JP7263424B2 - 反射型マスクブランク、反射型マスク及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
基板上に形成された多層反射膜と、前記多層反射膜上に形成された位相シフト膜とを備える反射型マスクブランクであって、
前記位相シフト膜形成前の前記多層反射膜からの反射光に対する前記位相シフト膜表面のEUV光に対する反射率が3%超20%未満であって、170度~190度の位相差を有するように、前記位相シフト膜は、2種以上の金属を有する合金からなる材料で構成されてなり、
EUV光の波長における屈折率をn、消衰係数をkとしたとき、
下記式(1)の屈折率n、消衰係数kを満たす金属元素群を群A、下記式(2)の屈折率n、消衰係数kを満たす金属元素群を群Bとし、
前記合金は、前記群Aと前記群Bとからそれぞれ1種以上の金属元素を選択し、前記位相シフト膜の膜厚が設定膜厚に対して±0.5%変動したときの前記位相差の変化量が±2度の範囲であり、かつ反射率の変化量が±0.2%の範囲となるように、組成比が調整されていることを特徴とする反射型マスクブランク。
k>α*n+β・・・・・式(1)
k<α*n+β・・・・・式(2)
(但し、α:比例定数、β:定数とする。)
本発明の構成2は、前記位相シフト膜表面のEUV光に対する反射率が5%超10%以下であって、
前記式(1)及び式(2)におけるαは-0.303であり、βは0.309であ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である。
本発明の構成3は、前記位相シフト膜表面のEUV光に対する反射率が3%超5%以下であって、
前記式(1)及び式(2)におけるαは-0.331であり、βは0.339であ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である。
本発明の構成4は、前記位相シフト膜表面のEUV光に対する反射率が10%超20%以下であって、
前記式(1)及び式(2)におけるαは-0.192であり、βは0.194であ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である。
基板上に形成された多層反射膜と、前記多層反射膜上に形成された位相シフト膜とを備える反射型マスクブランクであって、
前記位相シフト膜形成前の前記多層反射膜からの反射光に対する前記位相シフト膜表面のEUV光の反射率R0が4%、6%又は12%であって、位相差θ0が180度となるように、前記位相シフト膜は、2種以上の金属を有する合金からなる材料で構成されてなり、
前記合金は、前記位相シフト膜の膜厚が設定膜厚に対して±0.5%変動したときの位相差θの許容範囲がθ0-5度≦θ≦θ0+5度であり、かつ反射率Rの許容範囲が0.9R0≦R≦1.1R0となるように、EUV光の波長における屈折率n及び消衰係数kを有し、組成比が調整されていることを特徴とする反射型マスクブランク。
本発明の構成6は、前記合金は、0.877~0.881の範囲に含まれる屈折率、及び0.046~0.052の範囲に含まれる消衰係数を有することを特徴とする構成5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、前記合金は、0.901~0.907の範囲に含まれる屈折率、及び0.035~0.041の範囲に含まれる消衰係数を有することを特徴とする構成5に記載の反射型マスクブランクである。
本発明の構成8は、前記合金は、3つ以上の金属元素が含有された多元系合金であることを特徴とする構成1乃至7の何れか一項に記載の反射型マスクブランクである。
本発明の構成9は、前記位相シフト膜の膜厚は、25nm以上70nm以下であることを特徴とする構成1乃至8の何れか一項に記載の反射型マスクブランクである。
本発明の構成10は、前記多層反射膜の前記位相シフト膜側の最上層は、保護膜を備えていることを特徴とする構成1乃至9の何れか一項に記載の反射型マスクブランクである。
本発明の構成11は、構成1乃至10の何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がパターニングされた位相シフト膜パターンを有することを特徴とする反射型マスクである。
構成11に記載の反射型マスクを用いて半導体基板上にパターンを形成するパターン形成工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
図1に、本発明の第1の実施形態である反射型マスクブランク10の断面模式図を示す。本実施形態の反射型マスクブランク10は、基板12の上に、多層反射膜13と、EUV光の位相をシフトさせる位相シフト膜15とがこの順に形成されている。なお、後述する本発明の第2及び第3の実施形態においても、図1に示す構成のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク10を用いることができる。
k>α*n+β・・・・・式(1)
k<α*n+β・・・・・式(2)
(但し、α:比例定数、β:定数とする。)
k=α*n+β・・・・・式(3)
図1に、本発明の第1の実施形態のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク10の構成を説明するための断面模式図を示す。図1を用いて本発明の反射型マスクブランク10について説明する。
位相シフト膜15表面のEUV光に対する反射率が5%超10%以下の場合、式(1)、式(2)は、
k>-0.303*n+0.309・・・・・式(1)
k<-0.303*n+0.309・・・・・式(2)
