JP2013229537A - 反射型マスクの製造方法、および反射型マスクの製造装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係る反射型マスクの製造方法は、基板の主面に反射層を形成する工程と、前記反射層の上にルテニウムを含むキャッピング層を形成する工程と、前記キャッピング層の上に吸収層を形成する工程と、前記吸収層にパターン領域を形成する工程と、前記パターン領域を形成する際に用いられたレジストマスクを除去する工程と、前記吸収層と前記キャッピング層と前記反射層とに前記パターン領域を囲む遮光領域を形成する工程と、を備えている。
そして、前記パターン領域を形成する際に用いられたレジストマスクを除去する工程において、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガス、または、アンモニアガスのみを用いたドライアッシング処理を施す。
【選択図】図2
Description
このEUVリソグラフィ法に用いられる反射型マスクの製造においては、基板の主面に、反射層、キャッピング層(ストッパ層などとも称される)、吸収層を順次形成し、吸収層をドライエッチング処理することで、所望のパターンを有するパターン領域を形成している。そして、吸収層とキャッピング層と反射層とをドライエッチング処理することで、パターン領域を囲む遮光領域(遮光枠などとも称される)を形成している。
ここで、反射型マスクの製造においては、吸収層をドライエッチング処理した際に用いられたレジストマスクを酸素プラズマを用いたドライアッシング処理や硫酸を用いたウェットアッシング処理により除去している(例えば、特許文献1、2を参照)。
ところが、キャッピング層がルテニウム(Ru)から形成されている場合にこの様なアッシング処理を行うと、キャッピング層の光学特性が変化してしまうという問題がある。
そして、前記パターン領域を形成する際に用いられたレジストマスクを除去する工程において、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガス、または、アンモニアガスのみを用いたドライアッシング処理を施す。
[第1の実施形態]
まず、第1の実施形態に係る反射型マスクの製造方法について例示をする。
なお、以下においては、「混合ガス」とは、処理を行う環境に導入する前に複数のガスを混合したもののみならず、処理を行う環境に複数のガスを導入し処理を行う環境において混合されたものも含むものとする。
図1は、マスクブランク200を例示するための模式断面図である。
まず、反射型マスク210の製造に用いるマスクブランク200を製造する。
図1に示すように、マスクブランク200に設けられた基板201の一方の主面には、反射層202、キャッピング層203、吸収層204がこの順で積層されるようにして形成されている。また、基板201の他方の主面には、導電層205が形成されている。
吸収体層204aは、露光光である極端紫外線を吸収する。吸収体層204aは、例えば、タンタルの窒化物(例えば、タンタルホウ素窒化物(TaBN)、窒化タンタル(TaN)など)やクロムの窒化物(例えば、窒化クロム(CrN)など)などを含むものとすることができる。
反射防止層204bは、波長250nm近傍の検査光に対する反射防止層(AR層)として機能する。反射防止層204bは、例えば、タンタルの酸化物(例えば、タンタルホウ素酸化物(TaBO)、酸化タンタル(TaO)など)やクロムの酸化物(例えば、酸化クロム(CrOx)など)などを含むものとすることができる。
反射層202、キャッピング層203、吸収層204、導電層205の形成には、スパッタリング法などの既知の成膜法を適用することができる。
例えば、マスクブランク200の製造においては、基板201の主面に反射層202を形成する工程、反射層202の上にルテニウム(Ru)を含むキャッピング層203を形成する工程、キャッピング層203の上に吸収層204を形成する工程を設けるようにすることができる。
次に、この様にして製造されたマスクブランク200から反射型マスク210を製造する。
なお、ここでは、一例として、基板201が低熱膨張材料(LTEM)から形成され、反射層202がモリブデン(Mo)層とシリコン(Si)層とを有し、キャッピング層203がルテニウム(Ru)から形成され、吸収体層204aがタンタルホウ素窒化物(TaBN)から形成され、反射防止層204bがタンタルホウ素酸化物(TaBO)から形成されている場合を例示する。
まず、パターン領域216の形成を例示する。
図2(a)に示すように、反射防止層204bの上にEBレジスト(電子線直接描画用のレジスト)211aを塗布する。そして、電子線描画装置を用いて所望のパターン(例えば、回路パターンなど)を描画し、ポスト・エクスポージャー・ベーク(PEB;Post Exposure Bake)、現像などを行うことで所望のレジストパターンを有するレジストマスク211を形成する。
タンタルホウ素酸化物(TaBO)から形成された反射防止層204bのドライエッチング処理は、例えば、フッ素を含むガス(例えば、CF4、SF6、CHF3など)を用いたドライエッチング処理とすることができる。
タンタルホウ素窒化物(TaBN)から形成された吸収体層204aのドライエッチング処理は、例えば、塩素を含むガス(例えば、Cl2、BCl3など)を用いたドライエッチング処理とすることができる。
