KR101581977B1 - 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

기판과, 상기 기판 상에 형성된, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구조의 다층 반사막과, 상기 다층 반사막 상에 적층된 EUV 노광광을 흡수하는 흡수막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크이다. 상기 흡수막은, 층 내를 통과하여 상기 다층 반사막에서 반사되는 EUV 노광광에, 직접 입사하여 상기 다층 반사막에서 반사되는 EUV 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트층과, 상기 위상 시프트층 상에 적층되며, 단독으로 또는 상기 위상 시프트층과 함께, 층 내를 통과하는 EUV 노광광을 흡수하여 감쇠시키는 흡수체층을 구비한다.

Description

반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 그 제조 방법{REFLECTION TYPE MASK BLANK, REFLECTION TYPE MASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 극단 자외광 등의 단파장 영역의 노광광을 사용하는 리소그래피법에서 이용되는 반사형 마스크용으로서 바람직한 반사형 마스크 블랭크, 및 그 반사형 마스크 블랭크를 이용하여 이루어지는 반사형 마스크에 관한 것이다.
최근, 반도체 산업에서, 반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여, 종래의 자외광을 이용한 포토리소그래피법의 전사 한계를 상회하는 미세 패턴이 필요로 되고 있다. 이와 같은 미세 패턴의 전사를 가능하게 하기 위해서, 보다 파장이 짧은 극단 자외광(Extreme Ultra Violet; 이하, EUV광이라고 부름)을 이용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 유망시되고 있다. 또한, 여기서, EUV광이란, 연X선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장대의 광을 가리키고, 구체적으로는 파장이 0.2∼100㎚ 정도인 광이다. 이 EUV 리소그래피에서 이용되는 노광용 마스크로서는, 일본 특개평 8-213303호 공보(특허 문헌 1)에 기재된 바와 같은 반사형 마스크가 제안되어 있다.
이 반사형 마스크는, 기판 상에 노광광인 EUV광을 반사하는 다층 반사막을 갖고, 또한, 다층 반사막 상에 EUV광을 흡수하는 흡수체막이 패턴 형상으로 형성된 구조를 하고 있다. 이와 같은 반사형 마스크를 탑재한 노광기(패턴 전사 장치)를 이용하여 패턴 전사를 행하면, 반사형 마스크에 입사한 노광광은, 흡수체막 패턴이 있는 부분에서는 흡수되고, 흡수체막 패턴이 없는 부분에서는 다층 반사막에 의해 반사된 광이 반사 광학계를 통하여 예를 들면 반도체 기판(레지스트를 갖는 실리콘 웨이퍼) 상에 전사된다.
또한, 광의 단파장화와는 별도로 IBM의 Levenson 등에 의해 위상 시프트 마스크를 이용한 해상도 향상 기술이 제창되어 있다(예를 들면, 일본 특공소 62-50811호 공보(특허 문헌 2)). 위상 시프트 마스크에서는, 마스크 패턴의 투과부를, 인접하는 투과부와는 상이한 물질 혹은 형상으로 함으로써, 그들을 투과한 광에 180도의 위상차를 부여하고 있다. 따라서 양 투과부 사이의 영역에서는, 180도 위상이 상이한 투과 회절광끼리가 서로 상쇄하여, 광 강도가 매우 작아져, 마스크 콘트라스트가 향상되고, 결과적으로 전사 시의 초점 심도가 확대됨과 함께 전사 정밀도가 향상된다. 또한, 위상차는 원리상 180도가 최량이지만, 실질적으로 175∼185도 정도이면 해상도 향상 효과는 얻어진다.
위상 시프트 마스크의 일종인 하프톤형 마스크는, 마스크 패턴을 구성하는 재료로서 광 흡수성의 박막을 이용하여, 투과율을 수％ 정도(통상 5∼20％ 정도)까지 감쇠시키면서, 통상의 기판 투과광과 180도의 위상차를 부여함으로써, 패턴 엣지부의 해상도를 향상시키는 위상 시프트 마스크이다. 광원으로서는, 현상, 지금까지 사용되어 온 KrF 엑시머 레이저(파장 248㎚)로부터 ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)로 절환되고 있다.
그러나, ArF 엑시머 레이저로 해도, 장래적인 50㎚ 이하의 선폭을 갖는 디바이스를 제작하기 위한 리소그래피 기술로서 적용하기에는, 노광기나 레지스트의 과제도 있어, 용이하지는 않다.
따라서, EUV 리소그래피의 전사 해상성을 보다 향상시키기 위해서, 종래의 엑시머 레이저 노광 등에서 이용되고 있는 하프톤 마스크의 원리를, 반사 광학계를 이용한 EUV 리소그래피에서도 적용 가능하게 하는 EUV 노광용 마스크가 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특개 2004-207593호 공보(특허 문헌 3)).
특허 문헌 1 : 일본 특개평 8-213303호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특공소 62-50811호 공보 특허 문헌 3 : 일본 특개 2004-207593호 공보
이하, 관련되는 EUV 노광용 마스크에 대하여, 도 6a 및 도 6b를 이용하여 설명한다. 도 6a는 관련되는 EUV 노광용 마스크의 단면도 및 그 평면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 관련되는 EUV 노광용 마스크는, 기판(110) 상에 노광광의 고반사 영역으로 되는 다층막(111)이 형성되고, 그 다층막(111) 상에 저반사 영역으로 되는 저반사층(112)의 패턴이 형성되어 있다. 그 저반사층(112)은 2층막으로 구성되어 있고, 노광 파장에서, 노광광이 다층막(111)에 직접 입사할 때의 반사율을 기준으로 한 경우의 저반사층(112)을 통과하여 입사할 때의 반사율은 5 내지 20％이고, 저반사층(112)으로부터의 반사광과 다층막(111)으로부터의 반사광과의 위상차가 175 내지 185도인 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성의 EUV 노광용 마스크는, 종래의 엑시머 레이저 노광 등에서 이용되고 있는 하프톤 마스크의 원리를, EUV 노광 및 반사 광학계에서도 적용 가능하게 하고, EUV 노광과 하프톤 효과에 의해 전사 해상성을 향상시킨 EUV 노광용 마스크를 실현할 수 있다.
일반적으로, 반도체 디바이스를 제조할 때에는, 레지스트막이 형성된 1매의 피사체에 대하여, 동일한 포토마스크를 이용하여, 위치를 어긋나게 하면서, 복수 회 노광함으로써, 1매의 피사체에 대하여 동일 패턴을 복수 전사한다.
본래, 노광 장치 내의 광원으로부터 조사되는 노광광은, 포토마스크 표면의 전사할 패턴(113)이 형성되어 있는 부분(이하, 전사 에리어(114)라고 함)에만 입사하는 것이 이상적이며, 노광 장치 내의 광학계에서 조정되는 구조로 되어 있다. 그러나, 광의 회절 현상이나 위치 정밀도 등의 관계로부터, 일부의 노광광이 누설되어(이것을 누설광이라고 함) 전사 에리어(114)의 외주에까지 입사하게 되는 현상을 피할 수 없었다(이하, 이 누설광에 의해 노광되게 되는 외주 영역을 누설광 에리어(116)라고 함). 이 때문에, 도 6a에 도시한 바와 같이, 피사체의 레지스트막에는, 전사 에리어(114)의 영역뿐만 아니라, 누설광 에리어(116)를 포함하는 영역이 전사되도록 되어 있었다.
노광 장치에서 포토마스크의 전사 패턴(113)을 피사체(웨이퍼 등) 상에 형성된 레지스트막에 복수 전사할 때는, 피사체를 가장 유효하게 이용하기 위해서, 도 6b에 도시한 바와 같이 피사체 상에 전사 에리어(114)의 전사 패턴(113)이 거의 간극없이 전사되도록 하는 것이 일반적이다(도 6b의 전사 패턴(113A, 113B, 113C, 113D) 등 참조).
이 때, 예를 들면, 전사 패턴(113A)을 전사한 후, 거의 간극없이 전사 패턴(113B)을 전사할 때, 전사 패턴(113B)의 누설광 에리어(116B)가 전사 패턴(113A)의 일부에 겹치게 된다. 또한, 전사 패턴(113A)의 누설광 에리어(116A)가 전사 패턴(113B)의 일부에 겹치게 된다.
