JP2006024920A - Euvフォトリソグラフィー用マスクブランクの作製方法及びマスクブランク - Google Patents
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Abstract
【解決手段】表面と裏面を有する基板11を設ける工程と、フォトリソグラフィープロセスに使用されるEUV光を吸収するために、基板の表面にイオンビームスパッタリングにより窒化タンタル(TaN)からなる膜15を沈積する工程と、基板の裏面にイオンビームスパッタリングにより導電膜16を沈積する工程とを有する。
【選択図】 図1
Description
当業者に周知のように、この出願の意味でのフォトマスクは、3つのグループ、すなわち、バイナリーフォトマスク、移相フォトマスク及び極紫外線(EUV)フォトマスクに細分化することができる。
フォトリソグラフィーに使用される波長が減少するにつれて、吸収材層、特に、短い波長で、特にEUVスペクトル範囲(13〜14nm)で適する反射防止吸収材層を設ける必要性がある。そのような吸収材層には、現在及びこれからのフォトリソグラフィープロセスの要求に十分な品質が備えられる必要がある。
EP346828B1は、X線リソグラフィー用のX線吸収材とスパッタリングによるその吸収材の作製方法を開示している。このX線吸収膜は、ベース材料としてタンタル(Ta)、その他、添加剤元素として全量でX線吸収膜材料の0.5〜10重量%の該元素、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、珪素(Si)及びモリブデン(Mo)の内の1種又は2種以上から構成されている。EP346828B1によれば、ベース材料としてのタンタル(Ta)のX線吸収膜は、上記1種又は2種以上の添加元素が限定量でベース材料に添加された場合、スパッタ膜内の応力がかなり減少している。タングステン又は金等の他の重金属はこの応力減少効果を示さなかった。添加元素として窒素の使用はEP346828B1には開示されていない。さらに、EP346828B1が開示した技術はEUVフォトリソグラフィー用のフォトマスクの作製には適していない。
日本特許2000/353658の要約はX線マスクとそのX線マスクの作製方法を開示している。そのX線マスクは、窒化タンタルから形成されたベース材料層に沈積されたタンタル合金からなる吸収材パターンからなっている。該タンタル層はその電子エレクトロン共鳴周波数で励起されたプラズマを使用するスパッタリング方法で形成される。
本発明の他の目的は、マスクブランクの表面に沈積された吸収材膜に、特に低い応力しか生じないEUVリソグラフィー用マスクブランクの作製方法を提供することである。
本発明のさらなる他の目的は、特に低欠陥密度及び/又は特に良好な均質性を有するEUVリソグラフィー用マスクブランクの作製方法を提供することである。
本発明のさらなる他の目的は、滑らかに、確実に処理できると同時にフォトリソグラフィープロセスで使用された時に高い歩留りを確保するEUVリソグラフィー用マスクブランクを提供することである。
本発明のさらなる他の目的は、小さなあるいは微細な構造を備えたフォトマスクの製造のためのEUVリソグラフィー用に適したマスクブランクを提供することである。
本発明のさらなる他の目的は、表面に沈積された吸収材膜に、特に低い応力しか生じないEUVリソグラフィー用マスクブランクを提供することである。
この点で、低欠陥密度がフォトマスクブランクの重要なパラメータである。フォトマスクブランクの作製プロセスにより、特に粒子、液体あるいは気体により欠陥が生じる。そのような欠陥は、不都合なことに層の付着ロスを局部的にあるいは全体のフォトマスクブランクに亘り引起こすことがある。フォトマスクブランクが、露光され、現像され、エッチングされ、フォトレジストから浄化され、その後、多数のクリーニング工程にかけられると、低付着性の位置がフォトマスクの欠陥を発生させることがある。スパッタリング膜の有利に高い付着性のために、本発明によれば欠陥レベルを実質的に減少させることができる。欠陥はまた、フォトマスクの取り扱い及び/保持時に、摩耗や他の機械的影響によっても生じることがある。基板の裏面への導電膜のために、本発明に係るフォトマスクを摩耗や他の機械的影響による欠陥発生のリスク無しで非常に静かに保持及び/又は取り扱いをすることができる。