この際、キャッピング層203がルテニウム(Ru)から形成されている場合に、酸素を含むガスを用いたドライアッシング処理(例えば、酸素プラズマを用いたプラズマアッシング処理など)をしたり、硫酸などの薬液を用いたウェットアッシング処理をしたりすれば、パターン領域216において露出しているキャッピング層203の表面203aが除去されるなどして、キャッピング層203の光学特性が変化してしまうおそれがある。 すなわち、レジストマスク211を除去する間、パターン領域216において露出しているキャッピング層203の表面203aが、酸素ラジカルや硫酸などの薬液に曝されることになるので、キャッピング層203の表面203aが除去されるなどして、キャッピング層203の光学特性が変化してしまうおそれがある。
図3中のガスの種類は、Aがアンモニアガス(NH3)と窒素ガスの混合ガス、Bが窒素ガス、Cが窒素ガスと水素ガスの混合ガス、Dが酸素ガスである。
反射率の差は、ドライアッシング処理前のキャッピング層203の反射率と、ドライアッシング処理後のキャッピング層203の反射率との差である。また、反射率は、波長が13.6nmの光に対するキャッピング層203の反射率である。
図3中において、反射率の差が(+)の領域はドライアッシング処理後のキャッピング層203の反射率が高くなったことを表し、反射率の差が(−)の領域はドライアッシング処理後のキャッピング層203の反射率が低くなったことを表している。また、反射率の差が「0」はドライアッシング処理の前後で反射率の値に変化がないことを表している。
なお、図3中のAは、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合が75vol%の場合である。
図4において、アンモニアガスの含有割合が「0」は窒素ガスのみの場合(アンモニアガスが含まれない場合)、アンモニアガスの含有割合が「1」はアンモニアガスのみの場合(窒素ガスが含まれない場合)である。
図4に示すように、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用い、混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を0.25(25vol%)以上とすればレジストマスク211に対するアッシングレートを向上させることができる。
またさらに、アンモニアガスのみを用いる場合も、レジストマスク211に対するアッシングレートを向上させることができる。
屈折率と消衰係数は、偏光解析法(エリプソメトリ法)を用いて測定した。
測定には、2.5nm程度の厚みのルテニウム(Ru)の膜が表面に形成された石英からなる基板を用いた。
そして、ドライアッシング処理前のルテニウム(Ru)の膜の屈折率n0と消衰係数k0と、ドライアッシング処理後のルテニウム(Ru)の膜の屈折率n1と消衰係数k1と、を測定し、ドライアッシング処理後の測定値からドライアッシング処理前の測定値を減算することで、屈折率の変化量Δn(Δn=n1−n0)と消衰係数の変化量Δk(Δk=k1−k0)を求めた。
図5(a)は窒素ガスのみを用いてドライアッシング処理した場合である。
図5(b)はアンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用い、混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を25vol%としてドライアッシング処理した場合である。
図5(c)はアンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用い、混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を50vol%としてドライアッシング処理した場合である。
図5(d)はアンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用い、混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を60vol%としてドライアッシング処理した場合である。
図5(e)はアンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用い、混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を75vol%としてドライアッシング処理した場合である。
図5(f)はアンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用い、混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を80vol%としてドライアッシング処理した場合である。
図5(g)はアンモニアガスのみを用いてドライアッシング処理した場合である。
図5(a)〜(g)から分かるように、ドライアッシング処理の際にアンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用いる場合には、混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を50vol%以上とすれば、屈折率の変化量Δnと消衰係数の変化量Δkを小さくすることができる。
またさらに、ドライアッシング処理の際にアンモニアガスのみを用いる場合にも、屈折率の変化量Δnと消衰係数の変化量Δkを小さくすることができる。
このことは、ドライアッシング処理の際に、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用い、混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を50vol%以上とするか、アンモニアガスのみを用いるようにすれば、ルテニウム(Ru)を含むキャッピング層203の光学特性の変化を抑制することができることを意味する。
