KR100906026B1 - 반사형 포토마스크 블랭크, 반사형 포토마스크, 및 이것을이용한 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

기판 상에, 다층 반사막, 탄탈 및 규소를 함유하는 제1 광 흡수층, 및 질소 및 산소 중 적어도 1개, 탄탈, 및 규소를 함유하는 제2 광 흡수층을 적층한 반사형 포토마스크 블랭크.

기판, 다층 반사막, 광 흡수층, 반사형 포토마스크 블랭크

Description

반사형 포토마스크 블랭크, 반사형 포토마스크, 및 이것을 이용한 반도체 장치의 제조 방법{REFLECTIVE PHOTOMASK BLANK, REFLECTIVE PHOTOMASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE USING SAME}

본 발명은, 극단 자외광, 즉 EUV(Extreme Ultra Violet)광, 특히 연X선 영역의 파장을 갖는 광에 의한 포토리소그래피법을 이용한 반도체 장치의 제조 방법, 그를 위한 반사형 포토마스크, 및 이것에 이용되는 반사형 포토마스크 블랭크에 관한 것이다．

최근의 반도체 소자에서의 고집적화에 수반하여，포토리소그래피법에 의한 Si 기판 상에의 필요한 패턴 전사의 미세화가 가속되고 있다．

종래의 램프 광원(파장 365㎚)이나 엑시머 레이저 광원(파장 248㎚, 193㎚)을 이용한 포토리소그래피법에서의 광원의 단파장화는 노광 한계에 근접하고 있다. 이로부터, 특히 100㎚ 이하의 미세 가공을 가능하게 하는 새로운 포토리소그래피법의 확립이 급무로 되어 왔다.

이 때문에, 보다 단파장역의 엑시머 레이저광인 F₂ 레이저광(파장 157㎚)에 의한 포토리소그래피법의 개발이 진행되고 있다. 그러나, 통상적으로, 노광 파장 의 반파장의 사이즈가 실질적인 현상 한계이기 때문에, 이 경우에도 70㎚ 정도가 한계이었다.

따라서, 예를 들면 일본 특개2001-237174호 공보에 기재된 바와 같이, 최근, F₂ 레이저광보다도 1자릿수 이상 짧은 10 내지 15㎚의 파장을 갖는 EUV 광(파장 13㎚)을 광원으로 하는 EUV 리소그래피법의 개발이 행해지고 있다.

EUV 광의 파장역에서의 물질의 굴절율이 1보다 약간 작은 정도이다. 이 EUV 리소그래피법에서는, 종래의 노광원에서 이용되는 굴절 광학계를 사용할 수 없으므로, 반사 광학계에 의한 노광이 이용된다. 또한，EUV 광의 파장역에서는 대부분의 물질이 높은 광 흡수성을 갖는다. 이 때문에, 패턴 전사용 포토마스크로서, 기존의 투과형 포토마스크가 아니라, 반사형 포토마스크가 이용된다. 이와 같이, EUV 리소그래피법에서는, 노광에 사용하는 광학계 및 포토마스크 등이, 종래의 노광 기술과는 현저하게 상이하다．

이 EUV 리소그래피용의 반사형 포토마스크는, 평탄한 Si 기판 혹은 합성 석영 기판 상에, EUV 파장역에서의 반사율이 큰 미러(반사경)를 형성하고, 그 상에 EUV 광에 대하여 특히 흡수성이 높은 중금속으로 이루어지는 광 흡수층을, 원하는 노광 패턴에 따라서 패턴 가공해서 더 형성한 것이다.

EUV 광에 대한 미러(반사경)는, 굴절율이 크게 상이한 재료의 조합에 의한 다층 반사막으로 구성된다. 반사형 포토마스크에서는, 다층 반사막 표면이 광 흡수층 패턴에 의해 덮힌 흡수 영역과, 광 흡수층이 없고, 다층 반사막 표면이 노출 된 반사 영역과의 EUV 노광 반사율의 콘트라스트에 의해, 노광 패턴의 패턴 전사를 행한다.

통상적으로, 광 흡수층에 형성된 패턴의 검사는, 파장 190㎚ 내지 260㎚정도의 DUV(원자외)광을 마스크 표면에 입사시키고, 그 반사광을 검출하고, 그 반사율의 콘트라스트를 조사함으로써 행해진다. 구체적으로는, 광 흡수층의 패턴 가공 전에, 다층 반사막의 보호층으로서 광 흡수층 바로 아래에 임의로 형성되는 버퍼층 표면이 반사 영역으로 되고, 패턴 가공된 광 흡수층 표면으로 이루어지는 흡수 영역과의 반사율의 콘트라스트에 의해, 광 흡수층이 설계대로 패턴 성형 가공되어 있는지의 여부의 제1단계째의 검사가 우선 행해진다. 거기에서는, 원래 에칭될 광 흡수층이 에칭되지 않고 버퍼층 상에 남아 있는 개소(흑 결함)나, 원래 에칭되지 않고 버퍼층 상에 남아야 할 광 흡수층의 일부가 에칭된 개소(백 결함)의 검출을 행한다.

이 제1단계째의 검사에서 검출된 결함을 수정한 후, 다시 버퍼층의 제거를 행하고, 버퍼층 바로 아래의 다층 반사막 표면을 노출시킨 후, 광 흡수층에 형성된 패턴에 대한 제2단계째의 최종 검사가 행해진다. 이 최종 검사는, 광 흡수층 표면으로 이루어지는 흡수 영역과, 다층 반사막 표면으로 이루어지는 반사 영역과의 반사율의 콘트라스트를 관측함으로써 행해진다. 또한, 버퍼층의 제거는 행하지 않아도 되는 경우도 있지만, 다층 반사막 표면에 버퍼층의 피복막이 있으면 다층 반사막의 반사율을 저하시키는 경향이 있기 때문에, 버퍼층은 제거되는 경우가 많다.

전술한 제1단계째, 및 제2단계째의 DUV 검사광에 의한 광 흡수층 패턴의 검 사에서는, 각각 광 흡수층이 제거된 버퍼층 표면과, 광 흡수층이 제거되지 않고 남은 광 흡수층 표면, 및 버퍼층이 제거된 다층 반사막 표면과 광 흡수층 표면과의 DUV 광 반사율 콘트라스트를 관측함으로써 행해진다. 따라서, 검사 정밀도를 보다 향상시키기 위해서는, 제1단계째의 검사에서는, 버퍼층 표면과 광 흡수층 표면, 제2단락째의 검사에서는 다층 반사막 표면과 광 흡수층 표면에서, 각각 DUV 검사 파장에서의 반사율의 차가 큰 것이 요망된다.

<발명의 개시>

본 발명은, 전술한 EUV 리소그래피를 개량하기 위해 이루어진 것으로, 노광 패턴의 전사 시에서의 EUV 광 노광 반사율뿐만 아니라, 광 흡수성 적층의 패턴 검사에서의 DUV 광 노광 반사율이 충분히 낮아, 반사 영역에 대하여, 충분한 반사율 콘트라스트가 얻어지는 광 흡수성 적층을 갖고, 정밀도가 높은 검사 및 정밀도가 높은 마스크 패턴 전사가 가능한 반사형 포토마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 마스크 패턴 전사 시에서의 EUV 광 노광 반사율뿐만 아니라, 광 흡수성 적층 패턴 검사에서의 DUV 광 노광 반사율이 충분히 낮아, 반사 영역에 대하여, 충분한 반사율 콘트라스트가 얻어지는 광 흡수성 적층을 갖고, 정밀도가 높은 검사에서, 정밀도가 높은 패턴 전사가 가능한 반사형 포토마스크를 가공할 수 있는 반사형 포토마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, EUV 광에 의한 정밀도가 높은 패턴 전사가 가능한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 기판과, 그 기판 상에 형성된 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성되고, 탄탈 및 규소를 함유하는 제1 광 흡수층, 및 그 제1 광 흡수층 상에 적층된, 탄탈, 규소, 및 질소 또는 산소를 함유하는 제2 광 흡수층을 포함하는 광 흡수성 적층을 적어도 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크를 제공한다.

