JP2004104118A - 反射型マスクブランク及び反射型マスクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板11上に、露光光を反射する多層反射膜13を有し、該多層反射膜13上にバッファ層14と露光光を吸収する吸収体層15を有する反射型マスクブランク100の製造方法であって、基板11と多層反射膜13の間に、多層反射膜13の膜応力と逆向きで、多層反射膜13の膜応力の絶対値より小さい膜応力を有する応力補正膜12を形成する工程と、多層反射膜13及び応力補正膜12を加熱処理する工程とを有する。さらに、上記吸収体層15にパターンを形成することにより反射型マスク101を製造する。
【選択図】 図1
Description
このような反射型マスクは、基板上にEUV光を反射する多層反射膜を有し、更に、多層反射膜上に、EUV光を吸収する吸収体層がパターン状に設けられた構造をしている。
反射型マスクを搭載した露光機(パターン転写装置)において、反射型マスクに入射した光は、吸収体層のある部分では吸収され、吸収体層のない部分では多層反射膜により反射された像が反射光学系を通して半導体基板(シリコンウエハ)上に転写される。
しかし、このような多層反射膜を用いた反射型マスクにおいては、短波長の光で高反射率を得るために多層膜の各層の膜密度を高くする必要がある。すると、必然的に多層反射膜は高い圧縮応力を有することになる。多層反射膜としては、例えば、13〜14nmのEUV光に対する反射率の高いものとして、数10nmオーダーのSiとMo薄膜を交互に積層したものが用いられるが、この場合、緻密な多層膜とすると、一般に圧縮応力は450〜600MPa程度の大きさになる。
例えば、65nmルールのデバイス作製においては、100nm以下の平坦度が必要とされる。例えば、6インチ角、6.35mm厚の石英ガラス基板上の0.3μm厚の多層膜に対して、200MPaの圧縮応力がかかった場合、140mm角エリアにおいて、500nm程度の反り(変形)が生じる。従って、これを100nmの変形に抑えるためには、およそ50MPa以下の応力にする必要がある。
このように、多層反射膜の圧縮応力が大きいと、多層反射膜表面の反りが原因となって、ウエハへの転写時に転写精度の低下(位置ずれ)が起こり、高精度の転写ができないという問題がある。この問題に対しては、多層反射膜の応力の影響の低減を図ることが試みられている。
このような応力低減の方法として、基板上に多層反射膜を形成後、これを加熱処理することによって、多層反射膜自身の応力を低減する方法が知られている(米国特許6309705号公報)。
一方、基板と多層反射膜の間に、多層反射膜の圧縮応力と同等の大きさの引っ張り応力を有する応力補正膜を形成することにより、多層反射膜の応力を相殺する方法が知られている(特開2002−15981号公報)。
一方、基板と多層反射膜の間に応力補正膜を形成する方法では、多層反射膜の応力を相殺するために、応力補正膜を多層反射膜と反対の高い引っ張り応力(上述の場合約600MPa)を有するように形成する必要がある。一般に、高い引っ張り応力を有する膜は、表面粗さが大きくなる。この荒れた膜上に多層反射膜を形成すると、多層反射膜が表面荒れを引き継いで形成されるため、EUV光に対する反射率の低下を引き起こすとともに、多層反射膜上に形成される吸収体パターンにおいても、エッジラフネスが大きくなる等して形状精度にも悪影響を及ぼす。例えば、0.29μmで+600MPaのSi膜は、0.45nmRmsの粗さを有し、このSi膜上に形成した多層反射膜上では0.55nmRmsの粗さとなり、3%程度の反射率低下を引き起こす。このため、基板と多層反射膜の間に、高い引っ張り応力を有する膜を形成するのは、実用的には好ましくない。
本発明は上述の課題を解決するために案出されたものであり、多層反射膜の応力の影響を緩和し、平坦度の高い反射型マスクブランク及び反射型マスクの製造方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明に係る反射型マスクブランクスの製造方法は、基板上に、露光光を反射する多層反射膜を形成し、該多層反射膜上に露光光を吸収する吸収体層を形成する反射型マスクブランクの製造方法であって、前記基板と多層反射膜の間、或いは、多層反射膜上、或いは、基板と多層反射膜の間及び多層反射膜上の両方に、多層反射膜の膜応力と逆向きで、多層反射膜の膜応力の絶対値より小さい膜応力を有する応力補正膜を形成する工程と、前記応力補正膜を加熱処理する工程と、前記多層反射膜を加熱処理する工程と、を有する。加熱処理後において、応力補正膜の有する膜応力と多層反射膜の有する膜応力とが、向きが反対で大きさが同等となって釣り合い、応力は相殺される。従って、成膜時において、応力補正膜に多層反射膜の有する膜応力を相殺するための大きな応力を与える必要がなく、応力補正膜の表面粗さが大きくなることはない。
