JPWO2020153228A1 - 反射型マスクブランク、反射型マスク、および反射型マスクブランクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
反射率=|r|2 (2)
DML(NML,Ntop)=80tanh(0.037NML)−1.6exp(−0.08Ntop)(NML−Ntop)2 (4)
Tabs+DML(NML,Ntop)<140 (5)
より好ましくは
Tabs+DML(NML,Ntop)<120 (6)
を満たせば良い。
前記反射層は、高屈折率層および低屈折率層を1周期として、前記高屈折率層および低屈折率層を複数周期備える多層反射膜であり、
前記反射層中に、前記高屈折率層および前記低屈折率層のいずれか一方の膜厚をΔd([単位:nm])だけ厚くした位相反転層を一層備え、
前記位相反転層の膜厚の増分Δd[単位:nm]は
(1/4+m/2)×13.53−1.0≦Δd≦(1/4+m/2)×13.53+1.0 (ただし、mは0以上の整数)
の関係を満たし、
前記反射層の全層数をNML、前記反射層のうち、前記位相反転層より上にある上部多層膜の層数をNtop、前記吸収層の膜厚をTabs[単位:nm]としたとき、
Tabs+80tanh(0.037NML)−1.6exp(−0.08Ntop)(NML−Ntop)2<140
の関係を満たすことを特徴とする反射型マスクブランクを提供する。
前記反射層は、高屈折率層および低屈折率層を1周期として、前記高屈折率層および低屈折率層を複数周期備える多層反射膜であり、
前記反射層は下部多層膜と、前記高屈折率層および前記低屈折率層のいずれか一方の膜厚を厚くした位相反転層と、上部多層膜とを、基板側からこの順に積層して構成される反射型マスクブランクの製造方法であって、
前記基板上に前記下部多層膜を形成し、
前記下部多層膜の上に前記位相反転層を形成し、
前記位相反転層の上に前記上部多層膜を形成し、
前記上部多層膜の上に前記保護膜を形成し、
前記保護層の上に、前記吸収層を形成する、
ことを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法を提供する。
本発明の実施形態に係る反射型マスクブランクについて説明する。図1は、本発明の実施形態に係る反射型マスクブランクの一構成例の概略断面図である。図1に示すように、反射型マスクブランク10Aは、基板11の上に、反射層12、保護層13、吸収層14をこの順に積層して構成している。
基板11は、熱膨張係数が小さいことが好ましい。基板11の熱膨張係数が小さい方が、EUV光による露光時の熱により吸収層14に形成されるパターンに歪みが生じるのを抑制できる。基板11の熱膨張係数は、具体的には、20℃において、0±1.0×10-7/℃が好ましく、0±0.3×10-7/℃がより好ましい。
反射層12は下部多層膜12a、位相反転層12b、および上部多層膜12cを基板11側からこの順番に積層して構成される。
(1/4+m/2)×13.53−1.0≦Δd≦(1/4+m/2)×13.53+1.0 (7)
ここで、mは0以上の整数である。
より好ましくは、下記の式(8)を満たせばよい。
(1/4+m/2)×13.53−0.5≦Δd≦(1/4+m/2)×13.53+0.5 (8)
特にmが0の場合には、
2.9≦Δd≦3.9 (9)
となる。
保護層13は、図11に示す反射型マスク20の製造時において、吸収層14をエッチング(通常、ドライエッチング)して吸収層14に吸収体パターン141を形成する際、反射層12の表面がエッチングによるダメージを抑制し、反射層12を保護する。また、エッチング後の反射型マスクブランクに残っているレジスト層18を洗浄液を用いて剥離して、反射型マスクブランクを洗浄する際に、反射層12を洗浄液から保護する。そのため、得られる反射型マスク20のEUV光に対する反射率は良好となる。
保護層13を形成する材料としては、吸収層14のエッチングの際に、エッチングによる損傷を受け難い物質が選択される。この条件を満たす物質としては、例えば、Ru金属単体、Ruに、B、Si、Ti、Nb、Mo、Zr、Y、La、Co、およびReからなる群から選択される1種以上の金属を含有したRu合金、上記Ru合金に窒素を含む窒化物などのRu系材料;Cr、Al、Taおよびこれらに窒素を含む窒化物;SiO2、Si3N4、Al2O3またはこれらの混合物;などが例示される。これらの中でも、Ru金属単体およびRu合金、CrNおよびSiO2が好ましい。Ru金属単体およびRu合金は、酸素を含まないガスに対してエッチングされ難く、反射型マスクの加工時のエッチングストッパとして機能する点から、特に好ましい。
