JP2021056502A - Substrate with multi-layered reflecting film, reflective mask blank, reflective mask and method for manufacturing the same, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造などに使用される反射型マスク、並びに反射型マスクを製造するために用いられる多層反射膜付き基板、反射型マスクブランクに関する。また、本発明は、上記反射型マスクを用いた半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a reflective mask used for manufacturing a semiconductor device, a substrate with a multilayer reflective film used for manufacturing a reflective mask, and a reflective mask blank. The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor device using the reflective mask.
近年における超LSIデバイスの高密度化、高精度化の更なる要求に伴い、極紫外(Extreme Ultra Violet、以下、EUVと称す)光を用いた露光技術であるEUVリソグラフィーが有望視されている。EUV光とは軟X線領域又は真空紫外線領域の波長帯の光を指し、具体的には波長が0.2〜100nm程度の光のことである。 With the recent demand for higher density and higher precision of VLSI devices, EUV lithography, which is an exposure technique using extreme ultraviolet (hereinafter referred to as EUV) light, is expected to be promising. EUV light refers to light in the wavelength band of the soft X-ray region or the vacuum ultraviolet region, and specifically refers to light having a wavelength of about 0.2 to 100 nm.
反射型マスクは、基板の上に形成された露光光を反射するための多層反射膜と、多層反射膜の上に形成され、露光光を吸収するためのパターン状の吸収体膜である吸収体パターンとを有する。半導体基板上にパターン転写を行うための露光機に搭載された反射型マスクに入射した光は、吸収体パターンのある部分では吸収され、吸収体パターンのない部分では多層反射膜により反射される。多層反射膜により反射された光像が、反射光学系を通してシリコンウエハ等の半導体基板上に転写される。 The reflective mask is an absorber which is a multilayer reflective film formed on a substrate for reflecting exposure light and a patterned absorber film formed on the multilayer reflective film for absorbing exposure light. Has a pattern. The light incident on the reflective mask mounted on the exposure machine for pattern transfer on the semiconductor substrate is absorbed in the portion having the absorber pattern and reflected by the multilayer reflective film in the portion without the absorber pattern. The light image reflected by the multilayer reflective film is transferred onto a semiconductor substrate such as a silicon wafer through a reflective optical system.
反射型マスクを用いて半導体デバイスの高密度化、高精度化を達成するためには、反射型マスクにおける反射領域(多層反射膜の表面)が、露光光であるEUV光に対して高反射率を備えることが必要である。 In order to achieve high density and high accuracy of the semiconductor device by using the reflective mask, the reflective region (surface of the multilayer reflective film) in the reflective mask has high reflectance with respect to the UV light which is the exposure light. It is necessary to prepare.
多層反射膜としては、一般的に、屈折率の異なる元素が周期的に積層された多層膜を用いる。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。 As the multilayer reflective film, a multilayer film in which elements having different refractive indexes are periodically laminated is generally used. For example, as the multilayer antireflection film for EUV light having a wavelength of 13 to 14 nm, a Mo / Si periodic laminated film in which Mo film and Si film are alternately laminated for about 40 cycles is preferably used.
EUVリソグラフィーに用いられる反射型マスクとしては、例えば特許文献1に記載された反射型マスクがある。特許文献1には、基板と、前記基板上に形成され、2種の異なる膜が交互に積層された多層膜からなる反射層と、前記反射層上に形成されたルテニウム膜からなるバッファ層と、所定のパターン形状をもって前記バッファ層上に形成された軟X線を吸収し得る材料からなる吸収体パターンとを有する反射型フォトマスクが記載されている。特許文献1に記載のバッファ層は、一般的に保護膜とも呼ばれる。
Examples of the reflective mask used for EUV lithography include the reflective mask described in
特許文献2には、基板上に露光光を反射する多層反射膜を備える多層反射膜付き基板が記載されている。また、特許文献2には、多層反射膜を保護するための保護膜が多層反射膜の上に形成されること、及び、保護膜が、反射率低減抑制層と、ブロッキング層と、エッチングストッパー層とをこの順に積層してなる保護膜であることが記載されている。また、特許文献2には、エッチングストッパー層は、ルテニウム(Ru)又はその合金からなること、及び、ルテニウムの合金としては、具体的には、ルテニウムニオブ(RuNb)合金、ルテニウムジルコニウム(RuZr)合金、ルテニウムロジウム(RuRh)合金、ルテニウムコバルト(RuCo)合金、ルテニウムレニウム(RuRe)合金が挙げられることが記載されている。
特許文献3及び4には、基板と、多層反射膜と、多層反射膜上に形成された、多層反射膜を保護するためのRu系保護膜とを有する多層反射膜付き基板が記載されている。特許文献3及び4には、多層反射膜の基板と反対側の表面層はSiを含む層であることが記載されている。
特許文献3には、多層反射膜とRu系保護膜との間に、SiのRu系保護膜への移行を妨げるブロック層を有することが記載されている。特許文献3には、Ru系保護膜18の構成材料としては、Ru及びその合金材料を挙げることができること、及びRuの合金としては、Ruと、Nb、Zr、Rh、Ti、Co及びReからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属元素とを有するRu化合物が好適であることが記載されている。
また、特許文献4には、Ru系保護膜はRu及びTiを含むRu化合物を含み、該Ru化合物は化学量論的組成のRuTiよりもRuを多く含むことが記載されている。 Further, Patent Document 4 describes that the Ru-based protective film contains a Ru compound containing Ru and Ti, and the Ru compound contains more Ru than RuTi having a stoichiometric composition.
反射型マスクの製造工程において、吸収体パターンを形成する際にレジスト膜及び/又はエッチングマスク膜を介して吸収体膜をエッチング加工する。吸収体パターンの形状を設計通りにするために、吸収体膜のエッチング加工の際には、若干のオーバーエッチングを行う必要がある。そのため、吸収体膜の下の膜(基板側の膜)もエッチングを受けることになる。吸収体膜のオーバーエッチングの際に、吸収体膜の下の多層反射膜がダメージを受けることを防止するために、保護膜が設けられる。したがって、保護膜は、吸収体膜のエッチングガスに対して高い耐性を有することが求められる。 In the process of manufacturing the reflective mask, the absorber film is etched through the resist film and / or the etching mask film when the absorber pattern is formed. In order to make the shape of the absorber pattern as designed, it is necessary to perform a slight overetching when etching the absorber film. Therefore, the film under the absorber film (the film on the substrate side) is also etched. A protective film is provided to prevent the multilayer reflective film under the absorber film from being damaged during overetching of the absorber film. Therefore, the protective film is required to have high resistance to the etching gas of the absorber film.
吸収体膜のエッチングガスに対して高い耐性を有する保護膜の材料として、例えばRu又はRuNbが用いられている。吸収体膜の上に形成されるエッチングマスク膜がCr系の材料である場合、エッチングマスク膜を剥離するために、塩素ガス及び酸素ガスの混合ガスをエッチングガスとして用いる。Ru及びRuNbの保護膜は、酸素ガスを含む混合ガスに対する耐性が低い。そのため、エッチングマスク膜を剥離する際に、保護膜の下に形成された多層反射膜がダメージを受ける可能性がある。また、エッチングマスク膜を剥離する際にダメージを受けた保護膜は、その後の吸収体パターンの修正工程における耐性が十分ではなくなってしまう可能性がある。 For example, Ru or RuNb is used as the material of the protective film having high resistance to the etching gas of the absorber film. When the etching mask film formed on the absorber film is a Cr-based material, a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas is used as the etching gas in order to peel off the etching mask film. The protective films of Ru and RuNb have low resistance to mixed gases including oxygen gas. Therefore, when the etching mask film is peeled off, the multilayer reflective film formed under the protective film may be damaged. In addition, the protective film damaged when the etching mask film is peeled off may not have sufficient resistance in the subsequent step of modifying the absorber pattern.
半導体装置を製造する際のEUVリソグラフィーでは、露光光に対して透明な物質が少ない。そのため、反射型マスクのマスクパターン面への異物付着を防止するためのEUVペリクルが技術的に簡単ではない。また、EUVリソグラフィーでは、EUV露光によってマスクにカーボン膜が堆積したり酸化膜が成長するといった露光コンタミネーションが起こる。このため、マスクを半導体装置の製造に使用している段階で、硫酸過水(SPM)などの洗浄液を用いて度々洗浄を行って、マスク上の異物及びコンタミネーションを除去する必要がある。しかしながら、Ru及びRuNbの保護膜は、SPM洗浄に対する耐性が十分ではないという問題がある。 In EUV lithography for manufacturing semiconductor devices, there are few substances that are transparent to the exposure light. Therefore, the EUV pellicle for preventing foreign matter from adhering to the mask pattern surface of the reflective mask is not technically easy. Further, in EUV lithography, exposure contamination such as carbon film deposition on the mask and oxide film growth occurs due to EUV exposure. Therefore, when the mask is used in the manufacture of a semiconductor device, it is necessary to frequently perform cleaning with a cleaning solution such as sulfuric acid hydrogen peroxide (SPM) to remove foreign substances and contamination on the mask. However, the protective films of Ru and RuNb have a problem that they are not sufficiently resistant to SPM cleaning.
Ru及びRuNbを材料とする薄膜は、結晶化しやすく結晶性が高い。結晶性の高い薄膜は、アモルファスの薄膜と比較し、緻密性という点で劣る。そのためRu及びRuNbを材料とする保護膜は、所定のエッチングガスに対する耐性が低く、SPM洗浄などの洗浄に対する耐性が十分ではないという問題が生じるものと考えられる。 Thin films made of Ru and RuNb are easy to crystallize and have high crystallinity. A thin film with high crystallinity is inferior in density to an amorphous thin film. Therefore, it is considered that the protective film made of Ru and RuNb has a low resistance to a predetermined etching gas, and has a problem that the resistance to cleaning such as SPM cleaning is not sufficient.
そこで、本発明は、エッチングガスに対する耐性が高く、洗浄に対する耐性が高い保護膜を有する反射型マスクを提供することを目的とする。また、本発明は、エッチングガスに対する耐性が高く、洗浄に対する耐性が高い保護膜を有する反射型マスクを製造するための多層反射膜付き基板及び反射型マスクブランクを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a reflective mask having a protective film having high resistance to etching gas and high resistance to cleaning. Another object of the present invention is to provide a substrate with a multilayer reflective film and a reflective mask blank for producing a reflective mask having a protective film having high resistance to etching gas and high resistance to cleaning.
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configurations.
(構成1)
本発明の構成1は、基板と、該基板の上に設けられた多層反射膜と、該多層反射膜の上に設けられた保護膜とを有する多層反射膜付き基板であって、
前記保護膜は、ルテニウム(Ru)と、アルミニウム(Al)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ロジウム(Rh)及びハフニウム(Hf)から選択される少なくとも1つの添加材料とを含み、前記添加材料の含有量は5原子%以上50原子%未満であることを特徴とする多層反射膜付き基板である。
(Structure 1)
The
The protective film comprises ruthenium (Ru) and at least one additive material selected from aluminum (Al), yttrium (Y), zirconium (Zr), rhodium (Rh) and hafnium (Hf). The substrate with a multilayer reflective film is characterized in that the content of the material is 5 atomic% or more and less than 50 atomic%.
