JP5772135B2

JP5772135B2 - 反射型マスクブランク及び反射型マスク

Info

Publication number: JP5772135B2
Application number: JP2011069163A
Authority: JP
Inventors: 原太渡辺; 陽坂田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: JP2012204708A

Description

本発明は、反射型マスクブランク及び反射型マスクに関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっている。既に、リソグラフィの露光も従来の波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光を用いた露光から、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：極端紫外線）領域の光を用いた露光に置き換わりつつある。

ＥＵＶ露光用のマスク（ＥＵＶマスク）は、ＥＵＶ領域の光に対してほとんどの物質が高い光吸収性をもつため、従来の透過型のマスクとは異なり、反射型のマスクである（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）層及びシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層して多層膜からなる光反射膜を形成し、その上にタンタル（Ｔａ）を主成分とする光吸収体によりパターンを形成する技術が開示されている。

また、ＥＵＶ光は前記の通り光の透過を利用する屈折光学系が使用できないことから、露光機の光学系も反射型となる。このため、透過型のビームスプリッターを利用した偏向が不可能である。従って、反射型マスクでは、マスクへの入射光と反射光が同軸上に設計できない欠点があり、このため、ＥＵＶマスクは６度程度光軸を傾けてマスクへ入射した光の反射光を半導体基板に導く手法が採用されている。この光軸の傾斜はマスクパターンに対する光の入射方向に依存して半導体基板上でマスクの配線パターンがマスクパターンとは異なる線幅となる射影効果と呼ばれる問題が指摘されている。そこで、この射影効果を抑制ないし軽減するためにマスクパターンを形成している吸収膜の膜厚を薄膜化する提案があげられている。

この薄膜化では、ＥＵＶ光を吸収するのに必要な光の減衰量が不足するため、半導体基板への反射光が増加し、半導体基板上に塗布されたレジスト膜を感光させてしまう問題が発生する。さらに半導体基板ではチップを多面付で露光するため、隣接するチップにおいてはその境界領域において多重露光が発生する。さらに、ＥＵＶ光源は１３．５ｎｍにその放射スペクトルのピークを有するが、アウトオブバンド(ＯｕｔｏｆＢａｎｄ)と呼ばれる１３．５ｎｍ帯以外の真空紫外線から近赤外線領域の光も放射することが知られている。このアウトオブバンドは本来不必要であり、半導体基板に塗布されたレジストを感光することから、フィルターなどで除去すべき不要な光である。

しかしながらタンタル（Ｔａ）を用いた光吸収膜は真空紫外線から遠紫外線領域の光も反射することから、上述の通り、隣接したチップの境界領域近傍の半導体配線部分において無視できない光量が積算され、配線パターンの寸法に影響を与える問題が発生する。

特開２００７−２７３６５１号公報

本発明の目的は、半導体基板で多重露光されるチップの境界領域に相応するマスク領域からＥＵＶおよびＤＵＶ（ＤｅｅｐＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ：遠紫外線）の反射を除去した反射型マスク及びそのような反射型マスクを作成するための反射型マスクブランクを提供することである。

上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、基板と、前記基板上に形成された遮光膜と、前記遮光膜上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、前記多層反射膜上に形成された前記多層反射膜を保護する保護膜と、前記保護膜上に形成された露光光を吸収する吸収膜と、前記基板の多層反射膜とは反対面上に形成された裏面導電膜とを有した、波長５から１５ｎｍの光を露光光とするリソグラフィで用いられる反射型マスクブランクであって、前記基板は石英(ＳｉＯ２)を主成分とし酸化チタン（ＴｉＯ２)を含む材料で形成され、前記遮光膜はカーボン（Ｃ）を主成分としたダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）もしくは炭化珪素（ＳｉＣ）で形成され、前記多層反射膜はモリブデン(Ｍｏ)を材料とする層と珪素(Ｓｉ)を材料とする層とが重ねられた層が複数重ねられることで構成された多層構造で形成され、前記保護膜は単層構造もしくは積層構造となっており、ルテニウム(Ｒｕ)またはシリコン（Ｓｉ）のいずれかを含む材料で形成され、前記吸収膜は、単層構造もしくは積層構造となっており、前記保護膜上に形成され、タンタル（Ｔａ）及びその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成され、積層構造の場合はその最上層がタンタル（Ｔａ）の酸化物、窒化物、酸窒化物や珪素(Ｓｉ)の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成され、前記裏面導電膜はクロム(Ｃｒ)またはタンタル(Ｔａ）のいずれかの金属もしくはその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成され、前記保護層が積層構造であり、前記保護層の最上層がルテニウム（Ｒｕ）の酸化物、窒化物、酸窒化物や珪素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成されていることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の反射型マスクブランクを用いた反射型マスクであって、前記吸収膜を選択的に除去することで回路パターンが形成され、前記回路パターンを除く前記回路パターンの周囲の部分に、前記吸収膜と前記保護膜と前記多層反射膜とを選択的に除去した枠状の領域が形成されていることを特徴とする反射型マスクである。

