JP5279840B2

JP5279840B2 - 多層反射膜付基板及び反射型マスクブランク並びに反射型マスクの製造方法

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Publication number: JP5279840B2
Application number: JP2010540439A
Authority: JP
Inventors: 勉笑喜
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-11-11
Also published as: KR101663842B1; US20110217634A1; TWI402612B; JPWO2010061725A1; TW201028791A; WO2010061725A1; US8399160B2; KR20110088492A

Description

本発明は、多層反射膜付基板及び反射型マスクブランク並びに反射型マスクの製造方法に関する。

近年、半導体産業において、半導体デバイスの高集積化に伴い、従来の紫外光を用いたフォトリソグラフィ法の転写限界を上回る微細パターンが必要とされている。このような微細パターンの転写を可能とするため、より波長の短い極端紫外光（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ；以下、ＥＵＶ光と呼ぶ。）を用いた露光技術であるＥＵＶリソグラフィが有望視されている。なお、ここで、ＥＵＶ光とは、軟Ｘ線領域又は真空紫外線領域の波長帯の光を指し、具体的には波長が０．２ｎｍ〜１００ｎｍ程度の光のことである。

このＥＵＶリソグラフィにおいて用いられる露光用マスクとしては、基板（下地基板）上に露光光であるＥＵＶ光を反射する多層反射膜（多層膜）を有し、さらに、多層反射膜上にＥＵＶ光を吸収する吸収体膜（金属膜）がパターン状に設けられた反射型マスクが通常用いられる。
このような反射型マスクを搭載した露光機（パターン転写装置）を用いてパターン転写を行なうと、反射型マスクに入射した露光光は、吸収体膜パターンのある部分では吸収され、吸収体膜パターンのない部分では多層反射膜により反射された光が反射光学系を通して例えば半導体基板（レジスト付きシリコンウエハ）上に転写される。

一方、フォトリソグラフィ工程での微細化に対する要求が高まったことにより、半導体製造プロセスに用いられているフォトリソグラフィ工程での課題が顕著になりつつある。その一つとして、フォトリソグラフィ工程で用いられる、パターンが形成されたフォトマスク基板の欠陥に関する問題があげられる。
従来は、フォトマスク基板の欠陥の存在位置を、基板の端面からの距離で特定していた。このため、位置精度が低く、欠陥を避けて遮光膜にパターニングする場合でもμｍオーダーでの回避は困難であった。このため、パターンを転写する方向を変えたり、転写する位置をｍｍオーダーでラフにずらして欠陥を回避してきた。

このような中、光透過型マスクにおける欠陥位置の検査精度を上げることを目的に透明基板上に基準マークを形成し、これを基準位置として欠陥の位置を特定する試みがある（例えば、特許文献１）。この公報記載の発明では、基準マークである凹部にダストが溜まらないように非常に浅く形成（深さが３μｍ程度）されている。通常の光透過型マスクの場合、基準マークの上面に遮光膜等の薄膜が形成されるが、単層あるいは数層程度であるため、基準マークの深さが浅くても、欠陥検査の際の検査光（１９０〜２６０ｎｍ程度の深紫外光等）でのコントラストが得られて基準マーク位置を認識できる。

特開２００３−２４８２９９号公報

しかしながら、この主表面上から底部に向かって幅が縮小した断面形状の凹部である基準マークを反射型マスクブランクに適用しようとする場合、数十周期の積層膜である多層反射膜がその基準マークの上面に積層されるため、同じ膜厚の通常の遮光膜に比べて凹部の深さと幅が減少しやすく、深さが３μｍ程度では、多層反射膜が一層ずつ積層していくごとに凹部の深さと幅が減少していき、検査光（１９０〜２６０ｎｍ程度の深紫外光等）でのコントラストが得られなくなってしまう。さらに、この多層反射膜上に、キャッピング膜、バッファ膜、吸収体膜が成膜されると、凹部の深さはさらに減少してしまう。
光透過型マスクブランクの場合、欠陥には、ガラス基板に存在する欠陥と、遮光膜に存在する欠陥がある。ガラス基板の欠陥は、ガラス基板の研磨工程が終了後の検査で欠陥の数や位置によって使用可否を選別できる。このため、遮光膜の欠陥回避の方が重要視される。遮光膜の欠陥については、回避しきれない部分にＦＩＢ等による欠陥修正することが可能である。

