JP4521753B2 - 反射型マスクの製造方法及び半導体装置の製造方法 - 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、反射多層膜上にバッファー層が形成され、さらにバッファー層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。ここで、バッファー層は、マスクの製造工程において、ドライエッチングなどを用いて吸収膜のパターンを形成する際に、反射多層膜を保護するために形成されるものである。マスクの反射領域上(吸収膜のパターンが形成されない部分)に形成されたバッファー層は、露光光の反射率を上げるために通常、吸収膜のパターン形成後に除去され、反射多層膜を露出させる。
上記反射多層膜としては、例えば13〜14nmのEUV光を反射するものとして、数nmの厚さのMoとSiを交互に積層させたものが知られている。
また、上記バッファー層の材料としては、吸収膜とのエッチング選択比が大きく、平滑な材料であることが好ましく、このような材料として、Crを主成分とする材料が知られている(下記特許文献2参照)。
また、マスクの反射領域上(吸収膜のパターンが形成されない部分)に形成された保護膜を、吸収膜のパターン形成後においても除去せずに、露光光の反射率を上げるために使用した反射型マスクも提案されている(下記特許文献3参照)。
しかしながら、本発明者の検討によると、この方法においては、バッファー層の除去後に、反射多層膜の最上層であるSi層の表面に薄い酸化物の堆積が生じていることが判明した。これは、バッファー層の除去時に酸素を含むプラズマを用いるため、反射多層膜表面のSi層やチャンバー内のSi系材料との間で反応を起こしたものと考えられる。更には、この酸化物が反射多層膜の反射率の低下の問題を招くということが判明した。堆積する酸化物の膜厚は、エッチング条件などによって異なるが、およそ2nm程度であることが、低角X線回折法などで確認され、反射率は3%程度低下することが判明した。
また、上記特許文献3のような、マスクの反射領域上に形成された保護膜を、吸収膜のパターン形成後においても除去せずに残した反射型マスクを製造する場合においても、パターン形成時のエッチング環境により、保護膜表面に薄い酸化物や、珪化物、珪素酸化物は生成されることが判明した。この酸化物、珪化物、珪素酸化物についても、5%程度反射多層膜の反射率の低下の問題を招くということが判明した。
従来は、このような酸化物堆積、珪化物、珪素酸化物の堆積の現象とそれによる反射多層膜の反射率低下の問題は知られておらず、よって対策も何ら行われていなかった。
従って、本発明は、マスク製造過程で反射多層膜や保護層の表面に生成した酸化物等の堆積に由来する反射率の低下を防止することができる反射型マスクの製造方法を提供することを目的とする。
(構成1)基板と、該基板上に形成され、露光光を反射する反射多層膜と、露光光の非反射領域を形成するために前記反射多層膜上にパターン状に形成された少なくとも一層の層を有する反射型マスクの製造方法であって、(a)前記反射多層膜の最上層の上に隣接して形成された層にパターンを形成する工程と、(b)上記(a)の工程を施すことにより、露出する反射多層膜上に堆積された前記パターン形成に伴う反応生成物を除去する工程とを有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
(構成2)基板と、該基板上に形成され、露光光を反射する反射多層膜と、露光光の非反射領域を形成するために前記反射多層膜上にパターン状に形成された少なくとも一層の層を有する反射型マスクの製造方法であって、(a)前記反射多層膜の最上層の上に隣接して形成された層に、酸素を含むプラズマプロセスを用いてパターンを形成する工程と、(b)上記(a)の工程を施すことにより、露出する反射多層膜上に堆積された、前記反射多層膜の最上層を構成する成分を含む酸化物を除去する工程とを有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
(構成3)基板と、該基板上に形成され、露光光を反射する反射多層膜と、前記反射多層膜上に形成された該反射多層膜を保護する保護膜と、露光光の非反射領域を形成するために前記反射多層膜上にパターン状に形成された少なくとも一層の層を有する反射型マスクの製造方法であって、(a)前記保護膜上に隣接して形成された層にパターンを形成する工程と、(b)上記(a)の工程を施すことにより、前記保護膜上に堆積された前記パターン形成に伴う反応生成物を除去する工程とを有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
