JP5233321B2 - 極端紫外線露光用マスクブランク、極端紫外線露光用マスク、極端紫外線露光用マスクの製造方法及び極端紫外線露光用マスクを用いたパターン転写方法 - Google Patents
極端紫外線露光用マスクブランク、極端紫外線露光用マスク、極端紫外線露光用マスクの製造方法及び極端紫外線露光用マスクを用いたパターン転写方法 Download PDFInfo
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Description
本発明は、極端紫外線露光用マスクブランク、極端紫外線露光用マスク、極端紫外線露光用マスクの製造方法及び極端紫外線露光用マスクを用いたパターン転写方法に関する。より詳細には、半導体製造プロセス中の、波長１０ｎｍ〜１５ｎｍ程度のいわゆる極端紫外線（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ、以下、「ＥＵＶ」という）を用いたフォトリソグラフィ工程で使用される極端紫外線露光用マスクブランク、極端紫外線露光用マスク、極端紫外線露光用マスクの製造方法及び極端紫外線露光用マスクを用いたパターン転写方法に関するものである。
半導体集積回路の微細化は年々進んでおり、それに伴いフォトリソグラフィ技術に使用される光も短波長化が進んでいる。近況としては、これまで光源として使用されてきたＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）に移行しつつある。また、ＡｒＦエキシマレーザを使用する液浸露光法の研究が近年活発に行われており、４５ｎｍ以下の線幅を目標とする動きもある。
ＡｒＦエキシマレーザを使用する液浸露光法もその研究が進んでいるとはいえ、その適用限界は不鮮明である。このような背景から、エキシマレーザよりも波長が一桁以上短い（１０ｎｍ〜１５ｎｍ）ＥＵＶ光を用いた、ＥＵＶリソグラフィの研究開発が進められている。
ＥＵＶ露光では、上述のように波長が短いため、物質の屈折率がほとんど真空の値に近く、材料間の光吸収の差も小さい。このため、ＥＵＶ波長領域では従来の透過型の屈折光学系が使用できず、反射光学系となり、マスクも反射型マスクとなる。これまで開発されてきた一般的なＥＵＶマスクは、Ｓｉウェハやガラス基板上に、例えばＭｏとＳｉとを有する２層膜を４０対ほど積層した多層膜、及び多層膜を保護するキャッピング膜を高反射領域とし、その上に低反射領域として吸収膜及び緩衝膜のパターンを形成した構造であった。緩衝膜は、吸収膜のパターニングや欠陥修正の際に、キャッピング膜や多層膜へのダメージを軽減する役割を果たす。
以上のようなＥＵＶマスクにおいて、低反射領域を形成するために主要な機能を有するのは、ＥＵＶ光を吸収する吸収膜である。吸収膜部は、通常、パターン欠陥検査時のコントラストを確保するために、欠陥検査光である遠紫外線（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ、以下、「ＤＵＶ」という）光に対して、低反射率となるよう設計される。低反射率とするための方法は、いわゆる薄膜干渉を利用した反射防止（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ、以下、「ＡＲ」という）効果を使うことであり、従って、吸収膜は通常２層構成となり、その上層膜としてはＤＵＶ光に対して透明性の膜がＡＲ膜として使われる。
一方、ＥＵＶ光に対する低反射領域を形成するためにＥＵＶ光を吸収するという、主要な機能を有するのは、吸収膜の中でも上層吸収膜（ＡＲ膜）を除いた下層吸収膜の部分である。下層吸収膜は付加機能を持たせるために、２層以上の積層構造からなる場合もあるが、本発明の目的と本質的な関係はないので、以下、下層吸収膜は単層として論じる。
一方、光の短波長化とは別に、従来の透過型フォトマスクにおいて、位相シフトマスクを利用した解像度向上技術が実用化されている。位相シフトマスクは、マスクパターンの透過部を、隣接する透過部とは異なる物質若しくは形状とすることにより、それらを透過した光に１８０度の位相差を与えるものである。従って両透過部の間の領域では、１８０度位相の異なる透過回折光同士が打ち消し合い、光強度が極めて小さくなって、マスクコントラストが向上し、結果的に転写時の焦点深度が拡大するとともに転写精度が向上する。なお、位相差は原理上１８０度が最良であるが、実質的に１７５度〜１８５度程度であれば、解像度向上効果は得られる。
位相シフトマスクの一種であるハーフトーン型は、マスクパターンを構成する材料として、露光光に対する半透過性の薄膜を用い、透過率を数％程度（通常は基板透過光に対して２％〜１５％程度）まで減衰させつつ、通常の基板透過光と１７５度〜１８５度程度の位相差を与えることで、パターンエッジ部の解像度を向上させることができる。
