JPWO2012114980A1 - Euvリソグラフィ用反射型マスクブランク - Google Patents
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Abstract
Description
また、EUVマスクブランクの吸収層上には、パターン検査波長(190〜260nm)に対する低反射層が形成される場合もある。この場合、低反射層には、パターン検査波長に対して低反射特性を有する材料、具体的にはTaおよびOを主成分とする材料が用いられる。
一方、EUVマスクでは、以下に示す「斜影効果」を低減するために、吸収層の膜厚(吸収層の上に低反射層が形成されている場合は吸収層および低反射層の合計膜厚)をより薄くすることが望まれている。ここで、「斜影効果」とは、EUV露光では、入射光はマスクパターンに対して、6°の角度で入射するため、パターンの影が反射強度分布に影響を与え、転写ウエハ上の線幅精度が悪化するという問題である。斜影効果による問題を解決する方法として、露光光の低反射部となる吸収膜のEUV反射率が極小値付近となるように吸収膜の膜厚を設定する方法がある(特許文献1参照)。
また、本発明は、吸収層および低反射層の合計膜厚を最適化することにより、パターン特性に影響がない範囲で、吸収層および低反射層の合計膜厚を、従来の膜厚と比較して薄膜化可能としたEUVマスクブランクの提供を目的とする。
また、EUVマスクブランクの吸収層および低反射層の合計膜厚を、特定のEUV波長範囲における平均光線反射率が極小値となる合計膜厚に対して±2.0%の範囲内となるように設定することにより、パターン特性に影響がない範囲で、従来の吸収層および低反射層の合計膜厚よりも薄膜化できることを見出した。
前記吸収層の膜厚が、13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率が4.0%以下、かつ、極小値となる膜厚に対して、±2.0%の範囲内となるように設定されていることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク(第1の形態のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク)を提供する。
前記吸収層および前記低反射層の合計膜厚が、13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率が4.0%以下、かつ、極小値となる合計膜厚に対して、±2.0%の範囲内となるように設定されていることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク(第2の形態のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク)を提供する。
上記した数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用され、特段の定めがない限り、以下本明細書において「〜」は、同様の意味をもって使用される。
以下、マスクブランク1の個々の構成要素について説明する。
そのため、基板11は、低熱膨張係数であることが要求され、具体的には、20℃における熱膨張係数が0±0.05×10-7/℃が好ましく、0±0.03×10-7/℃がより好ましい。また、基板は、平滑性、平坦度、およびマスクブランクまたはパターン形成後のフォトマスクの洗浄等に用いる洗浄液への耐性に優れたものが好ましい。
基板11としては、具体的には低熱膨張係数を有するガラス、例えばSiO2−TiO2系ガラス等を用いるが、これに限定されず、β石英固溶体を析出した結晶化ガラスや石英ガラスやシリコンや金属などの基板を使用できる。
基板11は、表面粗さ(rms)が0.15nm以下の平滑な表面と、100nm以下の平坦度を有していることがパターン形成後のフォトマスクにおいて高反射率および転写精度が得られるために好ましい。
基板11の大きさや厚さなどはマスクの設計値等により適宜決定されるものである。後で示す実施例では外形6インチ(152mm)角で、厚さ0.25インチ(6.3mm)のSiO2−TiO2系ガラスを用いた。
基板11の反射層12が形成される側の表面には欠点が存在しないことが好ましい。しかし、存在している場合であっても、凹状欠点および/または凸状欠点によって位相欠点が生じないように、凹状欠点の深さおよび凸状欠点の高さが2nm以下であり、かつこれら凹状欠点および凸状欠点の大きさの半値幅が60nm以下であることが好ましい。
保護層13の厚さは1〜60nmが好ましい。
本発明のEUVマスクブランク1のように、吸収層14上にマスクパターンの検査光に対する低反射層15が形成されている場合においては、EUV光の波長領域の光線を低反射層15表面に照射した際にも、13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率が4.0%以下であり、3.8%以下が好ましく、3.5%以下がより好ましい。