吸収層14は、EUVリソグラフィの反射型マスクに使用するためには、EUV光の吸収係数が高いこと、容易にエッチングできること、および洗浄液に対する洗浄耐性が高いことなどの特性を有する必要がある。
本発明の反射型マスクブランクは、図8に示す反射型マスクブランク10Bのように、吸収層14上にハードマスク層15を備えていてもよい。ハードマスク層15は、CrおよびSiからなる群から選択される少なくとも一の元素を含むことが好ましい。ハードマスク層15としては、Cr系膜またはSi系膜など、エッチングに対して耐性の高い材料、具体的には、Cl系ガスやCF系ガスを用いたドライエッチングに対して耐性の高い材料が用いられる。Cr系膜としては、例えば、Cr、およびCrにOまたはNを加えた材料などが挙げられる。具体的には、CrO、CrNおよびCrONが挙げられる。Si系膜としては、Si、並びにSiにO、N、C、およびHからなる群から選択される一種以上を加えた材料などが挙げられる。具体的には、SiO2、SiON、SiN、SiO、Si、SiC、SiCO、SiCN、およびSiCONが挙げられる。中でも、Si系膜は、吸収層14をドライエッチングする際に側壁の後退が生じ難いため好ましい。吸収層14上にハードマスク層15を形成することで、吸収体パターン141の最小線幅が小さくなっても、ドライエッチングを実施できる。そのため、吸収体パターン141の微細化に対して有効である。
次に、図1に示す反射型マスクブランク10Aの製造方法について説明する。図10は、反射型マスクブランク10Aの製造方法の一例を示すフローチャートである。
図10に示すように、基板11上に下部多層膜12aを形成する(下部多層膜12aの形成工程:ステップS11)。下部多層膜12aは、基板11上に、上記のように、公知の成膜方法を用いて所望の膜厚になるように成膜する。
次に、図1に示す反射型マスクブランク10Aを用いて得られる反射型マスクについて説明する。図11は、反射型マスクの構成の一例を示す概略断面図である。図11に示す反射型マスク20は、図1に示す反射型マスクブランク10Aの吸収層14に、所望の吸収体パターン141を形成したものである。
反射型マスクブランク10Dを図13に示す。反射型マスクブランク10Dは位相反転層12bを反射層12中に有さない。
成膜用の基板11として、SiO2−TiO2系のガラス基板(外形が約152mm角、厚さが約6.3mm)を使用した。なお、ガラス基板の熱膨張係数は0.02×10-7/℃以下であった。ガラス基板を研磨して、表面粗さを二乗平均平方根粗さRqで0.15nm以下、平坦度を100nm以下の平滑な表面に加工した。ガラス基板の裏面上には、マグネトロンスパッタリング法を用いて、厚さが約100nmのCr層を成膜し、静電チャック用の裏面導電層16を形成した。Cr層のシート抵抗値は100Ω/□程度であった。
反射型マスクブランク10Dの反射率を計算した結果を図14に示す。反射率は波長13.55nm付近で最大値66%となっている。
本例では、図9に示す反射型マスクブランク10Cを作成する。反射型マスクブランク10Cは位相反転層12bを反射層12中に有しており、反射層12は下部多層膜12a、位相反転層12b、および上部多層膜12cを基板11側からこの順番に積層して構成される。
例1との違いは、反射層12の作製方法である。基板11、裏面導電層16、保護層13および吸収層14の作製方法は例1と同一である。
反射層12の全層数NMLは81、上部多層膜12cの層数Ntopは50となっている。
反射型マスクブランク10Cの反射率を計算した結果を図14に示す。反射率は波長13.55nm付近で極小値を持ち46%となっている。波長13.55nmでの反射率は例1より小さくなっている。これは、上層多層膜の反射光と下層多層膜の反射光との打ち消し合いが影響している。
本例では、例2と同じく図9に示す反射型マスクブランク10Cを作成する。例2との違いは、下部多層膜12aの層数、上部多層膜12cの層数Ntopおよび反射膜12の全層数NMLである。
