JP2009088166A - 反射型マスクブランク及び反射型マスク - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも基板と、露光光を反射する多層反射膜と、露光光を吸収する吸収体と、を有する反射型マスクブランクであって、吸収体の膜厚を薄くし、露光時にパターン周辺部の解像度低下を防止する反射型マスクブランク及び反射型マスクを提供する。
【解決手段】前記吸収体に少なくともＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、または少なくともＩｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｏ元素が含まれ、吸収体のシート抵抗値が、少なくとも１ＭΩ／□以下であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置の製造工程時において使用される、ＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を用いたフォトリソグラフィーに適用可能なＥＵＶ光用反射型マスクブランク、反射型マスク、及びそれらの製造方法に関する。

半導体集積回路や表示デバイスなど、配線や半導体のパターニングには、一般に可視光（ｇ線、ｈ線）または紫外光（ｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦ）を用いたフォトリソグラフィが広く用いられている。近年、半導体集積回路の微細化に伴い、その製造技術として電子線リソグラフィの他、液浸 ＡｒＦ、ＥＵＶリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィなどに関する研究開発が盛んに行われている。

これらの中でもＥＵＶリソグラフィは３２ｎｍ以降のデバイスに用いる転写技術の候補の一つであり、また光を使った現行のフォトリソグラフィ技術の延長線上にあるため、高い注目を集めている。ＥＵＶ光と呼ばれる波長０．２〜１００ｎｍの光は、可視光の波長より遥かに短くＸ線の波長の範囲に近い。ＥＵＶ光はほぼ全ての材料によって吸収される特性を持っているため、透過光が前提となっている透明マスク、および例えば光学レンズなどの屈折光学部材を用いた従来のシステムは使用することができない。従って通常は反射光学系を用いる。このためマスクにも反射型が用いられる。ＥＵＶマスクの構造は図１に示すように、低熱膨張率ガラス基板１０１上にＥＵＶ光を効率良く反射させる多層反射膜１０２（ＭＬ： Ｍｕｌｔｉ ｌａｙｅｒ）があり、この上にＥＵＶ光を吸収するパターニングされた吸収体１０４を配置して成る。吸収体に対するエッチングストッパー層（図示無し）や、多層膜の保護する役割を持つ保護膜１０３、検査用の薄膜１０５などが存在することもある。

ＥＵＶマスクではこの吸収体（上層に検査用薄膜がある場合はこれを含む）をパターニングすることによってＥＵＶ光の吸収部（反射率Ｒａ）と反射部（反射率Ｒｍ）とを作り出し、コントラストを得ている。

露光時のＥＵＶ光は、ＥＵＶマスクに対して垂直ではなくやや角度を持って入射される、いわゆる斜め入射となる。これは、垂直入射では、光強度損失を抑えて反射光を取り出すのが困難なことによる。

以下に公知の文献を記す。
特開２００６−２２９２３９号公報

しかし、この斜め入射によってパターン周辺部の解像度が低下する。パターン周辺部のみの影響であるため従来のようにパターンサイズが比較的大きい場合には問題とはならなかった。しかし集積路などの微細化が進むにつれマスク上のパターンの微細化も要求されるようになり、前述のパターン周辺部の解像度低下がパターンの微細化を困難にしていた。これに対処する方法の一つにＥＵＶ光の入射角を垂直に近づける方法が有るが、現状において既に入射角はマスク面の法線に対して５〜６°程度と垂直に近い状態まで近づいていることから、これ以上入射角を小さくすると反射光を取り出すのが困難になる。

パターン周辺部の解像度低下を回避する他の方法は、マスクの構造において多層膜よりも上層の部分、すなわち吸収体（検査用薄膜が積層されている場合にはこれを含む）の膜厚を薄くする方法がある。しかし吸収体の膜厚を薄くすると、吸収体固有のＥＵＶ光に対する吸光度（光学密度）が低下し、反射型マスクとして用いたときの露光時のコントラストが低下するという問題があった。

