JP2014096484A - Ｅｕｖｌマスク用ブランクス及びその製造方法、ｅｕｖｌマスク及びその更新方法 - Google Patents

Abstract

【課題】繰り返し行われる露光における静電チャックによるＥＵＶＬマスクの裏面に対する汚染を露光後に除去し、異物又は傷の影響により発生するパターンの位置ずれ、寸法ずれを低減できるＥＵＶＬマスク及びその更新方法、また、そのためのＥＵＶＬマスク用ブランクス及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板２１の表面に形成された多層反射膜２２と、その上に形成された保護膜２３と、その上に形成された露光光を吸収する吸収膜２４と、基板２１の裏面に多層膜から形成された裏面多層導電膜２５とを備えた。裏面多層導電膜２５は、エッチング耐性の異なる２種類以上の材料Ａ，Ｂを積層される。ＥＵＶ露光時に異物汚染されるか又は傷付いた裏面多層導電膜２５の表層面を、エッチングにより除去して更新する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＥＵＶＬ（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）マスク用ブランクス及びその製造方法、ＥＵＶＬマスク及びその更新方法に関する。

近年、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、リソグラフィの露光も従来の波長が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露光用のマスク（ＥＵＶマスク）は、ＥＵＶ領域の光に対して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とは異なり、反射型のマスクである（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。このような従来のＥＵＶＬマスク用ブランクス、及びＥＵＶＬマスクの一例を、以下に図１を用いて説明する。

図１は、従来のＥＵＶＬマスク用ブランクス及びＥＵＶＬマスクの構造を示す断面図である。図１（ａ）に示す反射型マスクブランク（以下、ＥＵＶＬマスク用ブランクスという）１０は、基板１１の表面に多層膜構造でＥＵＶ光を反射する多層反射膜１２を有し、その多層反射膜１２の上にエッチングストッパー膜（以下、保護膜という）１３が設けられ、更にその上にＥＵＶ光を吸収する吸収膜１４が形成された構造となっている。図１（ｂ）に示す反射型マスク（以下、ＥＵＶＬマスクという）１００は、上記ＥＵＶＬマスク用ブランクス１０の吸収膜１４をパターニングして形成される。ＥＵＶＬマスク１００に入射したＥＵＶ光は、反射膜１２では反射され、吸収膜１４では吸収され、反射されたＥＵＶ光によりウェハ上に縮小転写パターンが形成される。

ＥＵＶ露光（ＥＬＶＬ）では、不図示の露光装置にマスクを設置して露光する際に、マスクの自重によりマスクが僅かでも歪むことにより転写後のパターンの位置ずれが発生するのを防ぐために、静電チャックによるマスク保持方法が用いられている。そのため、図１に示すＥＵＶＬマスク１００のパターン形成された面とは反対側の面に、裏面導電膜１５を設けてマスクを保持することが行われている。

特開２００７−２７３６５１号公報

しかしながら、図１に示す裏面導電膜１５を設けたＥＵＶＬマスク１００において、ウェハ露光後、裏面導電膜１５の表面に、図示せぬ多量の異物による汚染や、静電チャックへの接触による傷が生じ、再びウェハ露光を行おうとすると、これらの汚染によって静電チャック上にてＥＵＶＬマスク１００の平坦度が損なわれ、露光されたパターンの位置精度、寸法精度が悪化するという問題があった。

そこで、裏面導電膜１５に存在する異物を、露光前に洗浄して除去する工程が一般的に行われているが、異物によっては静電チャックにより裏面導電膜１５に埋め込まれてしまうため、洗浄工程で除去できず、さらに傷に関しては除去不能であるため、洗浄工程では裏面導電膜１５の汚染等による悪影響を完全に除去することは難しいという問題があった。