一方、反射型マスクブランクの場合、ＥＵＶ露光光がガラス基板を透過しないこと、ガラス基板表面の欠陥が多層反射膜に直接的に影響することから、多層反射膜の欠陥が特に問題となる。多層反射膜成膜後の基板についても欠陥検査を行うが、多層反射膜の欠陥は、基板の表面欠陥、多層反射膜成膜時のパーティクルの混入等、多くの要因があるため、光透過型マスクブランクに比べて欠陥の発生率が高く、選別基準を厳格にし過ぎると歩留まりが大幅に悪化してしまう。
このため、許容する欠陥の基準を下げ、多層反射膜の欠陥箇所を露出させないように（つまり、欠陥箇所が吸収体膜で覆われるように）転写パターンを配置して対応する必要があるが、これには欠陥の平面位置を高い精度で特定することが必須である。

本発明は、所定の位置に基準点マークが付けられたガラス基板の上に多層反射膜が成膜された多層反射膜付基板又は、その上に吸収体膜が成膜された反射型マスクブランクにおいて、欠陥検査をする際に、基準点マーク上の多層反射膜又は吸収体膜の最表面に検査光を照射しても、基準点マークの位置とその周囲との間で十分なコントラストが得られ、基準点マークの位置を高い精度で識別できるものを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明者は、基板主表面に、１０μｍ以上の深さおよび８０μｍ以上の幅であり、主表面から底部に向かって幅が縮小した断面形状の凹部を形成し、これを基準点マークとすることを考えた。

つまり本発明に係る反射型マスク用多層反射膜付基板は、基板と、前記基板の主表面上に、高屈折率材料を主成分とする高屈折率層と低屈折率材料を主成分とする低屈折率層とが交互に積層した構造の多層反射膜を有する多層反射膜付基板であって、前記基板の主表面であって前記多層反射膜が形成される部分の所定の位置に、幅８０μｍ以上、深さ１０μｍ以上であり、主表面から底部に向かって幅が縮小した断面形状の凹部である基準点マークが形成され、前記基準点マークの位置は、欠陥検査をする際に、前記基準点マーク上の少なくとも多層反射膜の最表面に検査光を照射した場合に識別可能であることを特徴とする。

上記反射型マスク用多層反射膜付基板においては、前記基準点マークが形成される位置が、反射型マスクのパターン形成領域の外側であり、さらには、前記基板の外縁から所定の幅だけ内側であると好適である。また、前記基準点マークを３つ以上有し、前記３つ以上の基準点マークが一直線上に並ばない位置に形成されていると、さらに好適である。

本発明に係る反射型マスクブランクは、上記反射型マスク用多層反射膜付基板の前記多層反射膜の上に露光光を吸収する吸収体膜を有することを特徴とする。吸収体膜は、Ｔａを主成分とする材料で形成されていると好適である。また、前記多層反射膜と前記吸収体膜との間にＣｒを主成分とするバッファ膜又は、Ｒｕ又はＮｂを主成分とするキャッピング膜を有すると良い。
本発明に係る反射型マスクの製造方法は、上記反射型マスクブランクの前記吸収体膜を所定の形状にパターニングする工程を有することを特徴とする。

本発明に係る多層反射膜付基板では、基板の主表面に１０μｍ以上の深さおよび８０μｍ以上の幅であり、主表面から底部に向かって幅が縮小した断面形状の凹部で基準点マークを形成したことにより、基準点マークの上に多層反射膜を形成しても、欠陥検査の検査光に対する十分なコントラストが得られて、基準点マークの位置を高い精度で識別できる。これにより、欠陥の位置を、基準点マークを基準にμｍオーダーの精度で特定できる多層反射膜付基板が得られる。さらに、この多層反射膜付基板の上面に吸収体膜等を形成して反射型マスクブランクを作製した場合であっても、吸収体膜の上から検査光を照射しても基準点マークとその周囲との間で十分なコントラストが得られる。欠陥の位置をμｍオーダーの精度で特定できるので、吸収体膜への転写パターンのパターニングの際、欠陥を精度よく回避でき、高い精度の反射型マスクを作製することができる。

