JP2023104997A - 多層反射膜付き基板、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
多層反射膜付き基板、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 Download PDFInfo
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Abstract
Description
(構成1)
基板と、前記基板上に形成されたEUV光を反射する多層反射膜とを含む多層反射膜付き基板であって、
前記多層反射膜付き基板の表面に凹状に形成された基準マークを備え、
前記基準マークは、略中心に溝部又は突起部を有し、
前記溝部又は突起部の平面視における形状は、前記基準マークの形状と相似又は略相似であることを特徴とする、多層反射膜付き基板。
前記基準マークの底部は、前記多層反射膜に含まれる複数の膜のうち少なくとも一部の膜が収縮したシュリンク領域と、前記多層反射膜に含まれる複数の膜のうち少なくとも一部の膜が互いに一体化したミキシング領域とを含み、
前記溝部又は突起部は、前記溝部又は突起部を除く前記基準マークの底部と比較して、相対的に前記ミキシング領域を多く含む、構成1に記載の多層反射膜付き基板。
前記溝部の深さ又は前記突起部の高さは、20nm以上である、構成1または構成2に記載の多層反射膜付き基板。
前記溝部又は前記突起部の幅は、200nm以上10μm以下である、構成1から構成3のうちいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
前記基準マークの深さが30nm以上50nm以下である、構成1から構成4のうちいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
前記多層反射膜上に形成された保護膜を含み、
前記保護膜の表面に前記基準マークが形成されている、構成1から構成5のうちいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
前記多層反射膜の前記基板と反対側の表面層はSiを含む層である、構成1から構成6のうちいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
構成1から構成7のうちいずれかに記載の多層反射膜付き基板と、当該多層反射膜付き基板の上に形成された、EUV光を吸収する吸収体膜とを有する反射型マスクブランクであって、
前記吸収体膜に前記基準マークの形状が転写されている、反射型マスクブランク。
構成1から構成7のうちいずれかに記載の多層反射膜付き基板と、当該多層反射膜付き基板の上に形成された、EUV光を吸収する吸収体膜パターンとを有する反射型マスクであって、
前記吸収体膜パターンに前記基準マークの形状が転写されている、反射型マスク。
構成9に記載の反射型マスクを使用して、半導体基板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。
[多層反射膜付き基板]
図1は、本実施形態の多層反射膜付き基板の断面を示す模式図である。
図1に示すように、多層反射膜付き基板10は、基板12と、露光光であるEUV光を反射する多層反射膜14と、多層反射膜14を保護するための保護膜18とを備えている。基板12の上に多層反射膜14が形成され、多層反射膜14の上に保護膜18が形成されている。
本実施形態の多層反射膜付き基板10に使用される基板12としては、EUV露光の場合、露光時の熱による吸収体膜パターンの歪みを防止するため、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。
多層反射膜付き基板10は、基板12と、基板12の上に形成された多層反射膜14とを備えている。多層反射膜14は、例えば、屈折率の異なる元素が周期的に積層された多層膜からなる。多層反射膜14は、EUV光を反射する機能を有している。
多層反射膜14を形成するために、基板12側から高屈折率層と低屈折率層をこの順に複数周期積層してもよい。この場合、1つの(高屈折率層/低屈折率層)の積層構造が、1周期となる。
多層反射膜14を形成するために、基板12側から低屈折率層と高屈折率層をこの順に複数周期積層してもよい。この場合、1つの(低屈折率層/高屈折率層)の積層構造が、1周期となる。
