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JP-2026077684-A - 反射型マスクブランク、反射型マスク及びその製造方法

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Abstract

【解決手段】基板と、基板の一の主表面上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、多層反射膜の上に形成された保護膜とを有し、保護膜が、ルテニウム（Ｒｕ）と、ニオブ（Ｎｂ）を含有し、保護膜が、その厚さ方向において、保護膜の多層反射膜に近接する側、及び保護膜の多層反射膜から最も離間する側の双方より、ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分を有する反射型マスクブランク。 【効果】本発明の反射型マスクブランク及び反射型マスクの保護膜は、反射型マスク製造時の塩素を含み酸素を含まないガスを用いたドライエッチングや、塩素と酸素を含むガスを用いたドライエッチングに対して、高い耐性を有し、また、反射型マスク製造時や、反射型マスク使用時のＳＰＭ洗浄に対する高い耐性も有する。そのため、保護膜の多層反射膜を保護する機能へのダメージが小さく、多層反射膜の反射率の低下が抑えられる。 【選択図】図４

Inventors

  • 生越 大河
  • ▲高▼坂 卓郎
  • 稲月 判臣

Assignees

  • 信越化学工業株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260206

Claims (18)

  1. 基板と、該基板の一の主表面上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜の上に形成された保護膜とを有する反射型マスクブランクであって、 前記保護膜が、ルテニウム（Ｒｕ）と、ニオブ（Ｎｂ）を含有し、 前記保護膜が、その厚さ方向において、前記保護膜の前記多層反射膜に近接する側、及び前記保護膜の前記多層反射膜から最も離間する側の双方より、ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分を有し、 該ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分のルテニウム（Ｒｕ）含有率が、５０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。
  2. 前記保護膜の前記ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分が、ニオブ（Ｎｂ）を含有し、前記保護膜の前記ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分のルテニウム（Ｒｕ）含有率が８５原子％以下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ブランク。
  3. 前記保護膜の前記多層反射膜に近接する側のルテニウム（Ｒｕ）含有率が９５原子％以上であり、前記保護膜の前記多層反射膜から最も離間する側のルテニウム（Ｒｕ）含有率が９０原子％以上であ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。
  4. 前記保護膜の上に形成された露光光を吸収する吸収体膜を有し、該吸収体膜が、タンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）を含有することを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
  5. 前記吸収体膜上に、更にクロム（Ｃｒ）を含有するハードマスク膜を有することを特徴とする請求項４に記載の反射型マスクブランク。
  6. 前記保護膜が、前記多層反射膜側から順に、第１の層、第２の層及び第３の層からなり、 前記第１の層が、ルテニウム（Ｒｕ）を含有し、ルテニウム（Ｒｕ）以外の元素を実質的に含有しない層であり、 前記第２の層が、ニオブ（Ｎｂ）及びルテニウム（Ｒｕ）を含有する層であり、 前記第３の層が、ルテニウム（Ｒｕ）を含有し、ルテニウム（Ｒｕ）以外の元素を実質的に含有しない層である ことを特徴とする請求項１に記載の反射型マスクブランク。