本発明の反射型マスクブランクおよび反射マスクによれば、枠状の領域の部分において遮光膜を設けることによりマスクに入射した露光光が基板を一旦透過して裏面導電膜から反射して再度戻ってくる光成分が存在しない。これによりアウトオブバンド光が半導体基板側に導かれず、半導体基板上に塗布されたレジストの感光を避ける上で有利となる。

本発明の反射型マスクブランクスを説明する断面図である。本発明の反射型マスクを説明する平面図である。本発明の実施例を説明する図である。本発明の反射型マスクの製造方法の実施例を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は反射型マスクブランクス（反射型マスクブランク）１０の断面図であり、より具体的には、ＥＵＶ光を用いた露光に使用するマスク用のブランクスである。このＥＵＶ光の波長は、例えば１３．５ｎｍである。基板１１の一面上に遮光膜１２、多層反射膜１３、保護膜１４、吸収膜１５をこの順番で積層して形成する。基板１１の多層反射膜１３とは反対面側には裏面導電膜１６を形成する。遮光膜１２は公知のプラズマＣＶＤやスパッタリング法、イオンプレーティング法を用いて形成する。
多層反射膜１３、保護膜１４、吸収膜１５、裏面導電膜１６は公知のスパッタリング法を用いて形成する。

より具体的に説明する。
反射型マスクブランクス１０は、波長５から１５ｎｍの光を露光光とするリソグラフィで用いられる。
基板１１は、石英(ＳｉＯ_２)を主成分とし酸化チタン（ＴｉＯ_２)を含む材料で形成されている。
遮光膜１２は、基板１１上に形成されている。
遮光膜１２はカーボン（Ｃ）を主成分としたダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）もしくは炭化珪素（ＳｉＣ）で形成されている。
多層反射膜１３は、遮光膜１２上に形成され露光光を反射するものである。
多層反射膜１３は、モリブデン(Ｍｏ)を材料とする層と珪素(Ｓｉ)を材料とする層とが重ねられた層が複数重ねられることで構成された多層構造で形成されている。
保護膜１４は、多層反射膜１３上に形成され多層反射膜１３を保護するものである。
保護膜１４は単層構造もしくは積層構造となっており、ルテニウム(Ｒｕ)またはシリコン（Ｓｉ）のいずれかを含む材料で形成されている。
保護層１４が積層構造である場合、保護層１４の最上層がルテニウム（Ｒｕ）の酸化物、窒化物、酸窒化物や珪素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成されている。
吸収膜１５は、保護膜１４上に形成され露光光を吸収するものである。
裏面導電膜１６は、基板１１の多層反射膜１３とは反対面上に形成されている。
裏面導電膜１６は、クロム(Ｃｒ)またはタンタル(Ｔａ）のいずれかの金属もしくはその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成されている。

本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は図１で示した反射型マスクブランクス１０を用いた露光用反射型マスクである。
回路パターンＡの外側に位置する吸収膜１５、保護膜１４及び、多層反射膜１３の部分に回路パターンＡを囲むように遮光枠領域Ｂを形成した構造である。

本マスクの製造方法を図３および図４に示す。図３は工程を、図４に加工状態の断面図を示す。まず図１のブランクスを用意し、吸収膜１５に回路パターンＡと遮光枠領域Ｂを形成する。電子線に反応を示す化学増幅系や非化学増幅系レジスト２１を塗布(Ｓ１)し、所定の回路パターンＡと遮光枠領域Ｂを描画する(Ｓ２)、その後アルカリ溶液などで現像(Ｓ３)を行い、形成したレジスト２１のパターンをマスクにフッ素系ガスや塩素系ガスを用いたガスプラズマによるエッチング(Ｓ４)を行い、不要なレジスト２１のパターンを酸素プラズマによる灰化や硫酸やオゾン水などの酸化薬液による分解、ないしは有機溶剤などで溶解除去(Ｓ５)する。その後必要に応じて酸・アルカリ系薬品やオゾンガスや水素ガスなどを溶解した超純水や有機アルカリ系薬品、界面活性剤などによる洗浄処理(Ｓ６)と遠心力を利用したスピン乾燥(Ｓ７)を行う。以上で回路パターンＡと遮光枠領域Ｂが形成された。