本実施形態の多層反射膜付き基板10は、多層反射膜14の上に形成された保護膜18を備えてもよい。保護膜18は、吸収体膜のパターニングあるいはパターン修正の際に、多層反射膜14を保護する機能を有している。保護膜18は、多層反射膜14と後述の吸収体膜との間に設けられる。
図2は、本実施形態の多層反射膜付き基板10の平面図である。
図2に示すように、略矩形状の多層反射膜付き基板10の4つの角部の近傍には、欠陥情報における欠陥位置の基準として使用できる基準マーク20がそれぞれ形成されている。なお、基準マーク20が4つ形成されている例を示しているが、基準マーク20の数は4つに限らず、3つ以下でもよいし、5つ以上でもよい。
図3に示すように、本実施形態の多層反射膜付き基板10では、多層反射膜付き基板10の断面(多層反射膜付き基板10の主表面に垂直な断面)を見たときに、基準マーク20が多層反射膜付き基板10の表面に凹状に形成されている。ここでいう「凹状」とは、多層反射膜付き基板10の断面を見たときに、基準マーク20が多層反射膜付き基板10の表面よりも下方に向けて例えば段差状あるいは湾曲状に凹むようにして形成されていることを意味する。
レーザの種類(波長):紫外線~可視光領域。例えば、波長405nmの半導体レーザ。
レーザ出力:1~120 mW
スキャン速度:0.1~20 mm/s
パルス周波数:1~100 MHz
パルス幅:3ns~1000s
図4に示すように、基準マーク20の略中心には、上述の溝部21の代わりに、突起部23が形成されてもよい。突起部23は、基準マーク20の表面から上方に突出している。突起部23の平面視における形状は、基準マーク20の形状と相似又は略相似であり、略十字型である。突起部23の一本の線の幅W2は、好ましくは、200nm以上10μm以下であり、より好ましくは、300nm以上2000nm以下である。突起部23の幅W2は、基準マーク20の幅W1よりも小さい。突起部23の高さH1は、15nm以上であり、好ましくは、20nm以上であり、より好ましくは、30nm以上である。高さH1とは、基準マーク20の表面から、突起部23の頂部の最も高い位置までの垂直方向の距離のことを意味する。図4に示す基準マーク20の深さD1は、好ましくは、30nm以上50nm以下である。
図5(a)に示すように、基準マーク20の形状が略十字型である場合、溝部21又は突起部23の形状は、基準マーク20と相似又は略相似の略十字型である。
図5(b)に示すように、基準マーク20の形状が略I字型である場合、溝部21又は突起部23の形状は、基準マーク20と相似又は略相似の略I字型である。
図5(c)に示すように、基準マーク20の形状が略L字型である場合、溝部21又は突起部23の形状は、基準マーク20と相似又は略相似の略L字型である。
図5(d)に示すように、基準マーク20の形状が略円形である場合、溝部21又は突起部23の形状は、基準マーク20と相似又は略相似の略円形である。
基準マーク20は、多層反射膜14の表面に保護膜18を形成した後、保護膜18の表面にレーザ加工によって形成することもできる。
図7は、本実施形態の反射型マスクブランク30の断面を示す模式図である。上述の多層反射膜付き基板10の保護膜18上にEUV光を吸収する吸収体膜28を形成することによって、本実施形態の反射型マスクブランク30を製造できる。
吸収体膜28は、公知の方法、例えば、マグネトロンスパッタリング法や、イオンビームスパッタリング法などによって形成することができる。
本実施形態の反射型マスクブランク30を使用して、本実施形態の反射型マスク40を製造することができる。以下、反射型マスク40の製造方法について説明する。
図8に示すように、まず、基板12と、基板12の上に形成された多層反射膜14と、多層反射膜14の上に形成された保護膜18と、保護膜18の上に形成された吸収体膜28とを有する反射型マスクブランク30を準備する(図8(a))。つぎに、吸収体膜28の上に、レジスト膜32を形成する(図8(b))。レジスト膜32に、電子線描画装置によってパターンを描画し、さらに現像・リンス工程を経ることによって、レジストパターン32aを形成する(図8(c))。
本実施形態の反射型マスク40を使用したリソグラフィーにより、半導体基板上に転写パターンを形成することができる。この転写パターンは、反射型マスク40の吸収体膜パターン28aが転写された形状を有している。半導体基板上に反射型マスク40によって転写パターンを形成することによって、半導体装置を製造することができる。
(実施例1)