  7. 前記第２の層のルテニウム（Ｒｕ）含有率が８５原子％以下であることを特徴とする請求項６に記載の反射型マスクブランク。
  8. 前記保護膜全体の平均ルテニウム（Ｒｕ）含有率が６０原子％以上９５原子％以下であることを特徴とする請求項６に記載の反射型マスクブランク。
  9. 前記保護膜の上に形成された露光光を吸収する吸収体膜を有し、該吸収体膜が、タンタル（Ｔａ）と窒素（Ｎ）を含有することを特徴とする請求項６に記載の反射型マスクブランク。
  10. 前記吸収体膜上に、更にクロム（Ｃｒ）を含有するハードマスク膜を有することを特徴とする請求項９に記載の反射型マスクブランク。
  11. 基板と、該基板の一の主表面上に形成された露光光を反射する多層反射膜と、該多層反射膜の上に形成された保護膜と、該保護膜の上に形成された露光光を吸収する吸収体膜のパターンとを有する反射型マスクであって、 前記保護膜が、ルテニウム（Ｒｕ）と、ニオブ（Ｎｂ）を含有し、 前記保護膜が、その厚さ方向において、前記保護膜の前記多層反射膜に近接する側、及び前記保護膜の前記多層反射膜から最も離間する側の双方より、ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分を有し、 該ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分のルテニウム（Ｒｕ）含有率が、５０原子％以上であることを特徴とする反射型マスク。
  12. 前記保護膜の前記ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分が、ニオブ（Ｎｂ）を含有し、前記保護膜の前記ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分のルテニウム（Ｒｕ）含有率が８５原子％以下であることを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
  13. 前記保護膜の前記多層反射膜に近接する側のルテニウム（Ｒｕ）含有率が９５原子％以上であり、前記保護膜の前記多層反射膜から最も離間する側のルテニウム（Ｒｕ）含有率が９０原子％以上であることを特徴とする請求項１２に記載の反射型マスク。
  14. 前記保護膜が、前記多層反射膜側から順に、第１の層、第２の層及び第３の層からなり、 前記第１の層が、ルテニウム（Ｒｕ）を含有し、ルテニウム（Ｒｕ）以外の元素を実質的に含有しない層であり、 前記第２の層が、ニオブ（Ｎｂ）及びルテニウム（Ｒｕ）を含有する層であり、 前記第３の層が、ルテニウム（Ｒｕ）を含有し、ルテニウム（Ｒｕ）以外の元素を実質的に含有しない層である ことを特徴とする請求項１１に記載の反射型マスク。
  15. 前記第２の層のルテニウム（Ｒｕ）含有率が８５原子％以下であることを特徴とする請求項１４に記載の反射型マスク。
  16. 前記保護膜全体の平均ルテニウム（Ｒｕ）含有率が６０原子％以上９５原子％以下であることを特徴とする請求項１４に記載の反射型マスク。
  17. 請求項４又は９に記載の反射型マスクブランクの前記吸収体膜の上に、レジスト膜のパターンを形成する工程と、 該レジスト膜のパターンをエッチングマスクとして、塩素を含み酸素を含まないガスを用いたドライエッチングにより、前記吸収体膜のパターンを形成する工程と、 該吸収体膜のパターンを形成する工程の後に、ＳＰＭ洗浄により前記レジスト膜のパターンを除去する工程と を含むことを特徴とする反射型マスクの製造方法。
  18. 請求項５又は１０に記載の反射型マスクブランクの前記ハードマスク膜の上に、レジスト膜のパターンを形成する工程と、 該レジスト膜のパターンをエッチングマスクとして、塩素と酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、前記ハードマスク膜のパターンを形成する工程と、 該ハードマスク膜のパターンをエッチングマスクとして、塩素を含み酸素を含まないガスを用いたドライエッチングにより、前記吸収体膜のパターンを形成する工程と、 該吸収体膜のパターンを形成する工程の後に、ＳＰＭ洗浄により前記レジスト膜のパターンを除去する工程と、 該レジスト膜のパターンを除去する工程の後に、塩素と酸素を含むガスを用いたドライエッチングにより、ハードマスク膜のパターンを除去する工程と を含むことを特徴とする反射型マスクの製造方法。