또한, 본 발명은, 기판과, 그 기판 상에 형성된 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성되고, 탄탈 및 규소를 함유하는 제1 광 흡수층, 및 그 제1 광 흡수층 상에 적층된, 탄탈, 규소, 및 질소 또는 산소를 함유하는 제2 광 흡수층을 포함하는 광 흡수성 적층을 갖고, 그 광 흡수성 적층이 패턴 가공된 반사형 포토마스크를 제공한다.

또한, 본 발명은, 기판과, 그 기판 상에 형성된 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성되고, 탄탈 및 규소를 함유하는 제1 광 흡수층, 및 그 제1 광 흡수층 상에 적층된, 탄탈, 규소, 및 질소 또는 산소를 함유하는 제2 광 흡수층을 포함하는 광 흡수성 적층을 갖고, 그 광 흡수성 적층이 패턴 가공된 반사형 포토마스크에, 극단 자외광을 조사하고, 그 반사광에 의해, 반도체 기판 상에 형성된 극단 자외광용 레지스트층을 노광하여, 패턴을 전사하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.

도 1은, 본 발명의 반사형 포토마스크 블랭크의 일 실시예를 도시하는 단면도.

도 2는, 반사형 포토마스크의 일 실시예를 도시하는 단면도.

도 3은, Ta와 Si로 이루어지는 합금막에 관한 X선 회절 데이터의 일례를 도시하는 그래프도．

도 4는, TaSi계 재료에 관한 소쇠 계수와 시트 저항의 관계를 도시하는 도면.

도 5는, TaSi계 재료에 관한 소쇠 계수와 시트 저항의 관계를 도시하는 도면.

도 6은, TaSi계 재료에 관한 소쇠 계수와 시트 저항의 관계를 나타내는 도면.

도 7은, TaSi계 재료에 관한 소쇠 계수와 시트 저항의 관계를 나타내는 도면.

도 8은, TaSi계 재료에 관한 소쇠 계수와 시트 저항의 관계를 나타내는 도면.

도 9는, 제1 광 흡수층의 소쇠 계수와 제2 광 흡수층의 막 두께와의 관계를 도시하는 그래프.

도 10은, 본 발명의 제1 관점에 따른 반사형 포토마스크의 일례의 제조 공정을 도시하는 개략적인 단면도.

도 11은, 본 발명의 제1 관점에 따른 반사형 포토마스크의 일례의 제조 공정을 도시하는 개략적인 단면도.

도 12는, 본 발명의 제1 관점에 따른 반사형 포토마스크의 일례의 제조 공정 을 도시하는 개략적인 단면도.

도 13은, 본 발명의 제1 관점에 따른 반사형 포토마스크의 일례의 제조 공정을 도시하는 개략적인 단면도.

도 14는, 제1 광 흡수층과 제2 광 흡수층의 두께를 변화시킨 경우의 광 흡수성 적층의 분광 반사율 특성을 도시하는 그래프.

도 15는, 제1 광 흡수층과 제2 광 흡수층의 두께를 변화시킨 경우의 광 흡수성 적층의 분광 반사율 특성을 도시하는 그래프.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

본 발명의 반사형 포토마스크 블랭크는, 기판과, 기판 상에 형성된 다층 반사막과, 다층 반사막 상에 형성된 광 흡수성 적층을 갖고, 이 광 흡수성 적층은, 탄탈 및 규소를 함유하는 제1 광 흡수층, 및 제1 광 흡수층 상에 적층된, 탄탈, 규소, 및 질소를 함유하는 제2 광 흡수층을 포함하는 적층 구조를 갖는다.

반사형 포토마스크 블랭크는 반사형 포토마스크를 가공하기 전의 제품이며, 광 흡수성 적층은, 전사되는 노광 패턴에 따른 패턴 가공이 이루어져 있지 않다.

본 발명의 반사형 포토마스크는, 광 흡수성 적층이 패턴 가공되어 있는 것 외에는, 상기 반사형 포토마스크 블랭크와 마찬가지의 구성을 갖는다.

본 발명에 따르면, 반사형 포토마스크 블랭크 및 반사형 포토마스크에 사용되는 광 흡수성 적층이, 적어도 EUV 광 노광에 대한 반사율이 낮은 제1 광 흡수층과, EUV 광 노광에 대한 반사율 및 DUV 광 노광에 대한 반사율이 낮은 제2 광 흡수층과의 적층을 포함함으로써, EUV 광에 의한 패턴 전사 노광 시뿐만 아니라 DUV 광 에 의한 검사 노광 시에서도, 반사 영역에 대하여 양호한 반사율 콘트라스트가 얻어진다. 이에 의해, 반사형 포토마스크의 검사 정밀도 및 패턴 전사 정밀도가 양호하게 된다.

또한, 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법은, 상기 반사형 포토마스크에, 극단 자외(EUV)광을 조사하고, 그 반사광을, 반도체 기판 상에 형성된 EUV 광용 레지스트층에 노광시킴으로써 패턴을 전사하는 공정을 포함한다.

또한, 다음으로, 현상 공정에서 불필요한 부분의 레지스트층을 제거하고, 기판 상에 레지스트층의 패턴을 형성시킨 후, 이 레지스트층의 패턴을 마스크로 하여 피가공층을 에칭 처리하고, 다음으로 레지스트층의 패턴을 제거함으로써, 포토마스크 패턴에 충실한 패턴을 기판 상에 전사할 수 있다. 이와 같이 하여 반도체 장치가 얻어진다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

도 1은, 본 발명의 반사형 포토마스크 블랭크의 일 실시예를 도시하는 단면도이고, 또한, 도 2는, 반사형 포토마스크의 일 실시예를 도시하는 단면도를 각각 도시한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 반사형 포토마스크 블랭크(10)는, 기판(1) 상에 다층 반사막(2), 버퍼층(3), 및 광 흡수성 적층(4)을 순차적으로 적층한 구조를 갖는다. 광 흡수성 적층(4)은, 버퍼층(3) 상에 형성된 제1 광 흡수층(41)과 그 위에 형성된 제2 광 흡수층(42)의 2층을 적층한 구조를 갖는다. 버퍼층(3)은 임의로 형성될 수 있다. 또한, 다층 반사막(2)은 다층 적층되어 있지만, 간략 하게 단층으로 나타내고 있다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 반사형 포토마스크(20)는, 제1 광 흡수층(41) 및 제2 광 흡수층(42)으로 이루어지는 광 흡수성 적층(4) 대신에, 패턴 가공된 제1 광 흡수층(41a), 및 패턴 가공된 제2 광 흡수층(42a)으로 이루어지는 광 흡수성 적층(4a)이 형성되어 있는 것, 및 버퍼층(3) 대신에 패턴 가공된 버퍼층(3a)이 형성되어 있는 것 이외에는, 도 1과 마찬가지의 구조를 갖는다. 반사형 포토마스크(20)에서는, 이 패턴 가공에 의해, 광 흡수성 적층(4)이 부분적으로 제거되어 다층 반사막(2) 표면의 일부가 노출된 부분이 반사 영역 B, 제거되지 않고 남은 광 흡수성 적층(4) 표면이 흡수 영역 A를 구성하고 있다． 이 때, 버퍼층(3)과 다층 반사막(2) 사이에, 도시하지 않은 캡핑층을 형성하여, 다층 반사막(2)을 보호하는 것이 가능하다. 캡핑층의 재료로서는, 예를 들면 Ru, Zr, Si, Nb, 이들의 질화물 및 산화물 등을 예로 들 수 있다.

광 흡수성 적층의 하층으로 되는 제1 광 흡수층은 Ta와 Si를 함유한다.