なお、本発明における応力補正膜の膜応力は、特に断りのない限り、多層反射膜の膜厚と同一の膜厚換算の値である。即ち、応力補正膜の有する単位膜厚当たりの応力をA、応力補正膜と多層反射膜の膜厚の比(応力補正膜膜厚/多層反射膜の膜厚)をBとした時、多層膜反射膜の膜厚と同一の膜厚換算の値は、A×Bで表される。
また、基板と多層反射膜の間に応力補正膜を形成する場合、基板上に応力補正膜を形成し、該応力補正膜を加熱処理した後、該応力補正膜上に前記多層反射膜を形成し、該多層反射膜の加熱処理を行ってもよい。この場合、加熱工程は二工程で行うことになる。
前記加熱処理は応力補正膜の成膜時の温度よりも高く200℃以下の基板加熱温度で行うことが好ましい。本発明では、高温での加熱処理は必要がなく、多層反射膜の反射率低下を防止できる。
本発明では、加熱処理後において、応力補正膜の有する膜応力と、多層反射膜が有する膜応力が、向きが反対で大きさが同等となる必要がある。従って、多層反射膜及び応力補正膜の加熱処理による膜応力の変化分を考慮して、加熱前の応力補正膜に与える応力を決定することになるが、加熱処理前の応力補正膜の膜応力は、0〜+300MPaの範囲内であることが望ましい。尚、膜応力の+(プラス)は引張応力を示し、−(マイナス)は圧縮応力を示す。
本発明では、加熱処理後において、応力補正膜の有する膜応力と多層反射膜が有する膜応力とが相殺しあうわけであるが、上記応力補正膜は加熱処理により、その応力の絶対値が増大する、つまり応力が引っ張り方向へシフトするような材料を用いることが出来る。
前記応力補正膜は、金属又は合金からなるアモルファス材料で構成されることが好ましい。このような材料は、平滑性の良好な膜が得られ、かつ応力補正膜に与える初期応力の値を容易に調整できる。
また、上述の本発明に係る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の吸収体層にパターンを形成することにより、反射型マスクを製造することができる。本発明に係る反射型マスクの製造方法によれば、多層反射膜の応力の影響を低減し、平坦度の高い反射型マスクが得られる。
本発明において平滑性を示す単位Rmsは、二乗平均平方根粗さであり、原子間力顕微鏡で測定することができる。又本発明における平坦度は、TIR(total indicated reading)で示される表面の反り(変形量)を示す値である。これは、基板表面を元に最小二乗法で定められる平面を焦平面としたとき、この焦平面より上にある基板表面の最も高い位置と、焦平面より下にある最も低い位置の高低差の絶対値である。
本発明の方法で製造される反射型マスクブランクは、基板上に、露光光であるEUV光を反射する多層反射膜を有し、該多層反射膜上に露光光であるEUV光を吸収する吸収体層を有している。そして、上記基板と多層反射膜の間、或いは、多層反射膜上、或いは、基板と多層反射膜の間及び多層反射膜上の両方に、応力補正膜を有している。必要に応じて、多層反射膜と吸収体層の間に、吸収体層へのパターン形成時のエッチング環境に耐性を有し、多層反射膜を保護するためのバッファ層を有していてもよい。又、本発明の方法で製造される反射型マスクは、この反射型マスクブランクの吸収体層にパターンが形成されたものである。
まず基板を準備し、基板上に順次、所定の膜応力を有する応力補正膜、多層反射膜を形成する。この応力補正膜及び多層反射膜を形成した基板を加熱処理することにより、多層反射膜の有する膜応力と、応力補正膜の有する膜応力の大きさが互いに向きが逆向きで大きさが等しくなるようにする。
加熱処理後、多層反射膜上に、順次バッファ層及び吸収体層を形成して、本実施の形態に係る反射型マスクブランクが得られる。
次に、各製造工程について説明する。
本発明に用いる基板としては、露光時の熱によるパターンの歪みを防止するため、0±1.0×10−7/℃の範囲内、より好ましくは0±0.3×10−7/℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましい。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、アモルファスガラス、セラミック、金属の何れでも使用できる。例えばアモルファスガラスであればSiO2−TiO2系ガラス、石英ガラス、結晶化ガラスであればβ石英固溶体を析出した結晶化ガラス、などを用いることができる。金属としては、インバー合金(Fe-Ni系合金)等を用いることができる。
