JP2022513997A - 極紫外線マスク吸収体、及びその製造のためのプロセス - Google Patents

極紫外線マスク吸収体、及びその製造のためのプロセス Download PDF

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Abstract

極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランク、その製造の方法、及びそのための作製方法が開示される。ＥＵＶマスクブランクスは、基板、基板上の反射層の多層スタック、反射層の多層スタック上のキャッピング層、及びキャッピング層上の吸収層を含み、吸収層は、非反応性スパッタリングによって形成されたアモルファス窒化タンタルから作製される。【選択図】図４

Description

［０００１］本開示は、概して、極紫外線リソグラフィに関し、より具体的には、吸収体を有する極紫外線マスクブランク、及びその製造の方法に関する。
［０００２］極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィ（軟Ｘ線投影リソグラフィとしても知られる）は、０．０１３５ミクロン以下の最小フィーチャサイズの半導体デバイスの製造に使用される。しかしながら、概して、５から１００ナノメートルの波長範囲の極紫外線は、ほとんどすべての物質によって強く吸収される。こうした理由から、極紫外線システムは、光の透過よりも反射によって機能する。非反射吸収マスクパターンでコーティングされた一連のミラー、又はレンズ素子、及び反射素子、又はマスクブランクの使用により、パターン化された活性光が、レジストでコーティングされた半導体基板上へと反射する。
［０００３］極紫外線リソグラフィシステムのレンズ素子及びマスクブランクは、モリブデン及びケイ素などの材料の反射多層コーティングでコーティングされる。極端に狭い紫外線バンドパス（例えば、１３．５ナノメートルの紫外線に対して、１２．５から１４．５ナノメートルのバンドパス）内で光を強く反射する多層コーティングでコーティングされた基板を使用することにより、レンズ素子又はマスクブランク当たり約６５％の反射率値が得られる。
［０００４］図１は、ＥＵＶマスクブランクから形成された従来のＥＵＶ反射マスク１０を示す。ＥＵＶ反射マスク１０は、基板１４上に反射多層スタック１２を含み、これは、ブラッグ干渉（Ｂｒａｇｇ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）によりマスキングされていない部分でＥＵＶ放射線を反射する。従来のＥＵＶ反射マスク１０のマスキングされた（非反射）領域１６は、エッチングバッファ層１８及び吸収層２０によって形成される。吸収層は、典型的に、５１ｎｍから７７ｎｍの範囲内の厚さを有する。キャッピング層２２が、反射多層スタック１２の上に形成され、エッチング処理中に反射多層スタック１２を保護する。以下でさら説明されるように、ＥＵＶマスクブランクは、多層、キャッピング層、及び吸収層でコーティングされた低熱膨張性材料の基板上で作られており、その後、エッチングされて、マスキングされた（非反射）領域１６及び反射領域２４が設けられる。
［０００５］国際半導体技術ロードマップ（ＩＴＲＳ：Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）は、ノードのオーバレイ要件が、当該技術の最小ハーフピッチフィーチャサイズの幾らかの割合であると特定している。すべての反射リソグラフィシステムに付いて回る画像配置への影響及びオーバレイエラーにより、ＥＵＶ反射マスクの将来的な生産においては、より精密な平坦度仕様に固執する必要がある。さらに、ＥＵＶブランクは、ブランクの作業領域において欠陥に対する許容度が非常に低い。吸収体として使用される１つの材料は、窒化タンタル（ＴａＮ）である。堆積中の特性を制御するのが容易であり、既存の吸収層よりも吸収度が低い吸収体を有するＥＵＶマスクブランクを提供する必要がある。
［０００６］本開示の１つ又は複数の実施形態は、極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランクを製造する方法であって、基板上に反射層の多層スタックを形成することであって、反射層の多層スタックが、複数の反射層ペアを含む、反射層の多層スタックを形成することと、反射層の多層スタック上にキャッピング層を形成することと、窒化タンタル（ＴａＮ）を含む吸収層を形成するために、最初に堆積チャンバ内でタンタルの薄膜を堆積し、タンタルの薄膜を堆積した後に、次いで、堆積チャンバ内に窒素を流すことによって、キャッピング層上に吸収層を形成することを含む方法を対象とする。
［０００７］本開示のさらなる実施形態は、基板、基板上の反射層の多層スタックであって、複数の反射層ペアを含む、反射層の多層スタック、反射層の多層スタック上のキャッピング層、及び非反応性スパッタリングによって形成されたアモルファスＴａＮを含む吸収層を含む、極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランクを対象とする。
［０００８］本開示のさらなる実施形態は、本明細書に記載されたマスクブランクを含む極端紫外線リソグラフィシステムを対象とする。
［０００９］本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明は、実施形態を参照することによって、得ることができる。そのうちの幾つかの実施形態は添付の図面で例示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容し得ることから、添付の図面は、この開示の典型的な実施形態のみを例示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
