JP2015008265A - Euvリソグラフィ用反射型マスクブランク - Google Patents
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Abstract
Description
EUVマスクを用いたEUVリソグラフィにより、基板上のレジストに転写パターンを形成する際に要求されるのは、EUV波長域の反射光(以下「EUV反射光」という。)のコントラスト、すなわち、マスクパターン形成時に吸収層が除去され、反射層が露出した部位からのEUV反射光と、マスクパターン形成時に吸収層が除去されなかった部位からのEUV反射光と、のコントラストである。よって、EUV反射光のコントラストが十分確保できる限り、照射されたEUV光が吸収層で全て吸収されなくても全く問題ないと考えられていた。
φ=4π(1−n)×d×cosθ/λ
ここで、φ:位相差、n:吸収層の屈折率、d:吸収層の膜厚、θ:EUV光の入射角度、λ:EUV光の波長、である。
上記位相差φが180°(=π)となるとき、反射コントラストは最大となる。そのときの膜厚は下記の式で表される。
d=λ/{4(1−n)×cosθ}
すなわち、吸収層の屈折率nが小さいほど、吸収層の薄膜化には有利である。例えば、Taを主成分とした吸収層の場合、その屈折率は、n≒0.945であるため、吸収層の屈折率が、0.945未満であれば、さらに薄膜化が可能となる。また、消衰係数kは、k=0.020〜0.080であることが2〜30%の反射率を得るためには好ましい。
したがって、吸収層は、屈折率が0.945未満であって、かつ、消衰係数kが0.020〜0.080であると、薄膜化にとって好ましい。
前記吸収層が、表面側の層(上層)と基板側の層(下層)で構成され、
前記吸収層の上層および下層のうち、一方が、クロム(Cr)を主成分とし、酸素(O)および窒素(N)のうち少なくとも一方を含有するCr系膜であり、
他方が、タンタル(Ta)およびパラジウム(Pd)を主成分とし、酸素(O)および窒素(N)のうち少なくとも一方を含有するTaPd系膜であり、
前記吸収層が、下記(1)〜(5)を満足するEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク(以下、「本発明のEUVマスクブランク」という。)を提供する。
(1)前記吸収層の合計膜厚(L)が30nm以上45nm以下である。
(2)前記TaPd系膜の膜厚が8nm以上36nm以下である。
(3)前記吸収層の表面におけるEUV光のピーク反射率が5%以上12%以下である。
(4)前記反射層の表面におけるEUV反射光と、前記吸収層の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ)が180°±10°の範囲内である。
(5)前記吸収層の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する前記位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL)が、15deg/nm以下である。
前記TaPdO膜が、前記Taの含有率が7〜32at%であり、Pdの含有率が8〜38at%であり、Oの含有率が30〜85at%であることが好ましい。
前記TaPdON膜が、前記Taの含有率が5〜27at%であり、Pdの含有率が5〜33at%であり、OおよびNの合計含有率が40〜90at%であり、OとNの組成比がO:N=9:1〜6:4であることが好ましい。
図1は、本発明のEUVマスクブランクの1実施形態を示す概略断面図である。図1に示すマスクブランク1は、基板11上にEUV光を反射する反射層12と、EUV光を吸収する吸収層14と、がこの順に形成されている。反射層12と吸収層14との間には、吸収層14へのパターン形成時に反射層12を保護するための保護層13が形成されている。本発明のEUVマスクブランク10では、吸収層14が、上層14aと下層14bで構成されている。但し、本発明のEUVマスクブランク1において、図1に示す構成中、基板11、反射層12および吸収層14(上層14aおよび下層14b)のみが必須であり、保護層13は任意の構成要素である。
以下、マスクブランク1の個々の構成要素について説明する。
基板11の大きさや厚さなどはマスクの設計値等により適宜決定される。後で示す実施例では外形6インチ(152mm)角で、厚さ0.25インチ(6.3mm)のSiO2−TiO2系ガラスを用いた。
基板11の反射層12が形成される側の表面には欠点が存在しないことが好ましい。しかし、存在している場合であっても、凹状欠点および/または凸状欠点によって位相欠点が生じないように、凹状欠点の深さおよび凸状欠点の高さが2nm以下であり、かつこれら凹状欠点および凸状欠点の半値幅が60nm以下であることが好ましい。
また、保護層13中には、TaおよびCrを含まないことが、保護層13表面からのEUV光の反射率の低下を防ぐという理由で好ましい。保護層13中のTa、Crの含有率は、それぞれ5at%以下、特に3at%以下が好ましく、さらにはTaおよびCrを含まないことが好ましい。
保護層13の厚さは1〜60nm、特に1〜10nmが好ましい。
また、位相シフトの原理を利用するためには、吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率、具体的には、EUV光を入射角6度で吸収層14表面に照射した際に、波長13.5nm付近の光の反射率の最大値(ピーク反射率)は、5%以上12%以下が好ましい。
(1)吸収層14の合計膜厚(L)が30nm以上45nm以下である。
(2)TaPd系膜の膜厚が8nm以上36nm以下である。
(3)吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率が5%以上12%以下である。
(4)反射層12の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ)が180°±10°の範囲内である。
(5)吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL)が、15deg/nm以下である。
また、CrN膜中におけるNの含有率は、3〜60at%であると、膜応力を小さくできるという理由から好ましく、3〜55at%がより好ましく、5〜55at%がさらに好ましい。Crが40at%未満(すなわちNが60at%超)の場合、所望の光学特性が得られない。さらにCrが97at%超(すなわちNが3at%未満)の場合、膜応力が大きくなるという問題がある。
なお、CrN膜中のCrおよびNの合計含有率は、95〜100at%が好ましく、97〜100at%がより好ましく、99〜100at%がさらに好ましい。
上記で例示したTaPd系膜の中でも、TaPdN膜が、EUV光に対して低屈折率となるため、吸収層の薄膜化に有利に働くという理由から好ましい。
また、TaPdN膜中におけるPdの含有率が20〜70at%であると、EUV光に対して低屈折率となるため、吸収層の薄膜化に有利に働くという理由から好ましく、20〜65at%がより好ましく、25〜65at%がさらに好ましい。
また、TaPdN膜中におけるNの含有率が10〜70at%であると、EUV光に対して低屈折率となるため、吸収層の薄膜化に有利に働くという理由、および膜応力を小さくできるという理由から好ましく、10〜60at%がより好ましく、10〜50at%がさらに好ましい。Taの含有率が60at%超、あるいはPdの含有率が20at%未満の場合は、所望の光学特性が得られない可能性がある。また、Taの含有率が10at%未満、あるいはPdの含有率が70at%超の場合、エッチングレートが遅くなるなどの問題がある。さらに、Nの含有率が70at%超の場合、所望の光学特性が得られない可能性があり、Nの含有率が10at%未満の場合、膜応力が大きくなるという問題がある。
なお、TaPdN膜中のTa、PdおよびNの合計含有率は、95〜100at%が好ましく、97〜100at%がより好ましく、99〜100at%がさらに好ましい。
条件(1)について
吸収層14の合計膜厚(L)が30nm未満だと、反射層12の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ)が、180°±10°の範囲内とならない。
