KR101642617B1 - 반사형 노광용 마스크 블랭크 및 반사형 노광용 마스크 - Google Patents

반사형 노광용 마스크 블랭크 및 반사형 노광용 마스크 Download PDF

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Abstract

반사형 노광용 마스크 블랭크 및 반사형 노광용 마스크를 제공하여, 회로 패턴 영역 이외로부터 광이 반사하지 않고, 고정밀도로 노광 전사를 할 수 있는 반사형 노광용 마스크를 실현한다. 반사형 마스크 블랭크는 기판(11) 상에 형성된 다층 반사막(12), 보호막(13), 흡수막(14), 이면 도전막(15)을 구비한다. 이면 도전막은 산화인듐 주석으로 형성된다. 기판은, SiO2와, TiO2와, 망간(Mn), 구리(Cu), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 은(Ag), 니켈(Ni), 황(S), 셀레늄(Se), 금(Au), 네오디뮴(Nd)의 산화물 중 적어도 1종을 포함한다. 반사형 마스크 블랭크의 흡수막을 선택적으로 제거해서 회로 패턴을 형성하고, 회로 패턴의 주위의 흡수막과 보호막과 다층 반사막을 제거해서 차광 프레임을 형성하여, 반사형 마스크가 제작된다.

Description

반사형 노광용 마스크 블랭크 및 반사형 노광용 마스크 {MASK BLANK FOR REFLECTION-TYPE EXPOSURE, AND MASK FOR REFLECTION-TYPE EXPOSURE}
본 발명은 반사형 노광용 마스크에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 포토리소그래피 기술의 미세화에 대한 요구가 높아지고 있다. 이미, 포토리소그래피 기술의 미세화에의 대응의 일환으로서, 리소그래피의 노광 방식에 있어서는, 종래의 파장이 193㎚인 ArF 엑시머 레이저 광을 사용한 노광으로부터, 파장이 13.5㎚인 EUV(Extreme Ultra Violet : 극단 자외선) 영역의 광을 사용한 노광으로 대체되고 있다.
EUV 영역의 광에 대해서는, 대부분의 물질이 높은 광흡수성을 가지므로, 종래의 투과형 마스크를, EUV 노광용의 마스크로서 이용할 수 없어, 반사형의 마스크를, EUV 노광용의 마스크(EUV 마스크)로서 사용한다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에는, 유리 기판 상에 몰리브덴(Mo) 층 및 실리콘(Si) 층을 교대로 적층해서 다층막을 포함하는 광반사막을 형성하고, 그 위에 탄탈륨(Ta)을 주성분으로 하는 광흡수체에 의해 패턴을 형성하는 기술이 개시되어 있다.
또한, EUV 광은 상술한 바와 같이, 광의 투과를 이용하는 굴절 광학계를 사용할 수 없으므로, 노광기의 광학계도 반사형으로 된다. 이로 인해, 투과형의 비임 스플리터를 이용한 편향이 불가능하다. 따라서, 반사형 마스크에서는, 마스크에의 입사광과 반사광이 동축 상에서 설계될 수 없는 결점이 있다. 이로 인해, EUV 마스크는, 6도 정도 광축을 기울여 마스크에 입사된 광의 반사광을 반도체 기판에 유도하는 수법이 채용되고 있다. 이 수법에서는, 광축을 경사지게하므로, 마스크 패턴에 대한 광의 입사 방향에 의존해서 반도체 기판 상에서 마스크의 배선 패턴이 마스크 패턴과는 다른 선폭으로 되는 사영 효과라고 불리는 문제가 지적되고 있다. 따라서, 이 사영 효과를 억제 내지 경감하기 위해, 마스크 패턴을 형성하고 있는 흡수막의 막 두께를 박막화하는 것이 제안되고 있다.
이 광흡수막의 박막화의 수법에서는, EUV 광을 흡수하는데 필요한 광의 감쇠량이 부족하므로, 반도체 기판으로의 반사광이 증가하여, 반도체 기판 상에 도포된 레지스트막을 감광시켜 버리는 문제가 발생한다. 또한, 반도체 기판에서는, 칩을 다면취로 노광하므로, 인접하는 칩에 있어서는 그 경계 영역에서 다중 노광이 발생한다. 또한, EUV 광원은 13.5㎚에 그 방사 스펙트럼의 피크를 갖지만, 아웃오브밴드(Out of Band)라고 불리는 13.5㎚대 이외의 진공 자외선으로부터 근적외선 영역의 광도 방사하는 것이 알려져 있다. 이 아웃오브밴드는 원래 불필요한 것이며, 이것은 반도체 기판에 도포된 레지스트를 감광함으로, 필터 등으로 제거해야 할 불필요한 광이다.