吸収体を採用する、背景技術のＥＵＶ反射マスクを概略的に示す。 極紫外線リソグラフィシステムの実施形態を概略的に示す。 極紫外線反射素子製造システムの実施形態を示す。 ＥＵＶマスクブランクなどの極紫外線反射素子の実施形態を示す。 マルチカソード物理的堆積チャンバの実施形態を示す。
［００１５］本開示の幾つかの例示的な実施形態を説明する前に、本開示は、以下の記載で提示される構成又は処理ステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本開示は、他の実施形態も可能であり、様々な方法で実施又は実行することができる。
［００１６］本明細書で使用する「水平（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）」という語は、その配向性と関係なく、マスクブランクの面又は表面に平行する面として定義される。「垂直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）」という語は、以上で定義された水平に対して垂直の方向を指すものである。例えば「上方（ａｂｏｖｅ）」、「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上部（ｔｏｐ）」、（「側壁」等における）「側方（ｓｉｄｅ）」、「より高い（ｈｉｇｈｅｒ）」、「より低い（ｌｏｗｅｒ）」、「上方（ｕｐｐｅｒ）」、「～の上（ｏｖｅｒ）」、「～の下（ｕｎｄｅｒ）」等の語は、図に示すように、水平面に対して定義される。
［００１７］「～上（ｏｎ）」という語は、要素間に直接の接触があることを示す。「すぐ上、真上（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」という語は、介在する要素がない要素間での直接の接触を示す。
［００１８］本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される「前駆体」、「反応物質」、「反応性ガス」などの用語は、交換可能に使用され、基板表面と反応し得る任意のガス種を指す。
［００１９］当業者であれば、処理領域について説明するための「第１（ｆｉｒｓｔ）」や「第２（ｓｅｃｏｎｄ）」などの序数の使用は、処理チャンバにおける具体的な場所、又は、処理チャンバ内での曝露の順序を示唆するものではないことを理解されよう。
［００２０］本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用される「基板」という用語は、処理が作用する表面又は表面の一部分を表している。また、当業者であれば、基板に対して言及がなされるとき、文脈において他のことが明示されない限り、基板の一部分のみを指すことを理解されよう。さらに、基板上への堆積に対して言及がなされるとき、それは、ベア基板と、１つ又は複数の膜又はフィーチャが堆積又は形成された基板との両方のことを指す。
［００２１］図２を参照すると、極紫外線リソグラフィシステム１００の例示的な実施形態が示されている。極紫外線リソグラフィシステム１００は、極紫外線１１２を発生させるための極紫外線源１０２、一組の反射素子、及びターゲットウエハ１１０を含む。反射素子は、コンデンサ（集光器）１０４、ＥＵＶ反射マスク１０６、光学縮小アセンブリ１０８、マスクブランク、ミラー、又はこれらの組み合わせを含む。
［００２２］極紫外線源１０２は、極紫外線１１２を発生させる。極紫外線１１２は、５から５０ナノメートル（ｎｍ）の範囲の波長を有する電磁放射線である。例えば、極紫外線源１０２は、レーザ、レーザ生成プラズマ、放電生成プラズマ、自由電子レーザ、シンクロトロン放射線、又はこれらの組み合わせを含む。
［００２３］極紫外線源１０２は、様々な特徴を有する極紫外線１１２を発生させる。極紫外線源１０２は、ある波長範囲にわたる広帯域の極紫外線放射線を発生させる。例えば、極紫外線源１０２は、５から５０ｎｍの範囲の波長を有する極紫外線１１２を発生させる。
［００２４］１つ又は複数の実施形態では、極紫外線源１０２は、狭い帯域幅を有する極紫外線１１２を発生させる。例えば、極紫外線源１０２は、１３．５ｎｍの極紫外線１１２を発生させる。波長ピークの中心は、１３．５ｎｍである。
［００２５］コンデンサ１０４は、極紫外線１１２を反射させ、極紫外線１１２の焦点を合わせるための光学ユニットである。コンデンサ１０４は、極紫外線源１０２からの極紫外線１１２を反射し集中させ、ＥＵＶ反射マスク１０６を照らす。
［００２６］コンデンサ１０４は、単一の素子として示されているが、コンデンサ１０４は、極紫外線１１２を反射し集中させるための、凹面ミラー、凸面ミラー、平面ミラー、又はこれらの組み合わせのような１つ又は複数の反射素子を含み得ることを理解されよう。例えば、コンデンサ１０４は、幾つかの実施形態では、単一の凹面ミラー、又は凸面、凹面、及び平面の光学素子を有する光学アセンブリである。
［００２７］ＥＵＶ反射マスク１０６は、マスクパターン１１４を有する極紫外線反射素子である。ＥＵＶ反射マスク１０６は、リソグラフパターンを生成し、ターゲットウエハ１１０に形成されるべき回路レイアウトを形成する。ＥＵＶ反射マスク１０６は、極紫外線１１２を反射させる。マスクパターン１１４は、回路レイアウトの一部を画定する。
［００２８］光学縮小アセンブリ１０８は、マスクパターン１１４の画像を縮小するための光学ユニットである。ＥＵＶ反射マスク１０６からの極紫外線１１２の反射は、光学縮小アセンブリ１０８によって縮小し、ターゲットウエハ１１０に反映される。光学縮小アセンブリ１０８は、マスクパターン１１４の画像サイズを縮小するために、ミラー及び他の光学素子を含む。例えば、光学縮小アセンブリ１０８は、幾つかの実施形態では、極紫外線１１２を反射し、且つ極紫外線１１２の焦点を合わせるための凹面ミラーを含む。
