JP2017054070A - Ｅｕｖマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＵＶマスクを用いたウェハ転写時に発生するコンタミネーションや、ＥＵＶマスクの洗浄による多層反射膜の改質により、多層反射膜のＥＵＶ光反射率が低下する問題が発生している。また、ＥＵＶマスク作製後にマスクパターン間へ異物がはまり込むと、ウェハ転写時に回路パターンがショートするなどの悪影響が発生する。洗浄耐性が高く、マスクパターン間へ異物がはまり込まないＥＵＶマスクの製造方法を提供すること。
【解決手段】ＥＵＶ光透過率が高い材料、もしくはそれらの化合物等からなる透明な保護膜１ｄを回路パターン膜の膜厚以上の高さで成膜し、保護膜成膜時に形成される表面凹凸を研磨することにより保護膜付きＥＵＶマスクを作製することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＵＶマスクの製造方法に関するものである。

（ＥＵＶリソグラフィの説明）
近年、半導体デバイスの微細化に伴い、波長が１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶを光源に用いたＥＵＶリソグラフィが提案されている。ＥＵＶリソグラフィは光源波長が短く光吸収性が非常に高いため、真空中で行われる必要がある。またＥＵＶの波長領域においては、ほとんどの物質の屈折率は１よりもわずかに小さい値である。このため、ＥＵＶリソグラフィにおいては従来から用いられてきた透過型の屈折光学系を使用することができず、反射光学系となる。従って、原版となるフォトマスク（以下、マスクと呼ぶ）も、従来の透過型のマスクは使用できないため、反射型のマスクとする必要がある。
（ＥＵＶマスクとブランク構造の説明）
このような反射型マスクの元となる反射型マスクブランクは、低熱膨張基板の上に露光光源波長に対して高い反射率を示す多層反射膜と、露光光源波長の吸収層が順次形成されており、更に基板の裏面には露光機内における静電チャックのための裏面導電膜が形成されている。また、前記多層反射膜と、吸収層の間に緩衝層を有する構造を持つＥＵＶマスクも存在する。反射型マスクブランクから反射型マスクへ加工する際には、ＥＢリソグラフィとエッチング技術により吸収層を部分的に除去し、緩衝層を有する構造の場合はこれも同じく除去し、吸収部と反射部からなる回路パターンを形成する。このように作製された前記反射型マスクによって反射された光像が反射光学系を経て半導体基板上に転写される。
（吸収膜を必要としないＥＵＶマスクとブランク構造の説明）
また、吸収層を必要とせずにＥＢリソグラフィとエッチング技術により多層反射膜を部分的に除去し、低熱膨張基板と多層反射膜からなる回路パターンにより、半導体基板上に転写する反射型マスクも近年報告されている。

ＥＵＶマスクではなく光マスクの分野において、特許文献１が公開されている。特許文献１は光マスクをステッパーにて密着露光する際に物理的な保護を目的として、パターン上に保護膜を形成している。

特開昭６０−８７３２７号公報

ＥＵＶマスクを用いたウェハ転写時に発生するコンタミネーションや、ＥＵＶマスクの洗浄による多層反射膜の改質により、多層反射膜のＥＵＶ光反射率が低下する問題が発生している。また、ＥＵＶマスク作製後にマスクパターン間へ異物がはまり込むと、ウェハ転写時に回路パターンがショートするなどの悪影響が発生する。洗浄耐性が高く、マスクパターン間へ異物がはまり込まないＥＵＶマスクの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための手段として、本発明は、ＥＵＶマスクの回路パターン膜面上に、酸化シリコン、シリコン、ジルコニウム、ニオブ、ポリシリコン、アモルファスシ
リコン等のＥＵＶ光透過率が高い材料、もしくはそれらの化合物を保護膜として、単層または多層膜でＥＵＶマスクの回路パターン膜厚以上の厚さで成膜し、保護膜成膜時に形成される表面凹凸を研磨することにより除去する工程を有することを特徴とする。