(構成4)前記露光光の非反射領域を形成するパターン状の層が、露光光を吸収する吸収体層と、該吸収体層にパターンを形成する際の環境に対して耐性を有する材料からなるバッファー層との積層膜からなり、該積層膜は前記反射多層膜の最上層の上に隣接して形成され、前記(a)の工程においてパターン形成される層がバッファー層であることを特徴とする構成1乃至3の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
(構成6)前記(b)の工程を、前記パターン形成に伴う反応生成物又は酸化物が形成された反射多層膜又は保護膜表面を、アルカリ水溶液に接触させることにより行うことを特徴とする構成1乃至3の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
(構成7)前記(b)の工程を、前記パターン形成に伴う反応生成物又は酸化物が形成された反射多層膜又は保護膜表面を、フッ素を含むプラズマに接触させることにより行うことを特徴とする構成1乃至3の何れかに記載の反射型マスクの製造方法
(構成8)前記反射多層膜の最上層の上に隣接して形成された層がCr又はRuを主成分とする材料で形成されていることを特徴とする構成1乃至7の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
(構成9)前記反射多層膜が、MoとSiとの交互積層膜であり、最上層がSi単体又はSiを主成分とする層であることを特徴とする構成1乃至8の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
(構成10)前記露光光の非反射領域を形成するパターン状の層が、Taを主成分とする材料からなる層を有することを特徴とする構成1乃至9の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
(構成11)基板と、該基板上に形成され、露光光を反射する反射多層膜と、露光光の非反射領域を形成するために前記反射多層膜上にパターン状に形成された少なくとも一層の層を有する反射型マスクの製造方法であって、前記反射多層膜上に、反射多層膜の最上層を構成する成分を含む酸化物の堆積を生ずる工程と、堆積した酸化物を前記反射多層膜上から除去する工程とを有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
(構成12)構成1乃至11の何れかに記載の反射型マスクの製造方法により製造された反射型マスクを使用して、リソグラフィー技術により半導体基板上に微細パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
図1は本発明の第1の実施の形態に係る反射型マスクを製造する工程を示す概略断面図である。
図2は本発明の第2の実施の形態に係る反射型マスクを製造する工程を示す概略断面図である。尚、図1における構成と同じものは同一符号を付してある。
本発明の第1の実施の形態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、バッファー層3、及び吸収体層4の各層が形成された構造をしている。図1は、この反射型マスクブランクス10の吸収体層4及びバッファー層3にパターンを形成することによって、本発明の第1の実施の形態に係わる反射型マスク20を製造する工程を示したものである。
また、本発明の第2の実施の形態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30は、図2(a)に示すように、基板1上に順次、反射多層膜2、保護膜6、及び吸収体層4の各層が形成された構造をしている。図2は、この反射型マスクブランクス30の吸収体層4にパターンを形成することによって、本発明の第2の実施の形態に係わる反射型マスク40を製造する工程を示したものである。
まず、図1(a)に示す反射型マスクブランクス10、図2(a)に示す反射方マスクブランクス30について説明する。
本第1の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、バッファー層3、吸収体層4を順次形成したものである。本第2の実施の形態の反射型マスクブランクス30は、上記のように、基板1上に、反射多層膜2、保護膜6、吸収体層4を順次形成したものである。
また、基板1は、高い反射率及び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、上記の平滑性を示す単位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。また上記の平坦度は、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。