吸収層14に用いるTaおよびNを主成分とする材料は、TaおよびN以外にハフニウム(Hf)、珪素(Si)、ジルコニウム(Zr)、ゲルマニウム(Ge)、硼素(B)および水素(H)から選ばれる少なくとも一種の元素を含んでも良い。TaおよびN以外に上記の元素を含有する材料の具体例としては、例えば、TaNH、TaHfN、TaBSiN、TaBSiNH、TaBN、TaBNH、TaSiN、TaGeN、TaZrNなどが挙げられる。
例えば、吸収層14として、マグネトロンスパッタリング法を用いてTaNH膜を形成する場合、ターゲットとしてTaターゲットを用い、スパッタガスとして、ArとN2とH2の混合ガス(H2ガス濃度1〜50vol%、N2ガス濃度1〜80vol%、Arガス濃度5〜95vol%、ガス圧1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa)を使用して、投入電力30〜3000W、成膜速度0.5〜60nm/minで、後述する膜厚となるようにTaNH膜を成膜することが好ましい。
なお、Ar以外の不活性ガスを使用する場合、その不活性ガスの濃度が上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にするのが好ましい。また、複数種類の不活性ガスを使用する場合、不活性ガスの合計濃度を上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にするのが好ましい。
本明細書において、検査時のコントラストは下記式を用いて求めることができる。
検査時のコントラスト(%)=((R2−R1)/(R2+R1))×100
ここで、検査光の波長におけるR2は反射層12表面または保護層13表面での反射率であり、R1は低反射層15表面での反射率である。なお、上記R1およびR2は、図1に示すEUVマスクブランク1のように、吸収層14上にマスクパターンの検査光に対する低反射層15が形成されている場合、図2に示すように、EUVマスクブランク1の吸収層14および低反射層15にパターンを形成した状態で測定する。上記R2は、図2中、パターン形成によって吸収層14および低反射層15が除去され、外部に露出した反射層12表面または保護層13表面で測定した値であり、R1はパターン形成によって除去されずに残った低反射層15表面で測定した値である。なお、吸収層の上に低反射層が形成されていない場合には、吸収層にパターンを形成した状態で測定する。
本発明のEUVマスクブランクが低反射層を有する場合、上記式で表される検査時のコントラストが、30%以上が好ましく、45%以上がより好ましく、60%以上がさらに好ましく、80%以上が特に好ましい。
なお、検査時のコントラストが上記を満たすためには、検査光の波長の光線を低反射層15表面に照射した際の該検査光の波長の最大光線反射率は、15%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、5%以下がさらに好ましい。
低反射層15に用いるTaおよびOを主成分とする材料は、TaおよびO以外にHf、Si、Zr、Ge、B、NおよびHから選ばれる少なくとも一種の元素を含んでも良い。TaおよびO以外に上記の元素を含有する材料の具体例としては、例えば、TaON、TaONH、TaHfO、TaHfON、TaBSiO、TaBSiON等が挙げられる。
例えば、低反射層15として、マグネトロンスパッタリング法を用いてTaONH膜を形成する場合、ターゲットとして、Taターゲットを用い、スパッタガスとして、ArとO2とN2とH2の混合ガス(H2ガス濃度1〜50vol%、O2ガス濃度1〜80vol%、N2ガス濃度1〜80vol%、Arガス濃度5〜95vol%、ガス圧1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa)を使用して、投入電力30〜3000W、成膜速度0.01〜60nm/minで、後述する膜厚となるようにTaONH膜を成膜することが好ましい。
なお、Ar以外の不活性ガスを使用する場合、その不活性ガスの濃度が上記したArガス濃度と同じ濃度範囲にすることが好ましい。
後述する実施例の図3に示すように、吸収層上に低反射層が形成されている場合、低反射層での13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率は、吸収層および低反射層の合計膜厚に対し依存性があり、周期的に増減を繰り返しながら(すなわち、極大値と極小値との間で増減を繰り返しながら)、合計膜厚が増加するにつれて減少していく。
したがって、吸収層上に低反射層が形成されたEUVマスクブランクの場合、低反射層での13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率が4.0%以下となるように、吸収層および低反射層の合計膜厚を設定する必要がある。