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、繰り返し行われる露光における静電チャックによるＥＵＶＬマスクの裏面に対する汚染を露光後に除去し、異物又は傷の影響により発生するパターンの位置ずれ、寸法ずれを低減できるＥＵＶＬマスク及びその更新方法、また、そのためのＥＵＶＬマスク用ブランクス及びその製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、波長５ｎｍから１５ｎｍの光を露光光に用いる反射型のＥＵＶＬマスク用ブランクスであって、基板（２１）と、該基板（２１）の一方の主面上に形成された多層反射膜（２２）と、該多層反射膜（２２）の上に形成された保護膜（２３）と、該保護膜（２３）の上に形成された前記露光光を吸収する吸収膜（２４）と、前記基板（２１）の他方の主面上に多層膜から形成された裏面多層導電膜（２５）とを備えたことを特徴とする（図２、図３、図５）。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＥＵＶＬマスク用ブランクスにおいて、前記裏面多層導電膜（２５）は、エッチング耐性の異なる２種類以上の材料（Ａ，Ｂ）を積層して構成されることを特徴とする（図３、図７）。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のＥＵＶＬマスク用ブランクスにおいて、前記エッチング耐性の異なる２種類以上の材料（Ａ，Ｂ）は、Ｒｕ及びＳｉＯ_２の組合せと、Ｃｒ及びＳｉＯ_２の組合せと、Ｔａ及びＳｉＯ_２の組合せと、Ｔａ及びＳｉの組合せとのいずれかであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のＥＵＶＬマスク用ブランクスを用いて製造したことを特徴とするＥＵＶＬマスク（図２（ｂ））である。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のＥＵＶＬマスクの更新方法であって、ＥＵＶ露光時に異物汚染されるか又は傷付いた前記裏面多層導電膜（２５）の表層面を、エッチングにより除去して更新することを特徴とする（図６、図７）。

請求項６に記載の発明は、基板（２１）の一方の主面上に、少なくともＥＵＶ光を反射する多層反射膜（２２）と、該多層反射膜（２２）の上に前記ＥＵＶ光を吸収する吸収膜（２４）とを設けてパターン形成層としたＥＵＶＬマスク用ブランクスの製造方法であって、前記基板（２１）の一方の主面上に前記多層反射膜（２２）を形成する工程（Ｓ１０）と、前記多層反射膜（２２）の上に前記吸収膜（２４）を形成する工程（Ｓ２０）と、前記基板（２１）の他方の主面上に多層膜からなる裏面多層導電膜（２５）を形成する工程（Ｓ３０）とを有することを特徴とする（図３、図８）。

本発明によれば、繰り返し行われる露光における静電チャックによるＥＵＶＬマスクの裏面に対する汚染を露光後に除去し、異物又は傷の影響により発生するパターンの位置ずれ、寸法ずれを低減できるＥＵＶＬマスク及びその更新方法、また、そのためのＥＵＶＬマスク用ブランクス及びその製造方法を提供することができる。

従来のＥＵＶＬマスク用ブランクス及びＥＵＶＬマスクの構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスク用ブランクス及びＥＵＶＬマスクの構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスク用ブランクスの裏面多層導電膜の構造を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスクの製造方法を説明するフローチャートを示す図である。 本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスクの製造方法の各工程における断面図である。 本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスクの裏面汚染を除去して更新する工程について説明するフローチャートを示す図である。 本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスクの裏面汚染を除去して更新する方法の各工程における断面図である。 ＥＵＶＬマスクの製造工程の概略を説明するフローチャートを示す図である。

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。なお、本発明の実施形態では、膜と記載しているが、膜を層としても良い。
図２は、本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスク用ブランクス及びＥＵＶＬマスクの構造を示す断面図である。図２（ａ）は、ＥＵＶＬマスク用ブランクス（以下、反射型マスクブランクともいう）２０の断面図である。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。図２（ｂ）は、ＥＵＶＬマスク（以下、反射型マスクともいう）２００の断面図である。図２に示すように、反射型マスクブランク２０は、基板２１の一面上に多層反射膜２２、保護膜２３、吸収膜２４をこの順に形成されている。基板２１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２２はモリブデン（Ｍｏ）を４．２ｎｍ、珪素（Ｓｉ）を２．８ｎｍを交互にイオンビームスパッタリング装置で交互に４０対、合計８０対を最上層が珪素（Ｓｉ）となるように積層されている。次に保護膜２３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。次に吸収膜をタンタル（Ｔａ）を母材として珪素（Ｓｉ）を含む化合物に窒素ガスを雰囲気中に混合した合金をマグネトロンスパッタにより２０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）を含む化合物に窒素ガス、酸素ガスを混合したガスを雰囲気中に混合した合金をマグネトロンスパッタにより５から２０ｎｍ堆積されている。また、基板２１の、多層反射膜２２とは反対側面には多層導電膜２５をマグネトロンスパッタや塗布により形成されている。
また、保護膜２３は、パターン欠陥修正あるいは、その他の工程において、多層反射膜２２に損傷が生じて反射率が低下することを防止するために設けられる場合が多い。なお、保護膜２３の有無は任意である。

