JPWO2014050831A1 - 多層反射膜付き基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(構成1)
本発明の構成1は、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜を、マスクブランク用基板の転写パターンが形成される側の主表面上に有する多層反射膜付き基板の製造方法であって、高屈折率材料と低屈折率材料のターゲットを用いたイオンビームスパッタリングにより、前記主表面上に前記多層反射膜を成膜する工程を有し、前記イオンビームスパッタリングにおいて、前記多層反射膜の膜表面の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が20nm4以下であって、且つ、空間周波数10μm−1以上100μm−1以下におけるパワースペクトル密度が10nm4以下となるように、前記高屈折率材料と前記低屈折率材料のスパッタ粒子を前記基板主表面の法線に対して所定の入射角度で入射させることを特徴とする多層反射膜付き基板の製造方法である。
本発明の構成2は、前記入射角度が、前記主表面の法線に対して0度以上30度以下であることを特徴とする構成1に記載の多層反射膜付き基板の製造方法である。
本発明の構成3は、前記多層反射膜上に保護膜を形成する工程をさらに有し、該保護膜表面の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が20nm4以下であって、且つ、空間周波数10μm−1以上100μm−1以下におけるパワースペクトル密度が10nm4以下である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の製造方法である。
本発明の構成4は、前記マスクブランク用基板の転写パターンが形成される側の主表面の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が、10nm4以下であることを特徴とする構成1〜3のいずれかに記載の多層反射膜付き基板の製造方法である。
本発明の構成5は、前記マスクブランク用基板が、EEM(Elastic Emission Machining)及び/又は触媒基準エッチング:CARE(CAtalyst-Referred Etching)により表面加工されていることを特徴とする構成4に記載の多層反射膜付き基板の製造方法である。
本発明の構成6は、構成1〜5のいずれかに記載の多層反射膜付き基板の製造方法により製造された多層反射膜付き基板の多層反射膜上又は保護膜上に、転写パターンとなる吸収体膜を形成することを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法である。
本発明の構成7は、構成6に記載の反射型マスクブランクの製造方法により製造された反射型マスクブランクにおける吸収体膜をパターニングして、前記多層反射膜上又は前記保護膜上に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である。
本発明の構成8は、マスクブランク用基板の転写パターンが形成される側の主表面上に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜を有する多層反射膜付き基板であって、前記多層反射膜付き基板の膜表面は、1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が20nm4以下であって、且つ、空間周波数10μm−1以上100μm−1以下におけるパワースペクトル密度が10nm4以下であり、前記膜表面の空間周波数10μm−1以上100μm−1以下における表面粗さが二乗平均平方根粗さ(Rms)で0.13nm未満であることを特徴とする多層反射膜付き基板である。
本発明の構成9は、前記多層反射膜付き基板が、前記多層反射膜上に保護膜を有し、該保護膜表面の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が20nm4以下であって、且つ、空間周波数10μm−1以上100μm−1以下におけるパワースペクトル密度が10nm4以下であり、前記保護膜表面の空間周波数10μm−1以上100μm−1以下における表面粗さが二乗平均平方根粗さ(Rms)で0.13nm未満であることを特徴とする構成8に記載の多層反射膜付き基板である。
本発明の構成10は、構成8又は9に記載の多層反射膜付き基板の多層反射膜上又は保護膜上に、転写パターンとなる吸収体膜を有することを特徴とする反射型マスクブランクである。