前記希ガスイオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら、前記真空チャンバー内で窒素ガスの存在下でイオンビームスパッタリングを実施することができる。真空チャンバー内に窒素原子があると高純度タンタルからなるターゲットの使用が可能となり、同時に窒化タンタル(TaN)層の組成を、真空チャンバー内で窒素の流量と濃度を適切に調節することにより調節することができる。
前記膜を沈積した後、前記基板の山から谷までの曲がりで測定される前記膜に生じる応力が6×6平方インチの基板で2.6ミクロンより良好であるようにイオンビームスパッタリングを実施することができる。そのような低応力は、アルゴンイオンの粒子ビームをタンタルターゲットに向けた時に容易に得ることができる。
0.2ミクロンPSL(ポリスチレンラテックス球)より大きなサイズの前記膜内欠陥の欠陥レベルが、200nm以下の限界で平方センチ当たり0.035欠陥、より好ましくは150nm以下の限界で平方センチ当たり0.001欠陥最も好ましくは50nm以下の限界で平方センチ当たり0.001欠陥となるように、イオンビームスパッタリングを実施することができる。
本発明の他の態様によれば、反射防止膜を窒化タンタル膜に沈積することができ、前記反射防止膜は近紫外線検査範囲の光学検査波長で反射防止性がある。EUVスペクトル範囲の波長で光ビームを作り、処理することは困難でコストがかかるが、近UVスペクトル範囲の波長の光ビームは、容易に、しかもコスト効果があるように発生させられ、かつ処理することができる。従って、本発明に係るフォトマスクブランクの光学検査を、検査に、より適した光学波長で容易に実施することができる。反射防止膜は、150nm〜400nmの範囲の光学検査波長で、最も好適には365nmの範囲の光学検査波長で好適に有効である。
反射防止層の厚さと窒化タンタル膜の厚さの比率を変えることで、光学検査波長、特に近UVスペクトル範囲の光学検査波長での反射防止層の反射率を調節することができる。この目的のため、上記比率を0.12〜0.4の範囲に入れることができる。
窒化タンタル膜上の反射防止膜を、365nmの光学検査波長の反射率のばらつきが6%(3σ)より小さく、好ましくは5%(3σ)より小さく、最も好ましくは4%(3σ)より小さくなるようにして導くことができる。
本発明の他の態様によれば、フォトリソグラフィー用、特にEUVフォトリソグラフィー用のマスクブランクが提供されている。そのようなマスクブランクは上記方法及び技術の何れかを使用して提供される。
上記及び他の利点、特徴及び解決すべき課題は本願を添付図面と共に検討すれば、当業者に、より明確になるだろう。
本発明に使用されるイオンビーム沈積装置は第1イオンビームをイオン沈積ソースが作り出す真空チャンバーを備えている。スパッタリングガスが沈積イオンソースに導かれ、誘導結合電磁界で加速される電子との原子衝突によって内部でイオン化される。次に、第1イオンビームは高純度タンタル(Ta)からなるターゲットに投影されるか向けられる。それにより原子衝突のカスケードを発生させてターゲット原子をターゲットの表面から飛び出させる。ターゲットをスパッタリングあるいは蒸発させるこのプロセスはスパッタリングプロセスと呼ばれる。
−一次イオンの質量
−一次イオンのイオン電流
−加速電圧により規定される第1イオンビームのエネルギー
−ターゲット面への垂線に対する第1イオンビームの入射角
−ターゲットの密度及び純度
ターゲット原子への運動量移行は、一次イオンの質量がターゲット原子の質量に等しい場合に最も有効である。本発明によれば、アルゴン(Ar)又はキセノン(Xe)等の希ガスイオンがスパッタリングガスとして好適に使用される。キセノンガスがスパッタリングガスとして最も好適に使用される。
さらに、本発明に係るフォトマスクブランクをイオンスパッタリングするための装置が、基板に向けられる第2粒子又はイオンビームを作り出すために、例えば、基板及び/又は該基板に沈積された膜の平坦化、状態調節、ドーピング、及び/又はさらなる処理のための利用粒子ソースを備えている。特に第2イオンビームは、
−酸素又は窒素でタンタル膜をドープするため、
−例えば、沈積前に酸素プラズマで基板を清浄化するため、
−膜を平坦化することによって膜の界面品質を改善するため、
それぞれ使用される。
