WO2015012151A1 - 多層反射膜付き基板、euvリソグラフィー用反射型マスクブランク、euvリソグラフィー用反射型マスク及びその製造方法、並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents
多層反射膜付き基板、euvリソグラフィー用反射型マスクブランク、euvリソグラフィー用反射型マスク及びその製造方法、並びに半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
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Definitions
- EUV lithography which is an exposure technique using extreme ultraviolet (hereinafter referred to as EUV) light
- EUV light refers to light in the wavelength band of the soft X-ray region or the vacuum ultraviolet region, and specifically refers to light having a wavelength of about 0.2 to 100 nm.
- Patent Document 2 A protective film made of a Ru alloy has been proposed (Patent Document 2).
- the configuration of the reflective mask for EUV lithography of the present invention includes the substrate with the multilayer reflective film of the present invention and the EUV light formed on the Ru-based protective film on the substrate with the multilayer reflective film. And an absorber film pattern that absorbs water.
- a predetermined absorber film pattern is obtained by subjecting the absorber film 20 to dry etching through a resist, and a portion (Ru-based protective film 18 and its lower part) that reflects light (EUV light in the present invention) is obtained.
- the reflective mask for EUV lithography having a portion where the block layer 16 and the multilayer reflective film 14 are exposed) and a portion that absorbs light (absorber film pattern) is obtained.
- the resist film 22 is formed on the absorber film 20 of the mask blank 30 (FIG. 3A) in which the substrate 12, the multilayer reflective film 14, the block layer 16, the Ru-based protective film 18 and the absorber film 20 are formed in this order. (FIG. 3B). Since the one having the resist film 22 formed thereon is also the reflective mask blank 30 for EUV lithography of the present invention, the process may be started from here. A desired pattern is drawn (exposed) on the resist film 22, and further developed and rinsed to form a predetermined resist pattern 22a (FIG. 3C).
- the upper TaBO film is dry-etched with a fluorine-based gas (CF 4 gas) and the lower TaBN film is dry-etched with a chlorine-based gas (Cl 2 gas) to form a transfer pattern on the absorber film.