一方、吸収層14の合計膜厚(L)が45nm超だと、吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率が5%未満となる。または、反射層12の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ)が、180°±10°の範囲内とならない。
吸収層14の合計膜厚(L)は、30nm以上43nm以下が好ましく、30nm以上40nm以下がより好ましい。
TaPd系膜の膜厚が8nm未満だと、吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率が5%未満となる。または、反射層12の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ)が、180°±10°の範囲内とならない。
一方、TaPd系膜の膜厚が36nm超だと以下の点で問題となる。
吸収層14にパターン形成する際には、該吸収層14の一部をドライエッチングプロセスにより除去する。本発明の吸収層14は、構成材料が互いに異なる上層14aと下層14bで構成されているため、ドライエッチングプロセスに使用するエッチングガスの種類がそれぞれ異なる。Crを主成分とするCr系膜の場合、塩素系ガス(Cl2、BCl3)がエッチングガスとして好ましく使用される。一方、主成分としてPdを含むTaPd系膜の場合、フッ素系ガス(CF4、CF3H)を用いたエッチングガスとして好ましく使用される。但し、TaPd系膜の場合、Taを主成分とし、Pdを含まない従来のTa系膜(例えば、TaN,TaNH,TaBN)に比べて、ドライエッチングプロセスを実施した際のエッチングレートが1/2〜1/6程度と遅い。このため、TaPd系膜の膜厚が36nm超だと、吸収層14にパターン形成する目的で、ドライエッチングプロセスを実施する際に、エッチングレートの遅さが問題となる。
また、TaPd系膜の膜厚は、8nm以上34nm以下が好ましく、8nm以上32nm以下がより好ましく、8nm以上30nm以下がさらに好ましく、8nm以上25nm以下がさらに好ましく、8nm以上23nm以下がさらに好ましく、8nm以上20nm以下が特に好ましい。
ただし、マスクブランク1が、RuまたはRu化合物を構成材料とする保護層13を有する構成において、以下の理由で、上層14aがTaPd系膜であり、下層14bがCr系膜である組合せが好ましい場合がある。前述するように、Cr系膜のドライエッチングプロセスを実施する際には、塩素系ガスをエッチングガスとして使用する。塩素系ガスによるドライエッチングプロセスは、RuまたはRu化合物を構成材料とする保護層13に与えるダメージが少ない。そのため、下層14bがCr系膜である場合、その直下にあるRuまたはRu化合物を構成材料とする保護層13へのダメージを低減できる。
一方、上層14aがCr系膜であり、下層14bがTaPd系膜である組合せの構成において、以下の理由により好ましい場合がある。前述するように、TaPd系膜のドライエッチングプロセスを実施する際には、フッ素系ガスをエッチングガスとして使用する。上層の14aのCr系膜は、フッ素系ガスによるドライエッチングプロセスに対して耐性が高い。そのため、下層14bのTaPd系膜をフッ素系ガスでドライエッチングする際に、上層14aのCr系膜がハードマスクとして作用するため、パターン形成時のために塗布するレジストを薄膜化でき、パターンの微細化に有利に働く。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率を5%以上12%以下とするのは、上述したように、位相シフトの原理を利用するうえで好ましいからである。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率は、5%以上11%以下が好ましく、5%以上10%以下がより好ましい。
なお、吸収層14上に、後述する低反射層を形成する場合、低反射層の表面におけるEUV光のピーク反射率が上記の範囲を満たすことが好ましい。
反射層12の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ)を、180°±10°の範囲内とするのは、位相シフトの原理を利用するためである。
なお、反射層12上に保護層13が形成されている場合は、保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差をφとする。この点については、条件(5)も同様である。
図3に示すように、吸収層14の合計膜厚(L)と、位相差(φ)との関係をプロットすると、極大値と極小値とを交互に取りつつ、正弦曲線様の曲線をなす。
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL)を、15deg/nm以下とするのは、条件(4)、すなわち、φが180°±10°の範囲内となる膜厚での、膜厚変化に対する位相差変化を小さくするためである。
条件(5)を満たす場合、膜厚±0.7nmの変化に対する位相差が180°±10°の範囲内であり、吸収層14の成膜過程において、許容し得る膜厚の範囲を広くできる。即ち、成膜工程で起こり得る程度に、吸収層の膜厚のばらつきが生じても、EUVマスクブランクの面内におけるEUV光の光学特性の変動、およびEUVマスクブランク毎のEUV光の光学特性の変動(個体差)を抑制できる。
上層14aおよび下層14bを構成するCr系膜およびTaPd系膜の結晶状態が、アモルファスであれば、吸収層14の表面が平滑性に優れている。
本発明のEUVマスクブランク1では、上層14aおよび下層14bを構成するCr系膜およびTaPd系膜の結晶構造が、アモルファスであることにより得られる吸収層14表面の表面粗さ(rms)は、0.5nm以下が好ましい。ここで、吸収層14表面の表面粗さは原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope)を用いて測定できる。吸収層14表面の表面粗さが大きいと、吸収層14に形成されるパターンのエッジラフネスが大きくなり、パターンの寸法精度が悪くなる。パターンが微細になるに従いエッジラフネスの影響が顕著になるため、吸収層14表面は平滑であることが要求される。
吸収層14表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、吸収層14表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。吸収層14表面の表面粗さ(rms)は、0.4nm以下がより好ましく、0.3nm以下がさらに好ましい。
CrN膜の形成条件
スパッタリングガス:ArとN2の混合ガス(Arガス濃度30〜70vol%、N2ガス濃度30〜70vol%、ガス圧0.5×10-1Pa〜1.0Pa)
投入電力:300〜2000W
成膜速度:0.0083〜1nm/sec
なお、上記ではスパッタリングガスがArとN2の混合ガスの場合について記載したが、スパッタリングガスとして、Ar以外の不活性ガスとN2の混合ガス、あるいは複数の不活性ガスN2の混合ガスを使用する場合、その不活性ガスの合計濃度が上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にする。
ここで、Taと、Pdと、を含有するターゲットの使用といった場合、2種類の金属ターゲット、すなわち、Taターゲットと、Pdターゲットと、を使用すること、および、Taと、Pdと、を含む化合物ターゲットを使用することのいずれも含む。
なお、2種類の金属ターゲットの使用は、TaPdNの構成成分を調整するのに好都合である。2種類の金属ターゲットを使用する場合、ターゲットへの投入電力を調整することによって、TaPdN膜の構成成分を調整できる。一方、化合物ターゲットを使用する場合、形成されるTaPdN膜が所望の組成となるように、ターゲット組成をあらかじめ調整することが好ましい。
不活性ガス雰囲気がArとN2とを含む場合を例にTaPdN膜の形成条件を以下に示す。
TaPdN膜の形成条件
スパッタリングガス:ArとN2の混合ガス(Arガス濃度97〜20vol%、N2ガス濃度3〜80vol%、ガス圧0.5×10-1Pa〜1.0Pa)
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは70〜500W
成膜速度:0.0083〜1nm/sec、好ましくは0.017〜0.75nm/sec、より好ましくは0.025〜0.5nm/sec
