JP2020181206A - 反射型マスクブランク、反射型マスク及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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本発明の構成1は、基板上に、多層反射膜と、EUV光の位相をシフトさせる位相シフト膜とがこの順に形成された反射型マスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、最上層と、最上層以外の下層とを有し、
n2<n1<1 ・・・(1)、かつ
λ/4×(2m+1)−α≦n1・d1≦λ/4×(2m+1)+α ・・・(2)
の関係を満たすことを特徴とする反射型マスクブランクである。ただし、上記式中、n1は前記最上層の露光波長λ=13.5nmにおける屈折率、n2は前記下層の露光波長λ=13.5nmにおける屈折率、d1は前記最上層の膜厚(nm)、mはゼロ以上の整数、及びα=1.5nmである。
本発明の構成2は、前記mは2以下であることを特徴とする構成1の反射型マスクブランクである。
本発明の構成3は、前記位相シフト膜の前記最上層はケイ素化合物を含む材料からなり、前記下層はタンタル化合物を含む材料からなることを特徴とする構成1又は2の反射型マスクブランクである。
本発明の構成4は、基板上に、多層反射膜と、EUV光の位相をシフトさせる位相シフト膜とがこの順に形成された反射型マスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、第1層〜第N層(Nは2以上の整数)をこの順で含む単位薄膜を1層、又は2層以上含む多層膜からなり、最も多層反射膜から遠い所に位置する単位薄膜の第1層が最上層であり、
の関係を満たすことを特徴とする反射型マスクブランクである。ただし、上記式中、iは1〜Nの整数、niは第i層の露光波長λ=13.5nmにおける屈折率、diは前記第i層の膜厚(nm)、及びα=1.5nmである。
本発明の構成5は、ni+1<ni、かつn1<1であることを特徴とする構成4の反射型マスクブランクである。
本発明の構成6は、N=2であることを特徴とする構成4又は5の反射型マスクブランクである。
本発明の構成7は、前記第1層は、Ta及びCrから選択される少なくとも一種の金属材料を含むことを特徴とする構成4〜6の何れかの反射型マスクブランクである。
本発明の構成8は、前記第2層は、Mo、Ru、Pt、Pd、Ag及びAuから選択される少なくとも一種の金属材料を含むことを特徴とする構成4〜7の何れかの反射型マスクブランクである。
本発明の構成9は、前記多層反射膜と前記位相シフト膜との間に保護膜を有することを特徴とする構成1〜8の何れかの反射型マスクブランクである。
本発明の構成10は、構成1〜9の何れかの反射型マスクブランクにおける前記位相シフト膜がパターニングされた位相シフト膜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。
本発明の構成11は、構成10の反射型マスクを用いて半導体基板上にパターンを形成するパターン形成工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
n2<n1<1 ・・・(1)、かつ
λ/4×(2m+1)−α≦n1・d1≦λ/4×(2m+1)+α ・・・(2)
を満たすことを特徴とする。ただし、上記式(1)及び式(2)中、n1は前記最上層16の露光波長λ=13.5nmにおける屈折率、n2は下層17の露光波長λ=13.5nmにおける屈折率、d1は最上層16の膜厚、mはゼロ以上の整数、及びα=1.5である。図1に示す反射型マスクブランク10は、1層の下層17を有する。
を満たすことを特徴とする。ただし、上記式(3)中、iは1〜Nの整数、niは、第i層(iは1以上N以下の任意の整数)の露光波長λ=13.5nmにおける屈折率、diは、前記第i層の膜厚(nm)、及びα=1.5nmである。
図1は、本発明の実施形態1のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク10の構成を説明するための断面模式図である。図2は、本発明の実施形態2のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク10の構成を説明するための断面模式図である。図1及び図2を用いて本発明の反射型マスクブランク10について説明する。
本発明は、上述の本発明の反射型マスクブランク10における位相シフト膜15がパターニングされた位相シフト膜パターンを有する反射型マスクである。上述の本発明の反射型マスクブランク10を使用して、本発明の反射型マスクを作製することができる。EUVリソグラフィ用反射型マスクの製造には、高精細のパターニングを行うことができるフォトリソグラフィー法が最も好適である。