Ta는 EUV 광 등의 단파장역의 광에 대한 흡수성이 높은 재료이다. 그러나，Ta단체막은, α-Ta나 β-Ta라고 하는 결정 상태의 막으로 되는 것이 많다. 이러한 결정 상태이면, Ta 결정 입자의 영향으로 표면이 거칠어져, 평활성이 높은 광 흡수성 적층 표면을 얻기 어렵다. 또한, 이 Ta 결정 입자의 영향으로 드라이 에칭에 대한 광 흡수성 적층이 양호한 에칭 이방성을 얻기 어려워, 패턴 엣지가 거칠어져, 패터닝 정밀도가 저하되는 경향이 있다. 광 흡수성 적층 표면에서의 평활성을 확보함과 함께, 이 광 흡수성 적층에 드라이 에칭을 이용한 이방성 가공에 의한 패턴 형성을 행하는 경우에는, 광 흡수성 적층의 결정 상태가 아몰퍼스인 것이 바람직하다.

Ta에 적량의 Si를 더하면, 얻어진 합금은, 아몰퍼스화되기 쉬운 경향이 있다.

도 3은, Ta와 Si로 이루어지는 합금막에 관한 X선 회절 데이터의 일례를 도시하는 그래프도이다．

도 3에서, 참조 부호 301은, Ta가 100at%일 때의 X선 회절의 측정 결과, 참조 부호 302는, Ta가 96.5at%, Si가 3.5at%일 때의 X선 회절의 측정 결과, 및 참조 부호 303은, Ta가 94.1at%, Si가 5.9at%일 때의 X선 회절의 측정 결과를 나타내는 그래프이다. 또한, 피크 C는, β-Ta의 (002)면, 피크 D는, Si(400)면, 피크 E는, β-Ta의 (004)면의 존재를 각각 나타낸다.

이들 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, Ta에 Si를 더함으로써 Ta층에 보인 결정성이 없어져, Si 함유량이 5.9at% 정도인 합금의 상태로부터 아몰퍼스화가 보인다. 이러한 것으로부터, 제1 광 흡수층은, 바람직하게는, 적어도 광 흡수막 내의 Si 함유량이 6at%이다. 또한, 미세 가공성의 점으로부터 제1 광 흡수층을 1000Å로 어림하면, 광 흡수막 내의 Si 함유량은 15at% 이하인 것이 바람직하다. 또한, 제1 광 흡수층은, Si 함유량이 6at% 내지 15at%, Ta 함유량이 85at% 내지 94at%인 것이 보다 바람직하다. 광 흡수막 내의 Si 함유량이 상기 범위이면, 제1 광 흡수층의 결정 상태가 아몰퍼스로 되기 쉬운 경향이 있다. 또한, 이 범위 외이면, 결정질로 되기 쉬운 경향이 있다. 광 흡수막 내의 Ta 함유량이 상기 범위이 면, 제1 광 흡수층의 결정 상태가 아몰퍼스로 되기 쉬운 경향이 있다. 또한, 이 범위 외이면, 결정질로 되기 쉬운 경향이 있다. 혹은, Ta에 Ge 등을 더한 경우에도 마찬가지의 효과에 의해, 아몰퍼스한 광 흡수막이 얻어진다.

그러나, 광 흡수성 적층을 상기한 Ta와 Si의 합금의 단일층으로 구성하면，EUV의 단파장역의 광에 대한 광 흡수성 적층 표면의 반사율은 저하한다. 그러나, EUV 광보다 1자릿수 이상 파장이 긴, 검사용의 DUV(원자외)광에 대해서는, 광 흡수성 적층 표면의 반사율이 비교적 높게 되기 쉽다. EUV 광 노광용 반사형 포토마스크의 검사에는, 파장 190 내지 260㎚정도의 DUV 광 파장역의 광을 마스크에 조사하여 얻어지는 반사광의 콘트라스트를 측정함으로써 행해진다. 이 때문에, 광 흡수성 적층에는, 버퍼층 표면이나 다층 반사막 표면보다 EUV 광 노광 반사율이 낮은 것이 요구된다. 광 흡수성 적층 표면에서의 검사용 DUV 광에서의 반사율이 버퍼층 표면이나 다층 반사막 표면보다도 낮고, 또한 그 차가 큰 막일수록, 검사용 DUV 광에 의한 반사광이 높은 콘트라스트가 얻어져, 정확한 검사가 가능하게 된다．

이 검사 파장 콘트라스트는 50%보다 큰 것이 바람직하다.

콘트라스트값 r(%)은

r={｜Rm-Ra｜/(Rm+Ra)}×100(%)

에 의해 주어진다. 여기에서, Rm은 다층 반사막 표면 혹은 버퍼층 표면에서의 반사율이다. 또한，Ra는 광 흡수성 적층 표면에서의 반사율이다. 광 흡수성 적층에 형성되는 패턴의 검사는 버퍼층 표면과 다층 반사막 표면의 각각에 대한 광 흡수성 적층 표면의 반사율 콘트라스트를 각각 검출함으로써 행해진다. 이 중, 다층 반사 막 표면의 반사율보다 버퍼층 표면의 반사율쪽이 작아지는 경우가 많다. 이로부터, 광 흡수성 적층은, 다층 반사막 표면과의 사이에서 반사율의 차, 즉 콘트라스트를 확보하는 것에 비교하면, 버퍼층 표면 사이에서 콘트라스트를 얻는 쪽이 약간 어렵다고 생각되어진다.

버퍼층의 재료로서는, 예를 들면 SiO₂, Ru, ITO, Cr, Cr_xN_{1 -x}, Cr_xO_{1 -x}, C 및 B₄C 등을 이용할 수 있다. SiO₂, Ru의 경우, DUV 광 파장역에서의 반사율은 그 막 두께에도 의하지만, 40 내지 50%정도인 경우가 많다. 따라서, 전술한 콘트라스트를 나타내는 식으로부터, 50%가 약간 넘는 콘트라스트를 얻기 위해 광 흡수성 적층에 필요한 DUV 광에 대한 반사율의 범위를 구하면, 광 흡수성 적층의 DUV 광에 대한 반사율은 13%보다 작은 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 관점에 따르면, 광 흡수성 적층의 DUV 광 노광 반사율을 내리기 위해, 제1 광 흡수층 상에, 제1 광 흡수층과 그 조성이 상이하고，Ta와 Si와 N을 포함하는 제2 광 흡수층을 적층한다. 제2 광 흡수층을 금속의 질화물로 함으로써, 금속막 단체의 경우보다도 그 DUV 광 노광 반사율은 저하할 수 있다. 또한 동시에, 금속의 질화에 의해, 금속 단체의 경우보다도 막의 미결정화 또는 아몰퍼스화가 진행될 수 있으므로, 더욱 표면의 평활성을 개선하는 효과가 얻어진다. 이 제2 광 흡수층은, 광 흡수성 적층의 최상면으로 되는 것이 바람직하다. 또한, 제2 광 흡수층으로서, 금속 산화물을 이용한 경우에도 DUV 광 노광 반사율을 내리는 점에서는 마찬가지의 효과가 있지만, 이 경우에는 도전성의 저하에 수반하는 차지 업 을 생기게 하는 경향이 있다.

본 발명의 제1 관점에 따르면, 제2 광 흡수층은, 40 내지 60at%의 Si를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 광 흡수층은, 40 내지 60at%의 Si, 2 내지 7at%의 Ta를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 광 흡수층은, 40 내지 60at%의 Si, 2 내지 7at%의 Ta, 및 6 내지 15at%의 N을 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제1 관점에 따르면, 제2 광 흡수층 내의 Si의 함유량이 40at%보다 적으면, 제2 광 흡수층에서의 DUV 광 투과율이 작아지기 쉽다. 이것에 기인하여, 광 흡수성 적층 내 제1 광 흡수층 표면에서의 반사광(1)과, 제2 광 흡수층 표면에서의 반사광(2) 사이에서 간섭의 영향이 저하되기 쉬워지는 경향이 있다. 이 간섭의 영향은, 상기 반사광(1)과 반사광(2)의 2개의 경로의 광이 상쇄하는 효과에 의한 것이다. 이 효과가 높을수록, 광 흡수성 적층(4)의 표면에서의 최종적인 반사율을 내릴 수 있다. Si의 양이 60at%보다 많으면, 제1 광 흡수층에서의 DUV 광 투과율이 높게 되는 경향이 있어, 반사광(2)이 커지기 쉽기 때문에, 저반사의 효과가 손상되기 쉽다. 또한，Si량의 증가에 의해 도전성이 저하되어 대전량의 상승을 초래하여, 이 대전에 의한 영향, 예를 들면 전자선을 이용한 패턴 묘화에서의 패턴 불량의 발생 등을 무시할 수 없게 되는 경향이 있다.

