JP2015008283A - 反射型マスクブランク、反射型マスク及びその製造方法、並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記多層反射膜は、屈折率の異なる元素が周期的に積層された多層膜であり、一般的には、重元素又はその化合物の薄膜と、軽元素又はその化合物の薄膜とが交互に40〜60周期程度積層された多層膜が用いられる。例えば、波長13〜14nmのEUV光に対する多層反射膜としては、Mo膜とSi膜を交互に40周期程度積層したMo/Si周期積層膜が好ましく用いられる。
すなわち、特許文献1には、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この順に形成され、当該吸収体層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および窒素(N)を所定の含有比率で含有するEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクが開示されている。また、特許文献1には、上記吸収体層上に、マスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層が形成され、当該低反射層が、タンタル(Ta)、ホウ素(B)、ケイ素(Si)および酸素(O)を所定の含有比率で含有するEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクについても開示されている。
(構成1)
基板上にEUV光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に該多層反射膜を保護するためのエッチング防止機能を有する保護膜と、該保護膜上に吸収体膜とを備える反射型マスクブランクであって、前記多層反射膜は、前記基板上に、低屈折率層と高屈折率層を積層した積層構造を1周期として複数周期積層した構成のものであり、前記吸収体膜は、位相制御層と、該位相制御層上に、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層した積層膜とで構成されており、前記反射型マスクブランクに入射し、前記多層反射膜を構成する前記低屈折率層と前記高屈折率層の各界面での反射、及び、前記保護膜表面での反射による反射光(A)と、前記吸収体膜を構成する前記位相制御層、前記高屈折率材料層、及び前記低屈折率材料層との各界面での反射による反射光(B)の位相が異なることにより、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が2%以下となるように、前記位相制御層の膜厚が設定されていることを特徴とする反射型マスクブランク。
また、構成1によれば、従来よりも薄い吸収体膜の膜厚でEUV光に対する低い反射率(例えば2%以下)が得られるので、吸収体膜を従来よりも薄膜化することができ、従来のシャドウイングや高アスペクト比による種々の問題点を解消することができる。
前記位相制御層は、前記反射型マスクブランクに入射し、前記反射光(A)と、前記反射光(B)との位相が、180°±10°異なるように膜厚が設定されていることを特徴とする構成1に記載の反射型マスクブランク。
上記構成2にあるように、前記位相制御層は、前記反射型マスクブランクに入射し、前記反射光(A)と、前記反射光(B)との位相が、180°±10°異なるように膜厚が設定されていることにより、吸収体膜を透過し多層反射膜からの反射光を、これと逆位相の吸収体膜からの反射光で打ち消し、EUV光吸収領域での反射光を抑制することができるので、結果的に、吸収体膜に対するEUV光の反射率を2%以下に抑えることができ、しかも従来よりも薄い吸収体膜の膜厚でEUV光に対する低い反射率を得ることができる。
前記位相制御層は、波長13.5nmにおける消衰係数kが0.03以上の材料とすることを特徴とする構成1又は2に記載の反射型マスクブランク。
本発明においては、上述の吸収体膜のEUV光反射率を2%以下に抑え、かつ吸収体膜を従来よりも薄膜化する観点からは、前記位相制御層は、消衰係数kが0.03以上の材料を選択することが好ましい。
前記吸収体膜を構成する前記低屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(low)は0.95以下、消衰係数k(low)は0.03以上であり、前記吸収体膜を構成する前記高屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(high)は、
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たすことを特徴とする構成1乃至3のいずれかに記載の反射型マスクブランク。
