JP2005286203A - 反射型マスクブランクス及び反射型マスク並びに半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板1と、該基板上に順次形成された、露光光を反射する多層反射膜2と、多層反射膜2上の保護膜6と、バッファー層3と、露光光を吸収する吸収体膜4とを有する反射型マスクブランクス10であって、前記保護膜6は、ルテニウム(Ru)と珪素(Si)とを含み、珪素(Si)の含有量がルテニウム(Ru)の含有量よりも多いルテニウム化合物から形成される。反射型マスク20は、この反射型マスクブランクス10の吸収体膜4に転写パターン4aが形成されている。
【選択図】図1
Description
このような反射型マスクは、基板上に露光光を反射する多層反射膜が形成され、該多層反射膜上に露光光を吸収する吸収体膜がパターン状に形成されたものである。露光機(パターン転写装置)に搭載された反射型マスクに入射した光は、吸収体膜のある部分では吸収され、吸収体膜のない部分では多層反射膜により反射された光像が反射光学系を通して半導体基板上に転写される。
また、下記特許文献2には、Mo膜とSi膜が交互に積層された多層反射膜と、TaN等の材料からなる吸収体パターンとの間に、ルテニウム(Ru)からなるバッファ層が形成された反射型マスクが記載されている。この反射型マスクでは、吸収体膜のエッチング加工における多層反射膜表面の損傷を防止するため、多層反射膜上にRu層を形成している。
また、下記特許文献3には、多層反射膜と吸収体膜との間に、Cr,Ru,Rhから選ばれる少なくとも一つの元素と、Siとを含む材料からなる中間層を形成した反射型マスクブランクが記載されている。尚、中間層に含まれるSiの含有量は、吸収体膜とのエッチング選択比から5〜50at%が好ましいことが記載されている。
また、上記特許文献2のように従来の多層反射膜と吸収体パターンとの間に形成されたRu膜は以下の問題点を有していた。
即ち、上述のように従来は多層反射膜の最上層にSi膜を設けており、Ru膜は、その下にあるSi膜と拡散層を形成し易いため(たとえば、レジスト膜のベーク(熱処理)プロセスによる。)、この形成された拡散層により反射率が低下する。したがって、Si膜のみの場合よりも反射率は高くなるが、拡散層がない場合に予想される反射率に比べて反射率が低くなる。また、Ru膜は多層反射膜表面の酸化を防止する効果は有するものの、反射型マスクブランクスや反射型マスクの製造工程等における熱処理工程等により、反射率が変動する(反射率の経時変化が大きい)ので、信頼性の高い反射型マスクブランク、及び反射型マスクが得られない。
即ち、多層反射膜最上層のSi膜表面に、Ruの含有量がSiの含有量よりも多いRuリッチの中間層を形成した場合、この中間層とその下にあるSi膜との界面で拡散層が成長しやすいという問題がある。この形成された拡散層により反射率が低下するため、高反射率を有する反射型マスクブランクスが得られない。また、上記特許文献2に記載のRu膜を形成した場合と同様、反射型マスクブランクスや反射型マスクの製造工程等における熱処理工程等により、反射率が変動する(反射率の経時変化が大きい)ので、信頼性の高い反射型マスクブランク、及び反射型マスクが得られないという問題がある。
(構成1)基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された該多層反射膜の最上層の膜を保護する保護膜と、該保護膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有する反射型マスクブランクスであって、前記保護膜は、ルテニウム(Ru)と珪素(Si)とを含み、珪素(Si)の含有量がルテニウム(Ru)の含有量よりも多いルテニウム化合物からなることを特徴とする反射型マスクブランクス。
構成1によれば、保護膜が上記ルテニウム化合物からなるため、以下の効果を有する反射型マスクブランクスが実現できる。
即ち、上記ルテニウム化合物からなる保護膜は、その下にある多層反射膜最上層のSi膜と拡散層を形成し難いため、拡散層による反射率低下を防止することができる。したがって、高反射率を有する反射型マスクブランクスが得られる。また、反射型マスクブランクスや反射型マスクの製造工程等における熱処理工程等により、反射率の変動が少なく(反射率の経時変化が小さく)安定性が非常に高いので、信頼性の高い反射型マスクブランク、及び反射型マスクが得られる。
