JP2017516129A - リソグラフィ用フォトマスク - Google Patents
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Abstract
極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィに使用されるフォトマスクであって、低い熱膨張率および高い比剛性を有するフォトマスク。
Description
本開示は、リソグラフィ用フォトマスクに関する。
標準的な集積回路（ＩＣ）製造では、典型的にはリソグラフィが、フォトマスク上に形成された所望のパターンをシリコンウェハに転写するために使用され、このフォトマスクにはパターンの拡大図（例えば、パターンの倍率は約４倍）が含まれている。ＩＣの製造に典型的に用いられるフォトマスクフォーマットの一例は、「６０２５」フォーマットと呼ばれる（すなわち、マスクのサイズが６”（１５．２４センチメートル）×６”（１５．２４センチメートル）×０．２５”（０．６４センチメートル））。最も小さい特徴物のサイズをさらに微細化することが望まれる中で、極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィとして知られている種類のリソグラフィに依存する製造工程が開発されている。さらに、スループット改善の需要により、さらに大きいサイズのマスクが必要となりうる。
特徴物の小型化とマスクの大型化に伴い、表面粗さ、平坦度、欠陥の大きさ／数等のマスク品質を制御して、パターンをウェハに転写する際のエラーを最小限にすることがますます重要となりつつある。これに加えて、特定の高スループット製造工程では、スキャン中、フォトマスクが（例えば、重力加速度の１０〜２０倍を超える）高い加速度に曝される可能性がある。高い加速度から生じる力は、フォトマスクに変形を来たし、ウェハに転写される画像がさらに劣化することにつながりかねない。本開示は、高比剛性材料からなる基板層を含むフォトマスクに関する。高比剛性を有するフォトマスクは、高い加速度の下での変形に耐えることができ、したがって、結像されるべきマスクパターンの歪みを防止または最小化できる。
本開示の各種の態様の概要を以下に記す。一般に、第一の態様において、本開示の主題は、極紫外線（ＥＵＶ）リソグラティで使用するためのフォトマスクに具現化されてもよく、フォトマスクはコーディエライトセラミックスの基板層を含む。
このフォトマスクの実施は、以下の特徴および／または他の態様の特徴のうちの１つまたは複数の特徴のうちの１つまたは複数を含んでいてもよい。例えば、いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスのヤング率は約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａである。
いくつかの実施形態において、コーディエライトセラミックスの熱膨張率は、−５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である。いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスの熱膨張率は、−２０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋２０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である。
いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスのかさ密度は約２５００ ｋｇ／ｍ３〜約２７００ ｋｇ／ｍ３である。
いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスの熱伝導率は約３．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜約５．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスの熱伝導率は約３．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜約５．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
いくつかの実施例において、基板層の厚さは約０．６４センチメートル（０．２５インチ）以下であり、フォトマスクは、フォトマスクの第一の面の表面積が約５２２．５８平方センチメートル（８１平方インチ）以下である。
いくつかの実施形態において、フォトマスクは、基板層の表側表面上の反射膜層と、反射膜層の上のキャッピング層と、キャッピング層の上の吸収体層と、吸収体層の上の反射防止コーティングと、基板層の裏側表面の裏面コーティングと、をさらに含み、裏側表面は表側表面の反対である。
一般に、他の態様において、本開示の主題はＥＵＶリソグラフィ用フォトマスクの製造方法に具現化されてもよく、この方法は、コーディエライトセラミックスの基板層を得るステップと、コーディエライトセラミックスの基板層にフルアパーチャ研磨またはサブアパーチャ研磨を施すステップと、基板層の表側表面に反射膜層を積層するステップであって、反射膜層がブラッグ反射器を形成するように構成された複数の交互配置の第一および第二の薄膜を含むステップと、反射膜層の上にＲｕキャッピング層を積層するステップと、キャッピング層の上にＴａＮ吸収体層を積層するステップと、吸収体層をパターニングして、所望のパターンを形成するステップと、を含む。
この方法の実施例は、以下の特徴および／または他の態様の特徴のうちの１つまたは複数を含んでいてもよい。
例えば、いくつかの実施形態において、この方法は、サブアパーチャ研磨とフルアパーチャ研磨の両方を基板層に施すステップを含み、サブアパーチャ研磨は、フルアパーチャ研磨を施した後に施される。
例えば、いくつかの実施形態において、この方法は、サブアパーチャ研磨とフルアパーチャ研磨の両方を基板層に施すステップを含み、サブアパーチャ研磨は、フルアパーチャ研磨を施した後に施される。
