JPWO2013077430A1 - Euvリソグラフィ用反射型マスクブランクおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Mo/Si多層反射膜での膜応力による基板の変形を緩和でき、かつ、Mo/Si多層反射膜での膜応力の経時変化を緩和できるEUVマスクブランクの製造方法の提供。
基板の成膜面上に、EUV光を反射する多層反射膜を形成した後、前記多層反射膜上にEUV光を吸収する吸収体層を形成することにより、EUVL用反射型マスクブランクを製造する、EUVL用反射型マスクブランクの製造方法であって、前記多層反射膜が、Mo/Si多層反射膜であり、かつ、該Mo/Si多層反射膜の最上層がSi膜であり、前記吸収体層の形成後、該吸収体層が形成された基板を110〜170℃の温度で加熱処理するEUVL用反射型マスクブランクの製造方法。
基板の成膜面上に、EUV光を反射する多層反射膜を形成した後、前記多層反射膜上にEUV光を吸収する吸収体層を形成することにより、EUVL用反射型マスクブランクを製造する、EUVL用反射型マスクブランクの製造方法であって、前記多層反射膜が、Mo/Si多層反射膜であり、かつ、該Mo/Si多層反射膜の最上層がSi膜であり、前記吸収体層の形成後、該吸収体層が形成された基板を110〜170℃の温度で加熱処理するEUVL用反射型マスクブランクの製造方法。
Description
本発明は、半導体製造等に使用されるEUV(Extreme Ultraviolet:極端紫外)リソグラフィ用反射型マスクブランク(以下、本明細書において、「EUVリソグラフィ用反射型マスクブランク」を、単に「EUVマスクブランク」ともいう。)およびその製造方法に関する。
従来、半導体産業において、シリコン基板等に微細なパターンからなる集積回路を形成する上で必要な微細パターンの転写技術として、可視光や紫外光を用いたフォトリソグラフィ法が用いられてきた。しかし、半導体デバイスの微細化が加速している一方で、従来のフォトリソグラフィ法の限界に近づいてきた。フォトリソグラフィ法の場合、パターンの解像限界は露光波長の1/2程度であり、液浸法を用いても露光波長の1/4程度と言われており、ArFレーザ(193nm)の液浸法を用いても45nm程度が限界と予想される。そこで45nmよりも短い波長を用いる露光技術として、ArFレーザよりさらに短波長のEUV光を用いた露光技術であるEUVリソグラフィ(以下、本明細書において、「EUVリソグラフィ」を、単に「EUVL」ともいう。)が有望視されている。本明細書において、EUV光とは、軟X線領域または真空紫外線領域の波長の光線を指し、具体的には波長10〜20nm程度、特に13.5nm±0.3nm程度の光線を指す。
EUV光は、あらゆる物質に対して吸収されやすく、かつこの波長で物質の屈折率が1に近いため、従来の可視光または紫外光を用いたフォトリソグラフィのような屈折光学系を使用できない。このため、EUVリソグラフィでは、反射光学系、すなわち反射型フォトマスクとミラーとが用いられる。
マスクブランクは、フォトマスク製造に用いられるパターニング前の積層体である。EUVマスクブランクの場合、ガラス製等の基板上にEUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収体層とがこの順で形成された構造を有している。反射層としては、低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に積層することで、EUV光を層表面に照射した際の光線反射率が高められた多層反射膜が通常使用される。多層反射膜の低屈折率膜としては、モリブデン(Mo)層が、高屈折率膜としては、ケイ素(Si)層が通常使用される。
吸収体層には、EUV光に対する吸収係数の高い材料、具体的にはたとえば、クロム(Cr)やタンタル(Ta)を主成分とする材料が用いられる。
吸収体層には、EUV光に対する吸収係数の高い材料、具体的にはたとえば、クロム(Cr)やタンタル(Ta)を主成分とする材料が用いられる。
EUVマスクブランクの反射層として、多層反射膜を用いる場合、EUV光照射時の光線反射率を高めるために、多層反射膜の各層の膜密度を高くする必要があり、多層反射膜は必然的に高い膜応力(即ち、高い圧縮応力)を有する。
このような高い膜応力が基板に加わることによって、基板が変形するおそれがある。EUVマスクブランク用の基板には通常低膨張ガラス製の基板が使用されるので、膜応力が加わることによって生じる基板の変形は軽微であるため、従来問題とならなかった。
しかしながら、パターンの微細化の要請によって、従来問題視されなかった基板の微少な変形(即ち、膜応力が加わることによって生じる基板の変形)が問題となってきた。たとえば、EUVマスクブランクの基板に特定の大きさ以上の変形が存在する場合、具体的には、EUVマスクブランクの製造に通常使用される152mm角の基板の場合、基板の反り量が0.6μmを超えると、該EUVマスクブランクをパターニングする際にパターンの位置精度が低下するおそれがある。また、このような大きさの反りが発生すると、該EUVマスクブランクから作製した反射型マスクを用いてパターン転写する際に、パターン位置ずれやパターン欠陥が発生するおそれがある。
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しかしながら、パターンの微細化の要請によって、従来問題視されなかった基板の微少な変形(即ち、膜応力が加わることによって生じる基板の変形)が問題となってきた。たとえば、EUVマスクブランクの基板に特定の大きさ以上の変形が存在する場合、具体的には、EUVマスクブランクの製造に通常使用される152mm角の基板の場合、基板の反り量が0.6μmを超えると、該EUVマスクブランクをパターニングする際にパターンの位置精度が低下するおそれがある。また、このような大きさの反りが発生すると、該EUVマスクブランクから作製した反射型マスクを用いてパターン転写する際に、パターン位置ずれやパターン欠陥が発生するおそれがある。
また、製造後のEUVマスクブランクでは、多層反射膜での膜応力が熱的要因によって経時的に変化することが特許文献1で確認されている。さらに、EUVマスクブランクの洗浄工程や、該EUVマスクブランクから反射型マスクを作製する手順で実施されるレジスト膜成膜後のベーク工程等の熱的要因により、多層反射膜での膜応力が変化することが特許文献1で確認されている。
特許文献1には、このような膜応力の変化は、多層反射膜を構成している各層界面の極僅かなミキシングに起因していると記載されている。この変化は、X線反射率膜厚測定による周期長測定では検出できないレベルであるが、これにより、多層反射膜の反射率のピーク波長(即ち、多層反射膜の反射率のピークが最大である波長)は、0.01nmのレベルで変化をする。EUV光は非常に短波長の光なので、多層反射膜の状態の変化が、非常に敏感にその波長特性、反射特性に影響を及ぼすとされている。
又、EUVリソグラフィでは、特定の狭い波長帯域の光を使用するため、波長シフトの影響は大きく、反射率のピーク波長のシフトは、パターン転写時に使用する露光機のミラーとのミスマッチを起こしてしまうため、ピーク波長は正確に制御されていなければならない。更には、ピーク波長のシフトによって、多層反射膜の反射率が低下してしまう。このように、多層反射膜の応力の経時変化は、基板の平坦度の変化を生じるなど、マスクの実用的な使用において色々問題になる。
特許文献1には、このような膜応力の変化は、多層反射膜を構成している各層界面の極僅かなミキシングに起因していると記載されている。この変化は、X線反射率膜厚測定による周期長測定では検出できないレベルであるが、これにより、多層反射膜の反射率のピーク波長(即ち、多層反射膜の反射率のピークが最大である波長)は、0.01nmのレベルで変化をする。EUV光は非常に短波長の光なので、多層反射膜の状態の変化が、非常に敏感にその波長特性、反射特性に影響を及ぼすとされている。
又、EUVリソグラフィでは、特定の狭い波長帯域の光を使用するため、波長シフトの影響は大きく、反射率のピーク波長のシフトは、パターン転写時に使用する露光機のミラーとのミスマッチを起こしてしまうため、ピーク波長は正確に制御されていなければならない。更には、ピーク波長のシフトによって、多層反射膜の反射率が低下してしまう。このように、多層反射膜の応力の経時変化は、基板の平坦度の変化を生じるなど、マスクの実用的な使用において色々問題になる。
特許文献1では、上記の問題点を解決するため、多層反射膜成膜時、及び/又は多層反射膜成膜後、該多層反射膜付き基板に加熱処理を実施している。これによって、多層反射膜を構成する各層界面のミキシングの進行を抑制させることにより、成膜後の多層反射膜の応力の経時変化を抑制でき、これにより、露光光であるEUV光に対する多層反射膜の波長特性や反射特性の変化を防止できるとしている。
特許文献1では、加熱処理の前後に多層反射膜のピーク波長と反射率を測定して、各々のピーク波長と反射率の差によるピーク波長の変化と反射率の低下が、パターン転写装置の反射ミラーとのマッチングにずれが生じることによる半導体基板上に形成するパターンサイズが実質的に変動しないものであるかを検査するため、吸収体層を形成する前に加熱処理を実施することが好ましいとしている。
また、特許文献1では、基板上に形成した多層反射膜を加熱保持された液体と接触させることにより上記の加熱処理を実施している。さらには、特許文献1では、加熱処理に用いる液体として、洗浄液を使用することで、加熱処理と洗浄工程を同時に行うことができるとしている。
特許文献1では、加熱処理の前後に多層反射膜のピーク波長と反射率を測定して、各々のピーク波長と反射率の差によるピーク波長の変化と反射率の低下が、パターン転写装置の反射ミラーとのマッチングにずれが生じることによる半導体基板上に形成するパターンサイズが実質的に変動しないものであるかを検査するため、吸収体層を形成する前に加熱処理を実施することが好ましいとしている。
また、特許文献1では、基板上に形成した多層反射膜を加熱保持された液体と接触させることにより上記の加熱処理を実施している。さらには、特許文献1では、加熱処理に用いる液体として、洗浄液を使用することで、加熱処理と洗浄工程を同時に行うことができるとしている。
特許文献1では、加熱処理による効果として、多層反射膜の応力の経時変化の抑制にのみ着目しているが、多層反射膜を構成する各層の構造緩和と界面のミキシングの進行により、多層反射膜を構成する各層が収縮すると考えられる。そして、各層の収縮により、多層反射膜における膜応力自体が緩和されると考えられる。したがって、加熱処理によって、膜応力による基板の変形を緩和できる可能性がある。
このため、本発明者らは、特許文献1に記載の加熱処理による多層反射膜への影響について鋭意検討した。その結果、多層反射膜を構成する各層の構造緩和と界面のミキシングの進行により、多層反射膜を構成する各層が収縮して膜応力が緩和されること、および、膜応力の緩和により基板の変形が緩和されることを確認した。以下、本明細書において、多層反射膜を構成する各層の構造緩和と界面のミキシングの進行により、多層反射膜を構成する各層が収縮して膜応力が緩和されることを、多層反射膜での構造緩和とミキシングによる膜応力の緩和という場合がある。