ここで、ハーフトーン型位相シフトマスクにおける、透過率の適正範囲について説明する。従来のエキシマレーザ用のハーフトーン型位相シフトマスクでは、露光波長である紫外線に対して、ハーフトーン膜の透過率が一般的には２％〜１５％以下という光学条件を満足することが望ましい。この理由として、まず露光波長でのハーフトーン膜の透過率が２％より低い場合は、隣接した透過パターン部を透過した光の回折光が重なり合ったとき、打ち消しあい効果が小さくなる。ハーフトーン膜の透過率が１５％より高い場合は、露光条件によってはレジストの解像限界を越えてしまい、ハーフトーン膜を光が透過した領域に余分なパターンができてしまうからである。２％〜１５％のどの透過率が最適かは、一般に露光機の露光条件やレジスト特性、さらには解像したいパターンの特徴によって異なる。
ＥＵＶ露光は反射光学系を用い、ＮＡ（開口数）が小さいうえに、波長が短いため、特有の課題として、ミラーやマスクの表面凹凸の影響を受けやすく、目標とする微細な線幅を解像することは容易ではなかった。このため、従来のエキシマレーザ露光等で用いられているハーフトーンマスクの原理を、反射光学系を用いたＥＵＶ露光においても適用可能とするハーフトーン型ＥＵＶマスクが提案されている（特許文献１参照）。
ＥＵＶマスクのような反射型マスクにおいても、位相シフト効果による解像度向上の原理は同じであり、上記の「透過率」が「反射率」に置き換わるだけで、その適正値はほとんど同じであると考えられる。すなわち高反射領域に対する低反射領域の反射率は２％〜１５％と大きく異なることはない。
ハーフトーン型ＥＵＶマスクの使用は、原理的にはＥＵＶリソグラフィにおいて、解像性を向上させる有効な手段である。しかし、ハーフトーン型ＥＵＶマスクにおける最適な反射率は、露光条件や転写するパターンに依存し、一概に一定値に決めることは難しい。また一般的に、ハーフトーン型ＥＵＶマスクを含むフォトマスクは、その作製プロセスにおいても、露光での使用期間においても度重なる、酸やアルカリ等を用いた洗浄液にさらされる。
さらに、ＥＵＶ露光は反射露光であるために、入射光は垂直ではなく、やや斜め（通常６度程度）方向から入射し、ＥＵＶマスクで反射光となる。ＥＵＶマスクにおいて、パターンとして加工されるのは吸収膜（ハーフトーン型ではハーフトーン膜）と緩衝膜との部分であるが、斜めからＥＵＶ光が入射するために、パターンの影が生じる。従って、入射方向とパターンとの配置方向によっては、反射光で形成するウェハ上の転写レジストパターンに、本来のパターン位置からのずれが生じる。これを射影効果（Ｓｈａｄｏｗｉｎｇ Ｅｆｆｅｃｔ）と呼び、ＥＵＶ露光の課題となっている。射影効果を低減するには、影の長さを小さくすることであり、そのためにはパターンの高さをなるべく低くすればよい。しかるに、通常緩衝膜は薄く、吸収膜のパターニングや欠陥修正の際のキャッピング膜や多層膜へのダメージの軽減という必要特性から選択されるので、パターンの高さを低くするには、吸収膜（ハーフトーン膜）をなるべく薄くする必要がある。
以上のことから、ハーフトーン型ＥＵＶマスクにおいては、なるべく薄い膜厚で、位相差１７５度〜１８５度における、反射率の選択性の広さ（自由度）をもつと同時に、洗浄液耐性の高い膜が要求されるが、これらの条件を満たす好適な膜材料は提案されていなかった。
特開２００６−２２８７６６号公報
本発明は、反射率の選択性の広さ（自由度）と、洗浄液耐性の高さを持つと同時に、射影効果を低減するように、吸収膜（ハーフトーン膜）の材料が選定された極端紫外線露光用マスクブランク、極端紫外線露光用マスク、極端紫外線露光用マスクの製造方法及び極端紫外線露光用マスクを用いたパターン転写方法を提供することである。
本発明者は、上記課題を解決するため、ＥＵＶ露光による転写解像性を向上するために従来のエキシマレーザ露光等で用いられているハーフトーン型マスクの原理を、ＥＵＶ露光においても適用可能とする吸収膜（ハーフトーン膜）の種類と、その組成比率について、検討を重ねた結果、本発明をなすに至った。
本発明の請求項１に係る発明は、基板と、基板上に形成された高反射部と、高反射部上に形成された低反射部と、を備え、低反射部は、Ｔａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）と、を有することを特徴とする極端紫外線露光用マスクブランクとしたものである。