又、基板は、高い反射率及び転写精度を得るために、高い平滑性と平坦性を備えた基板が好ましい。特に、0.2nmRms以下の平滑性(10μm角エリアでの平滑性)、100nm以下の平坦度(142mm角エリアでの平坦度)を有していることが好ましい。
又、基板は、その上に形成される膜の膜応力による変形を防止するために、高い剛性を有しているものが好ましい。特に、65GPa以上の高いヤング率を有しているものが好ましい。以上のような点を考慮して、基板を選択し、準備する。
本発明における応力補正膜は、形成される多層反射膜の有する応力と逆向きの応力を有するものから選択される。一般に多層反射膜は緻密に形成され、圧縮応力を有するので、応力補正膜は、引っ張り応力を有する膜から選択されることになる。
そして例えば、加熱処理により応力補正膜の応力の大きさ(絶対値)が大きくなるものを選択する。具体的には、応力がより引っ張り応力側にシフトするものである。
更に、応力補正膜は、平滑な膜である事が好ましいため、アモルファス材料であることが好ましい。応力補正膜の表面の平滑性は、0.2nmRms以下であることが好ましく、更に好ましくは0.15nmRms以下である。
又、応力制御が容易な膜を用いると、応力補正膜に与える初期応力の値が容易に調整出来るため好ましい。このような応力補正膜としては、タンタル(Ta)を主成分とした材料が好ましい。
Taを主成分とした材料としては、例えば、Ta合金等が挙げられる。更には、Taを主成分としたアモルファス材料が好ましい。このような材料としては、タンタルとホウ素を含む合金、例えば、タンタルホウ素合金(TaB)、タンタルホウ素合金の窒化物(TaBN)等が挙げられる。
TaとBを含む合金膜は、良好なアモルファス状態を得るために、Bの含有量が10〜30at%であるのが好ましい。TaとBとNを含む合金膜の場合、Nが5〜30at%であり、N以外の成分を100at%とした時、Bが10〜30at%であるのが好ましい。
応力補正膜としては、その他にSiを主成分とした材料を用いることも出来る。具体的には、Si単体や、Siに添加物をドープしたものである。この場合の添加物としては、窒素や酸素が挙げられる。このSiを主成分とする材料もアモルファス状態のものが好ましく用いられる。
更には、応力補正膜としてCrを含む材料を用いることも出来る。例えば、クロムと窒素を含む材料、これに更に酸素及び/又は炭素を含む材料が挙げられる。これらのCrを含む材料は、平滑性、耐洗浄性に優れており、応力の制御性も良好である。CrN膜の場合、Nは10〜50at%、好ましくは20〜50at%が望ましい。
その他の応力補正膜としては、TaとGeの合金,TaとGeの合金の窒化物,TaとSiの合金、TaとSiの合金の窒化物,WとNの合金等も挙げられる。
ところで、本発明の目的を達成するため、基板上への応力補正膜の形成は、次のような点を考慮して行うことが肝要である。即ち、後工程で行われる加熱処理後において、応力補正膜の有する膜応力と、多層反射膜が有する膜応力とが、向きが反対で大きさが同等となる必要がある。従って、多層反射膜及び応力補正膜の加熱処理による膜応力の変化分を考慮して、加熱処理前の応力補正膜に与える初期応力及び膜厚を決定する。
例えば、多層反射膜の構成が予め決定している場合、まず、加熱処理温度と加熱処理後の多層反射膜の膜応力の変化との関係を求める。更に、所定の応力補正膜材料において、加熱処理温度と膜厚と加熱処理後の膜応力の変化との関係を求める。これらの情報を参照して、加熱処理後の多層反射膜の膜応力と、加熱処理後の応力補正膜の膜応力が互いに逆向きで大きさがほぼ等しくなるように、両方の膜応力の変化分を見込んで、加熱処理温度、応力補正膜に最初に与える応力及び応力補正膜の膜厚を決定すればよい。
但し、前述のように、応力補正膜に与える初期の応力が非常に高いと、表面粗さが大きくなるため、応力補正膜に与える膜応力は、0〜+300MPa程度(多層反射膜と同じ膜厚に換算した値)とするのがよい。
本実施の形態では、後工程で行う加熱処理により、応力補正膜と多層反射膜の膜応力が相殺しあうので、応力補正膜として最初から高い応力の膜を形成する必要がなく、表面粗さが小さくてすむ。
なお、加熱処理後の多層反射膜を形成した基板の好ましい平坦度は、100nm以下である。本発明においては、加熱処理後、応力補正膜と多層反射膜の膜応力の絶対値が全く等しくはならなくとも、所定の平坦度を得るのに十分となる程度に、応力補正膜と多層反射膜の膜応力が相殺しあうようにすればよい。