しかしながら、加熱処理により多層反射膜での構造緩和とミキシングにより膜応力が緩和される一方で、加熱処理の条件によっては、所望の値を満たさない程度に、EUV光照射時の反射特性の変化も併せて引き起こされる場合がある。具体的には、多層反射膜でのミキシングが進行しすぎると、多層反射膜の各層が層の厚さ方向に大きく収縮し、EUV光照射時の反射特性、すなわち、反射光のピーク波長と反射率が低下するおそれがある。
また、加熱処理時に多層反射膜の表面が酸化されることによって、上述した加熱処理による効果、すなわち、多層反射膜での構造緩和とミキシングによる膜応力の緩和が阻害されることが明らかになった。
このため、本発明者らは、特許文献1に記載の加熱処理による多層反射膜への影響について鋭意検討した。その結果、多層反射膜を構成する各層の構造緩和と界面のミキシングの進行により、多層反射膜を構成する各層が収縮して膜応力が緩和されること、および、膜応力の緩和により基板の変形が緩和されることを確認した。以下、本明細書において、多層反射膜を構成する各層の構造緩和と界面のミキシングの進行により、多層反射膜を構成する各層が収縮して膜応力が緩和されることを、多層反射膜での構造緩和とミキシングによる膜応力の緩和という場合がある。
しかしながら、加熱処理により多層反射膜での構造緩和とミキシングにより膜応力が緩和される一方で、加熱処理の条件によっては、所望の値を満たさない程度に、EUV光照射時の反射特性の変化も併せて引き起こされる場合がある。具体的には、多層反射膜でのミキシングが進行しすぎると、多層反射膜の各層が層の厚さ方向に大きく収縮し、EUV光照射時の反射特性、すなわち、反射光のピーク波長と反射率が低下するおそれがある。
また、加熱処理時に多層反射膜の表面が酸化されることによって、上述した加熱処理による効果、すなわち、多層反射膜での構造緩和とミキシングによる膜応力の緩和が阻害されることが明らかになった。
ここで、多層反射膜として、Mo/Si多層反射膜を用いる場合、多層反射膜表面の酸化を防止するために、Mo/Si多層反射膜の最上層はSi膜が好ましいが、Mo/Siが形成された多層反射膜付き基板に対し加熱処理を実施した場合、該多層反射膜最上層のSi膜が酸化されて、該Si膜の膜応力(即ち、圧縮応力)が増加する。以下、多層反射膜最上層のSi膜が酸化された場合について、該Si膜での膜応力(圧縮応力)が増加する理由を示す。
加熱処理の実施時、大気に面したMo/Si多層反射膜の最上層のSi膜表面へ、大気の酸素が吸着、拡散し、この酸素が、該Si膜中のSi原子と結合し、Si膜の構造が膨張することにより、該Si膜での膜応力(圧縮応力)が増加する。
これにより、上述した加熱処理による効果、すなわち、多層反射膜での構造緩和とミキシングによる膜応力の緩和が阻害される。
加熱処理の実施時、大気に面したMo/Si多層反射膜の最上層のSi膜表面へ、大気の酸素が吸着、拡散し、この酸素が、該Si膜中のSi原子と結合し、Si膜の構造が膨張することにより、該Si膜での膜応力(圧縮応力)が増加する。
これにより、上述した加熱処理による効果、すなわち、多層反射膜での構造緩和とミキシングによる膜応力の緩和が阻害される。
また、Mo/Si多層反射膜上には、吸収体層にパターン形成する際に、該Mo/Si多層反射膜を保護する目的で保護層を形成する場合がある。このような目的で形成する保護層としては、例えば、Ru膜やRu化合物(例えば、RuB等)膜が挙げられる。なお、Mo/Si多層反射膜上に保護層を形成する場合においても、Mo/Si多層反射膜の最上層はSi膜が好ましい。
Mo/Si多層反射膜上に保護層として、Ru膜やRu化合物(RuB等)膜が形成された多層反射膜付き基板に対し加熱処理を実施した場合においても、大気に面した膜(即ち、Ru膜やRu化合物膜)表面から拡散した酸素によって、Mo/Si多層反射膜の最上層のSi膜が酸化されることによって、該Si膜での膜応力(圧縮応力)が増加する。
また、一般的にSi膜以外の膜が酸化された場合も膜応力(圧縮応力)が増加する。したがって、保護層としてのRu膜やRu化合物膜が酸化されることでも、膜応力(圧縮応力)が増加する。
Mo/Si多層反射膜上に保護層として、Ru膜やRu化合物(RuB等)膜が形成された多層反射膜付き基板に対し加熱処理を実施した場合においても、大気に面した膜(即ち、Ru膜やRu化合物膜)表面から拡散した酸素によって、Mo/Si多層反射膜の最上層のSi膜が酸化されることによって、該Si膜での膜応力(圧縮応力)が増加する。
また、一般的にSi膜以外の膜が酸化された場合も膜応力(圧縮応力)が増加する。したがって、保護層としてのRu膜やRu化合物膜が酸化されることでも、膜応力(圧縮応力)が増加する。
また、加熱処理の実施時、Mo/Si多層反射膜の最上層であるSi膜が酸化されると、その光学定数が変化して、EUV光照射時の反射特性が変化するおそれがある。具体的には、反射光の反射率が低下するおそれがある。
Mo/Si多層反射膜上に、保護層としてRu膜やRu化合物膜が形成されている場合にも、Ru膜やRu化合物膜の酸化によっても、それらの光学定数が変化して、EUV光照射時の反射特性が変化するおそれがある。具体的には、反射光の反射率が低下するおそれもある。
Mo/Si多層反射膜上に、保護層としてRu膜やRu化合物膜が形成されている場合にも、Ru膜やRu化合物膜の酸化によっても、それらの光学定数が変化して、EUV光照射時の反射特性が変化するおそれがある。具体的には、反射光の反射率が低下するおそれもある。
上述した点を鑑みて、本発明は、Mo/Si多層反射膜での膜応力による基板の変形を緩和でき、かつ、Mo/Si多層反射膜での膜応力の経時変化を緩和できるEUVマスクブランクの製造方法およびその製造方法によるEUVマスクブランクの提供を目的とする。
上記した目的を達成するため、本発明は、基板の成膜面(以下、本明細書において、EUV光線を反射する反射層およびEUV光線を吸収する吸収体層が形成される側の主表面を「成膜面」とも称する。また、前記成膜面の反対側の主表面を「裏面」とも称する。)上に、EUV光を反射する多層反射膜を形成した後、前記多層反射膜上にEUV光を吸収する吸収体層を形成することにより、EUVリソグラフィ(EUVL)用反射型マスクブランクを製造する、EUVL用反射型マスクブランクの製造方法であって、
前記多層反射膜が、Mo/Si多層反射膜であり、かつ、該Mo/Si多層反射膜の最上層がSi膜であり、
前記吸収体層の形成後、該吸収体層が形成された基板を110〜170℃、好ましくは120〜160℃の温度で加熱処理するEUVL用反射型マスクブランクの製造方法を提供する。
前記多層反射膜が、Mo/Si多層反射膜であり、かつ、該Mo/Si多層反射膜の最上層がSi膜であり、
前記吸収体層の形成後、該吸収体層が形成された基板を110〜170℃、好ましくは120〜160℃の温度で加熱処理するEUVL用反射型マスクブランクの製造方法を提供する。
また、本発明は、基板の成膜面上に、EUV光を反射する多層反射膜を形成した後、前記多層反射膜上にEUV光を吸収する吸収体層を形成し、前記吸収体層上にマスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層を形成することにより、EUVリソグラフィ(EUVL)用反射型マスクブランクを製造する、EUVL用反射型マスクブランクの製造方法であって、
前記多層反射膜が、Mo/Si多層反射膜であり、かつ、該Mo/Si多層反射膜の最上層がSi膜であり、
前記低反射層の形成後、該低反射層が形成された基板を110〜170℃、好ましくは120〜160℃の温度で加熱処理するEUVL用反射型マスクブランクの製造方法を提供する。
前記多層反射膜が、Mo/Si多層反射膜であり、かつ、該Mo/Si多層反射膜の最上層がSi膜であり、
前記低反射層の形成後、該低反射層が形成された基板を110〜170℃、好ましくは120〜160℃の温度で加熱処理するEUVL用反射型マスクブランクの製造方法を提供する。
本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法において、前記多層反射膜の形成後、前記多層反射膜上に該多層反射膜の保護層を形成し、該吸収体層の形成後、該吸収体層が形成された基板を前記した加熱処理を施すことが好ましい。
本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法において、前記多層反射膜の形成後、前記多層反射膜上に該多層反射膜の保護層を形成し、該保護層上に前記吸収体層を形成し、該吸収体層上に前記低反射層を形成し、該低反射層の形成後、該低反射層が形成された基板に対し前記した加熱処理を施すことが好ましい。
前記保護層は、Ru層、または、Ru化合物層であることが好ましい。
本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法において、前記多層反射膜の形成後、前記多層反射膜上に該多層反射膜の保護層を形成し、該保護層上に前記吸収体層を形成し、該吸収体層上に前記低反射層を形成し、該低反射層の形成後、該低反射層が形成された基板に対し前記した加熱処理を施すことが好ましい。
前記保護層は、Ru層、または、Ru化合物層であることが好ましい。
本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法において、前記加熱処理を大気雰囲気下で実施することが好ましい。
本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法において、前記吸収体層がタンタル(Ta)および窒素(N)を合計含有率で60at%(原子%、以下同様。)以上含有する層であり、かつ、前記吸収体層の膜厚が5〜100nmであることが好ましい。
本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法において、前記低反射層が、タンタル(Ta)、酸素(O)および窒素(N)を合計含有率で60at%以上含有する層であり、かつ、前記低反射層の膜厚が1〜30nmであることが好ましい。
本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法において、前記低反射層が、タンタル(Ta)、酸素(O)および窒素(N)を合計含有率で60at%以上含有する層であり、かつ、前記低反射層の膜厚が1〜30nmであることが好ましい。
本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法において、前記加熱処理を実施して、前記吸収体層上に表面酸化膜を形成することが好ましい。
前記吸収体層上に低反射層を形成する場合は、前記加熱処理を実施して、前記低反射層上に表面酸化膜を形成することが好ましい。
前記吸収体層上に低反射層を形成する場合は、前記加熱処理を実施して、前記低反射層上に表面酸化膜を形成することが好ましい。
また、本発明は、本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法によって得られる、前記吸収体層表面に膜厚0.5〜3nmの表面酸化膜を有するEUVL用反射型マスクブランクを提供する。