また、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用いたドライアッシング処理を施す場合には、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を0.5(50vol%)以上としている。
以上のようにすれば、ルテニウム(Ru)を含むキャッピング層203の光学特性の変化を抑制することができるとともに、レジストマスク211に対するアッシングレートを向上させることができる。
以上のようにして、パターン領域216が形成される。
次に、図2(d)に戻って、遮光領域217の形成について例示する。
遮光領域217は、パターン領域216を囲むように形成される枠状の領域であり、パターンを転写する際に露光光が隣接する領域に漏れないようにするために形成される。
反射防止層204b、吸収体層204aのドライエッチング処理は、図2(b)において例示をしたものと同様とすることができる。
なお、パターン領域216の形成の際に遮光領域217の吸収体層204a、反射防止層204bを同時にドライエッチング処理することも可能である。
塩素を含むガスとしては、例えば、Cl2、CCl4、HClなどを例示することができる。
次に、図2(g)に示すように、モリブデン(Mo)層とシリコン(Si)層とを有する反射層202をドライエッチング処理する。
この場合、塩素を含むガスと酸素ガスとの混合ガスを用い、酸素ガスの添加量を5vol%以上、30vol%以下とする。このような酸素ガスの添加量とすれば、ドライエッチング処理された面が櫛歯状となることを抑制することができる。
塩素を含むガスとしては、例えば、Cl2、CCl4、HClなどを例示することができる。
塩素を含むガスと酸素ガスとの混合ガスを用いることは、酸化シリコン(SiO2)層に対する選択比が大きくなるガス条件である。そのため、酸化シリコン(SiO2)層のエッチングレートが非常に低くなり、酸化シリコン(SiO2)層が残渣となって残る可能性がある。
そして、フッ素を含むガスを添加する場合において、塩素を含むガスに対する添加量を調整することで、モリブデン(Mo)とシリコン(Si)をほぼ同じエッチングレートで除去することができるようになる。
この場合、図2(c)の場合と比べてキャッピング層203の表面203aが酸素ラジカルや硫酸などの薬液に曝される時間が短いため、酸素を含むガスを用いたドライアッシング処理とすることもできるし、薬液を用いたウェットアッシング処理とすることもできる。
ただし、図2(c)の場合と同様に、レジストマスク212を除去する際に、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガス、または、アンモニアガスのみを用いたドライアッシング処理を施すようにすることが好ましい。
また、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用いたドライアッシング処理を施す際に、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を0.5(50vol%)以上とすれば、ルテニウム(Ru)から形成されたキャッピング層203の光学特性の変化を抑制することができるとともに、レジストマスク212に対するアッシングレートを向上させることができる。
なお、前述したように、アンモニアガスのみを用いたドライアッシング処理を施す場合も、ルテニウム(Ru)から形成されたキャッピング層203の光学特性の変化を抑制することができるとともに、レジストマスク212に対するアッシングレートを向上させることができる。
以上のようにして、遮光領域217を形成することで、反射型マスク210が製造される。
図6は、第2の実施形態に係る反射型マスクの製造装置を例示するための模式断面図である。
図6に例示をする反射型マスクの製造装置は、二周波プラズマ処理装置である。
図6に示すように、製造装置160には、処理容器161、処理容器161に設けられた搬入搬出口179を閉鎖するゲートバルブ177、処理容器161の内部に複数の処理ガスGを選択的に供給する供給部168、処理容器161の内部を排気する排気部169などが設けられている。
処理ガスGは、供給部168から処理ガス導入口162を介して処理容器161の内部に供給される。処理容器161の内部に供給される際、処理ガスGは、図示しない処理ガス調整部により流量や圧力などが調整される。
また、図示しない処理ガス調整部や図示しない切換部を制御する供給制御部170が設けられている。
そのため、前述した処理ガスGの流量や圧力の調整や、処理ガスGの種類の切り換えは、供給制御部170により図示しない処理ガス調整部や図示しない切換部を制御することで行うことができるようになっている。
この場合、供給制御部170により、処理ガスGの種類の切り換えと処理ガスGの流量を制御することで、混合ガスにおける成分比を制御することもできる。
処理空間163の下方には電極部4が設けられている。電極部4には高周波電源6bが整合器16を介して接続されている。また、処理容器161は接地されている。
製造装置160は、上部に誘導結合型電極を有し、下部に容量結合型電極を有する二周波プラズマ処理装置である。すなわち、電極部4と処理容器161とが容量結合型電極を構成し、また、コイル20が誘導結合型電極を構成する。
高周波電源6cは、100KHz〜100MHz程度の周波数を有し、3KW程度の高周波電力をコイル20に印加するものとすることができる。
整合器16、16aには図示しないチューニング回路が内蔵されており、図示しないチューニング回路で反射波を制御することによりプラズマPに対する制御ができるようになっている。
電極部4は、周囲を絶縁リング5で覆われている。電極部4には被処理物Wが載置可能であり、被処理物Wを保持するための保持機構(図示せず)や被処理物Wの受け渡し部(図示せず)などが内蔵されている。
