JP6556885B2 - 反射型マスクブランク及び反射型マスク、並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
基板上に多層反射膜と、保護膜と、EUV光の位相をシフトさせる位相シフト膜がこの順に形成された反射型マスクブランクであって、前記保護膜は、ルテニウムを主成分として含む材料からなり、前記位相シフト膜は、タンタルを含むタンタル系材料層を有し、前記保護膜表面上に、又は、前記保護膜の一部として前記位相シフト膜と接する側に、前記位相シフト膜との相互拡散を抑止するルテニウムと酸素とを含む拡散防止層が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。
前記タンタル系材料層が前記拡散防止層と隣接していることを特徴とする構成1記載の反射型マスクブランク。
前記拡散防止層の膜厚は0.2nm以上1.5nm以下である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。
前記位相シフト膜は積層構造で形成され、最表面層がクロム系材料層であることを特徴とする構成1乃至構成3の何れか1つに記載の反射型マスクブランク。
前記クロム系材料層は、炭素を含むことを特徴とする構成4記載の反射型マスクブランク。
前記位相シフト膜は積層構造で形成され、最表面層がルテニウム系材料層であることを特徴とする構成1乃至構成3の何れか1つに記載の反射型マスクブランク。
前記位相シフト膜はスパッタリング法にて成膜され、成膜開始から成膜終了まで大気に曝されず連続して成膜された積層構造を有することを特徴とする構成1乃至構成6に記載の反射型マスクブランク。
前記位相シフト膜上に、エッチングマスク膜が形成されていることを特徴とする構成1乃至構成7に記載の反射型マスクブランク。
前記多層反射膜の最上層は、ケイ素(Si)であって、前記最上層と前記保護膜との間に、ケイ素と酸素とを含むケイ素酸化物層を有することを特徴とする構成1乃至構成8の何れか1つに記載の反射型マスクブランク。
構成1乃至9のいずれか一つに記載の反射型マスクブランクによって作製されることを特徴とする反射型マスク。
EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、構成10記載の反射型マスクをセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写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。
前記露光光源のパワー(電力)は、80W以上であることを特徴とする構成11記載の半導体装置の製造方法。
図1は、本発明に係るEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの構成を説明するための概略図である。同図に示されるように、反射型マスクブランク10は、基板12と、露光光であるEUV光を反射する多層反射膜13と、当該多層反射膜13を保護するためのルテニウムを主成分とした材料で形成されるRu系保護膜14と、ルテニウムと酸素とを含む材料で形成される拡散防止層15と、EUV光を吸収するとともに一部のEUV光を反射し、その位相をシフトさせるための位相シフト膜16と、を有し、これらがこの順で積層されるものである。また、基板12の裏面側には、静電チャック用の裏面導電膜11が形成される。
基板12は、EUV光による露光時の熱による吸収体膜パターンの歪みを防止するため、0±5ppb/℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましく用いられる。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、例えば、SiO2−TiO2系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等を用いることができる。
多層反射膜13は、EUVリソグラフィ用反射型マスクにおいて、EUV光を反射する機能を付与するものであり、屈折率の異なる元素が周期的に積層された多層膜の構成となっている。
Ru系保護膜14は、後述するEUVリソグラフィ用反射型マスクの製造工程におけるドライエッチングや洗浄から多層反射膜13を保護するために、多層反射膜13の上に形成される。Ru系保護膜14は、ルテニウムを主成分として含む材料(主成分:50at%以上)により構成され、Ru金属単体でもよいし、RuにNb、Zr、Y、B、Ti、La、Mo、Co、Reなどの金属を含有したRu合金であってよく、窒素を含んでいても構わない。また、Ru系保護膜14を3層以上の積層構造とし、最下層と最上層を、上記Ruを含有する物質からなる層とし、最下層と最上層との間に、Ru以外の金属、若しくは合金を介在させたものとしても構わない。
本発明は、EUV露光機の露光光源が高パワー化した場合においても、反射型マスクのRu系保護膜14とこれに隣接する位相シフト膜パターン(位相シフト膜16)の材料との間で、熱拡散による相互拡散が生じ、これによってEUV光に対する反射率が変動してしまうことを抑止することを目的としており、これを解決するための手段として、Ru系保護膜14の表面上に、又は、Ru系保護膜14の一部として位相シフト膜16と接する側に、拡散防止層15が備えられるものである。拡散防止層15が形成されることによって、EUV露光機の露光光源が高パワーである使用環境下でも保護膜と位相シフト膜の間における熱拡散による相互拡散が抑制されることによりEUV光の反射率の低下が抑制され、反射型マスクが繰り返し使用されても位相シフト効果が低減することが抑止されるものである。
基板12の裏面側(多層反射膜13の形成面の反対側)には、静電チャック用の裏面導電膜11が形成される。静電チャック用の裏面導電膜11に求められる電気的特性は通常100Ω/sq以下である。裏面導電膜11の形成方法は、例えばマグネトロンスパッタリング法やイオンビームスパッタ法により、クロム、タンタル等の金属や合金のターゲットを使用して形成することができる。裏面導電膜11の厚さは、静電チャック用としての機能を満足する限り特に限定されないが、通常10〜200nmである。
上記説明した本実施形態の反射型マスクブランク10を使用して、反射型マスクを作製することができる。EUVリソグラフィ用反射型マスクの製造には、高精細のパターニングを行うことができるフォトリソグラフィー法が最も好適である。
上記本実施形態の反射型マスクを使用して、リソグラフィ技術により半導体基板上に反射型マスクの位相シフト膜パターンに基づく転写パターンを形成し、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。
先ず、実施例1の反射型マスクブランク10について説明する。
(((裏面導電膜)))
SiO2−TiO2系ガラス基板12の裏面にCrNからなる裏面導電膜11をマグネトロンスパッタリング法により下記の条件にて形成した。