前記保護膜は、保護膜成膜前後におけるＥＵＶマスクの平坦度変化量がＥＵＶマスク面内１３２ｍｍ□エリアにおいてＴＩＲ≦５０ｎｍを満たす組成であることを特徴とする。

すなわち、請求項１に記載の発明は、低熱膨張性基板の上に多層反射膜を形成し、さらにその上に吸収性の微細パターン膜を形成する工程と、前記多層反射膜上で前記微細パターン膜を覆うようにＥＵＶ光透過性を有する保護膜を形成する工程と、前記保護膜の表面を研磨し、前記微細パターン膜に到達する前に研磨を完了することにより前記微細パターン膜より厚く、平坦面からなる表面を持つ保護膜を形成する工程とを備えるＥＵＶマスクの製造方法である。

次に、請求項２に記載の発明は、低熱膨張性基板の上に反射性の微細パターン膜を形成する工程と、前記低熱膨張性基板上で前記微細パターン膜を覆うようにＥＵＶ光透過性を有する保護膜を形成する工程と、前記保護膜の表面を研磨し、前記微細パターン膜に到達する前に研磨を完了することにより前記微細パターン膜より厚く、平坦面からなる表面を持つ保護膜を形成する工程とを備えるＥＵＶマスクの製造方法である。

次に、請求項３に記載の発明は、前記保護膜は、酸化シリコン、シリコン、ジルコニウム、ニオブ、ポリシリコン、アモルファスシリコン等のＥＵＶ光透過率が高い材料、もしくはそれらの化合物で形成されている請求項１または２に記載のＥＵＶマスクの製造方法である。

次に、請求項４記載の発明は、前記保護膜を前記微細パターン膜上１００ｎｍまで成膜する事を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＥＵＶマスクの製造方法である。

次に、請求項５記載の発明は、前記平坦面からなる保護膜の表面は、平坦度変化量がＥＵＶマスク面内１３２ｍｍ□エリアにおいてＴＩＲ≦５０ｎｍを満たしていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＥＵＶマスクの製造方法である。

本発明によれば、ＥＵＶ光透過性の保護膜によりウェハ転写時に発生するコンタミネーションや、ＥＵＶマスクの洗浄による多層反射膜の改質を抑え、多層反射膜のＥＵＶ光反射率が低下する問題を回避可能である。また、保護膜でパターン膜を覆う事により、洗浄による回路パターン膜の破壊や回路パターン膜への異物がはまり込む事を防ぎ、ウェハ転写時の回路パターンがショートする事を防ぐ事が可能である。

凹凸の無い保護膜付きＥＵＶマスク１の構成を示す図である。 吸収膜を必要としない凹凸の無い保護膜付きＥＵＶマスク２の構成を示す図である。 ＥＵＶマスク１の多層反射膜部分の洗浄におけるＥＵＶ光反射率変動を示す図である。 ＥＵＶマスク２の多層反射膜部分の洗浄におけるＥＵＶ光反射率変動を示す図である。

（図１、ＥＵＶマスク１の実施形態）
以下、保護膜付きＥＵＶマスク１について図面を参照して説明する。図１は保護膜付きＥＵＶマスクの構成を示す図である。ＥＵＶマスク１は、低熱膨張性基板１ａと多層反射膜１ｂと吸収膜１ｃの微細パターンと保護膜１ｄを備えている。低熱膨張性基板１ａは例えば酸化チタンをドーピングした酸化シリコンで形成されている。多層反射膜１ｂはＥＵＶ光への反射性を有し、低熱膨張性基板１ａ上に設けられている。多層反射膜１ｂは例えばモリブデンとシリコンで形成されている。吸収膜１ｃの微細パターンは、本実施の形態では、所定の回路パターン形成用の回路パターン膜として形成されている。吸収膜１ｃの微細パターンは、例えばタンタル、及びその酸化物や窒化物等からなる。保護膜１ｄはＥＵＶ光透過性を有し、酸化シリコン、シリコン、ジルコニウム、ニオブ、ポリシリコン、アモルファスシリコン等のＥＵＶ光透過率が高い材料、もしくはそれらの化合物等からなる。保護膜１ｄは、低熱膨張性基板１ａ上で吸収膜１ｃの微細パターンを覆うように設けられている。保護膜１ｄの表面１ｆは、吸収膜１ｃの膜厚方向で吸収膜１ｃから離れた箇所に位置し、低熱膨張性基板１ａと平行な平坦面（ＴＩＲ≦５０ｎｍ）として形成されている。（ＴＩＲ：Total Indicated Reading、面内の平坦度を示す。）

