JP4320050B2 - 反射型マスクブランクス及びその製造方法、反射型マスク - Google Patents
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Description
このような反射型マスクは、基板上に露光光を反射する反射多層膜が形成され、反射多層膜上に露光光を吸収する吸収膜がパターン状に形成されたものである。露光機において反射型マスクに入射した光は、吸収膜のある部分では吸収され、吸収膜のない部分では反射多層膜により反射された像が反射光学系を通して半導体基板上に転写される。
なお、多層膜反射鏡などに適用される多層膜系の保護膜に関して、例えば下記特許文献2には、ルテニウム、酸化アルミニウム、シリコンカーバイド等の材料が記載されている。また、下記特許文献3には、Si又はBeの下層と、酸化防止用の上層からなる二重層構造の保護膜が開示されている。
また、反射型マスクにおける反射多層膜の場合、吸収体膜へのパターン形成の環境、或いは、反射多層膜と吸収体膜の間にバッファー膜を設けた場合のバッファー膜へのパターン形成の環境に耐性を有することも必要である。すなわち、反射多層膜上に形成する保護膜の材料は、吸収体膜或いはバッファー膜とのエッチング選択比が大きく取れるという条件も考慮する必要がある。バッファー膜に例えばCr系の材料を使用すると、Si保護膜とのエッチング選択比を大きく取ることが出来るので、好ましい組合せである。
しかしながら、本発明者の検討によると、バッファー膜の除去後に、保護膜であるSi層の表面に酸化物の堆積が生じていることが判明した。これは、バッファー膜の除去時に酸素を含むプラズマを用いるため、この酸素プラズマによってSi層表面が酸化されたものと考えられる。さらに、このSi層表面の酸化物が反射多層膜の反射率の低下を招くということも判明した。
そこで本発明の目的は、第一に、酸素を含むプラズマに対する耐性に優れ、反射多層膜の反射率の低下を招かずに、十分に反射多層膜の酸化防止効果が得られる反射多層膜上に保護膜を備えた反射型マスクブランクス及び反射型マスクを提供することであり、第二に、このような反射型マスクブランクスや反射ミラー等に好適な保護膜を備えた反射多層膜付き基板を提供することである。
(構成1)基板と、該基板上に形成された露光光を反射する反射多層膜と、該反射多層膜上に形成された該反射多層膜の酸化を防止する保護膜と、該保護膜上に形成された露光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スであって、前記保護膜は、Mo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクス。
このように、保護膜として、MoとSiを主成分とする材料を使用することで、露光光透過性が良好で且つ酸素を含むプラズマに対する耐性に優れ、反射率の低下を招かずに、反射多層膜の酸化防止を実現することが出来る。
このように、保護膜に酸素を含有することにより耐酸性が向上し、窒素を含有することにより、保護膜の露光光の吸収を小さくすることができる。好ましくは酸素及び窒素を含有することである。
(構成3)前記反射多層膜の最上層は、前記保護膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料からなることを特徴とする構成1又は2に記載の反射型マスクブランクス。
このようにすると、反射率を高める上で好ましい。
(構成4)構成1乃至3の何れかに記載の反射型マスクブランクスにおける前記吸収体膜に、被転写体に対する転写パターンとなる吸収体膜パターンを形成したことを特徴とする反射型マスク。
上記反射型マスクブランクスを用いて得られた反射型マスクは、露光光の反射領域(吸収体による転写パターンの無い部分)では、保護膜により自然酸化等による反射率の低下が起こらないため、安定性の非常に良い反射型マスクが得られる。
(構成5)基板を準備し、該基板上に露光光を反射する反射多層膜を形成する工程と、該反射多層膜上にMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする保護膜を形成する工程と、該保護膜上に露光光を吸収する吸収体膜を形成する工程と、を有することを特徴とする反射型マスクブランクスの製造方法。
本発明の反射型マスクブランクスは、基板上に反射多層膜を形成し、その上に、MoとSiを主成分とする保護膜を形成する工程を含む製造方法により容易に得られる。
(a)前記反射多層膜上にSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程と、
(b)前記Si(珪素)を主成分とする膜上に、Mo(モリブデン)を主成分とする膜を形成し、前記Si(珪素)を主成分とする膜と前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜との間にMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程と、