(構成2)
本発明の構成2は、前記保護膜は、前記基板側から第1の層と第2の層とを含み、
前記第1の層は、ルテニウム(Ru)と、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ロジウム(Rh)、ハフニウム(Hf)及びタングステン(W)から選択される少なくとも1つとを含み、
前記第2の層は、前記ルテニウム(Ru)と、前記添加材料とを含むことを特徴とする構成1に記載の多層反射膜付き基板である。
(Structure 2)
In the
The first layer is ruthenium (Ru), magnesium (Mg), aluminum (Al), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), germanium (Ge), zirconium (Zr), niobium ( Containing at least one selected from Nb), molybdenum (Mo), rhodium (Rh), hafnium (Hf) and tungsten (W).
The second layer is the substrate with a multilayer reflective film according to the first configuration, which comprises the ruthenium (Ru) and the additive material.
(構成3)
本発明の構成3の多層反射膜付き基板は、前記保護膜、前記第1の層、又は前記第2の層が窒素(N)を更に含むことを特徴とする構成1又は2の多層反射膜付き基板である。
(Structure 3)
The substrate with a multilayer reflective film of
(構成4)
本発明の構成4は、前記第2の層のRu含有量は、前記第1の層のRu含有量よりも少ないことを特徴とする構成1乃至3の何れかの多層反射膜付き基板である。
(Structure 4)
The configuration 4 of the present invention is a substrate with a multilayer reflective film according to any one of
(構成5)
本発明の構成5は、構成1乃至4の何れかの多層反射膜付き基板の保護膜の上に吸収体膜を有することを特徴とする反射型マスクブランクである。
(Structure 5)
(構成6)
本発明の構成6は、前記吸収体膜の上に、クロム(Cr)を含むエッチングマスク膜を含むことを特徴とする構成5の反射型マスクブランクである。
(Structure 6)
(構成7)
本発明の構成7は、構成5又は6の反射型マスクブランクにおける前記吸収体膜がパターニングされた吸収体パターンを含むことを特徴とする反射型マスクである。
(Structure 7)
Configuration 7 of the present invention is a reflective mask characterized in that the absorber film in the reflective mask blank of
(構成8)
本発明の構成8は、構成6の反射型マスクブランクの前記エッチングマスク膜をパターニングしてエッチングマスクパターンを形成し、
前記エッチングマスクパターンをマスクとして前記吸収体膜をパターニングして吸収体パターンを形成し、
前記エッチングマスクパターンを塩素系ガス及び酸素ガスの混合ガスにより除去することを特徴とする反射型マスクの製造方法である。
(Structure 8)
In the configuration 8 of the present invention, the etching mask film of the reflective mask blank of the
Using the etching mask pattern as a mask, the absorber film is patterned to form an absorber pattern.
This is a method for manufacturing a reflective mask, which comprises removing the etching mask pattern with a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas.
(構成9)
本発明の構成9は、EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、構成7の反射型マスクをセットし、被転写基板の上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写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。
(Structure 9)
本発明によれば、エッチングガスに対する耐性が高く、洗浄に対する耐性が高い保護膜を有する反射型マスクを提供することができる。また、本発明によれば、エッチングガスに対する耐性が高く、洗浄に対する耐性が高い保護膜を有する反射型マスクを製造するための多層反射膜付き基板及び反射型マスクブランクを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a reflective mask having a protective film having high resistance to etching gas and high resistance to cleaning. Further, according to the present invention, it is possible to provide a substrate with a multilayer reflective film and a reflective mask blank for producing a reflective mask having a protective film having high resistance to etching gas and high resistance to cleaning.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体的に説明するための形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. It should be noted that the following embodiments are embodiments for specifically explaining the present invention, and do not limit the present invention to the scope thereof.
図1は、本実施形態の多層反射膜付き基板110の一例を示す断面模式図である。図1に示す多層反射膜付き基板110は、多層反射膜5及び保護膜6を備える。なお、多層反射膜付き基板110は、さらに裏面導電膜2など、他の薄膜を有することができる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the
図2は、図1と同様の多層反射膜付き基板110の断面模式図である。ただし、図2に示す多層反射膜付き基板110では、保護膜6が、第1の層62及び第2の層64を含む。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the
図3は、本実施形態の反射型マスクブランク100の一例を示す断面模式図である。図3に示す反射型マスクブランク100は、裏面導電膜2、多層反射膜5、保護膜6及び吸収体膜7を備える。なお、反射型マスクブランク100は、さらにレジスト膜8など、他の薄膜を有することができる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the reflective mask blank 100 of the present embodiment. The reflective mask blank 100 shown in FIG. 3 includes a back surface
図4は、図3に示す構成に加えて、さらにエッチングマスク膜9を備える、反射型マスクブランク100の一例を示す断面模式図である。なお、反射型マスクブランク100は、さらにレジスト膜8など、他の薄膜を有することができる。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a reflective mask blank 100 further provided with an
本明細書において、マスクブランク用基板1の主表面のうち、多層反射膜5が形成される主表面のことを、「表側主表面」(又は「第1主表面」)という場合がある。また、多層反射膜5が形成されない主表面のことを「裏側主表面」(又は「第2主表面」)という場合がある。「裏側主表面」(又は「第2主表面」)の上には、裏面導電膜2が形成される。
In the present specification, among the main surfaces of the mask
本明細書において、「マスクブランク用基板1の主表面の上に、所定の薄膜を備える(有する)」とは、所定の薄膜が、マスクブランク用基板1の主表面に接して配置されることを意味する場合の他、マスクブランク用基板1と、所定の薄膜との間に他の膜を有することを意味する場合も含む。また、例えば「膜Aの上に膜Bを有する」とは、膜Aと膜Bとが直接、接するように配置されていることを意味する他、膜Aと膜Bとの間に他の膜を有する場合も含む。また、本明細書において、例えば「膜Aが膜Bの表面に接して配置される」とは、膜Aと膜Bとの間に他の膜を介さずに、膜Aと膜Bとが直接、接するように配置されていることを意味する。
In the present specification, "providing (having) a predetermined thin film on the main surface of the mask
次に、マスクブランク用基板1の表面形態、及び反射型マスクブランク100等を構成する薄膜の表面の表面形態を示すパラメーターである表面粗さ(Rms)について説明する。
Next, the surface roughness (Rms), which is a parameter indicating the surface morphology of the mask
代表的な表面粗さの指標であるRms(Root mean square)は、二乗平均平方根粗さであり、平均線から測定曲線までの偏差の二乗を平均した値の平方根である。Rmsは下式(1)で表される。 Rms (Root mean square), which is a typical index of surface roughness, is the root mean square roughness, which is the square root of the value obtained by averaging the squares of the deviations from the mean line to the measurement curve. Rms is expressed by the following equation (1).
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。
In formula (1), l is the reference length and Z is the height from the average line to the measurement curve.
Rmsは、従来からマスクブランク用基板1の表面粗さの管理に用いられており、表面粗さを数値で把握できる。
Rms has been conventionally used for controlling the surface roughness of the mask
<多層反射膜付き基板110>
本実施形態の薄膜付き基板1の一種である多層反射膜付き基板110を構成する基板1及び各薄膜について説明をする。
<
The
<<基板1>>
本実施形態の多層反射膜付き基板110における基板1は、EUV露光時の熱による吸収体パターン7a歪みの発生を防止することが必要である。そのため、基板1としては、0±5ppb/℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましく用いられる。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、例えば、SiO2−TiO2系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等を用いることができる。
<<
The
基板1の転写パターン(後述の吸収体膜7がこれを構成する)が形成される側の第1主表面(表側主表面)は、少なくともパターン転写精度、及び位置精度を得る観点から、所定の平坦度となるように表面加工される。EUV露光の場合、基板1の転写パターンが形成される側の第1主表面の132mm×132mmの領域において、平坦度が0.1μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.05μm以下、さらに好ましくは0.03μm以下である。また、吸収体膜7が形成される側と反対側の第2主表面(裏側主表面)は、露光装置にセットするときに静電チャックされる表面である。第2主表面は、132mm×132mmの領域において、平坦度が0.1μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.05μm以下、さらに好ましくは0.03μm以下である。なお、反射型マスクブランク100の第2主表面の平坦度は、142mm×142mmの領域において、平坦度が1μm以下であることが好ましく、より好ましくは0.5μm以下、さらに好ましくは0.3μm以下である。
The first main surface (front side main surface) on the side where the transfer pattern of the substrate 1 (the absorber film 7 described later constitutes this) is predetermined from the viewpoint of obtaining at least the pattern transfer accuracy and the position accuracy. The surface is processed so that it becomes flat. In the case of EUV exposure, the flatness is preferably 0.1 μm or less, more preferably 0.05 μm or less, and further preferably 0.05 μm or less in the region of 132 mm × 132 mm of the first main surface on the side where the transfer pattern of the
また、基板1の表面平滑性の高さも極めて重要な項目である。転写用の吸収体パターン7aが形成される第1主表面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さ(Rms)で0.15nm以下、より好ましくはRmsで0.10nm以下であることが好ましい。なお、表面平滑性は、原子間力顕微鏡で測定することができる。
Further, the high surface smoothness of the
さらに、基板1は、基板1の上に形成される膜(多層反射膜5など)の膜応力による変形を防止するために、高い剛性を有しているものが好ましい。特に、基板1は、65GPa以上の高いヤング率を有しているものが好ましい。
Further, the
<<下地膜>>
本実施形態の多層反射膜付き基板110は、基板1の表面に接して下地膜を有することができる。下地膜は、基板1と多層反射膜5との間に形成される薄膜である。下地膜を有することにより、電子線によるマスクパターン欠陥検査時のチャージアップを防止するとともに、多層反射膜5の位相欠陥が少なく、高い表面平滑性を得ることができる。
<< Undercoat >>
The
下地膜の材料として、ルテニウム又はタンタルを主成分として含む材料が好ましく用いられる。例えば、Ru金属単体、Ta金属単体でも良いし、Ru又はTaにチタン(Ti)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、ホウ素(B)、ランタン(La)、コバルト(Co)、及び/若しくはレニウム(Re)等の金属を含有したRu合金又はTa合金であっても良い。下地膜の膜厚は、例えば1nm〜10nmの範囲であることが好ましい。 As the material of the base film, a material containing ruthenium or tantalum as a main component is preferably used. For example, Ru metal alone or Ta metal alone may be used, and Ru or Ta may be titanium (Ti), niobium (Nb), molybdenum (Mo), zirconium (Zr), ruthenium (Y), boron (B), or lanthanum (La). ), Cobalt (Co), and / or a Ru alloy or Ta alloy containing a metal such as ruthenium (Re). The film thickness of the base film is preferably in the range of, for example, 1 nm to 10 nm.