EUV 노광광을 흡수체막(112)에서 흡수하게 되는 타입의 반사형 마스크의 경우, EUV 노광광이 누설광 에리어(116)에까지 누설되어도, 흡수체막(112)이 EUV 노광광을 흡수하여, 흡수체막(112)의 피사체 상의 레지스트막을 감광하는 강도의 반사광이 누설광 에리어(116)로부터는 발생하지 않기 때문에 , 특별히 문제로는 되지 않았다. 또한, 엑시머 레이저 노광에서 이용되는 하프톤형 마스크의 경우에는, 누설광 에리어(116)를 포함하는 전사 에리어(114)의 외주 영역인 블라인드 에리어(115)에 차광대를 형성하고, 노광을 할 때에 인접하는 패턴에 영향을 주지 않도록 하는 것이 일반적이다.
그러나, 하프톤 효과를 이용한 EUV 노광용 마스크의 경우, 흡수체막은, EUV 노광광을 소정의 투과율로 투과하게 되므로, 누설광 에리어(116)로부터도 반사광이 발생하게 된다. 이 때문에, 피사체 상에서 전사 패턴(113)과 누설광 에리어(116)가 겹치면 피사체 상의 레지스트막을 의도하지 않게 감광시키게 된다고 하는 문제가 있었다.
이하, 도 6b를 이용하여 구체적으로 설명한다.
상기한 대로, 노광 장치에서 포토마스크의 전사 패턴(113)을 피사체 상의 레지스트막에 복수 전사할 때, 예를 들면, 1회째의 노광에서 피사체 상에 전사된 전사 패턴을 참조 부호 113A로 하고, 2회째의 노광에서 전사된 전사 패턴을 참조 부호 113B, 3회째의 노광에서 전사된 전사 패턴을 참조 부호 113C, 4회째의 노광에서 전사된 전사 패턴을 참조 부호 113D라고 하는 바와 같이, 이후 순차적으로 노광해 간다. 이 경우, 전사 패턴의 흡수체막(112)이 잔존하는 부분인 저반사 부분(피사체 상의 레지스트막을 감광시키지 않는 부분)과, 동일하게 흡수체막(112)이 잔존하는 부분의 누설광 에리어(116)가 겹치게 됨으로써, 2회분의 노광이 겹치는 부분(120), 3회분의 노광이 겹치게 되는 부분(121), 4회분의 노광이 겹치게 되는 부분(122)이 피사체 상의 레지스트막에 생기게 된다.
통상적으로, EUV 노광용의 반사형 마스크의 경우, EUV광이 다층 반사막에 직접 입사하여 반사되는 경우라도, 반사율은 70％ 정도이고, 피사체 상의 레지스트막이 이 70％의 반사 광량으로 감광되도록 EUV 광원의 광량 등이 조정되어 있다. 예를 들면, 흡수체막(112)을 경유하여 다층 반사막(111)에 반사되는 경우의 반사율이 20％ 정도인 반사형 마스크를 이용한 경우, 2회분의 노광이 겹치는 부분(120)에서는, 피사체 상의 레지스트막이 대략 40％의 반사율에 상당하는 광량의 EUV광으로 노광되게 되어, 본래, 감광시켜서는 안되는 부분의 레지스트막이 감광되게 될 가능성이 있다. 마찬가지로, 3회분의 노광이 겹치는 부분(121)에서는, 피사체 상의 레지스트막이 대략 60％의 반사율에 상당하는 광량의 EUV광으로 노광되고, 4회분의 노광이 겹치는 부분(121)에서는, 피사체 상의 레지스트막이 대략 80％의 반사율에 상당하는 광량의 EUV광으로 노광되게 되어, 본래, 감광시켜서는 안되는 부분의 레지스트막이 감광되게 될 가능성이 높다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 하프톤 마스크의 원리를 이용한 EUV 노광용 마스크에서, 전사 에리어의 저반사 부분과 블라인드 에리어의 누설광 에리어가 겹치도록 피사체의 레지스트막에 대하여 전사 패턴을 간극없이 전사해도, 겹침 부분의 레지스트가 감광되지 않도록 하는 EUV 노광용 마스크 및 그것을 제조하기 위한 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명자들은, 반사형 마스크의 블라인드 에리어에 흡수체층을 형성하고, 전사 패턴 에리어에서의 위상 시프트층에 의한 반사율보다도, 블라인드 에리어에서의 흡수체층에 의한 반사율을 낮게 하는 것을 생각하였다.
즉, 본 발명에 따른 반사형 마스크 블랭크는, 기판과, 상기 기판 상에 형성된, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구조의 다층 반사막과, 상기 다층 반사막 상에 적층된 EUV 노광광을 흡수하는 흡수막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 흡수막은, 층 내를 통과하여 상기 다층 반사막에서 반사되는 EUV 노광광에, 직접 입사하여 상기 다층 반사막에서 반사되는 EUV 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트층과, 상기 위상 시프트층 상에 적층되며, 단독으로 또는 상기 위상 시프트층과 함께, 층 내를 통과하는 EUV 노광광을 흡수하여 감쇠시키는 흡수체층을 구비하는 것이다.
상기 본 발명에 따른 반사형 마스크 블랭크에서, 위상 시프트층이 탄탈을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있으면 바람직하다. 또한, 위상 시프트층이 반투과층과 반사 방지층을 포함하면 바람직하고, 반투과층이 질화 탄탈을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있으면 바람직하다. 게다가, 반사 방지층이 산화 탄탈을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있으면 바람직하다.
상기 본 발명에 따른 반사형 마스크 블랭크에서, 흡수체층이, 상기 위상 시프트층을 에칭하는 에칭 가스에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성되어 있으면 바람직하다. 흡수체층이, 질화 탄탈을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있어도 된다.
상기 본 발명에 따른 반사형 마스크 블랭크에서, 위상 시프트층과 상기 흡수체층 사이에, 흡수체층을 에칭하는 에칭 가스에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성되어 있는 에칭 스토퍼막을 구비하면 바람직하다. 그 경우, 에칭 스토퍼막이, 크롬을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있으면 바람직하다.
상기 본 발명에 따른 반사형 마스크 블랭크에서, 흡수막이 상기 흡수체층 상에 저반사층을 구비하면 바람직하고, 그 경우, 저반사층은 산화 탄탈을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있으면 바람직하다.
상기 본 발명에 따른 반사형 마스크 블랭크에서, 다층 반사막과 흡수막 사이에 버퍼막을 구비하면 바람직하다. 그 경우, 버퍼막은 크롬을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있어도 되고, 루테늄을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있어도 된다.
본 발명에 따른 반사형 마스크는, 상기 본 발명에 따른 반사형 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 반사형 마스크로서, 상기 위상 시프트층이 전사 패턴의 형상으로 가공되어 있는 전사 패턴 에리어와, 상기 전사 패턴 에리어의 주위에 소정의 폭으로 형성되며, 상기 위상 시프트층 상에 흡수체층이 형성되어 있는 블라인드 에리어를 구비하는 것이다.
본 발명에 따른 반사형 마스크의 제조 방법은, 상기 본 발명에 따른 반사형 마스크 블랭크를 이용한 반사형 마스크의 제조 방법으로서, 소정의 형상의 제1 레지스트막을 마스크로 하여 흡수체층을 드라이 에칭함으로써, 전사 패턴 에리어의 상기 흡수체층을 전사 패턴의 형상으로 가공하는 공정과, 상기 제1 레지스트막을 마스크로 하여 상기 위상 시프트층을 드라이 에칭함으로써, 상기 전사 패턴 에리어의 상기 위상 시프트층을 상기 전사 패턴의 형상으로 가공하는 공정과, 소정의 형상의 제2 레지스트막을 마스크로 하여 상기 흡수체층을 드라이 에칭함으로써, 상기 전사 패턴 에리어의 상기 흡수체층을 제거함과 함께, 상기 전사 패턴 에리어의 주위에 상기 위상 시프트층 및 상기 흡수체층을 구비하는 블라인드 에리어를 형성하는 공정을 구비하는 것이다.
본 발명에 따른 반사형 마스크 블랭크는, 위상 시프트층 상에 EUV 노광광을 흡수하여 감쇠시키는 흡수체층을 형성한 것에 의해, 이 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작할 때, 블라인드 에리어에 흡수체층을 형성하여, 전사 패턴 에리어에서의 위상 시프트층에 의한 반사율보다도, 블라인드 에리어에서의 반사율을 낮게 할 수 있으므로, 블라인드 에리어가 겹치도록 전사 대상물 상의 레지스트층에 노광하였을 때에, 레지스트층의 감광을 억제할 수 있다. 이에 의해, 레지스트가 감광되게 되어, 전사 대상물에 전사 패턴에의 전사 시에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서의 반사형 마스크의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 2a는 본 발명의 실시예 1에서의 반사형 마스크 블랭크의 단면 구조.