(c)前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜を除去し、Mo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を露出させる工程と、を有する形成工程、或いは、
(A)前記反射多層膜上にMo(モリブデン)を主成分とする膜を形成する工程と、
(B)前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜上に、Si(珪素)を主成分とする膜を形成し、前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜と前記Si(珪素)を主成分とする膜との間にMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程と、
(C)前記Si(珪素)を主成分とする膜を除去し、Mo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を露出させる工程と、を有する形成工程の何れかの工程であることを特徴とする構成5に記載の反射型マスクブランクスの製造方法。
このように、Siを主成分とする膜とMoを主成分とする膜を積層すると、Siを主成分とする膜とMoを主成分とする膜の界面では相互拡散によりMoとSiを主成分とする膜が形成される。従って、その後、表面側に形成したMoを主成分とする膜又は、Siを主成分とする膜を除去するだけで、反射多層膜上にMoとSiを主成分とする保護膜が容易に形成されるため好ましい。さらにこのような手法で形成されたMoとSiを主成分とする膜の表層には、Moを主成分とする膜又はSiを主成分とする膜を除去する際に酸化膜が形成されるので、耐酸性が向上するという利点もある。
このようにすると、上述のようなMoを主成分とする膜や、Siを主成分とする膜を除去せずにMoとSiを主成分とする膜を形成することができる。スパッタリングターゲットの組成比を変化させることで、容易にMoとSiの組成比を制御することができるという利点がある。
(構成8)前記保護膜を形成する工程は、前記反射多層膜上に、Mo(モリブデン)を主成分とする膜とSi(珪素)を主成分とする膜とを所定の膜厚で交互に複数層形成し、相互拡散することでMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程であることを特徴とする構成5に記載の反射型マスクブランクスの製造方法。
このようにすると、上述のようなMoを主成分とする膜や、Siを主成分とする膜を除去せずにMoとSiを主成分とする膜を形成することができる。Moを主成分とする膜とSiを主成分とする膜の膜厚比を変えることで、容易にMoとSiの組成比を制御することができるという利点がある。
(構成9)基板と、該基板上に形成された、使用される光を反射する反射多層膜と、該反射多層膜の酸化を防止する保護膜とを有する反射多層膜付き基板であって、前記保護膜は、Mo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする材料からなることを特徴とする反射多層膜付き基板。
保護膜としてMoとSiを主成分とする材料を使用することで、反射率の低下を招かずに、反射多層膜の酸化防止を実現することが出来るため、特に反射型マスクブランクス及び反射型マスクに好適な反射多層膜付き基板を提供できる。
このように、本発明の反射多層膜付き基板は、基板上に反射多層膜を形成し、その上に、MoとSiを主成分とする保護膜を形成する工程を含む製造方法により容易に得られる。
(構成11)前記保護膜を形成する工程は、
(a)前記反射多層膜上にSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程と、
(b)前記Si(珪素)を主成分とする膜上に、Mo(モリブデン)を主成分とする膜を形成し、前記Si(珪素)を主成分とする膜と前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜との間にMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程と、
(c)前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜を除去し、Mo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を露出させる工程と、を有する形成工程、或いは、
(A)前記反射多層膜上にMo(モリブデン)を主成分とする膜を形成する工程と、