<<多層反射膜5>>
<< Multilayer
実施形態の多層反射膜付き基板110は、多層反射膜5を含む。多層反射膜5は、反射型マスク200において、EUV光を反射する機能を付与するものである。多層反射膜5は、屈折率の異なる元素を主成分とする各層が周期的に積層された多層膜である。
The
一般的には、多層反射膜5として、高屈折率材料である軽元素又はその化合物の薄膜(高屈折率層)と、低屈折率材料である重元素又はその化合物の薄膜(低屈折率層)とが交互に40から60周期程度積層された多層膜が用いられる。
Generally, as the multilayer
多層反射膜5として用いられる多層膜は、基板1側から高屈折率層と低屈折率層をこの順に積層した高屈折率層/低屈折率層の積層構造を1周期として複数周期積層しても良いし、基板1側から低屈折率層と高屈折率層をこの順に積層した低屈折率層/高屈折率層の積層構造を1周期として複数周期積層しても良い。なお、多層反射膜5の最表面の層、すなわち、基板1側と反対側の多層反射膜5の表面層は、高屈折率層とすることが好ましい。上述の多層膜において、基板1側から高屈折率層と低屈折率層をこの順に積層した高屈折率層/低屈折率層の積層構造を1周期として複数周期積層する場合は、最上層が低屈折率層となる。この場合、低屈折率層が多層反射膜5の最表面を構成すると容易に酸化されてしまい反射型マスク200の反射率が減少する。そのため、最上層の低屈折率層上に高屈折率層をさらに形成して多層反射膜5とすることが好ましい。一方、上述の多層膜において、基板1側から低屈折率層と高屈折率層をこの順に積層した低屈折率層/高屈折率層の積層構造を1周期として複数周期積層する場合は、最上層が高屈折率層となる。したがって、この場合には、さらなる高屈折率層を形成する必要はない。
The multilayer film used as the multilayer
高屈折率層としては、ケイ素(Si)を含む層を用いることができる。Siを含む材料としては、Si単体の他に、Siに、ホウ素(B)、炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)及び/又は水素(H)を含むSi化合物を用いることができる。Siを含む高屈折率層を用いることによって、EUV光の反射率に優れた反射型マスク200が得られる。また、低屈折率層としては、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、及び白金(Pt)から選ばれる金属単体、又はこれらの合金を用いることができる。また、これらの金属単体又は合金に、ホウ素(B)、炭素(C)、窒素(N)、酸素(O)及び/又は水素(H)を添加してしてもよい。本実施形態の多層反射膜付き基板110においては、低屈折率層がモリブデン(Mo)層であり、高屈折率層がケイ素(Si)層であることが好ましい。例えば波長13nmから14nmのEUV光を反射するための多層反射膜5としては、Mo層とSi層とを交互に40から60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。なお、多層反射膜5の最上層である高屈折率層をケイ素(Si)で形成し、最上層(Si)と保護膜6との間に、ケイ素と酸素とを含むケイ素酸化物層を形成することができる。この構造の場合には、マスク洗浄耐性を向上させることができる。
As the high refractive index layer, a layer containing silicon (Si) can be used. As a material containing Si, a Si compound containing boron (B), carbon (C), nitrogen (N), oxygen (O) and / or hydrogen (H) may be used in addition to Si alone. it can. By using a high refractive index layer containing Si, a
多層反射膜5の単独での反射率は通常65%以上であり、上限は通常73%である。なお、多層反射膜5の各構成層の膜厚及び周期は、露光波長により適宜選択することができる。具体的には、多層反射膜5の各構成層の膜厚及び周期は、ブラッグ反射の法則を満たすように選択することができる。多層反射膜5において、高屈折率層及び低屈折率層はそれぞれ複数存在するが、高屈折率層同士の膜厚、又は低屈折率層同士の膜厚は、必ずしも同じでなくても良い。また、多層反射膜5の最表面のSi層の膜厚は、反射率を低下させない範囲で調整することができる。最表面のSi(高屈折率層)の膜厚は、3nmから10nmとすることができる。
The reflectance of the multilayer
多層反射膜5の形成方法は当該技術分野において公知であるが、例えばイオンビームスパッタリング法により、各層を成膜することにより形成できる。上述したMo/Si周期積層膜の場合、例えばイオンビームスパッタリング法により、まずSiターゲットを用いて厚さ4nm程度のSi膜を基板1の上に成膜し、その後Moターゲットを用いて厚さ3nm程度のMo膜を成膜し、これを一周期として、40〜60周期積層して、多層反射膜5を形成する(最表面の層はSi膜とする)。なお、60周期とした場合、40周期より工程数は増えるが、EUV光に対する反射率を高めることができる。
A method for forming the multilayer
<<保護膜6>>
図1及び図2に示すように、本実施形態の多層反射膜付き基板110は、多層反射膜5の上に保護膜6を有する。多層反射膜5の上に保護膜6を有することにより、多層反射膜付き基板110を用いて反射型マスク200を製造する際の多層反射膜5の表面へのダメージを抑制することができる。そのため、得られる反射型マスク200のEUV光に対する反射率特性が良好となる。
<<
As shown in FIGS. 1 and 2, the
本実施形態の保護膜6は、ルテニウム(Ru)と、添加材料とを含む。添加材料とは、アルミニウム(Al)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ロジウム(Rh)及びハフニウム(Hf)から選択される少なくとも1つの添加材料である。Ruを材料とする薄膜は結晶化しやすく結晶性が高く、結晶性の高い薄膜はアモルファスの薄膜と比較し、緻密性という点で劣る。そこで、保護膜6が添加材料を含むことにより、保護膜6の緻密性を高め、保護膜6のエッチングガスに対する耐性、及び洗浄に対する耐性を高くすることができる。なお、この保護膜6は、後述する第2の層64に相当する保護膜6である。後述するように、保護膜6は、第2の層64に相当する保護膜6に加え、さらに第1の層62を含むことができる(例えば、図2参照)。
The
本実施形態の保護膜6の中の添加材料の含有量は、5原子%以上50原子%未満である。添加材料の含有量は、10原子%以上が好ましく、20原子%以上がより好ましい。また、添加材料の含有量は、40原子%以下が好ましく、35原子%以下であることがより好ましい。添加材料の添加量を調整することにより、エッチングガス及びSPM洗浄に対する耐性が高く、EUVの反射率を大きく低下させない保護膜6を形成することが可能である。したがって、保護膜6の中の添加材料の含有量が所定の範囲であることにより、保護膜6付きの多層反射膜5のEUV光の反射率の低下を抑制し、エッチングガス及び洗浄に対する耐性を高くすることができる。また、消衰係数kがルテニウム(Ru)と比べて高い添加材料の場合には、保護膜6の消衰係数が0.030以下、さらには0.025以下となるように調整することが好ましい。
The content of the additive material in the
上述の保護膜6の中の添加材料の含有量は、後述する第2の層64の中の添加材料の含有量であることができる。すなわち、第2の層64の中の添加材料の含有量は、5原子%以上50原子%未満であることができる。また、添加材料の含有量は、10原子%以上が好ましく、20原子%以上がより好ましい。また、添加材料の含有量は、40原子%以下が好ましく、35原子%以下であることがより好ましい。
The content of the additive material in the
次に、保護膜6に含まれる添加材料が、アルミニウム(Al)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ロジウム(Rh)及びハフニウム(Hf)のそれぞれの場合ついて、説明する。なお、下記の説明の保護膜6は、後述する第2の層64であることができる。
Next, the case where the additive material contained in the
保護膜6(又は第2の層64)の材料として、ルテニウム(Ru)に添加材料としてアルミニウム(Al)を添加した場合(例えばRuAl膜の場合)には、保護膜6の塩素系ガス及び酸素ガスの混合ガスに対するエッチング耐性、フッ素ガスに対するエッチング耐性及び硫酸過水(SPM)洗浄耐性が向上する。保護膜6中のAl濃度は、少なすぎると添加の効果が得られず、多すぎると保護膜6のEUV光に対する消衰係数が高くなり、反射型マスク200の反射率が低下する。また、Al濃度が多すぎるとフッ素ガスに対する耐性が下がる。そのため、保護膜6中のAl濃度は5原子%以上40原子%以下であることが好ましく、10原子%以上25原子%以下であることがより好ましい。
When aluminum (Al) is added as an additive material to ruthenium (Ru) as the material of the protective film 6 (or the second layer 64) (for example, in the case of the RuAl film), the chlorine-based gas and oxygen of the
保護膜6(又は第2の層64)の材料として、ルテニウム(Ru)に添加材料としてイットリウム(Y)を添加した場合(例えばRuY膜の場合)には、保護膜6の塩素系ガス及び酸素ガスの混合ガスに対するエッチング耐性及びフッ素系ガスに対するエッチング耐性が高くなる。保護膜6中のY濃度は、少なすぎると添加の効果が得られず、多すぎると保護膜6の硫酸過水(SPM)洗浄耐性が低下する。そのため、保護膜6中のY濃度は5原子%以上50原子%未満であることが好ましく、10原子%以上40原子%以下であることがより好ましい。
When ittrium (Y) is added as an additive material to ruthenium (Ru) as the material of the protective film 6 (or the second layer 64) (for example, in the case of the RuY film), the chlorine-based gas and oxygen of the
保護膜6(又は第2の層64)の材料として、ルテニウム(Ru)に添加材料としてジルコニウム(Zr)を添加した場合(例えばRuZr膜の場合)には、保護膜6の塩素系ガス及び酸素ガスの混合ガスに対するエッチング耐性が向上する。保護膜6中のZr濃度は、少なすぎると添加の効果が得られず、多すぎると保護膜6の硫酸過水(SPM)洗浄耐性が低下する。また、Zr濃度が多すぎると塩素系ガスに対する耐性が下がる。そのため、保護膜6中のZr濃度は、5原子%以上45原子%以下であることが好ましく、10原子%以上25原子%以下であることがより好ましい。
When zirconium (Zr) is added as an additive material to ruthenium (Ru) as the material of the protective film 6 (or the second layer 64) (for example, in the case of RuZr film), the chlorine-based gas and oxygen of the
保護膜6(又は第2の層64)の材料として、ルテニウム(Ru)に添加材料としてロジウム(Rh)を添加した場合(例えばRuRh膜の場合)には、保護膜6の塩素系ガス及び酸素ガスの混合ガスに対するエッチング耐性、塩素系ガスに対するエッチング耐性、フッ素系ガスに対するエッチング耐性及び硫酸過水(SPM)洗浄耐性が向上する。保護膜6中のRh濃度は、少なすぎると添加の効果が得られず、多すぎると保護膜6のEUV光に対する消衰係数kが高くなるので、反射型マスク200の反射率が低下する。そのため、保護膜6中のRh濃度は、15原子%以上50原子%未満であることが好ましく、20原子%以上40原子%以下であることがより好ましい。
図5に、Ruに添加材料としてRhを添加する場合において、Rhの含有量(原子%:横軸)と混合ガス(Cl2+O2ガス)による保護膜のエッチングレート(nm/s:縦軸)との関係を示す。Rhの含有量が、20原子%以上になるとエッチングレートが低下する比率が小さくなりはじめ、30原子%以上になるとその傾向がより大きくなり、50原子%以上になるとエッチングレートはほとんど変化しない。このことから、Rhの含有量を大きくすることにより、保護膜のエッチング耐性を向上させることができることがわかる。そのため、エッチングレートが低下する比率が小さくなり始めるまではRhの含有量を大きくすることが好ましい。しかしながら、Rhの含有量が50原子%を超えるとエッチングレートはほとんど変化しないため、Rhの含有量をそれ以上に大きくする必要はない。さらに、Rhの含有量が大きくなると反射率が低下し、Rhの含有量が50原子%を超えてしまうと所望の反射率が得られないため、Rhの含有量は50原子%未満であることが好ましい。このように、得られた知見により、Rh添加によるエッチング耐性の向上と反射率の低下を考慮することで、優れた多層反射膜付き基板を得ることができる。
When rhodium (Rh) is added as an additive material to ruthenium (Ru) as the material of the protective film 6 (or the second layer 64) (for example, in the case of the RuRh film), the chlorine-based gas and oxygen of the
FIG. 5 shows the etching rate (nm / s: vertical axis) of the protective film by the Rh content (atomic%: horizontal axis) and the mixed gas (Cl 2 + O 2 gas) when Rh is added to Ru as an additive material. ) Is shown. When the Rh content is 20 atomic% or more, the rate of decrease in the etching rate begins to decrease, when it is 30 atomic% or more, the tendency becomes larger, and when it is 50 atomic% or more, the etching rate hardly changes. From this, it can be seen that the etching resistance of the protective film can be improved by increasing the Rh content. Therefore, it is preferable to increase the Rh content until the rate at which the etching rate decreases begins to decrease. However, since the etching rate hardly changes when the Rh content exceeds 50 atomic%, it is not necessary to increase the Rh content any more. Further, when the Rh content is increased, the reflectance is lowered, and when the Rh content exceeds 50 atomic%, the desired reflectance cannot be obtained. Therefore, the Rh content is less than 50 atomic%. Is preferable. As described above, based on the obtained knowledge, an excellent substrate with a multilayer reflective film can be obtained by considering the improvement of etching resistance and the decrease of reflectance due to the addition of Rh.