도 2b는 본 발명의 실시예 1에서의 반사형 마스크의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 2c는 본 발명의 실시예 1에서의 반사형 마스크의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 3a는 본 발명의 실시예 1에서의 반사형 마스크의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 3b는 본 발명의 실시예 1에서의 반사형 마스크의 제조 공정을 도시하는 도면.
도 4a는 본 발명의 실시예 4에서의 반사형 마스크 블랭크의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 4b는 본 발명의 실시예 4에서의 반사형 마스크의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 5a는 본 발명의 실시예 5에서의 반사형 마스크 블랭크의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 5b는 본 발명의 실시예 5에서의 반사형 마스크의 단면 구조를 도시하는 도면.
도 6a는 관련되는 반사형 마스크의 단면 구조 및 평면 구조를 도시하는 도면.
도 6b는 관련되는 반사형 마스크의 평면 구조를 도시하는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를, 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 1에서, 기판(1) 상에는, 전사 패턴이 형성되어 있는 전사 패턴 에리어(2)와, 그 전사 패턴 에리어(2)의 주위를 둘러싸도록 형성된 전사 패턴이 형성되어 있지 않은 영역인 블라인드 에리어(3)가 있고, 기판(1) 상의 전체 면에는 다층 반사막(4)이 형성되어 있다.
블라인드 에리어(3)에서는, 다층 반사막(4) 상에, 버퍼막(5), 흡수막(6)이 순차적으로 적층되어 있다. 흡수막(6)은 2층 구조로 되어 있고, 하층인 위상 시프트층(7)은 반투과층(8) 및 반사 방지층(9)으로 이루어지고, 상층은 흡수체층(10) 및 저반사층(11)으로 이루어진다. 또한, 저반사층(11)은 필요에 따라서 형성하면 되고, 형성하지 않아도 된다. 상층의 흡수체층(10) 및 저반사층(11)은, 블라인드 에리어(3) 내에서, 도 6a에서도 도시한 누설광 에리어(116)에 최저한 형성되어 있으면, 피사체 상의 레지스트막의 노광이 겹치는 부분의 감광을 억제할 수는 있다. 이 경우에는, 노광 장치의 마스크 스테이지의 위치 정밀도나, 블라인드 에리어(3)에의 EUV 노광광의 조사를 차폐하는 차폐판의 정밀도를 고려하여, 누설광 에리어(116)의 폭에 여유를 갖게 하면 된다. 또한, 반사형 마스크를 제작할 때의 반사형 마스크 블랭크의 레지스트막에의 패턴 묘화 노광 시간을 고려하는 경우에는, 상층의 흡수체막(10) 및 저반사층(11)을 블라인드 에리어(3)의 전체(도 6a에서 말하는 누설광 에리어(116)와 외측 에리어(117)의 양방)에 형성하면 된다.
전사 패턴 에리어(2)에서는, 다층 반사막(4) 상에, 전사 패턴의 형상으로, 버퍼막(5), 및 반투과층(8) 및 반사 방지층(9)으로 이루어지는 위상 시프트층(7)이 순차적으로 형성되어 있다. 그 이외의 전사 패턴 에리어(2)의 다층 반사막(4) 상에는 아무것도 적층되어 있지 않다.
기판(1)은, 양호한 평활성과 평탄도가 필요로 되고, 그 재료로서는, 글래스 기판을 이용할 수 있다. 글래스 기판은 양호한 평활성과 평탄도가 얻어지고, 특히 마스크용 기판으로서 바람직하다. 글래스 기판 재료로서는, 저열팽창 계수를 갖는 아몰퍼스 글래스(예를 들면 SiO2-TiO2계 글래스 등), 석영 글래스 또는 β 석영 고용체를 석출한 결정화 글래스 등을 들 수 있다.
상기 기판(1) 상에 형성하는 다층 반사막(4)은, 고굴절률의 재료와 저굴절률의 재료를 교대로 적층시킨 구조를 하고 있어, 특정한 파장의 광을 반사할 수 있다. 예를 들면 13∼14㎚의 EUV광에 대한 반사율이 높은 Mo와 Si를 교대로 40주기 정도 적층한 Mo/Si 다층 반사막을 들 수 있다. EUV광의 영역에서 사용되는 그 밖의 다층 반사막의 예로서는, Ru/Si 주기 다층 반사막, Mo/Be 주기 다층 반사막, Mo 화합물/Si 화합물 주기 다층 반사막, Si/Nb 주기 다층 반사막, Si/Mo/Ru 주기 다층 반사막, Si/Mo/Ru/Mo 주기 다층 반사막, Si/Ru/Mo/Ru 주기 다층 반사막 등을 들 수 있다. 다층 반사막(4)은, 예를 들면 마그네트론 스퍼터법, 이온 빔 스퍼터법 등 주지의 성막 방법에 의해 형성할 수 있다.
버퍼막(5)은, 후술하는 상층을 전사 패턴의 형상으로 에칭 처리 등에 의해 가공할 때에 하층의 다층 반사막(4)이 에칭 처리 등에 의한 데미지를 받지 않도록 이것을 보호하는 것을 목적으로 하여 형성된다. 따라서 버퍼막(5)의 재질로서는, 상층의 반투과층(8)의 에칭 처리에 의한 영향을 받기 어렵고, 또한 나중에 에칭에 의해 제거 가능한 물질이 선택된다. 예를 들면 Cr, Al, Ru, Ta 및 이들 질화물, SiO2, Si3N4, Al2O3 등의 물질이 바람직하고, 이 중에서 상층의 재질이나 에칭 방법 등을 고려하여 적절히 선택한다. 이 버퍼막(5)의 막 두께는, 100㎚ 이하, 바람직하게는 80㎚ 이하이다. 이 버퍼막(5)의 성막은, 마찬가지로 마그네트론 스퍼터법, 이온 빔 스퍼터법 등 주지의 성막 방법을 이용하여 행할 수 있다.
예를 들면, 후술하는 반투과층(8)으로서, 탄탈 붕소 질화물(TaBN)을 이용한 경우에는, TaBN의 에칭 가스인 염소계 가스로 에칭되기 어려운 질화 크롬(CrN), 루테늄(Ru)계 재료(Ru, RuNb, RuZr, RuMo, RuY, RuB, RuTi, RuLa 등)를 버퍼막(5)으로서 이용하면 바람직하다. 또한, 버퍼막(5)으로서 Ru나 RuNb를 이용한 경우, Ru계 재료는 EUV광에서 투명성이 높으므로, 제거하지 않아도 포토마스크로서 사용할 수 있다. 또한, 버퍼막(5)은 필요에 따라서 형성하면 되고, 흡수체층에의 패턴 형성 방법, 조건에 따라서는, 반사층 상에 직접 흡수체층을 형성해도 된다.
흡수막(6)은, EUV광을 흡수하는 기능을 갖는 막이며, 전술한 대로, 반투과층(8) 및 반사 방지층(9)으로 이루어지는 위상 시프트층(7)과, 그 상에 형성된 흡수체층(10)으로 이루어진다. 필요에 따라서 흡수체층(10) 상에 저반사층(11)을 형성해도 된다.
위상 시프트층(7)은, 전사 패턴 에리어(2)에서, 전술한 하프톤형 마스크로서 기능한다. 그를 위해서는, EUV 노광광의 파장이 다층 반사막(4)에 직접 입사하여 반사한 경우(도 1에서 참조 부호 12로 나타낸 경우)의 반사율을 기준으로 한 경우의, 그 위상 시프트층(7) 및 버퍼막(5)을 투과하여 다층 반사막(4)에 입사하여 반사하고, 다시 버퍼막(5) 및 그 위상 시프트층(7)을 투과한 반사광(도 1에서 참조 부호 13으로 나타낸 경우)의 반사율이, 5％ 내지 20％인 것이 바람직하다. 게다가, 상기 위상 시프트층(7)을 개재한 경우의 반사광(도 1에서 참조 부호 13으로 나타낸 경우의 반사광)과, 상기 다층 반사막(4)에 직접 입사한 경우의 반사광(도 1에서 참조 부호 12로 나타낸 경우의 반사광)과의 위상차가 175 내지 185도인 것이 바람직하다. 따라서 위상 시프트층(7)의 재료 및 막 두께는, 반사율 및 위상차가 상기와 같이 되도록 설계한다. 또한, 버퍼막(5)으로서 Ru계 재료를 이용하고, 위상 시프트층(7)이 제거되어 있는 부분의 버퍼막에 대해서도 제거하지 않은 경우에서는, 버퍼막(5)은 위상차에 기여하지 않게 되므로, 위상 시프트층(7)만으로, 위상 시프트층(7)을 개재한 경우의 반사광과 다층 반사막(4)에 직접 입사한 경우의 반사광과의 위상차가 175 내지 185도로 되도록 조정하는 것이 바람직하다.