(B)前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜上に、Si(珪素)を主成分とする膜を形成し、前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜と前記Si(珪素)を主成分とする膜との間にMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程と、
(C)前記Si(珪素)を主成分とする膜を除去し、Mo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を露出させる工程と、を有する形成工程の何れかの工程であることを特徴とする構成10に記載の反射多層膜付き基板の製造方法。
上述したように、Siを主成分とする膜とMoを主成分とする膜を積層すると、Siを主成分とする膜とMoを主成分とする膜の界面では相互拡散によりMoとSiを主成分とする膜が形成されるので、その後、表面側に形成したMoを主成分とする膜又はSiを主成分とする膜を除去するだけで、反射多層膜上にMoとSiを主成分とする保護膜が容易に形成される。
また、本発明では、保護膜に酸素を含有することにより耐酸性が向上し、窒素を含有することにより保護膜の露光光の吸収を小さくすることができる。
また、本発明では、反射多層膜の最上層は、保護膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する材料とすることにより、反射率を高めることができる。
また、本発明によれば、上記反射型マスクブランクスを用いて得られた反射型マスクは、露光光の反射領域(吸収体による転写パターンの無い部分)では、保護膜により自然酸化等による反射率の低下が起こらないため、安定性の非常に良い反射型マスクが得られる。
また、本発明によれば、上記反射型マスクブランクスは、基板上に反射多層膜を形成し、その上に、MoとSiを主成分とする保護膜を形成する工程を含む製造方法により容易に得られる。
また、本発明では、上記保護膜を、Mo(モリブデン)とSi(珪素)とを有するスパッタリングターゲットを用いたスパッタ成膜によって形成することにより、上述のようなMoを主成分とする膜やSiを主成分とする膜を除去せずにMoとSiを主成分とする保護膜を形成することができる。
また、本発明では、反射多層膜上に、Mo(モリブデン)を主成分とする膜とSi(珪素)を主成分とする膜とを所定の膜厚で交互に複数層形成し、相互拡散することでMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする保護膜を形成することにより、上述のようなMoを主成分とする膜や、Siを主成分とする膜を除去せずに保護膜を形成することができる。
また、本発明の反射多層膜付き基板は、基板上に反射多層膜を形成し、その上に、MoとSiを主成分とする保護膜を形成する工程を含む製造方法により容易に得られる。
また、本発明の反射多層膜付き基板における保護膜についても、反射多層膜上にSiを主成分とする膜とMoを主成分とする膜を積層した後、表面側に形成したMoを主成分とする膜又はSiを主成分とする膜を除去するだけで、反射多層膜上にMoとSiを主成分とする保護膜が容易に形成される。
図1は反射型マスクブランクス及びこのマスクブランクスを用いて反射型マスクを製造する工程を示す概略断面図である。
本発明に係る反射型マスクの製造に用いる反射型マスクブランクスの一実施形態10は、図1(a)に示すように、基板1上に順次、反射多層膜2、バッファー膜3、及び吸収体膜4の各層が形成された構造をしている。この反射型マスクブランクス10の吸収体膜4及びバッファー膜3に所定のマスクパターンを形成することによって、本発明に係る反射型マスクの一実施形態20の構造のものが得られる。
まず、図1(a)に示す反射型マスクブランクス10について説明する。
本実施の形態の反射型マスクブランクス10は、上記のように、基板1上に、反射多層膜2、バッファー膜3、吸収体膜4を順次形成したものである。
上記反射多層膜2は、露光光に対する屈折率が相対的に高い材料と相対的に低い材料とを交互に周期的に積層した反射多層膜を形成したものであり、本発明では、この反射多層膜の上にMoとSiを主成分とする保護膜を有している。
例えば、波長13〜14nmのEUV光に対する反射多層膜としては、前述のMoとSi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。その他に、EUV光の領域で使用される反射多層膜として、Ru/Si周期多層膜、Mo/Be周期多層膜、MoRu/Si周期多層膜、Mo化合物/Si化合物周期多層膜、Si/Nb周期多層膜、Si/Mo/Ru周期多層膜、Si/Mo/Ru/Mo周期多層膜、Si/Ru/Mo/Ru周期多層膜などがある。露光波長により、材質を適宜選択すればよい。
本発明では、MoとSiを主成分とする材料を反射多層膜の保護膜に使用することで、反射率の低下を招かずに、しかも酸素を含むプラズマを用いたエッチングプロセス耐性に優れた、安定性の高い保護膜が得られる。