本発明においては、上述の吸収体膜のEUV光反射率を2%以下に抑え、かつ吸収体膜を従来よりも薄膜化する観点からは、前記吸収体膜を構成する低屈折率材料層及び高屈折率材料層は、各々の屈折率と消衰係数が上記構成4の条件を満たすことが好ましい。
基板上にEUV光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に該多層反射膜を保護するためのエッチング防止機能を有する保護膜と、該保護膜上に吸収体膜とを備える反射型マスクブランクであって、前記多層反射膜は、前記基板上に、低屈折率層と高屈折率層を積層した積層構造を1周期として複数周期積層した構成のものであり、前記吸収体膜は、位相制御層と、該位相制御層上に、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層してなる積層膜とで構成され、かつ前記吸収体膜の膜厚は60nm以下であり、前記位相制御層は、波長13.5nmにおける消衰係数kが0.03以上の材料であって、前記低屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(low)は0.95以下、消衰係数k(low)は0.03以上であり、前記吸収体膜を構成する前記高屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(high)は、
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たす材料であって、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が所定の反射率以下になるように、前記位相制御層の膜厚が設定されていることを特徴とする反射型マスクブランク。
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たす材料であって、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が所定の反射率以下になるように、前記位相制御層の膜厚が設定されているので、従来よりも薄い吸収体膜の膜厚(60nm以下)でEUV光に対する低い反射率(例えば、2%以下)が得られるので、吸収体膜を従来よりも薄膜化することができ、従来のシャドウイングや高アスペクト比による種々の問題点を解消することができる反射型マスクブランクが得られる。
前記位相制御層は、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が2%以下となるように膜厚が設定されていることを特徴とする構成5に記載の反射型マスクブランク。
上記構成6にあるように、前記位相制御層の膜厚が、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が2%以下となるように設定されていることにより、吸収体膜に対するEUV光の反射率を2%以下に抑えることができ、反射領域とのコントラストを高めて、本発明の反射型マスクブランクを用いて製造される反射型マスクを使用して高精細なパターン転写を実現することができる。
構成1乃至6のいずれかに記載の反射型マスクブランクにおける前記吸収体膜をパターニングすることを特徴とする反射型マスクの製造方法。
上記構成7にあるように、本発明の反射型マスクブランクを用いて反射型マスクを製造することにより、吸収体膜に対するEUV光の反射率を2%以下に抑えることができ、従来よりも薄い吸収体膜の膜厚でEUV光に対する低い反射率が得られる反射型マスクが得られる。
基板上にEUV光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に該多層反射膜を保護するためのエッチング防止機能を有する保護膜と、該保護膜上に吸収体膜からなる転写パターンとを備える反射型マスクであって、前記多層反射膜は、前記基板上に、低屈折率層と高屈折率層を積層した積層構造を1周期として複数周期積層した構成のものであり、前記吸収体膜は、位相制御層と、該位相制御層上に、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層した積層膜とで構成されており、前記反射型マスクに入射し、前記多層反射膜を構成する前記低屈折率層と前記高屈折率層の各界面での反射、および、前記保護膜表面での反射による反射光(A)と、前記吸収体を構成する前記位相制御層、前記高屈折率材料層、及び前記低屈折率材料層との各界面での反射による反射光(B)の位相が異なることにより、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が2%以下となるように、前記位相制御層の膜厚が設定されていることを特徴とする反射型マスク。