なお、上記ではスパッタリングガスがArとN2の混合ガスの場合について記載したが、スパッタリングガスとして、Ar以外の不活性ガスとN2の混合ガス、あるいは複数の不活性ガスN2の混合ガスを使用する場合、その不活性ガスの合計濃度が上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にする。
吸収層上に検査光における低反射層を形成すれば、検査光の波長での反射率が極めて低くなり、検査時のコントラストが良好となる。吸収層上に低反射層を形成する場合、該低反射層は、検査光の波長領域の光線を低反射層表面に照射した際に、該検査光の波長の最大反射率は、15%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、5%以下がさらに好ましい。
低反射層における検査光の波長の反射率が15%以下であれば、該検査時のコントラストが良好である。具体的には、反射層表面または保護層表面における検査光の波長の反射光と、低反射層表面における検査光の波長の反射光と、のコントラストが、30%以上となる。
コントラスト(%)=((R2−R1)/(R2+R1))×100
ここで、検査光の波長におけるR2は反射層表面または保護層表面での反射率であり、R1は低反射層表面での反射率である。なお、上記R1およびR2は、EUVマスクブランクの吸収層(および低反射層)にパターンを形成した状態で測定する。上記R2は、パターン形成によって吸収層および低反射層が除去され、外部に露出した反射層表面または保護層表面で測定した値であり、R1はパターン形成によって除去されずに残った低反射層表面で測定した値である。
本発明のEUVマスクブランクが低反射層を有する場合、上記式で表されるコントラストは、45%以上がより好ましく、60%以上がさらに好ましく、80%以上が特に好ましい。
この特性を満たす低反射層としては、タンタル(Ta)、パラジウム(Pd)、クロム(Cr)、ケイ素(Si)、ハフニウム(Hf)からなる群から選ばれる少なくともひとつと、酸素(O)および窒素(N)からなる群から選ばれる少なくともひとつと、を含有するものがある。このような低反射層の好適例としては、TaPdO層、TaPdON層、TaON層、CrO層、CrON層、SiON層、SiN層、HfO層、HfON層が挙げられる。
低反射層中のTa、Pd、Cr、Si、Hfの合計含有量は、10〜55at%、特に10〜50at%であると、パターン検査光の波長領域に対する光学特性を制御できるという理由で好ましい。
また、低反射層中におけるOおよびNの合計含有率が、45〜90at%、特に50〜90at%であると、パターン検査光の波長領域に対する光学特性を制御できるという理由で好ましい。なお、該低反射層中のTa、Pd、Cr、Si、Hf、OおよびNの合計含有率は95〜100at%が好ましく、97〜100at%がより好ましく、99〜100at%がさらに好ましい。
上記したように、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度の悪化が防止するため、吸収層表面は平滑であることが要求される。低反射層は、吸収層上に形成されるため、同様の理由から、その表面は平滑であることが要求される。
低反射層表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、低反射層15表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。低反射層表面の表面粗さ(rms)は0.4nm以下であることがより好ましく、0.3nm以下であることがさらに好ましい。
なお、表面粗さの低減という点では、低反射層にNを含有させることが好ましい。
なお、2種類以上の金属ターゲットの使用は、低反射層の構成成分を調整するのに好都合である。なお、2種類以上の金属ターゲットを使用する場合、ターゲットへの投入電力を調整することによって、吸収層の構成成分を調整できる。一方、化合物ターゲットを使用する場合、形成される低反射層が所望の組成となるように、ターゲット組成をあらかじめ調整することが好ましい。
但し、低反射層がOを含有する場合、He、Ar、Ne、KrおよびXeのうち少なくともひとつと、O2と、を含む不活性ガス雰囲気中でスパッタリング法を実施する。低反射層15がNを含有する場合、He、Ar、Ne、KrおよびXeのうち少なくともひとつと、N2と、を含む不活性ガス雰囲気中でスパッタリング法を実施する。低反射層がOおよびNを含有する場合、He、Ar、Ne、KrおよびXeのうち少なくともひとつと、O2およびN2と、を含む不活性ガス雰囲気中でスパッタリング法を実施する。
不活性ガス雰囲気がArとO2の混合ガス雰囲気の場合を例に低反射層の形成条件を以下に示す。
低反射層の形成条件
ガス圧:1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜40×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜30×10-1Pa。
スパッタリングガス:ArとO2の混合ガス(O2ガス濃度3〜80vol%、好ましくは5〜60vol%、より好ましくは10〜40vol%。
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:0.01〜60nm/min、好ましくは0.05〜45nm/min、より好ましくは0.1〜30nm/min
なお、Ar以外の不活性ガスあるいは複数の不活性ガスを使用する場合、その不活性ガスの合計濃度が上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にする。また、不活性ガス雰囲気がN2を含有する場合はN2濃度、不活性ガス雰囲気がN2およびO2を含有する場合、その合計濃度を上記した酸素濃度と同じ濃度範囲にする。
図4および図5は、表面保護層が形成されたEUVマスクブランクを示した概略断面図である。図4に示すEUVマスクブランク1では、吸収層14の上層14aが、TaPdN膜14a1と、該TaPdN膜14a1上に形成された表面保護層14a2と、の二層構造である。図4に示すマスクブランク1では、吸収層14の下層14bはCr系膜である。
図5は、表面保護層が形成されたEUVマスクブランクの別の態様を示した概略断面図である。図5に示すEUVマスクブランク1では、吸収層14の上層14aが、CrN膜14a1と、該CrN膜14a1上に形成された表面保護層14a2と、の二層構造である。図5に示すマスクブランク1では、吸収層14の下層14bはTaPd系膜である。
表面保護層14a2がTaPdO膜の場合、O含有率が30at%未満だと、洗浄に用いる酸性溶液で該TaPdO膜が浸食されやすいため、表面保護層としての機能を十分発揮できない。一方、TaPdO膜のO含有率が85at%超だと、成膜時に放電が不安定になる等の問題がある。表面保護層14a2としてのTaPdO膜は、O含有率が、35〜85at%が好ましく、40〜85at%がより好ましい。
表面保護層14a2としてのTaPdO膜は、TaおよびPdの合計含有率が15〜70atであり、15〜65at%が好ましく、15〜60at%がより好ましい。
表面保護層14a2としてのTaPdO膜は、Ta含有率が7〜32at%であり、Pd含有率が8〜38at%であればよく、さらにTa含有率が7〜30at%であり、Pd含有率が8〜35at%であれば好ましく、Ta含有率が7〜27at%であり、Pd含有率が8〜33at%であればより好ましい。
表面保護層14a2としてのTaPdON膜は、OおよびNの合計含有率が、40〜85at%が好ましく、40〜80at%がより好ましい。OとNの組成比は、O:N=9:1〜6.5:3.5が好ましく、O:N=9:1〜7:3がより好ましい。
表面保護層14a2としてのTaPdON膜は、TaおよびPdの合計含有率が10〜60atであり、15〜60at%が好ましく、20〜60at%がより好ましい。
表面保護層14a2としてのTaPdON膜は、Ta含有率が5〜27at%であり、Pd含有率が5〜33at%であればよく、さらにTa含有率が7〜27at%であり、Pd含有率が8〜33at%であれば好ましく、Ta含有率が9〜27at%であり、Pd含有率が11〜33at%であればより好ましい。
表面保護層14a2としてのCrO膜は、Cr含有率が、15〜65at%が好ましく、15〜60at%がより好ましい。O含有率は、35〜85at%が好ましく、40〜85at%がより好ましい。
