JP7475154B2 - 反射型マスクブランク、反射型マスク、導電膜付き基板、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(構成1)
基板と、該基板上の多層反射膜と、該多層反射膜上の積層膜とを備える反射型マスクブランクであって、
前記積層膜は、最上層と、それ以外の下層とを含み、
前記最上層の膜厚は、0.5nm以上5nm未満であり、
前記最上層は、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、金(Au)、イリジウム(Ir)、コバルト(Co)、錫(Sn)、ニッケル(Ni)、レニウム(Re)、モリブデン(Mo)及びニオブ(Nb)から選ばれる少なくとも1つの金属元素と、水素(H)及び重水素(D)から選ばれる少なくとも1つの添加元素とを含み、
前記最上層の金属元素の合計含有量は、95原子%以上であることを特徴とする反射型マスクブランク。
前記最上層に含まれる金属元素は、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)及び金(Au)から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする構成1に記載の反射型マスクブランク。
前記最上層は、アモルファス構造及び微結晶構造の少なくともいずれかの構造を有することを特徴とする構成1又は2に記載の反射型マスクブランク。
前記積層膜は、前記基板側から第1の層と第2の層とを含む吸収体膜からなり、
前記第2の層は、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、金(Au)、イリジウム(Ir)、コバルト(Co)、錫(Sn)、ニッケル(Ni)、レニウム(Re)、モリブデン(Mo)及びニオブ(Nb)から選ばれる少なくとも1つの金属元素を含み、
前記最上層は、前記第2の層の表層を形成する層であることを特徴とする構成1乃至3の何れかに記載の反射型マスクブランク。
前記最上層に接して設けられたエッチングマスク膜を備え、
前記エッチングマスク膜は、ケイ素(Si)を含む材料からなり、
前記最上層の金属元素は、ルテニウム(Ru)であることを特徴とする構成1乃至4の何れかに記載の反射型マスクブランク。
前記最上層に接して設けられたエッチングマスク膜を備え、
前記エッチングマスク膜は、クロム(Cr)を含む材料からなり、
前記最上層の金属元素は、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)及びパラジウム(Pd)から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする構成1乃至4の何れかに記載の反射型マスクブランク。
前記第1の層は、タンタル(Ta)及びクロム(Cr)から選ばれる少なくとも1つを含む材料からなることを特徴とする構成4乃至6の何れかに記載の反射型マスクブランク。
構成4乃至7の何れかに記載の反射型マスクブランクにおける前記吸収体膜がパターニングされた吸収体パターンを有することを特徴とする反射型マスク。
EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、構成8に記載の反射型マスクをセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
基板と、該基板上の裏面導電膜とを備える導電膜付き基板であって、
前記裏面導電膜は、最上層と、それ以外の下層とを含み、
前記最上層の膜厚は、0.5nm以上5nm未満であり、
前記最上層は、白金(Pt)、金(Au)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、銀(Ag)、チタン(Ti)、タングステン(W)、インジウム(In)、モリブデン(Mo)、ロジウム(Rh)及び亜鉛(Zn)から選ばれる少なくとも1つの金属元素と、水素(H)及び重水素(D)から選ばれる少なくとも1つの添加元素とを含み、
前記最上層の金属元素の合計含有量は、95原子%以上であることを特徴とする導電膜付き基板。
前記最上層に含まれる金属元素は、白金(Pt)、金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)及びロジウム(Rh)から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする構成10に記載の導電膜付き基板。
構成10又は11に記載の導電膜付き基板における前記裏面導電膜が形成された主表面に対向する主表面上に多層反射膜及び吸収体膜を有することを特徴とする反射型マスクブランク。