또한, 본 발명의 제1 관점에 따르면, 제2 광 흡수층 내의 Ta의 함유량이 2at%보다 적으면, EUV 광에 대한 흡수성이 저하되기 때문에, 소정의 광 흡수성을 얻기 위해서는　막 두께를 두껍게 하는 것이 요구되는 경향이 있다. 제2 광 흡수층 내의 Ta의 함유량이 7at%보다 많으면, 광 흡수성이 증가하기 때문에 DUV 광 투 과율이 낮아져, 간섭의 영향으로 제2 광 흡수층에서의 저반사의 효과가 손상되는 경향이 있다.

또한, 본 발명의 제1 관점에 따르면, 제2 광 흡수층 내의 N의 함유량이 6at%보다 적으면, 광 투과율 저하에 수반하여, 간섭의 영향에 의해 제2 광 흡수층에서의 저반사의 효과가 손상되는 경향이 있다. 제2 광 흡수층 내의 N의 함유량이 15at%보다 많으면, EUV 광의 흡수율이 저하됨으로써 소정의 광 흡수성을 얻기 위해서는 막 두께를 두껍게 하는 것이 요구되는 경향이 있으며, 또한 표면 거칠기가 반대로 커진다고 하는 경향이 있다.

본 발명의 제1 관점에 따르면, 제2 광 흡수층은, Ta와 Si와 N의 함유량이 각각 상기 범위 내이면, 표면의 반사율, 및 평활성이 더욱 개선될 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는, 광 흡수성 적층을 적층 구조로 하여, 노광 파장의 광 흡수성 적층에서의 반사율과, 검사 파장에서의 광 흡수성 적층 표면에서의 반사율을 낮게 억제할 수 있다.

또한, DUV 광에 대한 광 흡수성을 갖는 재료로서는 Ta를 함유하지 않는 Si 질화물의 사용도 생각되어진다. 그러나, 이 경우에는, EUV 광에 대한 흡수성이 저하되기 때문에, 제1 광 흡수층의 두께를 두껍게 설정해야 한다는 불리점이 있다. 이것에 대하여, 본 발명에서는, 광 흡수성 적층의 하층으로 되는 제1 광 흡수층뿐만아니라, 상층으로 되는 제2 광 흡수층에도 Ta라고 하는 EUV 광에 대한 흡수율이 높은 재료를 함유한 구조로 하고 있기 때문에, 광 흡수성 적층 전체의 막 두께 저감도 가능하다.

또한, 본 발명에 사용되는 광 흡수성 적층은, 그 표면 거칠기가, 1㎚Rms 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.6㎚Rms 이하이다. 표면 거칠기가 1㎚Rms 이하이면 광 흡수성 적층의 드라이 에칭 가공에 의한 패터닝에서, 가공 후의 패턴 단부의 직선성이 얻어지기 쉽다고 하는 이점이 있다. 그러나, 표면 거칠기가 1㎚Rms를 초과하면, 광 흡수성 적층 표면 단부가 거칠어져, 패턴 정밀도가 저하되는 경향이 있다.

본 발명에서는, 광 흡수성 적층은, 다층 반사막 상에, 제1 광 흡수층 및 제2 광 흡수층의 순으로 적층되지만, 만약 제1 광 흡수층과 제2 광 흡수층이 반대로 적층되면, 제1 광 흡수층 표면에서의 반사율로 결정되어, 간섭의 영향이 저하되어, 저반사의 효과가 얻어지기 어려워지는 경향이 있다.

다층 반사막은, 예를 들면 Mo층과 Si층, 혹은 Mo층과 Be층이라고 하는 조합의 층을 약 30 내지 40주기 정도 반복하여 적층함으로써 형성될 수 있다. 각 층은, 1층당, 예를 들면 2.8㎚ 내지 4.2㎚의 두께로 형성할 수 있다.

본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 따르면, EUV 리소그래피에서, 정밀도가 높은 패턴 전사가 가능하게 되기 때문에, 미세화된 패턴을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다． 즉 EUV 광원으로부터 방출되는 EUV 광을 집광경으로 집광 반사하여 본 발명의 반사형 포토마스크에 조사하고, 반사형 포토마스크로 패턴 성형된 EUV 광을 반사 투영 광학계를 개재하여 EUV 광용 레지스트가 도포된 웨이퍼 표면에 축소 투영 노광한다. 그 후, 현상하여 원하는 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 웨이퍼 표면을 에칭하여 미세 패턴을 갖는 반도체 장치 를 제조한다.

또한, 본 발명의 제2 관점에 따르면, 광 흡수성 적층의 DUV 광 노광 반사율을 내리기 위해, 제1 광 흡수층 상에, 제1 광 흡수층과 그 조성이 상이하고，Ta와 Si와 O를 함유하는 제2 광 흡수층을 적층한다. 또한, 제2 광 흡수층은, Ta와 Si와 O와 N을 함유하는 것이 가능하다. 제2 광 흡수층을 금속의 산화물로 함으로써, 금속막 단체의 경우보다도 그 DUV 광 노광 반사율이 저하될 수 있다. 제2 광 흡수층을 금속의 산화물층 혹은 산질화물층으로 함으로써, 금속 단체층에 비교하여 미결정화 혹은 아몰퍼스화가 진행될 수 있다. 이 때문에, 광 흡수층 표면의 평활성을 개선하는 효과가 얻어진다. 이 제2 광 흡수층은, 광 흡수성 적층의 최상면으로 되는 것이 바람직하다.

단, 이와 같이 광 흡수성 적층 최상면을, 산화물 혹은 산질화물과 같은 반응성막으로 하는 경우에는, 그 반응성이나, 제2 광 흡수층에서의 Si 비율의 정도에 의해 도전성의 저하에 수반하는 차지 업을 발생하는 경향이 있다.

이 때문에, 본 발명의 제2 관점에서는, 사용되는 제2 광 흡수층은, Ta와 Si와 O를 함유하는 것 외에, 그 소쇠 계수가 1보다 작고, 그 시트 저항이 50MΩ/□ 이하이다.

또한, 본 발명의 제1 관점에 따른 제2 광 흡수층에 대해서도, 그 소쇠 계수가 1보다 작고, 그 시트 저항이 50MΩ/□ 이하인 것이 바람직하다.

제2 광 흡수층이 50MΩ/□ 이하의 시트 저항값을 가짐으로써, 광 흡수성 적층 최상면의 차지 업을 방지할 수 있으므로, 광 흡수성 적층을 전자 빔 묘화할 때, 대전에 의한 패턴 불량이 발생하지 않게 된다.

Ta를 사용함으로써, EUV 광에 대한 광 흡수성이 얻어지고, 또한 그 막 두께를 저감할 수 있다. 또한, 그 소쇠 계수가 1보다 작음으로써, 제2 광 흡수층에서의 반사광의 간섭의 효과를 얻기 위한 투명성을 확보할 수 있다고 하는 이점이 있다. 이 소쇠 계수가 1보다 높으면, 제2 광 흡수층에서의 투명성이 충분하지 않기 때문에, 제2 광 흡수층의 반사광과 제1 광 흡수층의 반사광 사이의 간섭의 작용이 저하되어, 충분한 저반사의 효과가 얻어지지 않는다고 하는 불리점이 있다.

이와 같이, 본 발명의 제2 관점에 따르면, 제2 흡수체층 표면에서의 평활성을 확보함과 함께, 이 제1 및 제2 흡수체층에 드라이 에칭을 이용한 이방성 가공에 의한 패턴 형성을 행하는 데다가, 이것을 형성하는 재료의 결정 상태가 아몰퍼스이기 때문에, 패턴 엣지가 샤프하게 되고, 또한 제2 흡수체층에서의 차지 업을 방지할 수 있으므로, 광 흡수성 적층의 패턴 정밀도가 양호하게 된다.

