JP2016001678A - 反射型マスク及びその製造方法並びに反射型マスクブランク - Google Patents

Abstract

【課題】基板と、前記基板表面に形成された多層反射層と、前記多層反射層の上に形成された保護層と、前記保護層の上に形成された回路パターンを有する吸収層を具備し、前記基板の裏面の少なくとも一部に、樹脂若しくは金属膜、またはその両方よりなる裏面膜を具備する反射型マスクにおいて、マスクと静電チャックの間の異物によるマスクの平坦度の悪化を低減する反射型マスクを提供する。
【解決手段】前記裏面膜に加工された穴、もしくは凹部を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、反射型露光用マスクに関する。

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。リソグラフィの露光では、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への置き換わりの準備が進んでいる。

ＥＵＶ露光用のマスク（ＥＵＶマスク）では、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。

ＥＵＶ露光装置では、マスクのパターン面への粒径５０nm程度の異物が問題となる。ＥＵＶマスク上に付着する異物を避けるため、ＥＵＶマスクは露光装置内で下向きに保持される。ＥＵＶマスクの裏面のほぼ全面を静電チャックにて保持する機構となっている。
マスクと静電チャックの間に粒子径１μｍ以上の異物が存在する場合には、マスクの吸着時にマスクを弾性変形させ、マスクの平坦度を低下させる。マスクの平坦度が低下すると、ウェハ転写時に位置精度が悪化したり、パターンの寸法精度、解像性が劣化する可能性がある。

マスクと静電チャックの間の異物としては、もともとマスク裏面についていたものと、静電チャックについていたものがある。

マスクについていた異物は通常のマスク洗浄で除去することが可能である。しかし、静電チャックについている異物は、静電チャックを頻繁に取り外して洗浄することができないため、除去することが難しい。

特開２００７−２７３６５１号公報

本発明は上記問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、マスクと静電チャックの間の異物によるマスクの平坦度の悪化を低減する反射型マスクを提供することにある。

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、
基板と、前記基板表面に形成された多層反射層と、前記多層反射層の上に形成された保護層と、前記保護層の上に形成された回路パターンを有する吸収層を具備し、前記基板の裏面の少なくとも一部に、樹脂若しくは金属膜、またはその両方よりなる裏面膜を具備する反射型マスクにおいて、
前記裏面膜に加工された穴、もしくは凹部を有することを特徴とする反射型マスクとしたものである。

請求項２に記載の発明は、
前記裏面膜に加工された穴、もしくは凹部が、直径１μｍ以上、深さ１μｍ以上の形状であることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクとしたものである。

請求項３に記載の発明は、
前記裏面膜の厚さが、１μｍ以上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としたものである。

請求項４に記載の発明は、
前記裏面膜が、穴、もしくは凹部を有する樹脂層に、導電膜を形成されてなり、樹脂層のリソグラフィー時の露光量の制御により穴、もしくは凹部の深さが制御され形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の反射型マスクとしたものである。

請求項５に記載の発明は、
前記裏面膜が、穴、もしくは凹部を有する樹脂層に、導電膜を形成されてなり、樹脂膜の表面に１０ｎｍから５００ｎｍの厚さで導電膜を成膜していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の反射型マスクとしたものである。

請求項６に記載の発明は、
請求項１〜５のいずれかに記載の反射型マスクの製造方法であって、
基板と、基板表面に形成された多層反射層と、前記多層反射層の上に形成された保護層と、前記保護層の上に形成された回路パターンを有する吸収層を具備し、前記基板の裏面の少なくとも一部に、樹脂若しくは金属膜、またはその両方よりなる裏面膜を具備する反射型マスクを用意し、
前記裏面膜に穴、もしくは凹部を形成することを特徴とする反射型マスクの製造方法としたものである。

請求項７に記載の発明は、
基板と、前記基板表面に形成された多層反射層と、前記多層反射層の上に形成された保護層と、前記保護層の上に形成された吸収層を具備し、前記基板の裏面の少なくとも一部に、樹脂若しくは金属膜、またはその両方よりなる裏面膜を具備する反射型マスクブランクにおいて、
前記裏面膜に加工された穴、もしくは凹部を有することを特徴とする反射型マスクブランクとしたものである。

本発明によれば、反射型マスク裏面膜の一部に加工を施し、静電チャックの異物に起因する反射型マスクの転写時の平坦度の悪化を回避または低減することにより、ウェハ転写時の位置精度悪化、寸法均一性の悪化、解像性の劣化を防止する。