一般に、他の態様において、本開示の主題は照明システムに具現化されてもよく、これはＥＵＶ光源と、照明光学系と、投影光学系と、コーディエライトセラミックス材料を有するフォトマスクと、を含み、照明光学系は、光源からＥＵＶ光を受け取り、このＥＵＶ光をフォトマスクへと方向転換させるように構成され、投影光学系は、フォトマスクから反射されたＥＵＶ光を受け取り、反射されたこのＥＵＶ光を投影光学系の結像面に位置付けられた物体上に結像させるように構成される。
照明システムの実施例は、以下の特徴および／または他の態様の特徴のうちの１つまたは複数を含んでいてもよい。
例えば、いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスのヤング率は約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａである。
例えば、いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスのヤング率は約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａである。
いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスの熱膨張率は−５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である。いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスの熱膨張率は−２０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋２０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である。
いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスのかさ密度は約２５００ｋｇ／ｍ３〜約２７００ｋｇ／ｍ３である。
いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスの熱伝導率は約３．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜約５．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
いくつかの実施例において、コーディエライトセラミックスの熱伝導率は約３．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜約５．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
いくつかの実施例において、基板層の厚さは約０．６４センチメートル（０．２５インチ）以下であり、フォトマスクは、フォトマスクの第一の面の表面積が約５２２．５８平方センチメートル（８１平方インチ）以下である。
一般に、他の態様において、本開示の主題は極紫外線（extreme ultraviolet : ＥＵＶ）リソグラフィで使用するためのフォトマスクに具現化されてもよく、このフォトマスクは、ヤング率が約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａで、熱膨張率が−５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃、例えば、−２０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋２０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である基板層を含む。
一般に、他の態様において、本開示の主題はＥＵＶリソグラフィフォトマスクを含む装置に具現化されてもよく、このフォトマスクは、酸化物セラミックスＭｇａＬｉｂＦｅｃＡｌｄＳｉｅＯｆ基板層を含み、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆはそれぞれ、１．８〜１．９、０．１〜０．３、０〜０．２、３．９〜４．１、６．０〜７．０、および１９〜２３の範囲内であり、基板層のヤング率は約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａであり、熱膨張率は−５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である。
一般に、他の態様において、本開示の主題はＥＵＶリソグラフィフォトマスクを含む装置に具現化されてもよく、このフォトマスクは基板層を含み、基板層は主要成分としてのコーディエライトと、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、およびＹからなる群から選択された１種または複数を酸化物対応量で１〜８質量％含み、主要成分間の質量比は以下の比率、すなわち３．８５≦ＳｉＯ２／ＭｇＯ≦４．６０、および２．５０≦Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦２．７０であり、基板層のヤング率は約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａであり、熱伝導率は−５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である。
特定の実施例には個別の利点がありうる。例えば、高比剛性材料からなる基板層を有するフォトマスクは、高い加速度下での変形に耐えられ、したがって、結像されるマスクパターンの歪みを防止または最小限にすることができる。いくつかの例において、基板層用の高比剛性材料により、全体的マスク剛性が同じ場合に総質量がより小さいフォトマスクの製造が可能となり、および／またはマスクのある歪み量について、このような高比剛性のマスクで耐えられる加速を大きくすることができる。いくつかの場合、基板層材料としてコーディエライトを使用することにより、マスクの熱伝導率が増大し、使用中に、より多くの熱をマスクから除去できる。