構成12に記載の反射型マスクブランクにおける前記吸収体膜がパターニングされた吸収体パターンを有することを特徴とする反射型マスク。
EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、構成13に記載の反射型マスクをセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
基板10は、EUV光による露光時の熱による転写パターンの歪みを防止するため、0±5ppb/℃の範囲内の低熱膨張係数を有するものが好ましく用いられる。この範囲の低熱膨張係数を有する素材としては、例えば、SiO2-TiO2系ガラス、多成分系ガラスセラミックス等を用いることができる。
多層反射膜12は、屈折率の異なる元素を主成分とする複数の層が周期的に積層された構成を有している。一般的に、多層反射膜12は、高屈折率材料である軽元素又はその化合物の薄膜(高屈折率層)と、低屈折率材料である重元素又はその化合物の薄膜(低屈折率層)とが交互に40~60周期程度積層された多層膜からなる。
多層反射膜12を形成するために、基板10側から高屈折率層と低屈折率層をこの順に複数周期積層してもよい。この場合、1つの(高屈折率層/低屈折率層)の積層構造が、1周期となる。
後述する反射型マスク200の製造工程におけるドライエッチング及び洗浄から多層反射膜12を保護するために、多層反射膜12の上に、又は多層反射膜12の表面に接するように保護膜14を形成することができる。また、保護膜14は、電子線(EB)を用いた転写パターンの黒欠陥修正の際に、多層反射膜12を保護する機能も有している。ここで、図1では、保護膜14が1層の場合を示しているが、保護膜14が2層以上の積層構造を有してもよい。保護膜14は、下層18をパターニングする際に使用するエッチャントや洗浄液に対して耐性を有する材料で形成されることが好ましい。多層反射膜12の上に保護膜14が形成されることにより、反射型マスク200を製造する際の多層反射膜12の表面へのダメージを抑制することができる。その結果、多層反射膜12のEUV光に対する反射率特性が良好となる。
本実施形態の反射型マスクブランク100は、多層反射膜12(あるいは保護膜14付きの多層反射膜12)の上に形成された積層膜16を有している。積層膜16は、最上層20と、それ以外の層である下層18とを備えている。下層18は、多層反射膜12(あるいは保護膜14付きの多層反射膜12)の上に接するように形成されている。最上層20は、下層18の上に接するように形成されている。
位相シフト膜(位相シフトパターン)が形成されている部分では、EUV光を吸収して減光しつつパターン転写に悪影響がないレベルで一部の光を反射させる。一方、開口部(位相シフト膜がない部分)では、EUV光が、保護膜14を介して多層反射膜12から反射する。位相シフト膜が形成されている部分からの反射光は、開口部からの反射光と所望の位相差を形成する。位相シフト膜は、位相シフト膜からの反射光と、多層反射膜12からの反射光との位相差が、160°から200°となるように形成される。180°近傍の反転した位相差の光同士がパターンエッジ部で干渉し合うことにより、投影光学像の像コントラストが向上する。その像コントラストの向上にともなって解像度が上がり、露光量裕度、及び焦点裕度等の露光に関する各種裕度が拡がる。パターンや露光条件にもよるが、一般的には、この位相シフト効果を得るための位相シフト膜の反射率の目安は、相対反射率で2%以上である。十分な位相シフト効果を得るためには、位相シフト膜の反射率は、相対反射率で6%以上が好ましい。ここで、位相シフト膜(位相シフトパターン)の相対反射率とは、位相シフトパターンのない部分での多層反射膜12(保護膜14付きの多層反射膜12を含む)から反射されるEUV光を反射率100%としたときの、位相シフトパターンから反射されるEUV光の反射率である。なお、本明細書では、相対反射率のことを、単に「反射率」という場合がある。
第1の層62の屈折率n3は、0.93~0.96であり、消衰係数k3は、0.02~0.04であることが好ましい。第2の層64の屈折率n4は、0.86~0.95であり、消衰係数k4は、0.008~0.035であることが好ましい。