また、本発明は、本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法によって得られる、前記低反射層表面に膜厚0.5〜3nmの表面酸化膜を有するEUVL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およ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。
また、本発明は、本発明のEUVL用反射型マスクブランクの製造方法によって得られる、前記低反射層表面に膜厚0.5〜3nmの表面酸化膜を有するEUVL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およ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。
本発明では、吸収体層の形成後に、該吸収体層が形成された基板の加熱処理を実施するため、加熱処理によるMo/Si多層反射膜の最上層のSi膜の酸化が抑制される。その結果、多層反射膜での構造緩和とミキシングにより膜応力を緩和する、加熱処理による作用が最大限に発揮される。したがって、Mo/Si多層反射膜における膜応力の緩和、および、それによる基板の変形の緩和、ならびに、Mo/Si多層反射膜における膜応力の経時変化の抑制といった、加熱処理による効果が向上する。
また、該Si膜の酸化の抑制により、Mo/Si多層反射膜の反射特性の変化が抑制される。具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率の低下が抑制される。
また、該Si膜の酸化の抑制により、Mo/Si多層反射膜の反射特性の変化が抑制される。具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率の低下が抑制される。
Mo/Si多層反射膜上に保護層としてRu膜やRu化合物膜が形成されている場合は、これらの膜の酸化も抑制される。これらの膜の酸化の抑制によっても、多層反射膜の膜応力を緩和する効果、および、多層反射膜の反射特性の変化を抑制する効果が発揮される。
以下、図面を参照して本発明を説明する。
図1は、本発明の方法により製造されるEUVL用反射型マスクブランク(即ち、EUVマスクブランク)の1実施形態を示す概略断面図である。図1に示すEUVマスクブランク1は、基板11上にEUV光を反射する反射層12と、EUV光を吸収する吸収体層14とがこの順に形成されている。反射層12と吸収体層14との間には、吸収体層14へのパターン形成時に反射層12を保護するための保護層13が形成されている。
なお、本発明のEUVマスクブランクにおいて、図1に示す構成中、基板11、反射層12、および、吸収体層14のみが必須であり、保護層13は任意の構成要素である。
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。
図1は、本発明の方法により製造されるEUVL用反射型マスクブランク(即ち、EUVマスクブランク)の1実施形態を示す概略断面図である。図1に示すEUVマスクブランク1は、基板11上にEUV光を反射する反射層12と、EUV光を吸収する吸収体層14とがこの順に形成されている。反射層12と吸収体層14との間には、吸収体層14へのパターン形成時に反射層12を保護するための保護層13が形成されている。
なお、本発明のEUVマスクブランクにおいて、図1に示す構成中、基板11、反射層12、および、吸収体層14のみが必須であり、保護層13は任意の構成要素である。
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。
基板11は、EUVマスクブランク用の基板としての特性を満たすことが要求される。
そのため、基板11は、低熱膨張係数が0±1.0×10-7/℃であることが好ましく、より好ましくは0±0.3×10−7/℃、さらに好ましくは0±0.2×10−7/℃、さらに好ましくは0±0.1×10−7/℃、特に好ましくは0±0.05×10−7/℃であり、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も使用できる。また、基板11上に応力補正膜のような膜を形成してもよい。
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。
上記した表面粗さ(rms)は、原子間力顕微鏡で1μm×1μmのエリアを解像度1.95nmにて測定して求めた値である。
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。後で示す実施例では、外形6インチ(152.4mm)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半値幅が60nm以下であることが好ましい。
そのため、基板11は、低熱膨張係数が0±1.0×10-7/℃であることが好ましく、より好ましくは0±0.3×10−7/℃、さらに好ましくは0±0.2×10−7/℃、さらに好ましくは0±0.1×10−7/℃、特に好ましくは0±0.05×10−7/℃であり、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も使用できる。また、基板11上に応力補正膜のような膜を形成してもよい。
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。
上記した表面粗さ(rms)は、原子間力顕微鏡で1μm×1μmのエリアを解像度1.95nmにて測定して求めた値である。
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。後で示す実施例では、外形6インチ(152.4mm)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半値幅が60nm以下であることが好ましい。
EUVマスクブランクの反射層12に特に要求される特性は、高EUV光線反射率である。具体的には、EUV光の波長領域の光線を反射層12表面に入射角度6度で照射した際の、波長13.5nm付近の光線反射率の最大値は、60%以上が好ましく、63%以上がより好ましく、65%以上がさらに好ましい。また、反射層12の上に保護層13を設けた場合であっても、波長13.5nm付近の光線反射率の最大値は、60%以上が好ましく、63%以上がより好ましく、65%以上がさらに好ましい。
EUVマスクブランクの反射層としては、EUV波長域において高反射率を達成できることから、低屈折率膜と高屈折率膜とを交互に複数回積層させた多層反射膜が広く用いられている。本発明のEUVマスクブランクでは、低屈折率膜としてのMo膜と、高屈折率膜としてのSi膜とを交互に複数回積層させたMo/Si多層反射膜を用いる。ここで、Mo膜とSi膜を比較した場合、Si膜のほうが大気雰囲気室温下において酸化に対して安定であることから、Mo/Si多層反射膜の最上層は、多層反射膜表面の酸化を防止するためSi膜とする。
Mo/Si多層反射膜の場合に、EUV光線反射率の最大値が60%以上の反射層12とするには、膜厚2.3±0.1nmのMo膜と、膜厚4.5±0.1nmのSi膜とを繰り返し単位数が30〜60になるように積層させればよい。
Mo/Si多層反射膜の場合に、EUV光線反射率の最大値が60%以上の反射層12とするには、膜厚2.3±0.1nmのMo膜と、膜厚4.5±0.1nmのSi膜とを繰り返し単位数が30〜60になるように積層させればよい。
本発明の方法では基板の成膜面上に、Si膜を最上層とするMo/Si多層反射膜を形成する。基板の成膜面上にSi膜を最上層とするMo/Si多層反射膜を形成するには、該Mo/Si多層反射膜を構成する各層を、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など、周知の成膜方法を用いて所望の厚さになるように、基板の成膜面上に成膜すればよい。例えば、イオンビームスパッタリング法を用いてMo/Si多層反射膜を形成する場合、ターゲットとしてMoターゲットを用い、スパッタリングガスとしてArガス(ガス圧1.3×10−2Pa〜2.7×10−2Pa)を使用して、イオン加速電圧300〜1500V、成膜速度1.8〜18.0nm/minで厚さ2.3nmとなるようにMo膜を成膜し、次に、ターゲットとしてSiターゲットを用い、スパッタリングガスとしてArガス(ガス圧1.3×10−2Pa〜2.7×10−2Pa)を使用して、イオン加速電圧300〜1500V、成膜速度1.8〜18.0nm/minで厚さ4.5nmとなるようにSi膜を成膜することが好ましい。これを1周期として、Mo膜およびSi膜を30〜60周期積層させることにより、Si膜を最上層とするMo/Si多層反射膜が形成される。
保護層13は、エッチングプロセス、通常はドライエッチングプロセスにより吸収体層14にパターン形成する際に、反射層12がエッチングプロセスによるダメージを受けないよう反射層12を保護する目的で設けられる任意の構成要素である。但し、反射層12の保護という観点からは、反射層12上に保護層13を形成することが好ましい。
保護層13の材質としては、吸収体層14のエッチングプロセスによる影響を受けにくい、つまりこのエッチング速度が吸収体層14よりも遅く、しかもこのエッチングプロセスによるダメージを受けにくい物質が選択される。
また、保護層13は、保護層13を形成した後であっても反射層12でのEUV光線反射率を損なうことがないように、保護層13自体もEUV光線反射率が高い物質を選択することが好ましい。
本発明のEUVマスクブランクでは、上記の条件を満足するため、保護層13として、Ru層、または、Ru化合物(例えば、RuB等)層を形成することが好ましい。保護層13として、Ru層、または、Ru化合物を形成する場合、保護層13中のRuの含有率は、50at%以上が好ましく、70at%以上がより好ましく、90at%以上がさらに好ましく、特に95at%以上が好ましい。
また、保護層13は、保護層13を形成した後であっても反射層12でのEUV光線反射率を損なうことがないように、保護層13自体もEUV光線反射率が高い物質を選択することが好ましい。
本発明のEUVマスクブランクでは、上記の条件を満足するため、保護層13として、Ru層、または、Ru化合物(例えば、RuB等)層を形成することが好ましい。保護層13として、Ru層、または、Ru化合物を形成する場合、保護層13中のRuの含有率は、50at%以上が好ましく、70at%以上がより好ましく、90at%以上がさらに好ましく、特に95at%以上が好ましい。
反射層12上に保護層13を形成する場合、保護層13表面の表面粗さ(rms)は、0.5nm以下が好ましい。保護層13表面の表面粗さが大きいと、該保護層13上に形成される吸収体層14の表面粗さが大きくなり、該吸収体層14に形成されるパターンのエッジラフネスが大きくなり、パターンの寸法精度が悪くなる。パターンが微細になるに従いエッジラフネスの影響が顕著になるため、吸収体層14表面は平滑であることが要求される。
保護層13表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、該保護層13上に形成される吸収体層14表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。保護層13表面の表面粗さ(rms)は、0.4nm以下がより好ましく、0.3nm以下がさらに好ましい。