又、本実施の形態のように、応力補正膜は、基板と多層反射膜の間に形成されてもよいが、多層反射膜上に形成してもよい。この場合も、材料及び成膜、応力補正膜の設計の考え方は、上述した実施形態の場合と同様である。
本発明における多層反射膜は、屈折率の異なる物質を周期的に積層させた構造をしており、特定の波長の光を反射するように構成されている。例えば、約13nmの波長の露光光(EUV光)に対しては、MoとSiを交互に40周期程度積層した多層反射膜が通常用いられる。Mo/Si多層反射膜の場合、相対的に屈折率の大きい層がMo、相対的に屈折率の小さい(屈折率がより1に近い)層がSiである。多層反射膜を形成する材料は使用する露光光の波長に応じて、適宜選択すればよい。EUV光の領域で使用されるその他の多層反射膜の例としては、Ru/Si周期多層反射膜、Mo/Be周期多層反射膜、Mo化合物/Si化合物周期多層反射膜、Si/Nb周期多層反射膜、Si/Mo/Ru周期多層反射膜、Si/Mo/Ru/Mo周期多層反射膜、及びSi/Ru/Mo/Ru多層反射膜などが挙げられる。
多層反射膜は、基板上、或いは、応力補正膜上に例えば、DCマグネトロンスパッタ法により形成できる。Mo/Si多層反射膜の場合、Arガス雰囲気下で、SiターゲットとMoターゲットを交互に用いて、30〜60周期、好ましくは40周期程度積層し、最後にSi膜を成膜すればよい。他の成膜方法としては、IBD(イオン・ビーム・デポディション)法等が使用できる。
次に、加熱処理について説明する。
本実施の形態における、基板上に形成された応力補正膜及び多層反射膜の加熱処理は、応力補正膜の有する膜応力と、多層反射膜の有する膜応力とを互いに逆向きで大きさ(絶対値)を略等しくし、膜応力が相殺し合うようにする作用を有する。
膜の有する力は、単位膜厚当たりの膜応力と、膜厚との積で表される力であるから、加熱処理により、多層反射膜の有する力と、応力補正膜の有する力がつりあうようにすればよい。このためには、前述の多層反射膜の膜厚換算で示される応力補正膜の膜応力と、多層反射膜の単位膜厚あたりの膜応力が互いに逆向きで大きさ(絶対値)がほぼ等しくなるようにすればよい。
一般に、大きな圧縮応力を有する多層反射膜は、加熱処理により、その応力が緩和される(引っ張り応力方向に変化し、ゼロに近づく方向になる)傾向にある。従って、加熱処理により、多層反射膜の有する膜応力の大きさの絶対値は小さくなる。
従って、加熱処理前には、多層反射膜の有する膜応力(圧縮応力)の大きさ(絶対値)は、応力補正膜の有する膜応力(引っ張り応力)の大きさ(絶対値)より大きく、これらは互いにつりあっていないが、加熱処理することにより、多層反射膜の膜応力(圧縮応力)の大きさ(絶対値)が小さくなると共に、応力補正膜の膜応力(引っ張り応力)の大きさ(絶対値)が大きくなり、これらがつりあい、相殺されるようになる。
このように、多層反射膜の膜応力を相殺するためには、前述したように、予め加熱処理による多層反射膜及び応力補正膜の膜応力のそれぞれの変化分を考慮して、加熱処理温度、多層反射膜の初期応力や膜厚、応力補正膜の初期応力や膜厚を設計すればよい。
高温で加熱処理を行うと、多層反射膜の反射率低下を招くため、加熱処理は、応力補正膜の成膜時の温度よりも高く200℃以下の基板加熱温度、更には、150℃以下で行うのが好ましい。また、十分な応力変化を得るためには、90℃以上の温度が好ましい。また、加熱処理時間は、加熱処理による応力補正膜と多層反射膜の膜応力の変化が達成されるのに十分な時間であればよく、通常は1時間程度である。
以上の実施形態では、基板上に応力補正膜及び多層反射膜を形成後、これらを同時に加熱処理する形態を説明したが、基板と多層反射膜の間に応力補正膜を形成する場合には、まず基板上に応力補正膜を形成し、多層反射膜を形成する前に、応力補正膜の加熱処理を行って、応力補正膜の応力を引っ張り応力側に変化させた後、多層反射膜を形成し、多層反射膜の加熱処理を行ってもよい。このようにすると、加熱工程は二工程で行うことになるが、多層反射膜形成前に応力補正膜の加熱処理による応力変化を行うことで、多層反射膜の特性に影響を及ぼすような比較的高温での加熱処理が可能であるため、応力補正膜の応力の変化量を大きくとることが出来るようになる。
本発明では、加熱処理による多層反射膜及び応力補正膜の膜応力の相殺を利用しているため、成膜時において、応力補正膜に多層反射膜の有する膜応力を相殺するための大きな応力を与える必要がない。従って、応力補正膜の表面粗さが大きくなることがない。又、本発明では、多層反射膜の加熱処理による応力緩和と、応力補正膜による多層反射膜の膜応力の相殺を同時に利用しているため、多層反射膜自身の有する膜応力を加熱処理だけでゼロに近づける必要がないため、高温での加熱処理は必要なく、多層反射膜の反射率低下を招くことがない。