また、構成8によれば、本発明の反射型マスクは、従来よりも薄い吸収体膜の膜厚でEUV光に対する低い反射率(例えば2%以下)が得られるので、吸収体膜を従来よりも薄膜化することができ、従来のシャドウイングや高アスペクト比による種々の問題点を解消することができる。
前記位相制御層は、前記反射型マスクに入射し、前記反射光(A)と、前記反射光(B)との位相が、180°±10°異なるように膜厚が設定されていることを特徴とする構成8に記載の反射型マスク。
上記構成9にあるように、前記位相制御層は、前記反射型マスクに入射し、前記反射光(A)と、前記反射光(B)との位相が、180°±10°異なるように膜厚が設定されていることにより、吸収体膜を透過し多層反射膜からの反射光を、これと逆位相の吸収体膜からの反射光で打ち消し、EUV光吸収領域での反射光を抑制することができるので、結果的に、吸収体膜に対するEUV光の反射率を2%以下に抑えることができ、しかも従来よりも薄い吸収体膜の膜厚でEUV光に対する低い反射率を得ることができる。
基板上にEUV光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に該多層反射膜を保護するためのエッチング防止機能を有する保護膜と、該保護膜上に吸収体膜からなる転写パターンとを備える反射型マスクであって、前記多層反射膜は、前記基板上に、低屈折率層と高屈折率層を積層した積層構造を1周期として複数周期積層した構成のものであり、前記吸収体膜は、位相制御層と、該位相制御層上に、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層してなる積層膜とで構成され、かつ前記吸収体膜の膜厚は60nm以下であり、前記位相制御層は、波長13.5nmにおける消衰係数kが0.03以上の材料であって、前記低屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(low)は0.95以下、消衰係数k(low)は0.03以上であり、前記吸収体膜を構成する前記高屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(high)は、
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たす材料であって、前記転写パターン形成領域におけるEUV光の反射率が、前記転写パターンが露出している反射領域におけるEUV光の反射率に対して、前記転写パターンを認識できる程度に差を有するように、前記位相制御層の膜厚が設定されていることを特徴とする反射型マスク。
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たす材料であって、前記転写パターン形成領域におけるEUV光の反射率が、前記転写パターンが露出している反射領域(すなわち前記転写パターンのない領域)におけるEUV光の反射率に対して、前記転写パターンを認識できる程度に差を有するように、前記位相制御層の膜厚が設定されているので、従来よりも薄い吸収体膜の膜厚(60nm以下)でEUV光に対する低い反射率(例えば、2%以下)が得られるので、吸収体膜を従来よりも薄膜化することができ、従来のシャドウイングや高アスペクト比による種々の問題点を解消することができる反射型マスクが得られる。
前記位相制御層は、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が2%以下となるように膜厚が設定されていることを特徴とする構成10に記載の反射型マスク。
上記構成11にあるように、前記位相制御層の膜厚が、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が2%以下となるように設定されていることにより、吸収体膜に対するEUV光の反射率を2%以下に抑えることができるので、転写パターン形成領域と、転写パターンが露出している反射領域とのコントラストを高め、反射型マスクを使用して高精細なパターン転写を実現することができる。
構成7に記載の製造方法により得られる反射型マスク、もしくは、構成8乃至11のいずれかに記載の反射型マスクを用いて半導体基板上にパターン形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
上記構成12にあるように、本発明の反射型マスクを用いたパターン転写により半導体基板上にパターン形成を行って半導体装置を製造することにより、欠陥の少ない高品質の半導体装置を得ることができる。
また、本発明によれば、従来よりも薄い吸収体膜の膜厚でEUV光に対する低い反射率が得られる反射型マスクブランク及び反射型マスクを得ることができる。