積層膜16は、吸収体膜17(位相シフト膜)の上に形成されたエッチングマスク膜を更に含むことができる。エッチングマスク膜の上には、更に、レジスト膜が形成されてもよい。この場合、最上層20は、エッチングマスク膜であるか、又はエッチングマスク膜の表層を形成する層である。積層膜16にエッチングマスク膜が含まれる場合、その最上層20は、例えば欠陥検査装置を用いた検査においてコントラストが向上するように、0.5~5nm未満の膜厚の金属膜とすることができる。この場合、積層膜16の最上層20は、上述した吸収体膜17の最上層20と同様に、上述の金属元素と、水素(H)及び重水素(D)から選ばれる少なくとも1つの添加元素とを含むことができる。積層膜16の最上層20が上記添加元素を含む薄い金属膜で形成されることによって、最上層20が微結晶構造又はアモルファス構造を有することとなる。これにより、欠陥検査装置によってエッチングマスク膜の表面を検査した際に、エッチングマスク膜の表面の欠陥をより高い精度で検出することが可能となる。
上述したように、基板10の多層反射膜12が形成されている側とは反対側の主表面上には、裏面導電膜22が形成されている。裏面導電膜22は、静電チャックによって反射型マスクブランク100を吸着する際に使用される。
裏面導電膜22は、複数の層からなる積層膜であってもよい。図1~図3には、裏面導電膜22が積層膜である場合を例示している。
裏面導電膜22の最上層30(又は表層としての最上層)が上記添加元素を含む薄い金属膜で形成されることによって、裏面導電膜22の最上層30が微結晶構造又はアモルファス構造を有することとなる。これにより、裏面導電膜22の膜質が変化してその導電率等が変化することを抑制することができる。その結果、反射型マスクブランク100をより安定的に静電チャックによって保持することが可能となる。
図4は、本実施形態に係る導電膜付き基板110の断面模式図である。図4に示すように、導電膜付き基板110は、基板10と、基板10の上に形成された裏面導電膜22を備えている。裏面導電膜22は、最上層30と、それ以外の下層28とを含む。導電膜付き基板110の基板10、裏面導電膜22、最上層30及び下層28は、上述した反射型マスクブランク100の基板10、裏面導電膜22、最上層30及び下層28と同様である。
本実施形態の反射型マスクブランク100を使用して、本実施形態の反射型マスクを製造することができる。以下、反射型マスクの製造方法の例について説明する。
図5に示すように、まず、基板10と、基板10の上に形成された多層反射膜12と、多層反射膜12の上に形成された保護膜14と、保護膜14の上に形成された積層膜16(下層18及び最上層20)とを有する反射型マスクブランク100を準備する(図5(a))。つぎに、積層膜16の上に、レジスト膜26を形成する(図5(b))。レジスト膜26に、電子線描画装置によってパターンを描画し、さらに現像・リンス工程を経ることによって、レジストパターン26aを形成する(図5(c))。
なお、下層18をドライエッチングするためのエッチングガスとしては、保護膜14との間でエッチング選択性のあるエッチングガスを用いればよい。
本実施形態の反射型マスク200を使用したリソグラフィにより、半導体基板上に転写パターンを形成することができる。この転写パターンは、反射型マスク200のパターンが転写された形状を有している。半導体基板上に反射型マスク200によって転写パターンを形成することによって、半導体装置を製造することができる。
実験のための試料1~6の反射型マスクブランクは、以下の通りに作製した。
第1主表面及び第2主表面の両表面が研磨された6025サイズ(約152mm×152mm×6.35mm)の低熱膨張ガラス基板であるSiO2-TiO2系ガラス基板を準備した。平坦で平滑な主表面となるように、粗研磨加工工程、精密研磨加工工程、局所加工工程、及びタッチ研磨加工工程よりなる研磨を行った。
変動量=2回目の反射率-1回目の反射率[%]
また、試料1~6をX線回折装置(XRD)及び電子回折法(ED)によって結晶構造を測定したところ、結晶性を有していた。
また、試料7~13をX線回折装置(XRD)及び電子回折法(ED)によって結晶構造を測定したところ、微結晶構造又はアモルファス構造を有していた。
実施例1の反射型マスクブランク及び反射型マスクについて説明する。
実施例1の反射型マスクブランクは、上記試料8の作製条件と同様にして作製した。作製された反射型マスクブランクの最上層の上にCrN膜からなるエッチングマスク膜を形成して、エッチングマスク膜を有する反射型マスクブランクを作製した。
実施例2の反射型マスクブランク及び反射型マスクについて説明する。
実施例2の反射型マスクブランクは、上記試料10の作製条件と同様にして作製した。作製された反射型マスクブランクの最上層の上にSiO2膜からなるエッチングマスク膜を形成して、エッチングマスク膜を有する反射型マスクブランクを作製した。
実施例3の導電膜付き基板について説明する。