なお、加熱処理による応力補正膜の応力の変化量は、応力補正膜の成膜条件(成膜温度等)によっても変化する。従って、応力補正膜の応力の変化量は、成膜条件を調整することでコントロールすることが可能である。
上述の実施の形態では、加熱処理により応力の絶対値が増大するような材料を用いた応力補正膜を例に説明したが、本発明はこれに限られない。必要な表面粗さ(平滑性)が得られ、且つ、多層反射膜の反射率に影響しない程度の加熱処理によって多層反射膜との応力の釣り合いがとれるのであれば、加熱処理によりその応力が変化しない、或いは僅かに減少するような材料を用いた応力補正膜であってもよい。応力補正膜が加熱処理によって、その応力が変化しない或いは僅かに減少するものであっても、加熱処理後に多層反射膜の応力と相殺しあうことで、上述の応力補正膜の表面粗さと多層反射膜の反射率低下を解決できる。
バッファ層は、吸収体層に転写パターンを形成する際に、エッチング停止層として下層の多層反射膜を保護する機能を有し、通常は多層反射膜と吸収体層との間に形成される。なお、バッファ層は必要に応じて設ければよい。
バッファ層の材料としては、吸収体層とのエッチング選択比が大きい材料が選択される。バッファ層と吸収体層のエッチング選択比は5以上、好ましくは10以上、さらに好ましくは20以上である。更に、低応力で、平滑性に優れた材料が好ましく、とくに0.3nmRms以下の平滑性を有していることが好ましい。このような観点から、バッファ層を形成する材料は、微結晶あるいはアモルファス構造であることが好ましい。
一般に、吸収体層の材料には、TaやTa合金等が良く用いられている。吸収体層の材料にTa系の材料を用いた場合、バッファ層としては、Crを含む材料を用いるのが好ましい。例えば、Cr単体や、Crに窒素、酸素、炭素の少なくとも1つの元素が添加された材料が挙げられる。具体的には、窒化クロム(CrN)等である。
一方、吸収体層として、Cr単体や、Crを主成分とする材料を用いる場合には、バッファ層には、Taを主成分とする材料、例えば、TaとBを含む材料や、TaとBとNを含む材料等を用いることができる。
バッファ層は、例えば、DCスパッタ、RFスパッタ、イオンビームスパッタ等のスパッタ法で形成することができる。
バッファ層の有する膜応力はゼロであることが好ましいが、このバッファ層の膜応力がゼロ又はそれに近い値ではなく、かつ反射型マスクとして用いられる際に、バッファ層にパターンが形成されない場合には、バッファ層の有する膜応力も考慮して、バッファ層、多層反射膜、応力補正膜の応力がつりあうように設計すればよい。
バッファ層以外のパターンが形成されない層を更に有する場合にも同様な考え方で設計を行えばよい。
本発明における吸収体層の材料としては、露光光の吸収率が高く、吸収体層の下側に位置する層(通常バッファ層或いは多層反射膜)とのエッチング選択比が十分大きいものが選択される。例えば、Taを主要な金属成分とする材料が好ましい。この場合、バッファ層にCrを主成分とする材料を用いれば、エッチング選択比を大きく(10以上)取ることができる。ここで、Taを主要な金属元素とする材料とは、成分中の金属元素のうち、もっとも組成比の大きい金属がTaであるという意味である。この吸収体層に用いられるTaを主要な金属元素とする材料は、通常金属または合金である。また、平滑性、平坦性の点から、アモルファス状または微結晶の構造を有しているものが好ましい。Taを主要な金属元素とする材料としては、TaとBを含む材料、TaとNを含む材料、TaとBとOを含む材料、TaとBとNを含む材料、TaとSiを含む材料、TaとSiとNを含む材料、TaとGeを含む材料、TaとGeとNを含む材料等を用いることができる。TaにBやSi,Ge等を加えることにより、アモルファス状の材料が容易に得られ、平滑性を向上させることができる。また、TaにNやOを加えれば、酸化に対する耐性が向上するため、経時的な安定性を向上させることができるという効果が得られる。
これらの吸収体層は、通常のスパッタ法で形成する事が出来る。なお、パターン形成後のパターンの形状精度、位置精度を高く保つために、吸収体層は応力が小さくなるように形成するのが好ましい。
以上のようにして、本実施の形態の反射型マスクブランクが得られる。
なお、本実施の形態の反射型マスクブランクは必要に応じて更に別の層を有していてもよい。
反射型マスクは、上述した反射型マスクブランクの吸収体層にパターンを形成することで製造できる。