また、本発明の反射型マスクブランクを用いて反射型マスクを製造することにより、吸収体膜に対するEUV光の反射率を2%以下に抑えることができ、従来よりも薄い吸収体膜の膜厚でEUV光に対する低い反射率が得られる反射型マスクを得ることができる。
またさらには、本発明の反射型マスクを用いたパターン形成により半導体装置を製造することにより、欠陥の少ない高品質の半導体装置を得ることができる。
[反射型マスクブランク]
最初に、本発明に係る反射型マスクブランクについて説明する。
図1は、本発明に係る反射型マスクブランクの一実施形態の層構成を示す断面図であり、基板1の上に、露光光であるEUV光を反射する多層反射膜2と、該多層反射膜を保護するための保護膜3と、EUV光を吸収する転写パターン形成用の吸収体膜4とを備えた構造の反射型マスクブランク10を示す。
なお、図示していないが、基板1の多層反射膜等が形成されている側とは反対側に裏面導電膜を設けることができる。
また、保護膜がケイ素と、ルテニウム又はルテニウム化合物との積層膜の場合、積層膜の膜厚としては、例えば6.5nm〜7nmの範囲が好ましい。
図2に示すように、本実施の形態の上記反射型マスクブランク10は、基板1上に、高屈折率層としてSi膜21と低屈折率層としてMo膜22とを交互に積層させた多層反射膜2を備えている。この場合、多層反射膜2の最上層はMo膜22である。
なお、本発明において、EUV光反射率とは、反射型マスクブランクに対し、EUV光を入射角6.0度で入射させて測定したときの反射率をいうものとする。
また、本発明の反射型マスクブランクは、従来よりも薄い吸収体膜の膜厚でEUV光に対する低い反射率(例えば2%以下)が得られる。つまり、吸収体膜を従来よりも薄膜化することができるため、前述の従来技術におけるシャドウイングや高アスペクト比による種々の問題点を解消することができる。
本発明においては、上記吸収体膜4で反射するEUV光(反射光B)と、上記吸収体膜4を透過し多層反射膜2で反射するEUV光(反射光A)との位相差は、180°±7.5°であることがより好ましい。
また、本発明の反射型マスクブランクにおいては、吸収体膜の膜厚を薄膜化でき、例えば60nm以下であることが好ましい。より好ましくは、50nm以下であり、さらに好ましくは45nm以下であり、40nm以下であることが最も望ましい。
すなわち、前記吸収体膜4を構成する低屈折率材料層43は、波長13.5nmにおける屈折率n(low)は、0.95以下であり、消衰係数k(low)は、0.03以上であることが好ましい。さらに好ましくは、前記低屈折率材料層43は、波長13.5nmにおける屈折率n(low)は、0.93以下であり、消衰係数k(low)は、0.04以上であることが望ましい。なお、前記低屈折率材料層43は、波長13.5nmにおける屈折率n(low)の下限値は0.83以上、消衰係数k(low)の上限値は0.1以下であることが好ましい。
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たすことが好ましい。また、この高屈折率材料層42の消衰係数については特に制約はなく、任意である。
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たす材料であって、前記吸収体膜4に対するEUV光の反射率が所定の反射率以下になるように、前記位相制御層41の膜厚が設定されているので、従来よりも薄い吸収体膜の膜厚(60nm以下)でEUV光に対する低い反射率(例えば、2%以下)が得られるので、吸収体膜を従来よりも薄膜化することができ、従来のシャドウイングや高アスペクト比による種々の問題点を解消することができる反射型マスクブランクが得られる。
また、本発明の反射型マスクブランクの吸収体膜に適用可能な高屈折率材料層の材料としては、例えば、Si,Al,Cu,Zn,Te,Ge,Mg,Hf,Zrから選ばれる少なくとも1種の金属、若しくは該金属を含む合金、並びに前記金属、合金の酸化物、窒化物、炭化物、酸化窒化物、酸化炭化物、窒化炭化物、酸化窒化炭化物、硼化物、硼化酸化物、硼化窒化物、硼化酸化窒化物などが好ましく挙げられる。
なお、上記位相制御層、低屈折率材料層、高屈折率材料層において、上記金属若しくは金属を含む合金の硼化物、硼化酸化物、硼化窒化物、硼化酸化窒化物を採用すると、結晶構造がアモルファス構造をとるので、吸収体膜表面が平滑化でき、欠陥検査における致命欠陥が検出し易くなる等の効果が得られるので好ましい。
上記吸収体膜4を構成する低屈折率材料層と高屈折率材料層の各膜厚や、繰返し周期などは、吸収体膜に適用する材料によっても異なるので一概には言えないが、たとえばシミュレーション法によって適宜決定することが好ましい。