保護膜6(又第2の層64)が、ルテニウム(Ru)及びロジウム(Rh)を含む場合には、以下条件が好ましい。本明細書において、X線回折法により検出されるピークとは、CuKα線を使用した回折角度2θに対する回折X線強度の測定データを図示したときのピークであって、測定データ(回折X線スペクトル)からバックグラウンドを差し引いた時のピークの高さが、ピーク付近のバックグラウンドのノイズの大きさ(ノイズの高さ方向の幅)と比べて2倍以上であるものとすることができる。ピークの回折角度2θは、測定データからバックグラウンドを差し引いた時のピークの最大値を示す回折角度2θ(入射X線方向と回折X線方向とのなす角度)とすることができる。
図6に、ルテニウム(Ru)の単一膜(括弧内は結晶の方向を示す)、ロジウム(Rh)の単一膜、RuRh膜(Ru:Rh=70:30、Ru:Rh=50:50、Ru:Rh=30:70の比率で成膜)について、CuKα線を使用したX線回折法によって、回折角度2θ(横軸)に対する回折X線強度(CPS)(縦軸)を測定した結果を示す。ルテニウム(Ru)の単一膜、ロジウム(Rh)の単一膜共に、回折角度2θに対する比較的高いCPSを示しており、このことから、ルテニウム(Ru)の単一膜、ロジウム(Rh)の単一膜は比較的高い結晶性を有することがわかる。RuRh膜は、Ru及びRhの比率により、回折角度2θに対するCPSが変化し、Ru:Rh=30:70であるとき、回折角度2θに対するCPSが最も低い。このことから、RuRh膜では、Rh含有量が多いほど結晶性が低くなり、緻密性が高くなることがわかる。ただし、Rhの含有量が大きくなると反射率が低下し、Rhの含有量が50原子%を超えてしまうと所望の反射率が得られないため、Rhの含有量は50原子%未満であることが好ましいことは、上述の通りである。
また、図6に示す通り、Ru:Rh=70:30では回折角度が42.0度で半値幅が0.62であり、Ru:Rh=50:50では回折角度が41.9度で半値幅が0.64であり、Ru:Rh=30:70では回折角度が41.7度で半値幅が0.75であった。
回折角度2θが41.0度以上43.0度以下の範囲でピークを有し、該ピークの半値幅が0.6度以上であることが好ましい。ルテニウム(Ru(002))の単一膜の半値幅が0.6度弱であるため、半値幅が0.6度を下回ってしまうと、結晶性が高くなり好ましくないためである。ピークの半値幅が0.6度未満の場合には、結晶性が高くなり、緻密さがなくなるため、エッチング耐性および洗浄耐性が低くなる。
このように、ピークの回折角度2θの範囲、およびピークの半値幅によって、結晶性を制御することができる。結晶性を制御することにより、所定のエッチングガスに対する耐性を高くし、SPMなどの洗浄耐性を高くすることができる。ピークの回折角度2θは、41.0度以上が好ましく、41.3度以上がより好ましい。また、ピークの回折角度2θは、43.0度以下が好ましく、42.0度以下がより好ましい。ピークの半値幅は、0.6度以上が好ましく、0.65度以上がより好ましい。また、ピークの半値幅は、0.8度以下が好ましい。
When the protective film 6 (also the second layer 64) contains ruthenium (Ru) and rhodium (Rh), the following conditions are preferable. In the present specification, the peak detected by the X-ray diffraction method is a peak when the measurement data of the diffracted X-ray intensity with respect to the diffraction angle 2θ using CuKα rays is illustrated, and is the measurement data (diffraction X-ray spectrum). The height of the peak when the background is subtracted from) can be assumed to be at least twice the magnitude of the background noise near the peak (width in the noise height direction). The diffraction angle 2θ of the peak can be a diffraction angle 2θ (angle formed by the incident X-ray direction and the diffraction X-ray direction) indicating the maximum value of the peak when the background is subtracted from the measurement data.
In FIG. 6, a single film of ruthenium (Ru) (in parentheses indicates the direction of the crystal), a single film of rhodium (Rh), and a RuRh film (Ru: Rh = 70: 30, Ru: Rh = 50: 50). , Ru: Rh = 30: 70), the result of measuring the diffraction X-ray intensity (CPS) (vertical axis) with respect to the diffraction angle 2θ (horizontal axis) by the X-ray diffraction method using CuKα rays. Is shown. Both the ruthenium (Ru) single film and the rhodium (Rh) single film show a relatively high CPS with respect to the diffraction angle 2θ. It can be seen that the single film has a relatively high crystallinity. In the RuRh film, the CPS for the diffraction angle 2θ changes depending on the ratio of Ru and Rh, and when Ru: Rh = 30: 70, the CPS for the diffraction angle 2θ is the lowest. From this, it can be seen that in the RuRh film, the higher the Rh content, the lower the crystallinity and the higher the denseness. However, when the Rh content increases, the reflectance decreases, and when the Rh content exceeds 50 atomic%, the desired reflectance cannot be obtained. Therefore, the Rh content should be less than 50 atomic%. Is preferable as described above.
Further, as shown in FIG. 6, when Ru: Rh = 70: 30, the diffraction angle is 42.0 degrees and the half width is 0.62, and when Ru: Rh = 50: 50, the diffraction angle is 41.9 degrees and half. The value width was 0.64, and at Ru: Rh = 30: 70, the diffraction angle was 41.7 degrees and the half width was 0.75.
It is preferable that the diffraction angle 2θ has a peak in the range of 41.0 degrees or more and 43.0 degrees or less, and the half width of the peak is 0.6 degrees or more. This is because the half-value width of a single film of ruthenium (Ru (002)) is a little less than 0.6 degrees, and if the half-value width is less than 0.6 degrees, the crystallinity becomes high, which is not preferable. When the half width of the peak is less than 0.6 degrees, the crystallinity becomes high and the density is lost, so that the etching resistance and the cleaning resistance become low.
In this way, the crystallinity can be controlled by the range of the diffraction angle 2θ of the peak and the half width of the peak. By controlling the crystallinity, the resistance to a predetermined etching gas can be increased, and the cleaning resistance to SPM and the like can be increased. The peak diffraction angle 2θ is preferably 41.0 degrees or more, more preferably 41.3 degrees or more. The peak diffraction angle 2θ is preferably 43.0 degrees or less, more preferably 42.0 degrees or less. The half width of the peak is preferably 0.6 degrees or more, and more preferably 0.65 degrees or more. The half width of the peak is preferably 0.8 degrees or less.
図7に、RuRh膜(Ru:Rh=70:30)を成膜する際に、窒素(N)を導入した3種類の膜(Nの導入量をそれぞれ、3sccm、6sccm、12sccmとする)について、CuKα線を使用したX線回折法によって、回折角度2θに対する回折X線強度(CPS)を測定した結果を示す。図7に示す通り、Nの導入量3sccmの場合では回折角度が41.9度で半値幅が0.68であり、Nの導入量6sccmの場合では回折角度が41.8度で半値幅が0.68であり、Nの導入量12sccmの場合では回折角度が41.6度で半値幅が0.78であった。その他の膜については、図6の測定結果と同じである。RuRh膜(Ru:Rh=70:30)のピークの回折角度2θは、理論上41.8度になると予想される。窒素を添加することにより、保護膜の緻密性を高くすると共に、保護膜のピークの回折角度2θをその41.8度に近づけることができることがわかる。保護膜のピークの回折角度2θをその41.8度に近づけることで、保護膜中の残留応力を小さくすることが可能となる。
このことから、保護膜6(又第2の層64)が、ルテニウム(Ru)及びロジウム(Rh)を含む場合には、保護膜は、さらに窒素(N)を含むと好ましい。Nを含ませることにより、保護膜の結晶性を低減させ、緻密性を向上させることができる。また、保護膜と、保護膜の上の膜及び/又は保護膜の下の膜との界面に窒素が存在すること、および、保護膜中の残留応力を小さくすることにより、それらの密着性を向上させることができ、洗浄耐性を向上させることができる。さらに、密着性を向上させることにより、ブリスター耐性(例えば、露光中の雰囲気に水素ガスを導入した場合に、 吸収体膜が保護膜の表面から浮き上がって剥がれる現象を「ブリスター」と呼ぶ。)も向上させることができる。
FIG. 7 shows three types of films into which nitrogen (N) was introduced when the RuRh film (Ru: Rh = 70: 30) was formed (the amount of N introduced is 3 sccm, 6 sccm, and 12 sccm, respectively). , The result of measuring the diffraction X-ray intensity (CPS) with respect to the diffraction angle 2θ by the X-ray diffraction method using CuKα ray is shown. As shown in FIG. 7, when the introduction amount of N is 3 sccm, the diffraction angle is 41.9 degrees and the half width is 0.68, and when the introduction amount of N is 6 sccm, the diffraction angle is 41.8 degrees and the half width is 0.68. It was 0.68, and when the amount of N introduced was 12 sccm, the diffraction angle was 41.6 degrees and the half width was 0.78. The other membranes are the same as the measurement results of FIG. The diffraction angle 2θ of the peak of the RuRh film (Ru: Rh = 70: 30) is theoretically expected to be 41.8 degrees. It can be seen that by adding nitrogen, the density of the protective film can be increased and the diffraction angle 2θ of the peak of the protective film can be brought close to 41.8 degrees. By bringing the diffraction angle 2θ of the peak of the protective film close to 41.8 degrees, it is possible to reduce the residual stress in the protective film.
From this, when the protective film 6 (also the second layer 64) contains ruthenium (Ru) and rhodium (Rh), it is preferable that the protective film further contains nitrogen (N). By including N, the crystallinity of the protective film can be reduced and the denseness can be improved. In addition, nitrogen is present at the interface between the protective film and the film above the protective film and / or the film below the protective film, and by reducing the residual stress in the protective film, their adhesion is improved. It can be improved and the cleaning resistance can be improved. Furthermore, by improving the adhesion, blister resistance (for example, when hydrogen gas is introduced into the atmosphere during exposure, the phenomenon in which the absorber film floats up from the surface of the protective film and peels off is called "blister"). Can be improved.