例えば、波長13〜14nmのEUV光に対する反射多層膜としては、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、反射多層膜2の最上層は、周期積層膜を構成する一層であってもよく、又、周期積層膜の上に設けられた反射多層膜を保護するための保護膜であっても良い。すなわち、パターン状に形成された露光光の非反射領域を形成する層の下側に隣接し、基板上の所定領域に連続的に設けられて、マスクの反射領域の表面を形成している層である。
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Si膜を形成すればよい。
その種の材料のうち、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。またSiとのエッチング選択比が高く、反射多層膜の最上層のSiを主成分とする膜を殆ど減少させること無くパターニングできるため好ましい。
Crを主成分とする材料は、Cr単体の金属又はCr合金を含む。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。
Crを主成分とする材料としては、窒化クロム以外に、CrとC,又はOを含む材料等を用いる事が出来る。窒素を含むことで平滑性に優れ、炭素の添加でドライエッチング耐性が向上し、酸素の添加で膜の低応力化が出来るという特徴をそれぞれ有する。
又、酸素プラズマを含むプロセスでエッチング可能なバッファー層としては、他にRuを主成分とする材料等が挙げられる。Ruを主成分とする材料としては、Ru単体以外に、Ruの合金、窒化ルテニウム(RuN)等が挙げられる。
このバッファー層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。
本実施の形態の吸収体層4としては、タンタル(Ta)を主成分とする材料を好ましく用いることができる。ここで、Taを主成分とするとは、成分中の金属元素のうち、最も組成比の大きい金属がTaであるという意味である。Taを主成分とする材料は、通常、金属単体又はその合金である。このような吸収体層の結晶状態は、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。
Taを主成分とする材料としては、Ta単体、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を主成分とする吸収体層は、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、容易に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、吸収体層4は、複数層の積層構造としてもよい。
吸収体層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。
次に、前記保護膜6は、吸収体層4にパターンを形成する際に、反射多層膜2を保護し、かつ反射多層膜2の反射率を向上させるものである。従って、吸収体層4のパターン形成及び修正時の環境に耐性を有するものから選択される。本第2の実施の形態の保護層6は、反射領域において除去されず最終的な反射型マスク40において、反射多層膜2上の全面に保護層6が形成されることになる。保護層6の材料としては、Ruを含む材料、SiOを含む材料、SiCを含む材料とすることができる。中でも安定して高反射率を得る点では、Ruを含む材料とすることが好ましい。Ruを含む材料は、例えば、Ru単体の金属や、RuSi合金、RuMo合金、RuNb合金、RuZr合金、RuY合金、RuB合金、RuTi合金、RuLa合金が挙げられる。また、これらの金属や合金に、窒素を含むことで平滑性に優れた膜とすることができ、さらに低応力化が図れるので好ましい。
次に、図1(b)に示すように、反射型マスクブランクス10の吸収体層4に、所定のパターンを形成する。まず、吸収体層4上にレジスト層を形成し、電子線描画や光露光などを行って現像し、レジストパターンを形成する。次に、レジストパターンをマスクとして、吸収体層4にパターン4aを形成する(図1(b)参照)。Taを主成分とする吸収体層4であれば、塩素ガスによるドライエッチングでのパターン形成が行える。
このような吸収体層4へのパターン形成工程において、バッファー層3は、反射多層膜2の保護膜の役割を有する。本実施の形態では、バッファー層3にクロムを主成分とする膜を用いることにより、Ta系の吸収体層4の塩素ガスエッチングに対し、20倍以上の耐性を有する。そのため、吸収体層4へのパターン形成後も、バッファー層3は十分な厚さを残存している。また、必要に応じて、パターン形成後、上記レジストパターンを除去する。
