JP5348127B2 - Euvリソグラフィ用反射型マスクブランク - Google Patents
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Description
EUVマスクブランクの場合、ガラス等の基板上に、EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収体層とがこの順で形成された構造を有している。反射層としては、高屈折層と低屈折層とを交互に積層することで、EUV光を層表面に照射した際の光線反射率が高められた多層反射膜が通常使用される。吸収体層には、EUV光に対する吸収係数の高い材料、具体的にはたとえば、CrやTaを主成分とする材料が用いられる。
また、特許文献1,2には、吸収体層表面を平滑性に優れた面にするためには、吸収体層の結晶状態がアモルファスであることが好ましいとされており、TaBN膜、TaBO膜、およびTaBNO膜の結晶状態をアモルファスとするためには、これらの膜におけるBの含有率が5〜25at%(atomic percent)であることが好ましいとされている。
また、特許文献3には、イオンビームスパッタ法により、TaN膜を成膜しており、そのスパッタガスとしてキセノン(Xe)を用いることにより応力調整を実施している。
一方、吸収体層をTaBN膜とした場合、電子線描画時にチャージアップが発生するおそれはほとんどない。
一方、TaB化合物ターゲットを用いた手法において、例えばBを20at%、Taを80at%含む化合物ターゲットを使用した場合、実際に膜中に添加されるBの最大含有率は6at%程度であり、膜のBの含有率を5at%以上に制御するのは難しい。更に、Nを添加すると、膜のBの含有率は4at%以下になり、膜の結晶状態をアモルファスにすることができない。
この問題を解決するため、TaB化合物ターゲット中のB含有量を更に増やすこと(例えばBを50at%、Taを50at%)によって、膜のBの含有率の増加が期待される。しかし、TaBターゲット中のBの含有量が増すにつれて、ターゲットの密度が低くなることにより、加工性が悪くなる。さらに、TaBターゲットの抵抗値が大きくなり、放電が不安定になるとともに、成膜速度が遅くなる。放電が不安定になることによって、膜の組成や膜厚にばらつきが生じたり、場合によっては成膜不能となるおそれがある。
前記吸収体層が、タンタル(Ta)、窒素(N)および水素(H)を含有し、
前記吸収体層における、TaおよびNの合計含有率が50〜99.9at%であり、Hの含有率が0.1〜50at%であり、
前記吸収体層は、B、SiおよびGeを実質的に含有せず、
前記吸収体層の結晶状態が、アモルファスであることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクを提供する。
また、本発明のEUVマスクブランクにおいて、前記吸収体層表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランクにおいて、前記吸収体層の膜厚が、50〜200nmであることが好ましい。
前記低反射層が、タンタル(Ta)および酸素(O)を含有し、前記低反射層において、Ta含有率が10〜80at%であり、Oの含有率が20〜90at%であることが好ましい。
また、本発明のEUVマスクブランクは、前記吸収体層上に、マスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層が形成されており、
前記低反射層が、タンタル(Ta)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、前記低反射層において、Ta含有率が10〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜90at%であり、OとNの組成比が19:1〜1:19であることが好ましい。
また、吸収体層上に低反射層が形成されている場合、前記低反射層の膜厚が5〜30nmであることが好ましい。
吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記保護層表面での反射光と、前記低反射層表面での反射光と、のコントラストが、30%以上であることが好ましい。
反射層と吸収体層との間に保護層が形成されている場合、前記保護層が、Ru、Ru化合物、SiO2およびCrNのいずれか1つで形成されることが好ましい。
前記吸収体層が、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、およびキセノン(Xe)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む不活性ガスと、窒素(N2)と、水素(H2)と、を含む雰囲気中でTaターゲットを用いたスパッタリング法を行うことにより形成されることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法。
また、EUVマスクブランクを製造する際に、基板加熱機構、バイアス機構、イオンアシスト機構など、複雑な機構を使用する必要が無いため、製造されるEUVマスクブランクの欠点の低減も期待される。
11:基板
12:反射層(多層反射膜)
13:保護層
14:吸収体層
15:低反射層
図1は、本発明のEUVマスクブランク1の実施形態を示す概略断面図である。図1に示すマスクブランク1は、基板11の一方の面の上に、EUV光を反射する反射層12と、EUV光を吸収する吸収体層14とがこの順に形成されている。反射層12と吸収体層14との間には、吸収体層14へのパターン形成時に反射層12を保護するための保護層13が形成されている。吸収体層14上には、マスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層15が形成されている。但し、本発明のEUVマスクブランク1において、図1に示す構成中、基板11、反射層12および吸収体層14のみが必須であり、保護層13および低反射層15は任意の構成要素である。また、基板11の反射層12が形成されている面に対して反対面に導電膜(図示せず)が形成されてもよく、基板11に反射層、保護層、吸収層、低反射層を成膜する際、基板11は導電膜を介して、静電チャックに固定される。
