JP7263908B2 - 反射型マスクブランク、反射型マスク及び反射型マスクブランクの製造方法 - Google Patents
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Description
第1の実施形態に係る反射型マスクブランクについて説明する。図1は、第1の実施形態に係る反射型マスクブランクの概略断面図である。図1に示すように、反射型マスクブランク10Aは、基板11の上に、反射層12、保護層13、吸収層14及び防止層15をこの順に積層して構成している。
基板11は、熱膨張係数が小さいことが好ましい。基板11の熱膨張係数が小さい方が、EUV光による露光時の熱により吸収層14に形成されるパターンに歪みが生じるのを抑制できる。基板11の熱膨張係数は、具体的には、20℃において、0±1.0×10-7/℃が好ましく、0±0.3×10-7/℃がより好ましい。
反射層12は、EUV光に対して高い反射率を有する。具体的には、EUV光が入射角6°で反射層12の表面に入射した際、波長13.5nm付近のEUV光の反射率の最大値は、60%以上が好ましく、65%以上がより好ましい。また、反射層12の上に、保護層13及び吸収層14が積層されている場合でも、同様に、波長13.5nm付近のEUV光の反射率の最大値は、60%以上が好ましく、65%以上がより好ましい。
保護層13は、後述する反射型マスク20(図5参照)の製造時において、吸収層14をエッチング(通常、ドライエッチング)して吸収層14に吸収体パターン141(図5参照)を形成する際、反射層12の表面がエッチングによりダメージを受けるのを抑制し、反射層12を保護する。また、エッチング後の反射型マスクブランクに残っているレジスト層19(図6参照)を洗浄液で剥離して、反射型マスクブランクを洗浄する際に、反射層12を洗浄液から保護する。そのため、得られる反射型マスク20(図5参照)のEUV光に対する反射率は良好となる。
吸収層14は、EUVリソグラフィの反射型マスクに使用するためには、EUV光の吸収係数が高いこと、容易にエッチングできること及び洗浄液に対する洗浄耐性が高いこと等の特性を有する必要がある。
防止層15は、吸収層14の上方(+Z軸方向)の主面上に形成されている。
次に、図1に示す反射型マスクブランク10Aの製造方法について説明する。図2は、反射型マスクブランク10Aの製造方法の一例を示すフローチャートである。
反射型マスクブランク10Aは、図3に示すように、防止層15上にハードマスク層17を備えることができる。ハードマスク層17としては、Cr系膜、Si系膜及びRu系膜等のエッチングに対して耐性の高い材料が用いられる。
次に、上述の、図1に示す反射型マスクブランク10Aを用いて得られる反射型マスクについて説明する。図5は、反射型マスクの構成の一例を示す概略断面図である。図5に示すように、反射型マスク20は、図1に示す反射型マスクブランク10Aの吸収層14に、所望の吸収体パターン141を形成したものである。
第2の実施形態に係る反射型マスクブランクについて、図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
反射型マスクブランク100を図9に示す。反射型マスクブランク100は、図1に示す第1の実施形態に係る反射型マスクブランク10Aにおいて、吸収層14の上に防止層15を有していないものである。
(反射型マスクブランクの作製)
成膜用の基板として、SiO2-TiO2系のガラス基板(外形が約152mm角、厚さが約6.3mm)を使用した。なお、ガラス基板の熱膨張係数は0.02×10-7/℃以下であった。ガラス基板を研磨して、表面粗さを二乗平均平方根粗さRqで0.15nm以下、平坦度を100nm以下の平滑な表面に加工した。ガラス基板の裏面上には、マグネトロンスパッタリング法を用いて、膜厚が約100nmのCr層を成膜し、静電チャック用の裏面導電層(導電膜)を形成した。Cr層のシート抵抗値は100Ω/□程度であった。Cr膜を用いてガラス基板を固定した後、ガラス基板の表面上にイオンビームスパッタリング法を用いて、Si膜及びMo膜を交互に成膜することを40周期繰り返した。Si膜の膜厚は、約4.5nmとし、Mo膜の膜厚は、約2.3nmとした。これにより、合計の膜厚が約272nm((Si膜:4.5nm+Mo膜:2.3nm)×40)の反射層(多層反射膜)を形成した。その後、反射層の上に、イオンビームスパッタリング法を用いてRu層(膜厚が約2.5nm)を成膜して、保護層(保護膜)を形成した。