次に、ＥＵＶマスク１の製造方法について説明する。まず、低熱膨張性基板１ａの上に反射性の多層膜１ｂと吸収膜１ｃの微細パターンを形成する。この吸収膜１ｃの微細パターンの形成には従来公知の様々な方法が採用可能である。次に、吸収膜１ｃの微細パターンを覆うようにＥＵＶ光透過性を有する保護膜１ｄを形成する。この保護膜１ｄの形成には、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法、蒸着法、スピンコーティング等の薄膜形成方法が採用可能である。保護膜１ｄは、吸収膜1cの膜厚以上の厚さの膜厚１ｅで形成する。成膜後の保護膜１ｄの表面は、前記薄膜形成方法により大小の凹凸が存在する。そのため、保護膜１ｄの表面を研磨することで膜表面の凹凸を除去し、また、吸収膜１ｃに到達する前に研磨をやめることにより吸収膜１ｃの微細パターンを露出させることのない、平坦面からなる表面１ｆを有する保護膜１ｄを形成する。このようにしてＥＵＶマスク１を得る。

また、ＥＵＶマスク面内１３２ｍｍ角エリアにおける平坦度変化は、ＴＩＲ≦５０ｎｍの場合に位置精度への影響が無いことが公知であるため、保護膜１ｄを成膜することによる平坦度変化量はＴＩＲ≦５０ｎｍであることが望ましい。

（図２、ＥＵＶマスク２の実施形態）
続いて、保護膜付きＥＵＶマスク２について図面を参照して説明する。図２は吸収膜を必要としない保護膜付きＥＵＶマスクの構成を示す図である。ＥＵＶマスク２は、低熱膨張性基板１ａと多層反射膜１ｂの微細パターンと保護膜１ｄを備えている。低熱膨張性基板１ａは例えば酸化チタンをドーピングした酸化シリコンで形成されている。多層反射膜１ｂの微細パターンはＥＵＶ光への反射性を有し、低熱膨張性基板１ａ上に設けられている。また、多層反射膜１ｂの微細パターンは、本実施の形態では、所定の回路パターン形成用の回路パターン膜として形成されている。多層反射膜１ｂは、例えばモリブデンとシリコンの多層膜からなる。保護膜１ｄはＥＵＶ光透過性を有し、酸化シリコン、シリコン、ジルコニウム、ニオブ、ポリシリコン、アモルファスシリコン等のＥＵＶ光透過率が高い材料、もしくはそれらの化合物等からなる。保護膜１ｄは、低熱膨張性基板１ａ上で多層反射膜１ｂの微細パターンを覆うように設けられている。保護膜１ｄの表面１ｆは、多層反射膜１ｂの微細パターンの膜厚方向で多層反射膜１ｂの微細パターンから離れた箇所に位置し、低熱膨張性基板１ａと平行な平坦面（ＴＩＲ≦５０ｎｍ）として形成されている。