本発明の構成11は、構成10に記載の反射型マスクブランクにおける吸収体膜をパターニングして得られた吸収体パターンを、前記多層反射膜上又は前記保護膜上に有することを特徴とする反射型マスクである。
本発明の構成12は、構成11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ープロセスを行い、被転写体上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である。
まず、本発明の一実施形態に係る多層反射膜付き基板20の製造方法について以下に説明する。図1は、本実施形態の多層反射膜付き基板20を示す模式図である。
多層反射膜21の膜表面を例えば原子間力顕微鏡により測定して得られた前記膜表面の凹凸をフーリエ変換することにより、前記凹凸を所定の空間周波数での振幅強度で表すことができる。これは、前記凹凸(つまり多層反射膜21の膜表面の微細形態)の測定データを、所定の空間周波数の波の和として表す、つまり多層反射膜21の表面形態を所定の空間周波数の波に分けていくものである。
本発明においては、上述の空間周波数領域におけるPSDを達成するために、特定のイオンビームスパッタリングで上記多層反射膜21を形成する。例えば、多層反射膜21が上述したMo/Si周期多層膜の場合、イオンビームスパッタリングにより、まずSiターゲットを用いて厚さ数nm程度のSi膜をマスクブランク用基板10上に成膜し、その後、Moターゲットを用いて厚さ数nm程度のMo膜を成膜し、これを一周期として、40〜60周期積層して、多層反射膜21を形成する。
上記のEUV光における多層反射膜21の反射率を高い状態で維持し、かつ疑似欠陥を含む欠陥検出数を抑制するために、多層反射膜21における空間周波数10μm−1以上100μm−1以下における表面粗さ(Rms)を0.13nm未満、好ましくは0.12nm以下にする。ここで、Rms(Root means square)は、後述する[数4]における式(1)で定義されるパラメーターであって、原子間力顕微鏡DI Dimension3100(Veeco社製)により、空間周波数10μm−1以上100μm−1以下における粗さ成分を抽出して求める表面粗さ(Rms)である。
上記で形成された多層反射膜21の上に、EUVリソグラフィー用反射型マスクの製造工程におけるドライエッチングやウェット洗浄からの多層反射膜21の保護のため、保護膜22(図3を参照)を形成することもできる。このように、マスクブランク用基板10上に、多層反射膜21と、保護膜22とを有する形態も本発明における多層反射膜付き基板とすることができる。
次に、以上説明した本実施形態の多層反射膜付き基板20を構成するマスクブランク用基板10について説明する。
本実施形態におけるマスクブランク用基板10においては、その転写パターンが形成される側の主表面の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる1μm−1以上10μm−1以下の領域でのPSDが10nm4以下であることが好ましい。マスクブランク用基板10がこのようなPSD範囲を満たしていると、上記で説明したPSDを満たす多層反射膜21を形成することが容易になり、本実施形態の多層反射膜付き基板21において、検査光源波長として266nm、193nm、13.5nmといった波長の光を使用する高感度欠陥検査装置による検査を行っても、疑似欠陥を含む欠陥検出数が有効に抑制され、これにより致命欠陥の顕著化が図られる。さらに、マスクブランク用基板10自体について検査を行った場合にも、疑似欠陥が検出されにくい。
マスクブランク用基板10における代表的な表面粗さの指標であるRms(Root means square))は、二乗平均平方根粗さであり、平均線から測定曲線までの偏差の二乗を平均した値の平方根である。すなわちRmsは下式(1)で表される。
以上説明した本発明において好ましいマスクブランク用基板は、その転写パターンが形成される側の主表面を、所定の表面形態、すなわち主表面の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が10nm4以下となるように表面加工することによって製造することができる。なお、上述の表面粗さ(Rmax、Rms等)、平坦度を達成するための表面加工も併せて行うことが好ましい。その表面加工方法は公知であり、本発明において特に制限なく採用することができる。