保護層13表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、該保護層13上に形成される吸収体層14表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。保護層13表面の表面粗さ(rms)は、0.4nm以下がより好ましく、0.3nm以下がさらに好ましい。
反射層12上に保護層13を形成する場合、保護層13の厚さは、EUV光線反射率を高め、かつ耐エッチング特性を得られるという理由から、1〜10nmが好ましい。保護層13の厚さは、1〜5nmがより好ましく、2〜4nmがさらに好ましい。
反射層12上に保護層13を形成する場合、保護層13は、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など周知の成膜方法を用いて形成できる。
イオンビームスパッタリング法を用いて、保護層13としてRu層を形成する場合、ターゲットとしてRuターゲットを用い、アルゴン(Ar)雰囲気中で放電させればよい。具体的には、以下の条件でイオンビームスパッタリングを実施すればよい。
スパッタリングガス:Ar(ガス圧1.3×10−2Pa〜2.7×10−2Pa)、
イオン加速電圧:300〜1500V、
成膜速度:1.8〜18.0nm/min。
イオンビームスパッタリング法を用いて、保護層13としてRu層を形成する場合、ターゲットとしてRuターゲットを用い、アルゴン(Ar)雰囲気中で放電させればよい。具体的には、以下の条件でイオンビームスパッタリングを実施すればよい。
スパッタリングガス:Ar(ガス圧1.3×10−2Pa〜2.7×10−2Pa)、
イオン加速電圧:300〜1500V、
成膜速度:1.8〜18.0nm/min。
吸収体層14に特に要求される特性は、EUV光線反射率が極めて低いことである。具体的には、EUV光の波長領域の光線を吸収体層14表面に照射した際の、波長13.5nm付近の最大光線反射率は、2.0%以下が好ましく、1.0%以下がより好ましい。
上記の特性を達成するため、EUV光の吸収係数が高い材料での構成が好ましく、タンタル(Ta)を主成分とする材料で形成されていることが好ましい。
さらに、本発明のEUVマスクブランクでは、吸収体層14に対して、吸収体層14の形成後に実施される加熱処理の際に、Mo/Si多層反射膜の最上層をなすSi膜の酸化を抑制するためのバリア層としての機能が求められる。
上述したバリア層としての機能を発揮するためには、吸収体層14は、酸素の拡散を防ぐために、結晶粒界が存在しないこと、すなわち、結晶状態がアモルファスであることが好ましく、Taおよび窒素(N)を含有するTaN層は、結晶状態がアモルファスの膜を形成しやすい点で好ましい。
上記の特性を達成するため、EUV光の吸収係数が高い材料での構成が好ましく、タンタル(Ta)を主成分とする材料で形成されていることが好ましい。
さらに、本発明のEUVマスクブランクでは、吸収体層14に対して、吸収体層14の形成後に実施される加熱処理の際に、Mo/Si多層反射膜の最上層をなすSi膜の酸化を抑制するためのバリア層としての機能が求められる。
上述したバリア層としての機能を発揮するためには、吸収体層14は、酸素の拡散を防ぐために、結晶粒界が存在しないこと、すなわち、結晶状態がアモルファスであることが好ましく、Taおよび窒素(N)を含有するTaN層は、結晶状態がアモルファスの膜を形成しやすい点で好ましい。
吸収体層14として、TaN層を形成する場合、TaおよびNの合計含有率は、60at%以上であることが上述したバリア層としての機能を発揮するうえで好ましく、80at%以上がより好ましく、95at%以上がさらに好ましい。
吸収体層14として、上記した合計含有率でTaおよびNを含むTaN層において、TaとNとの含有率および組成比は下記の範囲を満たすことが好ましい。
Taの含有率 好ましくは10〜95at%、より好ましくは60〜90at%、
Nの含有率 好ましくは5〜50at%、より好ましくは10〜40at%、
TaとNとの組成比(Ta:N) 8:1〜1:5。
吸収体層14として、上記した合計含有率でTaおよびNを含むTaN層において、TaとNとの含有率および組成比は下記の範囲を満たすことが好ましい。
Taの含有率 好ましくは10〜95at%、より好ましくは60〜90at%、
Nの含有率 好ましくは5〜50at%、より好ましくは10〜40at%、
TaとNとの組成比(Ta:N) 8:1〜1:5。
吸収体層14表面は、上述のとおり、その表面粗さが大きいと、吸収体層14に形成されるパターンのエッジラフネスが大きくなり、パターンの寸法精度が悪くなる。パターンが微細になるに従いエッジラフネスの影響が顕著になるため、吸収体層14表面は平滑であることが要求される。
吸収体層14としてTaN層を形成した場合、その結晶状態はアモルファスであり、表面の平滑性に優れている。具体的には、吸収体層14としてTaN層を形成した場合、吸収体層14表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下になる。
吸収体層14表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、吸収体層14表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。吸収体層14表面の表面粗さ(rms)は、0.4nm以下がより好ましく、0.3nm以下がさらに好ましい。
吸収体層14としてTaN層を形成した場合、その結晶状態はアモルファスであり、表面の平滑性に優れている。具体的には、吸収体層14としてTaN層を形成した場合、吸収体層14表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下になる。
吸収体層14表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、吸収体層14表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。吸収体層14表面の表面粗さ(rms)は、0.4nm以下がより好ましく、0.3nm以下がさらに好ましい。
吸収体層14としてTaN層を形成した場合、エッチングガスとして塩素系ガスを用いてドライエッチングを実施した際のエッチング速度が速く、保護層13(具体的には、Ru層、または、Ru化合物層)とのエッチング選択比が10以上を示す。
ここで、反射層12上に保護層13を形成しない場合は、反射層12(具体的には、Mo/Si多層反射膜の最上層のSi膜)とのエッチング選択比が10以上を示す。
本明細書において、エッチング選択比は、下記式を用いて計算できる。
エッチング選択比=(吸収体層14のエッチング速度)/(保護層13(または反射層12)のエッチング速度)
エッチング選択比は、10以上が好ましく、11以上がさらに好ましく、12以上がさらに好ましい。
ここで、反射層12上に保護層13を形成しない場合は、反射層12(具体的には、Mo/Si多層反射膜の最上層のSi膜)とのエッチング選択比が10以上を示す。
本明細書において、エッチング選択比は、下記式を用いて計算できる。
エッチング選択比=(吸収体層14のエッチング速度)/(保護層13(または反射層12)のエッチング速度)
エッチング選択比は、10以上が好ましく、11以上がさらに好ましく、12以上がさらに好ましい。
上述したバリア層としての機能を発揮するためには、吸収体層14の膜厚は、5nm以上が好ましく、20nm以上がより好ましく、30nm以上がさらに好ましく、50nm以上が特に好ましい。
一方、吸収体層14の膜厚が大きすぎると、該吸収体層14に形成するパターンの精度が低下するおそれがあるため、100nm以下が好ましく、90nm以下がより好ましく、80nm以下がさらに好ましい。
一方、吸収体層14の膜厚が大きすぎると、該吸収体層14に形成するパターンの精度が低下するおそれがあるため、100nm以下が好ましく、90nm以下がより好ましく、80nm以下がさらに好ましい。
吸収体層14は、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リング法のようなスパッタリング法など、周知の成膜方法を用いて形成できる。
吸収体層14としてTaN層を形成する場合、マグネトロンスパッタリング法を用いる場合には、Taターゲットを使用し、Arで希釈した窒素(N2)雰囲気中でターゲットを放電させることによって、TaN層を形成できる。
吸収体層14としてTaN層を形成する場合、マグネトロンスパッタリング法を用いる場合には、Taターゲットを使用し、Arで希釈した窒素(N2)雰囲気中でターゲットを放電させることによって、TaN層を形成できる。
上記例示した方法で吸収体層14としてのTaN層を形成するには、具体的には以下の成膜条件で実施すればよい。
スパッタリングガス:ArとN2の混合ガス(N2ガス濃度は、3〜80vol%、好ましくは5〜30vol%、より好ましくは8〜15vol%。ガス圧は、0.5×10-1Pa〜10×10-1Pa、好ましくは0.5×10-1Pa〜5×10-1Pa、より好ましくは0.5×10-1Pa〜3×10-1Pa。)、
投入電力(各ターゲットについて):30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W、
成膜速度:2.0〜60nm/min、好ましくは3.5〜45nm/min、より好ましくは5〜30nm/min。
スパッタリングガス:ArとN2の混合ガス(N2ガス濃度は、3〜80vol%、好ましくは5〜30vol%、より好ましくは8〜15vol%。ガス圧は、0.5×10-1Pa〜10×10-1Pa、好ましくは0.5×10-1Pa〜5×10-1Pa、より好ましくは0.5×10-1Pa〜3×10-1Pa。)、
投入電力(各ターゲットについて):30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W、
成膜速度:2.0〜60nm/min、好ましくは3.5〜45nm/min、より好ましくは5〜30nm/min。
本発明の方法では、上記の手順による吸収体層の形成後、該吸収体層が形成された基板を110〜170℃、好ましくは120〜160℃の温度で加熱処理する。
この加熱処理により、Mo/Si多層反射膜を構成する各層の構造緩和と界面のミキシングが促進される。そして、構造緩和とミキシングの促進により、Mo/Si多層反射膜の収縮により該Mo/Si多層反射膜の膜応力(即ち、圧縮応力)が緩和される。すなわち、Mo/Si多層反射膜での構造緩和とミキシングにより膜応力を緩和する、加熱処理の作用が発揮される。そして、膜応力の緩和により、基板の変形が緩和される。
また、構造緩和とミキシングの促進により、Mo/Si多層反射膜の応力の経時変化が抑制される。
この加熱処理により、Mo/Si多層反射膜を構成する各層の構造緩和と界面のミキシングが促進される。そして、構造緩和とミキシングの促進により、Mo/Si多層反射膜の収縮により該Mo/Si多層反射膜の膜応力(即ち、圧縮応力)が緩和される。すなわち、Mo/Si多層反射膜での構造緩和とミキシングにより膜応力を緩和する、加熱処理の作用が発揮される。そして、膜応力の緩和により、基板の変形が緩和される。