構成2によれば、保護膜に窒素(N)を含有させて窒化物膜とすることにより、吸収体膜が例えばタンタル(Ta)系材料の場合において、エッチングガスとして使用する塩素系ガスのエッチング耐性が向上する。したがって、吸収体膜のエッチング時における保護膜ダメージがさらに抑えられるので、高反射率を維持することができる。また、保護膜に窒素を含有させることにより、膜応力が低減するとともに、多層反射膜や吸収体膜との密着性も良好になる。
(構成3)前記保護膜と前記吸収体膜との間に、前記保護膜とエッチング特性が異なるバッファー層が形成されていることを特徴とする構成1又は2記載の反射型マスクブランクス。
構成3によれば、保護膜と吸収体膜との間に、保護膜とエッチング特性が異なるバッファー層を形成することにより、吸収体膜のパターン形成時、及びパターン修正時のエッチングによる保護膜のダメージが防止されるため、吸収体膜のパターン形成やパターン修正が容易となるので好ましい。
構成4によれば、多層反射膜に加熱処理を施すことによって、その加熱条件(後述)により、多層反射膜の膜応力が低減し、高い平坦度を有する反射型マスクブランクスが得られる。従って、反射型マスクにしたときの多層反射膜表面の反りが低減でき、半導体基板への転写時の転写精度が良好となる。尚、前記構成1のルテニウム化合物からなる保護膜を形成したことにより、このような加熱処理を施しても、熱的要因によるピーク波長(反射率が最大となる波長)及び反射率の経時変化が抑制された反射型マスクブランクスが得られる。
(構成5)構成1乃至4の何れかに記載の反射型マスクブランクスの吸収体膜に、被転写体に対する転写パターンとなる吸収体膜パターンが形成されていることを特徴とする反射型マスク。
上記構成1乃至4の反射型マスクブランクスを用いて得られた反射型マスクは、反射型マスク製造工程時等における多層反射膜の反射率低下が抑えられた安定性の非常に高い、しかも高反射率の反射型マスクが得られる。
(構成6)構成5記載の反射型マスクを使用したリソグラフィ技術により半導体基板上に微細パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
構成5記載の反射型マスクを使用したリソグラフィ技術により、半導体基板上に微細パターンが形成された半導体装置を製造することができる。
本発明の反射型マスクブランクスは、基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された該多層反射膜の最上層の膜を保護する保護膜と、該保護膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有し、前記保護膜は、ルテニウム(Ru)と珪素(Si)とを含み、珪素(Si)の含有量がルテニウム(Ru)の含有量よりも多いルテニウム化合物で形成されている。
本発明の反射型マスクブランクスは、その特徴である保護膜の材料において、ルテニウム(Ru)と珪素(Si)とを含み、このルテニウム化合物中の珪素(Si)の含有量をルテニウム(Ru)の含有量よりも多くする。
好ましくは、ルテニウム(Ru)と珪素(Si)とを含むルテニウム化合物中の珪素(Si)の含有量は、50at%超98at%以下が望ましい。珪素(Si)の含有量が50at%以下の場合、加熱処理の際、多層反射膜最上層のSi膜との界面で拡散層が成長しやすくなるので好ましくなく、また珪素(Si)の含有量が98at%超の場合、Si100at%の場合と反射率が殆ど変化が無くなり、より高い反射率が得られないので好ましくない。さらに好ましくは、上記ルテニウム化合物中のルテニウム(Ru)含有量は20at%以上50at%未満が望ましい。
また、上記保護膜には、本発明の効果を逸脱しない範囲内において、硼素(B)、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、イットリウム(Y)、炭素(C)を含有させることもできる。保護膜にこれらの各元素を含有させた場合、保護膜上に形成されるバッファー層(特にCrを含む材料)とのエッチング選択比が向上するので好ましい。特に、ジルコニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、イットリウム(Y)は更に反射率を向上させる効果があるので好ましい。又、チタン(Ti)、イットリウム(Y)は更に、コンタミ(例えば真空チャンバー中に存在するハイドロカーボンなど)の膜表面への付着を抑制する効果があるので好ましい。