１つまたは複数の実施形態の詳細を添付の図面と以下の説明で示す。上記以外の特徴と利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
図１は、ＥＵＶリソグラフィの用途に使用される反射フォトマスク１００の１例を示す略図である。フォトマスクはいくつかの層で構成され、これは基板層１０２と、交互に配置されたモリブデンとケイ素の薄膜（例えば、Ｍｏ／Ｓｉ薄膜のペアが４０またはそれ以上である）を含む反射膜層１０４と、キャッピング層（capping layer）１０６と、吸収体層１０８と、反射防止コーティング（anti-reflection coating : ＡＲＣ）層１１０と、を含む。マスク１００はまた、静電チャックを可能にする裏側表面コーティング１１２（例えば、窒化クロム（ＣｒＮ））を含んでいてもよい。
ほとんどすべての物体がＥＵＶを吸収するため、基板層１０２は、マスク１００がマスク上に形成されたパターンを撓め、またはそれ以外に歪めるのを防止するために、比較的低い熱膨張率（coefficient of thermal expansion : ＣＴＥ）を有する材料で形成されるべきである。反射膜層１０４の交互配置された薄膜はブラッグ反射鏡を形成し、これは入射放射の波長（例えば、現在のＥＵＶの約１３．５ ｎｍおよび／または将来のツールについて想定されている６．７ ｎｍ）の反射を最大にするように構成される。キャッピング層１０６は、その下の反射膜層１０４の酸化を防止するために、ルテニウム（Ｒｕ）等の材料から形成される。吸収体層１０８は例えば、ＡＲＣコーティング層１１０としての反射防止酸化物で被覆されるタンタルホウ素窒化物（tantalum boron nitride : ＴａＢＮ）からなっていてもよい。吸収体層１０８は、マスク１００からウェハに転写されることになる所望のパターンを有するように構成される。例えば、図１に示される例は、一連の平行な線として配置される吸収体層１０８を含む。
スキャン動作中に高い加速度を受けることによってマスクが受ける変形を防止するために、基板層材料は、比較的高い比剛性（relatively high specific stiffness）を有する低ＣＴＥ材料を含む。比剛性は、材料の質量密度（mass density）あたりの弾性率として表すことができ、高い比剛性を持つ材料は、高いヤング率または低い密度を有するか、高いヤング率と低い密度の両方を有する。比剛性がより高いことから、基板層１０２、ひいてはマスク全体が、高加速度の下での変形に耐えられ、結像されることになるマスクパターンの歪みを防止できる。あるいは、より高い比剛性によって、マスク全体がより高い加速度と速度を受容でき、それと同時に、歪みは、より低い比剛性材料からなる基板層を有するマスクが、より低い加速度と速度で受ける場合と同レベルに保たれる。歪みを増大させずにマスクをより高速で移動させることにより、スループット（例えば、単位時間あたりに加工されるシリコンウェハの数）を増大できる。
高い比剛性を提供する材料の分類は、セラミックスのコーディエライトクラス（cordierite class）である。コーディエライトセラミックスは典型的には、酸化マグネシウム（例えば、ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、および酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の混合物を含む。例えば、さまざまな化学薬品メーカによって製作される１つの種類のコーディエライトセラミックス（cordierite ceramic）の主要成分の相対比は次の通り、すなわち、２ＭｇＯ−２Ａｌ２Ｏ３−５ＳｉＯ２である。この材料はまた、「コーディエライト（cordierite）」またはαコーディエライトとも呼ばれる。下の表１は、製造業者、京セラにより製作された各種のコーディエライト材料（ＣＯ２１１、ＣＯ７１１、ＣＯ７１２、およびＣＯ７２０）の主な特性の代表例を示し、ショット（Ｓｃｈｏｔｔ）（登録商標）が販売するゼロデュア（Ｚｅｒｏｄｕｒ）（登録商標）と比較している。
コーディエライトの高いヤング率は、高速スキャニング中にマスクの歪みを最小化するのに有益であるが、その代わりに、高い剛性によってフォトマスクを小型化できる。すなわち、同じ全体的剛性を有する基板層を得るために、コーディエライトを使用すれば、よりヤング率の低い材料、例えばゼロデュア（Ｚｅｒｏｄｕｒ）（登録商標）、超低膨張（ＵＬＥ）ガラスセラミックス、およびクリアセラム（ＣｌｅａｒＣｅｒａｍ）（登録商標）等の材料を使用するよりも少ない質量で済む。したがって、基板層材料としてコーディエライトを使用することにより、基板層の大きさ（例えば、厚さ）を削減でき、それと同時に、全体的なマスクの合成は、より低いヤング率の基板で得られるものと同じに保持できる。例えば、コーディエライトからなる基板の厚さは、より低いヤング率の材料からなる基板より１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、または５５％削減でき、その一方で、全体的剛性は同じに保たれる。
別のコーディエライトセラミックスは、表１に示されたものとは異なる数値を有する場合がある。例えば、コーディエライトセラミックスのかさ密度（bulk density）の範囲は、約２５００ｋｇ／ｍ３〜約２７００ｋｇ／ｍ３であってもよく、これには約２５００ｋｇ／ｍ３、約２６００ｋｇ／ｍ３、または約２６５０ｋｇ／ｍ３が含まれる。コーディエライトセラミックスのビッカース硬度（Vickers hardness）の範囲は、約７ ＧＰａ〜約８．５ ＧＰａであってもよく、これには約７ ＧＰａ、約７．５ ＧＰａ、約８．０ ＧＰａ、約８．１ ＧＰａ、または約８．５ ＧＰａが含まれる。コーディエライトセラミックスの曲げ強さの範囲は、約１００ ＭＰａ〜約３００ ＭＰａであり、これには約１１６ ＭＰａ、約８５ ＭＰａ、約２１０ ＭＰａ、約２３０ ＭＰａ、約２５０ ＭＰａ、約２９０ ＭＰａ、または約３００ ＭＰａが含まれる。