保護膜6(又は第2の層64)の材料として、ルテニウム(Ru)に添加材料としてハフニウム(Hf)を添加した場合(例えばRuHf膜の場合)には、保護膜6の塩素系ガス及び酸素ガスの混合ガスに対するエッチング耐性及び硫酸過水(SPM)洗浄耐性が向上する。保護膜6中のHf濃度は、少なすぎると添加の効果が得られず、多すぎると保護膜6のEUV光に対する消衰係数kが高くなるので、反射型マスク200の反射率が低下する。そのため、保護膜6中のHf濃度は、5原子%以上30原子%以下であることが好ましく、10原子%以上25原子%以下であることがより好ましい。
When hafnium (Hf) is added as an additive material to ruthenium (Ru) as the material of the protective film 6 (or the second layer 64) (for example, in the case of RuHf film), the chlorine-based gas and oxygen of the
図2に示すように、本実施形態の多層反射膜付き基板110の保護膜6は、基板1側から第1の層62と第2の層64とを含むことが好ましい。なお、保護膜6が第1の層62及び第2の層64を含む場合、第2の層64を上述の保護膜6と同じ薄膜とすることができる。
As shown in FIG. 2, the
多層反射膜5がMo/Si周期積層膜の場合、Moは大気により容易に酸化するため多層反射膜5の反射率が低下するおそれがある。そのため、多層反射膜5の最上層をSi層にすることが行われている。Si膜とRuを材料とする保護膜6とが接すると、シリコン(Si)が保護膜6へ容易に拡散する。すなわち、多層反射膜5のSi層からSiが時間の経過とともにRu系保護膜6の方へ、Ru系保護膜6の粒界の間を移動して拡散し(そしてRuシリサイド(RuSi)を形成し)、Ru系保護膜6の表層にまで到達して洗浄液やガスにより酸化反応を受けてSiO2が生成する。さらに、保護膜6が緻密でない場合には、洗浄液やガスが保護膜6の中に浸透し、保護膜6の中(保護膜6の内部又は下部)でSiO2が生成される。そして、RuとSiO2との密着性が低いために、反射型マスク200の製造工程で、又は製品として完成した後の使用における繰り返しの洗浄を受けることで膜剥れが生じてしまうおそれがある。保護膜6が所定の第1の層62を有することにより、シリコン(Si)が多層反射膜5から保護膜6へ拡散することを抑制することができる。
When the multilayer
シリコン(Si)が多層反射膜5から保護膜6へ拡散することを抑制するために、第1の層62は、ルテニウム(Ru)と、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ロジウム(Rh)、ハフニウム(Hf)及びタングステン(W)から選択される少なくとも1つとを含むことが好ましい。特に、第1の層62がRuTi膜、RuZr膜、RuAl膜である場合には、シリコン(Si)の保護膜6への拡散を、より確実に抑制することができる。
In order to prevent silicon (Si) from diffusing from the multilayer
第1の層62のRu化合物におけるRuの割合が50原子%より大きく100原子%未満であることが好ましく、さらには、80原子%以上100原子%未満であることが好ましく、95原子%より大きく100原子%未満であることが特に好ましい。
The proportion of Ru in the Ru compound of the
保護膜6が第1の層62及び第2の層64を含む場合、第2の層64を上述の保護膜6と同じ薄膜とすることができる。すなわち、第2の層64は、ルテニウム(Ru)と、アルミニウム(Al)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ロジウム(Rh)及びハフニウム(Hf)から選択される少なくとも1つの添加材料とを含むことができる。また、第1の層62と第2の層64とは、互いに組成比を変えた同じ材料とすることもできる。
When the
第1の層62がRuTi含有膜(例えば、RuTi膜、RuTiN膜。他のRuY含有膜等についても同様である。)の場合には、第2の層64がRuY含有膜、RuZr含有膜又はRuRh含有膜であることが好ましい。第1の層62がRuZr含有膜の場合には、第2の層64がRuAl含有膜、RuY含有膜、RuZr含有膜又はRuRh含有膜であることが好ましい。この場合には、第1の層62により、シリコン(Si)の保護膜6への拡散をより確実に抑制することができ、第2の層64により、保護膜6のエッチングガス及び洗浄に対する耐性を、より確実に高くすることができる。
When the
保護膜6(第1の層62及び/又は第2の層64)は、本実施形態の効果が得られる範囲で、N、C、O、H及びBから選択される少なくとも1つを含むことができる。薄膜の結晶性を低くしてアモルファス化するため、保護膜6(第1の層62及び/又は第2の層64)は、窒素(N)及び/又は酸素(O)を含むことが好ましい。
The protective film 6 (
本実施形態の多層反射膜付き基板110の保護膜6(第1の層62及び/又は第2の層64)は、窒素(N)を更に含むことが好ましい。保護膜6(第1の層62及び/又は第2の層64)が窒素(N)を更に含むことにより、結晶性を低くできる。この結果、薄膜を緻密化することができるので、エッチングガス及び洗浄に対する耐性を更に高くすることができる。保護膜6(第1の層62及び/又は第2の層64)のRu化合物におけるNの割合が1原子%より大きく20原子%以下であることが好ましく、さらには、3原子%以上10原子%以下であることが好ましい。
The protective film 6 (
本実施形態の多層反射膜付き基板110の保護膜6(第1の層62及び/又は第2の層64)は、酸素(O)を更に含むことが好ましい。保護膜6(第1の層62及び/又は第2の層64)が酸素(O)を更に含むことにより、結晶性を低くできる。この結果、薄膜を緻密化することができるので、エッチングガス及び洗浄に対する耐性を更に高くすることができる。保護膜6(第1の層62及び/又は第2の層64)のRu化合物におけるOの割合が1原子%より大きく20原子%以下であることが好ましく、さらには、3原子%以上10原子%以下であることが好ましい。
The protective film 6 (
本実施形態の多層反射膜付き基板110では、第2の層64のRu含有量は、第1の層62のRu含有量よりも少ないことが好ましい。例えば、第1の層62をRuTi膜とし、第2の層64をRuRh膜とした場合、第1の層62をRuTi膜のTi含有量が比較的低くても、シリコン(Si)の保護膜6への拡散を抑制することができる。そのため、第2の層64のRu含有量が、第1の層62のRu含有量よりも少ないことにより、エッチングガス及び洗浄に対する耐性を更に高くし、かつシリコン(Si)の保護膜6への拡散を抑制することができる。
In the
本実施形態の多層反射膜付き基板110では、第2の層64の屈折率は、第1の層62の屈折率よりも小さいことが好ましい。この結果、保護膜6を含めた多層反射膜5からのEUV光の反射率を低下させることなく保護膜付き基板(保護膜6を有する多層反射膜付き基板110)を作製することができる。第2の層64の屈折率は、0.920以下であることが好ましく、0.885以下であることがより好ましい。
In the
上述の保護膜6(第1の層62及び/又は第2の層64)は、公知の各種方法により形成可能である。保護膜6の方法として例えば、イオンビームスパッタリング法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、化学気相成長法(CVD)、及び真空蒸着法が挙げられる。第1の層62をイオンビームスパッタリング法にて成膜する場合、多層反射膜5の成膜後に連続して成膜することができるため、好ましい。また、保護膜6(第1の層62及び/又は第2の層64)に窒素及び/又は酸素を含有させる場合には、安定した成膜を行うために、反応性スパッタリング法を用いることが好ましい。
The protective film 6 (
保護膜6が、第1の層62及び第2の層64を含む場合、第1の層62及び第2の層64を形成した後、又は吸収体膜7を形成した後に、加熱処理することができる。この加熱処理においては、反射型マスクブランク100の製造工程におけるレジスト膜8のプリベーク温度(110℃程度)よりも高い温度で加熱を行うことができる。具体的には、加熱処理の温度条件は、通常160℃以上300℃以下であり、180℃以上250℃以下とすることが好ましい。
When the
上記の加熱処理工程を行う場合、第1の層62を構成する金属の少なくとも一部が第2の層64に拡散され、さらに、第1の層62と第2の層64との間に、第1の層62を構成する金属成分の含有量が第2の層64に向かって連続的に減少する組成傾斜領域が存在する多層反射膜付き基板110が得られる。
When the above heat treatment step is performed, at least a part of the metal constituting the
保護膜6(第1の層62及び第2の層64の合計)の膜厚は、保護膜6としての機能を果たすことができる限り特に制限されない。EUV光の反射率の観点から、保護膜6の膜厚は、1.0nmから8.0nmであることが好ましく、1.5nmから6.0nmであることがより好ましい。また、第1の層62の膜厚は、0.5nmから2.0nmであることが好ましく、1.0nmから1.5nmであることがより好ましい。また、第2の層64の膜厚は、1.0nmから7.0nmであることが好ましく、1.5nmから4.0nmであることがより好ましい。
The film thickness of the protective film 6 (the sum of the
<反射型マスクブランク100>
本実施形態の反射型マスクブランク100について説明する。反射型マスクブランク100は、上述の多層反射膜付き基板110の保護膜6の上に、吸収体膜7を有する。
<Reflective mask blank 100>
The reflective mask blank 100 of the present embodiment will be described. The reflective mask blank 100 has an absorber film 7 on the
<<吸収体膜7>>
本実施形態の反射型マスクブランク100の吸収体膜7は、多層反射膜5の上(保護膜6が形成されている場合には、保護膜6の上)に形成される。吸収体膜7の基本的な機能は、EUV光を吸収することである。吸収体膜7は、EUV光の吸収を目的とした吸収体膜7であっても良いし、EUV光の位相差も考慮した位相シフト機能を有する吸収体膜7であっても良い。位相シフト機能を有する吸収体膜7とは、EUV光を吸収するとともに一部を反射させて位相をシフトさせるものである。すなわち、位相シフト機能を有する吸収体膜7がパターニングされた反射型マスク200において、吸収体膜7が形成されている部分では、EUV光を吸収して減光しつつパターン転写に悪影響がないレベルで一部の光を反射させる。また、吸収体膜7が形成されていない領域(フィールド部)では、EUV光は、保護膜6を介して多層反射膜5から反射する。そのため、位相シフト機能を有する吸収体膜7からの反射光と、フィールド部からの反射光との間に所望の位相差を有することになる。位相シフト機能を有する吸収体膜7は、吸収体膜7からの反射光と、多層反射膜5からの反射光との位相差が170度から190度となるように形成される。180度近傍の反転した位相差の光同士がパターンエッジ部で干渉し合うことにより、投影光学像の像コントラストが向上する。その像コントラストの向上に伴って解像度が上がり、露光量裕度、及び焦点裕度等の露光に関する各種裕度を大きくすることができる。
<< Absorber Membrane 7 >>
The absorber film 7 of the reflective mask blank 100 of the present embodiment is formed on the multilayer reflective film 5 (in the case where the
吸収体膜7は単層の膜であっても良いし、複数の膜(例えば、下層吸収体膜及び上層吸収体膜)からなる多層膜であっても良い。単層膜の場合は、マスクブランク製造時の工程数を削減できて生産効率が上がるという特徴がある。多層膜の場合には、上層吸収体膜が、光を用いたマスクパターン欠陥検査時の反射防止膜になるように、その光学定数と膜厚を適当に設定することができる。このことにより、光を用いたマスクパターン欠陥検査時の検査感度が向上する。また、上層吸収体膜に酸化耐性が向上する酸素(O)及び窒素(N)等が添加された膜を用いると、経時安定性が向上する。このように、吸収体膜7を多層膜にすることによって様々な機能を付加させることが可能となる。吸収体膜7が位相シフト機能を有する吸収体膜7の場合には、多層膜にすることによって光学面での調整の範囲を大きくすることができるので、所望の反射率を得ることが容易になる。
The absorber membrane 7 may be a single-layer membrane or a multilayer membrane composed of a plurality of membranes (for example, a lower-layer absorber membrane and an upper-layer absorber membrane). In the case of a single-layer film, the number of steps during mask blank manufacturing can be reduced and the production efficiency is improved. In the case of a multilayer film, its optical constant and film thickness can be appropriately set so that the upper layer absorber film becomes an antireflection film at the time of mask pattern defect inspection using light. This improves the inspection sensitivity at the time of mask pattern defect inspection using light. Further, when a membrane to which oxygen (O), nitrogen (N) or the like for improving oxidation resistance is added to the upper absorber membrane is used, the stability over time is improved. In this way, by making the
吸収体膜7の材料としては、EUV光を吸収する機能を有し、エッチング等により加工が可能(好ましくは塩素(Cl)系ガス及び/又はフッ素(F)系ガスのドライエッチングでエッチング可能)であり、保護膜6(第2の層64)に対してエッチング選択比が高い材料である限り、特に限定されない。そのような機能を有するものとして、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)、金(Au)、イリジウム(Ir)、タングステン(W)、クロム(Cr)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、スズ(Sn)、タンタル(Ta)、バナジウム(V)、ニッケル(Ni)、ハフニウム(Hf)、鉄(Fe)、銅(Cu)、テルル(Te)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、ゲルマニウム(Ge)、アルミニウム(Al)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、及びケイ素(Si)から選ばれる少なくとも1つの金属、又はこれらの化合物を好ましく用いることができる。 The material of the absorber film 7 has a function of absorbing EUV light and can be processed by etching or the like (preferably, it can be etched by dry etching of chlorine (Cl) -based gas and / or fluorine (F) -based gas). The material is not particularly limited as long as it is a material having a high etching selectivity with respect to the protective film 6 (second layer 64). Those having such a function include palladium (Pd), silver (Ag), platinum (Pt), gold (Au), iridium (Ir), tungsten (W), chromium (Cr), cobalt (Co), and manganese. (Mn), tin (Sn), tantalum (Ta), vanadium (V), nickel (Ni), hafnium (Hf), iron (Fe), copper (Cu), tellurium (Te), zinc (Zn), magnesium (Mg), germanium (Ge), aluminum (Al), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), molybdenum (Mo), niobium (Nb), titanium (Ti), zirconium (Zr), ittrium (Y), and At least one metal selected from silicon (Si), or compounds thereof, can be preferably used.