本発明の実施の形態における反射型マスクブランクを説明するための図。本発明の実施の形態における基準点マークを説明するための図。

以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係る反射型マスクブランクを説明するための図を図１に示す。図１（ａ）が反射型マスクブランクの平面図であり、図１（ｂ）が図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ断面における断面図である。
本発明の実施の形態に係る反射型マスクブランク１０は図１（ａ）に示すとおり、反射型マスクブランク１０の上に基準点マーク１１を有する。同図においては、一例として３つの基準点マーク１１を有する例を示す。基準点マークを形成する領域としては、この反射型マスクブランク１０を用いて反射型マスクを作製する際に転写パターンを形成する領域であるパターン形成領域の外側（例えば、１５２ｍｍ角基板の場合、主表面の１３２ｍｍ角の外側）であって、かつ、反射型マスクブランク１０の外縁から所定の幅（例えば５ｍｍ）だけ内側（例えば、１５２ｍｍ角基板の場合、主表面の１４２ｍｍ角の内側）となる領域が適している。パターン形成領域の内側では、転写パターンと基準点マークが重なってしまう場合があり、反射型マスクブランク１０の外縁付近は平坦度が良好ではなく、基準点マークを形成する際、位置ずれ等を起こす可能性があるためである。図１（ａ）において、一点鎖線Ａが転写パターンエリアの境界を示し、一点鎖線Ｂが反射型マスクブランク１０の外縁付近（外縁から所定の幅）との境界を示す。

なお、基板１の基準点マークを形成する側（多層反射膜を形成する側）の主表面の形状は、例えば１５２ｍｍ角基板の場合においては、１４２ｍｍ角の内側のエリアでの平坦度が０．３μｍ以下であり、かつ、その形状が中央部で相対的に高く、周縁部で相対的に低くなる凸形状であることが望ましい。

本発明の実施の形態に係る反射型マスクブランク１０は、図１（ｂ）に示すとおり、基板１２と、その主表面上に形成された多層反射膜１３と、その上に形成されたバッファ膜１４と、さらにその上に形成された吸収体膜１５を有し、基板１２の裏面に導電膜１６を少なくとも有する。多層反射膜１３は、高屈折率材料を主成分とする高屈折率層と低屈折率材料を主成分とする低屈折率層とが交互に積層した構造を有する。
この多層反射膜１３の例としては、高屈折率材料のＭｏと低屈折率材料のＳｉを交互に複数周期分だけ積層したＭｏ／Ｓｉ多層反射膜があげられる。このほか、Ｍｏ／Ｂｅ多層反射膜、Ｒｕ／Ｓｉ多層反射膜、Ｓｉ／Ｎｂ多層反射膜、ＭｏＣ／Ｓｉ多層反射膜、Ｍｏ化合物／Ｓｉ化合物多層反射膜、Ｍｏ／ＭｏＣ／Ｓｉ多層反射膜などがあげられる。多層反射膜の積層周期としては、ＥＵＶ露光光に対する反射率が５０％以上とするには３０周期以上は必要であり、６０％以上とするには３５周期以上が望ましく、４０周期が最適である。また、これらの場合、多層反射膜の合計膜厚は２１０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが望ましい。
なお、バッファ膜１４、吸収体膜１５及び導電膜１６を形成する前の、基板１２の上に多層反射膜１３が形成された状態のものを多層反射膜付基板と呼ぶ。

次に図２を用いて、基準点マーク１１の形状を説明する。図２（ａ）は、基板１２に形成された基準点マーク１１の断面の拡大図である。基準点マーク１１の形状は、基板主表面の上方から見て（平面視）円形であり、深さ方向にすり鉢上に形成された凹状である。サイズは、一番広い部分の幅(図２（ａ）にＷで示す)が８０μｍ以上で、深さ(図２（ａ）にＤで示す)が１０μｍ以上であると好適である。

なお、基準点マーク１１としては、上記のような凹部を１つ設けた構成の他に、図２（ｂ）に拡大平面図を示すように、上記凹部２１を１つ設け、さらにそれを中心に平面視で上下左右等間隔に４つの凹部２１を設けた構成、すなわち、凹部２１を平面視十字状に配置した構成のものが考えられる。また、基板を平面視で十字線状に掘り込んで形成した構成も考えられる。