次に、製造装置160の作用について例示をする。
この場合、一例として、被処理物Wをマスクブランク200とし、マスクブランク200にドライエッチング処理、ドライアッシング処理を施して反射型マスク210を製造する場合を例に挙げて説明する。
また、一例として、基板201が低熱膨張材料(LTEM)から形成され、反射層202がモリブデン(Mo)層とシリコン(Si)層とを有し、キャッピング層203がルテニウム(Ru)から形成され、吸収体層204aがタンタルホウ素窒化物(TaBN)から形成され、反射防止層204bがタンタルホウ素酸化物(TaBO)から形成されている場合を例示する。
ゲートバルブ177の扉173を、図示しないゲート開閉機構により開く。
図示しない搬送部により、搬入搬出口179からマスクブランク200を処理容器内に搬入する。マスクブランク200は電極部4上に載置され、電極部4に内蔵された図示しない保持機構により保持される。
図示しないゲート開閉機構によりゲートバルブ177の扉173を閉じる。
排気部169により処理容器161内を排気する。
この場合、フッ素を含むガスを用いたドライエッチング処理を行うようにすることができる。
すなわち、まず、供給部168から処理ガス導入口162を介して処理空間163内にフッ素を含むガスが供給される。フッ素を含むガスは、例えば、CF4、CHF3、NF3などやこれらの混合ガスとすることができる。また、フッ素を含むガスの流量は60sccm程度とすることができる。
次に、高周波電源6cより100KHz〜100MHz程度の周波数を有する高周波電力がコイル20に印加される。また、高周波電源6bより100KHz〜100MHz程度の周波数を有する高周波電力が電極部4に印加される。なお、高周波電源6cと高周波電源6bとから印加される高周波電力の周波数が同じとなるようにすることが好ましい。例えば、高周波電源6cと高周波電源6bとから印加される高周波電力の周波数を13.56MHzとすることができる。
また、高周波電源6cは3KW程度の高周波電力を印加し、高周波電源6bは1KW程度の高周波電力を印加するものとすることができる。
このドライエッチング処理においては、反射防止層204bの表面に形成されたレジストマスク211を用いて、反射防止層204bの一部を除去する。すなわち、反射防止層204bのうち、レジストマスク211に覆われていない部分を除去する。
この場合、供給部168に設けられた図示しない切換部により、供給される処理ガスGの種類が切り替えられる。すなわち、供給部168から塩素を含むガスが供給され、塩素を含むガスを用いたドライエッチング処理が施される。塩素を含むガスは、例えば、Cl2、CCl4、HClなどやこれらの混合ガスとすることができる。塩素を含むガスの流量は180sccm程度とすることができる。
以上のようにして、パターン領域216の形成が行われる。
この場合、供給部168に設けられた図示しない切換部により、供給される処理ガスGの種類が切り替えられる。
前述したように、ルテニウム(Ru)を含むキャッピング層203の表面の一部が露出しているので、供給部168からアンモニアガスと窒素ガス、または、アンモニアガスのみが供給され、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガス、または、アンモニアガスのみを用いたドライアッシング処理が施される。
この際、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用いる場合には、混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を0.5(50vol%)以上とする。 なお、プラズマPを発生させることに関連する作用などは、前述したドライエッチング処理の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
すなわち、ドライエッチング処理を施す製造装置160、またはドライアッシング処理を施す製造装置160、あるいはドライエッチング処理とドライアッシング処理を施す製造装置160とすることができる。
製造装置160と同様の構成を有する製造装置においてドライアッシング処理を施す場合には、まず、処理容器161内の圧力とゲートバルブ177の扉173の外側の圧力とがほぼ等しくなるように、処理ガス導入口162からパージガスなどが導入される。
次に、ゲートバルブ177の扉173を図示しないゲート開閉機構により開く。
次に、図示しない搬送部により、パターン領域216が形成されたマスクブランク200を搬出する。
次に、製造装置160と同様の構成を有する製造装置にパターン領域216が形成されたマスクブランク200を搬入し、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガス、または、アンモニアガスのみを用いたドライアッシング処理を施すことで残余のレジストマスク211の除去を行う。
まず、処理容器161の外において、反射防止層204b、吸収体層204a及び露出したキャッピング層203の表面にレジストを塗布し、パターンの描画、ポスト・エクスポージャー・ベーク、現像などを行うことで所望のレジストパターンを有するレジストマスク212を形成する。
次に、前述したものと同様にして、マスクブランク200を処理容器内に搬入する。
そして、前述したものと同様にして、反射防止層204b、吸収体層204a、キャッピング層203、反射層202を順次ドライエッチング処理する。
また、例えば、吸収層204の総厚みが70nm程度、キャッピング層203の厚みが10nm程度、反射層202の総厚みが280nm程度、レジストマスク212の厚みが420nm以上であれば、酸素の添加量を5vol%以上、30vol%以下とすることができる。このような酸素の添加量とすれば、少なくともレジストマスク212の再形成の回数を大幅に低減させることができる。