위상 시프트층(7)은 탄탈(Ta)을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 반투과층(8)은, 탄탈 금속(Ta), 탄탈 붕화물(TaB), 탄탈 실리사이드(TaSi), 혹은 이들 질화물을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이들 중에서도, 탄탈 질화물(TaN), 탄탈 붕소 질화물(TaBN)을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있는 것이 특히 바람직하다. 반사 방지층(9)은, 탄탈 붕소 산화물(TaBO) 등의 탄탈 산화물을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
통상적으로, EUV용의 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작한 후, 마스크에 전사 패턴이 요구되고 있는 정밀도로 전사되어 있는 것을 확인하는 패턴 검사를 행할 필요가 있다. 이 패턴 검사를 행하는 패턴 검사기에서는, 검사광의 광원에는, EUV광이 아니라, 그것보다도 장파장의 광원(예를 들면, 190∼260㎚ 정도의 심자외광, 혹은 그것보다도 장파장의 가시광 등)이 사용되고 있는 것이 일반적이다. EUV 광원기가 고가인 것이나, EUV광의 경우, 대기 중에서의 감쇠가 심하기 때문에, 검사기 내부를 진공으로 할 필요가 있어, 패턴 검사기가 대규모로 되는 것 등이 그 이유이다. 패턴 검사기에서는, 반사형 마스크에 장파장의 광을 조사하여, 다층 반사막(4)과 마스크 패턴 부분(위상 시프트층(7)이 적층되는 부분)의 반사 콘트라스트로 패턴의 정밀도를 검사하도록 되어 있다. 이 때, 위상 시프트층(7)이, 탄탈 붕소 질화물(TaBN) 등의 반투과층(8)만으로 구성되어 있으면, 검사광에 대한 반사율이 높아, 다층 반사막(4)과의 반사 콘트라스트를 취하기 어렵다고 하는 문제가 있다. 이 때문에, 위상 시프트층(7)은, EUV광의 흡수율이 높은 탄탈 금속이나 탄탈 질화물을 주성분으로 하는 반투과층(8) 상에 검사광에 대한 반사율이 낮은 탄탈 산화물을 주성분으로 하는 반사 방지층(9)을 적층한 구조로 되어 있다.
흡수체층(10)은 블라인드 에리어(3)에서, EUV 노광광을 흡수하는 역할을 갖는다. 흡수체층(10)에 의해 EUV 노광광이 충분히 흡수됨으로써, 블라인드 에리어에서의 피사체 상의 레지스트막의 감광을 저감할 수 있다. 흡수체층(10)의 재료로서는, 탄탈 금속(Ta), 탄탈 붕화물(TaB), 탄탈 실리사이드(TaSi), 혹은 이들 질화물을 주성분으로 하는 재료나, CrN, 저반사 Cr 등의 크롬을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이들 중에서도, 탄탈 질화물(TaN), 탄탈 붕소 질화물(TaBN)을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있는 것이 특히 바람직하다. 흡수체층(10)은, 위상 시프트층(7)을 에칭할 때의 에칭 가스에 내성을 갖는 재료가 바람직하고, 위상 시프트층(7)의 재료와 흡수체층(10)의 재료를 그와 같은 조합으로, 선택하면 바람직하다.
저반사층(11)은 블라인드 에리어(3)에서, 패턴 검사기의 검사광에 대한 다층 반사막(4)과의 사이의 반사 콘트라스트를 얻는 역할을 갖는다. 또한, 블라인드 에리어(3)에 형성되는 얼라인먼트 마크(도시 생략)를 노광기가 검출할 때에 사용하는 장파장의 광에 대한 반사 콘트라스트를 얻는 역할도 갖고 있다. 흡수체층(10)과 함께, 블라인드 에리어에서의 피사체 상의 레지스트막의 감광을 저감할 수 있다. 또한, 저반사층(11)은 필요에 따라서 적절하게 형성하면 되고, 예를 들면, 흡수체층(10)의 재료가 저반사층(11)의 역할을 겸하는 것인 경우에는, 저반사층을 형성할 필요는 없다. 저반사층(11)의 재료로서는, 탄탈 붕소 산화물(TaBO) 등의 탄탈 산화물을 주성분으로 하는 재료나, 질화 산화 실리콘(SiON), 산화 실리콘(SiOX), 몰리브덴 실리사이드 질화물(MoSiN), 몰리브덴 실리사이드 산화 질화물(MoSiON) 등으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 특히, EUV광에 대한 흡수율의 관점에서, 반사 방지층(9)은, 탄탈 붕소 산화물(TaBO) 등의 탄탈 산화물을 주성분으로 하는 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 탄탈 금속, 탄탈 질화물계 등과 같은 염소계 가스로 드라이 에칭이 가능한 경우의 에칭 가스로서는, 예를 들면, Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3이 적용 가능하다. 또한, 본 발명에서, 탄탈 산화물계, 산화 실리콘계, 몰리브덴 실리사이드계 등과 같은 불소계 가스로 드라이 에칭을 행할 필요가 있는 경우의 에칭 가스로서는, 예를 들면, SF6, CF4, C2F6, CHF3, CHCl3이 적용 가능하다. 또한, 이들 불소계 가스에, He, H2, Ar, C2H4, O2 등의 혼합 가스, 혹은, Cl2, CH2Cl2 등의 염소계 가스, 또는, 이들과, He, H2, Ar, C2H4, O2 등의 혼합 가스를 이용할 수도 있다.
[실시예 1]
이하, 실시예에 의해, 본 발명의 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명한다. 우선 본 실시예에서의 반사형 마스크의 제조 방법을, 도면을 이용하여 설명한다.
도 2a∼도 2c, 도 3a 및 도 3b는, 본 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 제조 공정의 단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크를 제조하였다. 우선 기판(1)으로서, 외형 152㎜×152㎜, 두께가 6.3㎜인 저팽창의 SiO2-TiO2계의 글래스 기판을 준비하였다.
다음으로, 상기 기판(1) 상에, 다층 반사막(4)으로서, EUV광의 파장인 노광 파장 13∼14㎚의 영역의 반사막으로서 적합한 Mo와 Si로 이루어지는 교대 적층막을 형성하였다. 성막은 이온 빔 스퍼터링 장치를 이용하여 행하였다. 우선 Si 타깃을 이용하여, Si막을 4.2㎚ 성막하고, 그 후, Mo 타깃을 이용하여, Mo막을 2.8㎚ 성막하고, 이것을 1주기로 하여 40주기 적층한 후, 마지막으로 Si막을 4㎚ 성막하였다. 합계 막 두께는 284㎚이었다.
다음으로, 상기 다층 반사막(4) 상에, 질화 크롬(CrN:N=10at％)으로 이루어지는 버퍼막(5)을 형성하였다. 성막은, DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 의해 행하고, 막 두께는 10㎚로 하였다.
다음으로, 상기 버퍼막(5) 상에, 흡수막(6)의 하층인 위상 시프트층(7)을 형성하였다. 위상 시프트층(7)은 전술한 바와 같이, 반투과층(8)과 반사 방지층(9)으로 이루어지고, 우선, 반투과층(8)으로서, Ta를 주성분으로 하고, N을 함유하는 막(TaN막)을 막 두께 28㎚ 형성하였다. 성막 방법은, Ta 타깃을 이용하여, 아르곤 가스(Ar) 및 질소 가스(N2)의 혼합 가스에 의한 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 성막하였다. 이 막의 조성은, Ta:N=70:30이었다.
다음으로, 반투과층(8) 상에, 반사 방지층(9)으로서, Ta를 주성분으로 하고, O를 함유하는 막(TaO막)을 막 두께 14㎚ 형성하였다. 성막 방법은, Ta 타깃을 이용하여, 아르곤 가스(Ar) 및 산소 가스(O2)의 혼합 가스에 의한 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 성막하였다. 이 막의 조성은, Ta:O=30:70이었다.
다음으로, 상기 반사 방지층(9) 상에, 흡수체층(10)으로서, Ta를 주성분으로 하고, N을 함유하는 막(TaN막)을 막 두께 40㎚ 형성하였다. 성막 방법은, Ta 타깃을 이용하여, 아르곤 가스(Ar) 및 질소 가스(N2)의 혼합 가스에 의한 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 성막하였다. 이 막의 조성은, Ta:N=70:30이었다.