吸収体層へのパターン形成は次のようにして行う。上記反射型マスクブランク上に電子線描画用レジスト層を形成し、電子線描画及び現像によりレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンをマスクとして、吸収体層をドライエッチングなどの方法でエッチングする。吸収体層がTaを主要な金属成分とする材料の場合、バッファ層を多層反射膜の保護層として、塩素を用いたドライエッチングでパターンを形成することができる。吸収体層のパターン形成後、吸収体層のパターン上に残ったレジスト層を除去する。更に、必要に応じて、バッファ層を吸収体層のパターンに従って、パターン状に除去する。例えば、バッファ層にCrを主成分とする膜を使用している場合には、塩素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチングでバッファ層を除去することができる。
以上のようにして、反射型マスクが得られる。
次に、本発明の実施例により本発明を更に具体的に説明する。
基板11は、SiO2-TiO2系のガラス基板(外形6インチ角、厚さが6.3mm)である。この基板の熱膨張率は0.2×10−7/℃、ヤング率は67GPaである。そして、ガラス基板は機械研磨により、0.2nmRms以下の平滑な表面と100nm以下の平坦度に形成した。
まず、基板11上に、応力補正膜12として、TaとBを含む膜を70nmの厚さで形成した。成膜は、Ta及びBを含むターゲットを用いて、Arガスを用いて、DCマグネトロンスパッタ法で行った。この際、スパッタ条件を制御することで応力補正膜12の有する応力は、単位膜厚当たりの+600MPaとした。Ta:Bの組成比は、4:1であり、応力補正膜12表面の表面粗さは、0.14nmRmsであった。
この応力補正膜12の応力及び膜厚は、後工程にて行われる加熱処理における多層反射膜及び応力補正膜の膜応力の変化を考慮して決定した。後に形成する多層反射膜の膜厚(290nm)換算にすると、応力補正膜12の膜応力は+145MPaである。
多層反射膜13は、13〜14nmの露光光波長帯域に適した多層反射膜を形成するために、本実施例では、Mo/Si周期多層反射膜を採用した。多層反射膜13は、MoとSiをDCマグネトロンスパッタ法により基板上に交互に積層して形成した。まず、Siターゲットを用いて、Arガス圧0.1PaでSi膜を4.2nm成膜し、その後Moターゲットを用いて、Arガス圧0.1PaでMo膜を2.8nm成膜し、これを一周期として、40周期積層した後、最後にSi膜を10nm成膜した。合計膜厚は290nmである。形成された多層反射膜の応力は、―450MPaであった。
この多層反射膜に対し、露光波長帯域での入射角5度でのピーク反射率は65%であった。又、多層反射膜上の表面粗さは0.15nmRmsであった。多層反射膜表面の平坦度は800nmであった。
以上のようにして、多層反射膜付き基板を得た。
次に、加熱処理後の多層反射膜付き基板の多層反射膜13上にバッファ層14として、窒化クロム(CrN)膜を30nmの厚さに形成した。成膜は、Crターゲットを用いて、スパッタガスとして、窒素とArを用いてDCマグネトロンスパッタ法によって行った。成膜されたCrN膜において、Cr:Nの組成比は0.9:0.1で結晶状態は多結晶であった。又、膜応力は50nm膜厚換算で+40MPaであった。
以上のようにして、本実施例の反射型マスクブランク100を得た。
なお、上記の応力補正膜及び多層反射膜の膜厚、表面粗さ、加熱処理前後の応力、平坦度等の数値をまとめて下記表1に示した。
まず、前記EUV反射型マスクブランク100上に電子線描画用レジストを塗布・ベークし、電子線により描画して現像を行い、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として、EUV吸収体層15を塩素を用いてドライエッチングし、EUV反射型マスクブランク上に吸収体層パターン15aを形成した。
更に吸収体層パターン15a上に残ったレジストパターンを100℃の熱硫酸で除去した。次に、バッファ層14を塩素と酸素の混合ガスを用いて、吸収体層のパターン15aに従ってドライエッチングし、パターン状のバッファ層14aとした。
以上の様にして、本実施例の反射型マスク101が得られた。
次に、図2を参照して、反射型マスク101を用いてレジスト付き半導体基板33にEUV光によってパターンを転写する方法を説明する。図2に示す反射型マスクを搭載したパターン転写装置50は、レーザープラズマX線源31、反射型マスク101、縮小光学系32等から概略構成される。縮小光学系32は、X線反射ミラーを用いた。縮小光学系32により、反射型マスク101で反射されたパターンは通常1/4程度に縮小される。尚、露光波長として13〜14nmの波長帯を使用するので、光路が真空中になるように予め設定した。