この場合、塩素に対するフッ素を含むガスであるCF4の添加量を、5vol%以上、40vol%以下にすることができる。
さらに、塩素と酸素とを含むガスを用いてドライエッチング処理した場合と比べて、酸化シリコン(SiO2)層のエッチングレートを10倍近く高くすることができる。そのため、酸化シリコン(SiO2)層が残渣とならないようなドライエッチング処理を行うことができる。
なお、搬入や搬出に関連する作用、プラズマPを発生させることに関連する作用などは、パターン領域216を形成する場合と同様であるため詳細な説明は省略する。
この場合、供給部168に設けられた図示しない切換部により、供給される処理ガスGの種類が切り替えられる。例えば、前述したように、キャッピング層203の表面203aが酸素ラジカルに曝される時間が短いため、酸素を含むガスを供給してドライアッシング処理を施すことができる。
また、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用いてドライアッシング処理を施す際に、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスにおけるアンモニアガスの含有割合を0.5(50vol%)以上とすれば、ルテニウム(Ru)から形成されたキャッピング層203の光学特性の変化を抑制することができるとともに、レジストマスク212に対するアッシングレートを向上させることができる。
なお、前述したように、アンモニアガスのみを用いたドライアッシング処理を施す場合も、ルテニウム(Ru)から形成されたキャッピング層203の光学特性の変化を抑制することができるとともに、レジストマスク212に対するアッシングレートを向上させることができる。
また、前述したレジストマスク211の除去と同様に、製造装置160においてレジストマスク212を除去することもできるし、製造装置160と同様の構成を有する製造装置においてレジストマスク212を除去することもできる。
なお、レジストマスク212の除去は、前述したEBレジスト211aから形成されたレジストマスク211の除去と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
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、製造装置160が備える各要素の形状、寸法、材質、配置、数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
例えば、前述の実施の形態では、レジストマスク212の除去を行う製造装置160は二周波プラズマ処理装置として説明したが、リモートプラズマ処理装置、表面波プラズマ処理装置などの他の形態のプラズマ処理装置であってもよい。この場合においても、前述した実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。
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。
Claims (6)
- 基板の主面に反射層を形成する工程と、
前記反射層の上にルテニウムを含むキャッピング層を形成する工程と、
前記キャッピング層の上に吸収層を形成する工程と、
前記吸収層にパターン領域を形成する工程と、
前記パターン領域を形成する際に用いられたレジストマスクを除去する工程と、
前記吸収層と前記キャッピング層と前記反射層とに前記パターン領域を囲む遮光領域を形成する工程と、
を備え、
前記パターン領域を形成する際に用いられたレジストマスクを除去する工程において、 アンモニアガスと窒素ガスの混合ガス、または、アンモニアガスのみを用いたドライアッシング処理を施す反射型マスクの製造方法。 - 前記パターン領域を形成する際に用いられたレジストマスクを除去する工程において、
前記ルテニウムを含むキャッピング層の表面の一部が露出している請求項1記載の反射型マスクの製造方法。 - 前記パターン領域を形成する際に用いられたレジストマスクを除去する工程において、
前記アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスにおける前記アンモニアガスの割合を、50vol%以上とする請求項1または2に記載の反射型マスクの製造方法。 - 反射層と、前記反射層の上に設けられルテニウムを含むキャッピング層と、前記キャッピング層の上に設けられた吸収層と、を有するマスクブランクにパターン領域を形成する際に用いられた、レジストマスクを除去する反射型マスクの製造装置であって、
処理容器と、
前記処理容器の内部にガスを供給する供給部と、
前記処理容器の内部を排気する排気部と、
前記処理容器の内部にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
を備え、
前記処理容器の内部において、前記パターン領域を形成する際に用いられたレジストマスクを除去する際に、前記供給部は、アンモニアガスと窒素ガス、または、アンモニアガスのみを供給する反射型マスクの製造装置。 - 前記処理容器の内部において、前記パターン領域を形成する際に用いられたレジストマスクを除去する際に、前記ルテニウムを含むキャッピング層の表面の一部が露出している請求項4記載の反射型マスクの製造装置。
- 前記アンモニアガスと、前記窒素ガスと、における前記アンモニアガスの割合は、50vol%以上である請求項4または5に記載の反射型マスクの製造装置。
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