JP4958147B2 - 露光用反射型マスクブランク及び露光用反射型マスク、多層反射膜付き基板、並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents
露光用反射型マスクブランク及び露光用反射型マスク、多層反射膜付き基板、並びに半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
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Description
(構成1)基板上に、露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体層とを有する露光用反射型マスクブランクであって、前記マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面の形状が、凸面を有する形状であることを特徴とする露光用反射型マスクブランク。
構成1のように、マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面(基板をはさんで、多層反射膜と吸収体層が形成されている面とは反対側の面)、つまり静電チャックにより吸着される面の形状が、凸面を有する形状であることにより、かかるマスクブランクから製造された反射型マスクを静電チャックにより固定する際、マスクは、最初は内側の凸面の頂部より接触し、吸着はその外側に広がっていくので、マスクは静電チャックステージに隙間無く吸着される。その結果、静電チャックによりマスク表面を平坦にすることができ、パターンのゆがみの無い高精度なパターン転写を実現することができる。
なお、本発明において、上述の凸面を有する形状は、光の干渉を利用してマスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面の表面形状を測定したときの形状である。
構成2のように、マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面(基板をはさんで、多層反射膜と吸収体層が形成されている面とは反対側の面)の平坦度が、50nm以上1000nm以下とすることにより、マスクのより広い領域において静電チャックステージに隙間無く吸着されるため、マスクに求められるフラットネスの有効エリアをより小さくすることができる。
なお、本発明に記載する平坦度とはTIR(Total IndicatedReading)で表される表面の反り(変形量)を表す値で、次のように定義される。すなわち、図2において基板表面41を基に最小自乗法で定められる平面を焦平面42とし、次にこの焦平面42を基準として焦平面42より上にある基板表面41の最も高い位置Aと、焦平面42より下にある基板表面41のもっとも低い位置Bとの間にある高低差の絶対値を平坦度と定義した。故に平坦度は常に正の数となる。なお、本発明においては142×142mmのエリア内の測定値をもって平坦度とする。例えば、6インチ基板の中心における142×142mmのエリア内の測定値である。
構成3にあるように、マスクブランクの反りを補正するための応力補正膜を有することにより、マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面(基板をはさんで、多層反射膜と吸収体層が形成されている面とは反対側の面)の形状が凸面を有する形状となるようにすることができる。
(構成4)前記マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面に、圧縮応力を有する応力補正膜を設けたことを特徴とする構成3に記載の露光用反射型マスクブランク。
構成4のように、マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面(基板をはさんで、多層反射膜と吸収体層が形成されている面とは反対側の面)に、圧縮応力を有する応力補正膜を設けることにより、マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面の形状が凸面を有する形状となるように調整することが容易にできる。
(構成5)前記応力補正膜が、タンタル(Ta)を含む材料であることを特徴とする構成3又は4に記載の露光用反射型マスクブランク。
構成5のように、前記応力補正膜が、タンタル(Ta)を含む材料であることにより、平滑性の良好な応力補正膜を形成することができる。
構成6のように、前記応力補正膜が、特にタンタル(Ta)を主成分とし少なくともホウ素(B)を含む材料であることにより、圧縮応力を有し、しかも平滑性の良好な応力補正膜を形成することができる。
(構成7)構成1乃至6のいずれかに記載の露光用反射型マスクブランクにおける前記吸収体層に転写パターンを形成してなることを特徴とする露光用反射型マスク。
構成7にあるように、構成1乃至6のいずれかに記載の露光用反射型マスクブランクにおける前記吸収体層に転写パターンを形成してなる露光用反射型マスクによれば、静電チャックによりマスク表面を平坦にすることができ、パターンのゆがみの無い高精度なパターン転写を実現することができる。
(構成8)構成7に記載の露光用反射型マスクにおける前記転写パターンをフォトリソグラフィー法により、半導体基板上にパターンを転写することを特徴とする半導体装置の製造方法。
構成7に記載の露光用反射型マスクにおける転写パターンをフォトリソグラフィー法により、半導体基板上にパターンを転写することにより、パターンのゆがみの無い高精度なパターンが形成された半導体装置が得られる。
