JP7193344B2 - 反射型マスクブランク、反射型マスクの製造方法、及び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、吸収体膜及びエッチングマスク膜をこの順で有する反射型マスクブランクであって、
前記吸収体膜は、ニッケル(Ni)を含む材料からなり、
前記エッチングマスク膜は、クロム(Cr)を含む材料又はケイ素(Si)を含む材料からなることを特徴とする反射型マスクブランク。
前記エッチングマスク膜は、クロム(Cr)を含み、実質的に酸素(O)を含有しない材料からなる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。
前記多層反射膜と吸収体膜との間に保護膜を有し、
前記保護膜は、ルテニウム(Ru)を含む材料からな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。
構成1乃至3の何れか一つに記載の反射型マスクブランクの前記エッチングマスク膜上にレジストパターンを形成し、前記エッチングマスク膜は、クロム(Cr)を含む材料からなり、
前記レジストパターンをマスクにして、塩素系ガスと酸素ガスを含むドライエッチングガスにより前記エッチングマスク膜をドライエッチングでパターニングしてエッチングマスクパターンを形成し、
前記エッチングマスクパターンをマスクにして、実質的に酸素を含まない塩素系ガスを含むドライエッチングガスにより前記吸収体膜をドライエッチングでパターニングして吸収体パターンを形成することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
構成1乃至3の何れか一つに記載の反射型マスクブランクの前記エッチングマスク膜上にレジストパターンを形成し、前記エッチングマスク膜は、ケイ素(Si)を含む材料からなり、
前記レジストパターンをマスクにして、フッ素含有ガスを含むドライエッチングガスにより前記エッチングマスク膜をドライエッチングでパターニングしてエッチングマスクパターンを形成し、
前記エッチングマスクパターンをマスクにして、実質的に酸素を含まない塩素系ガスを含むドライエッチングガスにより前記吸収体膜をドライエッチングでパターニングして吸収体パターンを形成することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
前記吸収体パターンを形成した後、前記エッチングマスクパターンを剥離すること特徴とする構成4又は5に記載の反射型マスクの製造方法。
EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、構成4乃至6の何れか一つに記載の反射型マスクの製造方法により得られた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。
図1は、本発明の反射型マスクブランクの構成を説明するための要部断面模式図である。図1に示されるように、反射型マスクブランク100は、基板1と、多層反射膜2と、保護膜3と、EUV光を吸収する吸収体膜4と、エッチングマスク膜(エッチング用ハードマスク)5とを有し、これらがこの順で積層される。多層反射膜2は、第1主表面(表面)側に形成され、露光光であるEUV光を反射する。保護膜3は、多層反射膜2を保護するために設けられる。保護膜3は、後述する吸収体膜4をパターニングする際に使用するエッチャント、及び洗浄液に対して耐性を有する材料で形成される。エッチングマスク膜5は、吸収体膜4をエッチングする際のマスクとなる。また、基板1の第2主表面(裏面)側には、通常、静電チャック用の裏面導電膜6が形成される。
基板1としては、EUV光による露光時の熱による吸収体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、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2は、反射型マスク200において、EUV光を反射する機能を付与するものである。多層反射膜2は、屈折率の異なる元素を主成分とする各層が周期的に積層された多層膜の構成を有する。