本発明の請求項２に係る発明は、低反射部からの反射光は、高反射部からの反射光に対して２％〜１２％の反射率であり、高反射部からの反射光に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有することを特徴とする請求項１に記載の極端紫外線露光用マスクブランクとしたものである。
本発明の請求項３に係る発明は、低反射部は、Ｔａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）との組成比が略２０：１〜略１：５の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の極端紫外線露光用マスクブランクとしたものである。
本発明の請求項４に係る発明は、低反射部は、Ｎ（窒素）を含有すること特徴とする請求項１または２に記載の極端紫外線露光用マスクブランクとしたものである。
本発明の請求項５に係る発明は、低反射部は、Ｔａ（タンタル）：Ｎ（窒素）の組成比が略１：１であり、Ｔａ（タンタル）：Ｒｕ（ルテニウム）の組成比が略２０：１〜略１：５の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の極端紫外線露光用マスクブランクとしたものである。
本発明の請求項６に係る発明は、基板と、基板上に形成された高反射部と、高反射部上に形成され、パターニングされた低反射部と、を備え、低反射部は、Ｔａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）と、を有することを特徴とする極端紫外線露光用マスクとしたものである。
本発明の請求項７に係る発明は、低反射部からの反射光は、高反射部からの反射光に対して２％〜１２％の反射率であり、高反射部からの反射光に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有することを特徴とする請求項６に記載の極端紫外線露光用マスクとしたものである。
本発明の請求項８に係る発明は、低反射部は、Ｔａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）との組成比が略２０：１〜略１：５の範囲にあることを特徴とする請求項６または７に記載の極端紫外線露光用マスクとしたものである。
本発明の請求項９に係る発明は、低反射部は、Ｎ（窒素）を含有すること特徴とする請求項６または７に記載の極端紫外線露光用マスクとしたものである。
本発明の請求項１０に係る発明は、低反射部は、Ｔａ（タンタル）：Ｎ（窒素）の組成比が略１：１であり、Ｔａ（タンタル）：Ｒｕ（ルテニウム）の組成比が略２０：１〜略１：５の範囲にあることを特徴とする請求項９に記載の極端紫外線露光用マスクとしたものである。
本発明の請求項１１に係る発明は、基板を準備し、基板上に高反射部を形成し、高反射部上にパターニングするＴａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）と、を有する低反射部を形成することを特徴とする極端紫外線露光用マスクの製造方法としたものである。
本発明の請求項１２に係る発明は、低反射部からの反射光は、高反射部からの反射光に対して２％〜１２％の反射率であり、高反射部からの反射光に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有することを特徴とする請求項１１に記載の極端紫外線露光用マスクの製造方法としたものである。
本発明の請求項１３に係る発明は、低反射部は、Ｔａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）との組成比が略２０：１〜１：５の範囲にあることを特徴とする請求項１１または１２に記載の極端紫外線露光用マスクの製造方法としたものである。
本発明の請求項１４に係る発明は、低反射部は、Ｎ（窒素）を含有すること特徴とする請求項１１または１２に記載の極端紫外線露光用マスクの製造方法としたものである。
本発明の請求項１５に係る発明は、低反射部は、Ｔａ（タンタル）：Ｎ（窒素）の組成比が略１：１であり、Ｔａ（タンタル）：Ｒｕ（ルテニウム）の組成比が略２０：１〜略１：５の範囲にあることを特徴とする請求項１４に記載の極端紫外線露光用マスクの製造方法としたものである。
本発明の請求項１６に係る発明は、請求項６乃至１０のいずれかに記載の極端紫外線露光用マスクを露光装置に設置し、極端紫外線露光用マスクを介して反射した極端紫外線を選択的に照射し、パターン形成を行なうことを特徴とするパターン転写方法としたものである。