すなわち、吸収体層4のパターン形成で露出したバッファー層3を吸収体層4のパターン4aに従って除去する。Crを主成分とするバッファー層3の場合、酸素と塩素を含むガスを用いて、ドライエッチングにより除去を行い、反射多層膜2を露出させる。これは、酸素を用いたプラズマプロセスに該当する。
このとき、下地となる反射多層膜2の最上層のSi層とバッファー層3との間では、このガスに対して20倍以上のエッチング選択比が得られるため、Si層は殆どエッチングされないが、露出したSi層の表面に、数nm程度の厚みの酸化物の層5が形成される。この酸化物の層5は、反射多層膜2の最上層のSiと、エッチングガス中に含まれる酸素プラズマが反応して堆積されたものと推察される。
その方法1としては、露出した反射多層膜表面をフッ化水素酸(HF)及び/又は珪フッ化水素酸(H2SiF6)を含む溶液に接触させる。フッ化水素酸水溶液を用いる場合、その濃度は0.1〜2%が好ましい。また、珪フッ化水素酸水溶液を用いる場合、その濃度は0.1〜5%が好ましい。濃度が高すぎるとエッチング速度が速すぎて、エッチング量の制御が困難であり、下地の反射多層膜最上層のSiを主成分とする層にダメージを与える恐れがある。一方、濃度が低すぎると、十分に酸化物が除去できない。具体的な方法は、反射多層膜表面が露出した側の面全体を所定時間、所定温度で液中に浸漬して保持する。HF濃度、H2SiF6濃度や液量にも依存するが、例えば、2nm程度の厚さの堆積物が反射多層膜最上層の上に形成されている場合、0.4%の濃度のHF水溶液で、室温で60秒程度の処理や、0.5%の濃度のH2SiF6水溶液で、室温で60秒程度の処理を行えばよい。
また、その方法3としては、露出した反射多層膜表面をフッ素を含むガスによるプラズマに接触させる。フッ素を含むガスとしては、SF6,CF4,C2F6,NF3等を用いることができる。フッ素を含むガスによるプラズマは、反応性イオンエッチング(RIE)法を用いることで発生させることができる。露出した反射多層膜表面をこのようなプラズマに接触させ、所定温度で、所定時間保持する。プラズマの種類にもよるが、例えば、2nm程度の厚さの堆積物が反射多層膜最上層の上に形成されている場合、基板温度20℃、ガス圧0.5Pa、RFバイアス100Wとして、SF6のRIEで30秒程度の処理となる。プラズマとの接触は、基板を置いた反応室内で、プラズマを発生させる等の方法で行うことができる。
なお、何れの方法においても、下地の反射多層膜の最上層を侵食せずに、堆積物が除去できるように、処理の条件を調整する。吸収体層へのダメージを抑えるためには、上述の方法2が好ましい。
このように本発明の反射型マスクの製造方法によれば、その製造過程において反射多層膜表面に生成した酸化物等の反応生成物の堆積に起因する反射率の低下を防止することができる。
以上の本第1の実施の形態では、反射多層膜上にバッファー層を備えた構造の反射型マスクについて説明したが、図2に示す反射型多層膜の上にバッファー層以外の保護層や他の機能膜を備えた構造の第2の実施の形態における反射型マスクについても以下に示すように本発明の製造方法を適用できる。
図2(b)に示すように、反射型マスクブランクス30の吸収体層4に、所定のパターンを形成する。まず、吸収体層4上にレジスト層を形成し、電子線描画や光露光などを行って現像し、レジストパターンを形成する。次に、レジストパターンをマスクとして、吸収体層4にパターン4aを形成する(図2(b)参照)。Taを主成分とする吸収体層4であれば、塩素ガスによるドライエッチングでのパターン形成が行える。
このような吸収体層4へのパターン形成工程において、保護層6は、反射多層膜2の保護膜の役割を有する。本実施の形態では、保護層6にRuを主成分とする膜を用いることにより、Ta系の吸収体層4の塩素ガスエッチングに対し、50倍以上の耐性を有する。そのため、吸収体層4へのパターン形成後も、保護層6は十分な厚さを残存している。また、必要に応じて、パターン形成後、上記レジストパターンを除去する。
このとき、保護層6は殆どエッチングされないが、反応生成物の堆積により、保護層6表面に、数nm程度の厚みの珪化物や、珪素酸化物の層7が形成される。この珪化物や、珪素酸化物の層7は、チャンバー内のSi系材料と、チャンバー内に残留した酸素(O2)が反応して堆積されたものと推察される。
次に、保護層6の表面から、堆積した珪化物や珪素酸化物の層7を除去するための処理を、上述の方法1,2,3の何れかの方法によって行う。
以上のようにして、図2(c)に示すように、反射多層膜上に堆積された反応生成物である珪化物や珪素酸化物の層7が除去された本実施の形態の反射型マスク40が得られる。
このように本発明の反射型マスクの製造方法によれば、その製造過程において反射多層膜上の保護膜表面に生成した反応生成物の堆積に起因する反射率の低下を防止することができる。