コーディエライトセラミックスのヤング率は、約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａであり、これには約１２０ ＧＰａ、約１２５ ＧＰａ、約１３０ ＧＰａ、約１３５ ＧＰａ、約１４５ ＧＰａ、約１５０ ＧＰａ、約１５５ ＧＰａ、または約１５７ ＧＰａが含まれる。コーディエライトセラミックス材料のＣＴＥは、０±１００ ｐｐｂ／℃以内であってもよく、これには０±５ ｐｐｂ／℃以内、０±１０ ｐｐｂ／℃以内、０±２０ ｐｐｂ／℃以内、０± ３０ ｐｐｂ／℃以内、０±４０ ｐｐｂ／℃以内、０±５０ ｐｐｂ／℃以内、０±６０ ｐｐｂ／℃以内、０±７０ ｐｐｂ／℃以内、０±８０ ｐｐｂ／℃以内、または０±９０ ｐｐｂ／℃以内が含まれる。コーディエライトセラミックスの熱伝導率は、約３．０ Ｗ（ｍ・Ｋ）〜約５．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）であってもよく、これには約３．５ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約３．６ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約３．７ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約３．８ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約３．９ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．１ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．２ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．４ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．５ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．６ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．７ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．８ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．９ Ｗ（ｍ・Ｋ）、または約５．０ Ｗ（ｍ・Ｋ）が含まれる。コーディエライトセラミックスの体積抵抗は、約１０１０Ω・ｍ〜約１０１５Ω・ｍであってもよい。
従来のフォトリソグラフィで使用されるＵＬＥおよびその他のマスク材料と異なり、コーディエライトは透明でなく、したがって、すぐに基板材料まで見通せない。しかしながら、ＥＵＶマスクはウェハ上に結像されるべきパターンが、マスクを通じた透過ではなく、マスクからのＥＵＶ光の吸収と反射の組合せに基づいて形成されるように構成できるため、コーディエライトは、その不透明性にかかわらず、容認できる基板材料として使用可能である。
上述のように、ＥＵＶリソグラフィにおいて、パターンをウェハに転写する際のエラーを最小限にするために、表面粗さ、平坦度、欠陥の大きさ／数等のマスク品質を制御することが重要である。下の表２は、業界が一般に従うマスクの平坦度、表面粗さ、および欠陥密度に関する厳しいガイドラインの一例を示す。ガイドラインの例は、「極紫外線基板およびブランクの仕様（Specification for Extreme Ultraviolet substrates and blanks）」と題する国際半導体製造装置材料協会（Semiconductor Equipment and Materials International : ＳＥＭＩ）Ｐ３７〜０６１３および「極紫外線リソグラフィマスクの実装に関する要求の仕様（Specification for mounting requirements for Extreme Ultraviolet lithography mask）」と題するＳＥＭＩ Ｐ４９〜１１０９に記載されている。
表面粗さ０．３ ｎｍ未満（例えば、ｒｍｓ粗さ０．２ ｎｍ以下、ｒｍｓ粗さ０．１ ｎｍ以下）の超低表面粗さを得るために、コーディエライト基板層は、フルアパーチャ研磨および／またはサブアパーチャ研磨を使って研磨される。フルアパーチャ研磨工程（「連続ポリッシャ」と呼ばれることもある）は典型的に、研磨機の研磨パッドが研磨対象の基板表面より大きく、その結果、有効研磨領域が実質的に基板面積と等しくなる研磨工程を指す。フルアパーチャ研磨方式ではしばしば、所望の表面形状を得るために、研磨、計測、および工程変更（例えば、研磨剤の種類および粒径分布の調整、研磨パッドの種類の調整、研磨速度の調整、および／または研磨圧力の調整）が関わる複数の長い反復サイクルが必要となる。例えば、非常に低い表面粗さを実現するために、微細粒子の酸化セリウムおよび／またはコロイドシリカ研磨剤を使用し、その一方で、研磨剤のｐＨを調整し（例えば、２〜１２、例えば４〜６）、研磨パッドの圧力（例えば、０．０１４ＭＰａ（２ポンド／平方インチ（pounds per square inch : ＰＳＩ））、例えば０．００７〜０．０１０ＭＰａ（１〜１．５ＰＳＩ））、および／または研磨パッド速度（例えば、約５０ ＲＰＭの研磨パッドホイール速度）を調整する。サブアパーチャ研磨工程は典型的には、研磨領域（「スポット」と呼ばれることもある）が研磨対象の基板の表面より実質的に小さい研磨工程を指す。サブアパーチャ研磨工程の例は、コンピュータ制御研磨（computer controlled polishing : ＣＣＰ）、コンピュータ制御光学表面加工（computer controlled optical surfacing : ＣＣＯＳ）、イオンビーム仕上げ（ion beam finishing : ＩＢＦ）、および磁気粘弾性流体研磨（magneto-rheological fnishing : ＭＲＦ）が含まれる。この研磨工程は、表面粗値、約０．４３０ ｎｍ ｒｍｓ（例えば、約０．４２１ ｎｍ ｒｍｓ以下、約０．４１５ ｎｍ ｒｍｓ以下、約０．４００ ｎｍ ｒｍｓ以下、約０．３５０ ｎｍ ｒｍｓ以下、約０．３００ ｎｍ ｒｍｓ以下、約０．２５０ ｎｍ ｒｍｓ以下、約０．２００ ｎｍ ｒｍｓ以下、約０．１５０ ｎｍ ｒｍｓ以下、約０．１００ ｎｍ ｒｍｓ以下、および約０．０５０ ｎｍ ｒｍｓ以下）を得ることができる。