吸収層上に低反射層を形成していない吸収層での13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率も同様であり、吸収層の膜厚に対し依存性があり、周期的に増減を繰り返しながら(すなわち、極大値と極小値との間で増減を繰り返しながら)、合計膜厚が増加するにつれて減少していく。
したがって、吸収層上に低反射層が形成されていないEUVマスクブランクの場合、吸収層での13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率が4.0%以下となるように、吸収層の膜厚を設定する必要がある。
吸収層上に低反射層が形成されていないEUVマスクブランクの場合、吸収層での13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率が極小値となる膜厚に対して、±2.0%の範囲内となるように、吸収層の膜厚を設定する。
ここで、「平均光線反射率が極小値となる膜厚に対して、±2.0%の範囲内」とは、別の言い方をすると、平均光線反射率が極小値となる膜厚を100.0%としたときに、98.0%〜102.0%の膜厚の範囲に相当する。
吸収層上に低反射層が形成されたEUVマスクブランクの場合、低反射層での13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率が極小値となる合計膜厚に対して、±2.0%の範囲内となるように、吸収層および低反射層の合計膜厚を設定する。
これに対し、波長13.5nmの光線反射率が極小値付近となるように、吸収層の膜厚、あるいは、吸収層および低反射層の合計膜厚を設定すれば、十分なパターン転写特性が得られるというのが、特許文献1における考え方である。
特許文献1は、このような考え方に基づき、吸収層、あるいは、吸収層および低反射層の薄膜化を期待したものであるが、特許文献1の段落番号[0022]に記載されているように、OD(Optical density)値の極大値付近の幅は狭く、膜厚の変化によりOD値は変化しやすく、膜厚の制御には厳しい精度が求められる。ここで、OD値と光線反射率は直接関連するので、波長13.5nmの光線反射率の極小値付近の幅は狭いうえ、膜厚の変化により該光線反射率が変化することが示されていると言える。したがって、特許文献1では、膜厚の制御に厳しい精度が求められるため、吸収層、あるいは、吸収層および低反射層の薄膜化は困難であるとされている。
後述する実施例の図3〜9、特に、図4〜9に示すように、13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率の場合、吸収層および低反射層の合計膜厚の変化に対する該平均光線反射率の変化、特に極小値付近での平均光線反射率の変化がゆるやかである。この点に関して、後述する実施例の図4〜9では、平均光線反射率が極小値となる合計膜厚に対して、±2.0%となる合計膜厚の範囲をグレートーンで示している。後述する実施例の表に示すように、当該範囲における平均光線反射率の変化は最大でも0.3%ときわめて小さい。このような平均光線反射率のきわめて小さい変化であれば、パターン特性に影響を及ぼすことはないと考えられる。
吸収層上に低反射層が形成されていないEUVマスクブランクの場合も同様であり、吸収層の膜厚に対する13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率、特に極小値付近での平均光線反射率の変化がゆるやかであり、平均光線反射率が極小値となる膜厚に対して、±2.0%となる吸収層の膜厚の範囲であれば、当該範囲における平均光線反射率の変化はきわめて小さく、パターン特性に影響を及ぼすことはないと考えられる。
但し、吸収層および低反射層を薄膜化するためには、吸収層の膜厚、あるいは、吸収層および低反射層の合計膜厚が80nm以下、より好ましくは、75nm以下、さらに好ましくは70nm以下となるように、13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率が極小値となる吸収層の膜厚、あるいは、吸収層および低反射層の合計膜厚を選択することが好ましい。なお、吸収層の膜厚の下限は、吸収層としての機能面および4.0%以下の平均光線反射率を得られるようにするという面から46nm以上が好ましく、また吸収層および低反射層の合計膜厚の下限は、吸収層としての機能面および4.0%以下の平均光線反射率を得られるようにするという面から46nm以上が好ましい。
高誘電性コーティングは、公知の成膜方法、例えば、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法といったスパッタリング法、CVD法、真空蒸着法、電解メッキ法を用いて形成できる。