構成9のように、多層反射膜付き基板の多層反射膜とは反対側の面の形状が凸面を有する形状であることにより、かかる多層反射膜付き基板を用いたマスクブランクから製造される反射型マスクを静電チャックにより固定する際、マスクは、最初は内側の凸面の頂部より接触し、吸着はその外側に広がっていくので、マスクは静電チャックステージに隙間無く吸着されるため、静電チャックによりマスク表面を平坦にすることができ、パターンのゆがみの無い高精度なパターン転写を実現することができる。
構成10のように、多層反射膜付き基板の多層反射膜とは反対側の面の平坦度が、50nm以上1000nm以下であることにより、かかる多層反射膜付き基板を用いたマスクブランクから製造される反射型マスクのより広い領域において静電チャックステージに隙間無く吸着されるため、マスクに求められるフラットネスの有効エリアをより小さくすることができる。
(構成11)前記多層反射膜付き基板の多層反射膜とは反対側の面の形状が、凸面を有する形状となるように、前記多層反射膜付き基板の反りを補正するための応力補正膜を有することを特徴とする構成9又は10に記載の多層反射膜付き基板。
構成11にあるように、多層反射膜付き基板の反りを補正するための応力補正膜を有することにより、多層反射膜付き基板の多層反射膜とは反対側の面の形状が凸面を有する形状となるようにすることができる。
本発明に係る多層反射膜付き基板は、基板上に露光光を反射する多層反射膜を有する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多層反射膜とは反対側の面の形状が、凸面を有する形状であることを特徴とする。
このような多層反射膜付き基板によれば、多層反射膜付き基板の多層反射膜とは反対側の面の形状が凸面を有する形状であることにより、かかる多層反射膜付き基板を用いたマスクブランクから製造される反射型マスクを静電チャックにより固定する際、マスクは、最初は内側の凸面の頂部より静電チャックステージと接触し、吸着はその外側に広がっていくので、マスクは静電チャックステージに隙間無く吸着される。従って、静電チャックによりマスク表面(特に多層反射膜による反射面)を平坦にすることができ、パターンのゆがみの無い高精度なパターン転写を実現することができる。
このように、マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面、つまり静電チャックにより吸着される面の形状が、凸面を有する形状であることにより、かかるマスクブランクから製造された反射型マスクを静電チャックにより固定する際、マスクは、最初は内側の凸面の頂部より接触し、吸着はその外側に広がっていくので、マスクは静電チャックステージに隙間無く吸着される。その結果、静電チャックによりマスク表面を平坦にすることができ、パターンのゆがみの無い高精度なパターン転写を実現することができる。前述の図1では、多層反射膜付き基板の場合を示したが、本発明の反射型マスクブランクの場合もまったく同様である。
本発明における凸面を有する形状又は凸形状とは、例えば、基板主表面の中心を含む所定領域におけるある面の表面形状を光の干渉を利用した平坦度測定装置により測定した時に、測定面から最小自乗法で算出される焦平面を基準面とした測定面の高さ分布が、基板の中心又は略中心から周縁(外周)に向かって減少傾向を示す表面形状をいう。
もし、基板1として反り(変形)のない基板を用いることができる場合には、多層反射膜2が有する応力を打ち消し、さらに少し引っ張り方向に変形するような応力および膜厚で、応力補正膜5を成膜すれば良い。ここで、一般に応力は単位厚さ当たりの値で表されるので、成膜される膜が有する単位厚さ当たりの応力×厚さ、が互いにつり合うように応力補正膜5の材料、成膜条件、厚さを決定すればよい。
以上の工程により、反射型マスクブランク10Aが得られる。
なお、ここでは吸収体層へのパターン形成方法について、エッチング法を用いる例で説明したが、これに限られるものではなく、例えばリフトオフ法、等も用いることができる。
(実施例1)
基板1として、外径6インチ角、厚さが6.35mmである低膨張のSiO2−TiO2系のガラス基板を用いた。また、基板1は、機械研磨により、0.2nmRms以下の平滑な表面と40nmの平坦度とした。
次に、基板1の裏面上に、応力補正膜5としてTaB膜(但し、Ta:B=75:15(原子数比))を成膜した。TaB膜は、DCマグネトロンスパッタ法を用いて、室温、Arガス圧0.01Paで、0.3μmの厚さに形成した。この結果、応力補正膜5の有する応力は、多層反射膜2の有する応力を打ち消し、さらに少し引っ張り方向に変形するような応力に制御した。その結果、マスクブランクの平坦度は、200nmで、マスクブランク裏面の形状が凸形状となった反射型マスクブランクを得た。
まず、上記反射型マスクブランク上にEBレジストを塗布、乾燥し、EB描画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、TaBOとTaBの積層からなる吸収体層4を、塩素を用いてドライエッチングし、吸収体層パターンを形成した。その後、吸収体層パターン上に残存するレジストパターンを除去し、下地のCrN膜より構成される中間層3は、上記吸収体層パターンをマスクとして、塩素と酸素の混合ガスを用いたエッチングで除去し、反射型マスクを作製した。
作製した反射型マスクを用いて、図6に示すパターン転写装置により、半導体基板上へのパターン転写を行なった。図6に示すように、レーザープラズマX線源31から得られたEUV光(軟X線)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を通して例えばSiウエハ基板33上に転写する。