フルアパーチャおよび／またはサブアパーチャ加工はまた、所望のレベルの平坦度（例えば、表側表面（ＦＳ）と裏側表面（ＢＳ）について３０ ｎｍ ＰＶ以下）を実現するためにも使用できる。フルまたはサブアパーチャ研磨を使って得られるコーディエライト材料の平坦度のレベルは、例えば約１００ ｎｍ以下、約５０ ｎｍ以下、約３０ ｎｍ以下、約２５ ｎｍ以下、約２０ ｎｍ以下、約１５ ｎｍ以下、約１０ ｎｍ以下、約５ ｎｍ以下、約２ ｎｍ以下、および１ ｎｍ以下である。
コーディエライト材料を基板層として有するＥＵＶマスクに関する製造工程２００の一例が図２に示されており、これは、未加工のコーディエライト材料を取得するステップ（２０２）と、コーディエライト材料をフォトマスクのおよその寸法まで研削するステップ（２０４）と、コーディエライトにフルアパーチャ研磨を施すステップ（２０６）と、任意選択でサブアパーチャ仕上げ加工（例えば、ＣＣＰ、ＣＣＯＳ、ＩＢＦまたはＭＲＦ等の技術を使用）を施すステップ（２０８）と、基板層の表側表面に反射膜層を（例えば、交互配置されたＳｉおよびＭｏ薄膜のイオンビームスパッタリングを使って）積層するステップ（２１０）と、反射膜層にキャップ層を（例えば、Ｒｕのイオンビームスパッタリングを使って）積層するステップ（２１２）と、吸収体層（２１４）を（例えば、ＴａＮのイオンビームスパッタリングを使って）積層し、パターニングするステップ（２１４）と、を含む。吸収体層は、ｅビーム書込み、化学エッチング、またはリフトオフ技術を使ってパターニングされてもよい。場合により、ＡＲＣ膜が吸収体層の表面上に形成され、ＣｒＮ膜が基板層の裏側表面に形成される（２１６）。これらの膜もまた、イオンビームスパッタリングを使って積層されてもよい。表面計測がコーディエライト基板層の上で、何れの上記ステップ間で実行され、および各ステップ中、間欠的に実行されてもよく、それによってマスクの表面品質（例えば、平坦度、表面粗さ、および欠陥）が評価される。フルおよびサブアパーチャ研磨に関するその他の詳細については、例えばＥＰ２０８９１８６号明細書を参照されたく、その全体を参照によって本願に援用する。
いくつかの実施例において、基板層は所定の形状、例えばわずかに凹形またはわずかに凸形となるように製作されてもよい。所定の形状で基板層を形成することによって、これは薄膜コーティング、重力、および／または基板層の実装（例えば、静電チャックを用いた基板層実装）からの応力に起因する基板層の変形と歪みを補償できる。すなわち、薄膜の応力、重力、および／または実装により生じたあらゆる湾曲または屈曲は、基板層の所定の凹形または凸形の形状によりバランスがとられ、その結果、使用中、フォトマスクは実質的に平坦である。基板を用いて形成されたマスクの大きさも変化しうる。例えば、いくつかの実施例において、マスクの表側表面の面積は、約５２２．５８平方センチメートル（８１平方インチ）以下、約４１２．９０平方センチメートル（６４平方インチ）、約３１６．１３平方センチメートル（４９平方インチ）以下、約２３２．２６平方センチメートル（３６平方インチ）以下、または約１６１．２９平方センチメートル（２５平方インチ）以下であってもよい。基板層は、約０．６４センチメートル（０．２５インチ）以下、例えば、約０．５１センチメートル（０．２０インチ）以下、約０．３８センチメートル（０．１５インチ）以下、または０．２５センチメートル（０．１０インチ）以下であってもよい。
いくつかの実施例において、光マスクが固定されるチャックもまた、実質的にコーディエライト材料で構成されてよい。チャックを基板層と同じ材料で形成する利点は、チャックとフォトマスクのＣＴＥが密接に一致することであり、それによってフォトマスクを変形させる力（すなわち、本来であればＥＵＶを吸収したときにフォトマスクとチャックとの間の膨張の差により発生する力）の発生が最小限となる。
いくつかの実施例において、主要成分としてのコーディエライトと、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、およびＹからなる群から選択された１種または複数を酸化物対応量で１〜８質量％含み、主要成分間の質量比は以下の比率、すなわち、３．８５≦ＳｉＯ２／ＭｇＯ≦４．６０、および２．５０≦Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦２．７０を有するコーディエライト系焼結体は、ＥＵＶマスク、例えばマスク基板材料として使用できる。このような材料の熱膨張率は±０．０２ｐｐｍ／Ｋ、ヤング率は約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａであり、主要成分としてのコーディエライトと、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、およびＹからなる群から選択された１種または複数を酸化物対応量で１〜８質量％含むコーディエライト系焼結体から形成されたＥＵＶマスクは、コーディエライトに関して本明細書に記載したものと同じ手順を使って製作、研磨できる。