［００２９］光学縮小アセンブリ１０８は、ターゲットウエハ１１０上のマスクパターン１１４の画像サイズを縮小する。例えば、光学縮小アセンブリ１０８によって、マスクパターン１１４が４：１の比率でターゲットウエハ１１０上に結像し、マスクパターン１１４によって表される回路がターゲットウエハ１１０上に形成される。極紫外線１１２は、ターゲットウエハ１１０と同期して反射マスク１０６を走査し、ターゲットウエハ１１０上にマスクパターン１１４を形成する。
［００３０］これより図３を参照すると、極紫外線反射素子製造システム２００の実施形態が示される。極紫外線反射素子は、ＥＵＶマスクブランク２０４、極紫外線ミラー２０５、又はＥＵＶ反射マスク１０６などの他の反射素子を含む。
［００３１］極紫外線反射素子製造システム２００は、マスクブランク、ミラー、又は図２の極紫外線１１２を反射させる他の素子を製造するように構成されている。極紫外線反射素子製造システム２００は、ソース基板２０３に薄いコーティングを施すことによって反射素子を製作する。
［００３２］ＥＵＶマスクブランク２０４は、図２のＥＵＶ反射マスク１０６を形成するための多層構造体である。ＥＵＶマスクブランク２０４は、半導体製造技術を用いて形成される。幾つかの実施形態では、ＥＵＶ反射マスク１０６は、エッチング及び他のプロセスによってＥＵＶマスクブランク２０４上に形成された図２のマスクパターン１１４を有する。
［００３３］極紫外線ミラー２０５は、極紫外線の範囲内で反射する多層構造体である。極端紫外ミラー２０５は、半導体製造技術を用いて形成される。ＥＵＶマスクブランク２０４及び極紫外線ミラー２０５は、幾つかの実施形態では、各素子に形成される層に関連して似たような構造であるが、極紫外線ミラー２０５はマスクパターン１１４を有していない。
［００３４］反射素子は、極紫外線１１２の効率的なリフレクタである。一実施形態では、ＥＵＶマスクブランク２０４及び極紫外線ミラー２０５は、６０％を超える極紫外線反射率を有する。反射素子が６０％を超える極紫外線１１２を反射する場合、反射素子は効率的である。
［００３５］極紫外線反射素子製造システム２００は、ウエハローディング及びキャリアハンドリングシステム２０２を含む。このシステム２０２の中にソース基板２０３がロード（搬入）され、このシステム２０２から反射素子がアンロード（搬出）される。大気ハンドリングシステム２０６は、ウエハハンドリング真空チャンバ２０８へのアクセスをもたらす。ウエハローディング及びキャリアハンドリングシステム２０２は、幾つかの実施形態では、基板を大気からシステムの内部の真空へ移送するための基板搬送ボックス、ロードロック、及び他の構成要素を含む。ＥＵＶマスクブランク２０４は、非常に小さい寸法のデバイスを形成するために使用されるので、ソース基板２０３及びＥＵＶマスクブランク２０４は、汚染やその他の欠陥を防止するために、真空システム内で処理される。
［００３６］ウエハハンドリング真空チャンバ２０８は、幾つかの実施形態では、第１の真空チャンバ２１０及び第２の真空チャンバ２１２の２つの真空チャンバを含む。第１の真空チャンバ２１０は、第１のウエハハンドリングシステム２１４を含み、第２の真空チャンバ２１２は、第２のウエハハンドリングシステム２１６を含む。ウエハハンドリング真空チャンバ２０８は、２つの真空チャンバを有するように記載されているが、当該システムは、任意の数の真空チャンバを有し得ることを理解されたい。
［００３７］ウエハハンドリング真空チャンバ２０８は、様々な他のシステムを取り付けるために、周縁に複数のポートを有する。第１の真空チャンバ２１０は、ガス抜きシステム２１８、第１の物理的気相堆積システム２２０、第２の物理的気相堆積システム２２２、及び予洗浄システム２２４を有する。ガス抜きシステム２１８は、基板から水分を熱的に脱着させるためのものである。予洗浄システム２２４は、ウエハ、マスクブランク、ミラー、又は他の光学構成要素の表面を洗浄するためのものである。
［００３８］第１の物理的気相堆積システム２２０及び第２の物理的気相堆積システム２２２などの物理的気相堆積システムを使用して、ソース基板２０３上に導電性材料の薄膜が形成される。例えば、物理的気相堆積システムは、幾つかの実施形態では、マグネトロンスパッタリングシステム、イオンスパッタリングシステム、パルス状レーザ堆積、カソードアーク堆積、又はこれらの組み合わせなどの真空堆積システムを含む。マグネトロンスパッタリングシステムなどの物理的気相堆積システムは、ケイ素、金属、合金、化合物、又はこれらの組み合わせの層を含む薄い層をソース基板２０３上に形成する。
［００３９］物理的気相堆積システムは、反射層、キャッピング層、及び吸収層を形成する。例えば、物理的気相堆積システムは、ケイ素、モリブデン、酸化チタン、二酸化チタン、酸化ルテニウム、酸化ニオブ、ルテニウムタングステン、ルテニウムモリブデン、ルテニウムニオブ、クロム、タンタル、窒化物、化合物、又はこれらの組み合わせの層を形成する。幾つかの化合物は、酸化物として説明されたが、化合物には、酸化物、二酸化物、酸素原子を有する原子混合物、又はこれらの組み合わせが含まれることを理解されたい。
［００４０］第２の真空チャンバ２１２は、それに接続された第１のマルチカソードソース２２６、化学気相堆積システム２２８、硬化チャンバ２３０、及び超平滑堆積チャンバ２３２を有する。例えば、化学気相堆積システム２２８は、幾つかの実施形態では、流動性化学気相堆積システム（ＦＣＶＤ）、プラズマ支援化学気相堆積システム（ＣＶＤ）、エアロゾル支援ＣＶＤ、ホットフィラメントＣＶＤシステム、又は同様のシステムを含む。別の実施例では、化学気相堆積システム２２８、硬化チャンバ２３０、及び超平滑堆積チャンバ２３２は、極紫外線反射素子製造システム２００とは別のシステム内にある。