このようにして本実施例で得られた反射型マスクを用いて、半導体基板上へのパターン転写を行った結果、露光時に十分高精度な静電チャックによるステージへの吸着が実現でき、露光により高精度な位置精度を有しているパターンを形成できることを確認した。
基板1として、実施例1と同様の平坦度を有するガラス基板を用いた。
このガラス基板表面上に、実施例1と同様の多層反射膜2を成膜し、この多層反射膜上に、実施例1と同様のCrN膜より構成される中間層(エッチングストッパー層)3を成膜した。さらに、この中間層上に、実施例1と同様のTa及びBを含むEUV光を吸収する吸収体層4を成膜した。
作製した反射型マスクを用いて、図6に示すパターン転写装置により、半導体基板上へのパターン転写を行なった結果、露光時に十分高精度な静電チャックによるステージへの吸着が実現でき、露光により高精度な位置精度を有しているパターンを形成できることを確認した。
上述の実施例2において、応力補正膜として、MoとSiの交互積層膜からなる多層膜のみを45周期(膜厚:0.294μm)を成膜した以外は、実施例2と同様に反射型マスクブランク及び反射型マスクを作製した。
その結果、マスクブランクの平坦度は200nmで、マスクブランク裏面の形状が凸形状となった反射型マスクブランクであった。また、反射型マスクも、マスク裏面の平坦度が200nmの凸面の平坦度を有していることを確認した。
作製した反射型マスクを用いて、図6に示すパターン転写装置により、半導体基板上へのパターン転写を行なった結果、露光時に十分高精度な静電チャックによるステージへの吸着が実現でき、露光により高精度な位置精度を有しているパターンを形成できることを確認した。
実施例1における、基板1の裏面への応力補正膜5の成膜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ブランク及び反射型マスクを作製した。作製した反射型マスクについて、光干渉を利用した平坦度測定装置により多層反射膜表面の平坦度を測定した結果、1200nmの凸面の平坦度を有していることを確認した。
作製した反射型マスクを用いて、図6に示すパターン転写装置により、半導体基板上へのパターン転写を行なった結果、露光時に静電チャックによるステージへの吸着不良があり、そのためパターン転写の際の位置ずれが大きく、高精度なパターン転写を行なえなかった。
2 多層反射膜
3 中間層
4 吸収体層
5 応力補正膜
10A,10B,10C 反射型マスクブランク
20A,20B,20C 反射型マスク
50 パターン転写装置
Claims (11)
- 基板上に、露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体層とを有する露光用反射型マスクブランクであって、
前記マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面の形状が、凸面を有する形状であり、
前記転写パターン形成面とは反対側の面の形状が、凸面を有する形状となるように、前記マスクブランクの反りを補正するための応力補正膜を備えることを特徴とする露光用反射型マスクブランク。 - 前記マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面の平坦度が、50nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の露光用反射型マスクブランク。
- 前記マスクブランクの転写パターン形成面とは反対側の面に、圧縮応力を有する応力補正膜を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の露光用反射型マスクブランク。
- 前記応力補正膜が、タンタル(Ta)を含む材料であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の露光用反射型マスクブランク。
- 前記応力補正膜が、タンタル(Ta)を主成分とし少なくともホウ素(B)を含む材料であることを特徴とする請求項4に記載の露光用反射型マスクブランク。
- 請求項1乃至5のいずれかに記載の露光用反射型マスクブランクにおける前記吸収体層に転写パターンを形成してなることを特徴とする露光用反射型マスク。
- 請求項6に記載の露光用反射型マスクにおける前記転写パターンをフォトリソグラフィー法により、半導体基板上にパターンを転写することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 基板上に、露光光を反射する多層反射膜を有する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多層反射膜とは反対側の面の形状が、凸面を有する形状であり、
前記多層反射膜とは反対側の面の形状が、凸面を有する形状となるように、前記多層反射膜付き基板の反りを補正するための応力補正膜を備えることを特徴とする多層反射膜付き基板。 - 前記多層反射膜付き基板の多層反射膜とは反対側の面の平坦度が、50nm以上1000nm以下であることを特徴とする請求項8に記載の多層反射膜付き基板。
- 前記多層反射膜付き基板の多層反射膜とは反対側の面に、圧縮応力を有する応力補正膜を設けたことを特徴とする請求項8又は9に記載の多層反射膜付き基板。
- 前記応力補正膜が、タンタル(Ta)を含む材料であることを特徴とする請求項8乃至10のいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
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