- CF 4 gas fluorine-based gas
- Cl 2 gas chlorine-based gas
Abstract
Description
(構成1)
基板と、該基板上に形成された、高屈折率材料としてのSiを含む層と低屈折率材料を含む層とが周期的に複数積層されてなる多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された、前記多層反射膜を保護するRu系保護膜とを有し、前記多層反射膜の基板と反対側の表面層は前記Siを含む層であり、さらに、前記多層反射膜と前記Ru系保護膜との間に、SiのRu系保護膜への移行を妨げるブロック層を有し、前記Siの少なくとも一部が前記ブロック層に拡散されている、多層反射膜付き基板。
前記ブロック層が、Ti、Al、Ni、Pt、Pd、W、Mo、Co、Cuから選ばれる少なくとも一種の金属及び二種以上の金属の合金、これらの窒化物、これらのケイ化物並びにこれらのケイ窒化物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、構成1に記載の多層反射膜付き基板。
前記多層反射膜の基板と反対側の表面層であるSiを含む層と前記ブロック層との間に、前記ブロック層を構成する金属成分の含有量が前記基板に向かって連続的に減少する傾斜領域が存在する、構成2に記載の多層反射膜付き基板。
前記低屈折率材料がMoである、構成1~3のいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
前記ブロック層の厚みが0.2~2.0nmである、構成1~4のいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
前記ブロック層が、チタン(Ti)、チタンの窒化物(TiNx(x>0))、チタンのケイ化物(TiSix(x>0))及びチタンのケイ窒化物(TixSiyNz(x>0、y>0、z>0))からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、構成1~5のいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
構成1~6のいずれかに記載の多層反射膜付き基板と、当該多層反射膜付き基板におけるRu系保護膜上に形成された、EUV光を吸収する吸収体膜とを有するEUVリソグラフィー用反射型マスクブランク。
前記吸収体膜上にさらにレジスト膜を有する、構成7に記載のEUVリソグラフィー用反射型マスクブランク。
基板と、該基板上に形成された、高屈折率材料としてのSiを含む層と低屈折率材料を含む層とが周期的に複数積層されてなる多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された、前記多層反射膜を保護するRu系保護膜とを有し、前記多層反射膜の基板と反対側の表面層は前記Siを含む層であり、さらに、前記多層反射膜と前記Ru系保護膜との間に、SiのRu系保護膜への移行を妨げるブロック層を有し、前記Siの少なくとも一部が前記ブロック層に拡散されている、多層反射膜付き基板の製造方法であって、
前記基板上に前記多層反射膜を形成する工程と、
前記多層反射膜の基板と反対側の表面層であるSiを含む層上に、SiのRu系保護膜への移行を妨げるブロック層を形成する工程と、
前記ブロック層上に前記Ru系保護膜を形成する工程とを有し、
さらに前記ブロック層を形成した後、前記多層反射膜のSiの少なくとも一部を該ブロック層に拡散させる温度条件で加熱処理する工程を有する、多層反射膜付き基板の製造方法。
構成9に記載の多層反射膜付き基板の製造方法により得られた多層反射膜付き基板のRu系保護膜上に、吸収体膜を形成する工程を有する、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクの製造方法。
構成8に記載のEUVリソグラフィー用反射型マスクブランクにおける吸収体膜を、前記レジスト膜を介してパターニングして、前記Ru系保護膜上に吸収体膜パターンを形成する工程を有する、EUVリソグラフィー用反射型マスクの製造方法。
構成1~6のいずれかに記載の多層反射膜付き基板と、当該多層反射膜付き基板におけるRu系保護膜上に形成された、EUV光を吸収する吸収体膜パターンとを有するEUVリソグラフィー用反射型マスク。
構成11に記載のEUVリソグラフィー用反射型マスクの製造方法により得られたEUVリソグラフィー用反射型マスク又は構成12に記載のEUVリソグラフィー用反射型マスクを使用して、半導体基板上に転写パターンを形成する工程を有する、半導体装置の製造方法。
図1は、本発明の多層反射膜付き基板の断面を示す模式図である。当該多層反射膜付き基板10は、基板12の上に、露光光であるEUV光を反射する多層反射膜14と、該多層反射膜14上に設けられた、当該多層反射膜14を保護するためのRu系保護膜18とを備え、さらに前記多層反射膜14とRu系保護膜18との間に、SiのRu系保護膜18への拡散を妨げるブロック層16を有する構成をとっている。
本発明の多層反射膜付き基板10に使用される基板12としては、EUV露光の場合、露光時の熱による吸収体膜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。