また、構造緩和とミキシングの促進により、Mo/Si多層反射膜の応力の経時変化が抑制される。
上述したように、吸収体層がバリア層として機能するため、加熱処理によるMo/Si多層反射膜の最上層をなすSi膜の酸化が抑制される。これにより、Si膜の酸化による膜応力の増加が抑制される。
この結果、多層反射膜での構造緩和とミキシングにより膜応力を緩和する、加熱処理による作用が最大限に発揮される。
また、Mo/Si多層反射膜の最上層のSi膜の酸化の抑制により、Mo/Si多層反射膜の反射特性の変化が抑制される。具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率の低下が抑制される。
この結果、多層反射膜での構造緩和とミキシングにより膜応力を緩和する、加熱処理による作用が最大限に発揮される。
また、Mo/Si多層反射膜の最上層のSi膜の酸化の抑制により、Mo/Si多層反射膜の反射特性の変化が抑制される。具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率の低下が抑制される。
なお、本発明のEUVマスクブランクでは、Mo/Si多層反射膜上に、保護層が形成される場合もあるが、上述したように、これらの保護層は、エッチングプロセスからMo/Si多層反射膜を保護する機能も満たすような構成材料(例えば、RuまたはRu化合物)が選定されている。また、EUV光照射時の光線反射率を高めるために、保護層の膜厚が小さいこと、具体的には、その膜厚は1〜10nmが好ましい。
したがって、Mo/Si多層反射膜上に、RuまたはRu化合物で構成される保護層を形成した場合でも、該保護層上に吸収体層を形成する前に、加熱処理を施すと、保護層表面から拡散した酸素により、Mo/Si多層反射膜の最上層のSi膜が酸化されるおそれがあるので、該Si膜での膜応力(圧縮応力)の増加が懸念される。
また、該Si膜の酸化により、Mo/Si多層反射膜の反射特性の変化、具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率の低下が懸念される。
さらにまた、加熱処理時に、保護層としてのRu膜やRu化合物膜の酸化により、これらの膜での膜応力(即ち、圧縮応力)の増加が懸念される。
また、これらの膜の酸化により、その光学定数が変化して、EUV光照射時の反射特性が変化するおそれがある。具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率が低下するおそれがある。
本発明では、吸収体層がバリア層として機能することにより、保護層としてのRu膜やRu化合物膜の酸化や、保護層表面から拡散した酸素によるMo/Si多層反射膜の最上層のSi膜の酸化も抑制される。
これらの作用によっても、多層反射膜の膜応力を緩和する効果、および、多層反射膜の反射特性の変化を抑制する効果が発揮される。
したがって、Mo/Si多層反射膜上に、RuまたはRu化合物で構成される保護層を形成した場合でも、該保護層上に吸収体層を形成する前に、加熱処理を施すと、保護層表面から拡散した酸素により、Mo/Si多層反射膜の最上層のSi膜が酸化されるおそれがあるので、該Si膜での膜応力(圧縮応力)の増加が懸念される。
また、該Si膜の酸化により、Mo/Si多層反射膜の反射特性の変化、具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率の低下が懸念される。
さらにまた、加熱処理時に、保護層としてのRu膜やRu化合物膜の酸化により、これらの膜での膜応力(即ち、圧縮応力)の増加が懸念される。
また、これらの膜の酸化により、その光学定数が変化して、EUV光照射時の反射特性が変化するおそれがある。具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率が低下するおそれがある。
本発明では、吸収体層がバリア層として機能することにより、保護層としてのRu膜やRu化合物膜の酸化や、保護層表面から拡散した酸素によるMo/Si多層反射膜の最上層のSi膜の酸化も抑制される。
これらの作用によっても、多層反射膜の膜応力を緩和する効果、および、多層反射膜の反射特性の変化を抑制する効果が発揮される。
ここで、加熱処理の具体的な温度は、110〜170℃、好ましくは120〜160℃の範囲で所望の応力緩和量となるように調整するとよい。加熱処理温度が110℃よりも低いと、Mo/Si多層反射膜での構造緩和とミキシングにより膜応力を緩和する、加熱処理の作用が不十分になる。
一方、加熱処理温度が170℃よりも高いと、Mo/Si多層反射膜でのミキシングが進行しすぎて、多層反射膜の各層が大きく収縮し、EUV光照射時の反射特性の変化、具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率が低下するおそれがある。加熱処理の温度は130℃〜150℃がより好ましく、136℃〜144℃がさらに好ましい。
また、加熱時間は、5〜60分の範囲が好ましく、10〜30分の範囲がより好ましい。加熱処理の時間が5分よりも短いと、Mo/Si多層反射膜での構造緩和とミキシングにより膜応力を緩和する、加熱処理の作用が不十分になるおそれがある。一方、加熱処理の時間が60分より長いと、ミキシングが進行しすぎて多層反射膜の各層が大きく収縮し、EUV光照射時の反射特性の変化、具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率が低下するおそれがある。
一方、加熱処理温度が170℃よりも高いと、Mo/Si多層反射膜でのミキシングが進行しすぎて、多層反射膜の各層が大きく収縮し、EUV光照射時の反射特性の変化、具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率が低下するおそれがある。加熱処理の温度は130℃〜150℃がより好ましく、136℃〜144℃がさらに好ましい。
また、加熱時間は、5〜60分の範囲が好ましく、10〜30分の範囲がより好ましい。加熱処理の時間が5分よりも短いと、Mo/Si多層反射膜での構造緩和とミキシングにより膜応力を緩和する、加熱処理の作用が不十分になるおそれがある。一方、加熱処理の時間が60分より長いと、ミキシングが進行しすぎて多層反射膜の各層が大きく収縮し、EUV光照射時の反射特性の変化、具体的には、EUV光照射時における反射光の反射率が低下するおそれがある。
本発明における加熱処理は、真空中や大気雰囲気下で実施できる。このうち、大気雰囲気下で実施する場合、真空中での加熱処理で生じる熱履歴による真空チャンバ壁からの欠点の発生とEUVマスクブランクへの付着を抑制でき、また大気圧下で窒素ガスなど大気以外のガスを扱う際の窒息に対する安全対策をせずに容易に扱える等の理由から好ましい。また、吸収体層の形成後に大気中で加熱処理を実施すると、吸収体層表面に一定の厚さ以上の表面酸化膜が形成され、吸収体層をその酸化による光学特性の変化および圧縮応力の増加から保護する効果が得られるので好ましい。例えば、吸収体層としてTaNを用いる場合、大気雰囲気下での加熱処理により、吸収体層表面にTaON層が形成され、これが表面酸化膜の下層にあるTaNを更なる酸化から保護する膜として機能する。本発明の方法により形成される表面酸化膜は、0.5〜3nmの厚さが好ましく、1.5〜2.5nmの厚さがより好ましい。厚さが0.5nmより薄いと、吸収体層表面が十分に保護されず洗浄に対する耐久性が低下するおそれがある。例えば、吸収体層の形成後、加熱処理をせずに大気中に常温で放置した場合でも、極薄の表面酸化膜は形成されるが、その膜厚はせいぜい0.2nmであり、吸収体層の耐久性を向上できない。一方、厚さが3nmよりも厚いと、EUV光に対する最大光線反射率が大きくなり、13.5nm程度のEUV光をマスクパターンの検査光とする場合において、そのコントラストが低下するおそれがある。
なお、上記のように吸収体層表面に一定厚の表面酸化膜を形成する方法としては、大気雰囲気下の加熱処理に限らない。例えば、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつを含む不活性ガスで希釈した酸素(O2)および窒素(N2)雰囲気中で加熱処理をしたり、酸素プラズマ中にさらした雰囲気中で加熱処理をしたりしてもよい。また、この方法で表面酸化膜を形成する場合であっても、その膜厚は、0.5〜3nmが好ましく、1.5〜2.5nmがより好ましい。
なお、上記のように吸収体層表面に一定厚の表面酸化膜を形成する方法としては、大気雰囲気下の加熱処理に限らない。例えば、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつを含む不活性ガスで希釈した酸素(O2)および窒素(N2)雰囲気中で加熱処理をしたり、酸素プラズマ中にさらした雰囲気中で加熱処理をしたりしてもよい。また、この方法で表面酸化膜を形成する場合であっても、その膜厚は、0.5〜3nmが好ましく、1.5〜2.5nmがより好ましい。
なお、本発明のEUVマスクブランクは、図1に示した構成(すなわち、基板11、反射層12、保護層13および吸収体層14)以外の構成要素を有していてもよい。
図2は、本発明のEUVマスクブランクの別の実施形態を示す概略断面図である。
図2に示すEUVマスクブランク1´では、吸収体層14上にマスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層15が形成されている。
図2は、本発明のEUVマスクブランクの別の実施形態を示す概略断面図である。
図2に示すEUVマスクブランク1´では、吸収体層14上にマスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層15が形成されている。
本発明のEUVマスクブランクからEUVマスクを作製する際、吸収体層にパターンを形成した後、このパターンが設計どおりに形成されているかどうか検査する。このマスクパターンの検査では、検査光として通常257nmの光を使用した検査機が使用される。つまり、この257nm程度の光の反射率の差、具体的には、吸収体層14がパターン形成により除去されて露出した面と、パターン形成により除去されずに残った吸収体層14表面と、の反射率の差によって検査される。ここで、EUVマスクブランクの態様として反射層12上に保護層13を形成した場合には、前者の面(即ち、吸収体層14がパターン形成により除去されて露出した面)は、保護層13表面であり、EUVマスクブランクの態様として反射層12上に保護層13が形成されない場合には、前者の面は、反射層12表面(具体的には、Mo/Si多層反射膜の最上層のSi膜表面)である。
したがって、257nm程度の検査光の波長に対する保護層13表面(または反射層12表面)と吸収体層14表面との反射率の差が小さすぎると検査時のコントラストが悪くなり、正確な検査ができない場合がある。
以下、本明細書で検査光と言った場合、その波長を特に記載しない場合は波長257nmの光を指す。