MoとSiを主成分とするとは、保護膜を形成する材料成分のうち、最も組成比の大きい成分がMoとSiであるという意味である。従って、MoとSiを主成分とする材料としては、MoとSiからなる化合物、MoとSi以外に他の成分を含む化合物を用いることが出来る。
MoとSi以外に、更に他の成分として、O,N等を含んでいてもよい。MoとSiに更にOを加えると、耐酸性が向上し、Nを加えると、EUV光に対する吸収率が小さくなる。この場合、OやNの含有量は、各々5〜70at%である。
MoとSiを主成分とする材料を保護膜に使用すると、酸素を含むプラズマに対する耐性が高いので、従来のSi保護膜と比べると、酸素を含むプラズマプロセスを適用した場合の多層膜上への酸化物の堆積が起こり難い。そのため、酸化物の堆積による反射率の低下を抑えられる。
これによると、本発明の保護膜の膜厚に対し反射率のピークが存在することがわかる。従って、本発明の材料を保護膜に適用するに当たって、その保護膜の厚みを適当に選ぶことによって反射率を最大化することが可能であるため、反射率が最大となるように最適化された膜厚で保護膜を形成することが好ましい。なお、上記MoSi膜の組成によっても反射率特性が多少異なるため、保護膜の組成を考慮して反射率が最大となるように、保護膜の組成についても最適化することが望ましい。
本発明のMoSi保護膜の場合、十分な反射多層膜の保護性能及び高反射率を得る観点から、好ましい膜厚は、組成によっても多少異なるが、概ね0.2〜2.0nmの範囲である。
また、本発明のMoSi保護膜の好ましい結晶構造は、平滑性、平坦性の点から、アモルファス状又は微結晶の構造を有しているものが好ましい。
なお、Mo層上に直接本発明のMoとSiを主成分とする保護膜を設ける場合にも、保護膜の膜厚は、0.2〜2.0nm程度の範囲とすることが好ましい。
反射多層膜2は、DCマグネトロンスパッタ法や、イオンビームデポジション法などにより、各層を成膜することにより形成できる。上述したMo/Si周期多層膜の場合、DCマグネトロンスパッタ法により、まずSiターゲットを用いてArガス雰囲気で厚さ数nm程度のSi膜を成膜し、その後Moターゲットを用いてArガス雰囲気で厚さ数nm程度のMo膜を成膜し、これを一周期として、30〜60周期積層した後、最後に、反射多層膜の保護のため、本発明の材料を用いた保護膜を形成する。
本発明のMoとSiを主成分とする保護膜は、反射多層膜上にスパッタ等の成膜方法を用いて形成してもよいが、上記多層膜がMo/Si周期多層膜の場合には、多層膜形成時に、層間に形成される拡散層を利用すると、MoとSiを主成分とする層が容易に形成できるので好ましい。
また、反射多層膜の最上のMo層(或いはMoを主成分とする層)の上に、Si層(或いはSiを主成分とする層)を形成し、Mo層とSi層との間に、互いの成分が拡散することによってMoとSiを主成分とする層を形成し、次いで、上記のSi層を除去して拡散層を露出させ、保護膜とすることができる。この場合のSi層の除去は、例えばフッ酸と硝酸の混合液などを用いて行える。この方法により、反射多層膜の最上部は、Mo層の上に本発明のMoとSiを主成分とする保護膜を有する構成が出来上がる。
また、極薄い(例えば0.1nm程度)Mo層とSi層を交互に成膜して成膜時の拡散効果を利用して、MoとSiを主成分とする層を形成しても良い。この場合、上述のようなMo層やSi層を除去することなく保護膜を形成することができるので好ましい。
以上のように、Mo層とSi層の間に形成される拡散層を利用して保護膜とする方法以外に、前述のスパッタ等の成膜方法により保護膜を形成することが出来る。この場合、MoSi或いは更に他の成分元素を含むターゲットを用い、スパッタガスとしてはアルゴン単体ガス或いは更に窒素や酸素等を含む混合ガスを用いることができる。この方法によれば、形成される保護膜の膜厚の制御が容易であるという利点がある。
また、基板1は、高反射率及び高転写精度を得るために、高い平滑性と平坦性を備えた基板が好ましい。特に、0.2nmRms以下の平滑な表面(10μm角エリアでの平滑性)と、100nm以下の平坦度(142mm角エリアでの平坦度)を有することが好ましい。また、基板1は、その上に形成される膜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、65GPa以上の高いヤング率を有しているものが好ましい。
なお、平滑性を示す単位Rmsは、二乗平均平方根粗さであり、原子間力顕微鏡で測定することができる。また平坦度は、TIR(Total Indicated Reading)で示される表面の反り(変形量)を表す値で、基板表面を基準として最小自乗法で定められる平面を焦平面とし、この焦平面より上にある基板表面の最も高い位置と、焦平面より下にある基板表面の最も低い位置との高低差の絶対値である。
本実施の形態のように、反射多層膜2と吸収体膜4の間に、吸収体膜4にパターンを形成する際に反射多層膜2を保護するためのバッファー膜3を有していてもよい。バッファー膜3の材質は、吸収体膜4のパターン形成及び修正時のエッチング環境に耐性を有するものから選択される。