本発明の反射型マスクに係る反射型マスクブランクを説明する断面図。 本発明の第一の実施形態の反射型マスクの説明図。 本発明の第一の実施形態の反射型マスクの製造方法を説明する工程図。 本発明の第一の実施形態の反射型マスクの製造方法の一部工程での断面図。 本発明の第一の実施形態の反射型マスクの製造方法の他の部分工程での断面図。 本発明の第一の実施形態の反射型マスクの製造方法のその他の部分工程での断面図。 本発明の第二の実施形態の反射型マスクの製造方法を説明する工程図。 本発明の第二の実施形態の反射型マスクの製造方法の工程での断面図。

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。

本発明では説明のため、膜として記載しているが、膜を層としてもよい。

図１は、本発明の反射型マスクに係る反射型マスクブランクを説明する断面図である。より具体的には、ＥＵＶ光を用いた露光に使用するマスク用のブランクである。ＥＵＶ光の波長は、例えば１３．５ｎｍである。本反射型マスクブランク１０は、基板１１の一面上に多層反射膜１２、保護膜１３、吸収膜１４をこの順に形成されている。基板１１の、多層反射膜１２とは反対側面には裏面導電膜１５を積層して形成する。多層反射膜１２、保護膜１３、吸収膜１４、及び裏面導電膜１５は、公知のスパッタリング法を用いて形成することができる。

次に、図２は、本発明の第一の実施形態の反射型マスクの説明図である。図１で示した反射型マスクブランク１０を用いて製造された反射型マスク１００であって、図２（ａ）はその反射型マスク１００の平面図、図２（ｂ）はその反射型マスク１００の断面図である。

図２（ｂ）に示すように、反射型マスクの裏面に位置して、裏面導電膜の一部に加工を施した構造である。また本実施形態では、裏面膜を、導電性を具備した裏面導電膜として例示している。

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

まず、図１のブランクを用意し、吸収膜１４に回路パターンＡを形成する。

すなわち、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を吸収膜１４に塗布(図３、図４のＳ１)し、所定の回路パターンＡを描画する(図３、図４のＳ２)、その後、アルカリ溶液などで現像(図３、図５の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るエッチング(図３、図５のＳ４)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は有機溶剤などで溶解除去(図３、図５の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(図３、図５のＳ６)と、遠心力を利用したスピン乾燥(図３、図５のＳ７)を行う。

以上の工程により回路パターンＡが形成される。

（（１）リソグラフィーとエッチングによる方法）
次に、静電チャックの異物を避けるためのマスク裏面加工膜を形成する。まず、上記のマスク裏面に紫外線または電子線に反応を示すポジ型レジスト２３を塗布する(図３、図６のＳ８)。この後、静電チャックの異物の位置、サイズに対応した位置、サイズに露光または電子線で描画する(図３、図６のＳ９)。前記同様(上記Ｓ３、Ｓ４)、現像(図３、図６のＳ１０)、エッチング(図３、図６のＳ１１)を行う。エッチング工程(Ｓ１１)では、塩素ガス系プラズマを用いて穴を形成する。その後、レジストの除去(図３、図６のＳ１２)、洗浄・乾燥(図３、図６のＳ１３、Ｓ１４）を行う。

前記異物位置に加工する穴は、強度を維持する為に異物の高さに対して深すぎないものが望ましい。静電チャックの異物高さに対し、０．１μｍから１０μｍ加算した深さとする。深さはエッチングの条件により制御する。

前記マスク作成のためのマスクブランクの裏面膜は、静電チャックの異物の高さを考慮した厚さとすることが望ましい。静電チャック箇所におけるマスクの平坦度に影響を及ぼす異物の粒子径は１μｍ以上であるため、マスク裏面の裏面膜の膜厚が1μｍ以上とする。また、裏面膜に加工された穴、もしくは凹部も同様に、直径１μｍ以上、深さ１μｍ以上の形状とする。

前記マスク作成のためのマスクブランクの裏面膜は、静電チャックするために静電誘導を発現する導体であり、かつ、フォトマスクや半導体加工装置における加工性に優れ、また、低欠陥の膜であることが望ましい。

（（２）リソグラフィーと成膜による方法）
図７は、本発明の第二の実施形態の反射型マスクの製造方法を説明する工程図で、図８本発明の第二の実施形態の反射型マスクの製造方法の工程での断面図である。本実施形態では、レジストで形成された穴、もしくは凹部を導電膜で覆い、裏面膜とし、裏面導電膜上に形成している。