図1は本発明に係るEUVフォトマスクブランク10の典型的な層又は膜装置の概略断面図である。フォトマスクブランク10は典型的に低い熱膨張係数(CTE)を有する材料の基板11を備えている。このCTEは19℃〜25℃の温度範囲で約5ppb/Kより小さいのが好ましいが、フォトリソグラフィー露光時に存在する他の条件に容易に調節することができる。図1を参照すると、基板11が表面と裏面を有している。
基板11の表面には、例えばモリブデン(Mo)と珪素(Si)の40の二層又は交互膜からなる高反射多層スタック12が設けられている。各層対又は膜対は6.8nmの厚さを有し、モリブデン分が40%であり、結果としてMo/Si多層スタック12の全体の厚さが272nnになる。この多層スタック12はEUVミラーとなり、該多層スタック12の上面に沈積され該多層スタック12を汚染から保護する11nmの珪素キャップ層又は膜13で保護される。
図1を参照すれば、導電膜16が基板11の裏面に設けられている。基板の裏面に導電膜が設けられるため、マスクブランクは静電保持装置を使用しながらマスクブランクを保持し、取り扱うことができる。マスクブランクの裏側の導電膜により、例えば輸送又は取り扱い時にマスクブランクからの静電荷をより有効な方法で防止あるいは解消することができる。
−DIN58196−5(ドイツ工業規格)関する導電膜の布による耐磨耗性が少なくともカテゴリー2に入る;
−DIN58196−4(ドイツ工業規格)関する消しゴムによる導電膜の耐磨耗性が少なくともカテゴリー2に入る;
−DIN58196−6(ドイツ工業規格)による導電膜の粘着テープ試験粘着強度が略0%の分離に相当する。
−約100nmの層厚さに関し、導電膜の抵抗率が少なくとも約10−7Ωcm、より好ましくは少なくとも約10−6Ωcm、またさらに好ましくは少なくとも約10−5Ωcmであることである。
キセノン(Xe)は、キセノンイオンビームのエネルギーは1500kVで200mAのスパッタリングガスとして使用される。50nmの厚さの底部タンタル層に30sccmの窒素流量の窒素ドープした。このタンタル層の上面には20nmの厚いTaONが蒸着した。この層に30sccmの窒素流量を使用する窒素と15sccmの酸素流量を使用する酸素をドープした。
図4bは、キセノン(Xe)イオンを使用してイオンビームスパッタリング(IBS)の場合に、窒化タンタルを蒸着後、基板の山から谷までの曲がりで測定された、実施例1による窒化タンタル(TaN)膜で生じた応力の3次元プロットを示している。山から谷までの曲がりが、6×6平方インチのフォトマスクブランクの場合、約1.56ミクロンである。当業者に知られているのように、フォトマスクブランク曲がりの値をMpaの単位に変えることができる。
この窒化タンタル吸収材層は、100%オーバーエッチングで殆ど0のエッチングバイアスという高いエッチング選択性を示した。100nm未満の特徴を達成できれば、CD均一性が10nm未満であった。図3は、近紫外線スペクトル範囲の2つの異なった光学検査波長で反射測定値の結果を実施例1によるフォトマスクブランクの二次元プロットで示す。365nmの光学検査波長で、TaON反射防止膜の反射率のばらつきが0.04%(3σ)未満であり、257nmの光学検査波長で、TaON反射防止膜の反射率のばらつきが0.03%(3σ)未満である。
厚さ均一性がこの層では非常に高い。UV波長の反射率低下を真空チャンバー内の窒素流量を低下させることで決定することができる。
パターン化TaN吸収材層が55nmの厚さで沈積された状態で、13.5nmの波長で図1に示された高反射多層スタックのEUV反射率が99.4%である。TaN吸収材層のEUV反射率は13.2nmの波長で約0.6%であり、14nmの波長で0.11%と、連続的に増大する。
比較実施例では、アルゴン(Ar)を、エネルギー1500kVの第1イオンビーム及び電流200mAを用いてスパッタリングガスとして使用する。50nmの厚さの底部タンタル層を30sccmの窒素流量の窒素でドープした。そのタンタル層の上面には20nm厚さのTaON層が沈積された。この層に30sccmの窒素流量を使用する窒素でそして15sccmの酸素流量を使用する酸素で ドープした。従って、Xeイオンに代わるArイオンを使用する以外は、TaN層及びTaON層をイオンビームスパッタリングするために同じパラメータが使用された。