となる。式(1)(k>-0.303*n+0.309)を満たす群Aに属する金属元素としては、Pd、Ag、Pt、Au、Ir、W、Cr、Co、Mn、Sn、Ta、V、Ni、Fe、Hf、Cu、Te、Zn、Mg、Ge、Alが挙げられる。式(2)(k<-0.303*n+0.309)を満たす群Bに属する金属元素としては、Rh、Ru、Mo、Nb、Ti、Zr、Y、Siが挙げられる。群A、群Bから各々1種以上の金属元素を選択し、前記位相シフト膜の膜厚が設定膜厚に対して±0.5%変動したときの前記位相差の変化量が±2度の範囲、及び反射率の変化量が±0.2%の範囲となるように、組成比が調整される。
位相シフト膜15表面のEUV光に対する反射率が3%超5%以下の場合、式(1)、式(2)は、
k>-0.331*n+0.339・・・・・式(1)
k<-0.331*n+0.339・・・・・式(2)
となる。式(1)(k>-0.331*n+0.339)を満たす群Aに属する金属元素としては、Ag、Pt、Au、Ir、W、Cr、Co、Mn、Sn、Ta、Ni、Hf、Cu、Te、Zn、Mg、Ge、Alが挙げられる。式(2)(k<-0.331*n+0.339)を満たす群Bに属する金属元素としては、Pd、Rh、Ru、Mo、Nb、V、Ti、Zr、Y、Siが挙げられる。群A、群Bから各々1種以上の金属元素を選択し、前記位相シフト膜の膜厚が設定膜厚に対して±0.5%変動したときの前記位相差の変化量が±2度の範囲、及び反射率の変化量が±0.2%の範囲となるように、組成比が調整される。
位相シフト膜15表面のEUV光に対する反射率が10%超20%以下の場合、式(1)、式(2)は、
k>-0.192*n+0.194・・・・・式(1)
k<-0.192*n+0.194・・・・・式(2)
となる。式(1)(k>-0.192*n+0.194)を満たす群Aに属する金属元素としては、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、Ir、W、Cr、Co、Mn、Sn、Ta、V、Ni、Ti、Hf、Cu、Te、Zn、Mg、Ge、Alが挙げられる。式(2)(k<-0.192*n+0.194)を満たす群Bに属する金属元素としては、Ru、Mo、Nb、Zr、Y、Siが挙げられる。群A、群Bから各々1種以上の金属元素を選択し、前記位相シフト膜の膜厚が設定膜厚に対して±0.5%変動したときの前記位相差の変化量が±2度の範囲、及び反射率の変化量が±0.2%の範囲となるように、組成比が調整される。
本発明は、上述の本発明の反射型マスクブランク10における位相シフト膜15がパターニングされた位相シフト膜パターンを有する反射型マスクである。上述の本発明の反射型マスクブランク10を使用して、本発明の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電子線リソグラフィ法が最も好適である。
本発明は、上述の本発明の反射型マスクを用いて半導体基板上にパターンを形成するパターン形成工程を含む、半導体装置の製造方法である。
本発明の第2の実施形態における反射型マスクブランク10の位相シフト膜15は、第1の実施形態よりも位相差ばらつき及び反射率ばらつきの許容範囲を広げたものである。
本発明の第3の実施形態における反射型マスクブランク10の位相シフト膜15について説明する。複数の反射型マスクブランクを製造する際に、各々異なる反射率を有する反射型マスクブランクを製造する場合があるが、所望の位相差特性及び反射率特性を有しつつ、材料(さらにはその組成比)を変えることなく複数の反射率に対応可能な位相シフト膜を得ることは困難である。本発明の第3の実施形態における位相シフト膜15は、設定膜厚を変えるだけで複数の反射率に対応可能な合金からなる材料で構成される。
図8は、図7の重なり部分を満たす屈折率nと消衰係数kの範囲を示すグラフである。図8のスポットS3A及びスポットS3Bは、反射率R0が4%、6%及び12%の3つの反射率に対応することができる屈折率と消衰係数とをプロットしたときの集合である。即ち、スポットS3A及びスポットS3Bは、図7の螺旋H4%、螺旋H6%及び螺旋H12%の重なり部分である。
例えば、PtPd合金は、組成比が0.10:0.90~0.25:0.75であることが好ましい。
図8のスポットS2A、スポットS2B、スポットS2C、スポットS2D及びスポットS2Eは、反射率R0が6%及び12%の2つの反射率を満たすことが可能な屈折率と消衰係数とをプロットしたときの集合である。即ち、スポットS2A、スポットS2B、スポットS2C、スポットS2D及びスポットS2Eは、図7の螺旋H6%と螺旋H12%との重なり部分である。
例えば、PtMo合金は、組成比が0.60:0.40~0.55:0.45であることが好ましい。
<反射型マスクブランク10の作製>
次に述べる方法で、位相シフト膜15の反射率が6%の特性を有する実施例1の反射型マスクブランク10を作製した。実施例1の反射型マスクブランク10は、基板12上にMo/Si多層反射膜13と、Ru保護膜14と、位相シフト膜15が積層されており、基板12の裏面には、CrN導電膜が形成された構造を有する。
次に、上述の実施例1の反射型マスクブランク10を10枚作製した。作製された10枚の各反射型マスクブランクの位相シフト膜15上に、レジスト膜を膜厚100nmで形成し、描画・現像によりレジストパターンを形成した。その後、このレジストパターンをマスクとし、フッ素系のSF6ガスを用いて、位相シフト膜15をドライエッチングし、位相シフト膜パターンを形成した。その後、レジストパターンを除去して、10枚の反射型マスクを作製した。
実施例1により得られた反射型マスクをEUVスキャナにセットし、半導体基板12上に被加工膜とレジスト膜が形成されたウエハに対してEUV露光を行い、この露光済レジスト膜を現像することにより、被加工膜が半導体基板12上にレジストパターンを形成した。