EEMは、0.1μm以下の微細粉末粒子を被加工物(マスクブランク用基板)に対してほぼ無荷重状態で接触させ、そのとき微細粉末粒子と被加工物の界面で発生する相互作用(一種の化学結合)により、被加工物表面原子を原子単位で除去するという非接触研磨方法である。
次に、CAREの加工原理は、被加工物(マスクブランク用基板)と触媒を処理液中に配置するか、被加工物と触媒との間に処理液を供給し、被加工物と触媒を接触させ、そのときに触媒上に吸着している処理液中の分子から生成された活性種によって被加工物を加工するものである。なお、被加工物がガラスなどの固体酸化物からなる場合には、前記加工原理は、処理液を水とし、水の存在下で被加工物と触媒を接触させ、触媒と被加工物表面とを相対運動させる等することにより、加水分解による分解生成物を被加工物表面から除去し加工するものである。
次に、本発明の一実施形態に係る反射型マスクブランク30の製造方法について以下に説明する。図3は、本実施形態の反射型マスクブランク30を示す模式図である。
次に、本発明の一実施形態に係る反射型マスク40の製造方法について以下に説明する。図4は、本実施形態の反射型マスク40を示す模式図である。
以上説明した反射型マスク40と、露光装置を使用したリソグラフィープロセスにより、半導体基板等の被転写体上に形成されたレジスト膜に、前記反射型マスク40の吸収体パターン27に基づく回路パターン等の転写パターンを転写し、その他種々の工程を経ることで、半導体基板上に配線など種々のパターン等が形成された半導体装置を製造することができる。
以下に示す種々の条件でガラス基板上に多層反射膜を形成し、それについて検査光源波長が13.5nmの高感度欠陥検査装置を使用して欠陥検査を行ったときのBGLを求めた。尚、使用したガラス基板は、後述する実施例1に示す加工方法により表面加工され、ガラス基板表面は、その1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が10nm4以下であるものを使用した。
上記条件にて作製した多層反射膜付き基板の膜表面の空間周波数10μm−1以上100μm−1以下の表面粗さ(Rms)を原子間力顕微鏡にて測定した。測定領域は1μm×1μmである。結果を下記に示す。
比較例試料1:Rms=0.148nm
比較例試料2:Rms=0.132nm
比較例試料3:Rms=0.146nm
上述の実施例試料1、比較例試料1〜3の多層反射膜付き基板の膜表面を原子間力顕微鏡(測定領域1μm×1μm)にて測定した後、パワースペクトル解析した結果を図6に示す。
<マスクブランク用基板の作製>
(研磨及びMRFによる表面加工)
マスクブランク用基板として、大きさが152.4mm×152.4mm、厚さが6.35mmのSiO2−TiO2系のガラス基板を準備した。両面研磨装置を用いて、当該ガラス基板の表裏面を、酸化セリウム砥粒及びコロイダルシリカ砥粒により段階的に研磨した後、低濃度のケイフッ酸で表面処理した。これにより得られたガラス基板表面の表面粗さを原子間力顕微鏡で測定したところ、二乗平均平方根粗さ(Rms)は0.15nmであった。
次に、以上のパワースペクトル解析を行ったガラス基板の表裏面について、ガラス基板表面の表面形状を維持又は改善する目的と、中間空間周波数領域(10−2μm以上1μm−1以下)のPSDを低減することを目的として、ガラス基板の表裏面にEEMを実施した。このEEMは、以下の加工条件で行った。
微細粉末粒子:コロイダルシリカ、平均粒径;約80nm
回転体:ポリウレタン回転球
回転体回転数:280rpm
研磨時間:120分
荷重:1.5kg
次に、以上のEEM表面加工を経たガラス基板の表裏面について、高空間周波数領域(1μm−1以上)のPSDを低減することを目的として、ガラス基板の表裏面に対して、図9のCARE加工装置を使用して片面ずつ触媒基準エッチング(CARE)による表面加工を行った。なお、加工条件は以下の通りとした。
触媒:Pt
基板回転数:10.3回転/分
触媒定盤回転数:10回転/分
加工時間:50分
加工圧:250hPa
次に、このようにして得られたマスクブランク用基板上に、上記実施例試料1における成膜条件で多層反射膜を成膜し、さらに、多層反射膜上にRFスパッタリングにより、Ru保護膜(膜厚2.5nm)を成膜して多層反射膜付き基板を作製した。
次に、多層反射膜付き基板の保護膜及び多層反射膜に対して、転写パターン形成領域の外側4箇所に、上記欠陥の位置を座標管理するための基準マークを集束イオンビームにより形成した。