その種の材料のうち、例えばCr単体又はCrを主成分とする材料は、膜の平滑性に優れるので好ましい。表面の平滑性は、Crを主成分とする材料の結晶状態を微結晶或いはアモルファスとすることでより優れたものとなる。また、このCr系の材料は、本発明のMoとSiを主成分とする保護膜とのエッチング選択比が高く、バッファー膜を吸収体膜のパターンに従って除去する際に、反射多層膜最上層の保護膜を殆ど減少させることなく除去できるため好ましい。なお、このCr系の材料は、酸素を含むプラズマプロセスを用いてパターンが形成可能であるが、本発明のMoとSiを主成分とする保護膜は、酸素を含むプラズマに対する耐性が高いので、多層膜上への酸化物の堆積が起こり難く、酸化物の堆積による反射率の低下を抑えられる。因みに、Cr系バッファー膜を塩素と酸素の混合ガスを用いてドライエッチングにより除去する場合、下地となる反射多層膜最上層の本発明に係わる保護膜とCr系バッファー膜との間では、50倍程度のエッチング選択比が得られる。
又、Crを主成分とする材料以外には、SiO2、SiON、Ruを主成分とする材料、Rhを主成分とする材料、Tiを主成分とする材料等が挙げられる。
このバッファー膜3は、DCスパッタ、RFスパッタ法以外に、イオンビームスパッタ等のスパッタ法で反射多層膜上に形成することができる。
バッファー膜3の膜厚は、集束イオンビーム(FIB)を用いた吸収体パターンの修正を行う場合には、20〜60nm程度とするのが好ましいが、FIBを用いない場合(例えばEB(電子ビーム)を用いる場合)には、5〜15nm程度とすることができる。
Taを主成分とする材料としては、TaとBを含む材料、TaとNを含む材料、TaとBを含み、更にOとNの少なくとも何れかを含む材料、TaとSiを含む材料、TaとSiとNを含む材料、TaとGeを含む材料、TaとGeとNを含む材料、等を用いることが出来る。TaにBやSi、Ge等を加えることにより、アモルファス状の材料が容易に得られ、平滑性を向上させることができる。また、TaにNやOを加えれば、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出来るという効果が得られる。
このようなTa単体又はTaを主成分とする吸収体膜は、マグネトロンスパッタリングなどのスパッタ法で形成するのが好ましい。例えば、TaBN膜の場合、タンタルとホウ素を含むターゲットを用い、窒素を添加したアルゴンガスを用いたスパッタリング法で成膜することができる。スパッタ法で形成した場合には、スパッタターゲットに投入するパワーや投入ガス圧力を変化させることにより内部応力を制御できる。また、室温程度の低温での形成が可能であるので、反射多層膜等への熱の影響を少なくすることが出来る。
Taを主成分とする材料以外では、例えば、WN、TiN、Ti等の材料が挙げられる。
なお、吸収体膜4は、複数層の積層構造としてもよい。
吸収体膜4の膜厚は、露光光であるEUV光が十分に吸収できる厚みであれば良いが、通常30〜100nm程度である。
本実施の形態の反射型マスクブランクス10(図1(a)参照)は、基板1上に順次、反射多層膜2、バッファー膜3及び吸収体膜4の各層を形成することで得られ、各層の材料及び形成方法については上述した通りである。
そして、この反射型マスクブランクス10の吸収体膜4に吸収体パターンを形成する。まず、吸収体膜4上に電子線用レジストを塗布し、ベーキングを行う。次に、電子線描画機を用いて描画し、これを現像して、所定のレジストパターン5aを形成する。
形成されたレジストパターン5aをマスクとして、吸収体膜4をドライエッチングして、吸収体パターン4aを形成する(同図(b)参照)。吸収体膜4がTaを主成分とする材料からなる場合、塩素ガスを用いたドライエッチングを用いることが出来る。
なお、熱濃硫酸を用いて、吸収体パターン4a上に残ったレジストパターン5aを除去して、マスク11(同図(c)参照)を作製する。
通常はここで、吸収体パターン4aが設計通りに形成されているかどうかの検査を行う。吸収体パターン4aの検査には、例えば波長190nm〜260nm程度のDUV光が用いられ、この検査光が吸収体パターン4aが形成されたマスク11上に入射される。ここでは、吸収体パターン4a上で反射される検査光と、吸収体膜4が除去されて露出したバッファー膜3で反射される検査光とを検出し、そのコントラストを観察することによって、検査を行う。
ピンホール欠陥の修正には、例えば、FIBアシストデポジション法により炭素膜等をピンホールに堆積させるなどの方法がある。また、エッチング不足による欠陥の修正には、FIB照射による不要部分の除去を行うなどの方法がある。このとき、バッファー膜3は、FIB照射に対して、反射多層膜2を保護する保護膜となる。