図4aは、アルゴン(Ar)イオンを使用してイオンビームスパッタリング(IBS)の場合に、窒化タンタルを蒸着後、基板の山から谷までの曲がりで測定された、実施例2による窒化タンタル(TaN)膜に生じた応力の3次元プロットを示している。山から谷までの曲がりが、6×6平方インチのフォトマスクブランクの場合、約2.62ミクロンである。従って、同じプロセスパラメータの場合、窒化タンタル吸収材層内に生じた同じ応力は、アルゴンイオンをイオンビームスパッタリングのスパッタリングガスとして使用した時に、実質的に高くなる。
上記明細書を検討している当業者には明らかになるように、上記記載に照らして多くの改良や改造が可能となるだろう。従って、特許請求の範囲は最も広い可能な方法で解釈されるべきで、かつ、改良や改造が上記特許請求の範囲やこの明細書に開示された技術的教示でカバーされる限り、請求された全てのそのような改良や改造が特許請求の範囲で保護されるべきである。
11 ・・・ 基板
12 ・・・ 高反射多層スタック
13 ・・・ キャップ層
14 ・・・ バッファー層
15 ・・・ 吸収材層
15a ・・・ TaN吸収材層
15b ・・・ TaON反射防止膜
16 ・・・ 基板の裏面の導電膜
Claims (27)
- 表面と裏面を有する基板を設ける工程と;
フォトリソグラフィープロセスに使用されるEUV光を吸収するために前記基板の前記表面に窒化タンタル(TaN)からなる膜を沈積する工程と;
前記基板の前記裏面に導電膜を沈積する工程とを有するEUVフォトリソグラフィー用マスクブランクの作製方法。 - 前記基板の前記表面に窒化タンタル(TaN)を有する前記膜を沈積する前記工程がイオンビームスパッタリングにより前記膜を沈積する工程からなり、前記イオンビームスパッタリングの工程が真空チャンバー内でイオンの粒子ビームをターゲットに向ける工程からなり、前記ターゲットが少なくともタンタルからなる、請求項1に記載の方法。
- イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向ける前記工程が、キセノン(Xe)イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向ける工程からなる、請求項1又は請求項2に記載の方法。
- 前記イオンビームスパッタリングの工程が、前記キセノン(Xe)イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら、前記真空チャンバー内で窒素ガスの存在下で実施される、請求項2又は請求項3に記載の方法。
- 前記基板の前記裏面上の前記導電膜が導電金属のイオンビームスパッタリングを使用して沈積される、請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記イオンビームスパッタリングの工程は、前記膜を沈積後、前記基板の山から谷までの曲がりによって測定して、前記膜に生じる応力が6×6平方インチ基板で、2.6ミクロンより良好であるように行われる、請求項2ないし請求項5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記イオンビームスパッタリングの工程は、前記膜を沈積後、前記基板の山から谷までの曲がりによって測定して、前記膜に生じる応力が6×6平方インチ基板で、1.56ミクロンより良好であるように行われる、請求項2ないし請求項6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記イオンビームスパッタリングの工程は、0.2ミクロンPSLより大きなサイズの前記膜内欠陥の欠陥レベルが200nm以下の限度で平方センチ当たり0.035欠陥より小さく、より好ましくは、150nm以下の限度で平方センチ当たり0.001欠陥、最も好ましくは、50nm以下の限度で平方センチ当たり0.001欠陥であるように行われる、請求項2ないし請求項7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記イオンビームスパッタリングの工程は、極紫外線波長で、好ましくは13.5nmの波長で前記膜の吸収が97%より良好に、好ましくは99%より良好に、そして最も好ましくは99.5%より良好であるように行われる、請求項2ないし請求項8のいずれか1項に記載の方法。
- 150nm〜400nmの範囲の光学検査波長で反射防止性のある反射防止膜を前記膜に沈積する工程をさらに有する、請求項2ないし請求項9のいずれか1項に記載の方法。