本実施例では、図1に示すEUVマスクブランク1の吸収層14としてTaNH膜、低反射層15としてTaONH膜を形成した場合について、EUV光線反射率の膜厚依存性、より具体的には、13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率の吸収層14および低反射層15の合計膜厚に対する依存性を計算で求めた。ここで、低反射層15は、パターン検査光の波長(190〜260nm)の最大光線反射率を10%以下とするため、膜厚を7nmと固定し、吸収層14の膜厚のみを変化させた。なお、吸収層の組成比(原子比)は、Ta:N:H=55:39:6であり、低反射層の組成比(原子比)は、Ta:O:N:H=22:65:5:8とした。
13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率は、13.3〜13.7nmの波長域における光線反射率の積分値を算出し、積分値を算出する際に用いたデータ数で除した値とした。
図4〜9は、図3における平均光線反射率の極小値付近を示した部分拡大図である。図4〜9は、それぞれ、吸収層および低反射層の合計膜厚が、43〜51nm、50〜58nm、57〜65nm、65〜73nm、72〜80nm、80〜88nmの範囲の部分拡大図であり、極小値は、それぞれ、47nm付近、54nm付近、62nm付近、69nm付近、76nm付近、および83nm付近に存在している。また、それぞれの合計膜厚範囲における極小値付近の平均光線反射率は、いずれも4.0%以下であり、EUVマスクブランクの要求特性を満たす。これらの極小値のうち、合計膜厚83nm付近のものは、従来のEUVマスクブランクでの吸収層および低反射層の合計膜厚と同等程度であるため、吸収層および低反射層の薄膜化とはならない。実質的に薄膜化が可能な膜厚としては、76nm付近、69nm付近、62nm付近、54nm付近および47nm付近が好適である。
なお、表1は、吸収層および低反射層の合計膜厚が43〜51nmの場合、表2は、同合計膜厚が50〜58nmの場合、表3は、同合計膜厚が57〜65nmの場合、表4は、同合計膜厚が65〜73nmの場合、表5は、同合計膜厚が72〜80nmの場合、表6は、同合計膜厚が80〜88nmの場合について、それぞれの値を示した。
なお、2011年2月24日に出願された日本特許出願2011−038428号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の開示として取り入れるものである。
11:基板
12:反射層(多層反射膜)
13:保護層
14:吸収層
15:低反射層
Claims (7)
- EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収層とが、この順に形成されたEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、
前記吸収層の膜厚が、13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率が4.0%以下、かつ、極小値となる膜厚に対して、±2.0%の範囲内となるように設定されていることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収層と、マスクパターンの検査光(波長190〜260nm)に対する低反射層とが、この順に形成されたEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクであって、
前記吸収層および前記低反射層の合計膜厚が、13.3〜13.7nmの波長域における平均光線反射率が4.0%以下、かつ、極小値となる合計膜厚に対して、±2.0%の範囲内となるように設定されていることを特徴とするEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。 - 前記吸収層が、タンタル(Ta)および窒素(N)を主成分とする請求項1または2に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記低反射層が、タンタル(Ta)および酸素(O)を主成分とする請求項2または3に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収層の膜厚が、46nm以上、80nm以下である請求項1乃至3のいずれか1項に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記吸収層および前記低反射層の合計膜厚が、46nm以上、80nm以下である請求項2乃至4のいずれか1項に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 前記反射層と前記吸収層との間に、前記吸収層へのパターン形成時に前記反射層を保護するための保護層が形成されており、
前記保護層が、Ru、Ru化合物、SiO2およびCr化合物の群から選ばれる少なくとも1種で形成される請求項1乃至6のいずれか1項に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
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