次に、保護層の上に、Sn-Ta合金からなる膜厚40nmの吸収層(吸収体膜)をマグネトロンスパッタリング法により成膜した。スパッタガスにはArガスを用いた。スパッタに用いたターゲットは、Snが60at%、Taが40at%であったが、スパッタされた吸収層中のTa含有量は、48at%であった。なお、吸収層中のSn含有量及びTa含有量は、蛍光X線分析法(XRF)(オリンパス社製、Delta)を用いて測定した。これにより、図9に示す反射型マスクブランク100を作製した。吸収層の膜厚は、X線回折装置(株式会社リガク社製、SmartLab HTP)を用いてXRRにて測定した。なお、同装置を用いたX線回折(XRD)測定結果よりSn-Ta合金からなる吸収層はアモルファスであることが確認された。
反射型マスクブランク100の表面を走査型電子顕微鏡(カール・ツァイス社製、Ultra60)を用いて観察した。反射型マスクブランクの表面の観察結果を図10に示す。図10に示すように、反射型マスクブランクの表面には微粒子が観察された。この微粒子をエネルギー分散型X線分析(EDX)で解析した結果、微粒子は酸化スズで形成されていることが確認された。吸収層の表面の微粒子は、吸収層が大気に曝されたとき、吸収層に含まれるSnが大気中の酸素と反応して生じたものと考えられる。このような微粒子は、吸収層のエッチング後に、反射型マスクにパターン欠陥として残る場合があるため、好ましくない。
本例では、例1において、作製した反射型マスクブランク100の吸収層の上に、防止層となるTaN膜を4nm成膜し、図1に示す反射型マスクブランク10Aを作製した。なお、防止層は、反応性スパッタリング法を用いて、スパッタガスとしてAr及び窒素を混合した混合ガスを用い、Arの流量は70sccmとし、窒素の流量は2sccmとした。なお、例1において作製した反射型マスクブランク100は、その吸収層の上に防止層を形成するまで、吸収層の形成に用いた成膜装置の成膜室から保管室に移して、保管室内を高真空状態して保管した。
反射型マスクブランク10Aの表面を走査型電子顕微鏡を用いて観察した。反射型マスクブランク10Aの吸収層の表面の観察結果を図11に示す。図11に示すように、反射型マスクブランク10Aの吸収層の表面には微粒子は発生しなかった。これは、吸収層の表面に防止層が存在するため、大気中の酸素が吸収層に含まれるSnと接触しないためといえる。
本例では、例1において、作製した反射型マスクブランク100の吸収層の上に、Taからなる防止層をマグネトロンスパッタリング法により2nm成膜し、さらに防止層の上に、TaOからなる安定層を反応性スパッタ法を用いて2nm成膜した。これにより、図7に示す反射型マスクブランク10Bを作製した。なお、防止層をマグネトロンスパッタリング法を用いて成膜する際、スパッタガスにはArガスを用いた。安定層を反応性スパッタ法を用いて成膜する際、スパッタガスとしてAr及び酸素を混合した混合ガスを用い、Arの流量は40sccmとし、酸素の流量は30sccmとした。なお、例1において作製した反射型マスクブランク100は、その吸収層の上に防止層を形成するまで、吸収層の形成に用いた成膜装置の成膜室から保管室に移して、保管室内を高真空状態として保管した。
反射型マスクブランク10Bの表面を走査型電子顕微鏡を用いて観察した。反射型マスクブランク10Bの表面の吸収層の観察結果を図12に示す。図12に示すように、反射型マスクブランクの表面には微粒子等の析出物は観察されなかった。本例では、防止層を成膜する際、スパッタガスとしてはArのみを用いている。そのため、吸収層の表面が酸素を含む雰囲気に晒されることがないため、吸収層の表面に存在するSnが酸素と反応することはない。これにより、吸収層の表面に析出物が発生することが抑えられたといえる。
(反射型マスクブランクの作製)
本例では、例3において、Sn-Ta合金からなる吸収層を成膜する際、Sn-Ta合金ターゲットに代えて、Snターゲット及びTaターゲットを同時に用いる2元スパッタ法を用いた。そして、スパッタガスにはArガスを用い、Arの流量は70sccmとし、Snターゲットへの入力パワーを130W、Taターゲットへの入力パワーを200Wとした。2元スパッタを行った際、Snターゲット及びTaターゲットへの荷電は同時に開始した。Snターゲット及びTaターゲットへの荷電の終了時刻は、Snターゲットでは荷電開始から520秒後とし、Taターゲットでは荷電開始から608秒後とした。これにより、Sn-Ta合金からなる膜厚35nmの吸収層及び吸収層の上にTaからなる膜厚2nmの防止層が1回のスパッタで連続して形成された。その後、防止層の上に、例3と同様に、TaOからなる安定層を反応性スパッタ法を用いて2nm成膜した。これにより、図7に示す反射型マスクブランク10Bを作製した。なお、スパッタされた吸収層中のTa含有量をXRFを用いて測定したところ、35%であった。