保護膜3は、後述する反射型マスク200の製造工程におけるドライエッチング及び洗浄から多層反射膜2を保護するために、多層反射膜2の上に形成される。また、電子線(EB)を用いた位相シフトパターンの黒欠陥修正の際に、保護膜3によって多層反射膜2を保護することができる。図1に、保護膜3が1層の場合を示す。保護膜3を、3層以上の積層構造とすることができる。例えば、保護膜3の最下層と最上層を、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構造とすることができる。保護膜3の材料としては、ルテニウムを主成分として含む材料、例えばRu金属単体、Ruにチタン(Ti)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、ホウ素(B)、ランタン(La)、コバルト(Co)、レニウム(Re)などの金属を含有したRu合金を用いることができる。また、これらの保護膜3の材料は、窒素を更に含むことができる。これらの材料の中で、特にTiを含有したRu系保護膜を用いることが好ましい。Tiを含有したRu系保護膜を用いる場合には、多層反射膜2の表面からRu系保護膜への多層反射膜構成元素であるケイ素の拡散が小さくなる。そのため、マスク洗浄時の表面荒れが少なくなり、膜はがれも起こしにくくなるという特徴がある。表面荒れの低減は、EUV露光光に対する反射率低下防止に直結する。そのため、表面荒れの低減は、EUV露光の露光効率改善、及びスループット向上のために重要である。
保護膜3の上に、EUV光を吸収するための吸収体膜4が形成される。吸収体膜4の材料としては、EUV光を吸収する機能を有し、ドライエッチングにより加工が可能な材料を用いる。本実施形態の吸収体膜4の材料として、ニッケル(Ni)単体又はNiを主成分として含むニッケル化合物を用いる。NiはTaに比べてEUV光の消衰係数が大きく、塩素(Cl)系ガスでドライエッチングすることが可能な材料である。Niの13.5nmにおける屈折率nは約0.948、消衰係数kは約0.073である。これに対して、従来の吸収体膜の材料の例であるTaBNの場合、屈折率nは約0.949、消衰係数kは約0.030である。
吸収体膜4上にはエッチングマスク膜5が形成される。エッチングマスク膜5の材料としては、エッチングマスク膜5に対する吸収体膜4のエッチング選択比が高い材料を用いる。ここで、「Aに対するBのエッチング選択比」とは、エッチングを行いたくない層(マスクとなる層)であるAとエッチングを行いたい層であるBとのエッチングレートの比をいう。具体的には「Aに対するBのエッチング選択比=Bのエッチング速度/Aのエッチング速度」の式によって特定される。また、「選択比が高い」とは、比較対象に対して、上記定義の選択比の値が大きいことをいう。エッチングマスク膜5に対する吸収体膜4のエッチング選択比は、1.5以上が好ましく、3以上が更に好ましく、5以上がより好ましい。
基板1の第2主表面(裏面)側(多層反射膜2形成面の反対側)には、一般的に、静電チャック用の裏面導電膜6が形成される。静電チャック用の裏面導電膜6に求められる電気的特性は通常100Ω/square以下である。裏面導電膜6は、例えばマグネトロンスパッタリング法又はイオンビームスパッタリング法により、クロム、タンタル等の金属及び合金のターゲットを使用して形成することができる。代表的な裏面導電膜6の材料は、光透過型マスクブランクなどのマスクブランク製造でよく用いられるCrN及びCrである。裏面導電膜6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10nmから200nmである。また、この裏面導電膜6はマスクブランク100の第2主表面側の応力調整も兼ね備えている。裏面導電膜6は、第1主表面側に形成された各種膜からの応力とバランスをとって、平坦な反射型マスクブランク100が得られるように調整されている。
本実施形態の反射型マスクブランク100を使用して、反射型マスク200を製造することができる。ここでは概要説明のみを行い、後に実施例において図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態の反射型マスク200を使用してEUV露光を行うことにより、半導体基板上に、反射型マスク200上の吸収体パターン4aに基づく所望の転写パターンを、シャドーイング効果による転写寸法精度の低下を抑えて形成することができる。また、本実施形態の反射型マスク200の吸収体パターン4aが、側壁ラフネスの少ない微細で高精度なパターンであるため、高い寸法精度で所望のパターンを半導体基板上に形成できる。このリソグラフィ工程に加え、被加工膜のエッチング、絶縁膜、導電膜の形成、ドーパントの導入、及びアニールなど種々の工程を経ることで、所望の電子回路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100について、説明する。実施例1の反射型マスクブランク100は、裏面導電膜6と、基板1と、多層反射膜2と、保護膜3と、吸収体膜4と、エッチングマスク膜5とを有する。吸収体膜4はニッケル、エッチングマスク膜5はクロム系材料からなる。なお、図2(a)に示されるように、エッチングマスク膜5上にはレジスト膜11が形成される。
裏面導電膜形成条件:Crターゲット、ArとN2の混合ガス雰囲気(Ar:90%、N:10%)、膜厚20nm
Ni:n=約0.948、k=約0.073
エッチングマスク膜形成条件:Crターゲット、ArとN2の混合ガス雰囲気(Ar:90%、N:10%)