静電チャックの異物を避けるための裏面加工膜を形成する。第二の実施形態では、回路パターン形成までは、第一の実施形態と同様である（図７のＳ７まで）。つぎに、上記のマスク裏面に紫外線または電子線に反応を示すポジ型レジスト２３を塗布する(図７、図８のＳ８)。この後、静電チャックの異物の位置、サイズに対応した位置、サイズに露光または電子線で描画する(図７、図８のＳ９)。前記第一の実施形態と同様、現像(図７、図８のＳ１０)を行う。

前記異物位置にリソグラフィーによって形成する穴は、強度を維持する為に異物の高さに対して深すぎないものが望ましい。異物高さに対し、０．１μｍから１０μｍ加算した深さとする。

前記異物位置に加工する穴の深さの制御は、露光、描画の照射エネルギーによって制御することが望ましい。上記のように、マスクの平坦度に及ぼす影響を考慮して第一の実施形態と同様に、マスク裏面の裏面膜の膜厚が1μｍ以上とする。また、裏面膜に加工された穴、もしくは凹部も同様に、異物を包囲できるように直径１μｍ以上、深さ１μｍ以上の形状とする。

前記現像後のマスクに対し、スパッタや蒸着などの公知の製法により、裏面に導電膜２４を成膜し、異物回避膜２２とする（Ｓ１５）する。

裏面に成膜した前記導電膜は、静電チャックにて十分に保持されるだけの膜厚があり、且つ、加工した穴のサイズに影響しない程度の薄さである必要があり、膜厚１０ｎｍから５００ｎｍであることが望ましい。

以上の工程により反射型マスク１００が完成する。上記のように、本実施形態では、レジストで形成された穴、もしくは凹部を導電膜で覆い、裏面膜とし、裏面導電膜上に形成している。

従来の基板は、転写装置の静電チャックに付着している１μｍ以上のサイズの欠陥により局所的な平坦度の悪化を引き起こし、位置精度の悪化、寸法精度、解像性の劣化を起こしてしまう。本発明ではマスク裏面に、静電チャックの異物を避ける膜を形成することで、静電チャックの異物に起因するマスク平坦度の悪化を避けることが可能となった。

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。

なお、以上の実施形態の例の反射型マスクでは、表面に回路パターンが形成され、裏面膜に穴、もしくは凹部が形成されているが、裏面膜に穴、もしくは凹部が形成されている反射型マスクブランクを製造し、これに回路パターンを形成してもよい。

すなわち、本願発明にかかる反射型マスクブランクを、基板の一面上に多層反射膜、保護膜、吸収膜をこの順に形成し、基板の多層反射膜とは反対側面に、裏面膜を積層して形成する。この後、静電チャックの異物の位置、サイズに対応した位置、サイズで裏面膜に穴、もしくは凹部を形成する。回路パターンはこの後に形成する。

なお、この反射型マスクブランクの裏面膜は、請求項２〜５のいずれかに記載の裏面膜の形状としてもよい。

このようにして予め反射型マスクブランクを形成しておくことにより、種々の回路パターンの反射型マスクを形成するごとに、裏面膜に穴、もしくは凹部を形成する工程を省くことができる。

以下、本発明の反射型マスクの製造方法の実施例１を説明する。本実施例は第一の実施形態の反射型マスクに基く例である。

基板の上に、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して反射率が６４％程度となるように設計されたＭｏとＳｉの４０ペアの多層反射層、２．５ｎｍ厚のＲｕのキャッピング層、７０ｎｍ厚のＴａＳｉからなる吸収層を、順次形成されたＥＵＶマスクブランクを用意した。
本ブランクに対し、ポジ型化学増幅レジスト（ＦＥＰ１７１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ）を３００ｎｍの膜厚で塗布し、電子線描画機機（ＪＢＸ９０００：日本電子）によって描画後、１１０度１０分のＰＥＢおよびスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック）によりレジストパターンを形成した。
次いで、ドライエッチング装置を用いて、ＣＦ_４プラズマとＣｌ_２プラズマにより、吸収層１４をエッチングし、レジスト剥離洗浄することで、評価パターンを有する反射型マスクを作製した。評価パターンは、マスクの欠陥品質をマスク検査機によって評価できるように、寸法２００ｎｍの１：１のライン＆スペースパターンをマスク中心に配置した。パターン領域の大きさは、１０ｘ１０ｃｍとした。

次いで、上記評価パターンを有する反射型マスクの裏面に対して、裏面導電膜を加工する工程を行った。反射型マスク裏面にｉ線レジストを５００ｎｍの膜厚で塗布し、そこへｉ線描画機（ＡＬＴＡ）により描画、現像を行うことにより、静電チャックの異物位置に対応する領域を抜いたレジストパターンを形成した。このときレジストパターンの開口幅は静電チャックに付着している異物と同じサイズとした。