基板11は、EUVマスクブランク用の基板としての特性を満たすことが要求される。
そのため、基板11は、低熱膨張係数(具体的には、20℃における熱膨張係数が0±0.05×10-7/℃であることが好ましく、特に好ましくは0±0.03×10-7/℃)を有し、平滑性、平坦度、およびマスクブランクまたはパターン形成後のフォトマスクの洗浄等に用いる洗浄液への耐性に優れたものが好ましい。基板11としては、具体的には低熱膨張係数を有するガラス、例えばSiO2−TiO2系ガラス等を用いるが、これに限定されず、β石英固溶体を析出した結晶化ガラスや石英ガラスやシリコンや金属などの基板を用いることもできる。
基板11は、表面粗さ(rms)0.15nm以下の平滑な表面と100nm以下の平坦度を有していることがパターン形成後のフォトマスクにおいて高反射率および転写精度が得られるために好ましい。
基板11の大きさや厚みなどはマスクの設計値等により適宜決定されるものである。後で示す実施例では外形6インチ(152mm)角で、厚さ0.25インチ(6.3mm)のSiO2−TiO2系ガラスを用いた。
基板11の反射層12が形成される側の表面には欠点が存在しないことが好ましい。しかし、存在している場合であっても、凹状欠点および/または凸状欠点によって位相欠点が生じないように、凹状欠点の深さおよび凸状欠点の高さが2nm以下であり、かつこれら凹状欠点および凸状欠点の半値幅が60nm以下であることが好ましい。
本発明に好適に用いられる基板の材質はガラスであることが好ましく、具体的にはTiO2−SiO2ガラス(TiO2を含むシリカガラス)であることが好ましい。TiO2−SiO2ガラスは、含有するTiO2濃度により熱膨張係数(CTE)が変化することが知られている。例えば、TiO2を約7質量%含むTiO2−SiO2ガラスの熱膨張係数が、22℃にてほぼゼロとなり、TiO2を約7.5質量%含むTiO2−SiO2ガラスの熱膨張係数が、50℃にてほぼゼロとなる。TiO2の含有量は1〜12質量%である。TiO2の含有量が1質量%未満であるとゼロ膨張にならないおそれがあり、12質量%を超えると熱膨張係数が負となる可能性があるからである。TiO2の含有量は好ましくは5〜9質量%、6〜8質量%である。
TiO2−SiO2ガラス中のTi3+濃度は、70ppm以下、特に30ppm以下、さらには10ppm以下であることが好ましい。Ti3+濃度を下げることで、平坦度測定に用いる光源の波長における透過率が向上するため好ましい。
また、熱膨張係数の全体の空間的変動を測定するためには、例えば、基板から12mm程度の比較的小さなガラスを切り出し、それぞれの小さな領域の熱膨張係数をULVAC社製レーザー膨張計LIX−1等で精密測定できる。熱膨張係数の算出には、その温度の前後1〜3℃の温度変化による寸法変化を測定し、その平均の熱膨張係数をその中間の温度における熱膨張係数とする方法、または、−150〜+200℃といった比較的広い温度の範囲を測定して熱膨張曲線を得て、その熱膨張曲線の温度微分値を各温度における熱膨張係数とする方法などを用いることができる。
仮想温度が1000℃未満のTiO2−SiO2ガラスを得るためには、所定の形状に成形したTiO2−SiO2ガラス成形体を800〜1200℃の温度にて2時間以上保持した後、10℃/hr以下の平均降温速度で700℃以下まで降温する方法が効果的である。より仮想温度を下げるためには、5℃/hrの速度で降温することが好ましく、3℃/hrの速度で降温することがより好ましい。より遅い平均降温速度で降温すれば、より低い仮想温度が達成される。例えば、1℃/hr以下の速度で降温すれば、仮想温度は900℃以下に成り得るが、その場合は1000〜800℃の温度範囲のみを遅い冷却速度、例えば、1℃/hr以下の速度で降温し、それ以外の温度域は5℃/hr以上の冷却速度で冷却することで時間を短縮することができる。
本発明のTiO2−SiO2ガラスを直接法で作製する場合には、通常の合成条件と比べて、(1)合成時の水素分子濃度を上げる、(2)火炎温度を上げる、(3)堆積面温度を上げる、(4)原料ガス濃度を下げる、などを行うことが好ましい。燃焼ガスとしては、分子式にHを含むものを用いるが、供給されるすべてのガスにおけるO/H比が1.5以下であることが好ましく、1.3以下であることがより好ましい。火炎温度は1900℃以上が好ましく、より好ましくは2000℃である。堆積面温度は1800℃以上が好ましく、より好ましくは1900℃以上である。原料ガスがバーナーへ搬送される配管中の原料ガス濃度は20体積%以下が好ましく、より好ましくは10%以下である。上記4項目のうち2項目以上を行うことがより好ましく、3項目以上を行うことがさらに好ましく、これらすべてを行うことが特に好ましい。
OH基濃度が低いTiO2−SiO2ガラスを得るための製造方法としては、スート法が好ましい。スート法とは、ガラス形成原料となるSi前駆体とTi前駆体を火炎加水分解もしくは熱分解させて得られるTiO2−SiO2ガラス微粒子(スート)を堆積させ、その後透明ガラス化温度まで加熱して透明TiO2−SiO2ガラス体を得る製造方法である。またスート法はその作り方により、MCVD法、OVD法、およびVAD法などがある。詳しくは後述する。
ガラス形成原料であるシリカ前駆体およびチタニア前駆体を火炎加水分解させて得られるTiO2−SiO2ガラス微粒子を基材に堆積、成長させて多孔質TiO2−SiO2ガラス体を形成させる。ガラス形成原料としては、ガス化可能な原料であれば特に限定されないが、シリカ前駆体としては、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、SiH3Clなどの塩化物、SiF4、SiHF3、SiH2F2などのフッ化物、SiBr4、SiHBr3などの臭化物、SiI4などのヨウ化物といったハロゲン化ケイ素化合物、またRnSi(OR)4-n(ここにRは炭素数1〜4のアルキル基、nは0〜3の整数)で示されるアルコキシシランが挙げられる。またチタニア前駆体としては、TiCl4、TiBr4などのハロゲン化チタン化合物、またRnTi(OR)4-n(ここにRは炭素数1〜4のアルキル基、nは0〜3の整数)で示されるアルコキシチタンが挙げられる。また、シリカ前駆体およびチタニア前駆体として、シリコンチタンダブルアルコキシドなどのSiとTiの混合化合物を使用することもできる。