吸収体膜7は、DCスパッタリング法及びRFスパッタリング法などのマグネトロンスパッタリング法で形成することができる。例えば、タンタル化合物等の吸収体膜7は、タンタル及びホウ素を含むターゲットを用い、酸素又は窒素を添加したアルゴンガスを用いた反応性スパッタリング法により、吸収体膜7を成膜することができる。 The absorber film 7 can be formed by a magnetron sputtering method such as a DC sputtering method and an RF sputtering method. For example, the absorber film 7 such as a tantalum compound can be formed into a film by a reactive sputtering method using a target containing tantalum and boron and using argon gas to which oxygen or nitrogen is added.
吸収体膜7を形成するためのタンタル化合物は、Taと上述の金属との合金を含む。吸収体膜7がTaの合金の場合、平滑性及び平坦性の点から、吸収体膜7の結晶状態は、アモルファス状又は微結晶の構造であることが好ましい。吸収体膜7の表面が平滑・平坦でないと、吸収体パターン7aのエッジラフネスが大きくなり、パターンの寸法精度が悪くなることがある。吸収体膜7の好ましい表面粗さは、二乗平均平方根粗さ(Rms)で、0.5nm以下であり、より好ましくは0.4nm以下、さらに好ましくは0.3nm以下である。
The tantalum compound for forming the absorber film 7 includes an alloy of Ta and the above-mentioned metal. When the absorber membrane 7 is an alloy of Ta, the crystalline state of the absorber membrane 7 is preferably an amorphous or microcrystalline structure from the viewpoint of smoothness and flatness. If the surface of the absorber film 7 is not smooth or flat, the edge roughness of the
吸収体膜7の形成のためのタンタル化合物としては、TaとBとを含む化合物、TaとNとを含む化合物、TaとOとNとを含む化合物、TaとBとを含み、さらにOとNの少なくともいずれかを含む化合物、TaとSiとを含む化合物、TaとSiとNとを含む化合物、TaとGeとを含む化合物、及びTaとGeとNとを含む化合物、等を用いることができる。 The tantalum compound for forming the absorber film 7 includes a compound containing Ta and B, a compound containing Ta and N, a compound containing Ta, O and N, Ta and B, and further O. Use a compound containing at least one of N, a compound containing Ta and Si, a compound containing Ta, Si and N, a compound containing Ta and Ge, a compound containing Ta, Ge and N, and the like. Can be done.
Taは、EUV光の吸収係数が大きく、また、塩素系ガス又はフッ素系ガスで容易にドライエッチングすることが可能な材料である。そのため、Taは、加工性に優れた吸収体膜7の材料であるといえる。さらにTaにB、Si及び/又はGe等を加えることにより、アモルファス状の材料を容易に得ることができる。この結果、吸収体膜7の平滑性を向上させることができる。また、TaにN及び/又はOを加えれば、吸収体膜7の酸化に対する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させることができるという効果が得られる。 Ta is a material that has a large EUV light absorption coefficient and can be easily dry-etched with a chlorine-based gas or a fluorine-based gas. Therefore, it can be said that Ta is a material for the absorber membrane 7 having excellent processability. Further, by adding B, Si and / or Ge or the like to Ta, an amorphous material can be easily obtained. As a result, the smoothness of the absorber membrane 7 can be improved. Further, when N and / or O is added to Ta, the resistance of the absorber membrane 7 to oxidation is improved, so that the effect of improving the stability over time can be obtained.
<<裏面導電膜2>>
基板1の第2主表面(裏側主表面)の上(多層反射膜5の形成面の反対側であり、基板1に水素侵入抑制膜等の中間層が形成されている場合には中間層の上)には、静電チャック用の裏面導電膜2が形成される。静電チャック用として、裏面導電膜2に求められるシート抵抗は、通常100Ω/□(Ω/square)以下である。裏面導電膜2の形成方法は、例えば、クロム又はタンタル等の金属、又はそれらの合金のターゲットを使用したマグネトロンスパッタリング法又はイオンビームスパッタリング法である。裏面導電膜2のクロム(Cr)を含む材料は、Crにホウ素、窒素、酸素、及び炭素から選択した少なくとも一つを含有したCr化合物であることが好ましい。Cr化合物としては、例えば、CrN、CrON、CrCN、CrCON、CrBN、CrBON、CrBCN及びCrBOCNなどを挙げることができる。裏面導電膜2のタンタル(Ta)を含む材料としては、Ta(タンタル)、Taを含有する合金、又はこれらのいずれかにホウ素、窒素、酸素、及び炭素の少なくとも一つを含有したTa化合物を用いることが好ましい。Ta化合物としては、例えば、TaB、TaN、TaO、TaON、TaCON、TaBN、TaBO、TaBON、TaBCON、TaHf、TaHfO、TaHfN、TaHfON、TaHfCON、TaSi、TaSiO、TaSiN、TaSiON、及びTaSiCONなどを挙げることができる。裏面導電膜2の膜厚は、静電チャック用としての機能を満足する限り特に限定されないが、通常10nmから200nmである。また、この裏面導電膜2は反射型マスクブランク100の第2主表面側の応力調整も兼ね備えている。すなわち、裏面導電膜2は、第1主表面側に形成された各種膜からの応力とバランスをとって、平坦な反射型マスクブランク100が得られるように調整される。
<< Backside
On the second main surface (back side main surface) of the substrate 1 (opposite the formation surface of the multilayer reflection film 5), and when an intermediate layer such as a hydrogen intrusion suppression film is formed on the
なお、上述の吸収体膜7を形成する前に、多層反射膜付き基板110に対して裏面導電膜2を形成することができる。多層反射膜付き基板110は、図1及び図2に示す多層反射膜付き基板110の第2主表面に裏面導電膜2が配置される場合を含む。また、反射型マスクブランク100は、必ずしも裏面導電膜2を含む必要はない。
Before forming the above-mentioned absorber film 7, the back surface
<エッチングマスク膜9>
吸収体膜7の上にはエッチングマスク膜9を形成してもよい。エッチングマスク膜9の材料としては、エッチングマスク膜9に対する吸収体膜7のエッチング選択比が高い材料を用いる。ここで、「Aに対するBのエッチング選択比」とは、エッチングを行いたくない層(マスクとなる層)であるAとエッチングを行いたい層であるBとのエッチングレートの比をいう。具体的には「Aに対するBのエッチング選択比=Bのエッチング速度/Aのエッチング速度」の式によって特定される。また、「選択比が高い」とは、比較対象に対して、上記定義の選択比の値が大きいことをいう。エッチングマスク膜9に対する吸収体膜7のエッチング選択比は、1.5以上が好ましく、3以上が更に好ましい。
<
An
エッチングマスク膜9に対する吸収体膜7のエッチング選択比が高い材料としては、クロム及びクロム化合物の材料が挙げられる。吸収体膜7をフッ素系ガスでエッチングする場合には、クロム及びクロム化合物の材料を使用することができる。クロム化合物としては、Crと、N、O、C及びHから選ばれる少なくとも一つの元素とを含む材料が挙げられる。また、吸収体膜7を、実質的に酸素を含まない塩素系ガスでエッチングする場合には、ケイ素及びケイ素化合物の材料を使用することができる。ケイ素化合物としては、Siと、N、O、C及びHから選ばれる少なくとも一つの元素とを含む材料、並びにケイ素及びケイ素化合物に金属を含む金属ケイ素(金属シリサイド)、及び金属ケイ素化合物(金属シリサイド化合物)などの材料が挙げられる。金属ケイ素化合物としては、金属と、Siと、N、O、C及びHから選ばれる少なくとも一つの元素とを含む材料が挙げられる。
Examples of the material having a high etching selectivity of the absorber film 7 with respect to the
本実施形態の反射型マスクブランク100は、吸収体膜7の上に、クロム(Cr)を含むエッチングマスク膜9を含むことが好ましい。エッチングマスク膜9は、CrN、CrO、CrC、CrON、CrOC、CrCN又はCrOCNを含むことがより好ましく、クロム及び酸素を含むCrO系膜(CrO膜、CrON膜、CrOC膜又はCrOCN膜)であることが更に好ましい。
The reflective mask blank 100 of the present embodiment preferably contains an
保護膜6を上述の構成とすることにより、クロム(Cr)を含むエッチングマスク膜9を塩素ガス及び酸素ガスの混合ガスを用いたドライエッチングによって剥離した際の保護膜6へのダメージを抑制ことができる。
By making the
また、保護膜6(又は第2の層64)をRuAl含有膜、RuY含有膜又はRuRh含有膜とすることによって、エッチングマスク膜9をケイ素又はケイ素化合物とした場合に、エッチングマスク膜9を、フッ素系ガスを用いたドライエッチングによって剥離した際の保護膜6へのダメージを抑制することができる。したがって、吸収体膜7及び/又はエッチングマスク膜9の、材料又はエッチング条件の選択の幅が広がる。フッ素系ガスを用いたドライエッチングによる保護膜6へのダメージを抑制することができるため、本実施形態の製造方法で製造される多層反射膜付き基板110及び反射型マスクブランク100は、エッチングマスク膜9を用いずに、吸収体膜7に接してレジスト膜8を備えることができる。このレジスト膜8に、回路パターン等の所望のパターンを描画(露光)し、さらに現像、リンスすることによって所定のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクにして、吸収体膜7をエッチングし、吸収体パターンを形成することができる。
Further, when the
エッチングマスク膜9の膜厚は、転写パターンを精度よく吸収体膜7に形成するエッチングマスクとしての機能を得る観点から、3nm以上であることが望ましい。また、エッチングマスク膜9の膜厚は、レジスト膜8の膜厚を薄くする観点から、15nm以下であることが望ましい。
The film thickness of the
<その他の薄膜>
本実施形態の多層反射膜付き基板110及び反射型マスクブランク100は、それらの基板1であるガラス基板と、タンタル又はクロムを含有する裏面導電膜2との間に、基板1から裏面導電膜2へ水素が侵入することを抑制する水素侵入抑制膜を備えることが好ましい。水素侵入抑制膜の存在により、裏面導電膜2中に水素が取り込まれることを抑制でき、裏面導電膜2の圧縮応力の増大を抑制することができる。
<Other thin films>
In the
水素侵入抑制膜の材料は、水素が透過しにくく、基板1から裏面導電膜2への水素の侵入を抑制することができる材料であればどのような種類であってもよい。水素侵入抑制膜の材料としては、具体的には、例えば、Si、SiO2、SiON、SiCO、SiCON、SiBO、SiBON、Cr、CrN、CrON、CrC、CrCN、CrCO、CrCON、Mo、MoSi、MoSiN、MoSiO、MoSiCO、MoSiON、MoSiCON、TaO及びTaON等を挙げることができる。水素侵入抑制膜は、これらの材料の単層であることができ、また、複数層及び組成傾斜膜であってもよい。