本発明によれば、反射率の選択性の広さ（自由度）と、洗浄液耐性の高さを持つと同時に、射影効果を低減するように、吸収膜（ハーフトーン膜）の材料が選定された極端紫外線露光用マスクブランク、極端紫外線露光用マスク、極端紫外線露光用マスクの製造方法及び極端紫外線露光用マスクを用いたパターン転写方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ、説明する。実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態の間において重複する説明は省略する。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る極端紫外線露光用マスクブランク１０は、基板１、多層膜２、キャッピング膜３、緩衝膜４及び下層吸収膜５ａと上層吸収膜５ｂとを備えている。なお、下層吸収膜５ａと上層吸収膜５ｂとを「吸収膜」という場合がある。
本発明の実施の形態に係る基板１には、例えば、チタンを添加した石英ガラス、ガラスセラミックを用いることができる。基板１は、紫外線の吸収による熱膨張を避けるために低熱膨張材料を用いることが好ましい。
本発明の実施の形態に係る多層膜２には、例えば、Ｍｏ膜２ａとＳｉ膜２ｂとを交互に、４０対成膜してなる積層体を用いることができる。多層膜２の１層ずつの膜厚は、例えばＭｏ膜が２．８ｎｍ、Ｓｉ膜が４．２ｎｍである。
本発明の実施の形態に係るキャッピング膜３には、例えば、膜厚１１ｎｍのＳｉ膜やＲｕ（ルテニウム）を使用することができる。
本発明の実施の形態に係る緩衝膜４には、例えば、ＣｒＮ及びＳｉＯ２などを用いることができる。緩衝膜４は、吸収膜（下層吸収膜５ａと上層吸収膜５ｂ）のパターン形成時に、エッチングストッパとしての役割があるため、エッチングに対して耐性がある材質を用いることが好ましい。なお、吸収膜（下層吸収膜５ａと上層吸収膜５ｂ）については後述する。
図２に示すように、本発明に実施の形態に係る極端紫外線露光用マスク２０は、基板１、多層膜２、キャッピング膜３、パターンニングされた緩衝膜パターン４‘、下層吸収膜パターン５ａ‘及び上層吸収膜パターン５ｂ‘を備えている。ここでは、基板１、多層膜２、キャッピング膜３、緩衝膜４の材料などについての説明は前述しているために省略し、緩衝膜４及び下層吸収膜５ａと上層吸収膜５ｂとのパターニング方法について説明することにする。
図１に示すように、極端紫外線露光用マスクブランク１０である上層吸収層５ｂ上に電子線レジスト（図示せず）を塗布して、電子線描画法によりレジストを所望パターンに形成した。このレジストパターンをマスクとして、反応性イオンエッチングにより下層吸収膜５ａと上層吸収膜５ｂとをパターニングし、レジストパターンを剥離した。次に、エッチングにより緩衝膜４をパターニングし、図２に示すように、緩衝膜パターン４‘、下層吸収膜パターン５ａ‘及び上層吸収膜パターン５ｂ‘を形成した極端紫外線露光用マスク２０を得ることができる。
図２において、吸収膜パターンは、主として入射光６を減衰させ、主として高反射光７と低反射光８との間の位相差を生じさせる下層吸収膜のパターン５ａ‘と、ＤＵＶ光に対するＡＲ膜である上層吸収膜パターン５ｂ‘からなっている。
本発明の実施の形態においては、低反射光８の高反射光７に対する、反射率が２％〜１２％であり、高反射光７に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有しており、さらに下層吸収膜５ａを構成する主要な元素は、ＴａとＲｕとからなっている。好ましくは、ＴａとＲｕとの組成比が略２０：１〜１：５の範囲にある。ここで、「略」とは、±５％を含むものとする。なお、吸収膜の詳細については後述する。
本発明の別の実施の形態においては、低反射光８の高反射光７に対する、反射率が４％〜１２％であり、高反射光７に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有しており、さらに下層吸収膜５ａを構成する主要な元素は、ＴａとＲｕとＮ（窒素）とからなっている。好ましくは、Ｔａ：Ｎの組成比が略１：１であり、ＴａとＲｕとの組成比が略２０：１から１：５の範囲にある。ここで、「略」とは、±５％を含むものとする。なお、吸収膜の詳細については後述する。
図３及び図４は、本発明の別の実施の形態に係る極端紫外線露光用マスクブランク３０及び極端紫外線露光用マスク４０を示す断面図である。図３においては、緩衝膜４のパターンが存在していないことが、図１と異なっている。これは、下層吸収膜５ａと多層膜２との間に、多層膜２を保護するキャッピング膜３と、緩衝膜４の両方の役割を果たす兼用膜３４を使用しているからである。
以下、本発明の実施の形態で規定する、吸収膜の構成元素の選択と、吸収膜の構成元素の組成比、及び反射率の範囲について説明する。