表面保護層14a2としてのCrON膜は、Cr含有率が、15〜60at%が好ましく、20〜60at%がより好ましい。OおよびNの合計含有率は、40〜85at%が好ましく、40〜80at%がより好ましい。OとNの組成比は、O:N=9:1〜6.5:3.5が好ましく、O:N=9:1〜7:3がより好ましい。
また、表面保護層14a2の膜厚は、1〜5nmがより好ましく、1.5〜5nmがさらに好ましい。
CrO膜の形成条件
ガス圧:1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜40×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜30×10-1Pa。
スパッタリングガス:ArとO2の混合ガス(O2ガス濃度3〜80vol%、好ましくは5〜60vol%、より好ましくは10〜40vol%)。
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:0.00017〜1nm/sec、好ましくは0.00083〜0.75nm/sec、より好ましくは0.0017〜0.5nm/sec
なお、上記ではスパッタリングガスがArとO2の混合ガスの場合について記載したが、スパッタリングガスとして、Ar以外の不活性ガスとO2の混合ガス、あるいは複数の不活性ガスとO2の混合ガスを使用する場合、その不活性ガスの合計濃度が上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にする。この点については、以下に記載する他の膜の形成条件についても同様である。
CrON膜の形成条件
ガス圧:1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜40×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜30×10-1Pa。
スパッタリングガス:ArとO2とN2の混合ガス(O2ガス濃度5〜80vol%、N2ガス濃度5〜75vol%、好ましくはO2ガス濃度6〜70vol%、N2ガス濃度6〜35vol%、より好ましくはO2ガス濃度10〜30vol%、N2ガス濃度10〜30vol%。Arガス濃度5〜90vol%、好ましくは10〜88vol%、より好ましくは20〜80vol%)。
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:0.00017〜1nm/sec、好ましくは0.00083〜0.75nm/sec、より好ましくは0.0017〜0.5nm/sec
本明細書において、Taと、Pdと、を含有するターゲットの使用といった場合、2種類の金属ターゲット、すなわち、Taターゲットと、Pdターゲットと、を使用すること、および、Taと、Pdと、を含む化合物ターゲットを使用することのいずれも含む。
なお、2種類の金属ターゲットの使用は、TaPdOの構成成分を調整するのに好都合である。2種類の金属ターゲットを使用する場合、ターゲットへの投入電力を調整することによって、TaPdO膜の構成成分を調整できる。一方、化合物ターゲットを使用する場合、形成されるTaPdO膜が所望の組成となるように、ターゲット組成をあらかじめ調整することが好ましい。
不活性ガス雰囲気がArとO2とを含む場合を例にTaPdO膜の形成条件を以下に示す。
TaPdO膜の形成条件
ガス圧:1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜40×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜30×10-1Pa。
スパッタリングガス:ArとO2の混合ガス(O2ガス濃度3〜80vol%、好ましくは5〜60vol%、より好ましくは10〜40vol%)。
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:0.00017〜1nm/sec、好ましくは0.00083〜0.75nm/sec、より好ましくは0.0017〜0.5nm/sec
TaPdON膜の形成条件
ガス圧:1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜40×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜30×10-1Pa。
スパッタリングガス:ArとO2とN2の混合ガス(O2ガス濃度5〜80vol%、N2ガス濃度5〜75vol%、好ましくはO2ガス濃度6〜70vol%、N2ガス濃度6〜35vol%、より好ましくはO2ガス濃度10〜30vol%、N2ガス濃度10〜30vol%。Arガス濃度5〜90vol%、好ましくは10〜88vol%、より好ましくは20〜80vol%)。
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:0.00017〜1nm/sec、好ましくは0.00083〜0.75nm/sec、より好ましくは0.0017〜0.5nm/sec
高誘電性コーティングは、公知の成膜方法、例えば、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法といったスパッタリング法、CVD法、真空蒸着法、電解メッキ法を用いて形成できる。
実施例1
本実施例では、図1に示すEUVマスクブランク1を作製した。
成膜用の基板11として、SiO2−TiO2系のガラス基板(外形6インチ(152mm)角、厚さが6.3mm)を使用した。このガラス基板の20℃における熱膨張係数は0.05×10-7/℃、ヤング率は67GPa、ポアソン比は0.17、比剛性は3.07×107m2/s2である。このガラス基板を研磨により、表面粗さ(rms)が0.15nm以下の平滑な表面と100nm以下の平坦度に形成した。
平板形状をした通常の静電チャックに、形成したCr膜を用いて基板11(外形6インチ(152mm)角、厚さ6.3mm)を固定して、該基板11の表面上にイオンビームスパッタリング法を用いてSi膜およびMo膜を交互に成膜することを40周期繰り返すことにより、合計膜厚272nm((4.5nm+2.3nm)×40)のMo/Si多層反射膜(反射層12)を形成した。
さらに、Mo/Si多層反射膜(反射層12)上に、イオンビームスパッタリング法を用いてRu膜(膜厚2.5nm)と成膜することにより、保護層13を形成した。
Si膜の成膜条件
ターゲット:Siターゲット(ホウ素ドープ)
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:700V
成膜速度:0.077nm/sec
膜厚:4.5nm
Mo膜の成膜条件
ターゲット:Moターゲット
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:700V
成膜速度:0.064nm/sec
膜厚:2.3nm
Ru膜の成膜条件
ターゲット:Ruターゲット
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:500V
成膜速度:0.023nm/sec
膜厚:2.5nm
下層14b(CrN膜)の成膜条件は以下のとおり。
下層14b(CrN膜)の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタリングガス:ArとN2の混合ガス(Ar:58.2vol%、N2:41.8vol%、ガス圧:0.1Pa)
投入電力:1500W
成膜速度:0.18nm/sec
膜厚:16nm
形成された膜組成は、X線光電子分光装置(X−ray Photoelectron Spectrometer)(PERKIN ELEMER−PHI社製)、二次イオン質量分析装置(Secondary Ion Mass Spectrometer)(PHI−ATOMIKA製)、ラザフォード後方散乱分光装置(Rutherford Back Scattering Spectroscopy)(神戸製鋼社製)を用いて測定する。下層14b(CrN膜)の組成比(at%)は、Cr:N=86.0:14.0であった。
上層14a(TaPdN膜)の成膜条件
ターゲット:TaターゲットおよびPdターゲット
スパッタリングガス:ArとN2混合ガス(Ar:86vol%、N2:14vol%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:Taターゲット=150W、Pdターゲット=75W