したがって、257nm程度の検査光の波長に対する保護層13表面(または反射層12表面)と吸収体層14表面との反射率の差が小さすぎると検査時のコントラストが悪くなり、正確な検査ができない場合がある。
以下、本明細書で検査光と言った場合、その波長を特に記載しない場合は波長257nmの光を指す。
上記した構成の吸収体層14は、EUV光線反射率が極めて低く、EUVマスクブランクの吸収体層として優れた特性を有しているが、検査光の波長について見た場合、光線反射率が必ずしも十分低いとは言えない。この結果、検査光の波長での吸収体層14表面の反射率と反射層12表面(または保護層13表面)の反射率との差が小さくなり、検査時のコントラストが十分得られないおそれがある。検査時のコントラストが十分得られないと、マスク検査においてパターンの欠陥を十分判別できず、正確な欠陥検査を行えない場合がある。
図2に示すEUVマスクブランク1´のように、吸収体層14上に低反射層15を形成することにより、検査時のコントラストが良好となる。別の言い方をすると、検査光の波長での光線反射率が極めて低くなる。このような目的で形成する低反射層15は、検査光の波長領域(257nm近傍)の光線を照射した際の、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における検査光の波長の光線反射率が15%以下であれば、該検査時のコントラストが良好である。具体的には、保護層13表面(または反射層12表面)における検査光の波長の反射光と、低反射層15表面における検査光の波長の反射光と、のコントラストが、40%以上となる。
図2に示すEUVマスクブランク1´のように、吸収体層14上に低反射層15を形成することにより、検査時のコントラストが良好となる。別の言い方をすると、検査光の波長での光線反射率が極めて低くなる。このような目的で形成する低反射層15は、検査光の波長領域(257nm近傍)の光線を照射した際の、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における検査光の波長の光線反射率が15%以下であれば、該検査時のコントラストが良好である。具体的には、保護層13表面(または反射層12表面)における検査光の波長の反射光と、低反射層15表面における検査光の波長の反射光と、のコントラストが、40%以上となる。
本明細書において、コントラストは下記式を用いて求められる。
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は保護層13表面(または反射層12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2に示すEUVマスクブランク1´の吸収体層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、パターン形成によって吸収体層14および低反射層15が除去され、外部に露出した保護層13表面(または反射層12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。
本発明において、上記式で表されるコントラストは、45%以上がより好ましく、60%以上がさらに好ましく、70%以上が特に好ましい。
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は保護層13表面(または反射層12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2に示すEUVマスクブランク1´の吸収体層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、パターン形成によって吸収体層14および低反射層15が除去され、外部に露出した保護層13表面(または反射層12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。
本発明において、上記式で表されるコントラストは、45%以上がより好ましく、60%以上がさらに好ましく、70%以上が特に好ましい。
低反射層15は、上記の特性を達成するため、検査光の波長の屈折率が吸収体層14よりも低い材料で構成され、その結晶状態はアモルファスが好ましい。
このような低反射層15の具体例としては、Ta、酸素(O)および窒素(N)を以下に述べる比率で含有するTaON層が挙げられる。
低反射層15として、TaON層を形成する場合、Ta、OおよびNの合計含有率は、60at%以上であることが好ましく、80at%以上がより好ましく、95at%以上がさらに好ましい。
低反射層15として、上記した合計含有率でTa、OおよびNを含むTaON層において、TaとOとNとの含有率および組成比は下記の範囲を満たすことが好ましい。
Taの含有率:20〜80at%、好ましくは、20〜70at%、より好ましくは20〜60at%、
OおよびNの合計含有率:20〜80at%、好ましくは30〜80at%、より好ましくは40〜80at%、
OとNとの組成(O:N):20:1〜1:20、好ましくは18:1〜1:18、より好ましくは15:1〜1:15。
このような低反射層15の具体例としては、Ta、酸素(O)および窒素(N)を以下に述べる比率で含有するTaON層が挙げられる。
低反射層15として、TaON層を形成する場合、Ta、OおよびNの合計含有率は、60at%以上であることが好ましく、80at%以上がより好ましく、95at%以上がさらに好ましい。
低反射層15として、上記した合計含有率でTa、OおよびNを含むTaON層において、TaとOとNとの含有率および組成比は下記の範囲を満たすことが好ましい。
Taの含有率:20〜80at%、好ましくは、20〜70at%、より好ましくは20〜60at%、
OおよびNの合計含有率:20〜80at%、好ましくは30〜80at%、より好ましくは40〜80at%、
OとNとの組成(O:N):20:1〜1:20、好ましくは18:1〜1:18、より好ましくは15:1〜1:15。
低反射層15が上記したような組成のTaON層の場合、その構成により、その結晶状態はアモルファスであり、その表面が平滑性に優れている。具体的には、低反射層15としてTaON層を形成した場合、低反射層15表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下である。
上記したように、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度の悪化を防止するため、吸収体層14表面は平滑であることが要求される。低反射層15は、吸収体層14上に形成されるため、同様の理由から、その表面は平滑であることが要求される。
低反射層15表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、低反射層15表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。低反射層15表面の表面粗さ(rms)は0.4nm以下がより好ましく、0.3nm以下がさらに好ましい。
上記したように、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度の悪化を防止するため、吸収体層14表面は平滑であることが要求される。低反射層15は、吸収体層14上に形成されるため、同様の理由から、その表面は平滑であることが要求される。
低反射層15表面の表面粗さ(rms)が0.5nm以下であれば、低反射層15表面が十分平滑であるため、エッジラフネスの影響によってパターンの寸法精度が悪化するおそれがない。低反射層15表面の表面粗さ(rms)は0.4nm以下がより好ましく、0.3nm以下がさらに好ましい。
吸収体層14上に低反射層15を形成する場合、吸収体層14と低反射層15との合計厚さは、20〜130nmが好ましい。また、低反射層15の厚さが吸収体層14の厚さよりも大きいと、吸収体層14でのEUV光吸収特性が低下するおそれがあるので、低反射層15の厚さは吸収体層14の厚さよりも小さいことが好ましい。このため、低反射層15の厚さは1〜30nmが好ましく、5〜30nmがより好ましく、10〜20nmがさらに好ましい。
上記の構成の低反射層(TaON)は、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつを含む不活性ガスで希釈した酸素(O2)および窒素(N2)雰囲気中で、Taターゲットを用いたスパッタリング法、例えば、マグネトロンスパッタリング法またはイオンビームスパッタリング法により形成できる。または、ヘリウム(He)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)のうち少なくともひとつを含む不活性ガスで希釈した窒素(N2)雰囲気中でTaターゲットを放電させてTaおよびNを含有する膜を形成した後、例えば酸素プラズマ中にさらしたり、酸素を用いたイオンビームを照射することによって、形成された膜を酸化することにより、上記の構成の低反射層(TaON)としてもよい。
上記した方法で低反射層(TaON)を形成するには、具体的には以下の成膜条件で実施すればよい。
スパッタリングガス:ArとO2とN2の混合ガス(O2ガス濃度5〜80vol%、N2ガス濃度5〜75vol%、好ましくはO2ガス濃度6〜70vol%、N2ガス濃度6〜35vol%、より好ましくはO2ガス濃度10〜30vol%、N2ガス濃度10〜30vol%。Arガス濃度5〜90vol%、好ましくは10〜88vol%、より好ましくは20〜80vol%、
スパッタリングガスのガス圧:1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜40×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜30×10-1Pa、
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W、
成膜速度:0.1〜50nm/min、好ましくは0.2〜45nm/min、より好ましくは0.2〜30nm/min。
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。
スパッタリングガス:ArとO2とN2の混合ガス(O2ガス濃度5〜80vol%、N2ガス濃度5〜75vol%、好ましくはO2ガス濃度6〜70vol%、N2ガス濃度6〜35vol%、より好ましくはO2ガス濃度10〜30vol%、N2ガス濃度10〜30vol%。Arガス濃度5〜90vol%、好ましくは10〜88vol%、より好ましくは20〜80vol%、
スパッタリングガスのガス圧:1.0×10-1Pa〜50×10-1Pa、好ましくは1.0×10-1Pa〜40×10-1Pa、より好ましくは1.0×10-1Pa〜30×10-1Pa、
投入電力:30〜1000W、好ましくは50〜750W、より好ましくは80〜500W、
成膜速度:0.1〜50nm/min、好ましくは0.2〜45nm/min、より好ましくは0.2〜30nm/min。
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。