基板11の裏面に裏面導電層16を成膜した後、基板11の表面にイオンビームスパッタリング法を用いて、Si膜およびMo膜を交互に成膜することを30周期繰り返した。Si膜の膜厚は、約4.0nmとし、Mo膜の膜厚は、約3.0nmとした。これにより、合計の膜厚が約210nm((Si膜:4.0nm+Mo膜:3.0nm)×30)の下部多層膜12aを形成した。
反射層12の全層数NMLは121、上部多層膜12cの層数Ntopは60となっている。
反射率を計算した結果を図14に示す。反射率は波長13.55nm付近で極小値を持ち52%となっている。波長13.55nmでの反射率は例1より小さいが例2よりは大きくなっている。これは、上層多層膜の層数を例2より多くしたことが影響している。
本例では、例2と同じく図9に示す反射型マスクブランク10Cを作成する。例2との違いは吸収膜14の材料および膜厚Tabsである。
例2と同様に反射層12、裏面導電層16および保護層13を成膜した。反射層12の全層数NMLは81、上部多層膜12cの層数Ntopは50である。
反射層12の構造は例2と同じである。それゆえ、反射率も例2と同じである。
反射型マスクブランク10Cのマスク3D効果をシミュレーションで検証した。図15にH−Vバイアスのシミュレーション結果を示す。H−Vバイアスの最大値は1nmとなり、例1の9nmに比べ、低減している。例2の4nmに比べても低減している。
(反射型マスクブランクの作製)
本例では、例2と同じく図9に示す反射型マスクブランク10Cを作成した。例2との違いは位相反転層12bの膜厚の増分Δdである。例2ではΔdを3.5nm(ほぼλ/4)としたが、本例ではΔdを7nm(ほぼλ/2)とした。Δdは式(7)を満たしていない。本例では上部多層膜12cから反射する光と下部多層膜12aから反射する光の位相が揃っている。この条件は特許文献2と同一である。
(反射率およびマスク3D効果)
反射率を計算した結果を図17に示す。反射率は例1と同様に波長13.55nm付近で最大値66%となっている。
図18にH−Vバイアスのシミュレーション結果を示す。H−Vバイアスの最大値は例1と同様に9nmとなっている。
図19にテレセントリック誤差のシミュレーション結果を示す。テレセントリック誤差の最大値は例1と同様に8nm/μmとなっている。
本例の反射型マスクブランクス10Cを用いても、マスク3D効果を低減することはできない。
(反射型マスクブランクの作製)
本例では、例2と同じく図9に示す反射型マスクブランク10Cを作成した。例2との違いは位相反転層12bの膜厚の増分Δdである。例2ではΔdを3.5nm(ほぼλ/4)としたが、本例ではΔdを10.5nm(ほぼ3λ/4)とした。Δdは式(7)を満たしている。
(反射率およびマスク3D効果)
反射率を計算した結果を図17に示す。反射率は例2と同様に波長13.55nm付近で極小値となっている。
図18にH−Vバイアスのシミュレーション結果を示す。H−Vバイアスの最大値は例2より若干小さく3nmとなっている。
図19にテレセントリック誤差のシミュレーション結果を示す。テレセントリック誤差の最大値は例2と同様に3nm/μmと小さくなっている。
本例の反射型マスクブランクス10Cを用いれば、マスク3D効果を低減することができる。
(反射型マスクブランクの作製)
本例では、例2と同じく図9に示す反射型マスクブランク10Cを作成した。例2との違いは吸収層14の膜厚である。例2では吸収層14の膜厚Tabsは61nm(TaN56nm+TaON5nm)であった。本例ではTabsを90nm(TaN85nm+TaON5nm)まで厚くした。本例の反射層12の全層数NMLは81、上部多層膜12cの層数Ntopは50であり、例2と同じである。NML、Ntop、Tabsは式(5)を満たしていない。
(反射率およびマスク3D効果)
反射層12の構造は例2と同じである。それゆえ、反射率も例2と同じである。
図18にH−Vバイアスのシミュレーション結果を示す。H−Vバイアスの最大値は例1と同様に9nmと大きくなっている。
図19にテレセントリック誤差のシミュレーション結果を示す。テレセントリック誤差の最大値は6nm/μmと例1の8nm/μmに比べれば若干小さいが、例2の3nm/μmと比べるとはるかに大きくなっている。
本例の反射型マスクブランクス10Cを用いても、マスク3D効果を低減することはできない。本例では、反射層12中の反射面は浅くなっているが、その効果を吸収層14の厚膜化が打ち消している。