こうして、パターン検査及び修正が終えた後、露出したバッファー膜3を吸収体パターン4aに従って除去し、バッファー膜にパターン3aを形成して、反射型マスク20を作製する(同図(d)参照)。ここで、例えばCr系材料からなるバッファー膜の場合は、塩素と酸素を含む混合ガスでのドライエッチングを用いることができる。バッファー膜を除去した部分では、露光光の反射領域である反射多層膜2が露出する。露出した反射多層膜の最上層はMoとSiを主成分とする保護膜により形成されている。
なお、上述のバッファー膜3の除去は必要に応じて行えばよく、バッファー膜を除去しなくても必要な反射率が得られる場合には、バッファー膜を吸収体膜と同様のパターン状に加工せず、反射多層膜上に残すこともできる。
また、本発明により製造される反射型マスクは、EUV 光(波長0.2〜100nm程度)を露光光として用いた場合に特に好適であるが、他の波長の光に対しても適宜用いることができる。
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
基板上に形成される反射多層膜は、13〜14nmの露光光波長帯域に適した反射多層膜を形成するために、本実施例では、Mo/Si周期多層反射膜を採用した。すなわち、反射多層膜は、Mo層とSi層をDCマグネトロンスパッタ法により基板上に交互に積層して形成した。まず、Siターゲットを用いて、Arガス圧0.1PaでSi層を4.2nm成膜し、その後Moターゲットを用いて、Arガス圧0.1PaでMo層を2.8nm成膜し、これを一周期として、40周期積層した後、Si層を4.0nm成膜し、更にその上に、Mo層を2.9nm成膜した。
次に、最上のMo層を熱濃硫酸(100℃)に5分接触させ、除去した。
低角X線回折(XRD)法により、反射多層膜表面を分析したところ、上記Mo層除去後の多層膜表面には、MoとSiを主成分とする膜が約1nmの厚さに形成されていた。さらに、X線光電子分光法で、このMoとSiを主成分とする膜の組成を分析したところ、MoとSiを主成分とする膜の表層以外は、Mo:Si=40:60であり、表層には酸素(O)が含まれていた。
この反射多層膜に対し、13.4nmのEUV光の入射角6度での反射率は65%であった。
このようにして本実施例の反射多層膜付き基板を得た。
次に、このバッファー膜の上に、吸収体膜として、TaとBとNを含むTaBN膜(厚さ70nm)と、TaとBとOを含むTaBO膜(厚さ15nm)の積層膜を形成した。すなわち、まずTa及びBを含むターゲットを用いて、Arに窒素を10%添加して、DCマグネトロンスパッタ法によってTaBN膜を成膜した。続いて、同じくTa及びBを含むターゲットを用いて、Arに酸素を50%添加して、DCマグネトロンスパッタ法によってTaBO膜を成膜した。成膜されたTaBN膜において、組成比はTaが0.75、Bは0.15、Nは0.10であった。また、成膜されたTaBO膜においては、組成比はTaが0.35、Bは0.15、Oは0.50であった。
こうして本実施例の反射型マスクブランクスを得た。
次に、この反射型マスクブランクスを用いて、デザインルールが0.07μmの16Gbit−DRAM用のパターンを有するEUV露光用の反射型マスクを以下のようにして作製した。
このレジストパターンをマスクとして、塩素を用いて吸収体膜をドライエッチングし、吸収体膜に所定のマスクパターンを形成した。
さらに、塩素と酸素の混合ガスを用いて、反射領域上(吸収体膜のパターンのない部分)に残存しているバッファー膜を吸収体膜のパターンに従ってドライエッチングして除去し、反射多層膜を露出させ、反射型マスクを得た。なお、MoとSiを主成分とする保護膜の場合、上記バッファー膜とのエッチング選択比は50程度である。
波長257nmの検査光を用いて、得られた反射型マスクの最終確認検査を行ったところ、デザインルールが0.07μmの16Gbit−DRAM用のパターンを設計通り形成できていることが確認できた。なお、この検査光に対する反射領域での光学反射率は60%であった。
また、低角X線回折法により、得られた反射型マスクの反射領域を分析し、多層膜上の酸化層の厚みを測定したところ、0.2nm以下であった。そのため、反射領域における前記EUV光の反射率は65%であり、反射率の低下は見られなかった。また耐酸性も良好であった。
反射型マスクを搭載したパターン転写装置50は、レーザープラズマX線源31、縮小光学系32等から概略構成される。縮小光学系32は、X線反射ミラーを用いている。縮小光学系32により、反射型マスク20で反射されたパターンは通常1/4程度に縮小される。尚、露光波長として13〜14nmの波長帯を使用するので、光路が真空中になるように予め設定した。
このような状態で、レーザープラズマX線源31から得られたEUV光を反射型マスク20に入射し、ここで反射された光を縮小光学系32を通してシリコンウエハ(レジスト層付き半導体基板)33上に転写した。
