JP7479884B2 - 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、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
基板と、該基板の上に設けられた多層反射膜と、該多層反射膜の上に設けられた保護膜とを有する多層反射膜付き基板であって、
前記保護膜は、前記基板側から、ケイ素(Si)を含む第1のSi材料層と、第1の層と、第2の層とを含み、
前記第1の層は、第1の希ガス元素を含み、
前記第2の層は、前記第1の希ガス元素とは異なる第2の希ガス元素を含むことを特徴とする多層反射膜付き基板。
前記第1の希ガス元素及び第2の希ガス元素は、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)及びキセノン(Xe)から選択される少なくとも1つを含むことを特徴とする構成1に記載の多層反射膜付き基板。
前記第2の希ガス元素は、前記第1の希ガス元素よりも原子量が小さいことを特徴とする構成1又は2に記載の多層反射膜付き基板。
前記第2の希ガス元素は、前記第1の希ガス元素よりも原子量が大きいことを特徴とする構成1又は2に記載の多層反射膜付き基板。
前記第1の層は、ルテニウム(Ru)を含む第1のRu材料層であり、
前記第2の層は、ルテニウム(Ru)を含み、前記第1のRu材料層とは組成が異なる第2のRu材料層であることを特徴とする構成1乃至4の何れかに記載の多層反射膜付き基板。
前記第1の層は、ルテニウム(Ru)を含む第3のRu材料層であり、
前記第2の層は、ケイ素(Si)と、酸素(O)及び窒素(N)から選択される少なくとも1つとを含む第2のSi材料層であることを特徴とする構成1乃至4の何れかに記載の多層反射膜付き基板。
構成1乃至6の何れかに記載の多層反射膜付き基板の前記保護膜の上に、吸収体膜を備えることを特徴とする反射型マスクブランク。
構成7に記載の反射型マスクブランクの前記吸収体膜をパターニングした吸収体パターンを備えることを特徴とする反射型マスク。
構成8に記載の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プロセスを行い、被転写体に転写パターンを形成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。
基板10は、EUV光による露光時の熱による転写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12は、屈折率の異なる元素を主成分とする複数の層が周期的に積層された構成を有している。一般的に、多層反射膜12は、高屈折率材料である軽元素又はその化合物の薄膜(高屈折率層)と、低屈折率材料である重元素又はその化合物の薄膜(低屈折率層)とが交互に40~60周期程度積層された多層膜からなる。
多層反射膜12を形成するために、基板10側から高屈折率層と低屈折率層をこの順に複数周期積層してもよい。この場合、1つの(高屈折率層/低屈折率層)の積層構造が、1周期となる。
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12を保護するために、多層反射膜12の上に、又は多層反射膜12の表面に接するように保護膜14を形成することができる。また、保護膜14は、電子線(EB)を用いた転写パターンの黒欠陥修正の際に、多層反射膜12を保護する機能も有している。多層反射膜12の上に保護膜14が形成されることにより、反射型マスク200を製造する際の多層反射膜12の表面へのダメージを抑制することができる。その結果、多層反射膜12のEUV光に対する反射率特性が良好となる。
第1の層18及び第2の層20の合計の膜厚は、保護膜14としての機能を果たすことができる限り特に制限されない。EUV光の反射率の観点から、第1の層18及び第2の層20の合計の膜厚は、1.0nmから8.0nmであることが好ましく、1.5nmから6.0nmであることがより好ましい。また、第1の層18の膜厚は、0.5nmから2.0nmであることが好ましく、1.0nmから1.5nmであることがより好ましい。また、第2の層20の膜厚は、1.0nmから7.0nmであることが好ましく、1.5nmから4.0nmであることがより好ましい。