이상과 같이 하여, 본 실시예의 반사형 마스크 블랭크가 얻어졌다. 또한, 본 실시예에서는, 저반사층(11)이 없는 경우의 예를 나타낸다.
다음으로, 도 2b에 도시한 바와 같이, 전사 패턴 에리어(2)에서, 흡수체층(10)인 TaN막을 전사 패턴으로 가공하였다. 전사 패턴은, 디자인 룰이 하프 피치(hp) 45㎚의 DRAM용의 패턴으로 하였다.
우선, 상기 반사형 마스크 블랭크의 흡수체층(10) 상에 EB 레지스트를 도포하고, EB 묘화와 현상에 의해 소정의 레지스트 패턴을 형성하였다(도시 생략). 다음으로, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 흡수체층(10)인 TaN막을, 염소계 가스(Cl2)를 이용하여 드라이 에칭하고, 흡수체층(10)을 소정의 패턴으로 가공하였다.
다음으로, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 흡수체층(10)과 마찬가지로 반사 방지층(9)과 반투과층(8)을 순차적으로 에칭하였다. TaO막인 반사 방지층(9)의 에칭은 불소계 가스(CF4)를 이용한 드라이 에칭으로 행하고, TaN막인 반투과층(8)의 에칭은 염소계 가스(Cl2)를 이용한 드라이 에칭으로 행하였다.
다음으로, 도 3a에 도시한 바와 같이, 상기 흡수체층(10) 등의 가공에 이용한 레지스트 패턴을 제거한 후에, 다시 EB 레지스트를 도포하고, EB 묘화와 현상에 의해 블라인드 에리어(3)의 흡수체층(10) 상에만 레지스트막을 형성하였다(도시 생략). 이 레지스트막을 마스크로 하여, 전사 패턴 에리어(2)에서의 흡수체층(10)을 에칭하였다. TaN막인 흡수체층(10)의 에칭은 염소계 가스(Cl2)를 이용한 드라이 에칭으로 행하였다.
다음으로, 도 3b에 도시한 바와 같이, 전사 패턴 에리어(2)에서의 반사 방지층(9)을 마스크로 하여, CrN막인 버퍼막(5)을, 염소와 산소의 혼합 가스(혼합비는 체적비로 4:1)를 이용하여 드라이 에칭하였다. 에칭 후, 레지스트막을 제거하여 본 실시예에 따른 반사형 마스크를 제조하였다.
상기한 바와 같이 제조한 반사형 마스크는, 블라인드 에리어(3)에 흡수체층(10)을 형성하고, 전사 패턴 에리어(2)에서의 위상 시프트층(7)에 의한 반사율보다도, 블라인드 에리어(3)에서의 반사율을 낮게 하였으므로, 그 반사형 마스크를 이용하여, 레지스트막이 형성된 1매의 피사체에 대하여, 블라인드 에리어(3)의 일부를 겹치면서 위치를 어긋나게 하여 복수회 노광한 경우도, 블라인드 에리어(3)에서의 레지스트막의 감광을 억제할 수 있다.
반사형 마스크 블랭크를, 도 2a에 도시한 바와 같이, 흡수막(6)으로서 위상 시프트층(7) 상에 흡수체층(10)을 적층한 구성으로 하였으므로, 상기한 바와 같은 효과를 갖는 반사형 마스크를 얻을 수 있었다.
[실시예 2]
이하, 실시예 2로서, 실시예 1에서의, 반투과층(8)을, TaN막 대신에 Ta를 주성분으로 하여 B와 N을 함유하는 막(TaBN막)으로 하고, 반사 방지층(9)을, TaO막 대신에 Ta를 주성분으로 하여 B와 O를 함유하는 막(TaBO막)으로 하고, 흡수체층(10)으로서, TaN막 대신에 Ta를 주성분으로 하여 B와 N을 함유하는 막(TaBN막)으로 한 경우를 나타낸다. 그 밖의 구성은 실시예 1과 마찬가지로 한다.
반투과막(8)을 구성하는 TaBN막은, 버퍼막(5) 상에 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해, 탄탈과 붕소를 함유하는 소결체 타깃을 이용하여, Ar에 질소를 40％ 첨가한 가스를 이용하여 성막하였다. 막 두께는, EUV 노광광을 반투과할 수 있는 두께로서, 30㎚로 하였다. 성막된 TaBN막의 조성비는, Ta:B:N은 60:10:30이었다.
반사 방지층(9)을 구성하는 TaBO막은, 반투과막(8) 상에 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해, 탄탈과 붕소를 함유하는 타깃을 이용하여, Ar에 산소 25％를 첨가한 혼합 가스를 이용하여 막 두께 14㎚로 되도록 성막하였다. 성막된 TaBO막의 조성비는, Ta:B:O는 30:10:60이었다.
흡수체층(10)을 구성하는 TaBN막은, 반사 방지층(9) 상에 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해, 탄탈과 붕소를 함유하는 소결체 타깃을 이용하여, Ar에 질소를 40％ 첨가한 가스를 이용하여 성막하였다. 막 두께는, EUV 노광광을 충분히 흡수할 수 있는 두께로서, 40㎚로 하였다. 성막된 TaBN막의 조성비는, Ta:B:N은 60:10:30이었다.
상기 이외의 구성은, 실시예 1과 동일한 구성으로 함으로써, 도 2a와 마찬가지의 구성으로서, 글래스 기판으로 이루어지는 기판(1) 상에, Mo/Si 다층막으로 이루어지는 다층 반사막(4), 질화 크롬으로 이루어지는 버퍼막(5), TaBN막으로 이루어지는 반투과층(8), TaBO막으로 이루어지는 반사 방지층(9), TaBN막으로 이루어지는 흡수체층(10)이 순차적으로 적층된 반사형 마스크 블랭크를 얻을 수 있었다.
상기 반사형 마스크 블랭크를, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 가공함으로써, 도 3b에 도시한 반사형 마스크를 얻을 수 있었다. 또한 본 실시예에서 반투과막(8) 및 흡수체층(10)에 이용되고 있는 TaBN막은, 실시예 1에서 동일한 층에 이용되고 있는 TaN막과 마찬가지의 방법으로 에칭하였다. 본 실시예에서 반사 방지층(9)에 이용되고 있는 TaBO막은, 실시예 1에서 동일한 층에 이용되고 있는 TaO막과 마찬가지의 방법으로 에칭하였다.
이 반사형 마스크에서도, 블라인드 에리어(3)에 흡수체층(10)을 형성하여, 전사 패턴 에리어(2)에서의 위상 시프트층(7)에 의한 반사율보다도, 블라인드 에리어(3)에서의 반사율을 낮게 하였으므로, 그 반사형 마스크를 이용하여, 레지스트막이 형성된 1매의 피사체에 대하여, 블라인드 에리어(3)의 일부를 겹치면서 위치를 어긋나게 하여 복수회 노광한 경우도, 블라인드 에리어(3)에서의 레지스트막의 감광을 억제할 수 있다. 또한, 반사형 마스크 블랭크를, 위상 시프트층(7) 상에 흡수체층(10)을 적층한 구성으로 하였으므로, 상기한 바와 같은 효과를 갖는 반사형 마스크를 얻을 수 있었다.
[실시예 3]
이하, 실시예 3으로서, 실시예 1에서의, 반투과층(8)을, TaN막 대신에 Ta를 주성분으로 하여 B를 함유하는 막(TaB막)으로 하고, 반사 방지층(9)을, TaO막 대신에 Ta를 주성분으로 하여 B와 O를 함유하는 막(TaBO막)으로 하고, 흡수체층(10)으로서, TaN막 대신에 Ta를 주성분으로 하여 B를 함유하는 막(TaB막)으로 한 경우를 나타낸다. 그 밖의 구성은 실시예 1과 마찬가지로 한다.
반투과막(8)을 구성하는 TaB막은, 버퍼막(5) 상에 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해, 탄탈과 붕소를 함유하는 소결체 타깃을 이용하여, Ar 가스를 이용하여 성막하였다. 막 두께는, EUV 노광광을 반투과할 수 있는 두께로서, 28㎚로 하였다. 성막된 TaBN막의 조성비는, Ta:B는 80:20이었다.
반사 방지층(9)을 구성하는 TaBO막은, 반투과막(8) 상에 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해, 탄탈과 붕소를 함유하는 타깃을 이용하여, Ar에 산소 25％를 첨가한 혼합 가스를 이용하여 막 두께 14㎚로 되도록 성막하였다. 성막된 TaBO막의 조성비는, Ta:B:O는 30:10:60이었다.