(1)形成すべき保護膜組成と同じ、又はほぼ同じ組成を有するRuSix(1<x)スパッタターゲットを使用し、スパッタリングにより成膜する。
(2)形成すべき保護膜組成となるように、スパッタリング装置内に配置するRuターゲットとSiターゲットの個数を適宜用意して、スパッタリングによりこれらのスパッタターゲットを同時に成膜する。
(3)形成すべき保護膜組成となるように、スパッタリング装置内に配置するRuSixターゲットとSiターゲットを用意して、スパッタリングによりこれらのスパッタターゲットを同時に成膜する。
(4)形成すべき保護膜組成となるように、スパッタリング装置内に配置するRuSixターゲットとRuターゲットを用意して、スパッタリングによりこれらのスパッタターゲットを同時に成膜する。
(5)形成すべき保護膜組成となるように、膜厚調整されたSi膜上にRuターゲットで所望膜厚のRu膜を成膜し、拡散効果で所望の組成比を有するRuSix膜を形成する。尚、Si膜とRu膜は、幾層も積層させた後、拡散効果を利用して所望の組成比を有するRuSix膜を形成させても構わない。
クロム系バッファー層の材料としては、クロム(Cr)単体や、クロム(Cr)と窒素(N)、酸素(O)、炭素(C)から選ばれる少なくとも1種以上の元素を含む材料とすることができる。たとえば、窒素を含むことで平滑性に優れ、炭素を含むことで吸収体膜のドライエッチング条件でのエッチング耐性が向上し、酸素を含むことで膜応力低減ができる。具体的には、クロム、酸化クロム、窒化クロム、酸化窒化クロム、炭化クロム、酸化炭化クロム、窒化炭化クロム、酸化窒化炭化クロム等の材料が挙げられる。
また、バッファー層として珪素を含む材料を用いることもできる。珪素を含むバッファー層の材料としては、例えば、酸化珪素、酸化窒化珪素、窒化珪素、炭化珪素等の材料が挙げられる。
即ち、多層反射膜の膜応力が低減し、高い平坦度を有する反射型マスクブランクスが得られる。従って、反射型マスクにしたときの多層反射膜表面の反りが低減でき、半導体基板への転写時の転写精度が良好となる。 多層反射膜に加熱処理を施す場合の加熱温度は、50℃以上が好ましく、上記の効果を得るためには、50℃以上150℃以下が望ましい。
尚、本発明のルテニウム化合物からなる保護膜を形成したことにより、このような加熱処理を施しても、熱的要因によるピーク波長(反射率が最大となる波長)及び反射率の経時変化が抑制された反射型マスクブランクスが得られる。
上記反射型マスクブランクスを使用して得られる反射型マスクとしては、以下のような態様が挙げられる。
(1)基板上に形成された多層反射膜上に、保護膜とバッファー層が形成され、バッファー層上に所定の転写パターンを有する吸収体膜パターンが形成された反射型マスク。
(2)基板上に形成された多層反射膜上に保護膜が形成され、保護膜上に所定の転写パターンを有するバッファー層と吸収体膜のパターンが形成された反射型マスク。
(3)基板上に形成された多層反射膜上に、保護膜が形成され、保護膜上に所定の転写パターンを有する吸収体膜パターンが形成された反射型マスク。
反射型マスクブランクスの一実施の形態としては、図1(a)に示すように、基板1上に多層反射膜2が形成され、その上に保護膜6を設け、更にその上に、バッファー層3及び吸収体膜4の各層が形成された構造をしている。
また、基板1は、高反射率及び高転写精度を得るために、高い平滑性と平坦度を備えた基板が好ましい。特に、0.2nmRms以下の平滑な表面(10μm角エリアでの平滑性)と、100nm以下の平坦度(142mm角エリアでの平坦度)を有することが好ましい。また、基板1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。
なお、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。また平坦度は、TIR(Total Indicated Reading)で示される表面の反り(変形量)を表す値で、基板表面を基準として最小自乗法で定められる平面を焦平面とし、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基板表面の最も低い位置との高低差の絶対値である。