次に、ＥＵＶマスク２の製造方法について説明する。まず、低熱膨張性基板１ａの上にＥＵＶ光に対し反射性を有した多層反射膜１ｂを形成する。その後、従来公知の手法により多層反射膜１ｂに微細パターンを形成する。次に、多層反射膜１ｂの微細パターンを覆
うようにＥＵＶ光透過性を有する保護膜１ｄを形成する。この保護膜１ｄの形成には、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法、蒸着法、スピンコーティング等の薄膜形成方法が採用可能である。保護膜１ｄは、多層反射膜1bの膜厚以上の厚さの膜厚１ｅ'で形成する。成膜後の保護膜１ｄの表面は、前記薄膜形成方法により大小の凹凸が存在する。そのため、保護膜１ｄの表面を研磨することで膜表面の凹凸を除去し、また、吸収膜１ｃに到達する前に研磨をやめることにより多層反射膜１ｂの微細パターンを露出させることのない、平坦面からなる表面１ｆを有する保護膜１ｄを形成する。このようにしてＥＵＶマスク２を得る。

また、ＥＵＶマスク面内１３２ｍｍ角エリアにおける平坦度変化は、ＴＩＲ≦５０ｎｍの場合に位置精度への影響が無いことが公知であるため、保護膜１ｄを成膜することによる平坦度変化量はＴＩＲ≦５０ｎｍであることが望ましい。

（保護膜付きＥＵＶマスク１の実施例）
酸化シリコンをベースとした低熱膨張性基板上にモリブデンとシリコンをスパッタリングにて４０層ずつ交互に蒸着して多層反射膜を形成し、さらに、ＥＵＶ光を吸収するタンタルから成る吸収膜を数十ｎｍ形成した。その後、既存のＥＵＶマスクプロセスを進行させることにより、多層反射膜上に吸収膜からなる微細パターンを形成した。

次に、微細パターンが形成されている膜面上にＥＵＶ光に対して透過性のある保護膜に酸化シリコンを選択し、微細パターン膜厚以上となる約２００ｎｍをスパッタリングにて成膜した。成膜においては、あらかじめ酸化シリコンの成膜レートを算出しておき、２００ｎｍ相当に値する時間スパッタリングを実施した。成膜後は分光エリプソメータにより膜厚測定を行い、酸化シリコンが２００ｎｍ成膜されている事を確認した。成膜直後の保護膜の表面は凹凸があるため、微細パターン膜上の保護膜の膜厚が約１００ｎｍになる様に保護膜をＣＭＰ（化学機械研磨）により研磨した。以上の工程を経て、表面凹凸が無く、かつＥＵＶ光の透過性を持つ保護膜を有したＥＵＶマスク１の作製に成功した。

続いて、保護膜を成膜したＥＵＶマスクと保護膜を成膜していないＥＵＶマスクに対してそれぞれ洗浄を２０回実施し、ＥＵＶ光の反射率変動を調査した。その結果、図３に示す通り保護膜を成膜していないＥＵＶマスクの多層反射膜部分のＥＵＶ光反射率は２０回の洗浄で６％低下したが、保護膜を成膜したＥＵＶマスクの反射率は洗浄前と変化が見られなかった。以上の結果から、保護膜を成膜する事により洗浄による多層反射膜の改質を防ぐ事が可能であると考えられる。また、保護膜を成膜する事により洗浄が可能となった事から、ウェハ転写時に発生するコンタミネーションを洗浄除去可能である。

更に、保護膜をパターン間に隙間無く成膜する事から、ＥＵＶマスク作製後にパターン間へ異物がはまり込む事が原理的に発生しない。また、平坦度測定器により保護膜成膜前後のＥＵＶマスク１の平坦度変化量を測定した所、ＴＩＲ＝４９ｎｍであった。

（保護膜付きＥＵＶマスク２の実施例）
酸化シリコンをベースとした低熱膨張性基板上にモリブデンとシリコンをスパッタリングにて４０層ずつ交互に蒸着して多層反射膜を形成し、その後、既存のＥＵＶマスクプロセスを進行させることにより、低熱膨張基板上に多層反射膜からなる微細パターンを形成した。