極端紫外線露光用マスクにおいて、適正な反射率（２％〜１２％）を得るためには、従来のバイナリ型ＥＵＶマスクにおける吸収膜（代表的には、ＴａＮ、ＴａＳｉ、ＴａＢＮ）よりも、透明性のある吸収膜（ハーフトーン膜）を用いる必要がある。単に透明性を上げるだけであれば、吸収膜の膜厚を薄くすればいいが、膜厚が薄くなると、１７５度〜１８５度の位相差を得ることが難しくなる。薄くなっても位相差を確保するためには、できるだけ露光波長における屈折率が小さい（真空部＝１から遠い）膜材料を用いる必要がある。その上で膜厚を薄くできれば、その分透明性が上がり、極端紫外線露光用マスクに適正な反射率を得やすくなる。
図５はＥＵＶ（極端紫外線）露光波長（１３．５ｎｍ）における、各材料の光学定数を示し、横軸が屈折率：ｎ、縦軸が消衰係数：ｋとしてプロットしたものである。図５に示すように、ＲｕはＥＵＶ波長で屈折率の小さい材料であり、酸やアルカリの洗浄液に対する耐性も高いので、ＥＵＶマスクのハーフトーン膜材料の候補となりうる材料である。
Ｒｕは屈折率が小さいので位相差１８０度を得るための膜厚を薄くできるが、反面、膜厚が薄い分透明性が上がり、反射率がハーフトーンマスクとして適正な値よりも高くなりすぎることが予想される。
そこで、ＲｕのＥＵＶ光に対する透明性を下げ、ハーフトーンマスクとして適正な反射率を得るには、通常吸収膜として使われているＴａ、若しくはＴａＮとの化合物を用いればよい。Ｔａは従来から等倍Ｘ線マスク、ＴａＮはＥＵＶマスク材料として使われており、薬液耐性も問題がないので、マスク製造ラインへの適合性の意味からも好適である。
次に、本発明の実施の形態で選定する、吸収層の構成元素の組成比と吸収層の反射率範囲とについて、反射率と位相差との計算により検討した結果に基づいて説明する。
一般に、薄膜の透過率、反射率、およびパターニングした結果生じる位相差は、基板と薄膜の光学定数（屈折率：ｎ、消衰係数：ｋ）、薄膜の膜厚、使用する光の波長とが決まれば、一意に定まり、光学理論により計算で求めることができる。多層膜２についても同様である（詳細は、例えば、応用物理工学選書３、吉田貞史「薄膜」、株式会社培風館、１９９０年を参照）。
さらに、ＥＵＶ波長などのＸ線領域の光における光学定数は、材料の組成比と密度とが決まれば、各元素の原子散乱因子を用いて近似的に求めることができる（詳細は、例えば、応用物理、柳原美広「軟Ｘ線光学薄膜の光学定数」、Ｖｏｌ.６６、Ｎｏ.１２、１９９７年を参照）。
図６（ａ）及び図６（ｂ）に、位相差と反射率との計算に用いた材料の典型的なＥＵＶ波長（１３．５ｎｍ）における光学定数を示す。ここで、ＴａとＲｕとの化合物、およびＴａＮとＲｕとの化合物については、近似的な密度と各元素の原子散乱因子とを用いて光学定数を求めている。
図６（ａ）及び図６（ｂ）の結果を用いて、本発明の実施の形態に係る極端紫外線露光用マスク２０の構造における、露光波長（１３．５ｎｍ）での位相差と反射率とを計算した例を、図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示す。図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）において、直線は位相差が１８０度になるときの下層吸収膜５ａ（ハーフトーン膜）の膜厚と、そのときの反射率（％）を表している。ここで反射率（％）は、入射光に対する反射率ではなく、多層膜２とキャッピング膜３とを有する高反射部との反射率を１００（％）としたときの相対反射率である。なお、上層吸収膜５ｂは、一般的なＴａＳｉＯ膜とした。上層吸収膜５ｂの膜厚は、各々の下層吸収膜５ａと２層化したときに、欠陥検査波長１９９ｎｍと２５７ｎｍとで低反射化する膜厚を調べたところ、いずれの下層吸収膜５ａとの組み合わせの場合も２０ｎｍ付近であったので、２０ｎｍとした。
また、図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）において、露光波長が１３．５ｎｍでの位相差と反射率との計算では、ＣｒＮを有する緩衝膜４、Ｓｉを有するキャッピング膜３、及び多層膜２を構成するＭｏとＳｉとの膜厚はそれぞれ、１０ｎｍ、１１ｎｍ、２．８ｎｍ、４．２ｎｍとし、多層膜２はＭｏ／Ｓｉの４０対とした。
図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、下層吸収膜（ハーフトーン膜）５ａをＴａとＲｕとの化合物として位相差、反射率を計算した結果をまとめた表を図９に示す。同様に図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように下層吸収膜（ハーフトーン膜）５ａをＴａＮとＲｕとの化合物として位相差、反射率を計算した結果をまとめた表を図１０に示す。図９及び図１０において、下層吸収膜５ａの膜厚に対して反射率が必ずしも直線的に変化しないのは、薄膜干渉によるものである。