本発明の多層反射膜付き基板10においては、以上説明した基板12の上に多層反射膜14が形成されている。この多層反射膜14は、EUVリソグラフィー用反射型マスクにEUV光を反射する機能を付与するものであり、屈折率の異なる元素が周期的に積層された多層膜の構成を取っている。
従来の反射型マスクでは多層反射膜上に保護膜が設けられ、Si層と保護膜との間での拡散層形成を抑制する観点から、RuにZrやBを添加したRu合金からなる保護膜が提案された。しかしこれでもSiの拡散抑制は不十分であり、SiがRu系保護膜に拡散し、酸化を受けて酸化ケイ素(SiO2等)を形成し、反射型マスクの製造工程や製品として完成した後の使用における繰り返しの洗浄を受けることで膜剥れが生じてしまう。あるいはMo/Si多層反射膜とRu系保護膜との間にSiおよびOを所定量含有する中間層や熱拡散抑制膜を形成することが提案されたが、中間層や熱拡散防止膜の材料によっては、このような層はRu系保護膜との密着性が不十分であるため、これらの接合部で膜剥れが発生する。
上記で形成されたブロック層16の上に、後述する、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洗浄からの多層反射膜14の保護のため、Ru系保護膜18を形成することで、多層反射膜付き基板10として完成する。
図2は、本発明のEUVリソグラフィー用反射型マスクブランク30の断面を示す模式図である。上述の本発明の多層反射膜付き基板10のRu系保護膜18上にEUV光を吸収する吸収体膜20を形成することによって、本発明のマスクブランク30が得られる。
以上説明した本発明のEUVリソグラフィー用反射型マスクブランク30を使用して、本発明のEUVリソグラフィー用反射型マスクを製造することができる。本発明のEUVリソグラフィー用反射型マスクの製造には、高精細のパターニングを行うことができるフォトリソグラフィー法が最も好適である。
以上説明した本発明のEUVリソグラフィー用反射型マスク40を使用したリソグラフィー技術により、半導体基板上に前記マスクの吸収体膜パターン20aに基づく転写パターンを形成し、その他種々の工程を経ることで、半導体基板上に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。
このような工程その他の必要な工程を経ることで、半導体装置が製造される。
<多層反射膜付き基板の製造>
使用する基板はSiO2-TiO2系のガラス基板(6インチ角、厚さが6.35mm)である。このガラス基板の端面を面取り加工及び研削加工し、更に酸化セリウム砥粒を含む研磨液で粗研磨処理した。これらの処理を終えたガラス基板を両面研磨装置のキャリアにセットし、研磨液にコロイダルシリカ砥粒を含むアルカリ水溶液を用い、所定の研磨条件で精密研磨をおこなった。精密研磨終了後、ガラス基板に対し洗浄処理を行った。
裏面導電膜形成条件:Crターゲット、Ar+N2ガス雰囲気(Ar:N2=90%:10%)、膜組成(Cr:90原子%、N:10%)、膜厚20nm
以上のようにして得られた多層反射膜付き基板のRu保護膜上に、TaBN(厚み56nm)とTaBO(厚み14nm)の積層膜からなる吸収体膜をDCスパッタリング法により形成し、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクを製造した。
<多層反射膜付き基板の製造>
金属層を厚さ1.0nmのTiN層とした以外は参考例1と同様にして多層反射膜付き基板を製造した。なお前記TiN層は、Tiターゲット、及びAr+N2混合ガスを用いたイオンビームスパッタリングにより成膜した。得られた多層反射膜付き基板における、Ru保護膜表面の波長13.5nmのEUV光に対する反射率は63.20%と高反射率であった。
以上のようにして得られた多層反射膜付き基板を使用して、参考例1と同様にして、Ru保護膜上に、TaBN(厚み56nm)とTaBO(厚み14nm)の積層膜からなる吸収体膜をDCスパッタリングにより形成し、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクを製造した。
<多層反射膜付き基板の製造>
参考例1と同様にして多層反射膜付き基板を製造した。なお、金属層について、これをTiターゲットを用いたイオンビームスパッタリング(Arを使用)により成膜・形成した後、アニール(真空中にて200℃で1時間の加熱)することで、多層反射膜の最表面のSi層のSiを金属層に拡散させてブロック層を形成した。Siの拡散により、ブロック層においてはチタンシリサイドが形成されている。
以上のようにして得られた多層反射膜付き基板を使用して、参考例1と同様にして、Ru保護膜上に、TaBN(厚み56nm)とTaBO(厚み14nm)の積層膜からなる吸収体膜をDCスパッタリングにより形成し、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクを製造した。
<多層反射膜付き基板の製造>