上記原料の供給の安定化に加え、多孔質TiO2−SiO2ガラス体を形成する際の種棒の回転数を25回転/分以上で行うことが好ましく、50回転/分以上で行うことがより好ましく、100回転/分以上で行うことがさらに好ましく、250回転/分以上で行うことが特に好ましい。蒸気形態の原料の供給の安定化または均質化に加え、種棒を高速回転させることで、さらに脈理の小さいTiO2−SiO2ガラスを得ることが可能となる。
(a)工程で得られた多孔質TiO2−SiO2ガラス体を減圧下またはヘリウム雰囲気下にて緻密化温度まで昇温して、TiO2−SiO2緻密体を得る。緻密化温度は、通常は1250〜1550℃であり、特に1300〜1500℃であることが好ましい。緻密化温度とは、光学顕微鏡で空隙が確認できなくなるまで多孔質ガラス体を緻密化できる温度をいう。
(c)工程
(b)工程で得られたTiO2−SiO2緻密体を、透明ガラス化温度まで昇温して、透明TiO2−SiO2ガラス体を得る。透明ガラス化温度は1350〜1800℃、特に1400〜1750℃であることが好ましい。透明ガラス化温度とは、光学顕微鏡で結晶が確認できなくなり、透明なガラスが得られる温度をいう。
昇温の雰囲気としては、ヘリウムやアルゴンなどの不活性ガス100%の雰囲気、またはヘリウムやアルゴンなどの不活性ガスを主成分とする雰囲気であることが好ましい。圧力については、減圧または常圧であればよい。減圧の場合は13000Pa以下が好ましい。
(c)工程で得られた透明TiO2−SiO2ガラス体を、軟化点以上の温度に加熱して所望の形状に成形し、成形TiO2−SiO2ガラス体を得る。成形加工の温度としては、1500〜1800℃が好ましい。1500℃未満では、透明TiO2−SiO2ガラスの粘度が高いため、実質的に自重変形が行われず、またSiO2の結晶相であるクリストバライトの成長またはTiO2の結晶相であるルチルもしくはアナターゼの成長が起こり、いわゆる失透が生じる可能性がある。1800℃超では、SiO2の昇華が無視できなくなる可能性がある。
さらに、応力値を良好とするためには以下のような2度成形を行うことが好ましい。まず、上記成形加工温度まで透明TiO2−SiO2ガラス体を加熱し第1成形体に成形した後、基板の外周部を切断する。外周を切断した第1成形体を上記成形加工温度まで加熱し第2成形体へ成形する。この2度成形は、脈理の間隔を小さくすることで濃度勾配が大きくなるため、脈理間での成分拡散が容易となる点で好ましい。また、ガラス体の内部に存在する脈理の応力が大きい部分が外周部分になるように調整できる点で好ましい。第1成形体の体積は、第2成形体の体積の3/4以下であることが好ましい。
なお、(c)工程と(d)工程を連続的に、あるいは同時に行うこともできる。
(d)工程で得られた成形TiO2−SiO2ガラス体をアニール処理する。具体的には、800〜1200℃の温度にて1時間以上保持した後、10℃/hr以下の平均降温速度で700℃以下まで降温するアニール処理を行い、TiO2−SiO2ガラスの仮想温度を制御する。あるいは、1200℃以上の(d)工程で得られた成形TiO2−SiO2ガラス体を700℃まで60℃/hr以下の平均降温速度で降温するアニール処理を行い、TiO2−SiO2ガラスの仮想温度を制御する。700℃以下まで降温した後は放冷できる。放冷の雰囲気は、ヘリウム、アルゴン、窒素などの不活性ガス100%の雰囲気下、これらの不活性ガスを主成分とする雰囲気下、または空気雰囲気下で行うことが可能である。放冷の圧力は減圧または常圧が好ましい。
(e)工程で得られたTiO2−SiO2ガラス体を、300〜1200℃の温度にて10時間以上、水素雰囲気下で保持することで水素を含有したTiO2−SiO2ガラス体を得る。雰囲気としては水素100%の雰囲気下、あるいはヘリウム、アルゴンなどの不活性雰囲気を含む水素雰囲気下であることが好ましく、水素分圧は0.1気圧以上が好ましく、より好ましくは1気圧以上、さらに好ましくは5気圧以上である。水素濃度の分布を良くするためには、保持時間は10時間以上が好ましく、より好ましくは24時間以上である。
本発明のTiO2−SiO2ガラスはインクルージョンがないことが好ましい。インクルージョンとは、ガラス中に存在する異物や泡などである。異物はガラス作製工程のコンタミや結晶析出によって生じる恐れがある。異物や泡などのインクルージョンを排除するためには、上記製造工程において、特に工程(a)でコンタミネーションを抑制すること、さらに工程(b)〜(d)の温度条件を正確にコントロールすることが好ましい。
保護層13の厚さは1nm〜60nm、特に1nm〜20nmであることが好ましい。後述するように、吸収体層はある一定の水素を含有しているが、保護層は逆に水素を含有しないことが好ましい。保護層の水素含有量は、5at%以下、特に3at%以下、さらには1at%以下であることが好ましい。さらに、吸収体層の水素含有量は、保護層の水素含有量よりも、1at%以上、特に3at%以上、さらには5at%以上大きいことが好ましい。
上記の特性を達成するため、EUV光の吸収係数が高い材料で構成されることが好ましい。
吸収体層14のHの含有率が0.1〜50at%である。吸収体層14のHの含有率が0.1at%未満だと、吸収体層14の結晶状態がアモルファスとなりにくく、応力低減の効果も低い。吸収体層14のHの含有率が50at%超だと、アモルファス化は可能であるが、膜の過剰な水素化のためパターン検査光に対して、十分な低反射効果が得られないとともに、膜の導電性が低くなり、パターン描画の際に、チャージアップなどの問題が生じる。また、UV吸収特性が悪化し、好ましくない。
本発明のEUVマスクブランクは、吸収体層14のH含有率が上記範囲であることにより、吸収体層の結晶状態がアモルファスとなりやすく、吸収体表面が平滑性に優れている。
吸収体層14のHの含有率は、2〜50at%が好ましく、2〜10at%がより好ましく、2〜5at%が特に好ましく、さらには、0.1〜30at%が好ましく、0.2〜10at%がより好ましく、さらに0.3〜5atであることが好ましい。
ただし、吸収体層と異なり、低反射層については、Hの含有量は、5at%以下、特に3at%以下、さらには1at%以下であることが好ましい。また、吸収体層の水素含有量が低反射層の水素含有量よりも、1at%以上、特に3at%以上、さらには5at%以上大きいことが好ましい。