図９及び図１０より、それぞれの条件において、作製可能な極端紫外線露光用マスク２０の反射率（高反射部に対する相対反射率）がわかる。このように、ＴａとＲｕとの化合膜を下層吸収膜５ａとして用いるときは、ＴａとＲｕとの組成比を２０：１〜１：５として用いれば極端紫外線露光用マスク２０として好適な反射率を得ることができる。また、ＴａＮとＲｕとの化合膜を下層吸収膜５ａとして用いる場合も、ＴａＮとＲｕとの組成比を２０：１〜１：５として用いれば極端紫外線露光用マスク２０として好適な反射率を得ることができる。
本発明の実施の形態に係る極端紫外線露光用マスク２０の吸収膜である下層吸収膜５ａにＲｕを主要な一成分として利用することにより、薄い膜厚で極端紫外線露光用マスク２０が得られる。吸収膜の膜厚が薄いために、転写パターンの位置ずれの原因となる射影効果を抑制することができる。さらに吸収膜の組成比を適宜変更するだけで広い反射率の選択性を持つことができるので、露光条件に合わせて最適な転写性能を発揮する極端紫外線露光用マスク２０を得ることができる。
なお、以上の説明では、緩衝膜４としてＣｒＮ、キャッピング膜３としてＳｉを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図３及び図４に示すように、緩衝膜４とキャッピング膜３との兼用膜３４としてＲｕを用いる場合においても、ほぼ同じ組成比範囲において、極端紫外線露光用マスク２０として有効な効果を持つことができる。
はじめに、図１に示すように、低熱膨脹ガラスを用いた基板１上に、ＭｏとＳｉとを有する４０対の多層膜２をイオンビームスパッタリング法により成膜し、多層膜２上にマグネトロンスパッタリング法によりＳｉを有するキャッピング膜３を膜厚１１ｎｍで成膜した。キャッピング膜３上にＣｒＮをターゲットとし、Ａｒガスを放電させるマグネトロンスパッタリング法によりＣｒＮを有する緩衝膜４を膜厚１０ｎｍで成膜した。
次に、下層吸収膜５ａには、カソードを２個有するマグネトロンスパッタリング装置を使い、一方のカソードにＴａターゲット、もう一方のカソードにＲｕターゲットを取り付け、Ａｒガスによる同時放電により、ＴａとＲｕとを主成分とする膜を膜厚３０ｎｍで成膜した。このとき、膜中のＴａ：Ｒｕの比率がほぼ２：１になるように、同時放電における各々の電力を調整した。
次に、下層吸収膜５ａ上に、ＴａＳｉ４をターゲットとし、Ａｒガスに酸素を添加したマグネトロンスパッタリング法により、ＡＲ膜である上層吸収膜５ｂを膜厚２０ｎｍで成膜して、本発明の極端紫外線露光用マスクブランク１０を作製した。ここで、低反射部のＥＵＶ反射率測定を行ったが、約５．７％であり、極端紫外線露光用マスクブランク１０として好適な反射率であった。
次に、図２に示すように、上層吸収膜５ｂ上に電子線レジストを塗布し、電子線描画法によりレジストパターン（図示せず）を形成した。このレジストパターンをマスクとし、フッ素系ガスに酸素を添加した反応性イオンエッチングにより上層吸収層５ｂ及び下層吸収層５ａのパターニングを行い、その後レジストを剥離した。
次に、上層吸収層５ｂ及び下層吸収層５ａのパターンの欠陥検査と、集束イオンビームによる欠陥修正を行った後、ＣｒＮを有する緩衝膜４を塩素ガスに酸素を添加したエッチングにより剥離した。その後に、アンモニアと過酸化水素とによる洗浄を行い、ＥＵＶ反射率の測定を行った。
ＥＵＶ反射率の測定結果は、高反射部の反射率が６５％、ハーフトーン部の反射率は５．６％で、極端紫外線露光用マスクブランク１０の状態での反射率に比べ、０．１％以内の低下に留まり、実用上問題はなかった。また洗浄前後で電子線顕微鏡によりパターン線幅の測定を行ったが、装置の測定精度以内の変化であり、洗浄耐性も問題とならなかった。このようにして、本発明の極端紫外線露光用マスク２０を作製した。
本発明の極端紫外線露光用マスク２０は、下層吸収膜５ａにＴａとＲｕとを用いたために膜厚を薄くできた。下層吸収膜５ａの組成比を適宜変更するだけで広い反射率の選択性を持つことができたので、露光条件に合わせて最適な転写性能を発揮する極端紫外線露光用マスク２０を得ることができた。
はじめに、図１に示すように、低熱膨脹ガラスを用いた基板１上に、ＭｏとＳｉとを有する４０対の多層膜２をイオンビームスパッタリング法により成膜し、多層膜２上にマグネトロンスパッタリング法によりＳｉを有するキャッピング膜３を膜厚１１ｎｍで成膜した。キャッピング膜３上にＣｒＮをターゲットとし、Ａｒガスを放電させるマグネトロンスパッタリング法によりＣｒＮを有する緩衝膜４を膜厚１０ｎｍで成膜した。