以上のような反射型マスクブランク１０では、基板の主表面に１０μｍ以上の深さであり、幅が８０μｍ以上の凹部で基準点マーク１１を形成したことにより、基準点マーク１１の上に多層反射膜１３、バッファ膜１４及び吸収体膜１５を形成しても、欠陥検査の検査光に対する十分なコントラストが得られて、基準点マーク１１の位置を高い精度で識別できる。これにより、欠陥の位置を、基準点マーク１１を基準にμｍオーダーの精度で特定できる反射型マスクブランク１０が得られる。なお、導電性確保のために、基板１２と多層反射膜１３との間に導電性膜を３０ｎｍ以下の範囲（例えば５ｎｍ）で形成した場合においても、前記の同様の深さや幅で基準マーク１１を十分に検出可能である。また、バッファ膜１４、吸収体膜１５及び導電膜１６を形成する前の多層反射膜付基板においても同様の効果が得られる。

なお、基準点マーク１１は、図１（ａ）に示すように、３つ以上設け、それら３つ以上の基準点マークが、一直線上に並ばない位置に設けると、より精度よく欠陥の位置を特定することができ好適である。

次に、基板１２に基準点マーク１１を形成する方法を説明する。基準点マーク１１は、例えば炭酸ガスレーザ（レーザパワーは、例えば、２０ｍＷ）を基板主表面に照射することにより形成することができる。そのほか、ダイヤモンド針等、高硬度材質で形成された針を基板主表面に押し当てて形成する方法等も適用可能である。

（実施例１〜５）
以下、実施例１〜５として、図２に示す形状の基準点マークを付けたガラス基板を用いて反射型マスクブランクを作製し、基準点マークの識別の良否を調べた結果を示す。
まず、基板としては、６インチ角（１５２．４ｍｍ×１５２．４ｍｍ×６．３５ｍｍ）のガラス基板を用い、基準点マークを、基板主表面の中心を基準とした１３２ｍｍ角エリア（このエリアが転写パターンエリア）の外側であって、１４２ｍｍ角の内側のエリアに付けた。１３２ｍｍ角内のエリアは、転写パターンが形成される領域であり、１４２ｍｍ角の外側のエリアは、平坦度が良好ではなく、基準点マークを形成する際、位置ずれ等を起こす可能性があるからである。
基準点マークは、上記で説明した炭酸ガスレーザを用いて、凹部を形成した。その炭酸ガスレーザの照射条件を変えることにより、基準点マークの形状が異なる数種類のガラス基板を用意した。

次に、ガラス基板の主表面上に多層反射膜を形成して多層反射膜付基板を製造した。多層反射膜付基板の製造は、まず上記基板上に、イオンビームスパッタリングにより、ＥＵＶ露光光の波長である１３〜１４ｎｍの領域の反射膜として適したＳｉ層（低屈折率層）とＭｏ層（高屈折率層）とを積層して、合計厚さ２９１ｎｍの多層反射膜（最初にＳｉ層を４．２ｎｍ成膜し、次にＭｏ層を２．８ｎｍ成膜し、これを１周期として４０周期積層した後、最後にＳｉ膜を１１ｎｍ成膜）を形成した。Ｍｏ層の成膜については、Ｍｏターゲットからの飛散粒子が基板の垂直方向に対して６３°傾斜して入射（斜入射成膜）するようにした。また、Ｓｉ層の成膜については、Ｓｉターゲットからの飛散粒子が基板の垂直方向に入射（直入射成膜）するようにした。

次に、この多層反射膜付基板を基に、反射型マスクブランクを製造した。上記多層反射膜の上面に、窒化クロム（ＣｒＮ：Ｎ＝１０原子％）からなるバッファ膜を形成した。成膜は、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置により行い、膜厚は１０ｎｍとした。さらにその上に、タンタルホウ素窒化物（ＴａＢＮ）からなる吸収体膜を、膜の厚さが５０ｎｍで成膜した。成膜は、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置により行い、ＴａＢ合金ターゲット（Ｔａ：Ｂ＝８０：２０原子％比）で、スパッタガスとして、キセノン（Ｘｅ）ガスと窒素ガス（Ｎ_２）の混合ガス（Ｘｅ：Ｎ_２＝１２．９：６流量比）を用いて行った。

また、ガラス基板の裏側には、窒化クロム（ＣｒＮ：Ｎ＝１０原子％）からなる導電膜を膜厚７０ｎｍで形成した。成膜は、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置により行った。