したがって、吸収体層14は、B、SiおよびGeを実質的に含有しないことが好ましく、これらの元素の合計含有率が5at%以下であることが好ましい。これらの元素の合計含有率は4at%以下であることがより好ましく、3at%以下であることがさらに好ましい。
吸収体層14表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、吸収体層14表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。吸収体層14表面の表面粗さ(rms)は0.4nm以下であることがより好ましく、0.3nm以下であることがさらに好ましい。
また、吸収体層14の膜応力は、基板の反りや他の膜への影響の大きさを考慮すると、300MPa以下が好ましく、特に100MPa以下であることが好ましい。または、基板の反りや他の膜への影響を考慮すると、200MPa以下、−200MPa以上であることが好ましい。
吸収体層14の厚さは、50〜200nmが好ましく、特に50nm〜100nmが好ましく、さらには45nm〜80nmであることが好ましい。
吸収体層の形成方法
スパッタガス:ArとN2とH2の混合ガス(H2ガス濃度1〜50vol%、好ましくは1〜30vol%、N2ガス濃度1〜80vol%、好ましくは5〜75vol%、Arガス濃度5〜95vol%、好ましくは10〜94vol%、ガス圧1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜40×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜30×10-1Pa。)
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:0.5〜60nm/min、好ましくは1.0〜45nm/min、より好ましくは1.5〜30nm/min
なお、アルゴン以外の不活性ガスを使用する場合、その不活性ガスの濃度が上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にする。また、複数種類の不活性ガスを使用する場合、不活性ガスの合計濃度を上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にする。
低反射層15における検査光の波長の光線反射率が15%以下であれば、該検査時のコントラストが良好である。具体的には、反射層12表面または保護層13表面における検査光の波長の反射光と、低反射層15表面における検査光の波長の反射光と、のコントラストが、30%以上となる。
コントラスト(%)=((R2−R1)/(R2+R1))×100
ここで、検査光の波長におけるR2は反射層12表面または保護層13表面での反射率であり、R1は低反射層15表面での反射率である。なお、上記R1およびR2は、図2に示すように、図1に示すEUVマスクブランク1の吸収体層14(および低反射層15)にパターンを形成した状態で測定する。上記R2は、図2中、パターン形成によって吸収体層14および低反射層15が除去され、外部に露出した反射層12表面または保護層13表面で測定した値であり、R1はパターン形成によって除去されずに残った低反射層15表面で測定した値である。
本発明のEUVマスクブランクが低反射層を有する場合、上記式で表されるコントラストが、45%以上であることがより好ましく、60%以上であることがさらに好ましく、80%以上であることが特に好ましい。
本発明のEUVマスクブランク1の低反射層15では、TaおよびOを以下に述べる特定の比率で含有することで上記の特性を達成する。
Taの含有率は、10〜75at%が好ましく、15〜75at%が特に好ましく、35〜75at%であることがより好ましく、40〜70at%であることがさらに好ましい。Oの含有率は25〜90at%、25〜85at%、25〜65at%であることがより好ましく、30〜60at%であることがさらに好ましい。
低反射層15に含有させることができる元素の一例として、窒素(N)が挙げられる。低反射層15がNを含有することにより、低反射層15表面の平滑性が向上すると考えられる。
吸収体層はある一定の水素を含有しているが、低反射層は逆に水素を含有しないことが好ましい。低反射層の水素含有量は、5at%以下、特に3at%以下、さらには1at%以下であることが好ましい。さらに、吸収体層の水素含有量は、低反射層の水素含有量よりも、1at%以上、特に3at%以上、さらには5at%以上大きいことが好ましい。
上記したように、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度の悪化を防止するため、吸収体層14表面は平滑であることが要求される。低反射層15は、吸収体層14上に形成されるため、同様の理由から、その表面は平滑であることが要求される。
低反射層15表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、低反射層15表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。低反射層15表面の表面粗さ(rms)は0.4nm以下であることがより好ましく、0.3nm以下であることがさらに好ましい。
なお、表面粗さの低減という点では、低反射層15にNを含有させることが好ましい。
なお、低反射層15の結晶状態がアモルファスであること、すなわち、アモルファス構造であること、または微結晶構造であることは、X線回折(XRD)法によって確認することができる。低反射層15の結晶状態がアモルファス構造であるか、または微結晶構造であれば、XRD測定により得られる回折ピークにシャープなピークが見られない。