次に、下層吸収膜５ａには、カソードを２個有するマグネトロンスパッタリング装置を使い、一方のカソードにＴａＮターゲット、もう一方のカソードにＲｕターゲットを取り付け、Ａｒガスによる同時放電により、Ｔａ、Ｎ、Ｒｕを主成分とする膜を膜厚２５ｎｍで成膜した。このとき、膜中のＴａ：Ｎ：Ｒｕの比率がほぼ２：２：１になるように、同時放電における各々の電力を調整した。
次に、下層吸収膜５ａ上に、ＴａＳｉ４をターゲットとし、Ａｒガスに酸素を添加したマグネトロンスパッタリング法により、ＡＲ膜である上層吸収膜５ｂを膜厚２０ｎｍで成膜して、本発明の極端紫外線露光用マスクブランク１０を作製した。ここで、低反射部のＥＵＶ反射率の測定を行ったが、約５．８％であり、極端紫外線露光用マスクブランク１０として好適な反射率であった。
次に、図２に示すように、上層吸収膜５ｂ上に電子線レジストを塗布し、電子線描画法によりレジストパターン（図示せず）を形成した。このレジストパターンをマスクとし、フッ素系ガスに酸素を添加した反応性イオンエッチングにより上層吸収層５ｂと下層吸収層５ａとのパターニングを行い、その後レジストを剥離した。
次に、上層吸収層５ｂ及び下層吸収層５ａのパターンの欠陥検査と、集束イオンビームによる欠陥修正とを行った後、ＣｒＮを有する緩衝膜４を塩素ガスに酸素を添加したエッチングにより剥離した。その後に、アンモニアと過酸化水素とによる洗浄を行い、ＥＵＶ反射率の測定を行った。
ＥＵＶ反射率の測定結果は、高反射部の反射率が６５％、またハーフトーン部の反射率が５．７％で、極端紫外線露光用マスクブランク１０状態での反射率に比べ、０．１％以内の低下に留まり、実用上問題がなかった。また洗浄前後で電子線顕微鏡によりパターン線幅の測定を行ったが、装置の測定精度以内の変化であり、洗浄耐性も問題とならなかった。このようにして、本発明の極端紫外線露光用マスク１０を作製した。
本発明の極端紫外線露光用マスク２０は、下層吸収膜５ａにＴａとＲｕとＮとを用いたために膜厚を薄くできた。下層吸収膜５ａの組成比を適宜変更するだけで広い反射率の選択性を持つことができたので、露光条件に合わせて最適な転写性能を発揮する極端紫外線露光用マスク２０を得ることができた。
本発明の極端紫外線露光用マスク２０を用いたパターン転写方法は、例えば、先ず被加工層を表面に形成した基板上にフォトレジスト層を設けたのち、本発明の極端紫外線露光用マスク２０を介して反射した極端紫外線を選択的に照射する。
次に、現像工程において不必要な部分のフォトレジスト層を除去し、基板上にエッチングレジスト層のパターンを形成させたのち、このエッチングレジスト層のパターンをマスクとして被加工層をエッチング処理する。次に、エッチングレジスト層のパターンを除去することにより、極端紫外線露光用マスク２０のパターンに忠実なパターンを基板上に転写する方法である。
本発明の極端紫外線露光用マスク２０を用いることにより転写パターンの位置ずれの原因となる射影効果を抑制することができた。
１ 基板
２ 多層膜
２ａ Ｍｏ膜
２ｂ Ｓｉ膜
３ キャッピング膜
４ 緩衝膜
４‘ 緩衝膜パターン
５ａ 下層吸収膜
５ｂ 上層吸収膜
５ａ‘ 下層吸収膜パターン
５ｂ‘ 上層吸収膜パターン
６ 入射光
７ 高反射光
８ 低反射光
３４ 兼用膜
２ 多層膜
２ａ Ｍｏ膜
２ｂ Ｓｉ膜
３ キャッピング膜
４ 緩衝膜
４‘ 緩衝膜パターン
５ａ 下層吸収膜
５ｂ 上層吸収膜
５ａ‘ 下層吸収膜パターン
５ｂ‘ 上層吸収膜パターン
６ 入射光
７ 高反射光
８ 低反射光
３４ 兼用膜
Claims (8)
- 基板と、
前記基板上に形成された高反射部と、
前記高反射部上に形成された低反射部と、を備え、
前記低反射部は、Ｔａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）との組成比が２０：１〜１：５の範囲にあるＴａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）の化合物であり、
前記低反射部からの反射光は、前記高反射部からの反射光に対して２％〜１２％の反射率であり、前記高反射部からの反射光に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有することを特徴とする極端紫外線露光用マスクブランク。 - 基板と、
前記基板上に形成された高反射部と、
前記高反射部上に形成された低反射部と、を備え、
前記低反射部は、Ｔａ（タンタル）：Ｎ（窒素）の組成比が１：１であり、Ｔａ（タンタル）：Ｒｕ（ルテニウム）の組成比が２０：１〜１：５の範囲にあるＴａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）Ｎ（窒素）の化合物であって、