［００４１］化学気相堆積システム２２８は、ソース基板２０３上に材料の薄膜を形成する。例えば、化学気相堆積システム２２８を使用して、単結晶層、多結晶層、アモルファス層、エピタキシャル層、又はこれらの組み合わせを含む材料の層がソース基板２０３上に形成される。化学気相堆積システム２２８は、ケイ素、酸化ケイ素、オキシ炭化ケイ素、炭素、タングステン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化チタン、金属、合金、及び化学気相堆積に適切な他の材料の層を形成する。例えば、化学気相堆積システムは、平坦化層を形成する。
［００４２］第１のウエハハンドリングシステム２１４は、連続的な真空下で、大気ハンドリングシステム２０６と、第１の真空チャンバ２１０の周縁の様々なシステムとの間でソース基板２０３を移動させることができる。ソース基板２０３を連続的な真空下で維持している間、第２のウエハハンドリングシステム２１６は、ソース基板２０３を第２の真空チャンバ２１２の周りで移動させることができる。極紫外線反射素子製造システム２００は、幾つかの実施形態では、連続的な真空下で、第１のウエハハンドリングシステム２１４と第２のウエハハンドリングシステム２１６との間でソース基板２０３及びＥＵＶマスクブランク２０４を移送するように構成されている。
［００４３］これより図４を参照すると、極紫外線反射素子３０２の実施形態が示されている。１つ又は複数の実施形態では、極紫外線反射素子３０２は、図３のＥＵＶマスクブランク２０４又は図３の極紫外線ミラー２０５である。ＥＵＶマスクブランク２０４及び極紫外線ミラー２０５は、図２の極紫外光１１２を反射させるための構造体である。幾つかの実施形態のＥＵＶマスクブランク２０４を使用して、図２に示すＥＵＶ反射マスク１０６が形成される。
［００４４］極紫外線反射素子３０２は、基板３０４、反射層の多層スタック３０６、及びキャッピング層３０８を含む。１つ又は複数の実施形態では、極紫外線ミラー２０５を使用して、図２のコンデンサ１０４又は図２の光学縮小アセンブリ１０８における使用のための反射構造体が形成される。
［００４５］幾つかの実施形態ではＥＵＶマスクブランク２０４である極紫外線反射素子３０２は、基板３０４、反射層の多層スタック３０６、キャッピング層３０８、及び吸収層３１０を含む。幾つかの実施形態ではＥＵＶマスクブランク２０４である極紫外線反射素子３０２を使用して、必要とされる回路のレイアウトを用いて吸収層３１０をパターニングし、図２の反射マスク１０６が形成される。
［００４６］以下のセクションでは、ＥＵＶマスクブランク２０４という用語は、簡略化のため、極紫外線ミラー２０５という用語と交換可能に使用される。１つ又は複数の実施形態では、ＥＵＶマスクブランク２０４は、図２のマスクパターン１１４を形成するために、さらに吸収層３１０が追加された状態で極紫外線ミラー２０５の構成要素を含む。
［００４７］ＥＵＶマスクブランク２０４は、マスクパターン１１４を有するＥＵＶ反射マスク１０６を形成するために使用される光学的に平坦な構造体である。１つ又は複数の実施形態では、ＥＵＶマスクブランク２０４の反射面は、図２の極紫外線１１２のような入射光を反射するための平坦な焦点面を形成する。
［００４８］基板３０４は、極紫外線反射素子３０２に構造的支持を与える要素である。１つ又は複数の実施形態では、基板３０４は、熱膨張係数（ＣＴＥ）が低い材料から作られ、温度変化の間の安定性をもたらす。１つ又は複数の実施形態では、基板３０４は、機械的循環、熱循環、結晶形成、又はこれらの組み合わせに対する安定性などの特性を有する。１つ又は複数の実施形態に係る基板３０４は、ケイ素、ガラス、酸化物、セラミック、ガラスセラミック、又はこれらの組み合わせなどの材料から形成される。
［００４９］多層スタック３０６は、極紫外線１１２に対して反射性のある構造体である。多層スタック３０６は、第１の反射層３１２と第２の反射層３１４が交互する反射層を含む。
［００５０］第１の反射層３１２と第２の反射層３１４は、図４の反射ペア３１６を形成する。非限定的な実施形態では、多層スタック３０６は、合計で最大１２０個の反射層に対して、２０から６０個の範囲の反射ペア３１６を含む。
［００５１］第１の反射層３１２及び第２の反射層３１４は、様々な材料から形成され得る。一実施形態では、第１の反射層３１２及び第２の反射層３１４は、それぞれ、ケイ素及びモリブデンから形成される。ケイ素及びモリブデンの層を図示したが、交互層は、他の材料から形成されてもよく、又は、他の内部構造を有することを理解されたい。
［００５２］１つ又は複数の実施形態によれば、第１の反射層３１２及び第２の反射層３１４は、様々な構造を有する。一実施形態では、第１の反射層３１２と第２の反射層３１４の両方が、単一層、多層、分割層構造、非均一構造、又はこれらの組み合わせで形成される。
［００５３］ほとんどの材料が極紫外線波長で光を吸収するため、使用される光学素子は、他のリソグラフィシステムにおいて使用されるような透過性でなく、反射性である。多層スタック３０６は、種々の光学特性を有する材料の薄い交互層を有することで、反射性構造を形成し、ブラッグリフレクタ（Ｂｒａｇｇ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）又はミラーを作製する。
［００５４］一実施形態では、交互層はそれぞれ極紫外線１１２に対して異なる光学定数を有する。交互層の厚さの周期が極紫外線１１２の波長の半分であるとき、交互層は共鳴反射性（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）をもたらす。一実施形態では、波長１３ｎｍの極紫外線１１２に対し、交互層は約６．５ｎｍの厚さである。提示されるサイズ及び寸法は、典型的な要素の通常の工学的許容誤差内であることを理解されたい。