反射型マスク101に入射した光は、吸収体層のパターン15aのある部分では、吸収体層に吸収されて反射されず、一方、吸収体層のパターン15aのない部分に入射した光は多層反射膜13により反射される。このようにして、反射型マスク101から反射される光により形成される像が縮小光学系32に入射する。縮小光学系32を経由した露光光は、半導体基板33上のレジスト層に転写パターンを露光する。そして、露光済レジストを現像することによってレジストパターンを形成した。以上のようにして半導体基板上へのパターン転写を行った結果、反射型マスク101の精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることが確認できた。
本実施例における応力補正膜及び多層反射膜の膜厚、表面粗さ、加熱処理前後の応力、平坦度等の数値をまとめて下記表2に示した。
次に、この反射型マスクブランクを用いて、実施例1と同様に、デザインルールが0.07μmの16Gbit−DRAM用のパターンを有するEUV反射型マスクを作製した。さらに、実施例1と同様に、作製した反射型マスクを用いて、図2のパターン転写装置により、半導体基板上へのパターン転写を行った結果、本実施例の反射型マスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることが確認できた。
本実施例における応力補正膜及び多層反射膜の膜厚、表面粗さ、加熱処理前後の応力、平坦度等の数値をまとめて下記表3に示した。
次に、この反射型マスクブランクを用いて、実施例1と同様に、デザインルールが0.07μmの16Gbit−DRAM用のパターンを有するEUV反射型マスクを作製した。さらに、実施例1と同様に、作製した反射型マスクを用いて、図2のパターン転写装置により、半導体基板上へのパターン転写を行った結果、本実施例の反射型マスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることが確認できた。
本実施例における応力補正膜及び多層反射膜の膜厚、表面粗さ、加熱処理前後の応力、平坦度等の数値をまとめて下記表4に示した。
次に、この反射型マスクブランクを用いて、実施例1と同様に、デザインルールが0.07μmの16Gbit−DRAM用のパターンを有するEUV反射型マスクを作製した。さらに、実施例1と同様に、作製した反射型マスクを用いて、図2のパターン転写装置により、半導体基板上へのパターン転写を行った結果、本実施例の反射型マスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることが確認できた。
本実施例における応力補正膜及び多層反射膜の膜厚、表面粗さ、加熱処理前後の応力、平坦度等の数値をまとめて下記表5に示した。
次に、この反射型マスクブランクを用いて、実施例1と同様に、デザインルールが0.07μmの16Gbit−DRAM用のパターンを有するEUV反射型マスクを作製した。さらに、実施例1と同様に、作製した反射型マスクを用いて、図2のパターン転写装置により、半導体基板上へのパターン転写を行った結果、本実施例の反射型マスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることが確認できた。
本実施例における応力補正膜及び多層反射膜の膜厚、表面粗さ、加熱処理前後の応力、平坦度等の数値をまとめて下記表6に示した。
次に、この反射型マスクブランクを用いて、実施例1と同様に、デザインルールが0.07μmの16Gbit−DRAM用のパターンを有するEUV反射型マスクを作製した。さらに、実施例1と同様に、作製した反射型マスクを用いて、図2のパターン転写装置により、半導体基板上へのパターン転写を行った結果、本実施例の反射型マスクの精度は70nmデザインルールの要求精度である16nm以下であることが確認できた。
以上詳細に説明したように、本発明の反射型マスクブランクの製造方法によれば、基板と多層反射膜の間、或いは、多層反射膜上、或いは、基板と多層反射膜の間及び多層反射膜上の両方に、多層反射膜の膜応力と逆向きで、多層反射膜の膜応力の絶対値より小さい膜応力を有する応力補正膜を形成し、多層反射膜と応力補正膜を加熱処理することにより、加熱処理後において、応力補正膜の有する膜応力と多層反射膜の有する膜応力とが、向きが反対で大きさが同等となって釣り合い、応力は相殺されるので、平坦性に優れた高精度なパターン転写が可能な反射型マスクブランクが得られる。またこのように、加熱処理による多層反射膜の膜応力と応力補正膜の膜応力の相殺を利用して多層反射膜の膜応力の影響を低減するようにしたため、成膜時において応力補正膜に多層反射膜の有する膜応力を相殺するための大きな応力を与える必要がなく、応力補正膜の表面荒れを抑え、平坦性に優れた反射型マスクブランクが得られる。