前記低反射部からの反射光は、前記高反射部からの反射光に対して４％〜１２％の反射率であり、前記高反射部からの反射光に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有することを特徴とする極端紫外線露光用マスクブランク。 - 基板と、
前記基板上に形成された高反射部と、
前記高反射部上に形成され、パターニングされた低反射部と、を備え、
前記低反射部は、Ｔａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）との組成比が２０：１〜１：５の範囲にあるＴａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）の化合物であり、
前記低反射部からの反射光は、前記高反射部からの反射光に対して２％〜１２％の反射率であり、前記高反射部からの反射光に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有することを特徴とする極端紫外線露光用マスク。 - 基板と、
前記基板上に形成された高反射部と、
前記高反射部上に形成され、パターニングされた低反射部と、を備え、
前記低反射部は、Ｔａ（タンタル）：Ｎ（窒素）の組成比が１：１であり、Ｔａ（タンタル）：Ｒｕ（ルテニウム）の組成比が２０：１〜１：５の範囲にあるＴａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）Ｎ（窒素）の化合物であり、
前記低反射部からの反射光は、前記高反射部からの反射光に対して４％〜１２％の反射率であり、前記高反射部からの反射光に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有することを特徴とする極端紫外線露光用マスク。 - 高反射部と前記高反射部の上に配置される低反射部とを含み、前記低反射部からの反射光は、前記高反射部からの反射光に対して２％〜１２％の反射率であり、前記高反射部からの反射光に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有する極端紫外線露光用マスクの製造方法において、
基板上に高反射部を形成し、
前記高反射部上にＴａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）との組成比が２０：１〜１：５の範囲にあるＴａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）の化合物をパターニングすることにより低反射部を形成することを特徴とする極端紫外線露光用マスクの製造方法。 - 高反射部と前記高反射部の上に配置される低反射部とを含み、前記低反射部からの反射光は、前記高反射部からの反射光に対して４％〜１２％の反射率であり、前記高反射部からの反射光に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有する極端紫外線露光用マスクの製造方法において、
基板上に高反射部を形成し、
前記高反射部上にＴａ（タンタル）：Ｎ（窒素）の組成比が１：１であり、Ｔａ（タンタル）：Ｒｕ（ルテニウム）の組成比が２０：１〜１：５の範囲にあるＴａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）とＮ（窒素）の化合物をパターニングすることにより低反射部を形成することを特徴とする極端紫外線露光用マスクの製造方法。 - 高反射部と前記高反射部の上に配置されるＴａ（タンタル）とＲｕ（ルテニウム）とＮ（窒素）とを含む半透過性の化合物からなる低反射部とを含み、前記低反射部からの反射光は、前記高反射部からの反射光に対して４％〜１２％の反射率であり、前記高反射部からの反射光に対し、１７５度〜１８５度の位相差を有する極端紫外線露光用マスクの製造方法において、
前記低反射部を、カソードを２個有するマグネトロンスパッタリング装置を使い、一方のカソードにＴａＮターゲット、もう一方のカソードにＲｕターゲットを取り付け、Ａｒガスによる同時放電により、Ｔａ，Ｎ，Ｒｕを主成分とする膜を、膜中のＴａ：Ｎ：Ｒｕの比率がほぼ２：２：１になるように、同時放電における各々の電力を調整することにより形成する
ことを特徴とする極端紫外線露光用マスクの製造方法。 - 請求項３または４のいずれかに記載の極端紫外線露光用マスクを露光装置に設置し、
前記極端紫外線露光用マスクを介して反射した極端紫外線を選択的に照射し、
パターン形成を行なうことを特徴とするパターン転写方法。
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