成膜速度:0.32nm/sec
膜厚:16nm
形成された膜組成は上層14aと同様の方法で測定する。上層14a(TaPdN膜)の組成は、Ta:Pd:N=41:25:34である。
上記の膜構成における、吸収層14表面でのEUV反射率、および、保護層13表面と吸収層14表面との位相差(φ)を計算で求めた。さらに、膜厚変化(ΔL)に対する位相差の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL)に関しては、位相差φが、180°±10°となる膜厚範囲における位相差の変化(Δφ)を計算で求めることにより算出した。結果は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:5.6%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):171.3°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):0.0deg/nm
下層14bとしてのCrN膜の膜厚を30nmとし、上層14aとしてのTaPdN膜の膜厚を8nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を38nmとした以外は、実施例1と同様の手順を実施した。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:5.6%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):174.0°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):9.1deg/nm
下層14bとしてのCrN膜の膜厚を5nmとし、上層14aとしてのTaPdN膜の膜厚を25nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を30nmとした以外は、実施例1と同様の手順を実施した。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:8.5%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):179.2°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):12.9deg/nm
下層14bとしてのCrN膜の膜厚を35nmとし、上層14aとしてのTaPdN膜の膜厚を9nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を44nmとした以外は、実施例1と同様の手順を実施した。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:5.1%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):186.9°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):12.5deg/nm
本実施例では、下層14bをTaPdN膜、上層14aをCrN膜とした。TaPdN膜、CrN膜の成膜条件は実施例1と同様である。下層14bとしてのTaPdN膜の膜厚を10nmとし、上層14aとしてのCrN膜の膜厚を28nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を38nmとした。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:5.4%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):179.5°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):9.7deg/nm
下層14bとしてのTaPdN膜の膜厚を25nmとし、上層14aとしてのCrN膜の膜厚を6nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を31nmとした以外は、実施例5と同様の手順を実施した。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:7.5%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):181.2°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):10.2deg/nm
下層14bとしてのCrN膜の膜厚を2nmとし、上層14aとしてのTaPdN膜の膜厚を36nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を38nmとした以外は、実施例1と同様の手順を実施した。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:5.4%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):181.2°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):12.1deg/nm
本実施例は、図4に示すEUVマスクブランク1に示すように、下層14bとしてのCrN膜の膜厚を2nmとし、上層14aをTaPdN膜14a1と、該TaPdN膜14a1上に形成された表面保護層14a2と、の二層構造とし、TaPdN膜14a1の膜厚を33nmとし、表面保護層14a2として、TaPdO膜を下記手順で3nm形成した以外は実施例7と同様の手順を実施した。吸収層14の合計膜厚(L)は38nmである。
表面保護膜14a2(TaPdO膜)の成膜条件
ターゲット:TaターゲットおよびPdターゲット
スパッタリングガス:ArとO2混合ガス(Ar:86vol%、O2:14vol%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:Taターゲット=150W、Pdターゲット=150W
成膜速度:0.18nm/sec
膜厚:3nm
形成された膜組成は、実施例1の上層14aと同様の方法で測定する。表面保護膜14a2(TaPdO膜)の組成は、Ta:Pd:O=27:32:41である。
EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:5.3%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):180.3°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):11.5deg/nm
本実施例については、下記手順で耐洗浄性評価を実施した。
(耐洗浄性評価)
上記した表面保護膜14a2の形成と同様の手順で、石英ガラス基板上にTaPdO膜を形成して、耐洗浄性評価用のサンプルを作製した。比較のため、実施例1の上層14a(TaPdN膜)の形成と同様の手順で、石英ガラス基板上にTaPdN膜を形成したサンプルを作製した。但し、このサンプルのTaPdN膜の膜厚は4nmとした。
上記のサンプルを、硫酸を含む酸性溶液中で3分間の洗浄を5回繰り返し、その洗浄前後での膜厚変化をXRR(X−Ray Reflaction:リガク社製)を用いて測定した。
TaPdO膜の場合、5回の繰り返し洗浄による膜厚の変化は0.1nm以下であった。一方、TaPdN膜の場合、5回の繰り返し洗浄による膜厚の変化は1.1nmであった。
本実施例は、表面保護層14b2を、TaPdON膜とする以外は、実施例8と同様の手順で実施する。すなわち、下層14bとしてのCrN膜の膜厚を2nmとし、上層14a1としてのTaPdN膜を33nmとし、表面保護層14a2としてのTaPdON膜を3nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を38nmとする。表面保護層14a2としてのTaPdON膜は下記の手順で形成する。
表面保護膜14a2(TaPdON膜)の成膜条件
ターゲット:TaターゲットおよびPdターゲット
スパッタリングガス:ArとO2とN2混合ガス(Ar:72vol%、O2:14vol%、N2:14vol%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:Taターゲット=150W、Pdターゲット=150W