実施例3の導電膜付き基板は、試料1と同様のガラス基板を準備し、ガラス基板の多層反射膜が形成される主表面とは反対側の主表面上に、裏面導電膜を形成することにより得た。
12 多層反射膜
14 保護膜
16 積層膜
17 吸収体膜
18、28 下層
20、30 最上層
22 裏面導電膜
24 エッチングマスク膜
26 レジスト膜
40 積層膜パターン
62 第1の層
64 第2の層
100 反射型マスクブランク
110 導電膜付き基板
200 反射型マスク
Claims (9)
- 基板と、該基板上の多層反射膜と、該多層反射膜上の積層膜とを備える反射型マスクブランクであって、
前記積層膜は、最上層と、それ以外の下層とを含み、
前記最上層は、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、金(Au)、イリジウム(Ir)、コバルト(Co)、錫(Sn)、ニッケル(Ni)、レニウム(Re)、モリブデン(Mo)及びニオブ(Nb)から選ばれる少なくとも1つの金属元素と、水素(H)及び重水素(D)から選ばれる少なくとも1つの添加元素とを含み、
前記最上層の金属元素の合計含有量は、95原子%以上であり、
前記最上層の膜厚は、0.5nm以上5nm未満であることを特徴とする反射型マスクブランク。 - 基板と、該基板上の多層反射膜と、該多層反射膜上の積層膜とを備える反射型マスクブランクであって、
前記積層膜は、最上層と、それ以外の下層とを含み、
前記最上層は、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、金(Au)、イリジウム(Ir)、コバルト(Co)、錫(Sn)、ニッケル(Ni)、レニウム(Re)、モリブデン(Mo)及びニオブ(Nb)から選ばれる少なくとも1つの金属元素と、水素(H)及び重水素(D)から選ばれる少なくとも1つの添加元素とを含み、
前記最上層の金属元素の合計含有量は、95原子%以上であり、
前記積層膜は、前記基板側から第1の層と第2の層とを含む吸収体膜からなり、
前記第2の層は、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)、金(Au)、イリジウム(Ir)、コバルト(Co)、錫(Sn)、ニッケル(Ni)、レニウム(Re)、モリブデン(Mo)及びニオブ(Nb)から選ばれる少なくとも1つの金属元素を含み、
前記最上層は、前記第2の層の表層を形成する層であることを特徴とする反射型マスクブランク。 - 前記第1の層は、タンタル(Ta)及びクロム(Cr)から選ばれる少なくとも1つを含む材料からなることを特徴とする請求項2に記載の反射型マスクブランク。
- 前記最上層に含まれる金属元素は、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、銀(Ag)、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)及び金(Au)から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記最上層は、アモルファス構造及び微結晶構造の少なくともいずれかの構造を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の反射型マスクブランク。
- 前記最上層に接して設けられたエッチングマスク膜を備え、
前記エッチングマスク膜は、ケイ素(Si)を含む材料からなり、
前記最上層の金属元素は、ルテニウム(Ru)であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の反射型マスクブランク。 - 前記最上層に接して設けられたエッチングマスク膜を備え、
前記エッチングマスク膜は、クロム(Cr)を含む材料からなり、
前記最上層の金属元素は、白金(Pt)、ルテニウム(Ru)及びパラジウム(Pd)から選ばれる少なくとも1つであることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の反射型マスクブランク。 - 請求項1乃至7の何れか1項に記載の反射型マスクブランクにおいてパターニングされた前記積層膜を有することを特徴とする反射型マスク。
- EUV光を発する露光光源を有する露光装置に、請求項8に記載の反射型マスクをセットし、被転写基板上に形成されているレジスト膜に転写パターンを転写する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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