次に、微細パターンが形成されている膜面上にEUV光に対して透過性のある保護膜に酸化シリコンを選択し、多層反射膜からなる微細パターン膜厚以上となる約４００ｎｍをスパッタリングにて成膜した。成膜においては、あらかじめ酸化シリコンの成膜レートを算
出しておき、４００ｎｍ相当に値する時間スパッタリングを実施した。成膜後は分光エリプソメータにより膜厚測定を行い、酸化シリコンが４００ｎｍ成膜されている事を確認した。成膜直後の保護膜の表面は凹凸があるため、多層反射膜からなる微細パターン膜上の保護膜の膜厚が約１００ｎｍになる様に保護膜をＣＭＰ（化学機械研磨）により研磨した。以上の工程を経て、表面凹凸が無く、かつＥＵＶ光の透過性を持つ保護膜を有したＥＵＶマスク２の作製に成功した。

続いて、保護膜を成膜したＥＵＶマスクと保護膜を成膜していないＥＵＶマスクに対してそれぞれ洗浄を２０回実施し、ＥＵＶ光の反射率変動を調査した。その結果、図４に示す通り保護膜を成膜していないＥＵＶマスクの多層反射膜部分のＥＵＶ光反射率は２０回の洗浄で６％低下したが、保護膜を成膜したＥＵＶマスクの反射率は洗浄前と変化が見られなかった。以上の結果から、保護膜を成膜する事により洗浄による多層反射膜の改質を防ぐ事が可能であると考えられる。また、保護膜を成膜する事により洗浄が可能となった事から、ウェハ転写時に発生するコンタミネーションを洗浄除去可能である。

更に、保護膜をパターン間に隙間無く成膜する事から、ＥＵＶマスク作製後にパターン間へ異物がはまり込む事が原理的に発生しない。また、平坦度測定器により保護膜成膜前後のＥＵＶマスク２の平坦度変化量を測定した所、ＴＩＲ＝４９ｎｍであった。

１・・・吸収膜を有するＥＵＶマスク１
２・・・吸収膜を有さないＥＵＶマスク２
１ａ・・・低熱膨張基板
１ｂ・・・多層反射膜
１ｃ・・・吸収膜
１ｄ・・・保護膜
１ｅ・・・保護膜の膜厚
１ｅ'・・・保護膜の膜厚
１ｆ・・・保護膜の表面

Claims (5)

1. 低熱膨張性基板上に多層反射膜を形成し、さらにその上に吸収性の微細パターン膜を形成する工程と、前記多層反射膜上で前記微細パターン膜を覆うようにＥＵＶ光透過性を有する保護膜を形成する工程と、前記保護膜の表面を研磨し、前記微細パターン膜に到達する前に研磨を完了することにより前記微細パターン膜より厚く、平坦面からなる表面を持つ保護膜を形成する工程とを備えることを特徴とするＥＵＶマスクの製造方法。
2. 低熱膨張性基板上に反射性の微細パターン膜を形成する工程と、前記低熱膨張性基板上で前記微細パターン膜を覆うようにＥＵＶ光透過性を有する保護膜を形成する工程と、前記保護膜の表面を研磨し、前記微細パターン膜に到達する前に研磨を完了することにより前記微細パターン膜より厚く、平坦面からなる表面を持つ保護膜を形成する工程とを備えることを特徴とするＥＵＶマスクの製造方法。
3. 前記保護膜は、酸化シリコン、シリコン、ジルコニウム、ニオブ、ポリシリコン、アモルファスシリコン等のＥＵＶ光透過率が高い材料、もしくはそれらの化合物で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＵＶマスクの製造方法。
4. 前記保護膜の形成工程は、前記微細パターン膜上１００ｎｍに達するまで成膜する事を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＥＵＶマスクの製造方法。
5. 前記平坦面からなる保護膜の表面は、平坦度変化量がＥＵＶマスク面内１３２ｍｍ□エリアにおいてＴＩＲ≦５０ｎｍを満たしていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＥＵＶマスクの製造方法。