［００５５］多層スタック３０６は、様々な方法で形成される。一実施形態では、第１の反射層３１２及び第２の反射層３１４は、マグネトロンスパッタリング、イオンスパッタリングシステム、パルス状レーザ堆積、カソードアーク堆積、又はこれらの組み合わせで形成される。
［００５６］例示的な実施例では、多層スタック３０６は、マグネトロンスパッタリングなどの物理的気相堆積技法を使用して形成される。一実施形態では、多層スタック３０６の第１の反射層３１２及び第２の反射層３１４は、マグネトロンスパッタリング技法によって形成される特徴を有しており、それには、精密な厚さ、低粗度、及び層間の清浄な界面が含まれる。一実施形態では、多層スタック３０６の第１の反射層３１２及び第２の反射層３１４は、物理的気相堆積によって形成される特徴を有しており、それには、精密な厚さ、低粗度、及び層間の清浄な界面が含まれる。
［００５７］物理的気相堆積技法を使用して形成される多層スタック３０６の層の物理的寸法を精密に制御して、反射率を上げる。一実施形態では、ケイ素の層などの第１の反射層３１２は、４．１ｎｍの厚さを有する。モリブデンの層などの第２の反射層３１４は、２．８ｎｍの厚さを有する。層の厚さにより、極紫外線反射素子のピーク反射波長が決まる。層の厚さが精密でない場合、所望の波長１３．５ｎｍにおける反射率が低下する恐れがある。
［００５８］一実施形態では、多層スタック３０６は、６０％を超える反射率を有する。一実施形態では、物理的気相堆積を使用して形成された多層スタック３０６は、６６％から６７％の範囲内の反射率を有する。１つ又は複数の実施形態では、より硬い材料で形成された多層スタック３０６の上にキャッピング層３０８を形成することで、反射率が改善される。幾つかの実施形態では、低粗度層、層間の清浄な界面、改良された層材料、又はこれらの組み合わせを使用して、７０％を超える反射率が達成される。
［００５９］１つ又は複数の実施形態では、キャッピング層３０８は、極紫外線１１２の透過を可能にする保護層である。一実施形態では、キャッピング層３０８は、多層スタック３０６上に直接形成される。１つ又は複数の実施形態では、キャッピング層３０８は、多層スタック３０６を汚染及び機械的損傷から保護する。一実施形態では、多層スタック３０６は、酸素、炭素、炭化水素、又はこれらの組み合わせによる汚染に敏感である。一実施形態に係るキャッピング層３０８は、汚染物質と相互作用し、これらを中和する。
［００６０］１つ又は複数の実施形態では、キャッピング層３０８は、極紫外線１１２に対して透過的な、光学的に均一な構造体である。極紫外線１１２は、キャッピング層３０８を通過して、多層スタック３０６で反射される。１つ又は複数の実施形態では、キャッピング層３０８は、１％から２％の総反射率損失を有する。１つ又は複数の実施形態では、種々の材料は、それぞれ厚さに応じて異なる反射率損失を有するが、それらは全て１％から２％の範囲内になるであろう。
［００６１］１つ又は複数の実施形態では、キャッピング層３０８は、滑らかな表面を有する。例えば、キャッピング層３０８の表面は、０．２ｎｍＲＭＳ（ｒｏｏｔ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｍｅａｓｕｒｅ：二乗平均平方根測定値）未満の粗度を有する。別の実施例では、キャッピング層３０８の表面は、１／１００ｎｍと１／１μｍの範囲内の長さに対して、０．０８ｎｍＲＭＳの粗度を有する。ＲＭＳ粗度は、測定範囲によって変動する。１００Ｎｍから１ミクロンの特定範囲に対しては、粗度は０．０８ｎｍ以下である。より広い範囲では、粗度も上がる。
［００６２］キャッピング層３０８は、様々な方法のうちの１つを用いて形成される。一実施形態では、キャッピング層３０８は、マグネトロンスパッタリング、イオンスパッタリングシステム、イオンビーム堆積、エレクトロンビーム蒸発、高周波（ＲＦ）スパッタリング、原子層堆積（ＡＬＤ）、パルス状レーザ堆積、カソードアーク堆積、又はこれらの組み合わせを用いて、多層スタック３０６上に、又は多層スタック３０６上に直接形成される。１つ又は複数の実施形態では、キャッピング層３０８は、マグネトロンスパッタリング技法によって形成される物理的特徴を有しており、それには、精密な厚さ、低粗度、及び層間の清浄な界面が含まれる。一実施形態では、キャッピング層３０８は、物理的気相堆積によって形成される物理的特徴を有しており、それには、精密な厚さ、低粗度、及び層間の清浄な界面が含まれる。
［００６３］１つ又は複数の実施形態では、キャッピング層３０８は、洗浄中に十分な耐浸食性のある硬度を有する様々な材料から形成される。一実施形態では、ルテニウムは、良好なエッチングストップであり、動作条件下では比較的不活性であるため、キャッピング層の材料として使用される。しかしながら、キャッピング層３０８を形成するために他の材料を使用してもよいことを理解されたい。特定の実施形態では、キャッピング層３０８は、２．５から５．０ｎｍの範囲内の厚さを有する。
［００６４］１つ又は複数の実施形態では、吸収層３１０は、極紫外線１１２を吸収する層である。一実施形態では、吸収層３１０は、極紫外線１１２を反射させない領域が設けられることにより、ＥＵＶ反射マスク１０６にパターンを形成するよう使用される。１つ又は複数の実施形態に係る吸収層３１０は、極紫外線１１２の特定の周波数（約１３．５ｎｍ等）に対して高吸収係数を有する材料を含む。一実施形態では、吸収層３１０は、キャッピング層３０８上に直接形成され、そして、吸収層３１０は、フォトリソグラフィプロセスを用いてエッチングされ、ＥＵＶ反射マスク１０６のパターンが形成される。
［００６５］１つ又は複数の実施形態によれば、極紫外線ミラー２０５などの極紫外線反射素子３０２は、基板３０４、多層スタック３０６、及びキャッピング層３０８で形成される。極紫外線ミラー２０５は、光学的に平坦な表面を有しており、極紫外線１１２を効率的且つ均一に反射させる。
