JP5765666B2 - 反射型マスク - Google Patents

Description

本発明は、反射型マスクに関し、より詳細には極端紫外線（以下、ＥＵＶと呼ぶ（ＥＵＶ：Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ））を光源とするＥＵＶリソグラフィを用いた半導体製造装置などに利用される反射型マスクに関する。

（ＥＵＶリソグラフィの説明）
近年の半導体デバイスの微細化に伴い、波長が１３．５ｎｍ近傍のＥＵＶを光源に用いたＥＵＶリソグラフィが提案されている。ＥＵＶリソグラフィは光源波長が短く光吸収性が非常に高いため、真空中で行われる必要がある。また、ＥＵＶの波長領域においては、ほとんどの物質の屈折率は１よりもわずかに小さい値である。このため、ＥＵＶリソグラフィにおいては従来から用いられてきた透過型の屈折光学系を使用することができず、反射光学系となる。従って、原版となるフォトマスク（以下、マスクと呼ぶ）も、従来の透過型のマスクは使用できないため、反射型のマスクとする必要がある。

（ＥＵＶマスクとブランク構造の説明）
このような反射型マスクは、マスクブランクスと呼ばれる基板を元に作成される。この基板の表面には、低熱膨張基板の上に露光光源波長に対して高い反射率を示す多層反射層と、露光光源波長の吸収層とが順次形成されている。基板の裏面には、露光機内における静電チャックのための裏面導電膜が形成されている。また、上述した多層反射層と、吸収層の間に緩衝層を有する構造を持つものもある。

マスクブランクスから反射形マスクへ加工する際には、電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィとエッチング技術により吸収層を部分的に除去し、緩衝層を有する構造の場合はこれも同じく除去し、吸収部と反射部からなる回路パターンを形成する。このように作成された反射型マスクによって反射された光像が反射光学系を経て半導体基板上に転写される。

（ＥＵＶマスクの吸収層の膜厚と反射率の説明）
反射光学系を用いた露光方法では、マスク面に対して垂直方向から所定角度傾いた入射角（一例として通常６°）で照射されるため、吸収層の膜厚が厚い場合、パターン自身の影が生じる。この影となった部分における反射強度は、影になっていない部分よりも小さいため、コントラストが低下し、転写パターンのエッジ部がぼやけたり、設計寸法からずれたりすることがある。このような現象をシャドーイングと呼び、反射マスクの原理的課題の一つとなっている。

このようなパターンエッジ部のぼやけや設計寸法からのずれを防ぐためには、吸収層の膜厚は小さくし、パターンの高さを低くすることが有効である。しかし、吸収層の膜厚が小さくなると、吸収層における遮光性が低下し、転写コントラストが低下し、転写パターンの精度低下となる。すなわち、吸収層を薄くし過ぎると、転写パターンの精度を保つための必要なコントラストが得られなくなってしまう。

以上述べたように、吸収層の膜厚は厚すぎても薄すぎても問題になるので、現在では概ね５０〜９０ｎｍの間になっており、ＥＵＶ光の吸収層での反射率は０．５〜２％程度である。

（隣接するチップの多重露光の説明）
一方、反射型マスクを用いてシリコンウエハーのような半導体基板上に転写回路パターンを形成する際には、一枚の半導体基板上に複数の回路パターンのチップが形成される。この隣接するチップ間において、チップ外周部が重なる領域が存在する場合がある。ウェハ１枚あたりに取れるチップを出来るだけ増やしたいという生産性向上のために、チップを高密度に配置するためである。

この場合、チップ外周部が重なる領域については複数回（最大で４回）に渡り露光（多重露光）されることになる。この転写パターンのチップ外周部はマスク上でも外周部であり、通常、吸収層の部分である。しかしながら、上述したように吸収層上でのＥＵＶ光の反射率は、０．５〜２％程度であるために、多重露光によりチップ外周部が感光してしまう問題があった。このため、マスク上のチップ外周部は通常の吸収層よりもＥＵＶ光の遮光性が高く、反射率にして０．３％以下となる低反射率領域（以下、遮光枠と呼ぶ）である必要性が出てきた。

このような問題を解決するために、反射型マスクの吸収層から多層反射層までを掘り込んだ溝を形成することや、反射型マスク上にレーザ照射もしくはイオン注入することで多層反射層の反射率を低下させることにより、露光光源波長に対する遮光性の高い遮光枠を設けた反射型マスクが提案されている。（例えば、特許文献１参照）