いくつかの実施例において、コーディエライト以外にも、高比剛性、低ＣＴＥ材料を有するコーディエライト以外の材料、およびコーディエライトと同じまたは同様の結晶構造を有する材料もまた、ＥＵＶマスクに、例えばマスク基板材料として使用可能である。例えば、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄、ケイ素、および酸素の元素の、規則的に混合された固溶体結晶からなる酸化物セラミックス材料をマスク基板材料として使用できる。固溶体は実質的に、ＭｇａＬｉｂＦｅｃＡｌｄＳｉｅＯｆ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、およびｆはそれぞれ、１．８〜１．９、０．１〜０．３、０〜０．２、３．９〜４．１、６．０〜７．０、および１９〜２３である）の化学式で表すことができる。この材料の一例は、新日鉄（Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｔｅｅｌ Ｉｎｃ．）が販売するネクセラ（ＮＥＸＣＥＲＡ）（登録商標）（例えば、ＮＥＸＣＥＲＡ Ｎ１１３Ｇ）である。ＭｇａＬｉｂＦｅｃＡｌｄＳｉｅＯｆ酸化物セラミックスは、熱膨張率が±０．０２ ｐｐｍ／Ｋ、ヤング率が少なくとも約１２０ ＧＰａ、および比剛性が少なくとも約５０ ＧＰａ／ｇ／ｃｍ３である。ＭｇａＬｉｂＦｅｃＡｌｄＳｉｅＯｆ酸化物セラミックスから形成されるＥＵＶマスクは、コーディエライトに関して本明細書に記載したものと同じ手順を使って製作、研磨できる。
リソグラフィツールでの応用
リソグラフィツールは、コンピュータチップ等の大型集積回路の製造に使用されるリソグラフィの応用に特に有益である。リソグラフィは、半導体製造業界にとって技術を牽引する主要な要素である。リトグラフィツールの機能は、空間的にパターニングされた放射をフォトレジストでコーティングされたウェハへと案内することである。この工程には、ウェハの中のどの位置が放射を受けることになるか（アラインメント）を決定し、放射をその位置にあるフォトレジストに当てる（露光）ことがかかわる。
リソグラフィツールは、コンピュータチップ等の大型集積回路の製造に使用されるリソグラフィの応用に特に有益である。リソグラフィは、半導体製造業界にとって技術を牽引する主要な要素である。リトグラフィツールの機能は、空間的にパターニングされた放射をフォトレジストでコーティングされたウェハへと案内することである。この工程には、ウェハの中のどの位置が放射を受けることになるか（アラインメント）を決定し、放射をその位置にあるフォトレジストに当てる（露光）ことがかかわる。
露光中、放射源は、パターニングされたフォトマスクを照明し、これが放射を散乱させて、空間的にパターニングされた放射を生成する。縮小投影リソグラフィの場合、縮小投影レンズが散乱放射を集光して、マスクパターンの縮小画像を形成する。放射は、レジスト内で光化学反応を起こさせ、その結果、放射パターンがレジスト内の潜像（latent image）へと変換される。ウェハを適正に位置付けるために、ウェハはウェハ上のアラインメントマークを含み、これは専用のセンサにより測定できる。測定されたアラインメントマークの位置は、ツール内のウェハの位置を定める。この情報は、ウェハ表面の所望のパターニングの仕様と共に、空間的にパターニングされた放射に関するウェハのアラインメントを案内する。このような情報に基づいて、フォトレジストでコーティングされたウェハを支持する並進可能なステージがウェハを移動させて、放射がウェハの正しい位置を露光させるようにする。特定のリソグラフィツール、例えばリソグラフィスキャナにおいて、マークは、露光中にウェハと連動する並進可能ステージ上にも位置付けられる。
一般に、リソグラフィツールは露光システムとも呼ばれ、典型的には照明システムとウェハ位置決めシステムを含む。照明システムは、極紫外線、紫外線、可視光、Ｘ線、電子、またはイオン放射等の放射を供給するための放射源と、放射にパターンを付与して空間的にパターニングされた放射を生成するためのフォトマスクを含む。結像された放射は、ウェハ上にコーティングされたレジストを露光させる。照明システムはまた、マスクを支持するためのマスクステージと、マスクを通じて案内される放射に関するマスクステージの位置を調整するための位置決めシステムを含む。ウェハ位置決めシステムは、ウェハを支持するためのウェハステージと、結像された放射に関するウェハステージの位置を調整するための位置決めシステムを含む。集積回路の製作は、複数の露光ステップを含むことがある。
図３は、マイクロリソグラフィ用の投影露光システム１の一例を、子午線断面で示す。投影露光システム１の照明システム２は、放射源３のほかに、物体面６内の反射マスク５を露光させるための照明光学系４を有する。反射マスク５は、微細構造またはナノ構造の半導体コンポーネントを製造するために、投影露光システム１で投影されるべきパターンを担持する。投影光学系７は、画像面９内のイメージフィールド８にマスク５からのパターンを結像するように使用される。マスク上のパターンは、画像面９内のイメージフィールド８の領域に配置されたウェハの感光層の上に結像され、図では示されていない。マスク５は、ＥＵＶマスク、例えば、本明細書に記載されているようなコーディエライト基板層を含むＥＵＶマスクを含んでいてもよい。
図示されていないマスクホルダにより保持されるマスクと、図示されていないウェハホルダにより保持されるウェハは、投影露光システム１の動作中、ｙ方向に同時に走査される。投影光学系７の結像の大きさに応じて、ウェハに関して反対方向へのマスクの操作も行うことができる。
放射源３はＥＵＶ放射源であり、放射源３が発する実効放射は５ ｎｍ〜３０ ｎｍの範囲である。放射源３はプラズマ源、例えばＤＰＰ（Discharged Produced Plasma）源またはＬＤＰ源（Laser Assisted Discharge Plasma）であってもよい。その他のＥＵＶ放射源、例えば、シンクロトロンまたは自由電子レーザ（free electron laser : ＦＥＬ）も使用可能である。