次に図２（ｂ）及び図３を参照して、より詳しく説明する。
図３は、本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスク用ブランクスの裏面多層導電膜の構造を示す断面図である。図３に示す反射型マスクブランク２０の裏面多層導電膜２５は２種類以上の材料が、交互に積層された多層構造である。すなわち、ＥＵＶＬマスク用ブランクス２０において、裏面多層導電膜２５は、エッチング耐性の異なる２種類以上の材料Ａ，Ｂを積層して構成されている。ここでは一例として２種類の材料を用いた場合の構造を示すが、２種類以上の材料を用いて多層膜を構成しても良い。多層導電膜２５の材料については、ＥＵＶＬマスク２００はＥＵＶ露光される際、静電チャックによってマスク裏面、すなわち裏面多層導電膜２５を保持されるため、使用する材料のうち１つは導電性を有する材料である必要がある。図３に示すように、裏面最表面となる材料Ａが、導電性材料である必要がある。一方の材料Ｂについては、導電性を有することが好ましいが、誘電作用を示す絶縁材料であってもよく、その膜厚によってはトンネル電流を活用できるので必要はないが、材料Ａ、材料Ｂは、互いのエッチングに対して耐性（選択比）を持つ材料を選択する必要がある。つまり、汚染された多層導電膜を除去する工程において、材料Ａをエッチングする際には材料Ｂがエッチングストッパーとしての機能を有し、続いて材料Ｂをエッチングする際には材料Ａがエッチングストッパーとなり、かつそのまま材料Ａが多層導電膜２５の最表面となる。多層導電膜２５は、これらの材料Ａと材料Ｂをマグネトロンスパッタや塗布により、交互に積層して形成される。一例として、材料Ａをルテニウム（Ｒｕ）、材料Ｂを二酸化珪素（ＳｉＯ_２）とし、ルテニウム（Ｒｕ）を１０ｎｍから２０ｎｍ、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）を５ｎｍから１０ｎｍの厚みで、５〜１０回繰り返して積層し、最上層がルテニウム（Ｒｕ）となるように積層する。

なお、上述したエッチング耐性の異なる２種類以上の材料Ａ，Ｂとして、ルテニウム（Ｒｕ）及び二酸化珪素（ＳｉＯ_２）の組合せ以外に、クロム（Ｃｒ）及び二酸化珪素（ＳｉＯ_２）の組合せと、タンタル（Ｔａ）及び二酸化珪素（ＳｉＯ_２）の組合せと、タンタル（Ｔａ）及び珪素（Ｓｉ）の組合せてあっても良い。

次に、本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスクの製造方法を図４乃至図５を参照して説明する。
図４は、本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスクの製造方法を説明するフローチャートを示す図である。
図５は、本発明の実施例に係る反射型マスクの製造方法の各工程における断面図である。

ここで、図２（ａ）に示すＥＵＶＬ用マスクブランク２０を用いて図２（ｂ）に示すＥＵＶＬマスク２００を製造する工程を図５及び図６を用いて説明する。まず、図２（ａ）に示す反射型マスクブランク２０を用意し、図２（ｂ）に示すように、吸収膜２４に回路パターンＡを形成する。図４及び図５に示すように、まず、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２６（図４では不図示）を、吸収膜２４に２００ｎｍの膜厚で塗布（Ｓ１）する。工程Ｓ１の後、所定の回路パターンＡを電子線描画装置により描画する（Ｓ２）。工程Ｓ２の後、アルカリ溶液などで現像（Ｓ３）を行う。工程Ｓ３により形成したレジスト２６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（Ｓ４）を行う。工程Ｓ４のエッチングにより、不要なレジスト２６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（Ｓ５）する。工程Ｓ５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Ｓ１〜Ｓ７により回路パターンＡが形成され、反射型マスク２００が完成する。