成膜速度:0.20nm/sec
膜厚:3nm
形成された膜組成は、実施例1の上層14aと同様の方法で測定する。表面保護膜14a2(TaPdON膜)の組成は、Ta:Pd:O:N=21:26:40:13である。
EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:5.1%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):175.9°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):10.1deg/nm
また、実施例8と同様に耐洗浄性を評価した結果、5回の繰り返し洗浄による膜厚変化は0.2nm以下である。
本比較例では、吸収層14をTaPdN膜の単層とした。TaPdN膜の成膜条件は実施例1と同様である。吸収層14としてのTaPdN膜の膜厚は30nmである。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:8.3%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):171.7°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):16.0deg/nm
本比較例では、Δφ/ΔLが15deg/nm超であった。
本比較例では、吸収層14をCrN膜の単層とした。CrN膜の成膜条件は実施例1と同様である。吸収層14としてのCrN膜の膜厚は49nmである。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:1.9%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):174.5°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):0.0deg/nm
本比較例では、吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率が5%未満であった。
本比較例では、吸収層14をCrN膜の単層とした。CrN膜の成膜条件は実施例1と同様である。吸収層14としてのCrN膜の膜厚は44nmである。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:4.7%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):171.2°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):13.3deg/nm
本比較例では、吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率が5%未満であった。
本比較例では、下層14bとしてのCrN膜の膜厚を20nmとし、上層14aとしてのTaPdN膜の膜厚を9nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を29nmとした以外は、実施例1と同様の手順を実施した。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:10.8%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):126.3°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):13.2deg/nm
吸収層14の合計膜厚(L)が30nm未満の本比較例では、φが180°±10°の範囲外であった。
本比較例では、下層14bとしてのCrN膜の膜厚を37nmとし、上層14aとしてのTaPdN膜の膜厚を9nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を46nmとした以外は、実施例1と同様の手順を実施した。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:2.8%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):218.6°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):14.6deg/nm
吸収層14の合計膜厚(L)が45nm超の本比較例では、吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率が5%未満であり、φが180°±10°の範囲外であった。
本比較例では、下層14bとしてのCrN膜の膜厚を32nmとし、上層14aとしてのTaPdN膜の膜厚を7nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を39nmとした以外は、実施例1と同様の手順を実施した。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:4.2%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):180.0°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):0.0deg/nm
TaPdN膜の膜厚が8nm未満の本比較例では、吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率が5%未満であった。
下層14bとしてのTaPdN膜の膜厚を32nmとし、上層14aとしてのCrN膜の膜厚を7nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を39nmとした以外は、実施例5と同様の手順を実施した。EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:3.9%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):177.7°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):0deg/nm
TaPdN膜の膜厚が8nm未満の本比較例では、吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率が5%未満であった。
11:基板
12:反射層(多層反射膜)
13:保護層
14:吸収層
14a:上層
14a1:CrN膜またはTaPdN膜
14a2:表面保護膜
14b:下層
図1は、本発明のEUVマスクブランクの1実施形態を示す概略断面図である。図1に示すマスクブランク1は、基板11上にEUV光を反射する反射層12と、EUV光を吸収する吸収層14と、がこの順に形成されている。反射層12と吸収層14との間には、吸収層14へのパターン形成時に反射層12を保護するための保護層13が形成されている。本発明のEUVマスクブランク1では、吸収層14が、上層14aと下層14bで構成されている。但し、本発明のEUVマスクブランク1において、図1に示す構成中、基板11、反射層12および吸収層14(上層14aおよび下層14b)のみが必須であり、保護層13は任意の構成要素である。
以下、マスクブランク1の個々の構成要素について説明する。
ただし、マスクブランク1が、RuまたはRu化合物を構成材料とする保護層13を有する構成において、以下の理由で、上層14aがTaPd系膜であり、下層14bがCr系膜である組合せが好ましい場合がある。前述するように、Cr系膜のドライエッチングプロセスを実施する際には、塩素系ガスをエッチングガスとして使用する。塩素系ガスによるドライエッチングプロセスは、RuまたはRu化合物を構成材料とする保護層13に与えるダメージが少ない。そのため、下層14bがCr系膜である場合、その直下にあるRuまたはRu化合物を構成材料とする保護層13へのダメージを低減できる。