흡수체층(10)을 구성하는 TaB막은, 반사 방지층(9) 상에 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해, 탄탈과 붕소를 함유하는 소결체 타깃을 이용하여, Ar 가스를 이용하여 성막하였다. 막 두께는, EUV 노광광을 충분히 흡수할 수 있는 두께로서, 40㎚로 하였다. 성막된 TaB막의 조성비는, Ta:B는 80:20이었다.
상기 이외의 구성은, 실시예 1과 동일한 구성으로 함으로써, 도 2a와 마찬가지의 구성으로서, 글래스 기판으로 이루어지는 기판(1) 상에, Mo/Si 다층막으로 이루어지는 다층 반사막(4), 질화 크롬으로 이루어지는 버퍼막(5), TaB막으로 이루어지는 반투과층(8), TaBO막으로 이루어지는 반사 방지층(9), TaB막으로 이루어지는 흡수체층(10)이 순차적으로 적층된 반사형 마스크 블랭크를 얻을 수 있었다.
상기 반사형 마스크 블랭크를, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 가공함으로써, 도 3b에 도시한 반사형 마스크를 얻을 수 있었다. 또한 본 실시예에서 반투과막(8) 및 흡수체층(10)에 이용되고 있는 TaB막은, 실시예 1에서 동일한 층에 이용되고 있는 TaN막과 마찬가지의 방법으로 에칭하였다. 본 실시예에서 반사 방지층(9)에 이용되고 있는 TaBO막은, 실시예 1에서 동일한 층에 이용되고 있는 TaO막과 마찬가지의 방법으로 에칭하였다.
이 반사형 마스크에서도, 블라인드 에리어(3)에 흡수체층(10)을 형성하여, 전사 패턴 에리어(2)에서의 위상 시프트층(7)에 의한 반사율보다도, 블라인드 에리어(3)에서의 반사율을 낮게 하였으므로, 그 반사형 마스크를 이용하여, 레지스트막이 형성된 1매의 피사체에 대하여, 블라인드 에리어(3)의 일부를 겹치면서 위치를 어긋나게 하여 복수회 노광한 경우도, 블라인드 에리어(3)에서의 레지스트막의 감광을 억제할 수 있다. 또한, 반사형 마스크 블랭크를, 위상 시프트층(7) 상에 흡수체층(10)을 적층한 구성으로 하였으므로, 상기한 바와 같은 효과를 갖는 반사형 마스크를 얻을 수 있었다.
[실시예 4]
실시예 4로서, 실시예 1에서의 반사형 마스크의 구성 외에, 반사 방지층(9)과 흡수체층(10) 사이에, 에칭 스토퍼막(14)을 형성한 경우를 나타낸다. 에칭 스토퍼막(14)은, 실시예 1에서 도 2b를 이용하여 설명한, 전사 패턴 에리어(2)에서의 흡수체층(10)을 전사 패턴의 형상으로 에칭하는 공정에서, 하층의 반사 방지층(9)에 데미지를 주지 않도록 보호하기 위해서 형성하는 것이며, 흡수체층(10)을 에칭하는 에칭 가스에 내성을 갖는 재료일 필요가 있다. 예를 들면, 실시예 1에서는, 흡수체층(10)은 TaN막으로 구성되어 있고, TaN막의 가공은 염소를 이용한 드라이 에칭에 의해 행하고 있으므로, 에칭 스토퍼막(14)으로서는, 염소에 의한 에칭에 내성이 있는 질화 크롬(CrN) 등의 크롬을 주성분으로 하는 재료가 바람직하다.
이하, 실시예 1의 구성에 에칭 스토퍼막(14)으로서 CrN막을 삽입한 경우의 예를 설명한다. 우선 반사형 마스크 블랭크는, 실시예 1에서 설명한 방법으로, 글래스 기판(1) 상에 다층 반사막(4)으로 반사 방지막(9)을 형성한 후에, 반사 방지막(9) 상에 CrN막을 DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 의해, 막 두께 5㎚ 성막하였다. 계속해서 에칭 스토퍼막(14) 상에, 실시예 1과 동일한 방법으로 흡수체층(10)을 형성하였다.
그 결과, 도 4a에 그 단면도를 도시한 바와 같이, 글래스 기판으로 이루어지는 기판(1) 상에, Mo/Si 다층막으로 이루어지는 다층 반사막(4), 질화 크롬으로 이루어지는 버퍼막(5), TaN막으로 이루어지는 반투과층(8), TaO막으로 이루어지는 반사 방지층(9), CrN막으로 이루어지는 에칭 스토퍼막(14), TaN막으로 이루어지는 흡수체층(10)이 순차적으로 적층된 반사형 마스크 블랭크를 얻었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 전사 패턴 에리어(2)의 흡수체층(11)을 전사 패턴의 형상으로 가공하였다. 그 때에, 에칭 스토퍼막(14)이 있으므로, 흡수체층(11)의 에칭 가스에 의한 반사 방지막(9)에의 데미지를 방지할 수 있었다.
계속해서, 그 흡수체층(10)을 마스크로 하여, CrN막인 에칭 스토퍼막(14)을, 염소와 산소의 혼합 가스(혼합비는 체적비로 4:1)를 이용하여 드라이 에칭하였다.
그 후는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 각 층을 가공함으로써, 도 4b에 도시한 반사형 마스크를 얻을 수 있었다.
이 반사형 마스크에서도, 블라인드 에리어(3)에 흡수체층(10)을 형성하여, 전사 패턴 에리어(2)에서의 위상 시프트층(7)에 의한 반사율보다도, 블라인드 에리어(3)에서의 반사율을 낮게 하였으므로, 그 반사형 마스크를 이용하여, 레지스트막이 형성된 1매의 피사체에 대하여, 블라인드 에리어(3)의 일부를 겹치면서 위치를 어긋나게 하여 복수회 노광한 경우도, 블라인드 에리어(3)에서의 레지스트막의 감광을 억제할 수 있다.
또한, 반사 방지층(9)과 흡수체층(10) 사이에, 에칭 스토퍼막(14)을 형성하였으므로, 흡수체층(10)의 에칭액에 의한 반사 방지막(9)에의 데미지를 방지할 수 있었다.
또한, 반사형 마스크 블랭크를, 위상 시프트층(7) 상에 흡수체층(10)을 적층한 구성으로 하였으므로, 상기한 바와 같은 효과를 갖는 반사형 마스크를 얻을 수 있었다.
[실시예 5]
실시예 5로서, 실시예 4에서의 반사형 마스크의 구성 외에, 흡수체층(10) 상에 저반사층(11)을 형성한 경우를 나타낸다. 이하, 실시예 4의 구성의 흡수체층(10) 상에 TaO막으로 이루어지는 저반사층(11)을 형성한 경우의 예를 설명한다. 우선 반사형 마스크 블랭크는, 실시예 4에서 설명한 방법으로, 글래스 기판(1) 상에 다층 반사막(4)으로 에칭 스토퍼막(14)을 형성한 후에, 에칭 스토퍼막(14) 상에, 흡수체층(10)으로서 TaN막을 DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 의해, 막 두께 28㎚ 성막하였다. 계속해서, 흡수체층(10) 상에, 저반사층(11)으로서 TaO막을 DC 마그네트론 스퍼터링 장치에 의해, 막 두께 14㎚ 성막하였다.
그 결과, 도 5a에 그 단면도를 도시한 바와 같이, 글래스 기판으로 이루어지는 기판(1) 상에, Mo/Si 다층막으로 이루어지는 다층 반사막(4), 질화 크롬으로 이루어지는 버퍼막(5), TaN막으로 이루어지는 반투과층(8), TaO막으로 이루어지는 반사 방지층(9), CrN막으로 이루어지는 에칭 스토퍼막(14), TaN막으로 이루어지는 흡수체층(10), TaO막으로 이루어지는 저반사막(11)이 순차적으로 적층된 반사형 마스크 블랭크를 얻었다.
다음으로, 전사 패턴 에리어(2)에서, 저반사층(11)인 TaO막을 전사 패턴으로 가공하였다. 전사 패턴은, 디자인 룰이 하프 피치(hp) 45㎚의 DRAM용의 패턴으로 하였다.
우선, 상기 반사형 마스크 블랭크의 저반사층(11) 상에 EB 레지스트를 도포하고, EB 묘화와 현상에 의해 소정의 레지스트 패턴을 형성하였다. 다음으로, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 저반사층(11)인 TaO막을, 불소계 가스(CF4)를 이용하여 드라이 에칭하여, 저반사층(11)을 소정의 패턴으로 가공하였다. 다음으로, 저반사층(11)을 마스크로 하여, 흡수체층(10)인 TaO막을, 염소계 가스(Cl2)를 이용하여 드라이 에칭하여, 흡수체층(10)을 소정의 패턴으로 가공하였다.