本例で作成された反射型マスクブランク10Bの表面を走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、反射型マスクブランク10Bの表面には微粒子等の析出物は観察されなかった。例2又は例3のように、吸収層と防止層を2回のスパッタで成膜する場合、例1において吸収層を成膜して作製した反射型マスクブランク100を、吸収層の形成に用いた成膜装置の成膜室から保管室に戻す必要がある。保管室は高真空に保たれているが、微量に残留している酸素により、吸収膜の表面に酸化物の微粒子が発生する危険性がある。本例では、吸収層及び防止層を成膜装置の成膜室の中で連続して成膜して、反射型マスクブランク10Bを作製しているため、保管室での酸化物の微粒子の発生を低減できる。また、スパッタが1回で済むため、反射型マスクブランク10Bの作製時間を短縮できる。
11 基板
12 反射層
13 保護層
14 吸収層
15 防止層
17 ハードマスク層
18 裏面導電層
19 レジスト層
20 反射型マスク
21 安定層
Claims (14)
- 基板上に、EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収層とを基板側からこの順に有する反射型マスクブランクであって、
前記吸収層はSnを含有し、
前記吸収層の上に前記吸収層の酸化を防ぐ防止層を有し、
前記防止層は、Taを含有し、Sn及び酸素を含有しない反射型マスクブランク。 - 前記防止層は、Ta単体、Taの窒化物、Taのホウ化物及びTaのホウ素窒化物からなる群から選択される1種以上の成分を含有する請求項1に記載の反射型マスクブランク。
- 前記防止層は、He、Ne、Ar、Kr及びXeからなる群より選択される1種以上の元素を含む請求項1又は2に記載の反射型マスクブランク。
- 前記防止層の膜厚は、10nm以下である請求項1~3の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記吸収層は、Ta、Cr及びTiからなる群から選択される1種以上の元素を含有する請求項1~4の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記防止層の上に安定層を有する請求項1~5の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記安定層は、Taを含む酸化物、酸窒化物及び酸ホウ化物からなる群から選択される1種以上を含有する請求項6に記載の反射型マスクブランク。
- 前記安定層の膜厚は、10nm以下である請求項6又は7に記載の反射型マスクブランク。
- 前記反射層と前記吸収層との間に保護層を有する請求項1~8の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記防止層の上又は前記防止層の最表面側の層の上にハードマスク層を有する請求項1~9の何れか一項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記ハードマスク層は、Cr、Si及びRuからなる群から選ばれる少なくとも一種の元素を含む請求項10に記載の反射型マスクブランク。
- 請求項1~11の何れか一項に記載の反射型マスクブランクの前記吸収層に、パターンが形成されている反射型マスク。
- 基板上に、EUV光を反射する反射層と、EUV光を吸収する吸収層とを前記基板側からこの順に有する反射型マスクブランクの製造方法であって、
前記基板上に前記反射層を形成する工程と、
前記反射層の上に、Snを含有する前記吸収層を形成する工程と、
前記吸収層の上に前記吸収層の酸化を防止する防止層を形成する工程と、
を含み、
前記防止層は、Taを含有し、Sn及び酸素を含有しない反射型マスクブランクの製造方法。 - 前記吸収層を形成する工程と、前記防止層を形成する工程とを、2元スパッタ法を用いることにより、成膜室内で連続して実施する請求項13に記載の反射型マスクブランクの製造方法。
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