SiO2-TiO2系のガラス基板(6インチ角、厚さが6.35mm)を準備した。このガラス基板の端面を面取り加工、及び研削加工し、更に酸化セリウム砥粒を含む研磨液で粗研磨処理した。これらの処理を終えたガラス基板を両面研磨装置のキャリアにセットし、研磨液にコロイダルシリカ砥粒を含むアルカリ水溶液を用い、所定の研磨条件で精密研磨を行った。精密研磨終了後、ガラス基板に対し洗浄処理を行った。得られたガラス基板の主表面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さ(RMS)で、0.10nm以下であった。得られたガラス基板の主表面の平坦度は、測定領域132mm×132mmにおいて、30nm以下であった。
(条件):Crターゲット、Ar+N2ガス雰囲気(Ar:N2=90%:10%)、膜組成(Cr:90原子%、N:10原子%)、膜厚20nm
レーザ加工の条件は、以下の通りであった。
レーザの種類:波長405nmの半導体レーザ
レーザの出力:30mW(連続波)
スポットサイズ:430nmφ
形状:略十字型
深さD1:40nm
幅W1:2μm
長さL:1mm
傾斜角θ:5.7度
形状:略十字型(基準マークと略相似形状)
深さD2:30nm
幅W2:450nm
長さL:1mm
基準マークの表層を、EDX(エネルギー分散型X線分析)によって分析した。その結果、基準マークのシュリンク領域の表層には、保護膜に含まれている元素と同一の元素である、Ru及びNbが含まれていた。また、酸素(O)も検出されたため、基準マークの表層にはRuNbOが含まれていると考えられる。また、基準マークの溝部を含むミキシング領域の表層には、Ru、Nb、Si、Mo、及びOが含まれていたため、RuNbO、RuSi又はMoSi等が含まれていると考えられる。
SiO2-TiO2系のガラス基板(6インチ角、厚さが6.35mm)を準備した。このガラス基板の端面を面取り加工、及び研削加工し、更に酸化セリウム砥粒を含む研磨液で粗研磨処理した。これらの処理を終えたガラス基板を両面研磨装置のキャリアにセットし、研磨液にコロイダルシリカ砥粒を含むアルカリ水溶液を用い、所定の研磨条件で精密研磨を行った。精密研磨終了後、ガラス基板に対し洗浄処理を行った。得られたガラス基板の主表面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さ(RMS)で、0.10nm以下であった。得られたガラス基板の主表面の平坦度は、測定領域132mm×132mmにおいて、30nm以下であった。
(条件):Crターゲット、Ar+N2ガス雰囲気(Ar:N2=90%:10%)、膜組成(Cr:90原子%、N:10原子%)、膜厚20nm
レーザ加工の条件は、以下の通りであった。
レーザの種類:波長405nmの半導体レーザ
レーザの出力:60mW (パルス波:500kHz)
スポットサイズ:430nmφ
形状:略十字型
深さD1:40nm
幅W1:2μm
長さL:1mm
傾斜角θ:5.9度
形状:略十字型(基準マークと略相似形状)
高さH1:20nm
幅W2:300nm
長さL:1mm
基準マークの表層を、EDX(エネルギー分散型X線分析)によって分析した。その結果、基準マークのシュリンク領域の表層には、保護膜に含まれている元素と同一の元素である、Ru及びNbが含まれていた。また、酸素(O)も検出されたため、基準マークの表層にはRuNbOが含まれていると考えられる。また、基準マークの突起部を含むミキシング領域の表層には、Ru、Nb、Si、Mo、及びOが含まれていたため、RuNbO、RuSi又はMoSi等が含まれていると考えられる。
SiO2-TiO2系のガラス基板(6インチ角、厚さが6.35mm)を準備した。このガラス基板の端面を面取り加工、及び研削加工し、更に酸化セリウム砥粒を含む研磨液で粗研磨処理した。これらの処理を終えたガラス基板を両面研磨装置のキャリアにセットし、研磨液にコロイダルシリカ砥粒を含むアルカリ水溶液を用い、所定の研磨条件で精密研磨を行った。精密研磨終了後、ガラス基板に対し洗浄処理を行った。得られたガラス基板の主表面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さ(RMS)で、0.10nm以下であった。得られたガラス基板の主表面の平坦度は、測定領域132mm×132mmにおいて、30nm以下であった。
(条件):Crターゲット、Ar+N2ガス雰囲気(Ar:N2=90%:10%)、膜組成(Cr:90原子%、N:10原子%)、膜厚20nm
レーザ加工の条件は、以下の通りであった。
レーザの種類:波長405nmの半導体レーザ