例えば、波長13〜14nmのEUV光に対する多層反射膜としては、前述のMo膜とSi膜を交互に40周期程度積層したMo/Si周期積層膜が好ましく用いられる。その他に、EUV光の領域で使用される多層反射膜として、Ru/Si周期多層膜、Mo/Be周期多層膜、Ru/Be周期多層膜、Mo化合物/Si化合物周期多層膜、Si/Nb周期多層膜、Si/Mo/Ru周期多層膜、Si/Mo/Ru/Mo周期多層膜、Si/Ru/Mo/Ru周期多層膜などがある。露光波長により、材質を適宜選択すればよい。尚、高反射率の点から、多層反射膜の最上層(保護膜直下)の材料は、屈折率の小さい例えば珪素(Si)とすることが好ましい。
多層反射膜2は、DCマグネトロンスパッタ法や、イオンビームスパッタ法などにより、各層を成膜することにより形成できる。上述したMo/Si周期多層膜の場合、例えばイオンビームスパッタ法により、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周期積層した後、最後に、多層反射膜の保護のため、本発明の材料を用いた保護膜6を形成する。
このバッファー層3は、DCスパッタ、RFスパッタ法以外に、イオンビームスパッタ等のスパッタ法で上記保護膜上に形成することができる。
尚、バッファー層3の膜厚は、集束イオンビーム(FIB)を用いた吸収体膜パターンの修正を行う場合には、20〜60nm程度とするのが好ましいが、FIBを用いない場合には、5〜15nm程度とすることができる。
Taを主成分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を含み、更にOとNの少なくとも何れかを含む材料、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、等を用いることが出来る。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出来るという効果が得られる。
このようなTa単体又はTaを主成分とする吸収体膜は、マグネトロンスパッタリングなどのスパッタ法で形成するのが好ましい。例えば、TaBN膜の場合、タンタルとホウ素を含むターゲットを用い、窒素を添加したアルゴンガスを用いたスパッタリング法で成膜することができる。スパッタ法で形成した場合には、スパッタターゲットに投入するパワーや投入ガス圧力を変化させることにより内部応力を制御できる。また、室温程度の低温での形成が可能であるので、多層反射膜等への熱の影響を少なくすることが出来る。
Taを主成分とする材料以外では、例えば、WN、TiN、Ti等の材料が挙げられる。
なお、吸収体膜4は、複数層の積層構造としてもよい。
吸収体膜4の膜厚は、露光光である例えばEUV光が十分に吸収できる厚みであれば良いが、通常30〜100nm程度である。
次に、この反射型マスクブランクス10を用いた反射型マスクの製造工程を説明する。
反射型マスクブランクス10(図1(a)参照)の各層の材料及び形成方法については上述した通りである。
そして、この反射型マスクブランクス10の吸収体膜4に所定の転写パターンを形成する。まず、吸収体膜4上に電子線用レジストを塗布し、ベーキングを行う。次に、電子線描画機を用いて描画し、これを現像して、所定のレジストパターン5aを形成する。
なお、熱濃硫酸を用いて、吸収体膜パターン4a上に残ったレジストパターン5aを除去して、マスク11(同図(c)参照)を作製する。
通常はここで、吸収体膜パターン4aが設計通りに形成されているかどうかの検査を行う。吸収体膜パターン4aの検査には、例えば波長190nm〜260nm程度のDUV光が用いられ、この検査光が吸収体膜パターン4aが形成されたマスク11上に入射される。ここでは、吸収体膜パターン4a上で反射される検査光と、吸収体膜4が除去されて露出したバッファー層3で反射される検査光とを検出し、そのコントラストを観察することによって、検査を行う。
ピンホール欠陥の修正には、例えば、FIBアシストデポジション法により炭素膜等をピンホールに堆積させるなどの方法がある。また、エッチング不足による欠陥の修正には、FIB照射による不要部分の除去を行うなどの方法がある。