Description

本発明は、ＬＳＩなどの半導体デバイスの製造などに使用される反射型マスク、その素材である反射型マスクブランク、及び反射型マスクの製造方法に関する。 半導体デバイス（半導体装置）の製造工程では、転写用マスクに露光光を照射し、マスクに形成されている回路パターンを、縮小投影光学系を介して半導体基板（半導体ウェハ）上に転写するフォトリソグラフィ技術が繰り返し用いられる。従来、露光光の波長は、フッ化アルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザ光を用いた１９３ｎｍが主流となっており、露光プロセスや加工プロセスを複数回組み合わせるマルチパターニングというプロセスを採用することにより、最終的には露光波長より小さい寸法のパターンを形成してきた。 しかし、継続的なデバイスパターンの微細化により、更なる微細パターンの形成が必要とされてきていることから、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光より更に波長の短い極端紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：以下「ＥＵＶ」と称す。）光を用いたＥＵＶリソグラフィ技術が用いられるようになってきた。ＥＵＶ光とは、波長が０．２～１００ｎｍ程度の光であり、より具体的には、波長が１３．５ｎｍ付近の光である。ＥＵＶ光は物質に対する透過性が極めて低く、従来の透過型の投影光学系やマスクが使えないことから、反射型の光学素子が用いられる。そのため、パターン転写用のマスクも反射型マスクが提案されている。 一般的な反射型マスクは、基板上にＥＵＶ光を反射する多層反射膜が形成され、多層反射膜の上にＥＵＶ光を吸収する吸収体膜がパターン状に形成されたものである。一方、一般に、吸収体膜にパターニングする前の状態のもの（レジスト膜が形成された状態を含む。）が、反射型マスクブランクと呼ばれ、これが反射型マスクの素材として用いられる。 反射型マスクブランクは、低熱膨張の基板と、その上に形成されたＥＵＶ光を反射する多層反射膜とを有し、一般的には、更に、多層反射膜の上に形成されたＥＵＶ光を吸収する吸収体膜を有する基本構造を有している。多層反射膜としては、通常、モリブデン（Ｍｏ）膜とケイ素（Ｓｉ）膜とを交互に積層することで、ＥＵＶ光に対する必要な反射率を得た多層反射膜が用いられる。更に、多層反射膜を保護するための保護膜として、ルテニウム（Ｒｕ）膜が、多層反射膜の上に形成される（特開２００２－１２２９８１号公報（特許文献１））。一方、吸収体膜としては、ＥＵＶ光に対して消衰係数の値が比較的大きいタンタル（Ｔａ）などが用いられる（特開２００２－２４６２９９号公報（特許文献２））。 特開２００２－１２２９８１号公報特開２００２－２４６２９９号公報 本発明の反射型マスクブランクの第１の態様の一例を示す断面図である。本発明の反射型マスクブランクの第２の態様の一例を示す断面図である。本発明の反射型マスクブランク及び反射型マスクの第３の態様の一例を示し、（Ａ）は反射型マスクブランクの断面図、（Ｂ）は反射型マスクの断面図である。本発明の反射型マスクブランク及び反射型マスクの第４の態様の一例を示し、（Ａ）は反射型マスクブランクの断面図、（Ｂ）は反射型マスクの断面図である。本発明の反射型マスクブランク及び反射型マスクの第５の態様の一例を示し、（Ａ）は反射型マスクブランクの断面図、（Ｂ）は反射型マスクの断面図である。本発明の反射型マスクブランク及び反射型マスクの第６の態様の一例を示し、（Ａ）は反射型マスクブランクの断面図、（Ｂ）は反射型マスクの断面図である。 以下、本発明について更に詳しく説明する。 本発明の反射型マスクブランクは、基板と、基板上（基板の一の主表面（表側の面）上）に形成された露光光を反射する多層反射膜と、多層反射膜上に形成された保護膜とを有する。本発明の反射型マスクブランクは、ＥＵＶ光を露光光とするＥＵＶリソグラフィで用いられる反射型マスク（ＥＵＶマスク）の素材（ＥＵＶマスクブランク）として好適である。