一方、低反射層15がNを含有する場合、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)およびキセノン(Xe)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む不活性ガスで希釈した酸素(O2)および窒素(N2)雰囲気中で、Taターゲットを用いたスパッタリング法、例えば、マグネトロンスパッタリング法またはイオンビームスパッタリング法を実施することによりTa、NおよびOを含有する低反射層15を形成することができる。または、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつを含む不活性ガスで希釈した窒素(N2)雰囲気中でTaターゲットを放電させてTaおよびNを含有する膜を形成した後、例えば酸素プラズマ中にさらしたり、酸素を用いたイオンビームを照射することによって、形成された膜を酸化することにより、Ta、NおよびOを含有する低反射層15としてもよい。
低反射層(Nを含有しない)を形成する場合
スパッタガス:ArとO2の混合ガス(O2ガス濃度3〜80vol%、好ましくは5〜60vol%、より好ましくは10〜40vol%。ガス圧1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜40×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜30×10-1Pa。)
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:0.01〜60nm/min、好ましくは0.05〜45nm/min、より好ましくは0.1〜30nm/min
低反射層(Nを含有する)を形成する場合
スパッタガス:ArとO2とN2の混合ガス(O2ガス濃度5〜80vol%、N2ガス濃度5〜75vol%、好ましくはO2ガス濃度6〜70vol%、N2ガス濃度6〜35vol%、より好ましくはO2ガス濃度10〜30vol%、N2ガス濃度10〜30vol%。Arガス濃度5〜90vol%、好ましくは10〜88vol%、より好ましくは20〜80vol%、ガス圧1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜40×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜30×10-1Pa。)
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W
成膜速度:0.01〜60nm/min、好ましくは0.05〜45nm/min、より好ましくは0.1〜30nm/min
なお、アルゴン以外の不活性ガスを使用する場合、その不活性ガスの濃度が上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にする。また、複数種類の不活性ガスを使用する場合、不活性ガスの合計濃度を上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にする。
導電膜は、EUVマスクブランクの導電膜として所望の特性を有するものである限り特に限定されない。ここで、導電膜に特に要求される特性は、シート抵抗値が低いこと、表面粗さが小さいこと、である。具体的には、シート抵抗は100Ω/□以下であることが好ましく、50Ω/□以下であることがさらに望ましい。導電膜表面の表面粗さ(rms)が大きい場合、導電膜と静電チェック間で擦れが生じた時に導電膜の剥がれや削れが生じやすく、パーティクル発生の原因となる。導電膜表面の表面粗さ(rms)は、0.5nm以下であれば、導電膜表面が十分平滑であるため、膜の剥がれや削れは生じにくい。導電膜表面の表面粗さ(rms)は0.4nm以下であることがより好ましく、0.3nm以下であることがさらに好ましい。
導電膜は、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法など周知の成膜方法を用いて成膜する。マグネトロンスパッタリング法によりCrN膜を成膜する場合、ターゲットとしてCrターゲットを用い、スパッタガスとしてArとNの混合ガス(ガス圧1.0×10-2Pa〜10×10-1Pa)を使用して投入電力50W〜2000W、成膜速度0.02〜1.0nm/secで厚さ50〜100nmとなるように成膜することが好ましい。
実施例1
本実施例では、図1に示すEUVマスクブランク1を作製した。但し、実施例1のEUVマスクブランク1では、吸収体層14上に低反射層15を形成しなかった。
成膜用の基板11として、SiO2−TiO2系のガラス基板(外形6インチ(152mm)角、厚さが6.3mm)を使用した。このガラス基板の熱膨張率は0.2×10-7/℃、ヤング率は67GPa、ポアソン比は0.17、比剛性は3.07×107m2/s2である。このガラス基板を研磨により、表面粗さ(rms)が0.15nm以下の平滑な表面と100nm以下の平坦度に形成した。
平板形状をした通常の静電チャックに、形成したCrN膜を介して基板11(外形6インチ(152mm)角、厚さ6.3mm)を固定して、該基板11の表面上にイオンビームスパッタリング法を用いてSi膜およびMo膜を交互に成膜することを40周期繰り返すことにより、合計膜厚272nm((4.5nm+2.3nm)×40)のSi/Mo多層反射膜(反射層12)を形成した。
さらに、Si/Mo多層反射膜(反射層12)上に、イオンビームスパッタリング法を用いてRu膜(膜厚2.5nm)と成膜することにより、保護層13を形成した。
CrN膜の成膜条件
ターゲット:Crターゲット
スパッタガス:ArとN2の混合ガス(Ar:70vol%、N2:30vol%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:150W
成膜速度:0.11nm/sec
膜厚:100nm
Si膜の成膜条件
ターゲット:Siターゲット(ホウ素ドープ)
スパッタガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:700V
成膜速度:0.077nm/sec
膜厚:4.5nm
Mo膜の成膜条件
ターゲット:Moターゲット
スパッタガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:700V
成膜速度:0.064nm/sec
膜厚:2.3nm
Ru膜の成膜条件
ターゲット:Ruターゲット
スパッタガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)
電圧:500V
成膜速度:0.023nm/sec
膜厚:2.5nm
吸収体層14の成膜条件は以下の通りである。