放射源３から発せられたＥＵＶ放射１０は、集光器１１によって収束される。これに対応する集光器は、例えば欧州特許第１ ２２５ ４８１ Ａ号明細書から知られている。集光器１１の後、ＥＵＶ放射１０は中間焦点面１２を通って伝搬し、その後、視野ファセットミラー（field facet mirror）１３に衝突する。視野ファセットミラー１３は、物体面６と光学的に共役な位置にある照明光学系４の１つの平面内に配置される。視野ファセットミラー１３の後、ＥＵＶ放射１０は瞳孔ファセットミラー１４（pupil facet mirror）により反射される。瞳孔ファセットミラー１４は、投影光学系７の瞳孔面であるか、投影光学系７の瞳孔面と光学的に共役の位置にある照明光学系４の１つの平面内に配置される。瞳孔ファセットミラー１４とＥＵＶ放射１０の光路の順序で番号が付与されたミラー１６、１７、および１８による透過光学系１５の形態の結像光学モジュールの支援により、視野ファセットミラー１３の視野ファセットは、マスク５が配置された物体視野において相互に重複して結像される。透過光学系１５の最後のミラー１８は、斜入射ミラーである。照明光１０は、放射源３からマスク５へと、複数の照明経路によって案内される。これらの照明光路の各々に、視野ファセットミラー１３の視野ファセットおよびそれらの下流に配置された瞳孔ファセットミラー１４の瞳孔ファセットが関連付けられる。視野ファセットミラー１３と瞳孔ファセットミラー１４の個々のミラーはアクチュエータによって傾けられて、瞳孔ファセットと視野ファセットとの関連付けを変化させ、したがって、照明経路の構成を変更することが可能となる。その結果、異なる照明が得られ、これはマスク５に対する照明光１０の照明角度の分布に関して異なる。
以上、多数の実施形態を説明した。しかしながら、当然のことながら、本発明の主題と範囲から逸脱することなく、様々な変更を加えることができる。他の実施形態も後述の特許請求の範囲に含まれる。
別のコーディエライトセラミックスは、表１に示されたものとは異なる数値を有する場合がある。例えば、コーディエライトセラミックスのかさ密度（bulk density）の範囲は、約２５００ｋｇ／ｍ３〜約２７００ｋｇ／ｍ３であってもよく、これには約２５００ｋｇ／ｍ３、約２６００ｋｇ／ｍ３、または約２６５０ｋｇ／ｍ３が含まれる。コーディエライトセラミックスのビッカース硬度（Vickers hardness）の範囲は、約７ ＧＰａ〜約８．５ ＧＰａであってもよく、これには約７ ＧＰａ、約７．５ ＧＰａ、約８．０ ＧＰａ、約８．１ ＧＰａ、または約８．５ ＧＰａが含まれる。コーディエライトセラミックスの曲げ強さの範囲は、約１００ ＭＰａ〜約３００ ＭＰａであり、これには約１１６ ＭＰａ、約１８５ ＭＰａ、約２１０ ＭＰａ、約２３０ ＭＰａ、約２５０ ＭＰａ、約２９０ ＭＰａ、または約３００ ＭＰａが含まれる。コーディエライトセラミックスのヤング率は、約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａであり、これには約１２０ ＧＰａ、約１２５ ＧＰａ、約１３０ ＧＰａ、約１３５ ＧＰａ、約１４５ ＧＰａ、約１５０ ＧＰａ、約１５５ ＧＰａ、または約１５７ ＧＰａが含まれる。コーディエライトセラミックス材料のＣＴＥは、０±１００ ｐｐｂ／℃以内であってもよく、これには０±５ ｐｐｂ／℃以内、０±１０ ｐｐｂ／℃以内、０±２０ ｐｐｂ／℃以内、０± ３０ ｐｐｂ／℃以内、０±４０ ｐｐｂ／℃以内、０±５０ ｐｐｂ／℃以内、０±６０ ｐｐｂ／℃以内、０±７０ ｐｐｂ／℃以内、０±８０ ｐｐｂ／℃以内、または０±９０ ｐｐｂ／℃以内が含まれる。コーディエライトセラミックスの熱伝導率は、約３．０ Ｗ（ｍ・Ｋ）〜約５．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）であってもよく、これには約３．５ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約３．６ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約３．７ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約３．８ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約３．９ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．１ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．２ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．４ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．５ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．６ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．７ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．８ Ｗ（ｍ・Ｋ）、約４．９ Ｗ（ｍ・Ｋ）、または約５．０ Ｗ（ｍ・Ｋ）が含まれる。コーディエライトセラミックスの体積抵抗は、約１０１０Ω・ｍ〜約１０１５Ω・ｍであってもよい。
Claims (20)
- 極紫外線（ＥＵＶ）リソグラティで使用するためのフォトマスクであって、
コーディエライトセラミックスの基板層を備えるフォトマスク。 - 前記コーディエライトセラミックスのヤング率は約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａである、請求項１に記載のフォトマスク。
- 前記コーディエライトセラミックスの熱膨張率は、−５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である、請求項１に記載のフォトマスク。
- 前記コーディエライトセラミックスの熱膨張率は、−２０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋２０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である、請求項２に記載のフォトマスク。
- 前記コーディエライトセラミックスのかさ密度は約２５００ ｋｇ／ｍ３〜約２７００ ｋｇ／ｍ３である、請求項１に記載のフォトマスク。
- 前記コーディエライトセラミックスの熱伝導率は約３．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜約５．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）である、請求項１に記載のフォトマスク。