本実施形態の反射型マスクブランク110の吸収体膜24は、保護膜14の上に形成される。吸収体膜24の基本的な機能は、EUV光を吸収することである。吸収体膜24は、EUV光の吸収を目的とした吸収体膜24であってもよいし、EUV光の位相差も考慮した位相シフト機能を有する吸収体膜24であっても良い。位相シフト機能を有する吸収体膜24とは、EUV光を吸収するとともに一部を反射させて位相をシフトさせるものである。すなわち、位相シフト機能を有する吸収体膜24がパターニングされた反射型マスク200において、吸収体膜24が形成されている部分では、EUV光を吸収して減光しつつパターン転写に悪影響がないレベルで一部の光を反射させる。また、吸収体膜24が形成されていない領域(フィールド部)では、EUV光は、保護膜14を介して多層反射膜12で反射される。そのため、位相シフト機能を有する吸収体膜24からの反射光と、フィールド部からの反射光との間に所望の位相差が生ずる。位相シフト機能を有する吸収体膜24は、吸収体膜24からの反射光と、多層反射膜12からの反射光との位相差が170度から190度となるように形成されることが好ましい。180度近傍の反転した位相差の光同士がパターンエッジ部で干渉し合うことにより、投影光学像の像コントラストが向上する。その像コントラストの向上に伴って解像度が上がり、露光量裕度、及び焦点裕度等の露光に関する各種裕度を大きくすることができる。
基板100の第2主表面(多層反射膜12が形成された側と反対側の主表面)の上には、静電チャック用の裏面導電膜22が形成される。静電チャック用として、裏面導電膜22に求められるシート抵抗は、通常100Ω/□(Ω/square)以下である。裏面導電膜22は、例えば、クロム又はタンタル等の金属、又はそれらの合金のターゲットを使用した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って形成することができる。裏面導電膜22の材料は、クロム(Cr)又はタンタル(Ta)を含む材料であることが好ましい。例えば、裏面導電膜22の材料は、Crに、ホウ素、窒素、酸素、及び炭素から選択される少なくとも一つを含有したCr化合物であることが好ましい。Cr化合物としては、例えば、CrN、CrON、CrCN、CrCON、CrBN、CrBON、CrBCN及びCrBOCNなどを挙げることができる。また、裏面導電膜22の材料は、Ta(タンタル)、Taを含有する合金、又はこれらのいずれかにホウ素、窒素、酸素、及び炭素の少なくとも一つを含有したTa化合物であることが好ましい。Ta化合物としては、例えば、TaB、TaN、TaO、TaON、TaCON、TaBN、TaBO、TaBON、TaBCON、TaHf、TaHO、TaHN、TaHON、TaHON、TaHCON、TaSi、TaSiO、TaSiN、TaSiONCON、TaSi、TaSiO、TaSiN、TaSiON、及びTaSiCONなどを挙げることができる。
吸収体膜24の上には、エッチングマスク膜28を形成してもよい。エッチングマスク膜28の材料としては、エッチングマスク膜28に対する吸収体膜24のエッチング選択比が高い材料を用いることが好ましい。エッチングマスク膜28対する吸収体膜24のエッチング選択比は、1.5以上が好ましく、3以上が更に好ましい。
本実施形態の反射型マスクブランク110を使用して、本実施形態の反射型マスク200を製造することができる。以下、反射型マスクの製造方法の例について説明する。
図4に示すように、まず、基板10と、基板10の上に形成された多層反射膜12と、多層反射膜12の上に形成された保護膜14(第1のSi材料層16、第1の層18、及び第2の層20)と、保護膜14の上に形成された吸収体膜24とを有する反射型マスクブランク110を準備する(図4(a))。つぎに、吸収体膜24の上に、レジスト膜26を形成する(図4(b))。レジスト膜26に、電子線描画装置によってパターンを描画し、さらに現像・リンス工程を経ることによって、レジストパターン26aを形成する(図4(c))。
本実施形態の反射型マスク200を使用したリソグラフィーにより、半導体基板上に転写パターンを形成することができる。この転写パターンは、反射型マスク200のパターンが転写された形状を有している。半導体基板上に反射型マスク200によって転写パターンを形成することによって、半導体装置を製造することができる。
(1)第2の希ガス元素は、第1の希ガス元素よりも原子量が小さい。以下、このような条件を満たす保護膜14の構成を、「第1の構成」と呼ぶ。
(2)あるいは、第2の希ガス元素は、第1の希ガス元素よりも原子量が大きい。以下、このような条件を満たす保護膜14の構成を、「第2の構成」と呼ぶ。
以下、保護膜14が第1の構成の場合における、本実施形態の多層反射膜付き基板100、反射型マスクブランク110、及び反射型マスク200の効果について説明する。