다음으로, 저반사층(11)이나 흡수체층(10)을 마스크로 하여, CrN막인 에칭 스토퍼막(14)을, 염소와 산소의 혼합 가스(혼합비는 체적비로 4:1)를 이용하여 드라이 에칭하였다. 계속해서, 에칭 스토퍼막(14) 등을 마스크로 하여, 반사 방지층(9)과 반투과층(8)을 순차적으로 에칭하였다. TaO막인 반사 방지층(9)의 에칭은 불소계 가스(CF4)를 이용한 드라이 에칭으로 행하고, TaN막인 반투과층(8)의 에칭은 염소계 가스(Cl2)를 이용한 드라이 에칭으로 행하였다.
다음으로, 상기 저반사층(11) 등의 가공에 이용한 레지스트 패턴을 제거한 후에, 다시 EB 레지스트를 도포하고, EB 묘화와 현상에 의해 블라인드 에리어(3)의 저반사층(11) 상에만 레지스트막을 형성하였다. 이 레지스트막을 마스크로 하여, 전사 패턴 에리어(2)에서의 저반사층(11) 및 흡수체층(10)을 에칭하였다. TaO막인 저반사층(11)과 TaN막인 흡수체층(10)의 에칭은 모두 불소계 가스(CF4)를 이용한 드라이 에칭으로 행하였다. 그 때, 에칭 스토퍼막(14)이 있으므로, 불소계 가스(CF4)에 의한 TaO막인 반사 방지층(9)에의 데미지를 방지할 수 있었다.
다음으로, 전사 패턴 에리어(2)에서의 반사 방지층(9)이나 반투과층(8)을 마스크로 하여, CrN막인 버퍼막(5)을, 염소와 산소의 혼합 가스(혼합비는 체적비로 4:1)를 이용하여 드라이 에칭하여, 패턴 부분의 다층 반사막(4)의 표면을 노출시켰다. 이 때, 동시에 동일한 CrN막인 에칭 스토퍼막(14)도 드라이 에칭되어, 반사 방지층(9)의 표면을 노출시켰다. 이들 에칭 후, 레지스트막을 제거하여, 도 5b에 도시한 본 실시예에 따른 반사형 마스크를 제조하였다.
이 반사형 마스크에서도, 블라인드 에리어(3)에 흡수체층(10)을 형성하여, 전사 패턴 에리어(2)에서의 위상 시프트층(7)에 의한 반사율보다도, 블라인드 에리어(3)에서의 반사율을 낮게 하였으므로, 그 반사형 마스크를 이용하여, 레지스트막이 형성된 1매의 피사체에 대하여, 블라인드 에리어(3)의 일부를 겹치면서 위치를 어긋나게 하여 복수회 노광한 경우도, 블라인드 에리어(3)에서의 레지스트막의 감광을 억제할 수 있다.
또한, 반사 방지층(9)과 흡수체층(10) 사이에, 에칭 스토퍼막(14)을 형성하였으므로, 흡수체층(10)의 불소계 가스(CF4)를 이용한 드라이 에칭 시에 반사 방지막(9)이 데미지를 받는 것을 방지할 수 있었다.
또한, 반사형 마스크 블랭크를, 위상 시프트층(7) 상에 흡수체층(10) 및 저반사막(11)을 적층한 구성으로 하였으므로, 패턴 검사기의 검사광에서의 다층 반사막(4)과 저반사층 사이의 광학 콘트라스트를 충분히 얻을 수 있어, 보다 정밀도가 높은 패턴 검사가 가능하게 된다.
[실시예 6]
이하, 실시예 6으로서, 실시예 1에서의, 버퍼막(5)을 CrN막 대신에 RuNb막으로 하고, 흡수체층(10)을, TaN 대신에 CrN막으로 한 경우를 나타낸다. 그 밖의 구성은 실시예 1과 마찬가지로 한다.
버퍼(8)를 구성하는 RuNb막은, 다층 반사막(4) 상에 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해, 루테늄과 니오븀을 함유하는 소결체 타깃을 이용하고, 막 두께는 2.5㎚로 하였다.
흡수체층(10)을 구성하는 CrN막은, 반사 방지층(9) 상에 DC 마그네트론 스퍼터법에 의해, Cr 타깃을 이용하여, Ar에 질소를 첨가한 가스를 이용하여 성막하였다. 막 두께는, EUV 노광광을 충분히 흡수할 수 있는 두께로서, 52㎚로 하였다. 성막된 CrN막의 조성비는, Cr:N은 90:10이었다.
상기 이외의 구성은, 실시예 1과 동일한 구성으로 함으로써, 도 2a와 마찬가지의 구성으로서, 글래스 기판으로 이루어지는 기판(1) 상에, Mo/Si 다층막으로 이루어지는 다층 반사막(4), RuNb로 이루어지는 버퍼막(5), TaBN막으로 이루어지는 반투과층(8), TaBO막으로 이루어지는 반사 방지층(9), CrN막으로 이루어지는 흡수체층(10)이 순차적으로 적층된 반사형 마스크 블랭크를 얻을 수 있었다.
다음으로, 도 2b에 도시한 바와 같이, 전사 패턴 에리어(2)에서, 흡수체층(10)인 TaN막을 전사 패턴으로 가공하였다. 전사 패턴은, 실시예 1과 마찬가지로, 디자인 룰이 하프 피치(hp) 45㎚의 DRAM용의 패턴으로 하였다.
우선, 상기 반사형 마스크 블랭크의 흡수체층(10) 상에 EB 레지스트를 도포하고, EB 묘화와 현상에 의해 소정의 레지스트 패턴을 형성하였다(도시 생략). 다음으로, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 흡수체층(10)인 CrN막을, 염소와 산소의 혼합 가스(혼합비는 체적비로 4:1)를 이용하여 드라이 에칭하여, 흡수체층(10)을 소정의 패턴으로 가공하였다.
다음으로, 도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 흡수체층(10)과 마찬가지로 반사 방지층(9)과 반투과층(8)을 순차적으로 에칭하였다. TaO막인 반사 방지층(9)의 에칭은 불소계 가스(CF4)를 이용한 드라이 에칭으로 행하고, TaN막인 반투과층(8)의 에칭은 염소계 가스(Cl2)를 이용한 드라이 에칭으로 행하였다.
다음으로, 도 3a에 도시한 바와 같이, 상기 흡수체층(10) 등의 가공에 이용한 레지스트 패턴을 제거한 후에, 다시 EB 레지스트를 도포하고, EB 묘화와 현상에 의해 블라인드 에리어(3)의 흡수체층(10) 상에만 레지스트막을 형성하였다(도시 생략). 이 레지스트막을 마스크로 하여, 전사 패턴 에리어(2)에서의 흡수체층(10)을 에칭하였다. CrN막인 흡수체층(10)의 에칭은 염소와 산소의 혼합 가스(혼합비는 체적비로 4:1)를 이용한 드라이 에칭으로 행하였다. 에칭 후, 레지스트막을 제거하여 본 실시예에 따른 반사형 마스크를 제조하였다. 이 실시예 6의 경우는, 버퍼막(5)에는, EUV 노광광에 대한 투과율이 높으므로, 패턴을 전사하는 드라이 에칭은 행하지 않고 그대로 잔존시킨 도 3a의 상태에서 반사형 마스크로서 이용한다.
이 반사형 마스크에서도, 블라인드 에리어(3)에 흡수체층(10)을 형성하여, 전사 패턴 에리어(2)에서의 위상 시프트층(7)에 의한 반사율보다도, 블라인드 에리어(3)에서의 반사율을 낮게 하였으므로, 그 반사형 마스크를 이용하여, 레지스트막이 형성된 1매의 피사체에 대하여, 블라인드 에리어(3)의 일부를 겹치면서 위치를 어긋나게 하여 복수회 노광한 경우도, 블라인드 에리어(3)에서의 레지스트막의 감광을 억제할 수 있다. 또한, 반사형 마스크 블랭크를, 위상 시프트층(7) 상에 흡수체층(10)을 적층한 구성으로 하였으므로, 상기한 바와 같은 효과를 갖는 반사형 마스크를 얻을 수 있었다.