上記のような方法で製造した、基準点マークの形状（径Ｗ及び深さＤ）の異なる数種類の反射型マスクブランクについて、基準点マークの認識の良否を確認した。
基準点マークの認識の良否は、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製のマスク検査機ＫＬＡ−５Ｓｅｒｉｅｓを用いて、様々な径および深さの基準点マークを準備し、確認を行った。その結果を表１に示す。

表１からわかるように、基準点マークの径Ｗが１００μｍの場合、深さＤが１０μｍ以上のもの(実施例１、２、３)については、基準点マークが良好に認識できたが、深さＤが１０μｍ未満のもの(比較例１、２)については、基準点マークが良好には認識できなかった。また、基準点マークの深さＤが１０μｍの場合、径Ｗが８０μｍ以上のもの(実施例４、５)については、基準点マークが良好に認識できたが、径Ｗが８０μｍ未満のもの(比較例３、４、５)については、基準点マークが良好には認識できなかった。

以上の結果から、基準点マークの形状を、径Ｗが８０μｍ以上で深さＤが１０μｍ以上とした場合に、基準点マークを良好に認識できる反射型マスクブランクを得ることができることがわかった。

なお、本発明に係る反射型マスクブランクを用いて反射型マスクを製造するには、基準点マークを良好に認識できるので、反射型マスクブランク内の欠陥の位置を精度よく特定することができ、吸収体膜への転写パターンのパターニングの際に、欠陥を精度よく回避した上でパターニングすることで、欠陥の少ない反射型マスクを製造することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。例えば、上記実施の形態では、多層反射膜と吸収体膜との間に窒化クロムからなるバッファ膜を形成したが、多層反射膜と吸収体膜との間にＲｕ又はＮｂを主成分とするキャッピング膜を形成しても良い。このキャッピング膜の膜厚は、２ｎｍから５ｎｍ程度の範囲とするとよい。

さらには、吸収体層の上面にタンタルホウ素酸化物（ＴａＢＯ）からなる低反射層を形成しても良い。層の厚さを１５ｎｍとすれば好適であり、成膜は、ＤＣマグネトロンスパッタリング装置により行い、ＴａＢ合金ターゲット（Ｔａ：Ｂ＝８０：２０原子％比）で、スパッタガスとして、アルゴン（Ａｒ）ガスと酸素ガス（Ｏ_２）の混合ガス（Ａｒ：Ｏ_２＝５８：３２．５流量比）を用いて行うことができる。

また、上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

Claims

基板と、前記基板の主表面上に、高屈折率材料を主成分とする高屈折率層と低屈折率材料を主成分とする低屈折率層とが交互に積層した構造の多層反射膜を有する多層反射膜付基板であって、
前記基板の主表面であって前記多層反射膜が形成される部分の所定の位置に、幅８０μｍ以上、深さ１０μｍ以上であり、主表面から底部に向かって幅が縮小した断面形状の凹部である基準点マークが形成され、
前記基準点マークの位置は、欠陥検査をする際に、前記基準点マーク上の少なくとも多層反射膜の最表面に検査光を照射した場合に識別可能である反射型マスク用多層反射膜付基板。
前記基準点マークが形成される位置が、反射型マスクのパターン形成領域の外側である請求項１記載の反射型マスク用多層反射膜付基板。
前記基準点マークが形成される位置が、前記基板の外縁から所定の幅だけ内側である請求項１記載の反射型マスク用多層反射膜付基板。
前記基準点マークを３つ以上有し、前記３つ以上の基準点マークが一直線上に並ばない位置に形成されている請求項１乃至３のいずれか記載の反射型マスク用多層反射膜付基板。
請求項１乃至４のいずれかに記載の反射型マスク用多層反射膜付基板の前記多層反射膜の上に露光光を吸収する吸収体膜を有する反射型マスクブランク。
前記吸収体膜は、Ｔａを主成分とする材料で形成されていることを特徴とする請求項５記載の反射型マスクブランク。
前記多層反射膜と前記吸収体膜との間にＣｒを主成分とするバッファ膜を有する請求項６記載の反射型マスクブランク。
前記多層反射膜と前記吸収体膜との間にＲｕ又はＮｂを主成分とするキャッピング膜を有する請求項６記載の反射型マスクブランク。
請求項６乃至８のいずれか記載の反射型マスクブランクの前記吸収体膜を所定の形状にパターニングする工程を有する反射型マスクの製造方法。