JP5826886B2 - 透過型マスクブランク、透過型マスク及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
前記基板の転写パターンが形成される側の主表面は、1μm×1μmの領域を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0.15nm以下であり、且つ、空間周波数1μm−1以上のパワースペクトル密度が10nm4以下である構成となっている。
前記多層反射膜付き基板の表面は、1μm×1μmの領域を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0.15nm以下であり、且つ、空間周波数1μm−1以上のパワースペクトル密度が20nm4以下である構成となっている。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の構成となっている。
本発明の構成1は、リソグラフィーに使用されるマスクブランク用基板であって、前記基板の転写パターンが形成される側の主表面は、1μm×1μmの領域を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0.15nm以下であり、且つ、空間周波数1μm−1以上のパワースペクトル密度が10nm4以下である、マスクブランク用基板である。
本発明の構成2は、前記主表面は、1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下のパワースペクトル密度が10nm4以下である、構成1に記載のマスクブランク用基板である。
本発明の構成3は、前記主表面は、1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下のパワースペクトル密度が1nm4以上10nm4以下である、構成2に記載のマスクブランク用基板である。
本発明の構成4は、前記主表面は、触媒基準エッチングにより表面加工された表面である、構成1〜3のいずれか1項に記載のマスクブランク用基板である。
本発明の構成5は、前記基板が、EUVリソグラフィーに使用されるマスクブランク用基板である、構成1〜4のいずれか1つに記載のマスクブランク用基板である。
本発明の構成6は、前記基板が、多成分系のガラスからなる基板の前記主表面上に、金属、合金又はこれらのいずれかに酸素、窒素、炭素の少なくとも一つを含有した材料からなる薄膜を有する、構成5に記載のマスクブランク用基板である。
本発明の構成7は、構成1〜6のいずれか1つに記載したマスクブランク用基板の主表面上に、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を有する、多層反射膜付き基板である。
本発明の構成8は、前記多層反射膜付き基板は、前記多層反射膜上に保護膜を有する、構成7に記載の多層反射膜付き基板である。
本発明の構成9は、構成7又は8に記載の多層反射膜付き基板の前記多層反射膜又は前記保護膜の表面は、1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上のパワースペクトル密度が20nm4以下である、多層反射膜付き基板である。
本発明の構成10は、構成9に記載の多層反射膜付き基板の前記多層反射膜又は前記保護膜の表面は、1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下のパワースペクトル密度が20nm4以下である、多層反射膜付き基板である。
本発明の構成11は、構成9に記載の多層反射膜付き基板の前記多層反射膜又は前記保護膜の表面は、1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数10μm−1以上100μm−1以下のパワースペクトル密度が9nm4以下である、多層反射膜付き基板である。
本発明の構成12は、構成9〜11のいずれか1つに記載の多層反射膜付き基板の前記多層反射膜又は前記保護膜の表面は、1μm×1μmの領域を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0.15nm以下である、多層反射膜付き基板である。
リソグラフィーに使用されるマスクブランク用基板の主表面上に、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表面は、1μm×1μmの領域を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0.15nm以下であり、且つ、空間周波数1μm−1以上のパワースペクトル密度が20nm4以下である、多層反射膜付き基板である。
本発明の構成14は、前記多層反射膜上に保護膜を有する、構成13に記載の多層反射膜付き基板である。