また、反射多層膜上にバッファー層や保護層を有せず、直接吸収体層が形成され、該吸収体層にパターンを形成することにより反射型マスクを製造する場合にも本発明は適用が可能である。この場合、吸収体層としては、Crを主成分とする材料(例えば、CrN,CrON,CrCON等)を使用することが出来る。
また、使用する各層の材料には限定されず、要するに、反射多層膜上の層のパターニングに伴い、露出する反射多層膜上に酸化物、珪化物、珪素酸化物等の堆積層の発生を伴う場合には、本発明を適用できる。
また、上記の実施の形態では、バッファー層へのパターン形成によって反射多層膜上に生じた堆積物を除去する例で説明したが、バッファー層へのパターン形成に限らず、反射型マスクの製造・使用等にあたって、反射多層膜上に生じた堆積物に対しても同様に適用することができる。例えば、洗浄工程や、大気中への放置、もしくはEUV光による露光等により反射多層膜上に酸化物等の堆積物を生じた場合においても、同様に堆積物の除去を行うことができる。
なお、上述した本発明に係る反射型マスクは、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。
(実施例1)
ガラス基板として、外形6インチ角、厚さが6.3mmの低膨張のSiO2−TiO2系のガラス基板を用いた。また、このガラス基板は、機械研磨により、0.12nmRmsの平滑な表面と100nm以下の平坦度とした。
次に、上記基板1上に反射多層膜2を形成した。反射多層膜は波長13〜14nmの露光光を想定して、MoとSiの積層膜とした。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ガス圧0.1PaでSi膜を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膜を2.8nm成膜し、これを1周期として、40周期積層した後、最後にSi膜を11nm成膜する。
ここで反射多層膜上の表面粗さは0.12nmRmsであった。得られた反射多層膜付き基板について、波長13.4nm、入射角5°のEUV光により反射率を測定したところ、65%と良好な反射特性を有していた。
成膜されたCrNx膜において、N2の濃度は10%とした(X=0.1)。
次に、CrNx膜より構成されるバッファー層3の上に、吸収体層4として、TaとBとNとOを含む材料を70nmの厚さで成膜した。Ta及びBを含むターゲットを用いて、Arに窒素を10%、酸素を40%添加して、DCマグネトロンスパッタ法によって成膜した。
成膜されたTaBNO膜において、Bは0.1、Nは0.1、Oは0.4であった。
まず、上記反射型マスクブランクス上にEBレジストをコートし、EB描画と現像によりレジストパターンを形成した。
このレジストパターンをマスクとして、吸収体層を塩素を用いてドライエッチングし、吸収体層にパターンを形成した。
さらに、窒化クロムからなるバッファー層を塩素と酸素の混合ガスを用いて、吸収体層のパターンに従ってドライエッチングにより除去し、反射多層膜を露出させた。
窒化クロムバッファー層へのパターン形成後、露出した反射多層膜の表面を低角X線回折の方法で観察したところ、Siの酸化物の層が2nmの厚さで堆積している事が分かった。又、波長13.4nm、入射角5°のEUV光により反射率を測定したところ、反射領域における反射率は、62%まで低下していた。
そこで、露出した反射多層膜表面を、0.2%のフッ化水素酸(HF)に室温で2分間浸漬し、堆積したSiの酸化物の層を除去した。この処理により、Siの酸化物の層は完全に除去され、本実施例の反射型マスクが得られた。
こうして得られた反射型マスクの、吸収体層のパターン4aのエッジラフネスは十分に小さく、図3に示す半導体基板上へのEUV光によるパターン転写装置を用いて露光転写をおこなった結果、十分な露光特性を有していることを確認した。
なおここで、図3に示すパターン転写装置により、反射型マスク20を用いてレジスト付き半導体基板(シリコンウエハ)にEUV光によってパターンを転写する方法を説明する。
反射型マスク20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、反射型マスク20、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。
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、吸収体層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結果、本実施例のEUV用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。
実施例1と同様にして、反射型マスクブランクスを製造し、この反射型マスクブランクスの吸収体層及びバッファー層にパターンを形成した。