本出願は、2019年1月21日出願の日本特許出願2019−007681に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
11 基板
11a 第1主面
11b 第2主面
12 反射層
12a 下部多層膜
12b 位相反転層
12c 上部多層膜
13 保護層
14 吸収層
15 ハードマスク層
16 裏面導電層
18 レジスト層
20 反射型マスク
141 吸収体パターン
181 レジストパターン
Claims (12)
- 基板上に、EUV光を反射する反射層と、保護層と、EUV光を吸収する吸収層とを基板側からこの順に有する反射型マスクブランクであって、
前記反射層は、高屈折率層および低屈折率層を1周期として、前記高屈折率層および低屈折率層を複数周期備える多層反射膜であり、
前記反射層中に、前記高屈折率層および前記低屈折率層のいずれか一方の膜厚をΔd([単位:nm])だけ厚くした位相反転層を一層備え、
前記位相反転層の膜厚の増分Δd[単位:nm]は
(1/4+m/2)×13.53−1.0≦Δd≦(1/4+m/2)×13.53+1.0 (ただし、mは0以上の整数)
の関係を満たし、
前記反射層の全層数をNML、前記反射層のうち、前記位相反転層より上にある上部多層膜の層数をNtop、前記吸収層の膜厚をTabs[単位:nm]としたとき、
Tabs+80tanh(0.037NML)−1.6exp(−0.08Ntop)(NML−Ntop)2<140
の関係を満たすことを特徴とする反射型マスクブランク。 - 前記高屈折率層の材料はSiを含み、前記低屈折率層の材料はMoおよびRuからなる群から選択される少なくとも一種の金属を含む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。
- 前記高屈折率層の材料がSi、前記低屈折率層の材料がMoであり、周期長が6.5〜7.5nmの範囲にあり、かつΓMo(Mo層の厚さ/周期長)が0.25〜0.7の範囲にあることを特徴とする請求項1または2に記載の反射型マスクブランク。
- 前記低屈折率層と前記高屈折率層との間に膜厚1nm以下のバッファ層を設けることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記バッファ層の材料はB4Cであることを特徴とする請求項4に記載の反射型マスクブランク。
- 前記上部多層膜の層数Ntopは20以上100以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記吸収層の上にハードマスク層を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記ハードマスク層は、CrおよびSiからなる群から選択される少なくとも一の元素を含むことを特徴とする請求項7に記載の反射型マスクブランク。
- 前記基板の裏面に裏面導電層を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記裏面導電層の材料は、CrまたはTa、またはこれらの合金あるいは化合物であることを特徴とする請求項9に記載の反射型マスクブランク。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の反射型マスクブランクの前記吸収層に、パターンが形成されている反射型マスク。
- 基板上に、EUV光を反射する反射層と、保護層と、EUV光を吸収する吸収層とを基板側からこの順に有し、
前記反射層は、高屈折率層および低屈折率層を1周期として、前記高屈折率層および低屈折率層を複数周期備える多層反射膜であり、
前記反射層は下部多層膜と、前記高屈折率層および前記低屈折率層のいずれか一方の膜厚を厚くした位相反転層と、上部多層膜とを、基板側からこの順に積層して構成される反射型マスクブランクの製造方法であって、
前記基板上に前記下部多層膜を形成し、
前記下部多層膜の上に前記位相反転層を形成し、
前記位相反転層の上に前記上部多層膜を形成し、
前記上部多層膜の上に前記保護膜を形成し、
前記保護層の上に、前記吸収層を形成する、
ことを特徴とする反射型マスクブランクの製造方法。
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