反射型マスク20に入射した光は、吸収体パターン4aのある部分では、吸収体膜に吸収されて反射されず、一方、吸収体パターン4aのない部分に入射した光は反射多層膜2により反射される。このようにして、反射型マスク20から反射される光により形成される像が縮小光学系32に入射する。縮小光学系32を経由した露光光は、シリコンウエハ33上のレジスト層に転写パターンを露光する。そして、この露光済レジスト層を現像することによってシリコンウエハ33上にレジストパターンを形成した。
以上のようにして半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、コントラストに優れた良好な転写像が得られ、本実施例の反射型マスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることが確認できた。
このようにして本実施例の反射多層膜付き基板を作製した。EUV光の反射率を実施例1と同様に測定したところ、66%であった。
次に、この反射多層膜付き基板を用いて、実施例2と同様に、反射型マスクブランクス及び反射型マスクを製造した。なお、本実施例のMoSi保護膜の場合、バッファー膜とのエッチング選択比は50程度である。また、前記検査光に対する反射領域での光学反射率は60%であった。
また、低角X線回折法により、得られた反射型マスクの反射領域を分析し、多層膜上の酸化層の厚みを測定したところ、0.2nm以下であった。そのため、反射領域における前記EUV光の反射率は66%であり、反射率の低下は見られなかった。
さらに図2の装置を用いて半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、コントラストに優れた良好な転写像が得られ、本実施例の反射型マスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることが確認できた。
このようにして本実施例の反射多層膜付き基板を作製した。EUV光の反射率を実施例1と同様に測定したところ、65%であった。
次に、この反射多層膜付き基板を用いて、実施例2と同様に、反射型マスクブランクス及び反射型マスクを製造した。なお、本実施例のMoSi保護膜の場合、バッファー膜とのエッチング選択比は50程度である。また、前記検査光に対する反射領域での光学反射率は60%であった。
また、低角X線回折法により、得られた反射型マスクの反射領域を分析し、多層膜上の酸化層の厚みを測定したところ、0.2nm以下であった。そのため、反射領域における前記EUV光の反射率は65%であり、反射率の低下は見られなかった。
さらに図2の装置を用いて半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、コントラストに優れた良好な転写像が得られ、本実施例の反射型マスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることが確認できた。
基板上に、実施例1と同様、Si層とMo層をDCマグネトロンスパッタ法により交互に40周期積層した後、最後に保護膜としてSi膜を11nm成膜した。
このようにして本比較例の反射多層膜付き基板を作製した。EUV光の反射率を実施例1と同様に測定したところ、64%であった。
次に、この反射多層膜付き基板を用いて、実施例2と同様に、反射型マスクブランクス及び反射型マスクを製造した。なお、Si保護膜の場合、バッファー膜とのエッチング選択比は20程度である。
また、低角X線回折法により、得られた反射型マスクの反射領域を分析し、多層膜上の酸化層の厚みを測定したところ、2nmであった。反射領域における前記EUV光の反射率は61%に低下していた。
反射型マスクの場合、パターン転写時の露光コントラストを大きく取って露光特性を上げるためには、反射型マスクの反射領域における露光光の反射率は65%以上であることが望ましい。本比較例のようにSi保護膜を使用した場合は、十分な保護性能を得るために11nmの厚さに形成しているので、成膜時の反射率が65%を下回ってしまう上に、マスク製造時のバッファー膜のエッチングにより、酸化層がSi保護膜上に堆積したため、さらに反射率が低下したものと考えられる。
2 反射多層膜
3 バッファー膜
4 吸収体膜
10 反射型マスクブランクス
20 反射型マスク
50 パターン転写装置
Claims (12)
- 基板と、該基板上に形成された露光光を反射する反射多層膜と、該反射多層膜上に形成された該反射多層膜の酸化を防止する保護膜と、該保護膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、EUV光を露光光とするEUVリソグラフィで用いられる反射型マスクブランクスであって、
前記保護膜と前記吸収体膜との間にCr(クロム)を主成分とする材料からなるバッファ膜を備え、
前記保護膜は、Mo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする材料からなることを特徴とする反射型マスクブランクス。 - 前記保護膜は、酸素及び/又は窒素が含まれてい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ス。
