２上に塗布してパターニングを行い、このレジストをマスクとして保護層２０２や反射層２０１のエッチング処理を行うことができる。

以上のようにして、ＥＵＶマスクブランクが製造される。
［第二の実施形態］（ＥＵＶマスク製造装置）
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

ここではＥＵＶマスクブランクを製造する際に用いることができるＥＵＶマスク製造装置について例示をする。

図２は、第２の実施形態に係るＥＵＶマスク製造装置を例示するための模式断面図である。図２に示すＥＵＶマスク製造装置は、一般にリモートプラズマ処理装置と呼ばれるプラズマ発生領域が処理容器と隔離されたプラズマ処理装置である。

ＥＵＶマスク製造装置は、処理容器１と、ガス供給部２と、プラズマ発生部３と、減圧部８を備えている。プラズマ発生部３は放電管７、マイクロ波発生部１０、導入導波管６、ガス供給部２などが設けられている。

処理容器１は、減圧雰囲気を維持可能なように密閉された容器である。ＥＵＶマスク基板２０は、処理容器１内に設けられた載置台に載置され、プラズマ発生領域Ｐに発生するプラズマで生成されたプラズマ生成物によってアッシング処理が行われる。載置台は図示しないヒーターなどの温度制御手段を内蔵し、ＥＵＶマスク基板２０の温度制御を行うことができる。

処理容器１の側壁にはＥＵＶマスク基板２０を処理容器１内に搬入・搬出する搬入搬出口９が設けられている。搬入搬出口９にはゲートバルブ９ａが設けられている。ゲートバルブ９ａは扉９ｂを有し、ゲート開閉機構（図示せず）によって扉９ｂを開閉することによって、搬入搬出口９を開放・閉鎖する。扉９ｂにはＯリングなどの封止部材９ｃが備えられ、搬入搬出口９を扉９ｂで閉鎖したときに、搬入搬出口９と扉９ｂの接触面を封止することができる。

処理容器１内の底部付近には排気口８ａが設けられ、圧力制御部８ｂを介して減圧部８に接続されている。減圧部８は圧力制御部８ｂによって処理容器１内の圧力を制御しつつ排気を行い、処理容器１内部の圧力が所定の圧力になるまで減圧する。

プラズマ発生領域を内部に有する放電管７はガス搬送部５を介して処理容器に接続されている。ガス搬送部５は、プラズマ発生領域Ｐにおいて生成されたプラズマ生成物がＥＵＶマスク基板２０の主面に到達することができる位置に処理容器に連通されている。

ガス供給部は、所定の割合で２種類以上の処理ガスを混合するガス混合部５ａを介して放電管７の内部のプラズマ発生領域Ｐに所定の量の処理ガスＧを導入する。処理ガスＧは水素を含むガスと不活性ガスの混合ガスとすることができる。不活性ガスとしては窒素またはヘリウムまたはアルゴンとすることができる。

マイクロ波発生部１０は所定のパワー（例えば２．４５ＧＨｚ）のマイクロ波Ｍを発振させ、導入導波管６に放射する。

導入導波管６はマイクロ波発生部１０から放射されたマイクロ波Ｍを伝播させて放電管７の内部のプラズマ発生領域Ｐにマイクロ波Ｍを導入する。

導入されたマイクロ波Ｍによってエネルギーを与えられて、プラズマ生成領域Ｐにおいて処理ガスＧのプラズマが形成される。プラズマに含まれるラジカルなどの活性種がガス搬送部５を介して処理容器内のＥＵＶマスク基板２０上に供給され、レジスト２０４のアッシング処理が行われる。

本実施形態によれば、レジスト剥離工程において、水素を含むガスと不活性ガスの混合ガスのプラズマによってレジストを除去することで、反射層を保護する保護層の光学特性の変動を抑止することができる。

以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるも
のではない。

前述の実施の形態に関して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を
行ったもの、または、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の特徴
を備えている限り、本発明の範囲に包含される。

例えば、本実施形態のＥＵＶマスク製造装置としてリモートプラズマ型のプラズマ処理装置を例に挙げて説明したが、プラズマ生成領域と、ＥＵＶマスク基板が載置される反応室とが同一の処理容器内に設けられているダウンフロー型など他の形態のプラズマ処理装置にも適用させることができる。ただ、前述したように、モリブデン層は温度によって拡散するため、プラズマ生成領域とＥＵＶマスク基板が隔離され、ＥＵＶマスク基板の温度がプラズマの放熱に影響されないリモートプラズマ型の処理装置で処理を行うことが好適である。

また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせること
ができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１処理容器、２ガス供給部、３プラズマ発生部、４載置台、４ａ温度制御手段、５ガス搬送部、５ａガス混合部、６導入導波管、７放電管、８減圧部、８ａ排気口、８ｂ圧力制御部、９搬入搬出口、９ａゲートバルブ、９ｂ扉、９ｃ封止部材、１０マイクロ波発生部、１５制御部、２０ＥＵＶマスク基板、１００ＥＵＶマスク製造装置、２００基体、２０１反射層、２０２保護層、２０３吸収体層、２０３ａ吸収体層の開口部２０４レジスト、２０４ａレジストの開口部

Claims

基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層を保護する保護層と、前記反射層と前記保護層をパターニングする際のマスクとなるレジスト層とがこの順に積層されたＥＵＶマスクブランクを準備する工程と、
レジスト層を除去する工程と、を含み、
前記レジスト層を除去する工程において、前記レジスト層を水素と不活性ガスを含むガスを用いてプラズマアッシングすることを特徴とするＥＵＶマスク製造方法。
前記保護層はルテニウム（Ｒｕ）または窒化クロム（ＣｒＮ）であることを特徴とする請求項１記載のＥＵＶマスク製造方法。
前記不活性ガスは、窒素またはヘリウムまたはアルゴンであることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＵＶマスク製造方法。
前記レジスト層を除去する工程において、
前記水素ガスの添加量が３ｖｏｌ％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のＥＵＶマスク製造方法。
前記保護層とレジスト層との間に吸収体層を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のＥＵＶマスク製造方法。
前記反射層は多層反射膜であり、シリコン（Ｓｉ）膜と（モリブデン）Ｍｏ膜が交互に積層された膜であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のＥＵＶマスク製造方法。
前記基板の温度は１００℃になるように制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のＥＵＶマスク製造方法。
基板上に、ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記反射層を保護する保護層と、前記反射層と前記保護層をパターニングする際のマスクとなるレジスト層とがこの順に積層されたＥＵＶマスクブランクを載置する載置台と、
前記載置台を内部に有し大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理容器と、
前記処理容器に設けられた排気口を介して前記処理容器内を減圧する減圧手段と、
前記処理容器にガス搬送部を介して接続され、内部にプラズマ発生領域を有する放電管と、
前記プラズマ発生領域に水素ガスと不活性ガスの混合ガスを導入するガス導入手段と、
前記プラズマ発生領域にマイクロ波を導入するマイクロ波導入手段と、を備えることを特徴としたＥＵＶマスク製造装置。