本発明の構成15は、構成13又は14に記載の多層反射膜付き基板の前記多層反射膜又は前記保護膜の表面は、1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下のパワースペクトル密度が20nm4以下である、多層反射膜付き基板である。
本発明の構成16は、構成13又は14に記載の多層反射膜付き基板の前記多層反射膜又は前記保護膜の表面は、1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数10μm−1以上100μm−1以下のパワースペクトル密度が9nm4以下である、多層反射膜付き基板である。
本発明の構成17は、構成1〜4のいずれか1つに記載のマスクブランク用基板の前記主表面上に、転写パターンとなる遮光性膜を有する、透過型マスクブランクである。
本発明の構成18は、構成8〜16のいずれか1つに記載の多層反射膜付き基板の前記多層反射膜上又は前記保護膜上に、転写パターンとなる吸収体膜を有する、反射型マスクブランクである。
本発明の構成19は、構成17に記載の透過型マスクブランクにおける前記遮光性膜をパターニングして、前記主表面上に遮光性膜パターンを有する、透過型マスクである。
本発明の構成20は、構成18に記載した反射型マスクブランクにおける前記吸収体膜をパターニングして、前記多層反射膜上に吸収体パターンを有する、反射型マスクである。
本発明の構成21は、構成19に記載した透過型マスクを用いて、露光装置を使用したリソグラフィープロセスを行い、被転写体上に転写パターンを形成する工程を有する、半導体装置の製造方法である。
本発明の構成22は、構成20に記載した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用い、被転写体上に転写パターンを形成する工程を有する、半導体装置の製造方法である。
[マスクブランク用基板]
まず、本発明の一実施形態に係るマスクブランク用基板について以下に説明する。
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。
次に、本発明の一実施形態に係る多層反射膜付き基板20について以下に説明する。
次に、本発明の一実施形態に係る反射型マスクブランク30について以下に説明する。
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。
次に、本発明の一実施形態に係る透過型マスクブランク50について以下に説明する。
次に、本発明の一実施形態に係る透過型マスク60について以下に説明する。
以上説明した反射型マスク40や透過型マスク60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、前記反射型マスク40の吸収体パターン27や、前記透過型マスク60の遮光性膜パターン61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、半導体基板上に種々の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。
以下、本発明のEUV露光用のマスクブランク用基板、多層反射膜付き基板、反射型マスクブランク、反射型マスクの実施形態を含む実施例1〜3及び5〜7、これらに対する比較例1及び2、本発明のArFエキシマレーザー露光用のマスクブランク用基板、透過型マスクブランク、透過型マスクの実施形態を含む実施例4について、以下に説明する。
まず、本発明に係るEUV露光用のマスクブランク用基板、多層反射膜付き基板、EUV露光用反射型マスクブランク、反射型マスクに関する実施例1について説明する。
マスクブランク用基板10として、大きさが152.4mm×152.4mm、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0.15nmであった。
加工液:アルカリ水溶液(NaOH)+研磨剤(濃度:約2wt%)
研磨剤:コロイダルシリカ、平均粒径:約70nm
研磨定盤回転数:約1〜50rpm
加工圧力:約0.1〜10kPa
研磨時間:約1〜10分
加工液:アルカリ水溶液(NaOH)+研磨剤(コロイダルシリカの平均砥粒50nm、濃度:5wt%)
加工圧力:50g/cm2
研磨時間:約1〜10分。
上述したEUV露光用のマスクブランク用基板10のTaBN膜の表面に、イオンビームスパッタリング法により、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21と、保護膜22を形成して多層反射膜付き基板20を作製した。
上述した多層反射膜付き基板20の多層反射膜21を形成していない裏面に、DCマグネトロンスパッタリング法により、裏面導電膜23を形成した。当該裏面導電膜23は、Crターゲットを多層反射膜付き基板20の裏面に対向させ、Ar+N2ガス(Ar:N2=90%:10%)雰囲気中で反応性スパッタリングを行った。ラザフォード後方散乱分析法により裏面導電膜23の元素組成を測定したところ、Cr:90原子%、N:10原子%であった。また、裏面導電膜23の膜厚は20nmであった。