本発明は、上述の本発明の反射型マスクを用いて半導体基板12上にパターンを形成するパターン形成工程を含む、半導体装置の製造方法である。
<反射型マスクブランク10の作製>
次に述べる方法で、実施例1の反射型マスクブランク10を作製した。実施例1の反射型マスクブランク10は、CrN裏面導電膜\基板12\MoSi多層反射膜13\Ru保護膜14\位相シフト膜15という構造を有する。
実施例2として、位相シフト膜15の最上層16(SiO2膜)の膜厚d1を3.375nm、下層17のTaN膜の膜厚d2を60nmとした以外は、実施例1と同様に、反射型マスクブランク10を作製した。表1に、実施例2の位相シフト膜15の最上層16のSiO2膜の屈折率(n1)及び膜厚(d1)、並びに下層17のTaN膜の屈折率(n2)及び膜厚(d2)を示す。
実施例3として、位相シフト膜15の最上層16(SiO2膜)の膜厚d1を3.7nm、下層17のTaN膜の膜厚d2を60nmとした以外は、実施例1と同様に、反射型マスクブランク10を作製した。表1に、実施例3の位相シフト膜15の最上層16のSiO2膜の屈折率(n1)及び膜厚(d1)、並びに下層17のTaN膜の屈折率(n2)及び膜厚(d2)を示す。
実施例4として、位相シフト膜15の最上層16(SiO2膜)の膜厚d1を18nm、下層17のTaN膜の膜厚d2を61.5nmとした以外は、実施例1と同様に、反射型マスクブランク10を作製した。表1に、実施例4の位相シフト膜15の最上層16のSiO2膜の屈折率(n1)及び膜厚(d1)、並びに下層17のTaN膜の屈折率(n2)及び膜厚(d2)を示す
比較例1として、位相シフト膜15の最上層16(SiO2膜)を設けず、下層17(TaN膜)の膜厚d2を65nmとした以外は、実施例1と同様に、反射型マスクブランク10を作製した。表1に、比較例1の位相シフト膜15の下層17のTaN膜の屈折率(n2)及び膜厚(d2)を示す。
比較例1として、位相シフト膜15の最上層16(SiO2膜)の膜厚d1を1.5nm、下層17(TaN膜)の膜厚d2を65nmとした以外は、実施例1と同様に、反射型マスクブランク10を作製した。表1に、比較例1の位相シフト膜15の最上層16のSiO2膜の屈折率(n1)及び膜厚(d1)、並びに下層17のTaN膜の屈折率(n2)及び膜厚(d2)を示す。
表2に、実施例1〜4の反射型マスクブランク10のn1とd1との積(n1・d1)、並びに露光波長λ=13.5nm及びm=0のときの、λ/4×(2m+1)−1.5(nm)及びλ/4×(2m+1)+1.5(nm)の値を示す。表2から明らかなように、実施例1〜4のn1及びn2は、上述の式(1)の関係を満たしている。また、実施例1〜3のn1・d1は、及びm=0の場合の上述の式(2)の関係を満たしている。また、実施例4のn1・d1は、m=2の場合の上述の式(2)の関係を満たしている。
次に、実施例5として、保護膜14上に、以下の方法で多層膜からなる位相シフト膜15を形成した以外は実施例1と同様に、反射型マスクブランク10を製造した。
実施例6として、位相シフト膜15の周期の数を15とした以外は、実施例5と同様に、反射型マスクブランク10を作製した。したがって、実施例5の位相シフト膜15は、Ta層(第1層15a)及びMo層(第2層15b)からなる単位薄膜18を15周期有する構造である。表3に、実施例6の位相シフト膜15の最上層16のTa膜の屈折率(n1)及び膜厚(d1)、並びに下層17として形成したMo膜の屈折率(n2)及び膜厚(d2)を示す。
実施例7として、位相シフト膜15の周期の数を20とした以外は、実施例5と同様に、反射型マスクブランク10を作製した。したがって、したがって、実施例5の位相シフト膜15は、Ta層(第1層15a)及びMo層(第2層15b)からなる単位薄膜18を20周期有する構造である。表3に、実施例7の位相シフト膜15の最上層16のTa膜の屈折率(n1)及び膜厚(d1)、並びに下層17として形成したMo膜の屈折率(n2)及び膜厚(d2)を示す。
表4に、実施例5〜7の反射型マスクブランクのn1とd1との積(n1・d1)、n2とd2との積(n2・d2)、n1・d1及びn2・d2の和、並びに露光波長λ=13.5nm及びm=2のときの、λ/4×(2m+1)−1.5(nm)及びλ/4×(2m+1)+1.5(nm)の値を示す。表2から明らかなように、実施例5〜7のn1・d1及びn2・d2の和は、m=2の場合の上述の式(3)の関係を満たしている。なお、実施例5〜7は、ni+1<ni(すなわち、n2<n1)、かつn1<1との関係も満たしている。
次に、上述のようにして製造した実施例1〜7の反射型マスクブランク10の位相シフト膜15上に、レジスト膜を膜厚100nmで形成し、描画・現像によりレジストパターンを形成した。その後、このレジストパターンをマスクとし、フッ素系のSF6ガスを用いて、位相シフト膜15をドライエッチングし、位相シフト膜パターンを形成した。その後、レジストパターンを除去して、反射型マスクを作製した。