次に本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスクの裏面汚染を除去して更新する方法について図６及び図７を参照して説明する。
図６は、本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスクの裏面汚染を除去して更新する工程について説明するフローチャートを示す図である。
図７は、本発明の実施形態に係るＥＵＶＬマスクの裏面汚染を除去して更新する方法の各工程における断面図である。

まず露光に使用して裏面が汚染されたＥＵＶＬマスクを用意する。最表面の材料Ａ（Ｒｕ）を、酸素ガスを用いたガスプラズマエッチング（Ｓ１１）により除去する。続いて工程Ｓ１１によって最表面に露出した材料Ｂ（ＳｉＯ_２）を、フッ化水素（ＨＦ）を用いたウェットエッチング（Ｓ１２）により除去する。その工程Ｓ１２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する（Ｓ１３）。その工程Ｓ１３の後、遠心力を利用したスピン乾燥（Ｓ１４）を行う。

以上の工程Ｓ１１〜Ｓ１３により、露光中の静電チャックにより汚染された裏面を再生することが可能となった。また、本工程Ｓ１１〜Ｓ１３は、多層導電膜の積層数だけ繰り返し行うことができる。したがって、マスク裏面、すなわち、裏面多層導電膜２５は、露光時に汚染されても、更新可能である。つまり、繰り返し再生して利用することが可能である。

以下、ＥＵＶＬマスク２００の製造方法について、その概略を説明する。
図８は、ＥＵＶＬマスクの製造工程の概略を説明するフローチャートを示す図である。図８に示すように、先ず、工程Ｓ１０により基板２１の一方の主面上に、多層反射膜２２を形成する。ここで、オプション工程Ｓ１５として多層反射膜２２の上に保護膜２３を形成した後、その上に吸収膜２４を形成する場合もある。次に、工程Ｓ２０により多層反射膜２２の上に吸収膜２４を形成する。そして、工程Ｓ３０により基板２１の他方の主面上に多層膜からなる裏面多層導電膜２５を形成する。この工程Ｓ１０〜Ｓ３０により製造されるＥＵＶＬマスク用ブランクス２００は、製造方法基板２１の一方の主面上に、少なくともＥＵＶ光を反射する多層反射膜２２と、その多層反射膜２２の上にＥＵＶ光を吸収する吸収膜２４とを設けてパターン形成層とする。

以下、図２及び図４も参照して、ＥＵＶＬマスク２００の製造方法について、より具体的な説明をする。
図２に示した反射型マスク用ブランクス２０を用意した。このＥＵＶＬマスク用ブランクス２０は、基板２１の上に波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して反射率が６４％程度となるように設計されたＭｏとＳｉの４０ペアの多層反射膜２２が形成されている。その多層反射膜２２の上に、２．５ｎｍ厚のＲｕの保護膜２３と、更にその上に７０ｎｍ厚のＴａＳｉからなる吸収膜２４とが、順次形成されている。また、ブランクス裏面には、ＲｕとＳｉＯ_２とによるぺア層が、１０ペア積層された裏面多層導電膜２５が形成されている。

図４を参照してＥＵＶＬマスク２００の各製造工程を説明する。ＥＵＶＬマスク用ブランクス２０に対し、ポジ型化学増幅レジスト２６（ＦＥＰ１７１：富士フィルムエレクトロニクスマテリアルズ）を３００ｎｍの膜厚で塗布する（Ｓ１）。工程Ｓ１に続いて、電子線描画機（ＪＢＸ３０４０：日本電子）によって描画（Ｓ２）する。工程Ｓ１の後、１１０度、１０分のＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ；露光後の軽い熱処理）及びスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック）により、レジスト２６の部分にレジストパターンを形成する（Ｓ３）。