なお、反射型マスクブランクにおいて、波長193nm、257nm等のEUV光に比べて長波長の検査光を使用した欠陥検査を行うことを想定し、本発明の効果(薄膜化効果とEUV光に対する反射率)を逸脱しない範囲で、上記吸収体膜4上に、上記検査光に対して反射率低減効果を有する反射防止膜を設けても良い。
また、本発明は、反射型マスクおよび上記構成の反射型マスクブランクを用いる反射型マスクの製造方法についても提供する。
図3は反射型マスクの層構成を示す断面図であり、図1または図2の反射型マスクブランク10における吸収体膜4がパターニングされた吸収体膜パターン4aを備える反射型マスク20を示す。
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たす材料であって、前記転写パターン形成領域におけるEUV光の反射率が、前記転写パターンが露出している反射領域におけるEUV光の反射率に対して、前記転写パターンを認識できる程度に差を有するように、前記位相制御層の膜厚が設定されていることを特徴とする反射型マスクである。この実施形態の反射型マスクにより、従来よりも薄い吸収体膜の膜厚(60nm以下)でEUV光に対する低い反射率(例えば、2%以下)が得られるので、吸収体膜を従来よりも薄膜化することができ、従来のシャドウイングや高アスペクト比による種々の問題点を解消することができる反射型マスクが得られる。
(実施例1)
使用する基板は、SiO2−TiO2系のガラス基板(6インチ角、厚さが6.35mm)である。
そして、このガラス基板の端面を面取加工、及び研削加工、更に酸化セリウム砥粒を含む研磨液で粗研磨処理を終えたガラス基板を両面研磨装置のキャリアにセットし、研磨液にコロイダルシリカ砥粒を含むアルカリ水溶液を用い、所定の研磨条件で精密研磨を行った。精密研磨終了後、ガラス基板に対し洗浄処理を行った。
以上のようにして、EUV反射型マスクブランク用ガラス基板を作製した。この得られたガラス基板の主表面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さ(RMS)で、0.10nm以下と良好であった。また、平坦度は、測定領域132mm×132mmで30nm以下と良好であった。
即ち、Crターゲットを使用し、アルゴン(Ar)と窒素の混合ガスを用いたDCマグネトロンスパッタリング法によりCrN導電膜(膜厚20nm、Cr:N=90:10 原子%比)を成膜した。
まず、Si膜を4.2nm成膜し、続いて、Mo膜を2.8nm成膜し、これを一周期とし、同様にして40周期積層し、多層反射膜を形成した。
まず、Siターゲットを使用し、Si膜を4.0nm成膜した。続いて、RuNbターゲット(Ru:Nb=80:20 原子%比)を使用して、RuNb膜を2.5nm成膜した。
まず、TaBターゲット(Ta:B=90:10 原子%比)を使用し、位相制御層のTaB膜を4.0nm成膜した。続いて、AlターゲットとTaBターゲット(Ta:B=90:10 原子%比)を使用し、高屈折率材料層のAl膜を3.5nm成膜した後、低屈折率材料層のTaB膜を3.5nm成膜し、これを一周期とし、同様にして5周期積層し、Al膜とTaB膜の交互積層膜からなる吸収体膜を形成した。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクを作製した。
なお、上記位相制御層のTaB膜の波長13.5nmにおける消衰係数kは0.03で、高屈折率材料層のAl膜の屈折率nは1.00、消衰係数kは0.03、低屈折率材料層のTaB膜の屈折率nは0.95、消衰係数kは0.03である。
本実施例の反射型マスクブランクによれば、上記吸収体の総膜厚は39.0nmであり、後述の比較例の反射型マスクブランクにおける吸収体の総膜厚70nmと比べても、大幅に薄膜化することが可能である。
まず、上記反射型マスクブランク上に電子線描画用レジスト膜を形成し、電子線描画機を使用して所定のパターン描画を行った。描画後、所定の現像処理を行い、上記反射型マスクブランク上にレジストパターンを形成した。
次に、このレジストパターンをマスクとして、塩素系ガス(Cl2ガス)により、Al膜とTaB膜の交互周期(5周期)積層膜及び下層のTaB膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
さらに、吸収体膜パターン上に残ったレジストパターンを熱硫酸で除去し、本実施例の反射型マスクを得た。
また、得られた本実施例の反射型マスクを用いて、半導体基板上へのEUV光によるパターン転写を行うと、半導体デザインルールにおけるDRAM hp10nm世代の半導体装置を製造することができる。
実施例1と同様にして準備した反射型マスクブランク用ガラス基板の転写パターンが形成される側と反対側の主表面に実施例1と同様にしてCrN導電膜を形成した。