또한, 이 실시예 6에서는, 저반사층(11)을 갖지 않는 실시예를 나타냈지만, 흡수체층(10) 상에, 동일한 Cr계 재료(CrON, CrO, CrOC, CrOCN)의 저반사층(11)을 형성하면, 블라인드 에리어 내의 얼라인먼트 마크의 반사 콘트라스트가 높아지기 때문에, 광학식의 얼라인먼트를 행할 때에, 바람직하다. 또한, 동일한 Cr 타깃으로, 흡수체층(10)과 저반사층(11)을 형성할 수 있어, 레지스트 패턴을 마스크로 동일한 에칭 가스로 한번에 에칭하는 것이, 생산 효율 및 생산 안정성상의 관점에서 특히 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 적절히 변경하여 실시할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 실시 형태 5 이외에서는, 저반사층(11)을 갖지 않는 실시예를 나타냈지만, 각 실시예에서, 흡수체층(10) 상에, 저반사층(11)을 형성하면, 블라인드 에리어 내의 얼라인먼트 마크의 반사 콘트라스트가 높아지기 때문에, 광학식의 얼라인먼트를 행할 때에, 바람직하다. 저반사층(11)으로서는, 예를 들면, 탄탈 붕소 산화물(TaBO) 등의 탄탈 산화물을 주성분으로 하는 재료나, 질화 산화 실리콘(SiON), 이산화 실리콘(SiO2), 몰리브덴 실리사이드 질화물(MoSiN), 몰리브덴 실리사이드 산화 질화물(MoSiON) 등으로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 흡수체층(10)의 상층에 저반사층(11)을 형성하면, 레지스트 패턴이 마스크로 되어 드라이 에칭하는 대상이 층의 두께가 얇은 저반사층(11)이기 때문에, 고정밀도로 레지스트 패턴을 저반사층(11)에 전사할 수 있다. 그리고, 이 저반사층(11)을 마스크로 흡수체층(10) 등을 에칭하여 패턴을 전사할 수 있기 때문에, 보다 고정밀도의 마스크 제작을 할 수 있어, 바람직하다.
또한, 버퍼막(5)의 재료로서, CrN막을 이용한 실시예를 나타냈지만, 각 실시 예에서, CrN 대신에 Ru를 이용해도 된다. 그 경우, Ru는 EUV광에서 투명성이 높으므로, 제거하지 않아도 반사형 마스크로서 사용할 수 있다. 또한, 버퍼막(5)은 필요에 따라서 형성하면 되고, 흡수체층에의 패턴 형성 방법, 조건에 따라서는, 반사 층 상에 직접 흡수체층을 형성해도 된다. 또한, 반사형 마스크 제작 후, 다층 반사막(4)의 표면을 보호하는 층으로서 남기기 위해서 Ru층을 형성하는 경우, 그 상층의 반투과층(8)을 에칭할 때에 Ru층의 표면이 거칠어지지 않도록, Ru층의 상층에 CrN층을 형성하고, 이 2층으로 버퍼층(5)을 구성해도 된다.
또한, 실시예 3에서, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크에 에칭 스토퍼막(14)을 부가하는 구성을 나타냈지만, 에칭 스토퍼막(14)은, 실시예 2의 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크에 부가해도 된다. 에칭 스토퍼막(14)의 성막 방법 및 가공 방법은, 실시예 3에서 설명한 방법과 동일하다.
또한, 상기 실시 형태에서의 재료, 사이즈, 처리 수순 등은 일례이며, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다. 그 밖에, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.
본 발명은, 반투과층에 대하여 기술하였지만, 통상의 흡수층에 대해서도, 블라인드 에리어의 반사율을 억제하기 위해서 실시하는 것도 가능하다.

Claims (17)

  1. 기판과, 상기 기판 상에 형성된, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구조의 다층 반사막과, 상기 다층 반사막 상에 적층된 EUV 노광광을 흡수하는 흡수막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크로서,
    상기 흡수막은 위상 시프트층과, 상기 위상 시프트층 상에 형성된 흡수체층을 갖고,
    상기 위상 시프트층은 상기 위상 시프트층 내를 통과하여 상기 다층 반사막에서 반사되는 EUV 노광광에, 상기 다층 반사막에 직접 입사하여 반사되는 EUV 노광광에 대하여, 소정의 위상차를 발생시키는 기능을 갖고,
    상기 흡수체층은 단독으로 또는 상기 위상 시프트층과 함께, 층 내를 통과하는 EUV 노광광을 흡수하여 감쇠시키는 기능을 갖고,
    상기 위상 시프트층은 반투과층에 반사 방지층이 적층한 구조로 이루어지고,
    상기 반투과층은 탄탈 금속, 탄탈 붕화물, 탄탈 실리사이드 및 이들 질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료로 구성되고,
    상기 반사 방지층은 탄탈 산화물을 포함하는 재료이며 또한 전체 조성을 100이라고 했을 때의 산소의 조성비가 60이상 70 이하인 재료로 구성되고,
    상기 흡수체층은 탄탈 금속, 탄탈 붕화물, 탄탈 질화물 및 탄탈 붕소 질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료로 구성되어 있는 반사형 마스크 블랭크.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반투과층은 탄탈 질화물 또는 탄탈 붕소 질화물을 포함하는 재료로 구성되어 있는 반사형 마스크 블랭크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반투과층은 염소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해, 하프 피치 45nm의 DRAM용 패턴을 형성할 수 있는 재료로 구성되어 있는 반사형 마스크 블랭크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 흡수체층은 염소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해, 하프 피치 45nm의 DRAM용 패턴을 형성 가능한 재료로 구성되어 있는 반사형 마스크 블랭크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 반사 방지층은 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해, 하프 피치 45nm의 DRAM용 패턴을 형성할 수 있는 재료로 구성되어 있는 반사형 마스크 블랭크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 반사 방지층과 상기 흡수체층 사이에, 흡수체층을 에칭하는 에칭 가스에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성되어 있는 에칭 스토퍼막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 에칭 스토퍼막은 크롬을 포함하는 재료로 구성되어 있는 반사형 마스크 블랭크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 흡수막은 상기 흡수체층 상에 저반사층을 구비하는 반사형 마스크 블랭크.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 저반사층은 산화 탄탈을 포함하는 재료로 구성되어 있는 반사형 마스크 블랭크.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 다층 반사막과 흡수막 사이에 버퍼막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 버퍼막은 크롬을 포함하는 재료로 구성되어 있는 반사형 마스크 블랭크.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 버퍼막은 루테늄을 포함하는 재료로 구성되어 있는 반사형 마스크 블랭크.
  15. 반사형 마스크로서,
    제1항 및 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 반사형 마스크이며,
    상기 위상 시프트층이 전사 패턴의 형상으로 가공되어 있는 전사 패턴 에리어와,
    상기 전사 패턴 에리어의 주위에 소정의 폭으로 형성되며, 상기 위상 시프트층 상에 흡수체층이 형성되어 있는 블라인드 에리어
    를 구비하는 반사형 마스크.
  16. 반사형 마스크의 제조 방법으로서,
    제1항 및 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크를 이용한 반사형 마스크의 제조 방법이며,
    소정의 형상의 제1 레지스트막을 마스크로 하여 흡수체층에 대하여 염소계 가스에 의한 드라이 에칭을 행하고, 전사 패턴 에리어의 상기 흡수체층을 전사 패턴의 형상으로 가공하는 공정과,
    상기 제1 레지스트막을 마스크로 하여 상기 반사 방지층에 대하여 불소계 가스에 의한 드라이 에칭을 행하고, 상기 전사 패턴 에리어의 상기 반사 방지층을 상기 전사 패턴의 형상으로 가공하는 공정과,
    상기 제1 레지스트막을 마스크로 하여 상기 반투과층에 대하여 염소계 가스에 의한 드라이 에칭을 행하고, 상기 전사 패턴 에리어의 상기 반투과층을 상기 전사 패턴의 형상으로 가공하는 공정과,
    소정의 형상의 제2 레지스트막을 마스크로 하여 상기 흡수체층에 대하여 염소계 가스에 의한 드라이 에칭을 행하고, 상기 전사 패턴 에리어의 상기 흡수체층을 제거함과 함께, 상기 전사 패턴 에리어의 주위에 상기 위상 시프트층 및 상기 흡수체층을 구비하는 블라인드 에리어를 형성하는 공정
    을 갖는 반사형 마스크의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 소정의 형상의 제1 레지스트막은 하프 피치 45nm의 DRAM용 패턴을 갖는 반사형 마스크의 제조 방법.
KR1020107024361A 2008-03-31 2009-03-24 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 그 제조 방법 KR101581977B1 (ko)

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