JP5716145B1 - 反射型マスクブランク、反射型マスクブランクの製造方法、反射型マスク及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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- H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
- H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
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Abstract
Description
本発明の構成1は、マスクブランク用基板の主表面の上に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜及び吸収体膜を含むマスクブランク用多層膜を有する反射型マスクブランクであって、前記マスクブランク用多層膜が形成されている前記反射型マスクブランク表面における3μm×3μmの領域において、原子間力顕微鏡で測定して得られる二乗平均平方根粗さ(Rms)が0.5nm以下であり、且つ、空間周波数1〜10μm−1のパワースペクトル密度が50nm4以下であることを特徴とする反射型マスクブランクである。
本発明の構成2は、前記マスクブランク用多層膜が、前記多層反射膜の表面のうち、マスクブランク用基板とは反対側の表面に接して配置される保護膜を更に含むことを特徴とする構成1に記載の反射型マスクブランクである。
本発明の構成3は、前記マスクブランク用多層膜が、前記吸収体膜の表面のうち、マスクブランク用基板とは反対側の表面に接して配置されるエッチングマスク膜を更に含む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である。
本発明の構成4は、前記吸収体膜は、タンタルと窒素とを含有し、窒素の含有量が10原子%以上50原子%以下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ブランクである。
本発明の構成5は、前記吸収体膜の膜厚は60nm以下であることを特徴とする構成1乃至4の何れかに記載の反射型マスクブランクである。
本発明の構成6は、前記吸収体膜は、該吸収体膜表面からの反射光と、前記吸収体膜が形成されていない前記多層反射膜又は前記保護膜表面からの反射光との位相差が所定の位相差を有する位相シフト機能を有することを特徴とする構成1乃至5の何れかに記載の反射型マスクブランクである。
本発明の構成7は、マスクブランク用基板の主表面の上に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜及び吸収体膜を含むマスクブランク用多層膜を有する反射型マスクブランクの製造方法であって、前記マスクブランク用基板の主表面の上に、前記多層反射膜を形成する工程と、前記多層反射膜の上に、前記吸収体膜を形成する工程とを含み、前記反射型マスクブランクの表面が、3μm×3μmの領域において、原子間力顕微鏡で測定して得られる二乗平均平方根粗さ(Rms)が0.5nm以下であり、且つ、空間周波数1〜10μm−1のパワースペクトル密度が50nm4以下となるように、前記吸収体膜を形成することを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成8は、前記多層反射膜を形成する工程において、前記多層反射膜は、高屈折率材料のスパッタリングターゲット及び低屈折率材料のスパッタリングターゲットにイオンビームを交互に照射して、イオンビームスパッタリング法により形成されることを特徴とする構成7に記載の反射型マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成9は、前記吸収体膜を形成する工程において、前記吸収体膜は、吸収体膜材料のスパッタリングターゲットを用いる反応性スパッタリング法により形成され、反応性スパッタリングの際の雰囲気ガスに含まれる成分が含有されるように前記吸収体膜が形成され、前記二乗平均平方根粗さ(Rms)が0.5nm以下であり、且つ、前記パワースペクトル密度が50nm4以下となるように、雰囲気ガスの流量を制御することを特徴とする構成7又は8に記載の反射型マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成10は、前記雰囲気ガスは、不活性ガスと、窒素ガスとを含有する混合ガスであることを特徴とする構成9に記載の反射型マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成11は、前記吸収体膜は、タンタルを含む材料のスパッタリングターゲットを用いて形成されることを特徴とする構成7乃至10の何れかに記載の反射型マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成12は、前記吸収体膜を形成する工程において、前記吸収体膜は、吸収体膜材料のスパッタリングターゲットを用いるスパッタリング法により形成され、前記吸収体膜表面が、前記二乗平均平方根粗さ(Rms)が0.5nm以下であり、且つ、空間周波数1〜10μm−1のパワースペクトル密度が50nm4以下となるように、前記吸収体膜の材料と膜厚を選定することを特徴とする構成7又は8に記載の反射型マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成13は、前記吸収体膜の材料が窒素を含む材料とし、前記吸収体膜の膜厚が60nm以下とすることを特徴とする構成12記載の反射型マスクブランクの製造方法。