裏面導電膜形成条件:Crターゲット、Ar+N2ガス雰囲気(Ar:N2:90%:N:10%)、膜厚20nm。
次に、裏面導電膜11が形成された側と反対側の基板12の主表面上に、多層反射膜13を形成した。基板12上に形成される多層反射膜13は、13.5nmのEUV光に適した多層反射膜とするために、Mo/Si周期多層反射膜を採用した。多層反射膜13は、MoターゲットとSiターゲットを使用し、イオンビームスパッタリング(Arガス雰囲気)により基板12上にMo層およびSi層を交互に積層して形成した。まず、Si膜を4.2nmの厚みで成膜し、続いて、Mo膜を2.8nmの厚みで成膜した。これを一周期とし、同様にして40周期積層し、最後にSi膜を4.0nmの厚みで成膜し、多層反射膜13を形成した。
引き続き、RuNb(Ru:80at%、Nb:20at%)ターゲットを使用したイオンビームスパッタリング(Arガス雰囲気)によりRuNb保護膜14を2.5nmの厚みで成膜した。
次に、Ru系保護膜14の表面に高濃度オゾンガス処理を行った。この場合のオゾンガスの濃度は100体積%とし、処理時間は10分、多層反射膜付き基板を60度に加熱した。これにより、Ru系保護膜14の位相シフト膜16と接する側に、RuO2(膜厚1.0nm)の拡散防止層15を形成した。即ち、Ru系保護膜14の一部が拡散防止層15の機能を有することになる(2.5nmのRu系保護膜14の内の表層側1.0nmが拡散防止層15として機能する)。
次に、DCスパッタリングによりTaN膜(タンタル系材料層161)とCrCON膜(クロム系材料層162)を積層して、位相シフト膜16を形成した。TaN膜は、タンタルターゲットとし、ArガスとN2ガスの混合ガス雰囲気にて反応性スパッタリング法で膜厚5nmのTaN膜(Ta:92.5 at%、N:7.5 at%) を形成した。CrCON膜は、クロムターゲットとし、ArガスとCO2ガスとN2ガスの混合ガス雰囲気にて反応性スパッタリングで膜厚46nmのCrCON膜(Cr:45 at%、C:10 at%、O:35 at%、N:10 at%) を形成した(TaN膜からCrCON膜の形成まで大気に触れさせず連続成膜)。
上記形成したTaN膜とCrCON膜の波長13.5nmにおける屈折率、n、消衰係数kは、それぞれ以下であった。
TaN:n→0.94、k→0.034
CrCON:n→0.93、k→0.037
なお、上記、TaN膜とCrCON膜の膜厚は、波長13.5nmにおいて反射率が2%、位相差が180度となるように設定してある。
次に、位相シフト膜16上にエッチングマスク膜17であるSiO2膜をRFスパッタリングにより膜厚5nmで形成した。
次に、上記反射型マスクブランク10を用いて、反射型マスク20を作製した。
TaN:n→0.94、k→0.034
Ru:n→0.888、k→0.017
なお、上記、TaN膜とRu膜の膜厚は、波長13.5nmにおいて反射率が26%、位相差が180度となるように設定してある。
図7は、比較例である従来のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクからEUVリソグラフィ用反射型マスクを作製する工程を示す模式図である。
Claims (13)
- 基板上に多層反射膜と、保護膜と、EUV光の位相をシフトさせる位相シフト膜がこの順に形成された反射型マスクブランクであって、
前記保護膜は、Ru金属単体、RuにNb、Zr、Y、B、Ti、La、Mo、Co及びReから選ばれる少なくとも1つの金属を含有するRu合金、又はこれらに窒素を含む材料からなり、
前記位相シフト膜は、タンタルを含むタンタル系材料層を有し、
前記保護膜表面上に、又は、前記保護膜の一部として前記位相シフト膜と接する側に、前記位相シフト膜との相互拡散を抑止するルテニウムと酸素とを含む拡散防止層が形成され、
前記拡散防止層のルテニウムと酸素の比率は、ルテニウムを1としたときに酸素が0.8以上2.2以下であることを特徴とする反射型マスクブランク。 - 前記位相シフト膜は、塩素系ガス又はフッ素系ガスでエッチング可能な材料層を有し、
前記材料層が前記拡散防止層と隣接している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。 - 前記拡散防止層の膜厚は0.2nm以上1.5nm以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の反射型マスクブランク。
- 前記拡散防止層は、N又はHを含むことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1つに記載の反射型マスクブランク。
- 前記位相シフト膜は積層構造で形成され、最表面層がクロム系材料層であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1つに記載の反射型マスクブランク。
- 前記クロム系材料層は、炭素を含むことを特徴とする請求項5に記載の反射型マスクブランク。
- 前記位相シフト膜は積層構造で形成され、最表面層がルテニウム系材料層であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1つに記載の反射型マスクブランク。
- 前記位相シフト膜上に、エッチングマスク膜が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項7に記載の反射型マスクブランク。
- 前記多層反射膜の最上層は、ケイ素(Si)であって、前記最上層と前記保護膜との間に、ケイ素と酸素とを含むケイ素酸化物層を有することを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか1つに記載の反射型マスクブランク。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の反射型マスクブランクによって作製されることを特徴とする反射型マスク。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の反射型マスクブランクにおける前記位相シフト膜をスパッタリング法にて成膜し、成膜開始から成膜終了まで大気に曝されず連続して成膜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。
- EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、請求項10に記載の反射型マスクをセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写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。
- 前記露光光源のパワー(電力)は、80W以上であることを特徴とする請求項12記載の半導体装置の製造方法。
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