吸収体層14(TaNH膜)の成膜条件
ターゲット:Taターゲット
スパッタガス:ArとN2とH2の混合ガス(Ar:89vol%、N2:8.3vol%、H2:2.7vol%、ガス圧:0.46Pa)
投入電力:300W
成膜速度:1.5nm/min
膜厚:60nm
(1)膜組成
吸収体層14(TaNH膜)の組成を、X線光電子分光装置(X−ray Photoelectron Spectrometer)(PERKIN ELEMER−PHI社製)、二次イオン質量分析装置(Secondary Ion Mass Spectrometer)(PHI−ATOMIKA社製)、ラザフォード後方散乱分光装置(Rutherford Back Scattering Spectroscopy)(神戸製鋼社製)を用いて測定する。吸収体層14(TaNH膜)の組成比(at%)は、Ta:N:H=58.1:38.5:3.4(Taの含有率が58.1at%、Nの含有率が38.5at%、Hの含有率3.4at%)である。
吸収体層14(TaNH膜)の結晶状態を、X線回折装置(X−Ray Diffractmeter)(RIGAKU社製)で確認した。得られる回折ピークにはシャープなピークが見られないことから、吸収体層の結晶状態がアモルファス構造または微結晶構造であることを確認した。
吸収体層14(TaNH膜)の膜応力を(KLA-Tencor社製 FLX−2320)を用いて測定したところ−56MPaであった。また、本実施例のTaNH膜の膜応力は、後述する比較例1のTaN膜に比べて非常に小さいことから、マスクのそりが小さく、パターン露光時の寸法精度が高いと期待される。
吸収体層14(TaNH膜)の表面粗さは、原子間力顕微鏡(SII社製、SPI−3800)を用いて、dynamic force modeで測定した。表面粗さの測定領域は1μm×1μmであり、カンチレバーには、SI−DF40(SII社製)を用いた。
吸収体層の表面粗さ(rms)は0.25nmであった。また、本実施例のTaNH膜は表面粗さが、後述する比較例2のTaN膜に比べて小さいことから、パターン形成時のラインエッジラフネスが小さくなると期待される。
また、上記手順で得られるEUVマスクブランクの吸収体層(TaNH膜)のエッチング特性(5)を以下の手順で評価した。
エッチング特性については、上記手順で作製されたEUVマスクブランクを用いて評価する代わりに以下の方法で評価した。
RFプラズマエッチング装置の試料台(4インチ石英基板)上に、試料として下記に記載の方法でRu膜またはTaNH膜が各々成膜されたSiチップ(10mm×30mm)を設置した。この状態で試料台に設置されたSiチップのRu膜またはTaNH膜を以下の条件でプラズマRFエッチングした。
バイアスRF:50W
エッチング時間:120sec
トリガー圧力:3Pa
エッチング圧力:1Pa
エッチングガス:Cl2/Ar
ガス流量(Cl2/Ar):20/80sccm
電極基板間距離:55mm
Ru膜の成膜条件
ターゲット:Ruターゲット
スパッタガス:Arガス(ガス圧:0.3Pa)
電圧:350V
成膜速度:0.25nm/sec
膜厚:2.5nm
エッチング選択比
=(TaNH膜のエッチング速度)/(Ru膜のエッチング速度)
Ru膜およびTaNH膜のエッチング選択比は以下の通りである。
Ru膜のエッチング速度:1.48(nm/min)
TaNH膜のエッチング速度:15.9(nm/min)
上記から計算されるエッチング選択比は10.7である。保護層13とのエッチング選択比は10以上が望ましいが、TaNH膜は十分なエッチング選択比を有していた。
本実施例では、吸収体層14(TaNH膜)上にTa、NおよびOを含有する低反射層15(TaON膜)が形成されたEUVマスクブランク1を作製した。
本実施例において、保護層13上に吸収体層14を形成する手順までは実施例1と同様に実施した。吸収体層14上に、波長257nmの検査光に対する低反射層15としてTa、NおよびOを含有する低反射層を、マグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。低反射層の組成比(at%)は、実施例1と同様の方法で測定した結果、Ta:N:O=22.1:4.4:73.5である。
低反射層15(TaON膜)の成膜条件は以下の通りである。
低反射層15(TaON膜)の成膜条件
ターゲット:Taターゲット
スパッタガス:ArとN2とO2の混合ガス(Ar:36vol%、N2:14vol%、O2:50vol%、ガス圧:0.3Pa)
投入電力:450W
成膜速度:0.28nm/min
膜厚:10nm
(6)反射特性(コントラスト評価)
実施例1において、保護層13(Ru膜)まで形成した段階で、該保護層13表面におけるパターン検査光(波長257nm)の反射率を分光光度計を用いて測定した。また、実施例2で低反射層15を形成した後、該低反射層表面におけるパターン検査光の反射率を測定した。その結果、保護層13層表面での反射率は60.0%であり、低反射層15表面の反射率は9.1%であった。これらの結果と上記した式を用いてコントラストを求めたところ73.6%であった。
得られたEUVマスクブランク1について、低反射層15表面にEUV光(波長13.5nm)を照射してEUV光の反射率を測定した。その結果、EUV光の反射率は0.6%であり、EUV吸収特性に優れていることが確認された。
実施例3では、吸収体層14(TaNH)を、下記の条件で成膜する以外は、実施例1と同様の手順で実施する。
吸収体層14の成膜条件は以下の通りである。
吸収体層14(TaNH膜)の成膜条件
ターゲット:Taターゲット
スパッタガス:ArとN2とH2の混合ガス(Ar:78.0vol%、N2:11.1vol%、H2:10.9vol%、ガス圧:0.36Pa)
投入電力:300W
成膜速度:1.3nm/min
膜厚:60nm
吸収体層14(TaNH)の組成を、実施例1と同様に測定したところ、吸収体層14(TaNH)の組成比(at%)は、Ta:N:H=53.4:36.6:10.0(Taの含有率が53.4at%、Nの含有率が36.6at%、Hの含有率10.0at%)である。得られる吸収体層14の結晶状態をX線回折装置を用いて確認すると、得られる回折ピークにシャープなピークが見られないことから、吸収体層の結晶状態がアモルファス構造または微結晶構造であることが確認される。