参考例2と同様にして多層反射膜付き基板を製造した。なおTiN層について、これを参考例2と同様の方法により成膜・形成した後、アニール(真空中にて200℃で1時間の加熱)することで、多層反射膜の最表面のSi層のSiをちN層に拡散させてブロック層を形成した。Siの拡散により、ブロック層においては窒化されたチタンシリサイドが形成されている。
以上のようにして得られた多層反射膜付き基板を使用して、参考例1と同様にして、Ru保護膜上に、TaBN(厚み56nm)とTaBO(厚み14nm)の積層膜からなる吸収体膜をDCスパッタリングにより形成し、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクを製造した。
<多層反射膜付き基板の製造>
参考例1と同様にして多層反射膜付き基板を製造した。なお、金属層について、これをTiターゲットを用いたイオンビームスパッタリング(Arを使用)により成膜・形成し、そしてその上にRu保護膜を形成後にアニール(大気中にて200℃で1時間の加熱)することで、多層反射膜の最表面のSi層のSiを金属層に拡散させてブロック層を形成した。Siの拡散により、ブロック層においてはチタンシリサイドが形成されている。
以上のようにして得られた多層反射膜付き基板を使用して、参考例1と同様にして、Ru保護膜上に、TaBN(厚み56nm)とTaBO(厚み14nm)の積層膜からなる吸収体膜をDCスパッタリングにより形成し、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクを製造した。
<多層反射膜付き基板の製造>
参考例2と同様にして多層反射膜付き基板を製造した。なおTiN層について、これを参考例2と同様の方法により成膜・形成し、そしてRu保護膜をその上に形成後にアニール(大気中にて200℃で1時間の加熱)することで、多層反射膜の最表面のSi層のSiをTiN層に拡散させてブロック層を形成した。Siの拡散により、ブロック層においては窒化されたチタンシリサイドが形成されている。
以上のようにして得られた多層反射膜付き基板を使用して、参考例1と同様にして、Ru保護膜上に、TaBN(厚み56nm)とTaBO(厚み14nm)の積層膜からなる吸収体膜をDCスパッタリングにより形成し、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクを製造した。
<多層反射膜付き基板の製造>
実施例3と同様にして多層反射膜付き基板を製造した。なお金属層について、これをTiターゲットを用いたイオンビームスパッタリング(Arを使用)により成膜・形成し、そしてRu保護膜をその上に形成後にアニール(真空中にて200℃で1時間の加熱)することで、多層反射膜の最表面のSi層のSiを金属層に拡散させてブロック層を形成した。尚、前記Ru保護膜は、ガラス基板の主表面の法線に対して30度の角度でRu粒子が堆積するように成膜することで形成した。
以上のようにして得られた多層反射膜付き基板を使用して、参考例1と同様にして、Ru保護膜上に、TaBN(厚み56nm)とTaBO(厚み14nm)の積層膜からなる吸収体膜をDCスパッタリングにより形成し、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクを製造した。
金属層を厚さ1.0nmのAl層(実施例6)、Ni層(実施例7)、Pd層(実施例8)、W層(実施例9)、Co層(実施例10)、Cu層(実施例11)とした以外は実施例5と同様にして多層反射膜付き基板を製造した。
以上のようにして得られた多層反射膜付き基板を使用して、参考例1と同様にして、Ru保護膜上に、TaBN(厚み56nm)とTaBO(厚み14nm)の積層膜からなる吸収体膜をイオンビームスパッタリング(Arを使用)により形成し、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクを製造した。
<多層反射膜付き基板の製造>
金属層を形成しない以外は参考例1と同様にして多層反射膜付き基板を製造した。ただし、Ru保護膜の膜厚は2.5nmとした。この多層反射膜付き基板における、Ru保護膜表面の波長13.5nmのEUV光に対する反射率は64%と高反射率であった。
以上のようにして得られた多層反射膜付き基板を使用して、参考例1と同様にして、Ru保護膜上に、TaBN(厚み56nm)とTaBO(厚み14nm)の積層膜からなる吸収体膜をDCスパッタリングにより形成し、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクを製造した。
上記参考例1~2、実施例1~11及び比較例1で得られた各EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクを使用してEUVリソグラフィー用反射型マスクを製造した。具体的には以下の通りである。
この、得られた反射型マスクについて一般的なRCA洗浄を100回繰り返し行い、反射型マスクの洗浄耐性を評価した。