上述した吸収体膜の表面に、スピンコート法によりレジストを塗布し、加熱及び冷却工程を経て、膜厚150nmのレジスト膜を成膜した。次いで、所望のパターンの描画及び現像工程を経て、レジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクにして、Cl2+Heガスのドライエッチングにより、吸収体膜であるTaBN膜のパターニングを行い、保護膜上に吸収体パターンを形成した。その後、レジスト膜を除去し、洗浄を行い、反射型マスクを作製した。
実施例1で使用したのと同様のガラス基板を使用して、実施例1と同様にMRF及びEEM加工を行った。なお、EEM加工条件は以下の通りである。
微細粉末粒子:コロイダルシリカ、平均粒径;約80nm
回転体:ポリウレタン回転球
回転体回転数:280rpm
研磨時間:120分
荷重:1.5kg
ガラス基板として、大きさが152.4mm×152.4mm、厚さが6.35mmのSiO2−TiO2系のガラス基板を準備し、実施例1と同様にMRF及びEEM加工を実施した。なお、EEM加工の条件は以下の通りである。
微細粉末粒子:コロイダルシリカ、平均粒径:約80nm
回転体:ポリウレタンロール
回転体回転数:280rpm
研磨時間:180分
上述の実施例1において、マスクブランク用基板の作製を、EEM及びCAREを行わず、両面タッチ研磨を行った以外は実施例1と同様に多層反射膜付き基板を作製した。
実施例1で使用したのと同様のガラス基板を使用して、実施例1と同様にMRF及びCARE加工を行った。なお、CARE加工条件は以下の通りである。
触媒:Cr
基板回転数:10.3回転/分
触媒定盤回転数:10回転/分
加工時間:20分
加工圧力:50hPa
上述の参考例1において、EEMを行わず、両面タッチ研磨を行った以外は参考例1と同様に多層反射膜付き基板を作製した。
高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜を、マスクブランク用基板の転写パターンが形成される側の主表面上に有する多層反射膜付き基板の製造方法であって、
前記マスクブランク用基板は、EEM及び/又は触媒基準エッチングにより表面加工されており、
前記主表面上に、高屈折率材料と低屈折率材料のターゲットを用いたイオンビームスパッタリングにより、前記高屈折率材料と前記低屈折率材料のスパッタ粒子を前記主表面の法線に対して0度以上30度以下の入射角度で入射させて前記多層反射膜を成膜することを特徴とする多層反射膜付き基板の製造方法。
前記マスクブランク用基板は、ガラス材料からなることを特徴とする構成A記載の多層反射膜付き基板の製造方法。
前記触媒基準エッチングは、遷移金属を含む材料からなる触媒を、処理液を介して前記主表面に接触若しくは極接近させ、前記触媒と前記主表面とを相対運動させることにより、加水分解による分解生成物を前記主表面から除去するものであることを特徴とする構成A又は構成Bに記載の多層反射膜付き基板の製造方法。
前記処理液は水若しくは純水であることを特徴とする構成C記載の多層反射膜付き基板の製造方法。
さらに前記多層反射膜上に保護膜を形成することを特徴とする構成A〜構成Dのいずれか1に記載の多層反射膜付き基板の製造方法。
構成A〜Eのいずれか1に記載の多層反射膜付き基板の製造方法により製造された多層反射膜付き基板の多層反射膜上又は保護膜上に、転写パターンとなる吸収体膜を形成することを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法。
構成Fに記載の反射型マスクブランクの製造方法により製造された反射型マスクブランクにおける吸収体膜をパターニングして、前記多層反射膜上又は前記保護膜上に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。
20 多層反射膜付き基板
21 多層反射膜
22 保護膜
23 裏面導電膜
24 吸収体膜
27 吸収体パターン
30 反射型マスクブランク
40 反射型マスク
100 CARE(触媒基準エッチング)加工装置
124 処理槽
126 触媒定盤
128 被加工物
130 基板ホルダ
132 回転軸
140 基材
142 白金(触媒)
170 ヒータ
172 熱交換器
174 処理液供給ノズル
176 流体流路
Claims (12)
- 高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜を、マスクブランク用基板の転写パターンが形成される側の主表面上に有する多層反射膜付き基板の製造方法であって、
高屈折率材料と低屈折率材料のターゲットを用いたイオンビームスパッタリングにより、前記主表面上に前記多層反射膜を成膜する工程を有し、