本発明の構成14は、前記多層反射膜の表面に接して配置される保護膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする構成7乃至13の何れかに記載の反射型マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成15は、前記保護膜は、保護膜材料のスパッタリングターゲットにイオンビームを照射する、イオンビームスパッタリング法により形成されることを特徴とする構成14に記載の反射型マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成16は、前記吸収体膜の表面に接して配置されるエッチングマスク膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする構成7乃至15の何れかに記載の反射型マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成17は、構成1乃至6何れかに記載の反射型マスクブランク、又は構成7乃至16の何れかに記載の製造方法により得られた反射型マスクブランクの前記吸収体膜をパターニングした吸収体パターンを、前記多層反射膜の上に有することを特徴とする反射型マスクである。
本発明の構成18は、構成17に記載の反射型マスクを用いて、露光装置を使用したリソグラフィープロセスを行い、被転写体に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法である。
式(1)において、lは基準長さであり、Zは平均線から測定曲線までの高さである。
ここで、式(3)において、dxはx方向の最小分解能であり、dyはy方向の最小分解能である。
まず、本発明の反射型マスクブランク30の製造に用いることのできるマスクブランク用基板10について以下に説明する。
次に、本発明の反射型マスクブランク30に用いることのできる多層反射膜付き基板20について以下に説明する。
次に、本発明の反射型マスクブランク30について説明する。
次に、本発明の一実施形態に係る反射型マスク40について以下に説明する。
以上説明した反射型マスク40と、露光装置を使用したリソグラフィープロセスにより、半導体基板等の被転写体上に形成されたレジスト膜に、反射型マスク40の吸収体パターン27に基づく回路パターン等の転写パターンを転写し、その他種々の工程を経ることで、半導体基板等の被転写体上に種々の転写パターン等が形成された半導体装置を製造することができる。
マスクブランク用基板10として、大きさが152mm×152mm、厚さが6.35mmのSiO2−TiO2系のガラス基板を準備し、両面研磨装置を用いて、当該ガラス基板の表裏面を、酸化セリウム砥粒やコロイダルシリカ砥粒により段階的に研磨した後、低濃度のケイフッ酸で表面処理した。これにより得られたガラス基板表面の表面粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、二乗平均平方根粗さ(Rms)は0.5nmであった。
加工液:純水
触媒:白金
基板回転数:10.3回転/分
触媒定盤回転数:10回転/分
加工時間:50分
加工圧:250hPa
Moターゲット及びSiターゲットを使用して、イオンビームスパッタリングによりMo層(低屈折率層、厚み2.8nm)及びSi層(高屈折率層、厚み4.2nm)を交互積層し(積層数40ペア)、多層反射膜21を上述のガラス基板上に形成した。イオンビームスパッタリング法による多層反射膜21の成膜の際、イオンビームスパッタリングにおけるガラス基板の主表面の法線に対するMo及びSiスパッタ粒子の入射角度は30度、イオンソースのガス流量は8sccmとした。
実施例1及び2並びに比較例1及び2の反射型マスクブランク30を、表3に示すような条件で作製した。すなわち、実施例試料1〜5及び比較例試料1〜4の場合と同様に、EUV露光用のマスクブランク用基板10の表面に多層反射膜21を成膜した。その後、多層反射膜21の表面に、保護膜22を成膜し、保護膜22上に表3に示す吸収体膜24を成膜した。更にマスクブランク用基板10の裏面に裏面導電膜23を成膜することにより、実施例1及び2並びに比較例1及び2の反射型マスクブランク30を製造した。
実施例1及び2並びに比較例1及び2の反射型マスクブランク30の吸収体膜24の表面に、スピンコート法によりレジストを塗布し、加熱及び冷却工程を経て、膜厚150nmのレジスト膜25を成膜した。次いで、所望のパターンの描画及び現像工程を経て、レジストパターン形成した。当該レジストパターンをマスクにして、所定のドライエッチングにより、吸収体膜24のパターニングを行い、保護膜22上に吸収体パターン27を形成した。なお、吸収体膜24がTaBN膜である場合には、Cl2及びHeの混合ガスによりドライエッチングすることができる。また、吸収体膜24がTaBN膜及びTaBO膜の二層からなる積層膜である場合には、塩素(Cl2)及び酸素(O2)の混合ガス(塩素(Cl2)及び酸素(O2)の混合比(流量比)は8:2)によりドライエッチングすることができる。
実施例3〜5の反射型マスクブランク30を、表4に示すような条件で作製した。実施例試料1〜5及び比較例試料1〜4の場合と同様に、EUV露光用のマスクブランク用基板10の表面に多層反射膜21を成膜した。その後、多層反射膜21の表面に、保護膜22を成膜し、保護膜22上に表4に示す吸収体膜24を成膜した。具体的には、DCスパッタリングにより、タンタル窒化膜(TaN膜)と、クロム炭化酸化窒化膜(CrCON膜)とを積層することによって、吸収体膜24を形成した。TaN膜は、次のように形成した。すなわち、タンタルターゲットを用い、ArガスとN2ガスとの混合ガス雰囲気とした反応性スパッタリング法で、表4に記載している膜厚のTaN膜(Ta:85原子%、N:15原子%)を形成した。CrCON膜は、次のように形成した。すなわち、クロムターゲットを用い、ArガスとCO2ガスとN2ガスの混合ガス雰囲気とした反応性スパッタリング法で、表4に記載している膜厚のCrCON膜(Cr:45原子%、C:10原子%、O:35原子%、N:10原子%)を形成した。更に、実施例1及び2と同様に、マスクブランク用基板10の裏面に裏面導電膜23を成膜することにより、実施例3〜5の反射型マスクブランク30を製造した。
上述の実施例1乃至4、並びに比較例1及び2の反射型マスク40を使用し、露光装置を使用して、半導体基板である被転写体上のレジスト膜にパターン転写を行い、その後、配線層をパターニングして、半導体装置を作製すると、パターン欠陥のない半導体装置を作製することができる。
10 マスクブランク用基板
20 多層反射膜付き基板
21 多層反射膜
22 保護膜
23 裏面導電膜
24 吸収体膜
25 エッチングマスク膜
26 マスクブランク用多層膜
27 吸収体パターン
30 反射型マスクブランク
40 反射型マスク
Claims (18)