次いで、ドライエッチング装置を用いて塩素プラズマにより、上記レジストの開口部の
裏面導電膜をエッチングし、硫酸系の剥離液とアンモニア過酸化水素水により、レジスト剥離・洗浄を実施し、ドライエッチングで残ったレジストを除去した。

以下、本発明の反射型マスクの製造方法の実施例２を説明する。本実施例は第二の実施形態の反射型マスクに基く例である。

基板の上に、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して反射率が６４％程度となるように設計されたＭｏとＳｉの４０ペアの多層反射層、２．５ｎｍ厚のＲｕのキャッピング層、７０ｎｍ厚のＴａＳｉからなる吸収層を、順次形成されたＥＵＶマスクブランクを用意した。
本ブランクに対し、ポジ型化学増幅レジスト（ＦＥＰ１７１：富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ）を３００ｎｍの膜厚で塗布し、電子線描画機機（ＪＢＸ９０００：日本電子）によって描画後、１１０度１０分のＰＥＢおよびスプレー現像（ＳＦＧ３０００：シグマメルテック）によりレジストパターンを形成した。
次いで、ドライエッチング装置を用いて、ＣＦ_４プラズマとＣｌ_２プラズマにより、吸収層０４をエッチングし、レジスト剥離洗浄することで、評価パターンを有する反射型マスクを作製した。評価パターンは、マスクの欠陥品質をマスク検査機によって評価できるように、寸法２００ｎｍの１：１のライン＆スペースパターンをマスク中心に配置した。パターン領域の大きさは、１０ｘ１０ｃｍとした。

次いで、上記評価パターンを有する反射型マスクの裏面に対して、裏面導電膜を加工する工程を行った。反射型マスク裏面にｉ線レジストを５００ｎｍの膜厚で塗布し、そこへｉ線描画機（ＡＬＴＡ）により描画、現像を行うことにより、静電チャックの異物位置に対応する領域を抜いたレジストパターンを形成した。このときレジストパターンの開口幅は静電チャックに付着している異物と同じサイズとした。

次いで、スパッタ装置を用いてマスク裏面にＣｒ膜を５０ｎｍ厚で成膜し、前記パターニングされたレジストを被覆した。

前記マスク裏面において、静電チャックの異物位置に対応する位置に、その異物を回避するように穴が形成されていることを確認した。

１０ 反射型マスクブランク
１１ 基板
１２ 多層反射膜
１３ 保護膜
１４ 吸収膜
１５ 裏面導電膜
２１ レジスト（パターン）
２２ 異物回避膜
２３ レジスト
２４ 導電膜
１００ 反射型マスク

Claims (7)

1. 基板と、前記基板表面に形成された多層反射層と、前記多層反射層の上に形成された保護層と、前記保護層の上に形成された回路パターンを有する吸収層を具備し、前記基板の裏面の少なくとも一部に、樹脂若しくは金属膜、またはその両方よりなる裏面膜を具備する反射型マスクにおいて、
   前記裏面膜に加工された穴、もしくは凹部を有することを特徴とする反射型マスク。
2. 前記裏面膜に加工された穴、もしくは凹部が、直径１μｍ以上、深さ１μｍ以上の形状であることを特徴とする請求項１に記載の反射型マスク。
3. 前記裏面膜の厚さが、１μｍ以上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。
4. 前記裏面膜が、穴、もしくは凹部を有する樹脂層に、導電膜を形成されてなり、樹脂層のリソグラフィー時の露光量の制御により穴、もしくは凹部の深さが制御され形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の反射型マスク。
5. 前記裏面膜が、穴、もしくは凹部を有する樹脂層に、導電膜を形成されてなり、樹脂膜の表面に１０ｎｍから５００ｎｍの厚さで導電膜を成膜していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の反射型マスク。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の反射型マスクの製造方法であって、
   基板と、基板表面に形成された多層反射層と、前記多層反射層の上に形成された保護層と、前記保護層の上に形成された回路パターンを有する吸収層を具備し、前記基板の裏面の少なくとも一部に、樹脂若しくは金属膜、またはその両方よりなる裏面膜を具備する反射型マスクを用意し、
   前記裏面膜に穴、もしくは凹部を形成することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
7. 基板と、前記基板表面に形成された多層反射層と、前記多層反射層の上に形成された保護層と、前記保護層の上に形成された吸収層を具備し、前記基板の裏面の少なくとも一部に、樹脂若しくは金属膜、またはその両方よりなる裏面膜を具備する反射型マスクブランクにおいて、
   前記裏面膜に加工された穴、もしくは凹部を有することを特徴とする反射型マスクブランク。

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