特開２００９−２１２２２０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では、マスクパターン作成後の多層反射層の掘り込みはＳｉとＭｏの合計８０層を加工する必要があり、このように反射型マスクの吸収層から多層反射層までを掘り込んだ溝を形成するという技術では、マスクパターンを作成した後に多層反射層の掘り込みを行うことになり、パーティクル発生は避けられず、マスク品質の低下を招くという不都合があった。また、上層の吸収層を除去した後に、多層反射層を除去することから、多層反射層がほんの数層残ってしまった場合は、逆に反射率を高くしてしまうという不都合があった。

また、反射率の低い遮光枠を反射型マスク上にレーザ照射またはイオン注入することで形成するという技術では、多層反射層以外によるレーザ光またはイオンの損失があるため、この損失分を考慮したレーザ光もしくはイオンを照射しなくてはならない。すると、多層反射層以外の膜においてレーザ光またはイオンの照射によるダメージが生じ、吸収層の露光光源波長の吸収率の低下してしまうという不都合があった。

従来の方法では、いずれにせよ、反射型マスク上にすでに形成された回路パターンの近傍の部分について、複雑な加工や処理をする必要があるという不都合があった。

本発明の目的は、複雑な加工や処理をすることなく簡単な工程により装着された、高い遮光性を有する遮光枠を備える反射型マスクを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。

本発明は、極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィに用いられる反射型マスクに関する。当該反射型マスクは、基板と、基板の回路パターン形成面に形成された回路パターン部と、回路パターン部の外周に設けられ、回路パターン部の極端紫外線吸収領域よりも極端紫外線に対する反射率が低い遮光部とを備え、遮光部は、基板と別体の遮光部材を、基板に装着して形成され、遮光部材は、少なくとも極端紫外線を吸収する吸収層と基板に接着する接着層とを備え、吸収層は、タンタル（Ｔａ）の窒素化合物、タンタルホウ素窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルシリコン（ＴａＳｉ）、タンタル（Ｔａ）及びそれらの酸化物（ＴａＢＯＮ、ＴａＳｉＯ、ＴａＯ）からなる群より選択される、極端紫外線に対する反射率が０．３パーセント以下である材料よりなり、吸収層と接着層とにより構成される額縁状の形状を有する遮光枠板であることを特徴とする。

本発明によれば、上述の特徴を有することから、下記に示すことが可能となる。

すなわち、極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィに用いられる反射型マスクにおいて、基板と、基板の回路パターン形成面に形成された回路パターン部と、回路パターン部の外周に設けられ、回路パターン部の極端紫外線吸収領域よりも極端紫外線に対する反射率が低い遮光部とを備え、遮光部は、基板と別体の遮光部材を、基板に装着して形成されているので、複雑な加工や処理をすることなく簡単な工程により、高い遮光性の遮光枠を有する反射型マスクを得ることが可能となる。

また、遮光部材は額縁状の形状に形成されているので、多重露光された場合でも半導体基板上のチップ外周部が感光してしまうことを防ぐことができる。

また、遮光部材は少なくとも極端紫外線を吸収する吸収層と基板に接着する接着層とを備えるので、遮光部材を基板に装着できる。

そして、遮光部材の吸収層の極端紫外線に対する反射率は０．３パーセント以下であるので、十分な遮光性を有することができる。

本発明の一実施形態に用いられる反射型マスクの一例を示す概略図 本発明の一実施形態である反射型マスクの要部を示す概略図 本発明の一実施形態である反射型マスクを示す概略図 本発明の実施例におけるＥＵＶ反射率を示す概略図

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

（遮光枠取り付け前の反射型マスク１００の説明）
まず、本発明の一実施形態である反射型マスクであって、遮光枠取り付け前の反射型マスク１００について、図１を参照して説明する。図１は、電子線リソグラフィによりパターニングされた反射型マスク１００の回路パターン形成面の概略図を示している。回路パターン領域１１の外周領域２１と遮光領域３１との表面は吸収膜、または多層反射膜で形成されている。

（遮光枠板（遮光部材）２００の説明）
次に、本発明の一実施形態である反射型マスク１００の遮光に用いられる遮光枠板２００について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、遮光枠板２００の表面を示している。遮光枠板２００は、反射型マスク１００の遮光領域３１の大きさの、四角い額縁状の形状をしている。図２（ｂ）は、遮光枠板のＡ−Ａ線矢視方向の断面図を示している。遮光枠板２００は、ＥＵＶ光に対して低い反射率を示す材料から成る吸収層４１と接着層５１とにより構成されている。