［００６６］１つ又は複数の実施形態によれば、ＥＵＶマスクブランク２０４などの極紫外線反射素子３０２は、基板３０４、多層スタック３０６、キャッピング層３０８、及び吸収層３１０で形成される。マスクブランク２０４は、光学的に平坦な表面を有しており、極紫外線１１２を効率的に且つ均一に反射させるように構成される。一実施形態では、マスクパターン１１４は、ＥＵＶマスクブランク２０４の吸収層３１０で形成される。
［００６７］１つ又は複数の実施形態によれば、キャッピング層３０８の上に吸収層３１０を形成することで、ＥＵＶ反射マスク１０６の信頼性が高まる。キャッピング層３０８は、吸収層３１０のエッチングストップ層として機能する。図２のマスクパターン１１４が吸収層３１０内にエッチングされると、吸収層３１０の下方のキャッピング層３０８がエッチング作用を停止し、多層スタック３０６を保護する。１つ又は複数の実施形態では、吸収層３１０は、キャッピング層３０８に対してエッチング選択性である。幾つかの実施形態では、キャッピング層３０８はルテニウムを含み、吸収層３１０はルテニウムに対してエッチング選択性である。
［００６８］１つ又は複数の実施形態では、吸収材料は、窒化タンタル（ＴａＮ）を含む。ＴａＮ吸収層を形成するための現在のプロセスには、物理的気相堆積（ＰＶＤ）チャンバ内でのタンタルターゲットの反応性スパッタリングが関わる。反応性スパッタリングは、反応性ガス（典型的には酸素又は窒素）を、典型的にはアルゴン、キセノン、又はクリプトンなどの不活性ガスによって形成されるプラズマ中に導入することによって、化合物の堆積を可能にするプロセスである。このプロセスでは、反応性ガスは、プラズマによって「活性化」し、ターゲット材料と化学的に反応する。その後、このターゲット材料が基板に堆積される。不活性ガス及び反応性ガスの相対量を制御することによって、得られた膜の組成制御を達成することが可能である。窒化タンタルの反応性スパッタリングには、スパッタリングプロセス中にアルゴン及び窒素ガスを流し、窒化タンタル膜を形成することが関わる。アモルファスＴａＮ膜を形成するためには、スパッタリング中の窒素ガスの流量及びプロセス温度を慎重に制御しなければならないと判断された。
［００６９］タンタル金属がターゲットからスパッタリングされている間に窒素が共に流される反応性スパッタリングプロセスを利用する代わりに、アモルファスＴａＮを形成するために、Ｔａターゲットの非反応性スパッタリングとそれに続く気相窒化を利用できると判断された。気相窒化による窒化タンタル膜の形成は、反応性スパッタリングよりも用いるエネルギー低いため、ＴａＮ膜はアモルファスになる。本開示の実施形態は、ＴａＮ反応性スパッタリングプロセスによって形成されるＴａＮの結晶化度の問題を解決する。さらに、本開示の１つ又は複数の実施形態に係るプロセスは、反応性スパッタリングプロセスと比べて制御が容易であり、１つ又は複数の実施形態に係る、早速開示されたプロセスは、より反復可能で安定したＴａＮ吸収体形成を可能にする。
［００７０］したがって、１つ又は複数の実施形態によれば、基板は、物理的気相堆積チャンバ内に配置され、非反応性スパッタリングプロセスによって形成されたタンタル金属の薄膜でコーティングされる。希ガスであるアルゴンは、タンタルターゲット材料と反応しないので、タンタル金属のスパッタリング堆積はアルゴンプラズマを使用する。次いで、タンタル薄膜は、窒化プロセスにおいて窒素ガスに曝露され、窒化タンタルが形成される。
［００７１］１つ又は複数の実施形態では、ＥＵＶマスクブランクは、タンタル吸収材料を含む第１のカソードを有する物理的堆積チャンバ内で作製される。幾つかの実施形態では、第２の吸収材料を含む第２のカソード、第３の吸収材料を含む第３のカソード、第４の吸収材料を含む第４のカソード、及び第５の吸収材料を含む第５のカソードがあってもよく、第１の吸収材料、第２の吸収材料、第３の吸収材料、第４の吸収材料、及び第５の吸収材料は、互いに異なり、それぞれの吸収材料は、他の材料とは異なる吸光係数を有し、それぞれの吸収材料は、他の吸収材料とは異なる屈折率を有する。
［００７２］本開示の別の態様は、極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランクを製造する方法に関し、当該方法は、基板上に反射層の多層スタックを形成することであって、反射層の多層スタックが、複数の反射層ペアを含む、反射層の多層スタックを形成することと、反射層の多層スタック上にキャッピング層を形成することと、キャッピング層上に吸収層を形成することであって、吸収層が、非反応性スパッタリングプロセスによって形成されたアモルファスＴａＮを含む、吸収層を形成することを含む。
［００７３］別の特定の方法の実施形態では、種々の吸収層が、第１の吸収材料を含む第１のカソードと、第２の吸収材料を含む第２のカソードとを有する物理的堆積チャンバ内で形成される。これより図５を参照すると、一実施形態に係るマルチカソードソースチャンバ５００の上部が示されている。マルチカソードソースチャンバ５００は、上部アダプタ５０４によって覆われている円筒形本体部５０２を有する基礎構造体５０１を含む。上部アダプタ５０４は、上部アダプタ５０４の周りに配置されたカソードソース５０６、５０８、５１０、５１２、及び５１４のような、幾つかのカソードソースを提供する。
［００７４］１つ又は複数の実施形態では、当該方法は、５ｎｍから８３ｎｍの範囲、又は１０ｎｍから８３ｎｍの範囲、又は３０ｎｍから７０ｎｍの範囲の厚さを有する吸収層を形成する。１つ又は複数の実施形態では、吸収層は、５１ｎｍから５７ｎｍの範囲内（例えば、５６ｎｍ）の厚さを有する。