一方、上層14aがCr系膜であり、下層14bがTaPd系膜である組合せの構成において、以下の理由により好ましい場合がある。前述するように、TaPd系膜のドライエッチングプロセスを実施する際には、フッ素系ガスをエッチングガスとして使用する。上層14aのCr系膜は、フッ素系ガスによるドライエッチングプロセスに対して耐性が高い。そのため、下層14bのTaPd系膜をフッ素系ガスでドライエッチングする際に、上層14aのCr系膜がハードマスクとして作用するため、パターン形成時のために塗布するレジストを薄膜化でき、パターンの微細化に有利に働く。
上記したように、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度の悪化が防止するため、吸収層表面は平滑であることが要求される。低反射層は、吸収層上に形成されるため、同様の理由から、その表面は平滑であることが要求される。
低反射層表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、低反射層表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。低反射層表面の表面粗さ(rms)は0.4nm以下であることがより好ましく、0.3nm以下であることがさらに好ましい。
なお、表面粗さの低減という点では、低反射層にNを含有させることが好ましい。
但し、低反射層がOを含有する場合、He、Ar、Ne、KrおよびXeのうち少なくともひとつと、O2と、を含む不活性ガス雰囲気中でスパッタリング法を実施する。低反射層がNを含有する場合、He、Ar、Ne、KrおよびXeのうち少なくともひとつと、N2と、を含む不活性ガス雰囲気中でスパッタリング法を実施する。低反射層がOおよびNを含有する場合、He、Ar、Ne、KrおよびXeのうち少なくともひとつと、O2およびN2と、を含む不活性ガス雰囲気中でスパッタリング法を実施する。
表面保護層14a2がTaPdO膜の場合、O含有率が30at%未満だと、洗浄に用いる酸性溶液で該TaPdO膜が浸食されやすいため、表面保護層としての機能を十分発揮できない。一方、TaPdO膜のO含有率が85at%超だと、成膜時に放電が不安定になる等の問題がある。表面保護層14a2としてのTaPdO膜は、O含有率が、35〜85at%が好ましく、40〜85at%がより好ましい。
表面保護層14a2としてのTaPdO膜は、TaおよびPdの合計含有率が15〜70at%であり、15〜65at%が好ましく、15〜60at%がより好ましい。
表面保護層14a2としてのTaPdO膜は、Ta含有率が7〜32at%であり、Pd含有率が8〜38at%であればよく、さらにTa含有率が7〜30at%であり、Pd含有率が8〜35at%であれば好ましく、Ta含有率が7〜27at%であり、Pd含有率が8〜33at%であればより好ましい。
表面保護層14a2としてのTaPdON膜は、OおよびNの合計含有率が、40〜85at%が好ましく、40〜80at%がより好ましい。OとNの組成比は、O:N=9:1〜6.5:3.5が好ましく、O:N=9:1〜7:3がより好ましい。
表面保護層14a2としてのTaPdON膜は、TaおよびPdの合計含有率が10〜60at%であり、15〜60at%が好ましく、20〜60at%がより好ましい。
表面保護層14a2としてのTaPdON膜は、Ta含有率が5〜27at%であり、Pd含有率が5〜33at%であればよく、さらにTa含有率が7〜27at%であり、Pd含有率が8〜33at%であれば好ましく、Ta含有率が9〜27at%であり、Pd含有率が11〜33at%であればより好ましい。
上層14a(TaPdN膜)の成膜条件
ターゲット:TaターゲットおよびPdターゲット
スパッタリングガス:ArとN2混合ガス(Ar:86vol%、N2:14vol%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:Taターゲット=150W、Pdターゲット=75W
成膜速度:0.32nm/sec
膜厚:16nm
形成された膜組成は上層14aと同様の方法で測定する。上層14a(TaPdN膜)の組成は、Ta:Pd:N=41:25:34である。
本実施例は、図4に示すEUVマスクブランク1に示すように、下層14bとしてのCrN膜の膜厚を2nmとし、上層14aをTaPdN膜14a1と、該TaPdN膜14a1上に形成された表面保護層14a2と、の二層構造とし、TaPdN膜14a1の膜厚を33nmとし、表面保護層14a2として、TaPdO膜を下記手順で3nm形成した以外は実施例7と同様の手順を実施した。吸収層14の合計膜厚(L)は38nmである。
表面保護層14a2(TaPdO膜)の成膜条件
ターゲット:TaターゲットおよびPdターゲット
スパッタリングガス:ArとO2混合ガス(Ar:86vol%、O2:14vol%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:Taターゲット=150W、Pdターゲット=150W
成膜速度:0.18nm/sec
膜厚:3nm
形成された膜組成は、実施例1の上層14aと同様の方法で測定する。表面保護層14a2(TaPdO膜)の組成は、Ta:Pd:O=27:32:41である。
EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:5.3%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):180.3°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):11.5deg/nm
本実施例については、下記手順で耐洗浄性評価を実施した。
(耐洗浄性評価)
上記した表面保護層14a2の形成と同様の手順で、石英ガラス基板上にTaPdO膜を形成して、耐洗浄性評価用のサンプルを作製した。比較のため、実施例1の上層14a(TaPdN膜)の形成と同様の手順で、石英ガラス基板上にTaPdN膜を形成したサンプルを作製した。但し、このサンプルのTaPdN膜の膜厚は4nmとした。
上記のサンプルを、硫酸を含む酸性溶液中で3分間の洗浄を5回繰り返し、その洗浄前後での膜厚変化をXRR(X−Ray Reflaction:リガク社製)を用いて測定した。
TaPdO膜の場合、5回の繰り返し洗浄による膜厚の変化は0.1nm以下であった。一方、TaPdN膜の場合、5回の繰り返し洗浄による膜厚の変化は1.1nmであった。
本実施例は、表面保護層14a2を、TaPdON膜とする以外は、実施例8と同様の手順で実施する。すなわち、下層14bとしてのCrN膜の膜厚を2nmとし、上層14aとして、TaPdN膜14a1を33nmとし、表面保護層14a2としてのTaPdON膜を3nmとし、吸収層14の合計膜厚(L)を38nmとする。表面保護層14a2としてのTaPdON膜は下記の手順で形成する。
表面保護層14a2(TaPdON膜)の成膜条件
ターゲット:TaターゲットおよびPdターゲット
スパッタリングガス:ArとO2とN2混合ガス(Ar:72vol%、O2:14vol%、N2:14vol%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:Taターゲット=150W、Pdターゲット=150W
成膜速度:0.20nm/sec
膜厚:3nm
形成された膜組成は、実施例1の上層14aと同様の方法で測定する。表面保護層14a2(TaPdON膜)の組成は、Ta:Pd:O:N=21:26:40:13である。
EUV光の反射特性は以下のとおり。
吸収層14の表面におけるEUV光のピーク反射率:5.1%
保護層13の表面におけるEUV反射光と、吸収層14の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ):175.9°
吸収層14の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL):10.1deg/nm
また、実施例8と同様に耐洗浄性を評価した結果、5回の繰り返し洗浄による膜厚変化は0.2nm以下である。
11:基板
12:反射層(多層反射膜)
13:保護層
14:吸収層
14a:上層
14a1:CrN膜またはTaPdN膜
14a2:表面保護層
14b:下層
Claims (21)
- 基板上に、EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収層と、がこの順に形成されたEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、
前記吸収層が、表面側の層(上層)と基板側の層(下層)で構成され、
