JP2015156034A - 導電膜付き基板、多層反射膜付き基板、反射型マスクブランク及び反射型マスク、並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents
導電膜付き基板、多層反射膜付き基板、反射型マスクブランク及び反射型マスク、並びに半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明の構成1は、リソグラフィーに使用されるマスクブランク用基板の主表面上の一方の表面に、導電膜が形成された導電膜付き基板であって、前記導電膜表面における1μm×1μmの領域を、原子間力顕微鏡で測定して得られるベアリングエリア(%)とベアリング深さ(nm)との関係において、前記ベアリングエリア30%をBA30、前記ベアリングエリア70%をBA70、前記ベアリングエリア30%及び70%に対応する前記ベアリング深さをそれぞれBD30及びBD70と定義したときに、前記導電膜表面が、(BA70−BA30)/(BD70−BD30)が15以上260以下(%/nm)の関係式を満たし、かつ最大高さ(Rmax)が1.3nm以上15nm以下であることを特徴とする導電膜付き基板である。
本発明の構成2は、前記導電膜表面は、前記原子間力顕微鏡で測定して得られた前記ベアリング深さと、得られた前記ベアリング深さの頻度(%)との関係をプロットした度数分布図において、前記プロットした点より求めた近似曲線、又は前記プロットした点における最高頻度より求められる半値幅の中心に対応するベアリング深さの絶対値が、前記導電膜表面の表面粗さにおける最大高さ(Rmax)の1/2に対応する前記ベアリング深さの絶対値よりも小さいことを特徴とする構成1に記載の導電膜付き基板である。
本発明の構成3は、前記導電膜表面は、前記原子間力顕微鏡で測定して得られた前記ベアリング深さと、得られた前記ベアリング深さの頻度(%)との関係をプロットした度数分布図において、前記プロットした点より求めた近似曲線、又は前記プロットした点における最高頻度より求められる半値幅の中心に対応するベアリング深さの絶対値が、前記導電膜表面の表面粗さにおける最大高さ(Rmax)の1/2に対応する前記ベアリング深さの絶対値以上であることを特徴とする構成1記載の導電膜付き基板である。
本発明の構成4は、構成1乃至3の何れかに記載の導電膜付き基板の前記導電膜が形成されている側とは反対側の主表面上に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜が形成されていることを特徴とする多層反射膜付き基板である。
本発明の構成5は、前記多層反射膜上に保護膜が形成されていることを特徴とする構成4に記載の多層反射膜付き基板である。
本発明の構成6は、構成4若しくは5に記載の多層反射膜付き基板の前記多層反射膜上、又は前記保護膜上に、吸収体膜が形成されていることを特徴とする反射型マスクブランクである。
本発明の構成7は、構成6に記載の反射型マスクブランクの前記吸収体膜をパターニングして、前記多層反射膜上に吸収体パターンを有することを特徴とする反射型マスクである。
本発明は、本発明の構成8は、構成7に記載の反射型マスクを用いて、露光装置を使用したリソグラフィープロセスを行い、被転写体上に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
また、本発明は、多層反射膜付き基板の多層反射膜の上に吸収体膜を含むマスクブランク用多層膜を有する反射型マスクブランクである。
式(1)において、lは基準長さであり、Zは平均線から測定曲線までの高さである。
ここで、式(3)において、dxはx方向の最小分解能であり、dyはy方向の最小分解能である。
まず、本発明の裏面導電膜23の製造に用いることのできるマスクブランク用基板10について以下に説明する。
次に、本発明の裏面導電膜23及び反射型マスクブランク30に用いることのできる多層反射膜付き基板20について以下に説明する。
次に、本発明の導電膜付き基板50について、説明する。図3に示す多層反射膜付き基板20において、基板10の多層反射膜21と接する面と反対側の面に、所定の裏面導電膜23を形成することによって、図4に示すような本発明の導電膜付き基板50(本発明の多層反射膜付き基板20)を得ることができる。尚、図2に示すように、マスクブランク用基板10の主表面上の一方の表面に、所定の裏面導電膜23を形成することによって、本発明の導電膜付き基板50を得ることができる。