次に、上記導電膜付きガラス基板をイオンビームスパッタリング装置にセットし、上記ガラス基板の転写パターンが形成される側の主表面上に、以下のようにして多層反射膜、保護膜、および吸収体膜を連続して形成した。
この後、上記多層反射膜上に、実施例1と同様にしてSi膜とRuNb膜の積層膜からなる保護膜を形成した。
まず、TaBターゲット(Ta:B=90:10 原子%比)を使用し、位相制御層のTaB膜を4.0nm成膜した。続いて、Si(アモルファス)ターゲットとTaBターゲット(Ta:B=90:10 原子%比)を使用し、高屈折率材料層のSi膜を2.7nm成膜した後、低屈折率材料層のTaB膜を4.4nm成膜し、これを一周期とし、同様にして6周期積層し、Si膜とTaB膜の交互積層膜からなる吸収体膜を形成した。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクを作製した。
なお、上記位相制御層のTaB膜の波長13.5nmにおける消衰係数kは0.03で、高屈折率材料層のSi膜の屈折率nは1.00、消衰係数kは0.002、低屈折率材料層のTaB膜の屈折率nは0.95、消衰係数kは0.03である。
本実施例の反射型マスクブランクによれば、上記吸収体の総膜厚は46.6nmであり、後述の比較例の反射型マスクブランクにおける吸収体の総膜厚70nmと比べても、大幅に薄膜化することが可能である。
まず、上記反射型マスクブランク上に電子線描画用レジスト膜を形成し、電子線描画機を使用して所定のパターン描画を行った。描画後、所定の現像処理を行い、上記反射型マスクブランク上にレジストパターンを形成した。
次に、このレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガス(CF4ガス)により、Si膜とTaB膜の交互周期(6周期)積層膜及び下層のTaB膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
さらに、吸収体膜パターン上に残ったレジストパターンを熱硫酸で除去し、本実施例の反射型マスクを得た。
また、得られた本実施例の反射型マスクを用いて、半導体基板上へのEUV光によるパターン転写を行うと、半導体デザインルールにおけるDRAM hp10nm世代の半導体装置を製造することができる。
実施例1と同様にして準備した反射型マスクブランク用ガラス基板の転写パターンが形成される側と反対側の主表面に実施例1と同様にしてCrN導電膜を形成した。
次に、上記導電膜付きガラス基板をイオンビームスパッタリング装置にセットし、上記ガラス基板の転写パターンが形成される側の主表面上に、以下のようにして多層反射膜、保護膜、および吸収体膜を連続して形成した。
この後、上記多層反射膜上に、実施例1と同様にしてSi膜とRuNb膜の積層膜からなる保護膜を形成した。
まず、W(タングステン)ターゲットを使用し、位相制御層のW膜を4.2nm成膜した。続いて、Si(アモルファス)ターゲットとW(タングステン)ターゲットを使用し、高屈折率材料層のSi膜を2.5nm成膜した後、低屈折率材料層のW膜を4.7nm成膜し、これを一周期とし、同様にして4周期積層し、Si膜とW膜の交互積層膜からなる吸収体膜を形成した。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランクを作製した。
なお、上記位相制御層のW膜の波長13.5nmにおける消衰係数kは0.04で、高屈折率材料層のSi膜の屈折率nは1.00、消衰係数kは0.002、低屈折率材料層のW膜の屈折率nは0.93、消衰係数kは0.04である。
本実施例の反射型マスクブランクによれば、上記吸収体の総膜厚は33.0nmであり、後述の比較例の反射型マスクブランクにおける吸収体の総膜厚70nmと比べても、大幅に薄膜化することが可能である。
まず、上記反射型マスクブランク上に電子線描画用レジスト膜を形成し、電子線描画機を使用して所定のパターン描画を行った。描画後、所定の現像処理を行い、上記反射型マスクブランク上にレジストパターンを形成した。
次に、このレジストパターンをマスクとして、塩素系ガス(SF6)と酸素との混合ガスにより、Si膜とW膜の交互周期(4周期)積層膜及び下層のW膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
さらに、吸収体膜パターン上に残ったレジストパターンを熱硫酸で除去し、本実施例の反射型マスクを得た。
また、得られた本実施例の反射型マスクを用いて、半導体基板上へのEUV光によるパターン転写を行うと、半導体デザインルールにおけるDRAM hp10nm世代の半導体装置を製造することができる。