- 前記基板層の厚さは約０．６４センチメートル（０．２５インチ）以下であり、前記フォトマスクは、前記フォトマスクの第一の面の表面積が約５２２．５８平方センチメートル（８１平方インチ）以下である、請求項１に記載のフォトマスク。
- 前記基板層の表側表面上の反射膜層と、
前記反射膜層の上のキャッピング層と、
前記キャッピング層の上の吸収体層と、
前記吸収体層の上の反射防止コーティングと、
前記基板層の裏側表面の裏面コーティングと、をさらに備え、
前記裏側表面は前記表側表面の反対である、請求項１に記載のフォトマスク。 - 極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィ用フォトマスクの製造方法であって、
コーディエライトセラミックスの基板層を取得するステップと、
前記コーディエライトセラミックスの基板層にフルアパーチャ研磨またはサブアパーチャ研磨を施すステップと、
前記基板層の表側表面に反射膜層を積層するステップであって、前記反射膜層がブラッグ反射器を形成するように構成された複数の交互配置の第一および第二の薄膜を含む、前記反射膜層を積層するステップと、
前記反射膜層の上にＲｕキャッピング層を積層するステップと、
前記Ｒｕキャッピング層の上にＴａＮ吸収体層を積層するステップと、
前記ＴａＮ吸収体層をパターニングして、所望のパターンを形成するステップと、を備える製造方法。 - サブアパーチャ研磨とフルアパーチャ研磨の両方を前記基板層に施すステップを備え、
サブアパーチャ研磨は、前記フルアパーチャ研磨を施した後に施される、請求項９に記載の製造方法。 - 照明システムであって、
極紫外線（ＥＵＶ）光源と、
照明光学系と、
投影光学系と、
コーディエライトセラミックス材料を有するフォトマスクと、を備え、
前記照明光学系は、前記極紫外線光源から極紫外線光を受け取り、前記極紫外線光を前記フォトマスクへと方向転換させるように構成され、
前記投影光学系は、前記フォトマスクから反射された極紫外線光を受け取り、反射された前記極紫外線光を前記投影光学系の結像面に位置付けられた物体上に結像させるように構成される、照明システム。 - 前記コーディエライトセラミックス材料のヤング率は約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａである、請求項１１に記載の照明システム。
- 前記コーディエライトセラミックス材料の熱膨張率は−５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である、請求項１１に記載の照明システム。
- 前記コーディエライトセラミックス材料の熱膨張率は−２０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋２０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である、請求項１３に記載の照明システム。
- 前記コーディエライトセラミックス材料のかさ密度は約２５００ ｋｇ／ｍ３〜約２７００ ｋｇ／ｍ３である、請求項１１に記載の照明システム。
- 前記コーディエライトセラミックス材料の熱伝導率は約３．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜約５．０ Ｗ／（ｍ・Ｋ）である、請求項１１に記載の照明システム。
- 基板層の厚さは約０．６４センチメートル（０．２５インチ）以下であり、
前記フォトマスクは、前記フォトマスクの第一の面の表面積が約５２２．５８平方センチメートル（８１平方インチ）以下である、請求項１１に記載の照明システム。 - 極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィで使用するためのフォトマスクであって、
ヤング率が約１２０ＧＰａ〜約１５７ＧＰａであり、且つ熱膨張率が−５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である基板層を備えるフォトマスク。 - 装置であって、
極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィフォトマスクを備え、
前記極紫外線リソグラフィフォトマスクは、酸化物セラミックスＭｇａＬｉｂＦｅｃＡｌｄＳｉｅＯｆ基板層を含み、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆはそれぞれ、１．８〜１．９、０．１〜０．３、０〜０．２、３．９〜４．１、６．０〜７．０、および１９〜２３の範囲内であり、
前記酸化物セラミックスＭｇａＬｉｂＦｅｃＡｌｄＳｉｅＯｆ基板層は、約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａであるヤング率、及び−５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である熱膨張率を有する、装置。 - 装置であって、
極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィフォトマスクを備え、
前記極紫外線リソグラフィフォトマスクは基板層を含み、
前記基板層は、主要成分としてのコーディエライトと、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｙｂ、およびＹからなる群から選択された１種または複数を酸化物対応量で１〜８質量％含み、
主要成分間の質量比は以下の比率、すなわち３．８５≦ＳｉＯ２／ＭｇＯ≦４．６０、および２．５０≦Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＯ≦２．７０であり、
前記基板層は約１２０ ＧＰａ〜約１５７ ＧＰａであるヤング率、及び−５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃〜＋５０ ｐａｒｔｓ ｐｅｒ ｂｉｌｌｉｏｎ／℃である熱伝導率を有する、装置。
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