- マスクブランク用基板の主表面の上に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜及び吸収体膜を含むマスクブランク用多層膜を有する反射型マスクブランクであって、
前記マスクブランク用多層膜が形成されている前記反射型マスクブランク表面における3μm×3μmの領域において、原子間力顕微鏡で測定して得られる二乗平均平方根粗さ(Rms)が0.5nm以下であり、且つ、空間周波数1〜10μm−1のパワースペクトル密度が50nm4以下であることを特徴とする反射型マスクブランク。 - 前記マスクブランク用多層膜が、前記多層反射膜の表面のうち、マスクブランク用基板とは反対側の表面に接して配置される保護膜を更に含む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。
- 前記マスクブランク用多層膜が、前記吸収体膜の表面のうち、マスクブランク用基板とは反対側の表面に接して配置されるエッチングマスク膜を更に含む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。
- 前記吸収体膜は、タンタルと窒素とを含有し、窒素の含有量が10原子%以上50原子%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。
- 前記吸収体膜の膜厚は60nm以下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。
- 前記吸収体膜は、該吸収体膜表面からの反射光と、前記吸収体膜が形成されていない前記多層反射膜又は前記保護膜表面からの反射光との位相差が所定の位相差を有する位相シフト機能を有することを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の反射型マスクブランク。
- マスクブランク用基板の主表面の上に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜及び吸収体膜を含むマスクブランク用多層膜を有する反射型マスクブランクの製造方法であって、
前記マスクブランク用基板の主表面の上に、前記多層反射膜を形成する工程と、
前記多層反射膜の上に、前記吸収体膜を形成する工程とを含み、
前記反射型マスクブランクの表面が、3μm×3μmの領域において、原子間力顕微鏡で測定して得られる二乗平均平方根粗さ(Rms)が0.5nm以下であり、且つ、空間周波数1〜10μm−1のパワースペクトル密度が50nm4以下となるように、前記吸収体膜を形成することを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法。 - 前記多層反射膜を形成する工程において、前記多層反射膜は、高屈折率材料のスパッタリングターゲット及び低屈折率材料のスパッタリングターゲットにイオンビームを交互に照射して、イオンビームスパッタリング法により形成され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の製造方法。
- 前記吸収体膜を形成する工程において、前記吸収体膜は、吸収体膜材料のスパッタリングターゲットを用いる反応性スパッタリング法により形成され、反応性スパッタリングの際の雰囲気ガスに含まれる成分が含有されるように前記吸収体膜が形成され、前記二乗平均平方根粗さ(Rms)が0.5nm以下であり、且つ、前記パワースペクトル密度が50nm4以下となるように、雰囲気ガスの流量を制御することを特徴とする請求項7又は8に記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記雰囲気ガスは、不活性ガスと、窒素ガスとを含有する混合ガスであることを特徴とする請求項9に記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記吸収体膜は、タンタルを含む材料のスパッタリングターゲットを用いて形成され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の製造方法。
- 前記吸収体膜を形成する工程において、前記吸収体膜は、吸収体膜材料のスパッタリングターゲットを用いるスパッタリング法により形成され、前記吸収体膜表面が、前記二乗平均平方根粗さ(Rms)が0.5nm以下であり、且つ、空間周波数1〜10μm−1のパワースペクトル密度が50nm4以下となるように、前記吸収体膜の材料と膜厚を選定することを特徴とする請求項7又は8に記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記吸収体膜の材料が窒素を含む材料とし、前記吸収体膜の膜厚が60nm以下とすることを特徴とする請求項12記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記多層反射膜の表面に接して配置される保護膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項7乃至13の何れかに記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記保護膜は、保護膜材料のスパッタリングターゲットにイオンビームを照射する、イオンビームスパッタリング法により形成されることを特徴とする請求項14に記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記多層反射膜の表面に接して配置されるエッチングマスク膜を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項7乃至15の何れかに記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 請求項1乃至6何れかに記載の反射型マスクブランク、又は請求項7乃至16の何れかに記載の製造方法により得られた反射型マスクブランクの前記吸収体膜をパターニングした吸収体パターンを、前記多層反射膜の上に有することを特徴とする反射型マスク。
- 請求項17に記載の反射型マスクを用いて、露光装置を使用したリソグラフィープロセスを行い、被転写体に転写パターンを形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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