こうして、パターン検査及び修正が終えた後、露出したバッファー層3を吸収体膜パターン4aに従って除去し、バッファー層にパターン3aを形成して、反射型マスク20を作製する(同図(d)参照)。ここで、例えばCr系材料からなるバッファー層の場合は、塩素と酸素を含む混合ガスでのドライエッチングを用いることができる。バッファー層を除去した部分では、露光光の反射領域である多層反射膜2が露出する。露出した多層膜上には本発明の保護膜材料によりなる保護膜6が形成されている。このとき、保護膜6は、バッファー層3のドライエッチングに対して多層反射膜2を保護する。
最後に、仕様通りの寸法精度で吸収体膜パターン4aが形成されているかどうかの最終的な確認の検査を行う。この最終確認検査の場合も、前述のDUV光が用いられる。
また、本発明により製造される反射型マスクは、EUV 光(波長0.2〜100nm程度)を露光光として用いた場合に特に好適であるが、他の波長の光に対しても適宜用いることができる。
以下、実施例により、本発明の実施の形態を更に具体的に説明する。
基板上に形成される多層反射膜は、13〜14nmの露光光波長帯域に適した多層反射膜とするために、Mo膜/Si膜周期多層反射膜を採用した。即ち、多層反射膜は、MoターゲットとSiターゲットを使用し、イオンビームスパッタリングにより基板上に交互に積層して形成した。Si膜を4.2nm、Mo膜を2.8nm、これを一周期として、40周期積層した後、Si膜を4.2nm成膜し、最後に保護膜としてRu2Si3ターゲットを用いてRu2Si3膜を6.3nm成膜して多層反射膜付き基板を得た。この多層反射膜に対し、13.5nmのEUV光を入射角6.0度で反射率を測定したところ、反射率は、55.3%であった。
尚、上記実施例1のRu2Si3膜の膜厚は、エッチングによる物理的な膜べりが生じた際に反射率が最大となる膜厚を選定した。
次に、上述のようにして得られた多層反射膜付き基板の保護膜上に、吸収体膜として、TaとBとNを含む材料を80nmの厚さで形成した。即ち、Ta及びBを含むターゲットを用いて、アルゴン(Ar)に窒素(N2)を10体積%添加して、DCマグネトロンスパッタリング法によって成膜し、本実施例の反射型マスクブランクスを得た。尚、成膜したTaBN膜の組成比は、Taが0.8at%、Bが0.1at%、Nが0.1at%であった。
まず、上記反射型マスクブランクス上に電子線描画用レジストを形成し、電子線描画と現像により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、塩素(Cl2)ガスを用いて吸収体膜をドライエッチングし、多層反射膜を露出させ、反射型マスクを得た。なお、Ru2Si3保護膜の場合、上記吸収体膜とのエッチング選択比は31:1である。ただし、エッチングによりRu2Si3膜は4.1nmの膜減りが確認された。
得られた反射型マスクの最終確認検査を行ったところ、デザインルールが0.07μmの16Gbit-DRAM用のパターンを設計通りに形成できていることが確認できた。また、反射領域におけるEUV光の反射率は、多層反射膜付き基板で測定した反射率から増えて、66.4%であった。
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、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ている。縮小光学系32により、反射型マスク20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。
このような状態で、レーザープラズマX線源31から得られたEUV光を反射型マスク20に入射し、ここで反射された光を縮小光学系32を通してシリコンウエハ(レジスト層付き半導体基板)33上に転写した。
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ところ、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。
尚、上記実施例2のRu3Si4膜の膜厚は、エッチングによる物理的な膜べりが生じた際に反射率が最大となる膜厚を選定した。