実施例1と同様、窒化クロムからなるバッファー層へのパターン形成後、露出した反射多層膜上に、Siの酸化物の堆積が観察された。
そこで、本実施例では、SF6ガスを用いて、反応性イオンエッチング法にてプラズマを発生させ、反射多層膜表面を1分間プラズマ処理した。
プラズマ処理後の反射多層膜表面からは、Siの酸化物が除去され、本実施例の反射型マスクが得られた。
得られた反射型マスクに対し、波長13.4nm、入射角5°のEUV光により反射率を測定したところ、65%と良好な反射特性を有していた。
また、得られた反射型マスクの、吸収体層のパターンのエッジラフネスは十分に小さく、実施例1と同様に、図3に示す半導体基板上へのEUV光によるパターン転写装置を用いて露光転写を行った結果、十分な露光特性を有していることを確認した。そして、本実施例のEUVマスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることを確認した。
実施例1と同様にして、反射型マスクブランクスを製造し、この反射型マスクブランクスの吸収体層及びバッファー層にパターンを形成した。
実施例1と同様、窒化クロムからなるバッファー層へのパターン形成後、露出した反射多層膜上に、Siの酸化物の堆積が観察された。
そこで、本実施例では、0.5%の珪フッ化水素酸に室温で1分間浸漬し、堆積したSiの酸化物の層を除去した。この処理により、Siの酸化物層が完全に除去され、本実施例の反射型マスクが得られた。
得られた反射型マスクに対し、波長13.4nm、入射角5°のEUV光により反射率を測定したところ、65%と良好な反射特性を有していた。
また、得られた反射型マスクの、吸収体層のパターンのエッジラフネスは十分に小さく、実施例1と同様に、図3に示す半導体基板上へのEUV光によるパターン転写装置を用いて露光転写を行った結果、十分な露光特性を有していることを確認した。そして、本実施例のEUVマスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることを確認した。
実施例1と同様にして、反射型マスクブランクスを製造し、この反射型マスクブランクスの吸収体層及びバッファー層にパターンを形成した。
実施例1と同様、窒化クロムからなるバッファー層へのパターン形成後、露出した反射多層膜上に、Siの酸化物の堆積が観察された。
そこで、本実施例では、10%の水酸化ナトリウム水溶液に室温で0.5分間浸漬し、堆積したSiの酸化物の層を除去した。この処理により、Siの酸化物層が完全に除去され、本実施例の反射型マスクが得られた。
得られた反射型マスクに対し、波長13.4nm、入射角5°のEUV光により反射率を測定したところ、65%と良好な反射特性を有していた。
また、得られた反射型マスクの、吸収体層のパターンのエッジラフネスは十分に小さく、実施例1と同様に、図3に示す半導体基板上へのEUV光によるパターン転写装置を用いて露光転写を行った結果、十分な露光特性を有していることを確認した。そして、本実施例のEUVマスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることを確認した。
本実施例では、バッファー層として、Ruを30nmの厚さで成膜した以外は、実施例1と同様にして、反射型マスクを製造した。
なお、Ruからなるバッファー層の形成は、DCマグネトロンスパッタ法により、Ruターゲットを使用し、Arガスをスパッタガスとして行った。又、このバッファー層へのパターニングは、塩素と酸素を含むガスを用いたプラズマプロセスによるドライエッチングで行った。
バッファー層へのパターン形成後、露出した反射多層膜上には、Siの酸化物が2.5nmの厚さに堆積していた。
そこで、実施例1と同様の条件でHF水溶液処理を行ない、この堆積物を除去し、反射型マスクを得た。
また、上と同様にバッファー層へのパターン形成後、実施例2と同様の条件でプラズマ処理を行った場合も、同様にSiの酸化物の除去を行えた。
このようにHF水溶液処理或いはフッ素を含むプラズマ処理を行った本実施例の反射型マスクにおいて、波長13.4nm、入射角5°のEUV光により反射率を測定したところ、65%と良好な反射特性を有していた。
また、得られた反射型マスクの、吸収体層のパターンのエッジラフネスは十分に小さく、図3に示す半導体基板上へのEUV光によるパターン転写装置を用いて露光転写を行った結果、十分な露光特性を有していることを確認した。そして、本実施例のEUVマスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることを確認した。
本実施例では、バッファー層を使用せずに、反射多層膜上に直接吸収体パターンを有する構造の反射型マスクを製造した。
まず、実施例1と同様にして、ガラス基板上に反射多層膜を形成した。