본 발명의 제2 관점에 따르면, 제2 광 흡수층의 Ta 비율이 비교적 작은 경우, 예를 들면 Ta 함유량이 제2 광 흡수층의 약 40at% 이하인 경우, 제2 광 흡수층으로서, Ta와 Si와 O로 실질적으로 이루어지는 산화막, 혹은 Ta와 Si와 O와 N으로 실질적으로 이루어지는 산질화막을 이용함으로써, 원하는 범위의 소쇠 계수와 시트 저항을 얻는 것이 가능하다.

도 4 및 도 5에, Ta 함유량이 비교적 작은 TaSi계 재료에 관한 소쇠 계수와 시트 저항의 관계를 나타내는 도면을 도시한다.

도 4는, 산화막(TaSiO막), 도 5는 산질화막(TaSiON막)의 특성을 각각 도시한 다.

사용한 샘플은, 두께 0.525㎜의 합성 석영 기판 상에, 제1 광 흡수층으로서, 두께 75㎚의 TaSi를 형성 한 후, 제2 광 흡수층으로서, 두께 27㎚의 산화막(TaSiO막), 또는 산질화막(TaSiON막)을 아래와 같이 형성한 것이다.

또한, 상기 샘플의 산화막, 산질화막은, 스퍼터법에 의해 형성하였다.

각 광 흡수층의 스퍼터에 대해서는, 우선, 제1 광 흡수층을 형성하는 경우에는, TaSi 합금 타겟과 Ta 타겟의 2원으로, 또한, 제2 광 흡수층을 형성하는 경우에는, Ta와 Si의 2원으로, 각 타겟에 인가하는 DC 파워를 조정함으로써 행하였다． 스퍼터 가스 분위기는, 제1 광 흡수층에 대해서는 Ar, 제2 광 흡수층에 대해서는, TaSiO의 경우 및 O₂, TaSiON의 경우에는 Ar, O₂, 및 N₂로 하였다.

도 4 및 도 5에 보여지는 바와 같이, 1보다 작은 소쇠 계수와 50MΩ/□보다 작은 시트 저항을 갖는 막이 TaSiO와 TaSiON의 어느 쪽의 조성에서도 얻어진다.

도 4 및 도 5에 도시하는 막 내, 소쇠 계수와 시트 저항에 관해서 원하는 소쇠 계수와 시트 저항의 범위를 만족하는 막의 조성 분석을 행한 결과, TaSiO에서는，Ta가 30∼40at%, 또한 Ta와 O의 조성비(Ta:O)가 1:1∼1:2의 범위인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. TaSiON에서는，Ta가 20∼40at%, 또한 Ta와 O의 조성비(Ta:O)이 3:2∼9:1, 및 Ta와 N의 조성비(Ta:N)가 1:2∼3:2인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한, 바람직하게는, Ta는 30∼40at%이다. 이것은, Ta 비율을 높게 하는 쪽이 고흡수 특성을 보이므로, 박막화가 가능하게 되어, 미세 가공성에 유 리하게 되기 때문이다.

또한, 제2 관점에 따르면, 제2 광 흡수층의 Ta 비율이 비교적 작은 경우, 예를 들면 Ta 비율이 제2 광 흡수층의 약 40at% 이하인 경우, 제2 광 흡수층으로서, Ta와 Si와 O로 실질적으로 이루어지는 산화막을 이용함으로써, 원하는 범위의 소쇠 계수와 시트 저항을 얻는 것이 가능하다.

도 6 및 도 7에, Ta 함유량이 비교적 큰 TaSi계 재료에 관한 소쇠 계수와 시트 저항의 관계를 나타내는 도면을 도시한다.

도 6은 산화막(TaSiO막), 도 7은 산질화막(TaSiON막)의 특성을 각각 도시한다.

각 샘플의 광 흡수층의 스퍼터는, TaSi₄와 Ta의 2원으로, Ta 함유량이 높게 되도록, 각 타겟에 인가하는 DC 파워를 조정하였다. 이 경우, 예를 들면 TaSi₄ 타겟을 50W, Ta 타겟을 250W로 하였다. 제1 광 흡수층을 형성하는 경우에는, 가스 분위기를 Ar로 하고, TaSiO막을 형성하는 경우에는, 스퍼터에서의 가스 분위기를 Ar/O₂로 하고,_, TaSiON 막을 형성하는 경우에는, 가스 분위기를 Ar/O₂/N₂로 하였다.

도 6 및 도 7에 보여지는 바와 같이, 그 Ta 함유량이 높은 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, TaSiO의 경우에는, 소쇠 계수와 시트 저항에 관한 원하는 범위를 만족하는 막이 형성 가능하다. 그러나, 도 7에 도시한 바와 같이, TaSiON에서는 소쇠 계수와 시트 저항의 원하는 범위를 만족하는 막을 얻는 것은 어렵다. 이것은 질화가 주체인 막에서는, 막 내의 Ta 비율의 증대에 수반하여, 소쇠 계수가 큰 TaN 의 영향에 의해, 산소에 의한 투명성의 확보가 어려운 것에 의한다．

이 때문에, 도 7에 보여지는 바와 같이, 막이 질화 베이스인 경우, 분위기의 산소 가스 유량을 높인 경우에도, 소쇠 계수의 저하는 작고, 시트 저항의 증대로 문제되어, 원하는 소쇠 계수와 시트 저항의 범위를 만족하는 막을 얻는 것은 곤란한 것을 알 수 있었다.

도 6 및 도 7에 도시하는 막 내, 소쇠 계수와 시트 저항에 관하여 원하는 소쇠 계수와 시트 저항의 범위를 만족하는 막의 조성 분석을 행한 결과, Ta가 40∼90at%, 또한 Ta와 O의 조성비(Ta:O)가 3:5∼5:1의 범위인 것이 바람직한 것을 알 수 있었다. 또한, 상기 샘플에서는, 제1 광 흡수층과, 제2 광 흡수층을, 가스 분위기를 변경하는 것만으로 동일한 타겟을 이용하여 형성할 수 있으므로, 성막 공정을 간략화할 수 있다고 하는 이점이 있다.

또한，TaSiN에 대해서도 소쇠 계수와 시트 저항과의 관계를 조사한 바, 도 8과 같은 결과가 얻어졌다.

사용한 샘플은, Ta 및 Si의 2원으로, 2 내지 7at%의 탄탈, 40 내지 60at%의 규소, 및 6 내지 15at%의 질소를 함유하도록, 스퍼터 분위기로서 Ar 및 N₂ 가스를 사용하여 행하였다.

도시한 바와 같이, TaSiN은, 전체적으로 그 시트 저항이 낮아, 모두 50MΩ/□ 이하이며, 대전하기 어렵지만, 제2 광 흡수층을 얻는 소쇠 계수가 1보다 커지기 쉽다. 그러나, 시트 저항 및 소쇠 계수의 어느 것이나 원하는 값 이하로 하는 것 도 가능한 것을 알 수 있었다.

도 4 내지 도 8로부터, TaSiO는 제2 광 흡수층의 소쇠 계수를 저하시켜, 투명성을 확보하기 위해서는 유리하지만, 시트 저항이 높아지는 경향이 있는 것을 알 수 있었다. 한편，TaSiN은, 제2 광 흡수층의 소쇠 계수를 저하시키는 것에는 약간 불리하지만, 시트 저항이 충분히 낮다고 하는 이점이 있고, TaSiON은, 소쇠 계수에 대해서도, 시트 저항에 대해서도, 그 중간 정도의 특성을 나타내는 것을 알 수 있었다.

또한，TaSi막은, 상기 TaSiN막, TaSiO막, 및 TaSiON막보다 그 소쇠 계수는 커진다.

제2 관점에 따른 발명에서, 제2 광 흡수층을 Ta 함유량이 작은 막으로 하거나, 큰 막으로 하거나, 혹은, 산화막으로 형성하거나, 산질화막으로 형성한다고 하는 것은, 광 흡수성 적층의 드라이 에칭 가공 특성으로부터 적절히 선택을 행할 수 있다.