次に、本発明の反射型マスクブランク30について説明する。図5は、本発明の反射型マスクブランク30の一例を示す模式図である。本発明の反射型マスクブランク30は、上記説明した多層反射膜付き基板20の多層反射膜21上又は保護膜22上に、転写パターンとなる吸収体膜24を形成した構造を有する。
次に、本発明の一実施形態に係る反射型マスク40について以下に説明する。図6は、本実施形態の反射型マスク40を示す模式図である。
以上説明した反射型マスク40と、露光装置を使用したリソグラフィープロセスにより、半導体基板等の被転写体上に形成されたレジスト膜に、反射型マスク40の吸収体パターン27に基づく回路パターン等の転写パターンを転写し、その他種々の工程を経ることで、半導体基板等の被転写体上に種々の転写パターン等が形成された半導体装置を製造することができる。
実施例1〜5、並びに比較例1及び2に用いるマスクブランク用基板10は、次のようにして製造した。
加工液:アルカリ水溶液(NaOH)+研磨剤(濃度:約2wt%)
研磨剤:コロイダルシリカ、平均粒径:約70nm
研磨定盤回転数:約1〜50rpm
加工圧力:約0.1〜10kPa 研磨時間:約1〜10分
実施例1〜5、並びに比較例1及び2の多層反射膜21の成膜は次のようにして行った。すなわち、Moターゲット及びSiターゲットを使用して、イオンビームスパッタリングによりMo層(低屈折率層、厚み2.8nm)及びSi層(高屈折率層、厚み4.2nm)を交互積層し(積層数40ペア)、多層反射膜21を上述のマスクブランク用基板10上に形成した。イオンビームスパッタリング法による多層反射膜21の成膜の際、イオンビームスパッタリングにおけるマスクブランク用基板10の主表面の法線に対するMo及びSiスパッタ粒子の入射角度は30度、イオンソースのガス流量は8sccmとした。
次に、実施例1〜5並びに比較例1及び2のRu保護膜22及び多層反射膜21の、132mm×132mmの外側四隅の所定位置に、長さ550μmの十字型の基準マーク44を、フォトリソグラフィ法により形成した。まず、Ru保護膜22の表面にレジスト膜形成し、所定の基準マーク44パターンを描画及び現像して、基準マーク44パターンの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にしてF系ガスであるClF3ガスによりRu保護膜22及び多層反射膜付き基板20をドライエッチングすることによって、Ru保護膜22及び多層反射膜付き基板20に基準マーク44を形成した。その後、不要となったレジストパターンを剥離した。図10に、この基準マーク44を有する反射型マスク40を示す。
次に、上述した実施例1〜5、並びに比較例1及び2の多層反射膜付き基板20の保護膜22の表面に、DCマグネトロンスパッタリング法により、吸収体膜24を作成した。吸収体膜24は、吸収層であるTaBN膜及び低反射層であるTaBO膜の二層からなる積層膜の吸収体膜24とした。実施例1〜5、並びに比較例1及び2の吸収体膜24の成膜方法は、次のとおりである。
上述した実施例1〜5、並びに比較例1及び2の多層反射膜付き基板20の多層反射膜21を形成していない裏面に、DCマグネトロンスパッタリング法により、次のようにして、裏面導電膜23を形成した。表2に形成した裏面導電膜23の組成及び膜厚等を示す。
実施例1の裏面導電膜23は、次のようにして成膜した。すなわち、Crターゲットを多層反射膜付き基板20の裏面に対向させ、Arガス(流量:24sccm)及びN2ガス(流量:6sccm)の混合ガスを成膜ガスとして用いて、反応性スパッタリングを行った。裏面導電膜23の成膜時間を調節することにより、実施例1の裏面導電膜23の膜厚を20nmとした。