膜厚:10nm(吸収体膜4の厚さ30nm)、11.6nm(吸収体膜4の厚さ34.8nm)、13.2nm(吸収体膜4の厚さ39.5nm)
ラザフォード後方散乱分析法によりエッチングマスク膜5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。
実施例2の反射型マスクブランク100について、説明する。実施例1と同様に、実施例2の反射型マスクブランク100は、裏面導電膜6と、基板1と、多層反射膜2と、保護膜3と、吸収体膜4と、エッチングマスク膜5とを有する。実施例2の反射型マスクブランク100は、エッチングマスク膜5がケイ素系材料からなること以外は、実施例1と同様である。
エッチングマスク膜形成条件:SiO2ターゲット、Arガス雰囲気(Ar:100%)
膜厚:13nm(吸収体膜4の厚さ30nm)、15.1nm(吸収体膜4の厚さ34.8nm)、17.2nm(吸収体膜4の厚さ39.5nm)
比較例1の反射型マスクブランクについて、説明する。比較例1の反射型マスクブランクは、裏面導電膜6と、基板1と、多層反射膜2と、保護膜3と、吸収体膜4とを有する。ただし、比較例1の反射型マスクブランクは、実施例1とは異なり、エッチングマスク膜5を有しない。比較例1の反射型マスクブランクの基板1、多層反射膜2、保護膜3及び吸収体膜4は、実施例1と同じである。
2 多層反射膜
3 保護膜
4 吸収体膜
4a 吸収体パターン
5 エッチングマスク膜
5a エッチングマスクパターン
6 裏面導電膜
11 レジスト膜
11a レジストパターン
100 反射型マスクブランク
200 反射型マスク
Claims (11)
- 基板上に、多層反射膜、吸収体膜及びエッチングマスク膜をこの順で有する反射型マスクブランクであって、
前記吸収体膜は、ニッケル(Ni)を含む材料からなり、
前記エッチングマスク膜は、クロム(Cr)を含む材料からなることを特徴とする反射型マスクブランク。 - 前記エッチングマスク膜は、クロム(Cr)を含み、実質的に酸素(O)を含有しない材料からな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。
- 前記エッチングマスク膜の膜厚は、3nm以上15nm以下であることを特徴とする請求項2に記載の反射型マスクブランク。
- 前記吸収体膜は、その表層にニッケル化合物の酸化層を有し、
前記酸化層の厚さは、1nm以上5nm以下であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一つに記載の反射型マスクブランク。 - 前記吸収体膜は、前記ニッケル(Ni)に、チタン(Ti)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、テルル(Te)、パラジウム(Pd)、タンタル(Ta)及びタングステン(W)のうち少なくとも1つを添加したニッケル化合物を含む材料からなることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一つに記載の反射型マスクブランク。
- 前記ニッケル化合物のNi含有比率は、50原子%以上100原子%未満であることを特徴とする請求項4又は5に記載の反射型マスクブランク。
- 前記吸収体膜は、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6の何れか一つに記載の反射型マスクブランク。
- 前記多層反射膜と吸収体膜との間に保護膜を有し、
前記保護膜は、ルテニウム(Ru)を含む材料からなることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一つに記載の反射型マスクブランク。 - 請求項1乃至8の何れか一つに記載の反射型マスクブランクの前記エッチングマスク膜上にレジストパターンを形成し、
前記レジストパターンをマスクにして、塩素系ガスと酸素ガスを含むドライエッチングガスにより前記エッチングマスク膜をドライエッチングでパターニングしてエッチングマスクパターンを形成し、
前記エッチングマスクパターンをマスクにして、実質的に酸素を含まない塩素系ガスを含むドライエッチングガスにより前記吸収体膜をドライエッチングでパターニングして吸収体パターンを形成することを特徴とする反射型マスクの製造方法。 - 前記吸収体パターンを形成した後、前記エッチングマスクパターンを剥離すること特徴とする請求項9に記載の反射型マスクの製造方法。
- EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、請求項9又は10に記載の反射型マスクの製造方法により得られた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。
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