［００７５］幾つかの実施形態のマルチカソードソースチャンバ５００は、図３に示すシステムの一部である。一実施形態では、極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランク製造システムは、真空を生成するための基板ハンドリング真空チャンバ、基板ハンドリング真空チャンバ内にロードされた基板を搬送するための、真空内の基板ハンドリングプラットフォーム、及びＥＵＶマスクブランクを形成するために、基板ハンドリングプラットフォームによってアクセスされる複数のサブチャンバを備えており、ＥＵＶマスクブランクは、基板上の反射層の多層スタックであって、多層スタックが、複数の反射層ペアを含む、反射層の多層スタック、多層スタック反射層上のキャッピング層、及び本明細書に記載され窒化タンタルから作製された、キャッピング層上の吸収層を含む。当該システムは、図４に関連して示されたＥＵＶマスクブランクを作製するために使用され、図４に関連して上述されたＥＵＶマスクブランクに関連して説明された任意の特性を有する。
［００７６］第１の実施形態では、極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランクの製造方法は、基板上に反射層の多層スタックを形成することであって、反射層の多層スタックが、複数の反射層ペアを含む、反射層の多層スタックを形成することと、反射層の多層スタック上にキャッピング層を形成することと、窒化タンタル（ＴａＮ）を含む吸収層を形成するために、最初に堆積チャンバ内でタンタルの薄膜を堆積し、タンタルの薄膜を堆積した後に、次いで、堆積チャンバ内に窒素を流すことによって、キャッピング層上に吸収層を形成することを含む。
［００７７］第２の実施形態では、タンタルの薄膜は、約１ｎｍから３ｎｍの範囲の厚さを有する。第３の実施形態では、堆積チャンバ内に窒素を流すことが、２０℃から３０℃の範囲の温度（例えば、２５℃）で実行されるように、第１又は第２の実施形態が修正される。
［００７８］第４の実施形態では、第１から第３の実施形態の方法は、１０ｎｍから８３ｎｍの範囲、又は３０ｎｍから７０ｎｍの範囲、又は４０ｎｍから６０ｎｍの範囲（例えば、約５６ｎｍ）の厚さを有する窒化タンタル層を形成するために、最初に堆積チャンバ内でタンタルの薄膜を堆積し、タンタルの薄膜を堆積した後に、次いで、堆積チャンバ内に窒素を流すことを繰り返すことを含む。
［００７９］第５の実施形態では、第１から第４の実施形態の、窒化タンタル層を形成するために、最初に堆積チャンバ内でタンタルの薄膜を堆積し、タンタルの薄膜を堆積した後に、次いで、堆積チャンバ内に窒素を流すことが、２０から３０回（例えば、２２から２５回）繰り返される。
［００８０］第６の実施形態では、タンタル金属の薄膜を堆積させることが関わる第１から第５の実施形態のいずれかが、堆積チャンバ内に窒素を流すことなく行われる。
［００８１］第７の実施形態では、第１から第６の実施形態のいずれかは、吸収層が物理的気相堆積チャンバ内で堆積されるようなものである。第８の実施形態では、第１から第７の実施形態のいずれかは、不活性ガスを用いた非反応性スパッタリングプロセスを使用してタンタル層が堆積されるようなものである。
［００８２］第９の実施形態では、第１から第８の実施形態のいずれかは、アルゴンプラズマを使用してタンタルターゲットをスパッタリングすることによって、１ｎｍから２ｎｍの範囲の厚さを有するタンタルの層を連続的に形成することと、タンタルターゲットのスパッタリングを終了し、プラズマが存在しない状態で物理的気相堆積チャンバ内に窒素ガスを流すことを含む。プロセスシーケンスの具体的な実施形態は、スパッタリング中に、２ミリトールの圧力と１ｋＷの電力で、ＰＶＤチャンバにおいてアルゴン中でタンタルターゲットをスパッタリングして、１から２ｎｍのタンタル層を形成することを含む。次に、窒素が、２ミリトールから４ミリトールの範囲で、５から１０秒間流され、タンタルが窒化され、ＴａＮが形成される。所望の厚さを有する層を形成するために、このプロセスを任意の回数繰り返すことができる。タンタルの窒化の間、プラズマは形成されない。
［００８３］第１０の実施形態では、窒化タンタル層は、５６ｎｍの厚さを有する層において１３．５ｎｍのＵＶ光に曝露された場合、２％未満、１．９％未満、１．８％未満、１．７％未満、又は１．６％未満の反射率を示す。第１１の実施形態では、窒化タンタル層はアモルファスである。タンタルターゲットのスパッタリング中に窒素が流れる反応性スパッタリングによって膜形成されたＴａＮと比較して、厚さ６２ｎｍのターゲットは、１３．５ｎｍのＵＶ光に曝露された場合に２．７％の反射率を有していた。本開示のプロセスによって形成されたＴａＮのＸＲＤによって、ＴａＮがアモルファスであり、結晶質ではないことを確認した。ＸＰＳによって、均一なＴａＮを確認した。
［００８４］第１２の実施形態では、極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランクは、基板、基板上の反射層の多層スタックであって、反射層ペアを含む複数の反射層を含む、反射層の多層スタック、反射層の多層スタック上のキャッピング層、及び非反応性スパッタリングによって形成されたアモルファスＴａＮを含む吸収層を含む。
［００８５］幾つかの実施形態では、吸収層は、５６ｎｍの厚さを有する吸収層において１３．５ｎｍのＵＶ光に曝露された場合、２％未満、１．９％未満、１．８％未満、１．７％未満、又は１．６％未満の反射率を示す。