実施例1と同様にして準備した反射型マスクブランク用ガラス基板の転写パターンが形成される側と反対側の主表面に実施例1と同様にしてCrN導電膜を形成した。
次に、上記導電膜付きガラス基板をイオンビームスパッタリング装置にセットし、上記ガラス基板の転写パターンが形成される側の主表面上に、多層反射膜および保護膜を連続して形成した。
続いて、上記多層反射膜上に、実施例1と同様にしてSi膜とRuNb膜の積層膜からなる保護膜を形成した。
以上のようにして、本比較例の反射型マスクブランクを作製した。
この反射型マスクブランクに対し、13.5nmのEUV光を入射角6.0度で反射率を測定したところ、反射率は0.4%であった。
まず、上記反射型マスクブランク上に電子線描画用レジスト膜を形成し、電子線描画機を使用して所定のパターン描画を行った。描画後、所定の現像処理を行い、上記反射型マスクブランク上にレジストパターンを形成した。
次に、このレジストパターンをマスクとして、フッ素系ガス(CF4ガス)により上層のTaBSiON膜を、塩素系ガス(Cl2ガス)により下層のTaBSiN膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
さらに、吸収体膜パターン上に残ったレジストパターンを熱硫酸で除去し、本比較例の反射型マスクを得た。
但し、得られた本比較例の反射型マスクを用いて、半導体基板上へのEUV光によるパターン転写を行うと、吸収体膜の膜厚が70nmと厚いため、シャドウイングや高アスペクト比によるパターン欠陥を生じる可能性がある。
2 多層反射膜
21 Si層
22 Mo層
3 保護膜
4 吸収体膜
41 位相制御層
43 低屈折率材料層
42 高屈折率材料層
10 反射型マスクブランク
20 反射型マスク
Claims (12)
- 基板上にEUV光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に該多層反射膜を保護するためのエッチング防止機能を有する保護膜と、該保護膜上に吸収体膜とを備える反射型マスクブランクであって、
前記多層反射膜は、前記基板上に、低屈折率層と高屈折率層を積層した積層構造を1周期として複数周期積層した構成のものであり、
前記吸収体膜は、位相制御層と、該位相制御層上に、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層してなる積層膜とで構成されており、
前記反射型マスクブランクに入射し、前記多層反射膜を構成する前記低屈折率層と前記高屈折率層の各界面での反射、及び、前記保護膜表面での反射による反射光(A)と、前記吸収体膜を構成する前記位相制御層、前記高屈折率材料層、及び前記低屈折率材料層との各界面での反射による反射光(B)の位相が異なることにより、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が2%以下となるように、前記位相制御層の膜厚が設定されていることを特徴とする反射型マスクブランク。 - 前記位相制御層は、前記反射型マスクブランクに入射し、前記反射光(A)と、前記反射光(B)との位相が、180°±10°異なるように膜厚が設定されていることを特徴とする請求項1に記載の反射型マスクブランク。
- 前記位相制御層は、波長13.5nmにおける消衰係数kが0.03以上の材料とすることを特徴とする請求項1又は2記載に記載の反射型マスクブランク。
- 前記吸収体膜を構成する前記低屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(low)は0.95以下、消衰係数k(low)は0.03以上であり、前記吸収体膜を構成する前記高屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(high)は、
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たすことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の反射型マスクブランク。 - 基板上にEUV光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に該多層反射膜を保護するためのエッチング防止機能を有する保護膜と、該保護膜上に吸収体膜とを備える反射型マスクブランクであって、
前記多層反射膜は、前記基板上に、低屈折率層と高屈折率層を積層した積層構造を1周期として複数周期積層した構成のものであり、
前記吸収体膜は、位相制御層と、該位相制御層上に、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層してなる積層膜とで構成され、かつ前記吸収体膜の膜厚は60nm以下であり、