実施例2の裏面導電膜23として、CrN/CrCN/CrONの三層からなる裏面導電膜23を、インライン型スパッタリング装置によりスパッタリング成膜した。まず、クロムターゲットを用いて、アルゴン(Ar)と窒素(N)の混合ガス雰囲気(Ar:72体積%、N2:28体積%、圧力0.3Pa)中で反応性スパッタリングにより、膜厚15nmのCrN膜を形成し、次いで、クロムターゲットを用い、アルゴンとメタンの混合ガス雰囲気(Ar:96.5体積%、CH4:3.5体積%、圧力0.3Pa)中で反応性スパッタリングにより、膜厚25nmのCrC膜を形成した。尚、インライン型スパッタリング装置で成膜したため、CrC膜にはNが含まれており、実際にはCrCN膜となっていた。最後に、クロムターゲットを用い、アルゴンと一酸化窒素の混合ガス雰囲気(Ar:87.5体積%、NO:12.5体積%、圧力0.3Pa)中で反応性スパッタリングにより、膜厚20nmのCrON膜を形成した。得られたCrN膜における窒素の含有量は20at%、CrC膜(CrCN膜)における炭素の含有量は6at%、CrON膜における酸素の含有量は45at%、窒素の含有量は25at%であった。尚、上述の膜厚は、単体の膜を成膜した場合の膜厚であるが、CrN/CrCN/CrONの三層を成膜後、三層全体の膜厚を測定したところ、70nmだった。
実施例3の裏面導電膜23は、成膜時間の調整により膜厚を50nmとした以外は、実施例1の裏面導電膜23と同じ条件で成膜した。
実施例4の裏面導電膜は、次のようにして成膜した。すなわち、Crターゲットを多層反射膜付き基板20の裏面に対向させ、Arガス(流量:48sccm)及びN2ガス(流量:6sccm)の混合ガスを成膜ガスとして用いて、反応性スパッタリングを行った。裏面導電膜23の成膜時間を調節することにより、実施例4の裏面導電膜23の膜厚を200nmとした。
実施例5の裏面導電膜23は、次のようにして成膜した。すなわち、Taターゲットを多層反射膜付き基板20の裏面に対向させ、Xeガス(流量:12sccm)及びN2ガス(流量:6sccm)の混合ガスを成膜ガスとして用いて、反応性スパッタリングを行った。裏面導電膜23の成膜時間を調節することにより、実施例5の裏面導電膜23の膜厚を70nmとした。
比較例1の裏面導電膜23は、成膜時間の調節により膜厚を200nmとした以外は、実施例1の裏面導電膜23と同じ条件で成膜した。
比較例2の裏面導電膜23の成膜は、成膜ガスの混合比を、Arガス流量24sccm及びN2ガス流量8sccmとした以外は、上述の実施例1及び比較例1の裏面導電膜23と同様に行った。また、裏面導電膜23の成膜時間を調節することにより、比較例2の裏面導電膜23の膜厚を20nmとした。
実施例1〜5、並びに比較例1及び2として得られた反射型マスクブランク30の裏面導電膜23の表面について、任意の箇所(具体的には、裏面導電膜23が形成された基板の中心、及び座標計測機の載置部が裏面導電膜23当接する位置)の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定した。表2及び表3に、原子間力顕微鏡による測定によって得られた表面粗さ(Rmax、Rms)、及びベアリングエリア30%をBA30、ベアリングエリア70%をBA70、ベアリングエリア30%及び70%に対応するベアリング深さをそれぞれBD30及びBD70と定義したときの、(BA70−BA30)/(BD70−BD30)の値(%/nm)を示す。尚、表2及び表3に記載している表面粗さ(Rmax、Rms)及び(BA70−BA30)/(BD70−BD30)の値は、10回測定した測定値の平均値である。
実施例1〜5、並びに比較例1及び2の反射型マスクブランク30の吸収体膜24の表面に、スピンコート法によりレジストを塗布し、加熱及び冷却工程を経て、膜厚150nmのレジスト膜を成膜した。次いで、図10に示す座標計測測定評価用パターン42(単に、「評価用パターン42」という。)の描画及び現像工程を経て、レジストパターン形成した。
座標計測測定評価用マスク40を、座標計測機(KLA−Tencor社製 IPRO)にて、座標計測測定評価用マスク40の基準マーク44の座標を計測後、評価用パターン42の座標を計測することによって、評価用パターン42(ホールパターン42の座標)の計測精度を測定した。表2及び表3に、測定によって得られた評価用パターン42の計測精度を示す。表2及び表3から明らかなように、比較例2の場合には、評価用パターン42の計測精度が8.0nmと、実施例1〜5と比較して、大きかった。このことから、比較例2のように、ベアリングカーブの(BA70−BA30)/(BD70−BD30)の値が275.86(%/nm)であり、260(%/nm)を超える場合には、座標計測機による計測時に評価用マスクの滑りが生じ、評価用パターン42の位置精度が悪化することが示唆される。