次に、この反射多層膜上に、吸収体層として、CrNO(クロムの酸窒化物)を100nmの厚さで成膜した。Crターゲットを用いて、Arに窒素を20%、酸素を20%添加して、DCマグネトロンスパッタ法によって成膜した。成膜されたCrNO膜において、Nは0.2、Oは0.2であった。
次に、この得られた反射型マスクブランクスを用いて、実施例1と同様に、デザインルールが0.07μmの16Gbit−DRAM用のパターンを有する反射型マスクを作製した。
まず、上記反射型マスクブランクス上にレジストパターンを形成後、 このレジストパターンをマスクとして、CrNOからなる吸収体層を酸素と塩素の混合ガスを用いてドライエッチングし、吸収体層にパターンを形成した。その後、上記レジストパターンを除去した。
そこで、露出した反射多層膜表面を、0.2%のフッ化水素酸(HF)に室温で1分間浸漬し、堆積したSiの酸化物の層を除去した。
また、上と同様に吸収体層へのパターン形成後、SF6ガスを用いたプラズマ処理を0.5分行った場合も、同様にSiの酸化物の除去を行えた。
このようにHF水溶液処理或いはフッ素を含むプラズマ処理を行った本実施例の反射型マスクについて、波長13.4nm、入射角5°のEUV光により反射率を測定したところ、65%と良好な反射特性を有していた。
また、得られた反射型マスクの、吸収体層のパターンのエッジラフネスは十分に小さく、図3に示す半導体基板上へのEUV光によるパターン転写装置を用いて露光転写を行った結果、十分な露光特性を有していることを確認した。そして、本実施例のEUVマスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることを確認した。
本実施例では、バッファー層を使用せずに、反射多層膜上に反射率を向上させる保護層と、吸収体パターンを有する構造の反射型マスクを製造した。
まず、実施例1と同様にして、ガラス基板上に反射多層膜を形成した。
次に、この反射多層膜上に、保護層として、Ruを2nmの厚さで成膜した。Ruターゲットを用いて、Arガス雰囲気中で、DCマグネトロンスパッタ法により成膜した。
次に、この保護層上に、吸収体層として、TaとBとNとOを含む材料を70nmの厚さで成膜した。Ta及びBを含むターゲットを用いて、Arに窒素を10%、酸素を40%添加して、DCマグネトロンスパッタ法によって成膜した。成膜されたTaBNO膜において、Bは0.1、Nは0.1、Oは0.4であった。
次に、この得られた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反射型マスクを作製した。
まず、上記反射型マスクブランクス上に実施例1と同様にしてレジストパターンを形成後、 このレジストパターンをマスクとして、吸収体層を塩素ガスを用いてドライエッチングし、吸収体層にパターンを形成した。
そこで、露出した保護層表面を、0.4%のフッ化水素酸(HF)に室温で1分間浸漬し、堆積したSiOxの層を除去した。この処理により、SiOxの層は完全に除去され、本実施例の反射型マスクが得られた。
得られた反射型マスクについて、波長13.4nm、入射角5°のEUV光により反射率を測定したところ、65%と良好な反射特性を有していた。
また、得られた反射型マスクの、吸収体層のパターンのエッジラフネスは十分に小さく、図3に示す半導体基板上へのEUV光によるパターン転写装置を用いて露光転写を行った結果、十分な露光特性を有していることを確認した。そして、本実施例のEUVマスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることを確認した。
本比較例では、前述の窒化クロムからなるバッファー層へのパターン形成に伴い、反射多層膜上に堆積したSiの酸化物の除去を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして反射型マスクを作製した。
得られた反射型マスクに対し、波長13.4nm、入射角5°のEUV光により反射率を測定したところ、露出した反射多層膜上への酸化物の堆積により62%の低い反射特性を有していた。
このため、図3に示す半導体基板上へのEUV光によるパターン転写装置を用いて露光転写を行った結果、本比較例で製造された反射型マスクでは十分なスループットは得られないことが判明した。
以上詳細に説明したように、本発明によれば、マスク製造過程で反射多層膜や保護層の表面に生成した酸化物等の堆積に由来する反射率の低下を防止することができ、EUVマスク等に要求される高精度のパターン露光転写を行うことができる反射型マスクが得られる。
2 反射多層膜
3 バッファー層
3a バッファー層パターン
4 吸収体層
4a 吸収体パターン
5 反射多層膜上に堆積した酸化物の層
6 保護層
7 保護層上に堆積した反応生成物の層