また、図2に示すEUVマスクブランク1´の場合、低反射層15の形成後に上述した加熱処理を実施する。このように、吸収体層14上に低反射層15を形成した後に、加熱処理を実施する場合でも、図1に示すマスクブランク1における吸収体層14の形成後の加熱処理と同様の雰囲気下、即ち、大気雰囲気下あるいは真空中において、所望の条件における加熱処理方法により、低反射層15の表面上に表面酸化膜を形成するとよい。低反射層15が形成された基板の低反射層15の形成後の加熱処理温度も、吸収体層14の形成後の加熱処理と同様の温度、すなわち110〜170℃の範囲が採用される。より好ましくは、加熱処理の温度は、120〜160℃であり、さらに好ましくは130〜150℃であり、さらに好ましくは136〜144℃である。また、加熱時間も、同様に、5〜60分の範囲が好ましく、10〜30分の範囲がより好ましい。
そして、この場合においても、低反射層15の表面上に形成される表面酸化膜の膜厚は、0.5〜3nmが好ましく、1.5〜2.5nmがより好ましい。厚さが0.5nmより薄いと、吸収体層表面が十分に保護されず、洗浄に対する耐久性が低下するおそれがある。一方、厚さが3nmよりも厚いと、マスクパターンの検査光に対する最大光線反射率が大きくなり、そのコントラストが低下するおそれがある。例えば、低反射層15がTaONから構成される場合、低反射層形成後の加熱処理により形成される表面酸化膜は、酸素リッチのTaON、つまり、低反射層として構成されるTaONに対して、酸素(O)の組成が多い構成であり、この場合の低反射層TaONとは異なる構成の層として認識できる。具体的に、TaON上の表面酸化膜については、酸素の組成で識別が可能であって、低反射層となるTaON層に対して酸素が5at%以上の組成比となる層を表面酸化膜として特定できる。
そして、この場合においても、低反射層15の表面上に形成される表面酸化膜の膜厚は、0.5〜3nmが好ましく、1.5〜2.5nmがより好ましい。厚さが0.5nmより薄いと、吸収体層表面が十分に保護されず、洗浄に対する耐久性が低下するおそれがある。一方、厚さが3nmよりも厚いと、マスクパターンの検査光に対する最大光線反射率が大きくなり、そのコントラストが低下するおそれがある。例えば、低反射層15がTaONから構成される場合、低反射層形成後の加熱処理により形成される表面酸化膜は、酸素リッチのTaON、つまり、低反射層として構成されるTaONに対して、酸素(O)の組成が多い構成であり、この場合の低反射層TaONとは異なる構成の層として認識できる。具体的に、TaON上の表面酸化膜については、酸素の組成で識別が可能であって、低反射層となるTaON層に対して酸素が5at%以上の組成比となる層を表面酸化膜として特定できる。
図2に示すEUVマスクブランク1´のように、吸収体層14上に低反射層15を形成する構成が好ましいのは、パターンの検査光の波長とEUV光の波長とが異なるからである。したがって、パターンの検査光としてEUV光(13.5nm付近)を使用する場合、吸収体層14上に低反射層15を形成する必要はないと考えられる。検査光の波長は、パターン寸法が小さくなるに伴い短波長側にシフトする傾向があり、将来的には193nm、さらには13.5nmにシフトすることも考えられる。また、検査光の波長が193nmである場合、吸収体層14上に低反射層15を形成する必要はない場合がある。さらに、検査光の波長が13.5nmである場合、吸収体層14上に低反射層15を形成する必要はないと考えられる。
本発明のEUVマスクブランクは、反射層12、保護層13、吸収体層14、低反射層15以外に、EUVマスクブランクの分野において公知の機能膜を有していてもよい。このような機能膜の具体例としては、例えば、日本特表2003−501823号公報に記載のように、基板の静電チャッキングを促すために、基板の裏面側に施される高誘電性コーティングが挙げられる。ここで、基板の裏面とは、図1の基板11において、反射層12が形成されている成膜面の側とは反対側の面を指す。このような目的で基板の裏面に施す高誘電性コーティングは、シート抵抗が100Ω/□以下となるように、構成材料の電気伝導率と厚さを選択する。高誘電性コーティングの構成材料としては、公知の文献に記載されているものから広く選択できる。例えば、日本特表2003−501823号公報に記載の高誘電率のコーティング、具体的には、シリコン、TiN、モリブデン、クロム、TaSiからなるコーティングを適用できる。高誘電性コーティングの厚さは、例えば10〜1000nmである。
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。
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。
以下、実施例を用いて本発明をさらに説明する。
(実施例1)
本実施例では、図1に示すEUVマスクブランク1を作製した。
成膜用の基板11として、SiO2−TiO2系のガラス基板(外形6インチ(152.4mm)角、厚さが6.3mm)を使用した。このガラス基板の熱膨張率は0.2×10−7/℃、ヤング率は67GPa、ポアソン比は0.17、比剛性は3.07×107m2/s2である。このガラス基板を研磨により、表面粗さ(rms)が0.15nm以下の平滑な表面と、100nm以下の平坦度に形成した。
(実施例1)
本実施例では、図1に示すEUVマスクブランク1を作製した。
成膜用の基板11として、SiO2−TiO2系のガラス基板(外形6インチ(152.4mm)角、厚さが6.3mm)を使用した。このガラス基板の熱膨張率は0.2×10−7/℃、ヤング率は67GPa、ポアソン比は0.17、比剛性は3.07×107m2/s2である。このガラス基板を研磨により、表面粗さ(rms)が0.15nm以下の平滑な表面と、100nm以下の平坦度に形成した。
基板11の裏面側には、マグネトロンスパッタリング法を用いて厚さ100nmのCr膜を成膜することによって、シート抵抗100Ω/□の高誘電性コーティング(図示していない)を施した。
平板形状をした通常の静電チャックに、上記の手順で形成されたCr膜を用いて基板11(外形6インチ(152.4mm)角、厚さ6.3mm)を固定して、該基板11の表面上にイオンビームスパッタ法を用いてMo膜およびSi膜を交互に成膜することを50周期繰り返すことにより、合計膜厚340nm((2.3nm+4.5nm)×50)のMo/Si多層反射膜(反射層12)を形成した。なお、Mo/Si多層反射膜の最上層はSi膜である。
平板形状をした通常の静電チャックに、上記の手順で形成されたCr膜を用いて基板11(外形6インチ(152.4mm)角、厚さ6.3mm)を固定して、該基板11の表面上にイオンビームスパッタ法を用いてMo膜およびSi膜を交互に成膜することを50周期繰り返すことにより、合計膜厚340nm((2.3nm+4.5nm)×50)のMo/Si多層反射膜(反射層12)を形成した。なお、Mo/Si多層反射膜の最上層はSi膜である。
Mo膜およびSi膜の成膜条件は、以下のとおりである。
[Mo膜の成膜条件]
ターゲット:Moターゲット、
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)、
電圧:700V、
成膜速度:3.84nm/min、
膜厚:2.3nm。
[Si膜の成膜条件]
ターゲット:Siターゲット(ホウ素ドープのSiターゲット)、
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)、
電圧:700V、
成膜速度:4.62nm/min、
膜厚:4.5nm。
[Mo膜の成膜条件]
ターゲット:Moターゲット、
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)、
電圧:700V、
成膜速度:3.84nm/min、
膜厚:2.3nm。
[Si膜の成膜条件]
ターゲット:Siターゲット(ホウ素ドープのSiターゲット)、
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)、
電圧:700V、
成膜速度:4.62nm/min、
膜厚:4.5nm。
次に、保護層13であるRu層を、イオンビームスパッタ法を用いて形成した。
保護層13の形成条件は、以下のとおりである。
ターゲット:Ruターゲット、
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)、
電圧:700V、
成膜速度:3.12nm/min、
膜厚:2.5nm。
保護層13の形成条件は、以下のとおりである。
ターゲット:Ruターゲット、
スパッタリングガス:Arガス(ガス圧0.02Pa)、
電圧:700V、
成膜速度:3.12nm/min、
膜厚:2.5nm。
次に、保護層13上に、吸収体層14としてTaN層を、マグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。
TaN層を成膜条件は、以下のとおりである。
[TaN層の成膜条件]
ターゲット:Taターゲット、
スパッタリングガス:ArとN2の混合ガス(Ar:86vol%、N2:14vol%、ガス圧:0.3Pa)、
投入電力:150W、
成膜速度:7.2nm/min、
膜厚:60nm。
TaN層を成膜条件は、以下のとおりである。
[TaN層の成膜条件]
ターゲット:Taターゲット、
スパッタリングガス:ArとN2の混合ガス(Ar:86vol%、N2:14vol%、ガス圧:0.3Pa)、
投入電力:150W、
成膜速度:7.2nm/min、
膜厚:60nm。
吸収体層14の形成後のEUVマスクブランクを、大気雰囲気下、140±4℃の範囲内に制御して20分間加熱処理した。なお、加熱温度はマスクブランク表面の温度であり、加熱時間は、マスクブランク表面の温度を140±4℃の範囲内に保持した時間である。
また、吸収体層14となるTaN層表面に、上記吸収体層14の加熱処理により形成された表面酸化膜、即ち、TaONの表面酸化膜について、Rigaku社製の高機能薄膜X線反射率膜厚測定装置を用いて、X線反射率測定法によりその膜厚を計測したところ、2nmであった。
また、吸収体層14となるTaN層表面に、上記吸収体層14の加熱処理により形成された表面酸化膜、即ち、TaONの表面酸化膜について、Rigaku社製の高機能薄膜X線反射率膜厚測定装置を用いて、X線反射率測定法によりその膜厚を計測したところ、2nmであった。
そして、加熱処理の実施前後に、EUVマスクブランクの表面および裏面の平坦度を測定した。ここで、EUVマスクブランクの表面とは吸収体層14の表面を指す。一方、EUVマスクブランクの裏面とは、基板11の裏面側に形成されたCr膜の表面を指す。平坦度の測定には、フィゾー型レーザ干渉式平坦度測定機(Fujinon社製、商品名:G310S)を用いると、後述する実施例2の平坦度の差分と同程度の値が得られる。
(実施例2)
本実施例では、図2に示すEUVマスクブランク1´を作製した。
本実施例におけるEUVマスクブランク1´のうち、基板11は実施例1と同じものを用い、さらに、基板11裏面側の高誘電性コーティングとなるCr層、Mo/Si多層反射膜(反射層12)、保護層13となるRu層および吸収体層14となるTaN層は、実施例1と同じ条件下で形成した。