遮光枠板２００の吸収層４１は、単層構造でも多層構造でも良い。例えば、吸収層４１を２つの層として、下の層として強度の強いプラスチックまたはアルミニウム等を用い、その表面の上の層としてＥＵＶ光に対する反射率の低いタンタル（Ｔａ）の窒素化合物（ＴａＮ）等を成膜して形成した構成としてもよい。吸収層４１の他の材料として、タンタルホウ素窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルシリコン（ＴａＳｉ）、タンタル（Ｔａ）やそれらの酸化物（ＴａＢＯＮ、ＴａＳｉＯ、ＴａＯ）を使用してもよい。吸収層４１を、スパッタ、メッキ、化学気層堆積（ＣＶＤ）等により成膜することで形成してもよい。
また、下の層として、例えばシリコンの薄板等、半導体基板と同じ膨張率のものを用いてもよい。

遮光枠板２００の裏面に設けられた接着層５１に使用される接着剤の接着力は、元の反射型マスク１００から剥がれない程度以上であればよい。接着層５１の材料としては、例えばシリコーン系、アクリル系、スチレン系、ビニル系、ゴム系等の接着剤で構成される。

このように、遮光枠板２００を反射型マスク１００と別体で構成することにより、反射型マスク１００に加工や処理による影響を与えることなく、十分な反射率等の性能を有する遮光枠板２００を得ることができる。

（遮光枠付き反射型マスク３００の説明）
最後に、本発明の一実施形態である、遮光枠付き反射型マスク３００について、図３を参照して説明する。図３は、作成した遮光枠付き反射型マスク３００を表面から見た図である。遮光枠付き反射型マスク３００は、元の反射型マスク１００の回路パターン領域１１の外側となる遮光領域３１に、接着層５１により接着して遮光枠板２００を装着し、作成した。

以上の構成により、吸収層や多層反射層の加工によるダメージや、光学的性質の変化なく、簡単な工程により反射型マスクに高い遮光性を有することができる。また、この反射型マスクを半導体製造に用いることにより、多重露光された場合でもチップ外周部が感光してしまうことを防ぎ、高品質の半導体を製造できる。

以下、本発明の反射型マスクの製造方法の実施例を説明する。まず、図１に示す反射型マスクを用意した。回路パターン領域１１の外周部２１の表面は吸収膜で形成した。次に、遮光枠板２００は、遮光領域３１と同じ大きさを有するアルミニウムから成る基板の表面上に、タンタルナイトライド（ＴａＮ）から成る吸収層４１をスパッタリング装置により形成した。このときの吸収層４１の膜厚は１００ｎｍとした。また、接着層５１にはシリコーン系から成る接着剤を形成して、パターニングされた元の反射型マスク１００の回路パターン形成面の遮光領域３１に接着剤で装着した。以上より、回路パターン領域１１の外側にＥＵＶ光に対する反射率が充分に小さい遮光枠付き反射型マスク３００が完成した。

こうして作製した遮光枠付き反射型マスク３００のＥＵＶ光（波長１３．５ｎｍ）に対する反射率を測定した。図４に示すように、回路パターン領域１１の外周部の吸収膜の反射率が１．２４％であるのに対し、遮光領域３１の表面に装着された遮光枠板２００の反射率は０．１１％となった。

そして、この反射型マスク３００を用いて１３．５ｎｍのＥＵＶを光源とした露光を行い、半導体基板上に隣接した４つのチップを転写した。隣接したチップにおいて、作製した反射型マスク上の遮光枠に相当する領域の一部は重なっていたにもかかわらず、半導体基板上の当該領域におけるレジストの感光は確認されなかった。

１１ 回路パターン領域
２１ 外周領域
３１ 遮光領域
４１ 吸収層
５１ 接着層
１００ 反射型マスク
２００ 遮光枠板
３００ 遮光枠付き反射型マスク

Claims (1)

1. 極端紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィに用いられる反射型マスクであって、
   基板と、
   前記基板の回路パターン形成面に形成された回路パターン部と、
   前記回路パターン部の外周に設けられ、前記回路パターン部の極端紫外線吸収領域よりも極端紫外線に対する反射率が低い遮光部とを備え、
   前記遮光部は、前記基板と別体の遮光部材を、前記基板に装着して形成され、
   前記遮光部材は、少なくとも極端紫外線を吸収する吸収層と前記基板に接着する接着層とを備え、
   前記吸収層は、タンタル（Ｔａ）の窒素化合物、タンタルホウ素窒化物（ＴａＢＮ）、タンタルシリコン（ＴａＳｉ）、タンタル（Ｔａ）及びそれらの酸化物（ＴａＢＯＮ、ＴａＳｉＯ、ＴａＯ）からなる群より選択される、極端紫外線に対する反射率が０．３パーセント以下である材料よりなり、
   前記吸収層と前記接着層とにより構成される額縁状の形状を有する遮光枠板であることを特徴とする反射型マスク。

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