以下、保護膜14が第2の構成の場合における、本実施形態の多層反射膜付き基板100、反射型マスクブランク110、及び反射型マスク200の効果について説明する。
実施例1、2の多層反射膜付き基板100は、図1に示すように、基板10と、多層反射膜12と、保護膜14(第1のSi材料層16、第1の層18、及び第2の層20)を有する。比較例1の多層反射膜付き基板100は、保護膜14が第1の層18を有していない以外は、実施例1、2と同様である。
上述の多層反射膜付き基板100を用いて、吸収体膜24を含む反射型マスクブランク110を製造した。以下、反射型マスクブランク110の製造方法について、説明する。
裏面導電膜22の形成条件:Crターゲット、ArとN2の混合ガス雰囲気(Ar:90原子%、N:10原子%)、膜厚20nm。
次に、上述の反射型マスクブランク110を用いて、反射型マスク200を製造した。図4を参照して反射型マスク200の製造について説明する。
上述の実施例及び比較例の反射型マスク200について、吸収体膜24をエッチングする前後での反射率の変化を評価した。また、EUV露光装置内に反射型マスク200をセットし、水素を含む雰囲気中で半導体基板上にパターンを転写した際のブリスター発生の有無を評価した。
12 多層反射膜
14 保護膜
16 第1のSi材料層
18 第1の層
20 第2の層
22 裏面導電膜
24 吸収体膜
26 レジスト膜
100 多層反射膜付き基板
110 反射型マスクブランク
200 反射型マスク
Claims (9)
- 基板と、該基板の上に設けられた多層反射膜と、該多層反射膜の上に設けられた保護膜とを有する多層反射膜付き基板であって、
前記保護膜は、前記基板側から、ケイ素(Si)を含む第1のSi材料層と、第1の層と、第2の層とを含み、
前記第1の層は、第1の希ガス元素を含み、
前記第2の層は、前記第1の希ガス元素とは異なる第2の希ガス元素を含み、
前記第2の希ガス元素は、前記第1の希ガス元素よりも原子量が小さいことを特徴とする多層反射膜付き基板。 - 前記第1の希ガス元素及び第2の希ガス元素は、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)及びキセノン(Xe)から選択される少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1に記載の多層反射膜付き基板。
- 前記第1の層は、ルテニウム(Ru)を含む第1のRu材料層であり、
前記第2の層は、ルテニウム(Ru)を含み、前記第1のRu材料層とは組成が異なる第2のRu材料層であることを特徴とする請求項1又は2に記載の多層反射膜付き基板。 - 前記第2のRu材料層は、ルテニウム(Ru)単体、又はルテニウム(Ru)と、アルミニウム(Al)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、ロジウム(Rh)及びハフニウム(Hf)から選択される少なくとも1つとを含むことを特徴とする請求項3に記載の多層反射膜付き基板。
- 前記第1のRu材料層は、ルテニウム(Ru)単体、又はルテニウム(Ru)と、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、バナジウム(V)、クロム(Cr)、ゲルマニウム(Ge)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、ロジウム(Rh)、ハフニウム(Hf)及びタングステン(W)から選択される少なくとも1つとを含むことを特徴とする請求項3又は4に記載の多層反射膜付き基板。
- 前記第1の層及び前記第2の層の合計の膜厚は、1.0nmから8.0nmであることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の多層反射膜付き基板。
- 請求項1乃至6の何れか1項に記載の多層反射膜付き基板の前記保護膜の上に、吸収体膜を備えることを特徴とする反射型マスクブランク。
- 請求項7に記載の反射型マスクブランクの前記吸収体膜をパターニングした吸収体パターンを備えることを特徴とする反射型マスク。
- 請求項8に記載の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プロセスを行い、被転写体に転写パターンを形成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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