The material of the hydrogen intrusion suppression film may be any kind as long as it is difficult for hydrogen to permeate and can suppress the invasion of hydrogen from the
<反射型マスク200>
本実施形態は、上述の反射型マスクブランク100における吸収体膜7をパターニングして、多層反射膜5上に吸収体パターン7aを有する反射型マスク200である。本実施形態の反射型マスクブランク100を用いることにより、エッチングガスに対する耐性が高く、洗浄に対する耐性が高い保護膜6を有する反射型マスク200を得ることができる。
<
The present embodiment is a
本実施形態の反射型マスクブランク100を使用して、反射型マスク200を製造する。ここでは概要説明のみを行い、後に実施例において図面を参照しながら詳細に説明する。
The
反射型マスクブランク100を準備して、その第1主表面の最表面(以下の実施例で説明するように、吸収体膜7の上に形成されたエッチングマスク膜9の上)に、レジスト膜8を形成し(反射型マスクブランク100としてレジスト膜8を備えている場合は不要)、このレジスト膜8に回路パターン等の所望のパターンを描画(露光)し、さらに現像、リンスすることによって所定のレジストパターン8aを形成する。
A reflective mask blank 100 is prepared, and a resist film is formed on the outermost surface of the first main surface thereof (on the
このレジストパターン8aをマスクとして使用して、エッチングマスク膜9をドライエッチングすることにより、エッチングマスクパターン9aを形成する。次に、このエッチングマスクパターン9aをマスクとして使用して、吸収体膜7をドライエッチングすることにより、吸収体パターン7aを形成する。なお、吸収体膜7をドライエッチングするためのエッチングガスとしては、Cl2、SiCl4、及びCHCl3等の塩素系のガス、塩素系ガスとO2とを所定の割合で含む混合ガス、塩素系ガスとHeとを所定の割合で含む混合ガス、塩素系ガスとArとを所定の割合で含む混合ガス、CF4、CHF3、C2F6、C3F6、C4F6、C4F8、CH2F2、CH3F、C3F8、SF6、及びF2等のフッ素系のガス、並びにフッ素系ガスとO2とを所定の割合で含む混合ガス等から選択したものを用いることができる。ここで、エッチングの最終段階でエッチングガスに酸素が含まれていると、Ru系保護膜6に表面荒れが生じる。このため、Ru系保護膜6がエッチングに曝されるオーバーエッチング段階では、酸素が含まれていないエッチングガスを用いることが好ましい。吸収体パターン7aを形成した後、エッチングマスクパターン9aを塩素系ガス及び酸素ガスの混合ガス又はフッ素系ガスにより除去することができる。
The
その後、アッシングやレジスト剥離液によりレジストパターン8aを除去し、所望の回路パターンが形成された吸収体パターン7aを作製する。
Then, the resist
以上の工程により、本実施形態の反射型マスク200を得ることができる。
By the above steps, the
<半導体装置の製造方法>
本実施形態は、上述の反射型マスク200を用いて、露光装置を使用したリソグラフィプロセスを行い、被転写体上に転写パターンを形成する工程を有する、半導体装置の製造方法である。具体的には、EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、上述の反射型マスク200をセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写することができる。本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、反射型マスク200の薄膜に不純物(微量材料)が含まれても、反射型マスク200の性能に対して、悪影響を与えない反射型マスク200を用いることができるので、微細でかつ高精度の転写パターンを有する半導体装置を製造することができる。
<Manufacturing method of semiconductor devices>
The present embodiment is a method for manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of performing a lithography process using an exposure device using the above-mentioned
具体的には、上記本実施形態の反射型マスク200を使用してEUV露光を行うことにより、半導体基板上に所望の転写パターンを形成することができる。このリソグラフィプロセスに加え、被加工膜のエッチングや絶縁膜、導電膜の形成、ドーパントの導入、あるいはアニールなど種々の工程を経ることで、所望の電子回路が形成された半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。
Specifically, a desired transfer pattern can be formed on the semiconductor substrate by performing EUV exposure using the
以下、実施例について説明する。これらの実施例は本発明を限定するものではない。 Hereinafter, examples will be described. These examples do not limit the present invention.
(実施例)
実施例として、基板1の第1主表面に多層反射膜5及び保護膜6を形成した多層反射膜付き基板110を作製した。表1に、実施例として形成した保護膜6の材料及び組成を示す。各実施例の多層反射膜付き基板110は、保護膜6の種類が異なる以外は、同様にして、作製した。各実施例の保護膜6として、以下に説明するものを用いた。
(Example)
As an example, a
実施例1−1及び実施例1−2の保護膜6はRuAl膜であり、実施例1−3の保護膜6はRuAlN膜である(図1参照)。実施例1−4の保護膜6は、RuZr膜の第1の層62及びRuAl膜の第2の層64の2つの層からなる保護膜6である(図2参照)。
The
実施例2−1及び実施例2−2の保護膜6はRuY膜であり、実施例2−3の保護膜6はRuYN膜である(図1参照)。実施例2−4の保護膜6はRuTi膜の第1の層62及びRuY膜の第2の層64の2つの層からなる保護膜6である(図2参照)。
The
実施例3−1及び実施例3−2の保護膜6はRuZr膜であり、実施例3−3の保護膜6はRuZrN膜である(図1参照)。実施例3−4の保護膜6はRuZr膜の第1の層62及びRuZr膜の第2の層64の2つの層からなる保護膜6である(図2参照)。
The
実施例4−1及び実施例4−2の保護膜6はRuRh膜であり、実施例4−3の保護膜6はRuRhN膜である(図1参照)。実施例4−4の保護膜6はRuTi膜の第1の層62及びRuRh膜の第2の層64の2つの層からなる保護膜6である(図2参照)。
The
実施例5−1及び実施例5−2の保護膜6はRuHf膜であり、実施例5−3の保護膜6はRuHfN膜である(図1参照)。実施例5−4の保護膜6はRuZr膜の第1の層62及びRuHf膜の第2の層64の2つの層からなる保護膜6である(図2参照)。
The
実施例の多層反射膜付き基板110の作製は、次のようにして行った。
The
第1主表面及び第2主表面の両表面が研磨された6025サイズ(約152mm×152mm×6.35mm)の低熱膨張ガラス基板であるSiO2−TiO2系ガラス基板を準備し、基板1とした。平坦で平滑な主表面となるように、粗研磨加工工程、精密研磨加工工程、局所加工工程、及びタッチ研磨加工工程よりなる研磨を行った。
A SiO 2- TiO 2 system glass substrate, which is a 6025 size (about 152 mm × 152 mm × 6.35 mm) low thermal expansion glass substrate in which both the first main surface and the second main surface are polished, is prepared, and the
次に、基板1の第1主表面の上に、多層反射膜5を形成した。多層反射膜5は、波長13.5nmのEUV光に適した多層反射膜5とするために、SiとMoからなる周期多層反射膜5とした。具体的には、高屈折率材料のターゲット及び低屈折率材料のターゲットとして、Siターゲット及びMoターゲットを使用した。これらのターゲットに対して、イオン源からクリプトン(Kr)イオン粒子を供給して、イオンビームスパッタリングを行うことにより、基板1の上にSi層及びMo層を交互に積層した。
Next, the multilayer
ここで、Si及びMoのスパッタ粒子は、基板1の第1主表面の法線に対して30度の角度で入射させた。まず、Si層を4.2nmの膜厚で成膜し、続いて、Mo層を2.8nmの膜厚で成膜した。これを1周期とし、同様にして40周期積層し、最後にSi層を4.0nmの膜厚で成膜し、多層反射膜5を形成した。したがって、多層反射膜5の最下層、すなわち基板1に最も近い多層反射膜5の材料はSiであり、また多層反射膜5の最上層、すなわち保護膜6と接する多層反射膜5の材料もSiである。
Here, the sputtered particles of Si and Mo were incident on the normal of the first main surface of the
次に、多層反射膜5の表面に、表1に示す保護膜6を、イオンビームスパッタリング法により形成した。例えば、実施例1−1の保護膜6の場合、イオンビームスパッタリング法のためのターゲットは、表1に示す組成となるような、RuAl混合焼結ターゲットに用いた。Arガス雰囲気中で、RuAl混合焼結ターゲットを使用したイオンビームスパッタリング法により表1に示す組成のRuAl膜からなる実施例1−1の保護膜6を、表1に示す膜厚で成膜した。ここで、Ru及びAlのスパッタ粒子は、基板1の第1主表面の法線に対して30度の角度で入射させた。他の実施例の保護膜6についても実施例1−1と同様に保護膜6を成膜した。
Next, the
なお、実施例1−3、実施例2−3、実施例3−3、実施例4−3及び実施例5−3の保護膜6には、窒素(N)が含まれる。これらの保護膜6は、ArガスとN2ガスの混合ガス雰囲気による反応性スパッタリングにより成膜した。
The
また、実施例1−4、実施例2−4、実施例3−4、実施例4−4及び実施例5−4の保護膜6は、第1の層62及び第2の層64の2つの層からなる保護膜6である。そのため、これらの実施例では、第1の層62を成膜した後、第2の層64を成膜した。表2に、これらの実施例の第1の層62の組成及び膜厚を示す。また、表1に、これらの実施例の第2の層64の組成及び膜厚を示す。
Further, the
以上のようにして、実施例の多層反射膜付き基板110を製造した。
As described above, the
(比較例1)
材料がRuのみからなる単層の保護膜6であることを除き、実施例1−1と同様に、比較例1の多層反射膜付き基板110を製造した。比較例1の保護膜6は、Arガス雰囲気中で、Ruターゲットを使用したイオンビームスパッタリング法によりRu膜からなる比較例1の保護膜6を表1に示す膜厚で成膜した。
(Comparative Example 1)
A
(反射型マスクブランク100)
上述の実施例及び比較例1の多層反射膜付き基板110を用いて、吸収体膜7及びエッチングマスク膜9を含む反射型マスクブランク100を製造した。以下、反射型マスクブランク100の製造方法について、説明する。
(Reflective mask blank 100)
A reflective mask blank 100 including an absorber film 7 and an
DCマグネトロンスパッタリング法により、多層反射膜付き基板110の保護膜6の上に、吸収体膜7を形成した。吸収体膜7は、吸収層であるTaN膜及び低反射層であるTaO膜の二層からなる積層膜の吸収体膜7とした。上述した多層反射膜付き基板110の保護膜6表面に、DCマグネトロンスパッタリング法により、吸収層としてTaN膜を成膜した。このTaN膜は、Taターゲットに多層反射膜付き基板110を対向させ、Arガス及びN2ガスの混合ガス雰囲気中で、反応性スパッタリング法により成膜した。次に、TaN膜の上に更に、TaO膜(低反射層)を、DCマグネトロンスパッタリング法によって形成した。このTaO膜は、TaN膜と同様に、Taターゲットに多層反射膜付き基板110を対向させ、Ar及びO2の混合ガス雰囲気中で、反応性スパッタリング法により成膜した。
The absorber film 7 was formed on the
TaN膜の組成(原子比率)は、Ta:N=70:30であり、膜厚は48nmであった。また、TaO膜の組成(原子比率)はTa:O=35:65であり、膜厚は11nmであった。 The composition (atomic ratio) of the TaN film was Ta: N = 70:30, and the film thickness was 48 nm. The composition (atomic ratio) of the TaO film was Ta: O = 35:65, and the film thickness was 11 nm.