また、透過型電子顕微鏡により、多層反射膜の最上層のSi膜とその上のRu3Si4膜との界面を観察したところ、SiとRu3Si4とが混合した拡散層は確認できなかった。また、この多層反射膜付き基板を大気中に100日間放置したところ、反射率の変化は見られなかった。
次に、このバッファー層上に、吸収体膜として、TaとBとNを含む材料を80nmの厚さで形成した。即ち、Ta及びBを含むターゲットを用いて、アルゴン(Ar)に窒素(N2)を10体積%添加して、DCマグネトロンスパッタリング法によって成膜し、本実施例の反射型マスクブランクスを得た。尚、成膜したTaBN膜の組成比は、Taが0.8at%、Bが0.1at%、Nが0.1at%であった。
まず、上記反射型マスクブランクス上に電子線描画用レジストを形成し、電子線描画と現像により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、塩素(Cl2)ガスを用いて吸収体膜をドライエッチングし、吸収体膜に転写パターンを形成した。
さらに、塩素(Cl2)と酸素(O2)の混合ガス(塩素(Cl2)と酸素(O2)の混合比(体積比)は5:5)を用いて、反射領域上(吸収体膜のパターンのない部分)に残存しているバッファー層を吸収体膜のパターンに従ってドライエッチングして除去し、多層反射膜を露出させ、反射型マスクを得た。なお、Ru3Si4保護膜の場合、上記バッファー層とのエッチング選択比は40:1である。ただし、エッチングによりRu3Si4膜は2.2nmの膜減りが確認された。
さらに前述の図2の装置を用いて半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、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。
この多層反射膜に対し、13.5nmのEUV光を入射角6.0度で反射率を測定したところ、反射率は、59.1%であった。
尚、上記実施例3の(Ru2Si3)19N 膜の膜厚は、エッチングによる物理的な膜べりが生じた際に反射率が最大となる膜厚を選定した。
また、透過型電子顕微鏡により、多層反射膜の最上層のSi膜とその上の(Ru2Si3)19N膜との界面を観察したところ、Siと(Ru2Si3)19N とが混合した拡散層は確認できなかった。また、この多層反射膜付き基板を大気中に100日間放置したところ、反射率の変化は見られなかった。
得られた反射型マスクの最終確認検査を行ったところ、デザインルールが0.07μmの16Gbit-DRAM用のパターンを設計通りに形成できていることが確認できた。また、反射領域におけるEUV光の反射率は、多層反射膜付き基板で測定した反射率から増えて、66.4%であった。
さらに前述の図2の装置を用いて半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、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。
この多層反射膜に対し、13.5nmのEUV光を入射角6.0度で反射率を測定したところ、反射率は、61.1%であった。
尚、上記実施例4のRuSi4膜の膜厚は、エッチングによる物理的な膜べりが生じた際に反射率が最大となる膜厚を選定した。
また、透過型電子顕微鏡により、多層反射膜の最上層のSi膜とRuSi4膜との界面を観察したところ、SiとRuSi4とが混合した拡散層は確認できなかった。また、この多層反射膜付き基板を大気中に100日間放置したところ、反射率の変化は見られなかった。
得られた反射型マスクの最終確認検査を行ったところ、デザインルールが0.07μmの16Gbit-DRAM用のパターンを設計通りに形成できていることが確認できた。また、反射領域におけるEUV光の反射率は、多層反射膜付き基板で測定した反射率から増えて、66.1%であった。
さらに、前述の図2の装置を用いて半導体基板上へのパターン転写を行ったところ、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。
実施例1の保護膜としてRuターゲットを用いてRu膜を4.4nm成膜した以外は実施例1と同様にして多層反射膜付き基板を作製した。
この多層反射膜に対し、13.5nmのEUV光を入射角6.0度で反射率を測定したところ、反射率は、59.9%であった。