実施例1〜5、並びに比較例1及び2の反射型マスクブランク30の吸収体膜24の表面に、スピンコート法によりレジストを塗布し、加熱及び冷却工程を経て、膜厚150nmのレジスト膜を成膜した。次いで、所望のパターンの描画及び現像工程を経て、レジストパターン形成した。当該レジストパターンをマスクにして、所定のドライエッチングにより、吸収体膜24のパターニングを行い、保護膜22上に吸収体パターン27を形成した。尚、吸収体膜24がTaBN膜である場合には、Cl2及びHeの混合ガスによりドライエッチングすることができる。また、吸収体膜24がTaBN膜及びTaBO膜の二層からなる積層膜である場合には、塩素(Cl2)及び酸素(O2)の混合ガス(塩素(Cl2)及び酸素(O2)の混合比(流量比)は8:2)によりドライエッチングすることができる。
20 多層反射膜付き基板
21 多層反射膜
22 保護膜
23 裏面導電膜
24 吸収体膜
25 エッチングマスク膜
26 マスクブランク用多層膜
27 吸収体パターン
30 反射型マスクブランク
40 反射型マスク(座標計測測定評価用マスク)
42 評価用パターン(ホールパターン)
44 基準マーク
50 導電膜付き基板
Claims (8)
- リソグラフィーに使用されるマスクブランク用基板の主表面上の一方の表面に、導電膜が形成された導電膜付き基板であって、
前記導電膜表面における1μm×1μmの領域を、原子間力顕微鏡で測定して得られるベアリングエリア(%)とベアリング深さ(nm)との関係において、前記ベアリングエリア30%をBA30、前記ベアリングエリア70%をBA70、前記ベアリングエリア30%及び70%に対応する前記ベアリング深さをそれぞれBD30及びBD70と定義したときに、
前記導電膜表面が、(BA70−BA30)/(BD70−BD30)が15以上260以下(%/nm)の関係式を満たし、かつ最大高さ(Rmax)が1.3nm以上15nm以下であることを特徴とする導電膜付き基板。 - 前記導電膜表面は、前記原子間力顕微鏡で測定して得られた前記ベアリング深さと、得られた前記ベアリング深さの頻度(%)との関係をプロットした度数分布図において、前記プロットした点より求めた近似曲線、又は前記プロットした点における最高頻度より求められる半値幅の中心に対応するベアリング深さの絶対値が、前記導電膜表面の表面粗さにおける最大高さ(Rmax)の1/2に対応する前記ベアリング深さの絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の導電膜付き基板。
- 前記導電膜表面は、前記原子間力顕微鏡で測定して得られた前記ベアリング深さと、得られた前記ベアリング深さの頻度(%)との関係をプロットした度数分布図において、前記プロットした点より求めた近似曲線、又は前記プロットした点における最高頻度より求められる半値幅の中心に対応するベアリング深さの絶対値が、前記導電膜表面の表面粗さにおける最大高さ(Rmax)の1/2に対応する前記ベアリング深さの絶対値以上であることを特徴とする請求項1に記載の導電膜付き基板。
- 請求項1乃至3の何れかに記載の導電膜付き基板の前記導電膜が形成されている側とは反対側の主表面上に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜が形成されていることを特徴とする多層反射膜付き基板。
- 前記多層反射膜上に保護膜が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の多層反射膜付き基板。
- 請求項4若しくは5に記載の多層反射膜付き基板の前記多層反射膜上、又は前記保護膜上に、吸収体膜が形成されていることを特徴とする反射型マスクブランク。
- 請求項6に記載の反射型マスクブランクの前記吸収体膜をパターニングして、前記多層反射膜上に吸収体パターンを有することを特徴とする反射型マスク。
- 請求項7に記載の反射型マスクを用いて、露光装置を使用したリソグラフィープロセスを行い、被転写体上に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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