上述の実施例1において、位相シフト膜15をTaPdMo合金(Ta:Pd:Mo=0.015:0.869:0.116、設定膜厚=28.2nm)とした以外は、実施例1と同様にして反射型マスクブランク、及び反射型マスクを作製した。
上述の実施例1において、位相シフト膜15を以下の表1の材料(合金、組成比)、設定膜厚に変えた以外は実施例1と同様にして、反射型マスクブランク、及び反射型マスクを作製した。また、実施例1と同様にして測定して得られた、位相シフト膜15の屈折率、消衰係数、位相差ばらつき、及び反射率ばらつきは、表2の結果となった。
実施例9は、位相シフト膜15の反射率が4%の特性を有する反射型マスクブランク10、実施例10は、位相シフト膜15の反射率が20%の特性を有する反射型マスクブランク10をそれぞれ作製した。裏面導電膜11、多層反射膜13、保護膜14は実施例1と同様である。
上述の実施例1において、位相シフト膜15を以下の表5の材料(合金、組成比)、設定膜厚に変えた以外は実施例1と同様にして、反射型マスクブランク、及び反射型マスクを作製した。また、実施例1と同様にして測定して得られた、位相シフト膜15の屈折率、消衰係数、位相差ばらつき、及び反射率ばらつきは、表6-1及び表6-2の結果となった。
上述の実施例1において、位相シフト膜15を以下の表7の材料(合金、組成比)、設定膜厚に変えた以外は実施例1と同様にして、反射型マスクブランク、及び反射型マスクを作製した。また、実施例1と同様にして測定して得られた、位相シフト膜15の屈折率、消衰係数、位相差ばらつき、及び反射率ばらつきは、表8-1及び表8-2の結果となった。
参考比較例1として、位相シフト膜の反射率が6%の特性を有する反射型マスクブランク、参考比較例2は、位相シフト膜の反射率が4%の特性を有する反射型マスクブランク、参考比較例3は、位相シフト膜の反射率が12%の特性を有する反射型マスクブランクをそれぞれ作製した。
上述の実施例1において、位相シフト膜15を以下の表11の材料(合金、組成比)、設定膜厚に変えた以外は実施例1と同様にして、反射型マスクブランク、及び反射型マスクを作製した。また、実施例1と同様にして測定して得られた、位相シフト膜15の屈折率、消衰係数、位相差ばらつき、及び反射率ばらつきは、表12-1及び表12-2の結果となった。
11 裏面導電膜
12 基板
13 多層反射膜
14 保護膜
15 位相シフト膜
Claims (13)
- 基板上に形成された多層反射膜と、前記多層反射膜上に形成された位相シフト膜とを備える反射型マスクブランクであって、
前記位相シフト膜は、2種以上の金属を有する合金を含む材料で構成されてなり、
金属元素群を群A及び群Bとしたとき、
群Aの金属元素は、Pd、Ag、Pt、Au、Ir、W、Cr、Mn、Sn、V、Fe及びHfであり、
群Bの金属元素は、Ru、Mo、Nb、Zr及びYであり、
前記合金は、前記群Aと前記群Bとからそれぞれ1種以上の金属元素を選択してなり、
前記位相シフト膜の波長13.5nmにおける屈折率が0.883~0.940かつ消衰係数が0.014~0.042であることを特徴とする反射型マスクブランク。 - 前記群Aの金属元素は、Pd、Ag、Pt、Au、Ir、Mn、Sn、V、Fe及びHfであることを特徴とする請求項1記載の反射型マスクブランク。
- 前記屈折率をn、及び前記消衰係数をkとしたとき、前記屈折率及び前記消衰係数は、k=-0.303*n+0.309を満たす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。
- 前記屈折率をn、及び前記消衰係数をkとしたとき、前記屈折率及び前記消衰係数は、k=-0.192*n+0.194を満たす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。
- 前記合金は、PdRu合金、PdMo合金、PdNb合金又はPdZr合金を含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記合金は、CrRu合金を含むことを特徴とする請求項1、3及び4の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記合金は、3つ以上の金属元素が含有された多元系合金であることを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記位相シフト膜は、酸素、窒素、炭素、ホウ素から選ばれる少なくとも1種以上をさらに含む、請求項1乃至7の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記位相シフト膜のEUV光に対する反射率は、10%超20%以下であることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記位相シフト膜の膜厚は、25nm以上70nm以下であることを特徴とする請求項1乃至9の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記多層反射膜の前記位相シフト膜側の最上層は、保護膜を備えていることを特徴とする請求項1乃至10の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 請求項1乃至11の何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がパターニングされた位相シフト膜パターンを有することを特徴とする反射型マスク。
- 請求項12に記載の反射型マスクを用いて半導体基板上にパターンを形成するパターン形成工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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