ＥＵＶ光を露光光とするＥＵＶリソグラフィに用いられるＥＵＶ光の波長は１３～１４ｎｍであり、通常、波長が１３．５ｎｍ程度の光である。 基板は、ＥＵＶ光露光用として、低熱膨張特性を有するものであることが好ましく、例えば、熱膨張係数が、±２×１０-8／℃以内、好ましくは±５×１０-9／℃の範囲内の材料で形成されているものが好ましい。このような材料としては、チタニアドープ石英ガラス（ＳｉＯ2－ＴｉＯ2系ガラス）などが挙げられる。また、基板は、表面が十分に平坦化されているものを用いることが好ましく、基板の主表面の表面粗さは、ＲＭＳ値で、好ましくは０．５ｎｍ以下、より好ましくは０．２ｎｍ以下である。このような表面粗さは、基板の研磨などにより得ることができる。基板のサイズは、基板の主表面のサイズが、１５２ｍｍ角、基板の厚さが６．３５ｍｍであることが好ましい。このサイズの基板は、いわゆる６０２５基板と呼ばれる基板（主表面のサイズが、６インチ角、厚さが０．２５インチの基板）である。 多層反射膜は、基板の一の主表面に接して設けてよく、また、基板と多層反射膜との間に下地膜を設けてもよい。多層反射膜は、反射型マスクにおいて、露光光であるＥＵＶ光を反射する膜である。多層反射膜はＥＵＶ光に対する屈折率が相対的に高い高屈折率層と、ＥＵＶ光に対する屈折率が相対的に低い低屈折率層を交互に積層した周期積層構造を有する。 高屈折率層はケイ素（Ｓｉ）を含有する層であることが好ましい。高屈折率層は、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）及び水素（Ｈ）から選択される少なくとも１つの添加元素を含有していてもよい。高屈折率層は、更に、添加元素を含有する層と、添加元素を含有しない層との多層で構成されていてもよい。高屈折率層の厚さは、好ましくは３．５ｎｍ以上、より好ましくは４ｎｍ以上であり、また、好ましくは４．９ｎｍ以下、より好ましくは４．４ｎｍ以下である。低屈折率層はモリブデン（Ｍｏ）を含有する層であることが好ましい。低屈折率層は、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、ホウ素（Ｂ）及び水素（Ｈ）から選択される少なくとも１つの添加元素を含有していてもよい。低屈折率層は、更に、添加元素を含有する層と、添加元素を含有しない層との多層で構成されていてもよい。低屈折率層の厚さは、好ましくは２．１ｎｍ以上、より好ましくは２．６ｎｍ以上であり、また、好ましくは３．５ｎｍ以下、より好ましくは３ｎｍ以下である。多層反射膜の厚さは、好ましくは２００ｎｍ以上、より好ましくは２７０ｎｍ以上であり、また、好ましくは４００ｎｍ以下、より好ましくは２９０ｎｍ以下である。 多層反射膜の形成方法としては、ターゲットに電力を供給し、供給した電力で雰囲気ガスをプラズマ化（イオン化）して、スパッタリングを行うスパッタ法や、イオンビームをターゲットに照射するイオンビームスパッタ法が挙げられる。スパッタ法としては、ターゲットに直流電圧を印加するＤＣスパッタ法、ターゲットに高周波電圧を印加するＲＦスパッタ法がある。スパッタ法とは、スパッタガスをチャンバーに導入した状態でターゲットに電圧を印加し、ガスをイオン化し、ガスイオンによるスパッタリング現象を利用した成膜方法で、特にマグネトロンスパッタ法は、生産性において有利である。ターゲットに印加する電力は、ＤＣでもＲＦでもよく、また、ＤＣには、ターゲットのチャージアップを防ぐために、ターゲットに印加する負バイアスを短時間反転するパルススパッタリングも含まれる。 多層反射膜は、例えば、複数のターゲットを装着できるスパッタ装置を用いてスパッタ法により形成することができ、具体的には、ターゲットとして、モリブデン（Ｍｏ）を含有する層を形成するためのモリブデン（Ｍｏ）ターゲット、ケイ素（Ｓｉ）を含有する層を形成するためのケイ素（Ｓｉ）ターゲットなどから適宜選択して用い、スパッタガスとして、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガスなどの希ガスを用いて形成することができる。 