次に、DCマグネトロンスパッタリング法により、吸収体膜7の上に、CrOCN膜からなるエッチングマスク膜9を形成した。CrOCN膜は、Crターゲットを用いて、Arガス、N2ガス及びCO2ガスの混合ガス雰囲気による反応性スパッタリングにより成膜した。エッチングマスク膜9は、5nmの膜厚で成膜した。
Next, an
次に、基板1の第2主表面(裏側主表面)にCrNからなる裏面導電膜2をマグネトロンスパッタリング法(反応性スパッタリング法)により下記の条件にて形成した。裏面導電膜2の形成条件:Crターゲット、ArとN2の混合ガス雰囲気(Ar:90原子%、N:10原子%)、膜厚20nm。
Next, a back surface
以上のようにして、実施例及び比較例1の反射型マスクブランク100を製造した。 As described above, the reflective mask blank 100 of Example and Comparative Example 1 was manufactured.
(反射型マスク200)
次に、実施例及び比較例1の反射型マスクブランク100を用いて、反射型マスク200を製造した。図8を参照して反射型マスク200の製造を説明する。
(Reflective mask 200)
Next, the
図8(a)は、(例えば、図4を参照して)本明細書で説明される例示的な反射型マスクブランク100の断面模式図である。まず、図8(b)に示されるように、反射型マスクブランク100のエッチングマスク膜9の上に、レジスト膜8を形成した。そして、このレジスト膜8に回路パターン等の所望のパターンを描画(露光)し、さらに現像、リンスすることによって所定のレジストパターン8aを形成した(図8(c))。次に、レジストパターン8aをマスクにしてエッチングマスク膜9を、Cl2ガスとO2ガスの混合ガス(Cl2+O2ガス)を用いてドライエッチングを行うことで、エッチングマスクパターン9aを形成した(図8(d))。レジストパターン8aを酸素アッシングで剥離した。エッチングマスクパターン9aをマスクにして、吸収体膜7のTaO膜(低反射層)を、CF4ガスを用いてドライエッチングし、引き続き、TaN膜を、Cl2ガスを用いてドライエッチングすることで、吸収体パターン7aを形成した(図8(e))。
FIG. 8 (a) is a schematic cross-sectional view of an exemplary reflective mask blank 100 described herein (see, eg, FIG. 4). First, as shown in FIG. 8B, a resist film 8 was formed on the
その後、Cl2ガスとO2ガスの混合ガス(Cl2+O2ガス)を用いたドライエッチングにより、エッチングマスクパターン9aを除去した(図8(f))。最後に純水(DIW)を用いたウェット洗浄を行って、実施例及び比較例1の反射型マスク200を製造した。
Then, the
以上のようにして実施例及び比較例1の反射型マスク200を製造した。
As described above, the
(実施例及び比較例1の反射型マスク200の評価)
上述の実施例及び比較例1のそれぞれについて、エッチングマスクパターン9aを除去する際のドライエッチングの影響を評価した。
(Evaluation of
For each of the above-mentioned Examples and Comparative Example 1, the influence of dry etching when removing the
具体的には、上述の実施例及び比較例1のそれぞれについて、図4に示す構造のマスクブランクを製造し、上述の反射型マスク200の製造工程で、図8(e)に相当するようなエッチングマスクパターン9a及び吸収体パターン7aを形成した。ただし、この評価用の吸収体パターン7aのパターン形状は、保護膜6の表面が露出した部分でのEUV光の反射率の測定が可能なように、保護膜6の表面が広く露出するような形状のパターンとした。吸収体パターン7aの形成後、波長13.5nmのEUV光に対する保護膜6の表面の反射率(エッチング前の反射率)を測定した。次に、Cl2ガスとO2ガスの混合ガス(Cl2:O2=9:1)を用いたドライエッチングにより、CrOCN膜のエッチングマスクパターン9aを除去した(図8(f))。エッチングマスクパターン9aをエッチングにより除去した後、波長13.5nmのEUV光に対する保護膜6の表面の反射率(エッチング後の反射率)を測定した。表3のA欄に、エッチングマスクパターン9aのエッチングによる除去の前後の反射率の変化(エッチング後の反射率/エッチング前の反射率)を示す。反射率の変化は、比較例1を1としたときの比率で示す。
Specifically, for each of the above-mentioned Examples and Comparative Example 1, a mask blank having the structure shown in FIG. 4 is manufactured, and in the manufacturing process of the above-mentioned
また、上述のCl2ガスとO2ガスの混合ガス(Cl2+O2ガス)を用いたドライエッチングの際の、保護膜6の膜厚の変化を測定し、混合ガスによる保護膜6のRu膜のエッチングレートを1としたときの各材料のエッチングレートを比率で算出した。表3のB欄に、混合ガスによる保護膜6のエッチングレート比を示す。
Further, the change in the film thickness of the
表3から明らかなように、比較例1と比べて、すべての実施例において、エッチングマスクパターン9aのエッチングによる除去の前後の反射率の変化は小さかった。また、比較例1と比べて、すべての実施例において、混合ガス(Cl2+O2ガス)による保護膜6のエッチングレートは小さかった。したがって、本実施形態の実施例の保護膜6は、エッチングマスク膜9を除去するためのエッチングガスに対する耐性が高いことが明らかになった。
As is clear from Table 3, the change in reflectance before and after removal of the
また、別途、保護膜6の硫酸過水(SPM)を用いた洗浄に対する耐性を測定したところ、比較例1と比べて、すべての実施例において、洗浄前後の膜厚変化が小さく、かつEUV光に対する反射率の変動が小さかったため、保護膜6の洗浄に対する耐性が高いことが明らかになった。
Further, when the resistance of the
表4に、以下の洗浄条件でSPM洗浄をしたときの膜厚の減膜レートを測定し、比較例1(Ru膜)を1としたときの比率を示す。
洗浄液 H2SO4:H2O2=2:1(重量比)
洗浄温度 120℃
洗浄時間 10分
Table 4 shows the ratio when the film thickness reduction rate when SPM cleaning was performed under the following cleaning conditions was measured and Comparative Example 1 (Ru film) was set to 1.
Cleaning liquid H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 2: 1 (weight ratio)
Cleaning temperature 120 ° C
Cleaning time 10 minutes
表4から、明らかなように、実施例4−2(Ru:Rh=70:30)および実施例4−3(Ru:Rh:N=65:30:5)のSPM洗浄耐性は実施例4−1(Ru:Rh=80:20)のSPM洗浄耐性よりも高いことがわかる。なお、実施例4−4の保護膜は、実施例4−2と同じであるため、比較例1(Ru膜)を1としたときのその減膜レートの比率も実施例4−2の比率と同じである。 As is clear from Table 4, the SPM cleaning resistance of Example 4-2 (Ru: Rh = 70: 30) and Example 4-3 (Ru: Rh: N = 65: 30: 5) was found in Example 4. It can be seen that it is higher than the SPM cleaning resistance of -1 (Ru: Rh = 80: 20). Since the protective film of Example 4-4 is the same as that of Example 4-2, the ratio of the film reduction rate when Comparative Example 1 (Ru film) is 1 is also the ratio of Example 4-2. Is the same as.
(半導体装置の製造)
実施例の多層反射膜付き基板110を用いて製造した反射型マスク200をEUVスキャナにセットし、半導体基板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上にレジストパターンを形成した。
(Manufacturing of semiconductor devices)
The
実施例の多層反射膜付き基板110を用いて製造した反射型マスク200は、エッチングガスに対する耐性が高く、洗浄に対する耐性が高い保護膜を有しているので、微細でかつ高精度の転写パターン(レジストパターン)を形成することができた。
The
このレジストパターンをエッチングにより被加工膜に転写し、また、絶縁膜、導電膜の形成、ドーパントの導入、あるいはアニールなど種々の工程を経ることで、所望の特性を有する半導体装置を高い歩留まりで製造することができた。 By transferring this resist pattern to the film to be processed by etching and undergoing various steps such as insulating film, forming a conductive film, introducing a dopant, and annealing, a semiconductor device having desired characteristics can be manufactured with a high yield. We were able to.
1 マスクブランク用基板(基板)
2 裏面導電膜
5 多層反射膜
6 保護膜
7 吸収体膜
7a 吸収体パターン
8 レジスト膜
8a レジストパターン
9 エッチングマスク膜
9a エッチングマスクパターン
62 第1の層
64 第2の層
100 反射型マスクブランク
110 多層反射膜付き基板
200 反射型マスク
1 Mask blank board (board)
2 Backside
Claims (9)
前記保護膜は、ルテニウム(Ru)と、アルミニウム(Al)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ロジウム(Rh)及びハフニウム(Hf)から選択される少なくとも1つの添加材料とを含み、前記添加材料の含有量は5原子%以上50原子%未満であることを特徴とする多層反射膜付き基板。 A substrate with a multilayer reflective film having a substrate, a multilayer reflective film provided on the substrate, and a protective film provided on the multilayer reflective film.
The protective film comprises ruthenium (Ru) and at least one additive material selected from aluminum (Al), yttrium (Y), zirconium (Zr), rhodium (Rh) and hafnium (Hf). A substrate with a multilayer reflective film, characterized in that the content of the material is 5 atomic% or more and less than 50 atomic%.
前記第1の層は、ルテニウム(Ru)と、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ロジウム(Rh)、ハフニウム(Hf)及びタングステン(W)から選択される少なくとも1つとを含み、
前記第2の層は、前記ルテニウム(Ru)と、前記添加材料とを含むことを特徴とする請求項1に記載の多層反射膜付き基板。 The protective film includes a first layer and a second layer from the substrate side.
The first layer is ruthenium (Ru), magnesium (Mg), aluminum (Al), titanium (Ti), vanadium (V), chromium (Cr), germanium (Ge), zirconium (Zr), niobium ( Containing at least one selected from Nb), molybdenum (Mo), rhodium (Rh), hafnium (Hf) and tungsten (W).
The substrate with a multilayer reflective film according to claim 1, wherein the second layer contains the ruthenium (Ru) and the additive material.
前記エッチングマスクパターンをマスクとして前記吸収体膜をパターニングして吸収体パターンを形成し、
前記エッチングマスクパターンを塩素系ガス及び酸素ガスの混合ガスにより除去することを特徴とする反射型マスクの製造方法。 The etching mask film of the reflective mask blank according to claim 6 is patterned to form an etching mask pattern.
Using the etching mask pattern as a mask, the absorber film is patterned to form an absorber pattern.
A method for producing a reflective mask, which comprises removing the etching mask pattern with a mixed gas of a chlorine-based gas and an oxygen gas.
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