- 前記反射多層膜の最上層は、前記保護膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する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ス。
- 前記保護膜は、膜厚が0.2nm以上、2.0nm以下であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の反射型マスクブランクス。
- 前記反射多層膜は、Mo/Si周期積層膜、Ru/Si周期多層膜、Mo/Be周期多層膜、MoRu/Si周期多層膜、Mo化合物/Si化合物周期多層膜、Si/Nb周期多層膜、Si/Mo/Ru周期多層膜、Si/Mo/Ru/Mo周期多層膜、Si/Ru/Mo/Ru周期多層膜のいずれかであることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の反射型マスクブランクス。
- 請求項1乃至5の何れかに記載の反射型マスクブランクスにおける前記吸収体膜に、被転写体に対する転写パターンとなる吸収体膜パターンを形成したことを特徴とする反射型マスク。
- EUV光を露光光とするEUVリソグラフィで用いられる反射型マスクブランクスの製造方法であって、
基板を準備し、該基板上に露光光を反射する反射多層膜を形成する工程と、該反射多層膜上にMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする保護膜を形成する工程と、該保護膜上にCr(クロム)を主成分とするバッファ膜を形成する工程と、該バッファ膜上に露光光を吸収する吸収体膜を形成する工程と、を有することを特徴とする反射型マスクブランクスの製造方法。 - 前記保護膜を形成する工程は、
(a)前記反射多層膜上にSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程と、
(b)前記Si(珪素)を主成分とする膜上に、Mo(モリブデン)を主成分とする膜を形成し、前記Si(珪素)を主成分とする膜と前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜との間にMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程と、
(c)前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜を除去し、Mo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を露出させる工程と、を有する形成工程、或いは、
(A)前記反射多層膜上にMo(モリブデン)を主成分とする膜を形成する工程と、
(B)前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜上に、Si(珪素)を主成分とする膜を形成し、前記Mo(モリブデン)を主成分とする膜と前記Si(珪素)を主成分とする膜との間にMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程と、
(C)前記Si(珪素)を主成分とする膜を除去し、Mo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を露出させる工程と、を有する形成工程の何れかの工程であることを特徴とする請求項7に記載の反射型マスクブランクスの製造方法。 - 前記保護膜を形成する工程は、Mo(モリブデン)とSi(珪素)とを有するスパッタリングターゲットを用いたスパッタ成膜によって形成する工程であることを特徴とする請求項7に記載の反射型マスクブランクスの製造方法。
- 前記保護膜を形成する工程は、前記反射多層膜上に、Mo(モリブデン)を主成分とする膜とSi(珪素)を主成分とする膜とを所定の膜厚で交互に複数層形成し、相互拡散することでMo(モリブデン)とSi(珪素)を主成分とする膜を形成する工程であることを特徴とする請求項7に記載の反射型マスクブランクスの製造方法。
- 前記保護膜は、膜厚が0.2nm以上、2.0nm以下であることを特徴とする請求項7乃至10の何れかに記載の反射型マスクブランクスの製造方法。
- 前記反射多層膜は、Mo/Si周期積層膜、Ru/Si周期多層膜、Mo/Be周期多層膜、MoRu/Si周期多層膜、Mo化合物/Si化合物周期多層膜、Si/Nb周期多層膜、Si/Mo/Ru周期多層膜、Si/Mo/Ru/Mo周期多層膜、Si/Ru/Mo/Ru周期多層膜のいずれかであることを特徴とする請求項7乃至11の何れかに記載の反射型マスクブランクスの製造方法。
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