レーザの出力:30mW(連続波)
スポットサイズ:430nmφ
形状:略十字型
深さD1:40nm
幅W1:2μm
長さL:1mm
傾斜角θ:5.7度
形状:略十字型(基準マークと略相似形状)
深さD2:30nm
幅W2:450nm
長さL:1mm
基準マークの表層を、EDX(エネルギー分散型X線分析)によって分析した。その結果、基準マークの表層には、多層反射膜に含まれている元素と同一の元素である、Mo及びSiが含まれていた。また、酸素(O)も検出されたため、基準マークの表層にはSiO又はMoSiOが含まれていると考えられる。
SiO2-TiO2系のガラス基板(6インチ角、厚さが6.35mm)を準備した。このガラス基板の端面を面取り加工、及び研削加工し、更に酸化セリウム砥粒を含む研磨液で粗研磨処理した。これらの処理を終えたガラス基板を両面研磨装置のキャリアにセットし、研磨液にコロイダルシリカ砥粒を含むアルカリ水溶液を用い、所定の研磨条件で精密研磨を行った。精密研磨終了後、ガラス基板に対し洗浄処理を行った。得られたガラス基板の主表面の表面粗さは、二乗平均平方根粗さ(RMS)で、0.10nm以下であった。得られたガラス基板の主表面の平坦度は、測定領域132mm×132mmにおいて、30nm以下であった。
(条件):Crターゲット、Ar+N2ガス雰囲気(Ar:N2=90%:10%)、膜組成(Cr:90原子%、N:10原子%)、膜厚20nm
FIBの条件は、以下の通りであった。
加速電圧:50kV
ビーム電流値:20pA
形状:略十字型
深さD1:40nm
幅W1:2μm
長さL:1mm
傾斜角θ:86度
12 基板
14 多層反射膜
18 保護膜
20 基準マーク
21 溝部
23 突起部
24 シュリンク領域
26 ミキシング領域
28 吸収体膜
28a 吸収体膜パターン
30 反射型マスクブランク
32 レジスト膜
40 反射型マスク
50 パターン転写装置
Claims (10)
- 基板と、前記基板上に形成されたEUV光を反射する多層反射膜とを含む多層反射膜付き基板であって、
前記多層反射膜付き基板の表面に凹状に形成された基準マークを備え、
前記基準マークは、略中心に溝部又は突起部を有し、
前記溝部又は突起部の平面視における形状は、前記基準マークの形状と相似又は略相似であることを特徴とする、多層反射膜付き基板。 - 前記基準マークの底部は、前記多層反射膜に含まれる複数の膜のうち少なくとも一部の膜が収縮したシュリンク領域と、前記多層反射膜に含まれる複数の膜のうち少なくとも一部の膜が互いに一体化したミキシング領域とを含み、
前記溝部又は突起部は、前記溝部又は突起部を除く前記基準マークの底部と比較して、相対的に前記ミキシング領域を多く含む、請求項1に記載の多層反射膜付き基板。 - 前記溝部の深さ又は前記突起部の高さは、20nm以上である、請求項1または請求項2に記載の多層反射膜付き基板。
- 前記溝部又は前記突起部の幅は、200nm以上10μm以下である、請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の多層反射膜付き基板。
- 前記基準マークの深さが30nm以上50nm以下である、請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の多層反射膜付き基板。
- 前記多層反射膜上に形成された保護膜を含み、
前記保護膜の表面に前記基準マークが形成されている、請求項1から請求項5のうちいずれか1項に記載の多層反射膜付き基板。 - 前記多層反射膜の前記基板と反対側の表面層はSiを含む層である、請求項1から請求項6のうちいずれか1項に記載の多層反射膜付き基板。
- 請求項1から請求項7のうちいずれか1項に記載の多層反射膜付き基板と、当該多層反射膜付き基板の上に形成された、EUV光を吸収する吸収体膜とを有する反射型マスクブランクであって、
前記吸収体膜に前記基準マークの形状が転写されている、反射型マスクブランク。 - 請求項1から請求項7のうちいずれか1項に記載の多層反射膜付き基板と、当該多層反射膜付き基板の上に形成された、EUV光を吸収する吸収体膜パターンとを有する反射型マスクであって、
前記吸収体膜パターンに前記基準マークの形状が転写されている、反射型マスク。 - 請求項9に記載の反射型マスクを使用して、半導体基板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。
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