また、スパッタリングを、反応性ガスを用いた反応性スパッタリングとする場合は、例えば、窒素（Ｎ）を含有する膜を形成するときには、窒素（Ｎ2）ガスなどの窒素含有ガス、酸素（Ｏ）を含有する膜を形成するときには、酸素（Ｏ2）ガスなどの酸素含有ガス、窒素（Ｎ）と酸素（Ｏ）を含有する膜を形成するときには、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ2）ガスなどの酸化窒素ガス、炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ）を含有する膜を形成するときには、一酸化炭素（ＣＯ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ2）ガスなどの酸化炭素ガス、水素（Ｈ）を含有する膜を形成するときには、水素（Ｈ2）ガスなどの水素含有ガス、炭素（Ｃ）と水素（Ｈ）を含有する膜を形成するときには、メタン（ＣＨ4）ガスなどの炭化水素ガスを、希ガスと共に用いればよい。更に、ホウ素（Ｂ）を含有する層を形成するときには、ホウ素（Ｂ）を添加したモリブデン（Ｍｏ）ターゲット（ホウ化モリブデン（ＭｏＢ）ターゲット）、ホウ素（Ｂ）を添加したケイ素（Ｓｉ）ターゲット（ホウ化ケイ素（ＳｉＢ）ターゲット）などを用いることができる。 保護膜は、反射型マスクブランクにおいて、多層反射膜を保護する膜である。本発明において、保護膜は、ルテニウム（Ｒｕ）と、ニオブ（Ｎｂ）を含有する。また、保護膜は、厚さ方向において、多層反射膜に近接する側（具体的には、多層反射膜に近接する側の界面又は界面部）、及び多層反射膜から最も離間する側（具体的には、多層反射膜から最も離間する側の界面又は界面部）の双方より、ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分を有する構造を有している。従って、保護膜は、厚さ方向において、組成が変化する構造を有しており、多層反射膜に近接する側、及び多層反射膜から最も離間する側以外の部分（内部）に、ルテニウム（Ｒｕ）含有率が低い部分を有している。保護膜は、ルテニウム（Ｒｕ）含有率が段階的及び／又は連続的に変化する構造を有している。保護膜は、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）などの添加元素を含有していてもよいが、多層反射膜に近接する側及び多層反射膜から最も離間する側は、酸素（Ｏ）を含有していないことが好ましく、添加元素を含有していないことがより好ましい。保護膜は、多層反射膜上に形成される。保護膜は、多層反射膜との間に他の膜を介して形成されていてもよいが、通常、多層反射膜に接して形成される。 多層反射膜から最も離間する側のルテニウム（Ｒｕ）含有率を、多層反射膜から最も離間する側より内側（多層反射膜側）のルテニウム（Ｒｕ）含有率より高くすることにより、塩素を含み酸素を含まないガスを用いたドライエッチング、及びＳＰＭ洗浄に対して、高い耐性が得られる。多層反射膜から最も離間する側のルテニウム（Ｒｕ）含有率を、多層反射膜から最も離間する側より内側（多層反射膜側）のルテニウム（Ｒｕ）含有率より高くすることにより、保護膜形成後の洗浄、熱処理、自然酸化などにより、保護膜の表層部に、ニオブ（Ｎｂ）の酸化物が形成されることを抑制することができる。その結果、吸収体膜をパターニングする際に適用される塩素を含み酸素を含まないガスを用いたドライエッチング、ＳＰＭ洗浄における保護膜へのダメージを低減することができる。保護膜の多層反射膜から最も離間する側のルテニウム（Ｒｕ）含有率は、９０原子％以上であることが好ましく、保護膜の多層反射膜から最も離間する側は、ルテニウム（Ｒｕ）以外の元素を実質的に含有しないこと（ルテニウム（Ｒｕ）からなること）がより好ましい。ＳＰＭ洗浄は、硫酸と過酸化水素水との混合液（硫酸過水）による洗浄であり、硫酸過水は、一般に、硫酸と過酸化水素水とが、硫酸：過酸化水素水＝１：０．２５～１の容積比で混合された液である。 多層反射膜から最も離間する側より内側（多層反射膜側）のルテニウム（Ｒｕ）含有率を低く