JP6171490B2 - Ｅｕｖ露光用マスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造技術に関し、特に極端紫外線（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）を使用したリソグラフィで使用するＥＵＶマスクの製造方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっている。既に、リソグラフィの露光も従来の波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光を用いた露光から、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）領域の光を用いた露光に置き換わりつつある。

ＥＵＶ露光用のマスク（ＥＵＶマスク）は、ＥＵＶ領域の光に対してほとんどの物質が高い光吸収性をもつため、従来の透過型のマスクとは異なり、反射型のマスクである（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、ガラス基板上にモリブデン（Ｍｏ）層及びシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層して多層膜からなる光反射膜を形成し、その上にタンタル（Ｔａ）を主成分とする光吸収体によりパターンを形成する技術が開示されている。

また、ＥＵＶ光は前記の通り光の透過を利用する屈折光学系が使用できないことから、露光機の光学系も反射型となる。このため、透過型のビームスプリッターを利用した偏向が不可能である。従って、反射型マスクでは、マスクへの入射光と反射光が同軸上に設計できない欠点がある。このため、ＥＵＶマスクは、６度程度光軸を傾けてマスクへ入射した光の反射光を半導体基板に導く手法が採用されている。この手法では、光軸を傾斜することから、マスクパターンに対する光の入射方向に依存して半導体基板上でマスクの配線パターンがマスクパターンとは異なる線幅となる射影効果と呼ばれる問題がある。

そこで、この射影効果を抑制ないし軽減するためにマスクパターンを形成している吸収膜の膜厚を薄膜化する提案がなされているが、この手法では、ＥＵＶ光を吸収するのに必要な光の減衰量が不足するため、半導体基板への反射光が増加し、半導体基板上に塗布されたレジスト膜を感光させてしまう問題が発生する。また、半導体基板では、チップを多面付で露光するために、隣接するチップにおいてはその境界領域において多重露光が発生する。さらに、ＥＵＶ光源は１３．５ｎｍにその放射スペクトルのピークを有するが、アウトオブバンド（Ｏｕｔ ｏｆ Ｂａｎｄ）と呼ばれる１３．５ｎｍ帯以外の真空紫外線から近赤外線領域の光も放射することが知られている。このアウトオブバンドは本来不必要なものであり、これは半導体ウェハ基板に塗布されたレジストを感光することから、フィルターなどで除去すべき不要な光である。

また、タンタル（Ｔａ）を用いた光吸収膜は真空紫外線から遠紫外線（Ｄｅｅｐ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）領域、近赤外線領域の光も反射することから、上述の通り、隣接したチップの境界領域近傍の半導体配線部分において無視できない光量が積算され、配線パターンの寸法に影響を与える問題が発生する。
この問題に対して、チップ境界の反射光を低減するためにＥＵＶ光の反射に寄与する多層反射膜をパターンを形成する吸収層に引き続きエッチングなどの手段で除去し、母材の石英表面を露出させるマスク構造の提案もある（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、アウトオブバンド光は母材の石英を透過してＥＵＶマスクのパターン側とは反対面に形成された窒化クロム（ＣｒＮ）などの裏面導電膜にて反射し、再度石英を透過して半導体基板側に放射し半導体基板に塗布されたレジストを感光する問題が残っている。

特開２００７−２７３６５１号公報 特開２００９−２１２２２０号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、射影効果が発生せず、半導体基板で多重露光されるチップの境界領域に相応するマスク領域において、ＥＵＶおよび紫外線領域から近赤外線の反射を低減した構造を有する反射型マスクを提供する事にある。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたもので、請求項１に記載の発明は、
基板の一方の面上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜を備えたＥＵＶ露光用マスクの製造方法であって、
基板の一方の面に犠牲膜を形成し、他方の面に透明導電膜を形成してブランクを用意する工程と、ブランクの犠牲膜にレジストを塗布し、所定の回路パターンを描画、現像を行い、犠牲膜をエッチングする工程と、エッチングした犠牲膜をマスクとして基板をエッチングして多層反射膜埋め込み溝を作製する工程と、多層反射膜埋め込み溝にＥＵＶ露光のための多層反射膜を積層する工程と、犠牲膜上に積層された多層反射膜、および犠牲膜を剥離する工程と、を含む事を特徴とするＥＵＶ露光用マスクの製造方法としたものである。

請求項２に記載の発明は、
犠牲膜は、基板とのエッチング選択比が確保できる材料で形成され、透明導電膜は、単
層構造もしくは積層構造で、インジウムと錫の酸化物であるＩＴＯ、酸化錫（ＳｎＯ_２）にアンチモン（Ｓｂ）を添加したＡＴＯ、酸化錫（ＳｎＯ_２）にフッ素（Ｆ）を添加したＦＴＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を添加したＡＺＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）を添加したＧＺＯの、いずれかを含む材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ露光用マスクの製造方法としたものである。