前記位相制御層は、波長13.5nmにおける消衰係数kが0.03以上の材料であって、前記低屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(low)は0.95以下、消衰係数k(low)は0.03以上であり、前記吸収体膜を構成する前記高屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(high)は、
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たす材料であって、
前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が所定の反射率以下になるように、前記位相シフト制御層の膜厚が設定されていることを特徴とする反射型マスクブランク。 - 前記位相制御層は、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が2%以下となるように膜厚が設定されていることを特徴とする請求項5に記載の反射型マスクブランク。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載の反射型マスクブランクにおける前記吸収体膜をパターニングすることを特徴とする反射型マスクの製造方法。
- 基板上にEUV光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に該多層反射膜を保護するためのエッチング防止機能を有する保護膜と、該保護膜上に吸収体膜からなる転写パターンとを備える反射型マスクであって、
前記多層反射膜は、前記基板上に、低屈折率層と高屈折率層を積層した積層構造を1周期として複数周期積層した構成のものであり、
前記吸収体膜は、位相制御層と、該位相制御層上に、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層してなる積層膜とで構成されており、
前記反射型マスクに入射し、前記多層反射膜を構成する前記低屈折率層と前記高屈折率層の各界面での反射、及び、前記保護膜表面での反射による反射光(A)と、前記吸収体膜を構成する前記位相制御層、前記高屈折率材料層、及び前記低屈折率材料層との各界面での反射による反射光(B)の位相が異なることにより、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が2%以下となるように、前記位相制御層の膜厚が設定されていることを特徴とする反射型マスク。 - 前記位相制御層は、前記反射型マスクに入射し、前記反射光(A)と、前記反射光(B)との位相が、180°±10°異なるように膜厚が設定されていることを特徴とする請求項8に記載の反射型マスク。
- 基板上にEUV光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に該多層反射膜を保護するためのエッチング防止機能を有する保護膜と、該保護膜上に吸収体膜からなる転写パターンとを備える反射型マスクであって、
前記多層反射膜は、前記基板上に、低屈折率層と高屈折率層を積層した積層構造を1周期として複数周期積層した構成のものであり、
前記吸収体膜は、位相制御層と、該位相制御層上に、高屈折率材料層と低屈折率材料層とを交互に積層してなる積層膜とで構成され、かつ前記吸収体膜の膜厚は60nm以下であり、
前記位相制御層は、波長13.5nmにおける消衰係数kが0.03以上の材料であって、前記低屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(low)は0.95以下、消衰係数k(low)は0.03以上であり、前記吸収体膜を構成する前記高屈折率材料層は、波長13.5nmにおける屈折率n(high)は、
n(high)≧1.46×n(low) −0.41
で示される条件を満たす材料であって、
前記転写パターン形成領域におけるEUV光の反射率が、前記転写パターンが露出している反射領域におけるEUV光の反射率に対して、前記転写パターンを認識できる程度に差を有するように、前記位相制御層の膜厚が設定されていることを特徴とする反射型マスク。 - 前記位相制御層は、前記吸収体膜に対するEUV光の反射率が2%以下となるように膜厚が設定されていることを特徴とする請求項10に記載の反射型マスク。
- 請求項7に記載の製造方法により得られる反射型マスク、もしくは、請求項8乃至11のいずれかに記載の反射型マスクを用いて半導体基板上にパターン形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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