前記イオンビームスパッタリングにおいて、前記多層反射膜の膜表面の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が20nm4以下であって、且つ、空間周波数10μm−1以上100μm−1以下におけるパワースペクトル密度が10nm4以下となるように、前記高屈折率材料と前記低屈折率材料のスパッタ粒子を前記主表面の法線に対して所定の入射角度で入射させることを特徴とする多層反射膜付き基板の製造方法。 - 前記入射角度が、前記主表面の法線に対して0度以上30度以下である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の製造方法。
- 前記多層反射膜上に保護膜を形成する工程をさらに有し、
該保護膜表面の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が20nm4以下であって、且つ、空間周波数10μm−1以上100μm−1以下におけるパワースペクトル密度が10nm4以下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の製造方法。 - 前記マスクブランク用基板の転写パターンが形成される側の主表面の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が、10nm4以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層反射膜付き基板の製造方法。
- 前記マスクブランク用基板が、EEM(Elastic Emission Machining)及び/又は触媒基準エッチング:CARE(CAtalyst-Referred Etching)により表面加工されていることを特徴とする請求項4に記載の多層反射膜付き基板の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の多層反射膜付き基板の製造方法により製造された多層反射膜付き基板の多層反射膜上又は保護膜上に、転写パターンとなる吸収体膜を形成することを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法。
- 請求項6に記載の反射型マスクブランクの製造方法により製造された反射型マスクブランクにおける吸収体膜をパターニングして、前記多層反射膜上又は前記保護膜上に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。
- マスクブランク用基板の転写パターンが形成される側の主表面上に、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層した多層反射膜を有する多層反射膜付き基板であって、
前記多層反射膜付き基板の膜表面は、1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が20nm4以下であって、且つ、空間周波数10μm−1以上100μm−1以下におけるパワースペクトル密度が10nm4以下であり、
前記膜表面の空間周波数10μm−1以上100μm−1以下における表面粗さが二乗平均平方根粗さ(Rms)で0.13nm未満であることを特徴とする多層反射膜付き基板。 - 前記多層反射膜付き基板が、前記多層反射膜上に保護膜を有し、該保護膜表面の1μm×1μmの領域を原子間力顕微鏡で測定して得られる空間周波数1μm−1以上10μm−1以下におけるパワースペクトル密度が20nm4以下であって、且つ、空間周波数10μm−1以上100μm−1以下におけるパワースペクトル密度が10nm4以下であり、前記保護膜表面の空間周波数10μm−1以上100μm−1以下における表面粗さが二乗平均平方根粗さ(Rms)で0.13nm未満であることを特徴とする請求項8に記載の多層反射膜付き基板。
- 請求項8又は9に記載の多層反射膜付き基板の多層反射膜上又は保護膜上に、転写パターンとなる吸収体膜を有することを特徴とする反射型マスクブランク。
- 請求項10に記載の反射型マスクブランクにおける吸収体膜をパターニングして得られた吸収体パターンを、前記多層反射膜上又は前記保護膜上に有することを特徴とする反射型マスク。
- 請求項11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ープロセスを行い、被転写体上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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