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。

少なくとも基板と、露光光を反射する多層反射膜と、露光光を吸収する吸収体と、を有する反射型マスクブランクであって、前記吸収体に少なくともＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｏの元素が含まれることを特徴とする反射型マスクブランクである。

このような構成にすることで、吸収体は吸光度を保ったまま、その膜厚を薄くすることができる。

本発明の他の構成は、少なくとも基板と、露光光を反射する多層反射膜と、露光光を吸収する吸収体と、を有する反射型マスクブランクであって、前記吸収体に少なくともＩｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｏの元素が含まれることを特徴とする反射型マスクブランクである。

このような構成にすることで、吸光度を保ったまま、その膜厚をさらに薄くすることができる。

本発明の他の構成は、前記吸収体のシート抵抗値が、少なくとも１ＭΩ／□以下であることを特徴とする前記反射型マスクブランクである。

前記吸収体に導電性を持たせることで、電子線レジストを用いて吸収体を電子ビーム（ＥＢ）により描画、パターニングする際に、チャージアップを避けることができ、吸収体のパターニングが容易になる。

本発明の他の構成は、前記吸収体が、非多結晶質であることを特徴とする前記反射型マスクブランクである。

前記吸収体が多結晶質である場合には、パターニング後に、パターンエッジ部分に結晶粒界と見られる凹凸が観察されることがあり、ＬＥＲ（Ｌｉｎｅ ｅｄｇｅ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ）を悪化させることがあった。前記吸収体が非多結晶質であることにより、このようなＬＥＲの悪化を回避することができる。

本発明の他の構成は、前記吸収体の応力の絶対値が、２００ＭＰａ以下であることを特徴とする前記反射型マスクブランクである。

膜の応力を低く抑えることで、パターニング後の各パターンの位置精度（ＩＰ：Ｉｍａｇｅ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を高めることができる。応力の絶対値が２００ＭＰａを超えると、吸収体をパターニングした際に、パターンに転写に影響するレベルの歪みが生じる。

本発明の他の構成は、前記吸収体が、室温で形成されることを特徴とする前記反射型マスクブランクである。

成膜時に加熱したり、あるいは成膜後に焼成したりすると、コストの増大につながると
ともに、スループットの低下につながる。

本発明の他の構成は、前記吸収体が、スパッタ法により形成されることを特徴とする前記反射型マスクブランクである。

スパッタ法を用いることで、薄膜作製を容易に行うことができ、また応力調整や導電度調整を容易に行うことができる。

本発明の他の構成は、前記反射型マスクブランクを用いて作製した反射型マスクである。

以上の様な構成で作製した反射型マスクは、微細なパターンを配置することができ、また吸収体の膜厚が薄いことから次世代のＥＵＶマスクとして適用可能であり、良好な露光（パターンの転写）結果が期待できる。

図２は本発明に係るそれぞれの吸収体において、ＥＵＶ光における反射率測定を行い、得られた結果を元にフィッティングにより吸光度を算出したものである。従来のＴａ系吸収膜と同等の吸光度（光学密度 ＯＤ： Ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ）である２．５が得られる膜厚は、従来のＴａ系吸収膜が７５ｎｍであるのに対して、ＩｎＧａＺｎＯ₄を用いると４７ｎｍとなる。同様にＩｎＧａＳｎＯ₅を用いると４０ｎｍの膜厚でよいことが判る。ただしＩｎＧａＳｎＯ₅の導電性はＩｎＧａＺｎＯ₄の場合と比較して多少劣ることが確認されているが、Ｏの含有量を適切に調整することでＥＢ描画時におけるチャージアップを完全に抑えられるレベルにある。また本構成の吸収体は室温成膜で容易に非晶質構造を得ることができる。成膜法にスパッタ法を用いることで、成膜時のガス圧やターゲット−基板間距離などの成膜条件を適切に制御することによって絶対値２００ＭＰａ以下の応力を有する前記吸収体を容易に作製することができる。