次いで、ドライエッチング装置を用いて、ＣＦ_４プラズマとＣｌ_２プラズマにより、吸収層２４をエッチングし（Ｓ４）、レジスト剥離（Ｓ５）、洗浄（Ｓ６）、乾燥（Ｓ７）する工程により、図２に示す回路パターンＡを有するＥＵＶＬマスク２００を製造した。回路パターンＡは、寸法２００ｎｍの１：１のライン＆スペースパターンをマスク中心に配置した。パターン領域の大きさは、１０ｃｍ×１０ｃｍとした。

次に本実施形態に係るＥＵＶＬマスク２０の裏面多層導電膜２５における表面の更新処理について説明する。ＥＵＶ露光により裏面多層導電膜２５の表面が汚染されたＥＵＶＬマスク２０を用意した。このＥＵＶＬマスク２０は、図２に示したものと同様である。

図６を参照してＥＵＶＬマスク２０の裏面汚染を除去して更新する工程を説明する。ＥＵＶＬマスク２００の裏面多層導電膜２５の表面を、不図示のドライエッチング装置を用いて、先ず、Ｏ_２プラズマにより、最表面のＲｕ膜をエッチングする（Ｓ１１）。工程Ｓ１１の次に、ウェットエッチング装置を用いてＳｉＯ_２膜をエッチングする（Ｓ１２）。この工程Ｓ１２により、ＲｕとＳｉＯ_２の１ペアを除去する。続いて洗浄（Ｓ１３）及び乾燥（Ｓ１４）する。これらの工程Ｓ１１〜Ｓ１４により、固着した異物や傷のついた裏面多層導電膜２５の表面を、薄く除去した結果、更新処理が完了する。このように、ＥＵＶＬマスクの更新方法は、ＥＵＶ露光時に異物汚染されるか又は傷付いた裏面多層導電膜の表層面を、エッチングにより除去して更新する方法である。

本発明は前記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。

１０，２０ 反射型マスク用ブランク（ＥＵＶＬマスク用ブランクス）
１１，２１ 基板
１２，２２ 多層反射膜
１３，２３ 保護膜
１４，２４ 吸収膜
１５，２５ 裏面導電膜
２６ レジスト（パターン）
１００，２００ 反射型マスク（ＥＵＶＬマスク）

Claims (6)

1. 波長５ｎｍから１５ｎｍの光を露光光に用いる反射型のＥＵＶＬ（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）マスク用ブランクスであって、
   基板と、
   該基板の一方の主面上に形成された多層反射膜と、
   該多層反射膜の上に形成された保護膜と、
   該保護膜の上に形成された前記露光光を吸収する吸収膜と、
   前記基板の他方の主面上に多層膜から形成された裏面多層導電膜とを備えたことを特徴とするＥＵＶＬマスク用ブランクス。
2. 前記裏面多層導電膜は、エッチング耐性の異なる２種類以上の材料を積層して構成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶＬマスク用ブランクス。
3. 前記エッチング耐性の異なる２種類以上の材料は、Ｒｕ及びＳｉＯ_２の組合せと、Ｃｒ及びＳｉＯ_２の組合せと、Ｔａ及びＳｉＯ_２の組合せと、Ｔａ及びＳｉの組合せとのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載のＥＵＶＬマスク用ブランクス。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のＥＵＶＬマスク用ブランクスを用いて製造したことを特徴とするＥＵＶＬマスク。
5. 請求項４に記載のＥＵＶＬマスクの更新方法であって、
   ＥＵＶ露光時に異物汚染されるか又は傷付いた前記裏面多層導電膜の表層面を、エッチングにより除去して更新することを特徴とするＥＵＶＬマスクの更新方法。
6. 基板の一方の主面上に、少なくともＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜の上に前記ＥＵＶ光を吸収する吸収膜とを設けてパターン形成層としたＥＵＶＬマスク用ブランクスの製造方法であって、
   前記基板の一方の主面上に前記多層反射膜を形成する工程と、
   前記多層反射膜の上に前記吸収膜を形成する工程と、
   前記基板の他方の主面上に多層膜からなる裏面多層導電膜を形成する工程とを有することを特徴とするＥＵＶＬマスク用ブランクスの製造方法。

Images