実施例1〜7のマスクブランク用基板12を用いて製造した反射型マスクをEUVスキャナにセットし、半導体基板12上に被加工膜とレジスト膜が形成されたウエハに対してEUV露光を行った。そして、この露光済レジスト膜を現像することによって、被加工膜が形成された半導体基板12上にレジストパターンを形成した。
12 基板
13 多層反射膜
14 保護膜
15 位相シフト膜
15a 第1層
15b 第2層
16 最上層
17 下層
18 単位薄膜
比較例2として、位相シフト膜15の最上層16(SiO2膜)の膜厚d1を1.5nm、下層17(TaN膜)の膜厚d2を65nmとした以外は、実施例1と同様に、反射型マスクブランク10を作製した。表1に、比較例2の位相シフト膜15の最上層16のSiO2膜の屈折率(n1)及び膜厚(d1)、並びに下層17のTaN膜の屈折率(n2)及び膜厚(d2)を示す。
表4に、実施例5〜7の反射型マスクブランクのn1とd1との積(n1・d1)、n2とd2との積(n2・d2)、n1・d1及びn2・d2の和、並びに露光波長λ=13.5nm及びm=2のときの、λ/4×(2m+1)−1.5(nm)及びλ/4×(2m+1)+1.5(nm)の値を示す。表4から明らかなように、実施例5〜7のn1・d1及びn2・d2の和は、m=2の場合の上述の式(3)の関係を満たしている。なお、実施例5〜7は、ni+1<ni(すなわち、n2<n1)、かつn1<1との関係も満たしている。
Claims (11)
- 基板上に、多層反射膜と、EUV光の位相をシフトさせる位相シフト膜とがこの順に形成された反射型マスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、最上層と、最上層以外の下層とを有し、
n2<n1<1 ・・・(1)、かつ
λ/4×(2m+1)−α≦n1・d1≦λ/4×(2m+1)+α ・・・(2)
の関係を満たすことを特徴とする反射型マスクブランク。
(ただし、n1は、前記最上層の露光波長λ=13.5nmにおける屈折率、
n2は前記下層の露光波長λ=13.5nmにおける屈折率、
d1は前記最上層の膜厚(nm)、
mはゼロ以上の整数、及び
α=1.5nm) - 前記mは2以下であ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。
- 前記位相シフト膜の前記最上層はケイ素化合物を含む材料からなり、前記下層はタンタル化合物を含む材料からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の反射型マスクブランク。
- 基板上に、多層反射膜と、EUV光の位相をシフトさせる位相シフト膜とがこの順に形成された反射型マスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、第1層〜第N層(Nは2以上の整数)をこの順で含む単位薄膜を1層、又は2層以上含む多層膜からなり、最も多層反射膜から遠い所に位置する単位薄膜の第1層が最上層であり、
の関係を満たすことを特徴とする反射型マスクブランク。
(ただし、iは1〜Nの整数、
niは第i層の露光波長λ=13.5nmにおける屈折率、
diは前記第i層の膜厚(nm)、及び
α=1.5nm) - ni+1<ni、かつn1<1であることを特徴とする請求項4に記載の反射型マスクブランク。
- N=2であることを特徴とする請求項4又は5に記載の反射型マスクブランク。
- 前記第1層は、Ta及びCrから選択される少なくとも一種の金属材料を含むことを特徴とする請求項4〜6の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記第2層は、Mo、Ru、Pt、Pd、Ag及びAuから選択される少なくとも一種の金属材料を含むことを特徴とする請求項4〜7の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記多層反射膜と前記位相シフト膜との間に保護膜を有することを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 請求項1〜9の何れか一項に記載の反射型マスクブランクにおける前記位相シフト膜がパターニングされた位相シフト膜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10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を形成するパターン形成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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