尚、上記比較例1のRu膜の膜厚は、エッチングによる物理的な膜べりが生じた際に反射率が最大となる膜厚を選定した。
また、透過型電子顕微鏡により、多層反射膜の最上層のSi膜とRu膜との界面を観察したところ、SiとRuとが混合した拡散層2.5nmが確認された。
次に、この多層反射膜付き基板の保護膜上に、実施例1と同様にして、TaBN膜からなる吸収体膜を形成し、本比較例の反射型マスクブランクスを作製した。そして、この反射型マスクブランクスを用いて、実施例1と同様にして、デザインルールが0.07μmの16Gbit-DRAM用のパターンを有するEUV露光用反射型マスクを作製した。なお、Ru保護膜の場合、上記吸収体膜とのエッチング選択比は、65:1である。ただし、吸収体膜のドライエッチングによりRu膜は2.1nmの膜減りが確認された。
以上の点から多層反射膜の保護膜としてRu膜を形成した場合、本発明の実施例と比較すると、同等の最終膜厚ではRu膜は拡散層が形成されるため反射率が低いことがわかった。上述の実施例と比べて反射率が低いため、パターン転写における露光時間が長くなりスループットが低下し、コントラスト(解像度)が低下した。
実施例1の保護膜としてRu4Siターゲットを用いてRu4Si膜を4.8nm成膜した以外は実施例1と同様にして多層反射膜付き基板を作製した。
この多層反射膜に対し、13.5nmのEUV光を入射角6.0度で反射率を測定したところ、反射率は、59.7%であった。
尚、上記比較例2のRu4Si膜の膜厚は、エッチングによる物理的な膜べりが生じた際に反射率が最大となる膜厚を選定した。
また、透過型電子顕微鏡により、多層反射膜の最上層のSi膜とRu4Si膜との界面を観察したところ、SiとRu4Siとが混合した拡散層1.8nmが確認された。
得られた反射型マスクの最終確認検査を行ったところ、デザインルールが0.07μmの16Gbit-DRAM用のパターンを設計通りに形成できていることが確認できた。また、反射領域におけるEUV光の反射率は、多層反射膜付き基板で測定した反射率から増えて、65.4%であった。
以上の点から多層反射膜の保護膜としてRu4Si膜を形成した場合、本発明の実施例と比較すると、同等の最終膜厚ではRu4Si膜は拡散層が形成されるため反射率が低いことがわかった。上述の実施例と比べて反射率が低いため、パターン転写における露光時間が長くなりスループットが低下し、コントラスト(解像度)が低下した。
2 多層反射膜
3 バッファー層
4 吸収体膜
6 保護膜
10 反射型マスクブランクス
20 反射型マスク
50 パターン転写装置
Claims (6)
- 基板と、該基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された該多層反射膜の最上層の膜を保護する保護膜と、該保護膜上に形成された露光光を吸収する吸収体膜とを有する反射型マスクブランクスであって、
前記保護膜は、ルテニウム(Ru)と珪素(Si)とを含み、珪素(Si)の含有量がルテニウム(Ru)の含有量よりも多いルテニウム化合物からなることを特徴とする反射型マスクブランクス。 - 前記保護膜は、さらに窒素(N)を含有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ス。
- 前記保護膜と前記吸収体膜との間に、前記保護膜とエッチング特性が異なるバッファー層が形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の反射型マスクブランクス。
- 前記多層反射膜は、加熱処理が施されている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ス。
- 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スの吸収体膜に、被転写体に対する転写パターンとなる吸収体膜パターンが形成されていることを特徴とする反射型マスク。
- 請求項5記載の反射型マスクを使用したリソグラフィ技術により半導体基板上に微細パターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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