上記加熱処理は、基板上に応力補正膜及び多層反射膜が形成された後に行うのであれば、応力補正膜及び多層反射膜を同時に加熱処理することができ、加熱は一工程で行える。
また、基板と多層反射膜の間に応力補正膜を形成する場合、まず基板上に応力補正膜を形成し、応力補正膜の加熱処理を行ってから、多層反射膜を形成し、多層反射膜の加熱処理を行なうことも可能である。このようにすると、多層反射膜形成前に応力補正膜の加熱処理を行うことで、多層反射膜の特性に影響を及ぼすような比較的高温での加熱処理が可能であるため、応力補正膜の応力の変化量を大きくとることが出来る。
また、本発明の反射型マスクブランクの製造方法によれば、多層反射膜の有する膜応力を加熱処理だけで緩和させる必要がないため、高温での加熱処理は必要がなく、前記加熱処理は応力補正膜の成膜時の温度よりも高く200℃以下の基板加熱温度で行うことができ、多層反射膜の反射率低下を防止できる。
また、本発明の反射型マスクブランクの製造方法においては、前記応力補正膜を加熱処理によりその応力が引っ張り方向へ増大する材料で構成することにより、応力補正膜に与える初期応力の大きさを小さくすることが出来、応力補正膜の表面粗さを小さく出来る。
また、本発明の反射型マスクブランクの製造方法においては、前記応力補正膜を金属又は合金からなるアモルファス材料で構成することにより、平滑性の良好な膜が得られ、かつ応力補正膜に与える初期応力の値を容易に調整することができる。
また、上述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の吸収体層にパターンを形成することにより、多層反射膜の応力の影響を低減し、平坦性に優れた反射型マスクが得られる。
12 応力補正膜
13 多層反射膜
14 バッファ層
15 吸収体層
100 反射型マスクブランク
101 反射型マスク
Claims (8)
- 基板上に、露光光を反射する多層反射膜を形成し、該多層反射膜上に露光光を吸収する吸収体層を形成する反射型マスクブランクの製造方法であって、前記基板と多層反射膜の間、或いは、多層反射膜上、或いは、基板と多層反射膜の間及び多層反射膜上の両方に、多層反射膜の膜応力と逆向きで、多層反射膜の膜応力の絶対値より小さい膜応力を有する応力補正膜を形成する工程と、前記応力補正膜を加熱処理する工程と、前記多層反射膜を加熱処理する工程と、を有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。
- 前記応力補正膜を加熱処理する工程と、前記多層反射膜を加熱処理する工程とを同時に行う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の製造方法。
- 基板上に前記応力補正膜を形成し、該応力補正膜を加熱処理した後、該応力補正膜上に前記多層反射膜を形成し、該多層反射膜を加熱処理する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の製造方法。
- 前記加熱処理を前記応力補正膜の成膜時の温度よりも高く200℃以下の基板加熱温度で行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記加熱処理前の応力補正膜の膜応力が、0〜+300MPaの範囲内であることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記応力補正膜は、加熱処理によりその応力が引っ張り方向へ増大するものであることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 前記応力補正膜が金属又は合金からなるアモルファス材料で構成されることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の反射型マスクブランクの製造方法。
- 請求項1乃至7の何れか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の吸収体層に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。
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