また、吸収体層14(TaNH)の膜応力を、実施例1と同様に測定したところ、−56MPaである。
また、上記手順で得られるEUVマスクブランクの吸収体層(TaNH膜)のエッチング特性を実施例2と同様の手順で調べた評価したところ、TaNH膜のエッチング速度は16.2(nm/min)であり、Ru保護層との選択比は、10.9である。保護層13とのエッチング選択比は10以上が望ましく、TaNH膜は十分なエッチング選択比を有している。
実施例4では、吸収体層14を実施例3と同様の手順で作製したTaNH上に、実施例2と同様の手順で低反射層15(TaON)を形成して、EUVマスクブランク1を作製する。
得られるEUVマスクブランク1のパターン検査光(波長257nm)の反射率を、実施例2と同様に測定したところ、低反射層15表面の反射率は8.5%であり、保護層13表面とのコントラストは75.1%である。得られたEUVマスクブランク1について、実施例1と同様にEUV光の反射率を測定したところ、EUV光の反射率は0.6%であり、EUV吸収特性に優れていることが確認される。
実施例5では、吸収体層14(TaNH)を、下記の条件で成膜する以外は、実施例1と同様の手順で実施する。
吸収体層14の成膜条件は以下の通りである。
吸収体層14(TaNH膜)の成膜条件
ターゲット:Taターゲット
スパッタガス:ArとN2とH2の混合ガス(Ar:89.9vol%、N2:8.1vol%、H2:2vol%、ガス圧:0.32Pa)
投入電力:300W
成膜速度:1.3nm/min
膜厚:60nm
吸収体層14(TaNH)の組成を、実施例1と同様に測定したところ、吸収体層14(TaNH)の組成比(at%)は、Ta:N:H=63.9:35.8:0.3(Taの含有率が63.9at%、Nの含有率が35.8at%、Hの含有率が0.3at%)である。得られる吸収体層14の結晶状態をX線回折装置を用いて確認すると、得られる回折ピークにシャープなピークが見られないことから、吸収体層の結晶状態がアモルファス構造または微結晶構造であることが確認される。
また、吸収体層14(TaNH)の膜応力を、実施例1と同様に測定したところ、−56MPaである。
また、上記手順で得られるEUVマスクブランクの吸収体層(TaNH膜)のエッチング特性を実施例1と同様の手順で調べた評価したところ、TaNH膜のエッチング速度は16.2(nm/min)であり、Ru保護層との選択比は、10.7である。保護層13とのエッチング選択比は10以上が望ましく、TaNH膜は十分なエッチング選択比を有していた。
実施例6では、吸収体層14を実施例5と同様の手順で作製したTaNH上に、実施例2と同様の手順で低反射層15(TaON)を形成して、EUVマスクブランク1を作製する。
得られるEUVマスクブランク1のパターン検査光(波長257nm)の反射率を、実施例2と同様に測定したところ、低反射層15表面の反射率は8.5%であり、保護層13表面とのコントラストは75.1%である。得られたEUVマスクブランク1について、実施例1と同様にEUV光の反射率を測定したところ、EUV光の反射率は0.6%であり、EUV吸収特性に優れていることが確認される。
比較例1は、吸収体層14がタンタルの窒化物(TaN)膜であること以外は、実施例1と同様の手順で実施した。TaN膜は以下の条件で成膜した。
TaN層の成膜条件
ターゲット:Taターゲット
スパッタガス:ArとN2の混合ガス(Ar:86vol%、N2:14vol%、ガス圧:0.37Pa)
投入電力:300W
成膜速度:1.1nm/min
膜厚:60nm
得られる吸収体層14の結晶状態をX線回折装置を用いて確認すると、得られる回折ピークにシャープなピークが見られることから、吸収体層が結晶質であることが確認される。
また、吸収体層14(TaN)の膜応力を、実施例1と同様に測定したところ、−3456MPaであった。
また、吸収体層14(TaN)の表面粗さを、実施例1と同様に測定したところ、0.35nmであった。
本比較例1の吸収体層14(TaN膜)は、表面粗さは小さいが、膜応力が大きいため露光時の寸法精度が悪くなることが予測され好ましくない。
比較例2は、吸収体層14の成膜条件を変更した以外は比較例1と同様の手順で実施した。TaN膜は以下の条件で成膜した。
TaN層の成膜条件
ターゲット:Taターゲット
スパッタガス:ArとN2の混合ガス(Ar:91.7vol%、N2:8.3vol%、ガス圧:0.46Pa)
投入電力:300W
成膜速度:1.4nm/min
膜厚:60nm
得られる吸収体層(TaN膜)の結晶状態をX線回折装置を用いて確認すると、得られる回折ピークにシャープなピークが見られることから、吸収体層(TaN膜)が結晶質であることが確認される。
また、吸収体層14(TaN膜)の膜応力を、実施例1と同様に測定したところ、−97MPaであった。
また、吸収体層14(TaN膜)の表面粗さを、実施例1と同様に測定したところ、1.38nmであった。
本比較例2の吸収体層14(TaN膜)は、膜応力は小さいが、表面粗さが大きいためパターン形成時のラインエッジラフネスが大きくなることが予測され、好ましくない。
なお、2008年3月18日に出願された日本特許出願2008−069215号の明細書、特許請求の範囲、図面および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として取り入れるものである。
Claims (21)
- 基板上に、EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収体層と、がこの順に少なくとも形成されたEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、
前記吸収体層が、タンタル(Ta)、窒素(N)および水素(H)を含有し、
前記吸収体層における、TaおよびNの合計含有率が50〜99.9at%であり、Hの含有率が0.1〜50at%であり、
前記吸収体層は、B、SiおよびGeを実質的に含有せず、