以上のことから、本発明によると、前記マスクブランクは前記構成を用いることにより吸収体の膜厚を薄くできる効果がある。従って作製したマスクを用いて露光することによって微細なパターンも高い解像度で転写できると期待される。

以下、本発明を実施の形態により詳細に説明する。

本発明の反射型マスクブランクは、少なくとも、基板上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜上に形成された露光光を吸収する吸収体とを具備する。より好ましくは、基板に熱膨張係数が非常に低い平坦な基板を用い、該基板上に露光光を反射する多層反射膜を有し、該多層反射膜上に多層反射膜を保護する保護膜と、吸収体のエッチングストッパー層としての役割とパターン修正時の多層膜保護として用いられるバッファ層と、露光光を吸収する吸収体と、検査波長におけるコントラストを得るための検査波長に対する低反射層と、を具備する反射型マスクブランクである。

吸収体の材料に関して、例えば、ＩｎとＯのみ、あるいはＳｎとＯのみといった構成でもＥＵＶ光を吸収するが、非多結晶質を得るのが困難になる。前述のように、Ｉｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｏの系では少なくともその４元素を、またＩｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｏの系では少なくともその４元素を含むのが望ましい。さらに好ましくは、吸収体の材料にはＩｎＧａＺｎＯ_x（３≦ｘ≦４）またはＩｎＧａＳｎＯ_x（４≦ｘ≦５）を用いるとよい。

吸収体の成膜にはスパッタ法を用いると簡便であるが、ＰＬＤ（ｐｌｕｓｅｄ ｌａｓ
ｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）など他の方法でもよい。以下ＩｎＧａＺｎＯ_x（３≦ｘ≦４）の組成を持つ吸収体を有する反射型マスクブランク及びスパッタ法を用いたその製造法について述べるが、吸収体がＩｎＧａＳｎＯ_x（４≦ｘ≦５）の場合についても同様である。

ターゲットには酸化物ターゲット、すなわちＩｎＧａＺｎＯ₄を用いると簡便であるが、低級酸化物である導電性ＩｎＧａＺｎＯ_4-xターゲットを用いてもよい。これを用いて室温で成膜することにより、非晶質構造を有する吸収体薄膜を容易に得ることができる。膜に導電性を持たせる場合には、成膜時にスパッタガスのほか酸素ガスを導入してその流量を適切に制御することで、導電性を有する吸収膜を得ることができる。酸素ガスの導入量は、成膜装置やターゲット材、成膜時のガス圧などにより適切な値が異なるため、導入量を一概に定めることは適当ではない。成膜時のガス圧等を適切に制御することにより、絶対値２００ＭＰａ以下の応力を有する吸収体薄膜を得ることができる。最適なガス圧等に関しては、装置固有の部分が大きく影響するため、用いる各装置で条件出しを行う必要があり、一概に値を定めることは適当ではない。

このようにして本発明の反射型マスクブランクが完成する。

このようにして得られた反射型マスクブランクを、一般的な電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィ技術などを用いてパターニングすることで、本発明の反射型マスクが完成する。

以下、本発明の反射型マスクブランクについて、図３を用いてその製造方法の一例を詳細に述べる。

平坦度が高く熱膨張率の極めて低いガラス基板１０１上にＥＵＶ光を反射する多層膜１０２が形成され、さらに多層膜保護層１０３が形成された基板を用意した（図３（ａ））。この基板上に吸収体１０４を以下のようにして成膜した。すなわち、成膜法にはｒｆマグネトロンスパッタ法を用い、ターゲットにＩｎＧａＺｎＯ₄の酸化物ターゲットを用い、真空チャンバーにＡｒ及び酸素の混合ガスを導入し、放電電力３５０Ｗで成膜を行った。この時、吸収体に導電性を持たせるため、Ａｒに対する酸素ガスの流量比を調整し、最適化した。また応力の絶対値を２００ＭＰａ以下にするために、導入したガスの圧力を調整し、最適化した。得られた吸収体薄膜の導電率はシート抵抗値で３．３ｋΩ／□となった。パターニングすることを考えると、一般的なＥＢ描画装置の場合、基板の導電性は１ＭΩ／□以下が要求される。この結果はそれと比較して約３桁低く、充分な導電性を持つ吸収体が得られた。作製した吸収体の応力は−２２ＭＰａとなった。本吸収体はＸ線回折法（ＸＲＤ： Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）による結晶性評価の結果、非晶質であることが確認された。このようにして本発明の反射型マスクブランクが完成した（図３（ｂ））。