次に保護膜１４と多層反射膜１３の部分に遮光枠領域Ｂを形成する。上記のマスクに紫外線または電子線に反応を示すレジスト２１を塗布する(Ｓ８)。次に遮光枠領域Ｂを露光または電子線で描画する(Ｓ９)。前記と同じく現像(Ｓ１０)、エッチング(Ｓ１１)、レジストの除去(Ｓ１２)、洗浄(Ｓ１３）、乾燥(Ｓ１４)を行い領域Ｂを完成する。エッチング工程(Ｓ１１)ではまず保護膜１４の除去をフッ素系ガスプラズマを用い、多層反射膜１３は保護膜１４と同じくフッ素系ガスプラズマもしくは塩素ガス系プラズマを交互に用いる方法を行う。

以上の工程により反射型マスク１００が完成した。
言い換えると、反射型マスク１００は、吸収膜１５ａ，１５ｂを選択的に除去することで回路パターンＡが形成され、回路パターンＡを除く回路パターンＡの周囲の部分に、吸収膜１５ａ，１５ｂと保護膜１４と多層反射膜１３とを選択的に除去した枠状の領域Ｂが形成されている。したがって、枠状の領域Ｂに遮光膜１２が設けられることになる。
本発明によれば、遮光枠部分において遮光膜１２を設けることによりマスクに入射した露光光が基板１１を一旦透過して裏面導電膜１６から反射して再度戻ってくる光成分が存在しない。これによりアウトオブバンド光が半導体基板側に導かれず、半導体基板上に塗布されたレジストの感光を避けることが可能となった。

１０反射型マスクブランクス
１１基板
１２遮光膜
１３多層反射膜
１４保護膜
１５ａ、１５ｂ吸収膜
１６裏面導電膜
２１レジスト（パターン）
１００反射型マスク

Claims

基板と、
前記基板上に形成された遮光膜と、
前記遮光膜上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、
前記多層反射膜上に形成された前記多層反射膜を保護する保護膜と、
前記保護膜上に形成された露光光を吸収する吸収膜と、
前記基板の多層反射膜とは反対面上に形成された裏面導電膜とを有した、
波長５から１５ｎｍの光を露光光とするリソグラフィで用いられる反射型マスクブランクであって、
前記基板は石英(ＳｉＯ_２)を主成分とし酸化チタン（ＴｉＯ_２)を含む材料で形成され、
前記遮光膜はカーボン（Ｃ）を主成分としたダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）もしくは炭化珪素（ＳｉＣ）で形成され、
前記多層反射膜はモリブデン(Ｍｏ)を材料とする層と珪素(Ｓｉ)を材料とする層とが重ねられた層が複数重ねられることで構成された多層構造で形成され、
前記保護膜は単層構造もしくは積層構造となっており、ルテニウム(Ｒｕ)またはシリコン（Ｓｉ）のいずれかを含む材料で形成され、
前記吸収膜は、単層構造もしくは積層構造となっており、前記保護膜上に形成され、タンタル（Ｔａ）及びその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成され、
前記裏面導電膜は、クロム(Ｃｒ)またはタンタル(Ｔａ）のいずれかの金属もしくはその酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成され、
前記保護層が積層構造であり、前記保護層の最上層がルテニウム（Ｒｕ）の酸化物、窒化物、酸窒化物や珪素（Ｓｉ）の酸化物、窒化物、酸窒化物のいずれかを含む材料で形成されている、
ことを特徴とする反射型マスクブランク。
請求項１記載の反射型マスクブランクを用いた反射型マスクであって、
前記吸収膜を選択的に除去することで回路パターンが形成され、
前記回路パターンを除く前記回路パターンの周囲の部分に、前記吸収膜と前記保護膜と前記多層反射膜とを選択的に除去した枠状の領域が形成されている、
ことを特徴とする反射型マスク。