［００８６］マスクブランクを形成するためのプロセスは、概して、ソフトウェアルーチンとしてメモリ内に記憶される。このソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、処理チャンバに本開示の処理を実行させる。当該ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって制御されるハードウェアから遠隔に位置する第２のプロセッサ（図示せず）によって記憶且つ／又は実行されてもよい。本開示の方法の一部又はすべてをハードウェアで実行することもできる。したがって、プロセスは、ソフトウェア内に実装され、ハードウェア（例えば、特定用途向け集積回路又は他の種類のハードウェア実装形態）又はソフトウェアとハードウェアとの組合せにおいて、コンピュータシステムにより実行され得る。ソフトウェアルーチンは、プロセッサによって実行されると、汎用コンピュータを、処理が実行されるようにチャンバの動作を制御する特定用途コンピュータ（コントローラ）に変換する。
［００８７］本明細書全体を通じて、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ又は複数の実施形態」、又は「実施形態」に対する言及は、その実施形態に関連して説明されている特定の特徴、構造、材料、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所で登場する「１つ又は複数の実施形態で」、「特定の実施形態で」、「一実施形態で」、又は「実施形態で」など文言は、必ずしも、本開示の同一の実施形態に言及するものではない。さらに、１つ又は複数の実施形態において特定の特徴、構造、材料、又は特性を任意の適切な態様で組み合わせてもよい。
［００８８］本明細書の開示は、特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は、本開示の原理及び用途の例示に過ぎないことを理解されたい。当業者であれば、本開示の精神及び範囲から逸脱せずに、様々な改変及び変形を本開示の方法及び装置に対して行うことができることが明らかであろう。ゆえに、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその均等物に含まれる改変及び変形を含むことが意図されている。

Claims (15)

  1. 極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランクを製造する方法であって、
    基板上に反射層の多層スタックを形成することであって、当該反射層の多層スタックが、複数の反射層ペアを含む、反射層の多層スタックを形成することと、
    前記反射層の多層スタック上にキャッピング層を形成することと、
    窒化タンタル（ＴａＮ）を含む吸収層を形成するために、最初に堆積チャンバ内でタンタルの薄膜を堆積し、前記タンタルの薄膜を堆積した後に、次いで、前記堆積チャンバ内に窒素を流すことによって、前記キャッピング層上に吸収層を形成すること
    を含む方法。
  2. 前記タンタルの薄膜が、約１ｎｍから３ｎｍの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の方法。
  3. 前記堆積チャンバ内に窒素を流すことが、２０℃から３０℃の範囲の温度で行われる、請求項２に記載の方法。
  4. １０ｎｍから８３ｎｍの範囲の厚さを有する窒化タンタル層を形成するために、最初に堆積チャンバ内で前記タンタルの薄膜を堆積し、前記タンタルの薄膜を堆積した後に、次いで、前記堆積チャンバ内に窒素を流すことを、繰り返すことをさらに含む、請求項３に記載の方法。
  5. 前記窒化タンタル層の厚さが、３０ｎｍから７０ｎｍ若しくは４０から６０ｎｍの範囲であるか、又は５６ｎｍである、請求項３に記載の方法。
  6. 前記窒化タンタル層を形成するために、最初に堆積チャンバ内で前記タンタルの薄膜を堆積し、前記タンタルの薄膜を堆積した後に、次いで、前記堆積チャンバ内に窒素を流すプロセスが、２０から３０回又は２２から２５回繰り返される、請求項５に記載の方法。
  7. タンタル金属の薄膜を堆積することが、前記堆積チャンバ内に窒素を流すことなく行われる、請求項１に記載の方法。
  8. 前記タンタルの薄膜が、物理的気相堆積チャンバ内で堆積される、請求項３に記載の方法。
  9. 前記タンタルの薄膜は、不活性ガスを用いた非反応性スパッタリングプロセスを使用して堆積される、請求項１１に記載の方法。
  10. アルゴンプラズマを使用してタンタルターゲットをスパッタリングすることによって、１ｎｍから２ｎｍの範囲の厚さを有するタンタルの層を連続的に形成することと、前記タンタルターゲットのスパッタリングを終了し、プラズマが存在しない状態で前記物理的気相堆積チャンバ内に窒素ガスを流すことを含む、請求項１１に記載の方法。
  11. 前記窒化タンタル層が、５６ｎｍの厚さを有する層において１３．５ｎｍのＵＶ光に曝露された場合、２％未満の反射率を示す、請求項１１に記載の方法。
  12. 前記窒化タンタル層が、アモルファスである、請求項１４に記載の方法。
  13. 基板、
    前記基板上の反射層の多層スタックであって、反射層ペアを含む複数の反射層を含む、反射層の多層スタック、
    前記反射層の多層スタック上のキャッピング層、及び
    非反応性スパッタリングによって形成されたアモルファスＴａＮを含む吸収層
    を含む、極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランク。
  14. 前記吸収層が、５６ｎｍの厚さを有する吸収層において１３．５ｎｍのＵＶ光に曝露された場合、２％未満の反射率を示す、請求項１３に記載の極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランク。
  15. 吸収層が、５６ｎｍの厚さを有する吸収層において１３．５ｎｍのＵＶ光に曝露された場合、１．９％未満、１．８％未満、又は１．６％未満の反射率を示す、請求項１３に記載の極紫外線（ＥＵＶ）マスクブランク。
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