本発明によれば、射影効果の影響を抑制する事で、ウェハ露光パターンの位置ずれや歪みを低減させる事が可能となると共に、露光パターン以外の領域からのＥＵＶおよびＤＵＶの反射を抑制する事を特徴とするＥＵＶ用反射型マスクの製造方法を提供する。

本発明の実施例の反射型マスク用ブランクスの断面図。 本発明の実施例の反射型マスクを説明する平面図及び断面図。 本発明の実施例を反射型マスクの製造方法を説明する工程図。 本発明の実施例の反射型マスクの製造方法の各部分の工程での断面図。 本発明の実施例の反射型マスクの製造方法の図４に続く各部分の工程での断面図。 本発明の実施例の反射型マスクの製造方法の図５に続く各部分の工程での断面図。 本発明の実施例の裏面導電膜の光学特性を示す図。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。

本発明では、膜として記載しているが、膜を層としても良い。

先ず、本発明の第1の実施の形態例について図１および図２を参照して説明する。図1は反射型マスク用ブランクス１０の断面図であり、図２は反射型マスク１００であって、図２（ａ）はそのマスク１００の平面図、図２（ｂ）はそのマスク１００の断面図である。

図２（ａ）、（ｂ）に示すように、回路パターンＡは多層反射膜１２が基板１１に埋め込まれた構造をしており、回路パターンＡを有する面と反対の面は透明な裏面導電膜１３を有する。

次に本マスクの製造方法を図３乃至図６に示す。ここで、図３は工程Ｓ１〜Ｓ１４のステップを示し、図４乃至図６は各工程Ｓ１〜Ｓ１４での加工状態の断面図を示す。

まず反射型マスク用ブランクス１０を用意する（図３、図４の「開始」工程）。露光するＥＵＶ光の波長は、例えば１３．５ｎｍである。基板１１は石英基板であり、６インチ角で厚さは６．３５ｍｍとする。反射型マスク１００の回路パターンＡを形成する面に犠牲膜１４を形成する。犠牲膜１４には基板１１とのエッチング選択比が十分に確保できる材料を選択する必要がある。ここでは例として、クロム（Ｃｒ）をイオンビームスパッタリング装置で５から１００ｎｍの厚みで形成する。また、回路パターンＡを形成する面と反対の面上に透明な裏面導電膜１３として酸化インジウム（ＩＴＯ）をマグネトロンスパッタにより１００ｎｍ積層して形成する。

なお、犠牲膜は、クロムのように、基板とのエッチング選択比が確保できる材料で形成する。また透明導電膜は、単層構造もしくは積層構造で、インジウムと錫の酸化物であるＩＴＯ、酸化錫（ＳｎＯ_２）にアンチモン（Ｓｂ）を添加したＡＴＯ、酸化錫（ＳｎＯ_２）にフッ素（Ｆ）を添加したＦＴＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を添加したＡＺＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）を添加したＧＺＯの、いずれかを含む材料で形成するとよい。

次に回路パターンＡとなる多層反射膜を埋め込むための多層反射膜埋め込み溝のガイドを犠牲膜１４に形成する。つまり、電子線に反応を示す化学増幅系や非化学増幅系レジスト２１を犠牲膜１４上に塗布（工程Ｓ１、以下同様に図３乃至図６に記した工程を表す）し、所定の回路パターンＡを電子線描画装置により描画する（Ｓ２）。その後アルカリ溶
液などで現像（Ｓ３）を行い、これにより形成したレジスト２１のパターンをマスクにしてフッ素系ガスや塩素系ガスを用いたガスプラズマにより犠牲膜１４をエッチング（Ｓ４）する。ここでは犠牲膜１４はクロム（Ｃｒ）であるため、塩素系プラズマによりエッチングを行い、不要なレジスト２１のパターンを酸素プラズマによる灰化や硫酸やオゾン水などの酸化薬液による分解ないし有機溶剤などで溶解除去（Ｓ５）する。その後必要に応じて、酸・アルカリ系薬品やオゾンガスや水素ガスなどを溶解した超純水や有機アルカリ系薬品、界面活性剤などによる洗浄処理（Ｓ６）と、遠心力を利用したスピン乾燥（Ｓ７）を行う。