前記吸収体層の結晶状態が、アモルファスであることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記吸収体層における、TaおよびNの合計含有率が50〜98at%であり、Hの含有率が2〜50at%である請求項1に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層において、TaとNの組成比がTa:N=9:1〜3:7である請求項1または2に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層表面の表面粗さ(rms)が、0.5nm以下である請求項1ないし3のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層の膜厚が、50〜200nmである請求項1ないし4のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層は、OおよびCの合計含有率が5at%以下である請求項1ないし5のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層の膜応力は300MPa以下である請求項1ないし6のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層上に、マスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層が形成されており、
前記低反射層が、タンタル(Ta)および酸素(O)を含有し、前記低反射層において、Ta含有率が10〜80at%であり、Oの含有率が20〜90at%であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記低反射層において、Ta含有率が30〜80at%であり、Oの含有率が20〜70at%である請求項8に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層上に、マスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層が形成されており、
前記低反射層が、タンタル(Ta)、酸素(O)および窒素(N)を含有し、前記低反射層において、Ta含有率が10〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜90at%であり、OとNの組成比が19:1〜1:19であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記低反射層において、Ta含有率が30〜80at%であり、OおよびNの合計含有率が20〜70at%であり、OとNの組成比が9:1〜1:9である請求項10に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記低反射層表面の表面粗さ(rms)が、0.5nm以下であることを特徴とする請求項8ないし11のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記低反射層の膜厚が、5〜30nmであることを特徴とする請求項8ないし12のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層上に、マスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層が形成されており、
前記吸収体層の水素含有量が前記低反射層の水素含有量よりも、1at%以上大きい請求項1ないし7のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記吸収体層上に、マスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層が形成されており、
前記低反射層の水素含有量が5at%以下である請求項1ないし7のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記反射層と前記吸収体層との間に、前記吸収体層へのパターン形成時に前記反射層を保護するための保護層が形成されており、
吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する前記保護層表面での反射光と、前記低反射層表面での反射光と、のコントラストが、30%以上であることを特徴とする請求項8ないし15のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記反射層と前記吸収体層との間に、前記吸収体層へのパターン形成時に前記反射層を保護するための保護層が形成されており、
前記吸収体層の水素含有量が前記保護層の水素含有量よりも1at%以上大きい請求項1ないし16のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記反射層と前記吸収体層との間に、前記吸収体層へのパターン形成時に前記反射層を保護するための保護層が形成されており、
前記吸収体層の水素含有量が5at%以下である請求項1ないし16のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記保護層が、Ru、Ru化合物、SiO 2 およびCrNからなる群から選ばれるいずれか1種で形成される請求項16ないし18のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層に形成されるパターンの検査に用いられる光の波長に対する、前記低反射層表面の反射率が15%以下であることを特徴とする請求項8ないし19のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体層が、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、およびキセノン(Xe)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含む不活性ガスと、窒素(N 2 )と、水素(H 2 )と、を含む雰囲気中でTaターゲットを用いたスパッタリング法を行うことにより形成されることを特徴とする請求項1ないし20のいずれかに記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
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