前記吸収層の上層および下層のうち、一方が、クロム(Cr)を主成分とし、酸素(O)および窒素(N)のうち少なくとも一方を含有するCr系膜であり、
他方が、タンタル(Ta)およびパラジウム(Pd)を主成分とし、酸素(O)および窒素(N)のうち少なくとも一方を含有するTaPd系膜であり、
前記吸収層が、下記(1)〜(5)を満足するEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
(1)前記吸収層の合計膜厚(L)が30nm以上45nm以下である。
(2)前記TaPd系膜の膜厚が8nm以上36nm以下である。
(3)前記吸収層の表面におけるEUV光のピーク反射率が5%以上12%以下である。
(4)前記反射層の表面におけるEUV反射光と、前記吸収層の表面におけるEUV反射光と、の位相差(φ)が180°±10°の範囲内である。
(5)前記吸収層の合計膜厚(L)の変化(ΔL)に対する前記位相差(φ)の変化(Δφ)の勾配(Δφ/ΔL)が、15deg/nm以下である。 - 前記Cr系膜が、クロム(Cr)と窒素(N)を含有するCrN膜であり、Crの含有量が40〜97at%であり、Nの含有量が3〜60at%であり、前記CrおよびNの合計含有率が95〜100at%である、請求項1に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記TaPd系膜が、タンタル(Ta)、パラジウム(Pd)および窒素(N)を含有するTaPdN膜であり、Taの含有率が10〜60at%であり、Pdの含有率が20〜70at%であり、Nの含有率が10〜70at%であり、前記Ta、Pd、およびNの合計含有率が95〜100at%である、請求項1または2に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記Cr系膜、および、前記TaPd系膜のうち、少なくとも一方が、さらに水素(H)、ケイ素(Si)およびホウ素(B)を、0.1〜10at%の合計含有率で含有する、請求項1〜3のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記上層が、前記CrN膜、および、該CrN膜上に形成された表面保護層の二層構造からなり、該表面保護層が、CrおよびOを含有し、Cr含有率が15〜70at%であり、O含有率が30〜85at%であるCrO膜、または、Cr、OおよびNを含有し、Cr含有率が10〜60at%であり、OおよびNの合計含有率が40〜90at%であり、OとNの組成比がO:N=9:1〜6:4であるCrON膜である、請求項2〜4いずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記上層が、前記TaPdN膜、および、該TaPdN膜上に形成された表面保護層の二層構造からなり、該表面保護層が、Ta、PdおよびOを含有し、O含有率が30〜85at%のTaPdO膜、または、Ta、Pd、OおよびNを含有し、OおよびNの合計含有率が40〜90at%であり、OとNの組成比がO:N=9:1〜6:4であるTaPdON膜である、請求項3または4に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記TaPdO膜が、前記Taの含有率が7〜32at%であり、Pdの含有率が8〜38at%であり、Oの含有率が30〜85at%である、請求項6に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記TaPdON膜が、前記Taの含有率が5〜27at%であり、Pdの含有率が5〜33at%であり、OおよびNの合計含有率が40〜90at%であり、OとNの組成比がO:N=9:1〜6:4である、請求項6に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記表面保護層の膜厚が0.5nm以上5nm以下である、請求項5〜8のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記表面保護層が、さらに水素(H)、ケイ素(Si)およびホウ素(B)を、0.1〜10at%の合計含有率で含有する、請求項5〜9のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収層の結晶状態が、アモルファスである、請求項1〜10のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収層表面の表面粗さ(rms)が、0.5nm以下である、請求項1〜11のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記反射層と前記吸収層との間に、前記吸収層へのパターン形成時に前記反射層を保護するための保護層が形成されており、
前記保護層が、RuまたはRu化合物を構成材料とする、請求項1〜12のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記上層が前記TaPd系膜であり、前記下層が前記Cr系膜である、請求項13に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記Cr系膜がCrN膜であり、該CrN膜が、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつと、窒素(N2)と、を含む不活性ガス雰囲気中で、クロム(Cr)を含有するターゲットを用いてスパッタリング法を行うことにより形成される、請求項2に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記TaPd系膜が、TaPdN膜であり、該TaPdN膜が、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつと、窒素(N2)と、を含む不活性ガス雰囲気中で、タンタル(Ta)と、パラジウム(Pd)と、を含有するターゲットことを用いてスパッタリング法を行うことにより形成される、請求項3に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記表面保護層がTaPdO膜であり、該TaPdO膜が、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつと、酸素(O2)と、を含む不活性ガス雰囲気中で、タンタル(Ta)と、パラジウム(Pd)と、を含有するターゲットを用いてスパッタリング法を行うことにより形成される、請求項6または7に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記表面保護層がTaPdON膜であり、該TaPdON膜が、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつと、酸素(O2)および窒素(N2)と、を含む不活性ガス雰囲気中で、タンタル(Ta)と、パラジウム(Pd)と、を含有するターゲットを用いてスパッタリング法を行うことにより形成される、請求項6または8に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記表面保護層がCrO膜であり、該CrO膜が、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつと、酸素(O2)と、を含む不活性ガス雰囲気中で、クロム(Cr)を含有するターゲットを用いてスパッタリング法を行うことにより形成される、請求項5に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記表面保護層がCrON膜であり、該CrON膜が、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつと、酸素(O2)および窒素(N2)と、を含む不活性ガス雰囲気中で、クロム(Cr)を含有するターゲットを用いてスパッタリング法を行うことにより形成される、請求項5に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 請求項1〜20のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの吸収層にパターニングを施したEUVリソグラフィ用反射型マスク。
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