以上の工程により回路パターンＡが犠牲膜に形成され、新たなマスクとなる。

次に回路パターンＡに多層反射膜１２を埋め込む方法を例示する。まず回路パターンＡを、犠牲膜１４をエッチングマスクとして基板１１をエッチングして多層反射膜埋め込み溝を作成（Ｓ８）する。ここで、多層反射膜埋め込み溝の深さは、埋め込む多層反射膜１２の厚みと等しくなるようにエッチングを行う。エッチング後に、埋め込み溝の内部に多層反射膜が適切に付着・積層される様に、ＳＣ−１洗浄，加熱乾燥など適宜方法にて洗浄、乾燥を行う（Ｓ９、１０）。次にＥＵＶ露光のための多層反射膜１２を作製する。モリブデン（Ｍｏ）を４．２ｎｍ、珪素（Ｓｉ）を２．８ｎｍを交互にイオンビームスパッタリング装置で交互に４０対、合計８０対を最上層が珪素（Ｓｉ）となるように積層する（Ｓ１１）。次に犠牲膜１４上に積層された多層反射膜１２、および犠牲膜１４をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置により表面研磨することで剥離（Ｓ１２）する。その後必要に応じて、酸・アルカリ系薬品やオゾンガスや水素ガスなどを溶解した超純水や有機アルカリ系薬品、界面活性剤などによる洗浄処理（Ｓ１３）と、遠心力を利用したスピン乾燥（Ｓ１４）を行う。

以上の工程により反射型マスク１００が完成する。

本マスク構造においては、多層反射膜１２を埋め込んだ回路パターンＡ以外の領域は基板１１が最表面となった状態になっている。通常のＥＵＶ露光用マスクにおいては、裏面導電膜１３としてクロム（Ｃｒ）が使用されるのが一般的である。この場合、ＥＵＶ光は基板１１により吸収されるが、アウトオブバンド光に関しては、基板１１を一旦透過して裏面導電膜１３から反射して再度戻ってくる成分を除去できない。そこで、本発明においては、裏面導電膜材料として透明導電膜を使用する。

図７に従来の裏面導電膜材料の一例としてクロム（Ｃｒ）と本発明にかかるＩＴＯによる反射率スペクトルを示す。反射光とは主面側から入射し、基板１１を透過して裏面導電膜１３を反射して再度基板１１を透過して主面から射出した光である。測定には反射率計を用いた。測定の結果、波長２５０ｎｍから８５０ｎｍの範囲において、従来のクロム（Ｃｒ）に対して本発明のＩＴＯは平均で反射率は４２．１％から１３．５％に低減した。またＩＴＯのシート抵抗は９０オーム／□であった。

本発明により作製されるマスクは、以上のような構成であるので、従来のＥＵＶマスクのような吸収膜を有さない事により吸収膜による射影効果が発生しないため、ウェハ露光による露光パターンの位置ずれや歪みといった問題を低減する。さらに、裏面導電膜の導電性を確保しつつ多層反射膜以外の領域から生じるアウトオブバンド光がウェハ基板側に導かれず、ウェハ基板上に塗布されたレジストの感光を避ける事が可能となった。

本発明は前記実施形態そのままに限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り、変形して具体化できる。また、明細書に示される事項の適宜の組み合わせによって種々の発明を想定できるものである。

１０ 反射型マスク用ブランクス
１１ 基板
１２ 多層反射膜
１３ 裏面導電膜
１４ 犠牲膜
２１ レジスト（パターン）
１００ 反射型マスクブランク

Claims (2)

1. 基板の一方の面上に、ＥＵＶ光を反射する多層反射膜を備えたＥＵＶ露光用マスクの製造方法であって、
   基板の一方の面に犠牲膜を形成し、他方の面に透明導電膜を形成してブランクを用意する工程と、ブランクの犠牲膜にレジストを塗布し、所定の回路パターンを描画、現像を行い、犠牲膜をエッチングする工程と、エッチングした犠牲膜をマスクとして基板をエッチングして多層反射膜埋め込み溝を作製する工程と、多層反射膜埋め込み溝にＥＵＶ露光のための多層反射膜を積層する工程と、犠牲膜上に積層された多層反射膜、および犠牲膜を剥離する工程と、を含む事を特徴とするＥＵＶ露光用マスクの製造方法。
2. 犠牲膜は、基板とのエッチング選択比が確保できる材料で形成され、透明導電膜は、単層構造もしくは積層構造で、インジウムと錫の酸化物であるＩＴＯ、酸化錫（ＳｎＯ_２）にアンチモン（Ｓｂ）を添加したＡＴＯ、酸化錫（ＳｎＯ_２）にフッ素（Ｆ）を添加したＦＴＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を添加したＡＺＯ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に酸化ガリウム（Ｇａ_２Ｏ_３）を添加したＧＺＯの、いずれかを含む材料で形成されることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ露光用マスクの製造方法。

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