예를 들면, 최상층을 제2 광 흡수층으로 하고, 이 제2 광 흡수층을 Ta 함유량이 작은 산화막(TaSiO막)으로 하는 경우에는, 제2 광 흡수층을 불소계 가스에 의해 패터닝한 후, 염소계 가스를 이용하여, 제1 광 흡수층(TaSi막)의 에칭을 행할 수 있다.

이 경우, 불소 가스에 의한 레지스트의 에칭 레이트는 일반적으로 크므로, Ta 함유량이 작은 제2 광 흡수층인 TaSiO 에칭에서의 레지스트의 에칭량이 증대하지만, 제1 광 흡수층(TaSi막)의 에칭에서는, 분위기 가스를 염소계 가스로 절환하 고, 제2 광 흡수층(TaSiO막)을 마스크로 하여, 제1 광 흡수층(TaSiO막)의 에칭을 행하는 것도 가능하다.

또한, 최상층을 제2 광 흡수층으로 하고, 이 제2 광 흡수층을 Ta 함유량이 작은 산질화막(TaSiON막), Ta 함유량이 큰 산화막(TaSiO막), 혹은 Ta 함유량이 큰 산질화막(TaSiON막)으로 하는 경우에는, 제1 및 제2 광 흡수층의 양방을 염소계 가스로 드라이 에칭하는 것이 가능하다. 일반적으로, 염소계 가스를 이용하는 것에 의한 레지스트의 에칭량은, 불소계 가스를 이용한 경우에 비하여 염소계 가스 쪽이 작다. 이 때문에, 레지스트 내성은 충분히 확보할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 광 흡수성 적층의 DUV 광에 대한 반사율은 작은 것이 바람직하다. 따라서, 제2 광 흡수층이 TaSiO인 경우의 257㎚의 검사 파장에서의 반사율 Ra가 10% 이하로 되는 경우에 대해, 제1 광 흡수층과 제2 광 흡수층과의 관계를 구하였다.

제2 광 흡수층은, 그 시트 저항이 바람직한 범위, 예를 들면 50MΩ/□보다 작은 값이면, 소쇠 계수는 작을수록 좋다. 따라서, 상기 관계를 구하는데 있어서, 시트 저항이 50MΩ/□보다 작은 범위에서, 제2 광 흡수층이 최소로 될 수 있는 소쇠 계수를 도 4와 도 6으로부터 구하여, 0.4로 하였다. 또한, 제1 광 흡수층, 예를 들면 TaSi막은, 금속제의 막이므로, 500Å 이상의 막 두께이면, 막의 DUV 광 반사율에 대한 영향은 작기 때문에, 상기 관계를 구하는데 있어서, 제1 광 흡수층의 막 두께를 750Å로 하고, 굴절율은 1.8을 대표값으로 하였다. 또한, 도 4와 도 6에서 바람직한 범위에 있는 제2 광 흡수층의 굴절율은 2.0 전후의 수치이기 때문 에, 제2 흡수층의 굴절율은 2.0를 대표값으로 하였다.

이러한 조건에서, 257㎚의 검사 파장에서의 반사율 Ra가 2, 4, 6, 8 및 10%일 때의 제1 광 흡수층의 소쇠 계수와 제2 광 흡수층의 막 두께와의 관계를 나타내는 그래프를 도 9에 도시한다.

도시한 바와 같이, 제1 광 흡수층의 소쇠 계수와 제2 광 흡수층의 막 두께와의 관계는, 등고선 형상의 그래프로 된다. 이와 같이 설계상 자유도가 높은 항목, 즉 제1 광 흡수층의 소쇠 계수와, 제2 광 흡수층의 막 두께를 파라미터로 하고, 상기에 도시한 바와 같은 기타의 수치를 미리 설정함으로써, 검사 파장에서의 반사율Ra가 10% 이하로 되는 바람직한 파라미터의 조합을 선택할 수 있다． 따라서, 미리 설정하기 쉬운 제1 광 흡수층의 각 수치를 결정함으로써 제2 광 흡수층의 막 두께를 구할 수 있다.

여기에서는, 검사 파장이 257㎚인 경우에 대해서 구하였지만, 마찬가지의 것은 다른 검사 파장에 대해서도 가능하다. 또한, 다른 본 발명에서 설명한 제2 광 흡수층의 TaSiN이나 TaSiON에 대해서도 가능하다.

또한, 상기 TaSiO막은, 예를 들면 Ta_aSi_bO_{1 -a-b}막 등의 표기를, 상기 TaSiON막은, 예를 들면 Ta_cSi_dO_eN_{1 -c-d-e}막 등의 표기를, 상기 TaSiN막은, 예를 들면 Ta_fSi_gN_1-f-g막 등의 표기를, 편의상 생략한 것이다. 단，a, b, c, d, e, f, 및 g는 1미만의 양수이며, 1>a+b, 1>c+d+e, 1>f+g로 한다.

이하, 실시예를 제시하여, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

<실시예1>

도 10 내지 도 13에, 본 발명의 제1 관점에 따른 반사형 포토마스크의 일례의 제조 공정을 나타내는 개략적인 단면도를, 각각 도시한다.

우선, 기판(1) 상에 다층 반사막(2), 버퍼층(3), 제1 광 흡수층(41), 및 제2 광 흡수층(42)을, 이하와 같이 순차적으로 형성하고, 도 1과 마찬가지의 구성을 갖는 본 발명의 반사형 포토마스크 블랭크(10)를 작성하였다.

기판(1)으로서, 표면을 연마해서 평탄한 면으로 한 외형 6inch², 두께 0.25인치의 합성 석영을 준비하였다.

기판(1) 상에 DC 마그네트론 스퍼터에 의해 Mo와 Si를 교대로 약 40주기 적층하여 파장 13 내지 14㎚ 영역의 EUV 광에 대하여 반사율이 최대로 되도록 하는 다층 반사막(2)을 제작하였다. 또한, 이 다층 반사막(2)은 다층막이지만, 간략하게 하기 위해, 도면에서는 단층으로 도시하고 있다.

이 때의 Mo와 Si로 이루어지는 1주기의 막 두께는 7㎚이며, 그 중 Mo의 막 두께는 2.8㎚, Si는 4.2㎚이며, 다층 반사막(2)의 최상층이 Si로 되도록 최후의 Si를 7㎚ 성막하였다.

다음으로, 이 다층 반사막(2) 상에, Ru로 이루어지는 버퍼층(3)을 막 40㎚로 성막하였다.

그 후, 다층 반사막(2) 및 버퍼층(3)이 형성된 기판(1)을 DC 마그네트론 스퍼터 장치에 재치하였다. DC 마그네트론 스퍼터 장치에, Ta와 Si의 비가 1:4인 TaSi 합금 타겟과 Ta 타겟을 적용하고, TaSi 합금 타겟과 Ta 타겟에 각각 50W와 250W의 DC 파워를 인가한 Ar가스 분위기에서의 2원 스퍼터에 의해, 가스압 0.25Pa에서, 버퍼층(3) 상에, 막 두께 75㎚의 제1 광 흡수층(41)을 성막하였다. 이 때, 성막 후에서의 제1 광 흡수층(41)의 표면 거칠기는 0.14㎚Rms이며, 양호한 표면 평활성을 가지고 있었다.

광 흡수막(41)을 형성한 후, Ta와 Si의 비가 1:4인 TaSi 합금 타겟과 Ta 타겟을 이용하여, TaSi 합금 타겟과 Ta 타겟에 각각 50W와 250W의 DC 파워를 인가한 Ar와 N₂이 1:1인 혼합 가스 분위기에서의 2원 스퍼터에 의해, 가스압 0.25Pa에서, 제1 광 흡수층(41) 상에, Ta, Si, 및 N을 주성분으로 하는 막 두께 15㎚의 제2 광 흡수층(42)의 성막을 행하였다．이 때, 성막 후에서의 제2 광 흡수층(42)의 표면 거칠기는 0.42㎚Rms이며, 양호한 표면 평활성을 가지고 있었다.