上述した吸収体膜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、Cl2+Heガスのドライエッチングにより、吸収体膜24であるTaBN膜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。その後、レジスト膜25を除去し、上記と同様の薬液洗浄を行い、反射型マスク40を作製した。尚、上述の描画工程においては、上記基準マークを元に作成された欠陥データに基づいて、欠陥データと被転写パターン(回路パターン)データとを元に、致命欠陥が存在している箇所に吸収体パターン27が配置されるように描画データを補正して、反射型マスク40を作製した。得られた反射型マスク40について、高感度欠陥検査装置(KLA−Tencor社製「Teron600シリーズ」)を使用して欠陥検査を行ったところ、欠陥は確認されなかった。
<マスクブランク用基板の作製>
実施例1と同様に、EUV露光用のマスクブランク用基板10として、大きさが152.4mm×152.4mm、厚さが6.35mmのSiO2−TiO2系のガラス基板を準備し、実施例1と同様に、ガラス基板の表裏面について、両面研磨装置による研磨から磁気粘弾性流体研磨加工法による局所表面加工処理までの工程を行った。
加工液(1段階目):アルカリ水溶液(NaOH)+微細分粒子(濃度:5wt%)
加工液(2段階目):純水
微細粉末粒子:コロイダルシリカ、平均粒径:約100nm
回転体:ポリウレタンロール
回転体回転数:10〜300rpm
ワークホルダ回転数:10〜100rpm
研磨時間:5〜30分
<マスクブランク用基板の作製>
本実施例3では、実施例1及び2と同様に、EUV露光用のマスクブランク用基板10として、大きさが152.4mm×152.4mm、厚さが6.35mmのSiO2−TiO2系のガラス基板を準備し、実施例2とほぼ同様の工程を経て、EUV露光用のマスクブランク用基板10を作製した。但し、本実施例3では、実施例2の局所表面加工処理の仕上げ研磨において、加工液に純水を用いた2段階目のEEM加工を省略した。
上述したEUV露光用のマスクブランク用基板10の主表面に、実施例1と同様のSi膜とMo膜とを交互に積層した膜厚280nmの多層反射膜21を形成し、その表面に膜厚2.5nmのRuからなる保護膜22を成膜した。尚、多層反射膜21のイオンビームスパッタリング条件は、実施例1と同様とした。
<マスクブランク用基板の作製>
比較例1では、実施例2と同様に、EUV露光用のマスクブランク用基板10として、大きさが152.4mm×152.4mm、厚さが6.35mmのSiO2−TiO2系のガラス基板を準備した。
上述したEUV露光用のマスクブランク用基板10の主表面に、実施例1と同様のSi膜とMo膜とを交互に積層した膜厚280nmの多層反射膜21を形成し、その表面に膜厚2.5nmのRuからなる保護膜22を成膜した。尚、多層反射膜21のイオンビームスパッタリング条件は、実施例1と同様とした。
比較例2では、実施例2と同様に、EUV露光用のマスクブランク用基板10として、大きさが152.4mm×152.4mm、厚さが6.35mmのSiO2−TiO2系のガラス基板を準備した。
上述したEUV露光用のマスクブランク用基板10の主表面に、実施例1と同様のSi膜とMo膜とを交互に積層した膜厚280nmの多層反射膜21を形成し、その表面に膜厚2.5nmのRuからなる保護膜22を成膜した。尚、多層反射膜21のイオンビームスパッタリング条件は、実施例1と同様とした。
次に、本発明に係るArFエキシマレーザー露光用のマスクブランク用基板、透過型マスクブランク、透過型マスクに関する実施例4について説明する。
実施例4では、実施例1〜3と同寸法の合成石英ガラス基板を使用した。これ以外は、上述した実施例2の<マスクブランク用基板の作製>と同様の工程を経て、ArFエキシマレーザー露光用のマスクブランク用基板10を作製した。
上述したArFエキシマレーザー露光用のマスクブランク用基板10を、DCマグネトロンスパッタ装置に導入し、その主表面にTaN層を成膜した。DCマグネトロンスパッタ装置内に、Xe+N2の混合ガスを導入し、Taターゲットを用いたスパッタリング法を行った。これにより、当該マスクブランク用基板10の主表面に、膜厚44.9nmのTaN層を成膜した。
尚、遮光性膜51の結晶構造をX線回折装置(XRD)により測定したところ、アモルファス構造であった。