- 前記反射防止膜がTaONである、請求項10に記載の方法。
- 前記膜上へ前記反射防止膜を沈積する前記工程が、前記イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら、前記真空チャンバー内で酸素ガスの存在下で行われる、請求項10又は請求項11に記載の方法。
- 前記反射防止膜の厚さ対前記膜の厚さの比率が0.12〜0.4の範囲内にある、請求項11又は請求項12に記載の方法。
- 前記反射防止膜を前記膜に沈積する工程が、365nmの光学検査波長で反射率のばらつきが0.06%(3σ)より小さく、好ましくは0.05%(3σ)より小さく、最も好ましくは0.04%(3σ)より小さくなるように行われる、請求項11ないし請求項13のいずれか1項に記載の方法。
- 表面と裏面を有する基板と;
EUVフォトリソグラフィーに使用される前記表面の反射性多層系と;から構成されるEUVフォトリソグラフィー用マスクブランクであって、前記マスクブランクがさらに、
EUVフォトリソグラフィーに使用される光を少なくとも減衰させるため、前記表面に沈積される窒化タンタル(TaN)を有する少なくとも1つの膜と;
前記基板の前記裏面に沈積される導電膜とを備えている、マスクブランク。 - 窒化タンタル(TaN)を有する前記膜が真空チャンバー内でイオンの粒子ビームをターゲットに向ける工程を有するイオンビームスパッタリングで沈積され、前記ターゲットが少なくともタンタル(Ta)からなる、請求項15に記載のマスクブランク。
- 窒化タンタル(TaN)を有する前記膜がキセノン(Xe)イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けることことによって沈積される、請求項16に記載のマスクブランク。
- 前記イオンビームスパッタリングが、前記キセノン(Xe)イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら前記真空チャンバー内で窒素ガスの存在下で行われる、請求項16又は請求項17に記載のマスクブランク。
- 前記膜を沈積後、前記基板の山から谷までの曲がりによって測定して、前記膜に生じた応力が6×6平方インチの基板で2.6ミクロンより良好である、請求項15ないし請求項18のいずれか1項に記載のマスクブランク。
- 前記膜を沈積後、前記基板の山から谷までの曲がりによって測定して、前記膜に生じた応力が6×6平方インチの基板で1.56ミクロンより良好である、請求項15ないし請求項19のいずれか1項に記載のマスクブランク。
- 0.2ミクロンPSLより大きなサイズの前記膜内欠陥の欠陥レベルが、200nm以下の限度で平方センチ当たり0.035欠陥より小さく、より好ましくは、150nm以下の限度で平方センチ当たり0.001欠陥、最も好ましくは、50nm以下の限度で平方センチ当たり0.001欠陥である、請求項15ないし請求項20のいずれか1項に記載のマスクブランク。
- 極紫外線波長で、好ましくは13.5nmの波長で前記膜の吸収が97%より良好であり、好ましくは99%より良好であり、そして最も好ましくは99.5%より良好である、請求項15ないし請求項21のいずれか1項に記載のマスクブランク。
- 反射防止膜が窒化タンタル(TaN)を有する前記膜に設けられ、前記反射防止膜が150nm〜400nmの範囲の光学検査波長で反射防止性のある、請求項15ないし請求項22のいずれか1項に記載のマスクブランク。
- 前記反射防止膜がTaONである、請求項23に記載のマスクブランク。
- 前記膜上の前記反射防止膜が、前記イオンの粒子ビームを前記ターゲットに向けながら、前記真空チャンバー内で酸素ガスの存在下で沈積される、請求項24に記載のマスクブランク。
- 前記反射防止膜の厚さ対前記膜の厚さの比率が0.12〜0.4の範囲内にある、請求項23ないし請求項25のいずれか1項に記載のマスクブランク。
- 前記反射防止膜の365nmの光学検査波長での反射率のばらつきが、0.06%(3σ)より小さく、好ましくは0.05%(3σ)より小さく、最も好ましくは0.04%(3σ)より小さい、請求項23ないし請求項26のいずれか1項に記載のマスクブランク。
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