以下、本発明の反射型マスクブランクについて、その製造方法の他の一例を詳細に述べる。

平坦度が高く熱膨張率の極めて低いガラス基板１０１上にＥＵＶ光を反射する多層膜１０２が形成され、さらに多層膜保護層１０３が形成された基板を用意した（図３（ａ））。この基板上に吸収体１０４を以下のようにして成膜した。すなわち、成膜法にはｒｆマグネトロンスパッタ法を用い、ターゲットにＩｎＧａＳｎＯ₅の酸化物ターゲットを用い、真空チャンバーにＡｒ及び酸素の混合ガスを導入し、放電電力２００Ｗで成膜を行った。この時、吸収体に導電性を持たせるため、Ａｒに対する酸素ガスの流量比を調整し、最適化した。また応力の絶対値を２００ＭＰａ以下にするために、導入したガスの圧力を調整し、最適化した。得られた吸収体薄膜の導電率はシート抵抗値で９８ｋΩ／□となった。作製した吸収体の応力は−６５ＭＰａであった。本吸収体はＸ線回折法による結晶性評価の結果、非晶質であることが確認された。このようにして本発明の反射型マスクブランクが完成した（図３（ｂ））。

実施例２のようにして作製した反射型マスクブランク（図３（ｂ））の表面上にレジスト１０６を塗布し（図３（ｃ））、これをリソグラフィによりパターニングし（図３（ｄ））、これをエッチングマスクとした。このパターニングされたレジスト付き反射型マスクブランクを一般的なドライエッチング装置に投入し、塩素ガスを用いて露出部の吸収体のエッチングを行った（図３（ｅ））。エッチング終了後、表面のレジストを除去して、本発明の反射型マスクが完成した（図３（ｆ））。

ＥＵＶマスクの構造 本発明の反射型マスクにおける吸収体がもつ吸光度の一例 本発明の反射型マスクブランク及び反射型マスクの製造工程の一例

符号の説明

１００・・・裏面導電膜
１０１・・・基板
１０２・・・多層反射膜
１０３・・・保護膜
１０４・・・吸収体
１０５・・・検査用薄膜
１０６・・・レジスト

Claims (8)

1. 少なくとも基板と、露光光を反射する多層反射膜と、露光光を吸収する吸収体と、を有する反射型マスクブランクであって、前記吸収体に少なくともＩｎ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｏの元素が含まれることを特徴とする反射型マスクブランク。
2. 少なくとも基板と、露光光を反射する多層反射膜と、露光光を吸収する吸収体と、を有する反射型マスクブランクであって、前記吸収体に少なくともＩｎ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｏの元素が含まれることを特徴とする反射型マスクブランク。
3. 前記吸収体のシート抵抗値が、少なくとも１ＭΩ／□以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の反射型マスクブランク。
4. 前記吸収体が、非多結晶質であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の反射型マスクブランク。
5. 前記吸収体の応力の絶対値が、２００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の反射型マスクブランク。
6. 前記吸収体が、室温で形成されることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の反射型マスクブランク。
7. 前記吸収体が、スパッタ法により形成されることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の反射型マスクブランク。
8. 請求項１乃至７いずれかに記載の反射型マスクブランクを用いて作製したことを特徴とする反射型マスク。