上述した遮光性膜51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、フッ素系(CHF3)ガスを用いたドライエッチングを行い、TaO層をパターニングした後、続いて、塩素系(Cl2)ガスのドライエッチングにより、TaN層のパターニングを行い、マスクブランク用基板10上に遮光性膜パターン61を形成した。その後、レジスト膜25を除去し、上記と同様の薬液洗浄を行い、透過型マスク60を作製した。得られた透過型マスク60について、高感度欠陥検査装置((KLA−Tencor社製「Teron600シリーズ」)を使用して欠陥検査を行ったところ、欠陥は確認されなかった。
実施例1と同様に、EUV露光用のマスクブランク用基板10として、大きさが152.4mm×152.4mm、厚さが6.35mmのSiO2−TiO2系のガラス基板を準備し、実施例1と同様に、ガラス基板の表裏面について、両面研磨装置による研磨から磁気粘弾性流体研磨加工法による局所表面加工処理までの工程を行った。
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
上述したEUV露光用のマスクブランク用基板10の主表面に、実施例1と同様のSi膜とMo膜とを交互に積層した膜厚280nmの多層反射膜21を形成し、その表面に膜厚2.5nmのRuからなる保護膜22を成膜した。尚、多層反射膜21のイオンビームスパッタリング条件は、実施例1と同様とした。
上述の実施例5において、多層反射膜21の成膜条件を、基板主表面の法線に対して、Si膜のスパッタ粒子の入射角度が30度、Mo膜のスパッタ粒子の入射角度が30度となるようにイオンビームスパッタリング法により成膜した以外は、実施例5と同様に、多層反射膜付き基板を作製した。
上述の比較例1におけるEUV露光用のマスクブランク用基板に対して、上述の実施例6の成膜条件により多層反射膜21、および保護膜22を形成して多層反射膜付き基板を作製した。
次に、上述の実施例1〜7、比較例1〜2の反射型マスク、透過型マスクを使用し、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、半導体装置を作製した。その結果、実施例1〜7の反射型マスク及び透過型マスクを使用した場合には、パターン欠陥はなく、半導体装置を作製することができたが、比較例1〜2の反射型マスクを使用した場合には、パターン欠陥が発生し、半導体装置の不良が発生した。これは、マスクブランク用基板、多層反射膜付き基板、反射型マスクブランク、及び反射型マスクにおける欠陥検査において、致命欠陥が疑似欠陥に埋もれて検出できなかったことにより、適正な描画補正、マスク修正が行われなかったことにより、反射型マスクに致命欠陥が存在したことによるものであった。
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
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
50 透過型マスクブランク
51 遮光性膜
60 透過型マスク
Claims (8)
- マスクブランク用基板の主表面上に、転写パターンとなる遮光性膜を有する透過型マスクブランクであって、
前記遮光性膜の表面は、1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm −1 以上10μm −1 以下のパワースペクトル密度が10nm 4 以下であることを特徴とする透過型マスクブランク。 - 前記パワースペクトル密度が1nm 4 以上10nm 4 以下であることを特徴とする請求項1記載の透過型マスクブランク。
- 前記透過型マスクブランクは、前記マスクブランク用基板上に、露光光を遮断する遮光膜が形成されたバイナリー型マスクブランクであることを特徴とする請求項1又は2記載の透過型マスクブランク。
- 前記透過型マスクブランクは、前記マスクブランク用基板上に露光光の位相差を変化させる位相シフト膜が形成された位相シフト型マスクブランクであることを特徴とする請求項1又は2記載の透過型マスクブランク。
- 前記位相シフト型マスクブランクは、前記位相シフト膜上に露光光を遮断する遮光膜が形成されたことを特徴とする請求項4記載の透過型マスクブランク。
- 前記遮光性膜上に、該遮光性膜をパターニングするためのマスクとなるレジスト膜が形成されたレジスト膜付き透過型マスクブランクであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の透過型マスクブランク。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の透過型マスクブランクにおける前記遮光性膜をパターニングして、前記主表面上に遮光性膜パターンを有する透過型マスク。
- 請求項7に記載の透過型マスクを用いて、露光装置を使用したリソグラフィープロセスを行い、被転写体上に転写パターンを形成する工程を有する半導体装置の製造方法。
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