또한, 이와 같이 하여 제1 광 흡수층(41) 상에 제2 광 흡수층(42)을 적층 형성하여 얻어진 광 흡수성 적층(4)의 최상면에서의 분광 반사율을 측정하였다.

그 결과, 분광 반사율은, 파장 193㎚에서는 4.25%, 257㎚에서는 9.83%이며, 검사용의 DUV 광 파장역에서의 충분한 저반사율 특성이 얻어졌다.

다음으로, 제2 광 흡수층(42) 상에 포지티브형 전자선 레지스트(FEP-171 : 후지 필름 아치 제조)를 도포하고, 도 10에 도시한 바와 같이, 레지스트층을 형성하였다.

그 후, EB 묘화, 및 현상에 의한 리소그래피 프로세스에 의해 패턴 가공을 행하고, 도 11에 도시한 바와 같이, 레지스트의 패턴(5a)을 형성하였다.

또한, 레지스트 패턴(5a)을 마스크로 하여 제2 광 흡수층(42), 및 제1 광 흡수층(41)의 순으로 드라이 에칭을 실시함으로써, 도 12에 도시한 바와 같은 광 흡수성 적층(4a)의 패턴을 형성하였다. 이 때, 드라이 에칭에는 ICP 방전 방식의 드라이 에칭 장치를 이용하여, Cl₂ 가스 40sccm과 He 가스 65sccm의 혼합 가스에 의한 가스압 5mTorr의 분위기에서, 바이어스 파워 40W 및 소스 파워 200W에서, 드라이 에칭을 행하였다． 그 후, 레지스트를 O₂ 애싱과 웨트 처리에 의해, 박리하였다. 제2 광 흡수층(42) 및 제1 광 흡수층(41)을 연속하여 드라이 에칭하였을 때의 최종적인 광 흡수성 적층(4)의 레지스트에 대한 선택비는 약 0.85이었다.

여기에서, 광 흡수성 적층(4)이 부분적으로 제거되어 노출된 영역의 버퍼층(3) 표면에서의 257㎚의 검사 파장 반사율은 52.4%이었다. 한편, 흡수 영역의 광 흡수성 적층(4a) 표면에서의 257㎚에서의 반사율은 10.5%이었다. 그 결과, 버퍼층(3) 표면 반사광과 광 흡수성 적층(4) 표면 반사광의 사이에서 66%의 양호한 콘트라스트값이 얻어졌다.

또한 계속해서, 광 흡수성 적층(4) 바로 아래의 Ru 버퍼층(3)의 드라이 에칭을, Cl₂ 가스 40sccm과 He 가스 65sccm의 혼합 가스 분위기 대신에, Cl₂ 가스 40sccm과 O₂ 가스 25sccm 혼합 가스 분위기에서 행하는 것, 및 제2 광 흡수층(42)을 마스크로 하여 행하는 것 이외에는, 광 흡수성 적층(4)의 드라이 에칭과 마찬가지로 해서 행하고, 도 13에 도시한 바와 같이, 양호한 측벽 이방성을 갖는 버퍼 층(3a) 및 광 흡수성 적층(4a)의 패턴을 얻었다.

이와 같이 하여, 도 2와 마찬가지의 구성을 갖는 본 발명의 반사형 포토마스크(20)를 얻었다.

여기에서, 버퍼층(3) 및 광 흡수성 적층(4)이 부분적으로 제거되어 노출된 반사 영역 B의 다층 반사막 표면에서의 257㎚의 검사 파장 반사율은 60%이었다. 한편, 흡수 영역 A의 광 흡수성 적층(4a) 표면에서의 257㎚에서의 반사율은 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 상태보다 약간 저하되어 9.2%이었다. 이것은, 레지스트의 도포, 박리, 및 주로는 제1 광 흡수층의 에칭을 제2 광 흡수층을 마스크로 하여 행한 결과, 광 흡수성 적층(4a) 표면이 다소 거칠어졌기 때문이라고 생각된다.

결과적으로, 다층 반사막(2) 표면 반사광과 광 흡수성 적층(4) 표면 반사광의 사이에서 73%의 양호한 콘트라스트 값이 얻어졌다.

<실시예2>

스퍼터링의 성막 시간을 실시예1보다도 길게 변경하고, 20㎚의 막 두께를 갖는 제2 광 흡수층을 형성하는 것 이외에는 실시예1과 마찬가지로 하여, 제1 관점에 따른 반사형 포토마스크 블랭크의 다른 예를 작성하였다.

얻어진 반사형 포토마스크 블랭크의 광 흡수성 적층(4)의 최상면에서의 분광 반사율을 실시예1과 마찬가지로이 하여 측정하였다.

그 결과, 파장 193㎚에서는 8.85%, 257㎚에서는 1.93%이며, 이 경우에는 특히 257㎚의 검사용의 DUV 광 파장역에서의 충분한 저반사율 특성이 얻어졌다.

다음으로, 이 반사형 포토마스크 블랭크를 이용하여, 실시예1과 마찬가지로 하여 반사형 포토마스크의 작성과, Cl₂과 He 혼합 가스 분위기의 드라이 에칭 후, 및 Cl₂과 O₂ 혼합 가스 분위기 드라이 에칭 후의 257㎚의 검사 파장 반사율의 측정을 행하였다．

광 흡수성 적층이 부분적으로 제거되어 노출된 영역의 버퍼층 표면에서의 257㎚의 검사 파장 반사율은 52.0%이었다. 한편, 흡수 영역의 광 흡수성 적층 표면에서의 257㎚에서의 반사율은 2.1%이었다. 그 결과, 버퍼층 표면 반사광과 광 흡수성 적층 표면 반사광 사이에서 92%의 양호한 콘트라스트 값이 얻어졌다.

또한, 반사 영역에서의 다층 반사막 표면과 흡수 영역에서의 광 흡수성 적층 표면에서의 257㎚의 검사 파장 반사율은, 각각 60%과 1.5%이었다. 그 결과, 다층 반사막의 표면 반사광과 광 흡수성 적층의 표면 반사광 사이에서 95%라고 하는 높은 콘트라스트 값이 얻어졌다.

도 14에, 실시예1 및 실시예2에 따라서 제1 광 흡수층과 제2 광 흡수층의 두께를 변화시킨 경우의 광 흡수성 적층의 분광 반사율 특성을 나타내는 그래프를 도시한다.

도 14에서, 예를 들면 곡선(401)은, 제1 광 흡수층을 750옹스트롬, 제2 광 흡수층으로서, 150옹스트롬 적층한 실시예1의 광 흡수성 적층의 분광 반사율 특성을 나타내는 그래프이며, 곡선(402)은, 제1 광 흡수층을 750옹스트롬, 제2 광 흡수층을 200옹스트롬 적층한 실시예2의 광 흡수성 적층의 분광 반사율 특성을 나타내는 그래프이다.

도시한 바와 같이, 곡선(401)에서는, 약 190㎚ 내지 약 230㎚의 파장역에서의 광의 흡수가 높고, 곡선(402)에서는, 약 230㎚ 내지 약 260㎚의 파장역에서의 광의 흡수가 높다. 반사형 포토마스크의 검사광으로서는, 원자외선 파장역 중 190 내지 260㎚의 파장역의 광, 예를 들면 193㎚, 혹은 257㎚의 파장역의 광을 이용할 수 있다. 이러한 것으로부터, 도 14에 도시한 바와 같이 제1 광 흡수층이 750옹스트롬일 때, 제2 광 흡수층의 바람직한 두께는, 150 내지 200옹스트롬인 것을 알 수 있다.

<실시예3>

실시예1과 마찬가지로 하여, 기판 상에 다층 반사막 및 제1 광 흡수층을 형성하였다.