本実施例では、図2に示すEUVマスクブランク1´を作製した。
本実施例におけるEUVマスクブランク1´のうち、基板11は実施例1と同じものを用い、さらに、基板11裏面側の高誘電性コーティングとなるCr層、Mo/Si多層反射膜(反射層12)、保護層13となるRu層および吸収体層14となるTaN層は、実施例1と同じ条件下で形成した。
次に、吸収体層14上に、低反射層15としてTaON層を、マグネトロンスパッタリング法を用いて形成した。
TaON層の成膜条件は、以下のとおりである。
[TaON層の成膜条件]
ターゲット:Taターゲット、
スパッタリングガス:ArとO2およびN2の混合ガス(Ar:49vol%、O2:37vol%、N2:14vol%。ガス圧:0.3Pa)、
投入電力:250W、
成膜速度:2.0nm/min、
膜厚:8nm。
TaON層の成膜条件は、以下のとおりである。
[TaON層の成膜条件]
ターゲット:Taターゲット、
スパッタリングガス:ArとO2およびN2の混合ガス(Ar:49vol%、O2:37vol%、N2:14vol%。ガス圧:0.3Pa)、
投入電力:250W、
成膜速度:2.0nm/min、
膜厚:8nm。
低反射層15の形成後のEUVマスクブランクを、大気雰囲気下、140±4℃の範囲内に制御して20分間加熱処理した。なお、加熱温度はマスクブランク表面の温度であり、加熱時間は、マスクブランク表面の温度を140±4℃の範囲内に保持した時間である。
そして、加熱処理の実施前後に、EUVマスクブランクの表面および裏面の平坦度を測定すると、加熱前後の平坦度の差分は、後述する計測値となった。
また、低反射層15となるTaON層表面に、上記低反射層15の加熱処理により形成された表面酸化膜について、Rigaku社製の高機能薄膜X線反射率膜厚測定装置を用いて、X線反射率測定法によりその膜厚を計測すると、約2nmとなる。
また、低反射層15となるTaON層表面に、上記低反射層15の加熱処理により形成された表面酸化膜について、Rigaku社製の高機能薄膜X線反射率膜厚測定装置を用いて、X線反射率測定法によりその膜厚を計測すると、約2nmとなる。
(比較例1)
実施例1と同様の手順で保護層13まで形成した後、当該保護層13の形成後のEUVマスクブランクを大気雰囲気下、140±4℃の範囲内に制御して20分間加熱処理し、加熱処理後に吸収体層14を形成した。つまり、比較例1では、吸収体層14形成前の状態において、加熱処理を実施した。加熱処理実施前後の平坦度の測定については、保護層13の形成後に、加熱処理実施前の平坦度測定を行い、吸収体層14の形成後に、加熱処理実施後の平坦度測定を行った。
実施例1と同様の手順で保護層13まで形成した後、当該保護層13の形成後のEUVマスクブランクを大気雰囲気下、140±4℃の範囲内に制御して20分間加熱処理し、加熱処理後に吸収体層14を形成した。つまり、比較例1では、吸収体層14形成前の状態において、加熱処理を実施した。加熱処理実施前後の平坦度の測定については、保護層13の形成後に、加熱処理実施前の平坦度測定を行い、吸収体層14の形成後に、加熱処理実施後の平坦度測定を行った。
実施例1、実施例2および比較例1により得られたサンプルついて、加熱処理実施前後での平坦度の差分を以下に示す。
[実施例1のサンプル]
表面:0.217μm
裏面:0.237μm
[実施例2のサンプル]
表面:0.227μm
裏面:0.247μm
[比較例1のサンプル]
表面 0.195μm
裏面 0.192μm
加熱処理実施前後での平坦度の差分は、膜応力によって生じた基板11の反りが加熱処理によってどの程度緩和されたかを示している。両者から明らかなように、吸収体層形成後に加熱処理を行うことで、基板の反りを緩和する効果が向上した。
[実施例1のサンプル]
表面:0.217μm
裏面:0.237μm
[実施例2のサンプル]
表面:0.227μm
裏面:0.247μm
[比較例1のサンプル]
表面 0.195μm
裏面 0.192μm
加熱処理実施前後での平坦度の差分は、膜応力によって生じた基板11の反りが加熱処理によってどの程度緩和されたかを示している。両者から明らかなように、吸収体層形成後に加熱処理を行うことで、基板の反りを緩和する効果が向上した。
本発明によれば、EUVマスクブランクのMo/Si多層反射膜における膜応力の緩和、および、それによる基板の変形の緩和、ならびに、Mo/Si多層反射膜における膜応力の経時変化を抑制することができ、またMo/Si多層反射膜の反射特性の変化を抑制することができ、当該EUVマスクブランクから作製した反射型マスクを用いてパターン転写する際に、パターン位置ずれやパターン欠陥の発生を抑制することができる。従って、本発明のEUVマスクブランクから作製される反射型マスクは、半導体産業において、シリコン基板等に微細なパターンからなる集積回路を形成する上で必要な微細パターンのリソグラフィ技術において有効に使用することができる。
なお、2011年11月25日に出願された日本特許出願2011−257749号の明細書、特許請求の範囲、図面およ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。
なお、2011年11月25日に出願された日本特許出願2011−257749号の明細書、特許請求の範囲、図面およ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。
1,1´:EUVマスクブランク
11:基板
12:反射層(Mo/Si多層反射膜)
13:保護層
14:吸収体層
15:低反射層
11:基板
12:反射層(Mo/Si多層反射膜)
13:保護層
14:吸収体層
15:低反射層
Claims (17)
- 基板の成膜面上に、EUV光を反射する多層反射膜を形成した後、前記多層反射膜上にEUV光を吸収する吸収体層を形成することにより、EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクを製造する、EUVL用反射型マスクブランクの製造方法であって、
前記多層反射膜が、Mo/Si多層反射膜であり、かつ、該Mo/Si多層反射膜の最上層がSi膜であり、
前記吸収体層の形成後、該吸収体層が形成された基板を110〜170℃の温度で加熱処理するEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法。 - 前記吸収体層の形成後、該吸収体層が形成された基板を120〜160℃の温度で加熱処理する、請求項1に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記多層反射膜の形成後、前記多層反射膜上に該多層反射膜の保護層を形成し、該保護層上に前記吸収体層を形成し、該吸収体層の形成後、該吸収体層が形成された基板に対し前記した加熱処理を施す、請求項1または請求項2に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記保護層が、Ru層、または、Ru化合物層である、請求項3に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記加熱処理を大気雰囲気下で実施する、請求項1〜4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の製造方法。
- 前記吸収体層が、タンタル(Ta)および窒素(N)を合計含有率で60at%以上含有する層であり、かつ、前記吸収体層の膜厚が5〜100nmである、請求項1〜5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の製造方法。
- 前記加熱処理を実施して、前記吸収体層上に表面酸化膜を形成する、請求項1〜6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の製造方法。
- 基板の成膜面上に、EUV光を反射する多層反射膜を形成した後、前記多層反射膜上にEUV光を吸収する吸収体層を形成し、前記吸収体層上にマスクパターンの検査に使用する検査光における低反射層を形成することにより、EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクを製造する、EUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法であって、
前記多層反射膜が、Mo/Si多層反射膜であり、かつ、該Mo/Si多層反射膜の最上層がSi膜であり、
前記低反射層の形成後、該低反射層が形成された基板を110〜170℃の温度で加熱処理するEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法。 - 前記低反射層の形成後、該低反射層が形成された基板を120〜160℃の温度で加熱処理する、請求項8に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記多層反射膜の形成後、前記多層反射膜上に該多層反射膜の保護層を形成し、該保護層上に前記吸収体層を形成し、該吸収体層上に前記低反射層を形成し、該低反射層の形成後、該低反射層が形成された基板に対し前記した加熱処理を施す、請求項8または請求項9に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記保護層が、Ru層、または、Ru化合物層である、請求項10に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記加熱処理を大気雰囲気下で実施する、請求項8〜11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の製造方法。
- 前記吸収体層が、タンタル(Ta)および窒素(N)を合計含有率で60at%以上含有する層であり、かつ、前記吸収体層の膜厚が5〜100nmである、請求項8〜12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の製造方法。
- 前記低反射層が、タンタル(Ta)、酸素(O)および窒素(N)を合計含有率で60at%以上含有する層であり、かつ、前記低反射層の膜厚が1〜30nmである、請求項8〜13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の製造方法。
- 前記加熱処理を実施して、前記低反射層上に表面酸化膜を形成する、請求項8〜14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の製造方法。
- 請求項7に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法によって得られる、吸収体層表面に膜厚0.5〜3nmの表面酸化膜を有するEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
- 請求項15に記載のEUVリソグラフィ用反射型マスクブランクの製造方法によって得られる、低反射層表面に膜厚0.5〜3nmの表面酸化膜を有するEUVリソグラフィ用反射型マスクブランク。
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