10、30 反射型マスクブランクス
20、40 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、露光光を反射する反射多層膜と、露光光の非反射領域を形成するために前記反射多層膜上にパターン状に形成された少なくとも一層の層を有する反射型マスクの製造方法であって、
前記反射多層膜は、最上層にSi単体又はSiを主成分とする層を備えており、
(a)前記反射多層膜の最上層に接して形成された層にパターンを形成する工程と、
(b)上記(a)の工程を施すことにより、露出する反射多層膜の表面に堆積された前記パターン形成に伴う反応生成物を除去する工程と
を有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。 - 基板と、該基板上に形成され、露光光を反射する反射多層膜と、露光光の非反射領域を形成するために前記反射多層膜上にパターン状に形成された少なくとも一層の層を有する反射型マスクの製造方法であって、
前記反射多層膜は、最上層にSi単体又はSiを主成分とする層を備えており、
(a)前記反射多層膜の最上層に接して形成された層に、酸素を含むプラズマプロセスを用いてパターンを形成する工程と、
(b)上記(a)の工程を施すことにより、露出する反射多層膜の表面に堆積された、前記反射多層膜の最上層を構成する成分を含む酸化物を除去する工程と
を有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。 - 基板と、該基板上に形成され、露光光を反射する反射多層膜と、前記反射多層膜上に形成された該反射多層膜を保護する保護膜と、露光光の非反射領域を形成するために前記反射多層膜上にパターン状に形成された少なくとも一層の層を有する反射型マスクの製造方法であって、
(a)前記保護膜に接して形成された層にパターンを形成する工程と、
(b)上記(a)の工程を施すことにより、前記保護膜の表面に堆積された前記パターン形成に伴う反応生成物を除去する工程と
を有することを特徴とする反射型マスクの製造方法。 - 前記露光光の非反射領域を形成するパターン状の層が、露光光を吸収する吸収体層と、該吸収体層にパターンを形成する際の環境に対して耐性を有する材料からなるバッファー層との積層膜からなり、該積層膜は前記反射多層膜の最上層の表面に接して形成され、前記(a)の工程においてパターン形成される層がバッファー層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の製造方法。
- 前記(b)の工程を、前記パターン形成に伴う反応生成物又は酸化物が形成された反射多層膜の最上層又は保護膜の表面を、フッ化水素酸及び/又は珪フッ化水素酸を含む溶液に接触させることにより行う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の製造方法。
- 前記(b)の工程を、前記パターン形成に伴う反応生成物又は酸化物が形成された反射多層膜の最上層又は保護膜の表面を、アルカリ水溶液に接触させることにより行う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の製造方法。
- 前記(b)の工程を、前記パターン形成に伴う反応生成物又は酸化物が形成された反射多層膜の最上層又は保護膜の表面を、フッ素を含むプラズマに接触させることにより行う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の製造方法。
- 前記反射多層膜の最上層の表面に接して形成された層がCr又はRuを主成分とする材料で形成されていることを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
- 前記反射多層膜が、MoとSiとの交互積層膜であり、最上層がSi単体又はSiを主成分とする層であることを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
- 前記露光光の非反射領域を形成するパターン状の層が、Taを主成分とする材料からなる層を有することを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
- 前記保護膜はRuを含む材料で形成されていることを特徴とする請求項3乃至10の何れかに記載の反射型マスクの製造方法。
- 請求項1乃至11の何れかに記載の反射型マスクの製造方法により製造された反射型マスクを使用して、リソグラフィー技術により半導体基板上に微細パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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