그 후, Ta 타겟과 Si 타겟을 이용하여, Ar/O₂=36/4(sccm)의 혼합 가스 분위기 중, 가스압 0.25Pa에서, Ta 타겟과 Si 타겟에, 각각 60W와 240W의 DC 파워를 인가해서 2원 스퍼터에 의해, 27㎚의 두께를 갖는 TaSi계 산화막을 성막하였다. 이 때, 성막 후에서의 상층 흡수체층의 표면 거칠기는 0.42㎚Rms이며, 양호한 표면 평활성을 가지고 있었다. 또한, 작성한 TaSi계 산화막의 조성비는, Ta가 33at%, O₂가 36at%이었다. 얻어진 광 흡수성 적층의 최외측 표면에서의 분광 반사율의 측정 결과를 도 15에 도시한다. 파장 193㎚에서는 2.55%, 257㎚에서는 1.51%이며, 검사용의 DUV 광 파장역에서의 충분한 저반사율 특성이 얻어졌다.

다음으로, 제2 광 흡수층 상에, 실시예1과 마찬가지로 하여 포지티브형 전자 선 레지스트(FEP-171 ; 후지 필름 아치 제조)를 도포하고, 레지스트층을 형성하고，EB 묘화, 현상이라고 하는 리소그래피의 공정에 의해 레지스트의 패턴을 형성하였다.

또한, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 우선 제2 광 흡수층 에칭을, ICP 방전 방식의 드라이 에칭 장치 내에서, C₂F₆/O₂/He=5/5/15(sccm)의 혼합 가스를 이용하여, 가스압 665mPa의 분위기에서, 바이어스 파워 20W 및 소스 파워 100W에서 행하였다． 그 후, 제1 광 흡수층의 에칭을, Cl₂/He=40/60(sccm)의 혼합 가스를 이용하여, 가스압 665mPa의 분위기에서, 바이어스 파워 40W 및 소스 파워 200W에서 동일 장치 내에서 행하였다． 계속해서, 레지스트층을 실시예1과 마찬가지로 하여 박리하였다.

여기에서, 흡수체층(4)이 부분적으로 제거되어 노출된 영역의 버퍼층(3) 표면에서의 257㎚의 검사 파장 반사율은 52.40%이었다. 일반적인 개산값보다 높은 반사율이 얻어져, 검사 특성의 향상에 기여하였다. 한편, 흡수 영역의 흡수체층(4a) 표면에서의 257㎚에서의 반사율은 1.85%이었다. 그 결과, 버퍼층(3) 표면 반사광과 흡수체층(4) 표면 반사광의 사이에서 93.2%의 양호한 콘트라스트값이 얻어졌다.

또한, 실시예1과 마찬가지로 하여 노출된 버퍼층을 제거하고, 제2 광 흡수층(42a)의 조성이 상이한 것 이외에는, 도 13과 마찬가지의 구성을 갖는 본 발명의 제2 관점에 따른 반사형 포토마스크를 얻었다.

여기에서, 버퍼층 및 광 흡수성 적층이 제거되어 노출된 다층 반사막 표면에서의 257㎚의 검사 파장 반사율은 60%이었다. 한편, 광 흡수성 적층 표면에서의 257㎚에서의 반사율은, 반사형 포토마스크 블랭크의 상태보다 오히려 약간 저하되어 1.02%이었다. 그 결과, 다층 반사막의 표면 반사광과 광 흡수성 적층의 표면 반사광 사이에서 96.7%의 양호한 콘트라스트값이 얻어졌다.

이상, 실시예1 내지 3으로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반사형 포토마스크 블랭크 및 반사형 포토마스크로 사용되는 광 흡수성 적층이, EUV 광 노광 반사율이 낮은 제1 광 흡수층과, 저저항이고 또한 DUV 광 노광 반사율이 낮은 제2 광 흡수층과의 적층을 포함함으로써, EUV 광 노광에 의한 패턴 전사 노광 시뿐만 아니라 DUV 광에 의한 검사 노광 시에서도, 반사 영역에 대하여 양호한 반사율 콘트라스트가 얻어져, 반사형 포토마스크의 검사 정밀도 및 그 패턴 전사 정밀도가 양호하게 된다. 또한, 이 반사형 포토마스크를 이용하여 EUV 광 노광을 행함으로써, 정밀도가 높은 미세한 패턴으로 반도체 장치를 제조할 수 있다．

Claims (14)

1. 기판과,

   상기 기판 상에 형성된 다층 반사막과,

   상기 다층 반사막 상에 형성되고, 탄탈 및 규소를 함유하는 제1 광 흡수층, 및 상기 제1 광 흡수층 상에 적층된, 질소 및 산소 중 적어도 1개, 탄탈, 및 규소를 함유하는 제2 광 흡수층을 포함하는 광 흡수성 적층

   을 구비하는 반사형 포토마스크 블랭크에 있어서,

   상기 광 흡수성 적층은, 원자외선 영역에서의 반사율이 13% 이하이고,

   상기 제2 광 흡수층은, 그 시트 저항이 50MΩ/□보다 작은 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제2 광 흡수층은, 190 내지 260㎚의 파장에서의 소쇠 계수가 1보다 작은 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2 광 흡수층은, 탄탈, 규소, 및 질소를 함유하고, 2 내지 7at%의 탄탈, 40 내지 60at%의 규소, 및 6 내지 15at%의 질소를 함유하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2 광 흡수층은, 탄탈, 규소, 및 산소를 함유하고, 탄탈의 함유량은, 30∼40at%이며, 탄탈과 산소의 원자비는 1:1∼1:2인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2 광 흡수층은, 탄탈, 규소, 산소, 및 질소를 함유하고, 탄탈의 함유량은 20∼40at%이며, 탄탈과 산소의 원자비는 3:2∼9:1, 및 탄탈과 질소의 원자비는 1:2∼3:2인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2 광 흡수층은, 탄탈, 규소, 및 산소를 함유하고, 탄탈의 함유량은 40∼90at%이며, 탄탈과 산소의 원자비는 3:5∼5:1의 범위인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제2 광 흡수층은, 그 표면이 0.6㎚Rms 이하의 표면 거칠기를 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 광 흡수층은, 6 내지 15at%의 규소를 함유하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 광 흡수층 및 상기 제2 광 흡수층은, 비정질인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
10. 삭제
11. 반사형 포토마스크 블랭크의 광 흡수성 적층이 패턴 가공된 반사형 포토마스크로서,

    상기 반사형 포토마스크 블랭크는,

    기판과,

    상기 기판 상에 형성된 다층 반사막과,

    상기 다층 반사막 상에 형성되고, 탄탈 및 규소를 함유하는 제1 광 흡수층, 및 상기 제1 광 흡수층 상에 적층된, 질소 및 산소 중 적어도 1개, 탄탈, 및 규소를 함유하는 제2 광 흡수층을 포함하는 광 흡수성 적층

    을 구비하고, 또한

    상기 광 흡수성 적층은, 원자외선 영역에서의 반사율이 13% 이하이고,

    상기 제2 광 흡수층은, 그 시트 저항이 50MΩ/□보다 작은 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크.
12. 반사형 포토마스크에, 극단 자외광을 조사하고, 그 반사광에 의해, 반도체 기판 상에 형성된 극단 자외광용 레지스트층을 노광하여, 패턴을 전사하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법으로서,

    상기 반사형 포토마스크는,

    기판과,

    상기 기판 상에 형성된 다층 반사막과,

    상기 다층 반사막 상에 형성되고, 탄탈 및 규소를 함유하는 제1 광 흡수층, 및 상기 제1 광 흡수층 상에 적층된, 질소 및 산소 중 적어도 1개, 탄탈, 및 규소를 함유하는 제2 광 흡수층을 포함하고, 또한 패턴 가공된 광 흡수성 적층

    을 구비하고,

    상기 광 흡수성 적층은, 원자외선 영역에서의 반사율이 13% 이하이고,

    상기 제2 광 흡수층은, 그 시트 저항이 50MΩ/□보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
13. 제11항에 있어서,

    상기 제2 광 흡수층은, 190 내지 260㎚의 파장에서의 소쇠 계수가 1보다 작은 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크.
14. 제12항에 있어서,

    상기 제2 광 흡수층은, 190 내지 260㎚의 파장에서의 소쇠 계수가 1보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.

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