さらに、参考例1~2及び実施例1~11の反射型マスクについて、上述のRCA洗浄を150回繰り返し行い、反射型マスクの洗浄耐性を評価した。その結果、参考例1~2の反射型マスクについては、100回のRCA洗浄後においてRu保護膜の露出面における膜剥がれは観察されなかった。実施例1~2の反射型マスクについては、120回のRCA洗浄後においてRu保護膜の露出面における膜剥がれは観察されず、これらが参考例に比較して良好な洗浄耐性を有していることが示された。また、実施例3~11の反射型マスクについてはいずれも、150回のRCA洗浄後においてRu保護膜の露出面における膜剥がれは観察されず、これらが特に良好な洗浄耐性を有していることが示された。
12 基板
14 多層反射膜
16 ブロック層
18 Ru系保護膜
20 吸収体膜
20a 吸収体膜パターン
22 レジスト膜
22a レジストパターン
30 EUVリソグラフィー用反射型マスクブランク
40 EUVリソグラフィー用反射型マスク
50 パターン転写装置
52 レーザープラズマX線源
54 縮小光学系
56 レジスト付き半導体基板
Claims (13)
- 基板と、
該基板上に形成された、高屈折率材料としてのSiを含む層と低屈折率材料を含む層とが周期的に複数積層されてなる多層反射膜と、
該多層反射膜上に形成された、前記多層反射膜を保護するRu系保護膜とを有し、
前記多層反射膜の基板と反対側の表面層は前記Siを含む層であり、
さらに、前記多層反射膜と前記Ru系保護膜との間に、SiのRu系保護膜への移行を妨げるブロック層を有し、
前記Siの少なくとも一部が前記ブロック層に拡散されている、多層反射膜付き基板。 - 前記ブロック層が、Ti、Al、Ni、Pt、Pd、W、Mo、Co、Cuから選ばれる少なくとも一種の金属及び二種以上の金属の合金、これらの窒化物、これらのケイ化物並びにこれらのケイ窒化物からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項1に記載の多層反射膜付き基板。
- 前記多層反射膜の基板と反対側の表面層であるSiを含む層と前記ブロック層との間に、前記ブロック層を構成する金属成分の含有量が前記基板に向かって連続的に減少する傾斜領域が存在する、請求項2に記載の多層反射膜付き基板。
- 前記低屈折率材料がMoである、請求項1~3のいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
- 前記ブロック層の厚みが0.2~2.0nmである、請求項1~4のいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
- 前記ブロック層が、チタン(Ti)、チタンの窒化物(TiNx(x>0))、チタンのケイ化物(TiSix(x>0))及びチタンのケイ窒化物(TixSiyNz(x>0、y>0、z>0))からなる群より選ばれる少なくとも一種を含む、請求項1~5のいずれかに記載の多層反射膜付き基板。
- 請求項1~6のいずれかに記載の多層反射膜付き基板と、当該多層反射膜付き基板におけるRu系保護膜上に形成された、EUV光を吸収する吸収体膜とを有するEUVリソグラフィー用反射型マスクブランク。
- 前記吸収体膜上にさらにレジスト膜を有する、請求項7に記載のEUVリソグラフィー用反射型マスクブランク。
- 基板と、該基板上に形成された、高屈折率材料としてのSiを含む層と低屈折率材料を含む層とが周期的に複数積層されてなる多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された、前記多層反射膜を保護するRu系保護膜とを有し、前記多層反射膜の基板と反対側の表面層は前記Siを含む層であり、さらに、前記多層反射膜と前記Ru系保護膜との間に、SiのRu系保護膜への移行を妨げるブロック層を有し、前記Siの少なくとも一部が前記ブロック層に拡散されている多層反射膜付き基板の製造方法であって、
前記基板上に前記多層反射膜を形成する工程と、
前記多層反射膜の基板と反対側の表面層であるSiを含む層上に、SiのRu系保護膜への移行を妨げるブロック層を形成する工程と、
前記ブロック層上に前記Ru系保護膜を形成する工程とを有し、
さらに前記ブロック層を形成した後、前記多層反射膜のSiの少なくとも一部を該ブロック層に拡散させる温度条件で加熱処理する工程を有する、多層反射膜付き基板の製造方法。 - 請求項9に記載の多層反射膜付き基板の製造方法により得られた多層反射膜付き基板のRu系保護膜上に、吸収体膜を形成する工程を有する、EUVリソグラフィー用反射型マスクブランクの製造方法。
- 請求項8に記載のEUVリソグラフィー用反射型マスクブランクにおける吸収体膜を、前記レジスト膜を介してパターニングして、前記Ru系保護膜上に吸収体膜パターンを形成する工程を有する、EUVリソグラフィー用反射型マスクの製造方法。
- 請求項1~6のいずれかに記載の多層反射膜付き基板と、当該多層反射膜付き基板におけるRu系保護膜上に形成された、EUV光を吸収する吸収体膜パターンとを有するEUVリソグラフィー用反射型マスク。
- 請求項11に記載のEUVリソグラフィー用反射型マスクの製造方法により得られたEUVリソグラフィー用反射型マスク又は請求項12に記載のEUVリソグラフィー用反射型マスクを使用して、半導体基板上に転写パターンを形成する工程を有する、半導体装置の製造方法。
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