그러나, 탄탈륨(Ta)을 사용한 광흡수막은 진공 자외선으로부터 원자외선(Deep Ultra Violet) 영역, 근적외선 영역의 광도 반사하므로, 상술한 바와 같이, 인접한 칩의 경계 영역 근방의 반도체 배선 부분에 있어서 무시할 수 없는 광량이 적산되어, 배선 패턴의 치수에 영향을 주는 문제가 발생한다.
이 문제에 대하여, 칩 경계의 반사광을 저감하기 위해서 EUV 광의 반사에 기여하는 다층 반사막을, 패턴을 형성하는 흡수층에 계속해서 에칭 등의 수단으로 제거하여, 모재의 석영 표면을 노출시킨 차광 프레임(차광띠)을 구비하는 마스크 구조도 제안되어 있다(특허문헌 2 참조). 그러나, 아웃오브밴드 광은, 모재의 석영을 투과하여, EUV 마스크의 패턴측과는 반대면에 형성된 질화크롬(CrN) 등의 이면 도전막에서 반사하여, 다시 석영을 투과해서 반도체 기판측으로 방사하여, 반도체 기판에 도포된 레지스트를 감광하는 문제가 있다.
일본 특허 공개 제2007-273651호 공보 일본 특허 공개 제2011-044520호 공보
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은, 반도체 기판에서 다중 노광되는 칩의 경계 영역에 상응하는 마스크 영역에 있어서 EUV 및 자외선 영역으로부터 근적외선 영역의 광의 반사를 저감한 반사형 마스크를 제공하는 데 있다.
본 발명은, 기판과, 기판 상에 형성되고, 노광 광을 반사하는 다층 반사막과, 다층 반사막 상에 형성되고, 다층 반사막을 보호하는 보호막과, 보호막 상에 형성되고, 노광 광을 흡수하는 흡수막과, 기판의, 다층 반사막이 형성된 면과는 반대면 상에 형성된 도전막을 구비하고, 기판은, 석영(SiO2)을 주성분으로 하며 산화티타늄(TiO2)을 포함하는 재료로 형성되고, 다층 반사막은, 기판 상에 몰리브덴(Mo)을 재료로 하는 층과 규소(Si)를 재료로 하는 층이 겹쳐진 층이, 복수로 겹쳐져 구성된 다층 구조로 형성되고, 보호막은, 다층 반사막 상에 형성되고, 루테늄(Ru) 또는 실리콘(Si) 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성된 단층 구조 또는, 그 단층 구조에 최상층으로서 루테늄(Ru)의 산화물, 질화물, 산질화물 및, 규소(Si)의 산화물, 질화물, 산질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료가 더 적층된 적층 구조를 갖고, 흡수막은, 보호막 상에 형성되고, 탄탈륨(Ta) 및 그의 산화물, 질화물, 산질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성된 단층 구조 또는, 그 단층 구조에 최상층으로서 탄탈륨(Ta)의 산화물, 질화물, 산질화물 및, 규소(Si)의 산화물, 질화물, 산질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료가 더 적층된 적층 구조를 갖고, 도전막은, 산화인듐 주석(ITO) 또는 산화아연(ZnO) 중 어느 하나를 포함하는 재료의 층을 갖는 단층 구조 또는 적층 구조를 갖는 반사형 마스크 블랭크이다.
또한, 기판의 재료는, 망간(Mn), 구리(Cu), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 은(Ag), 니켈(Ni), 황(S), 셀레늄(Se), 금(Au), 네오디뮴(Nd)의 산화물 중 적어도 1종을 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 반사형 마스크 블랭크에 있어서, 흡수막을 선택적으로 제거함으로써 회로 패턴이 형성되고, 회로 패턴의 주위의 영역에, 흡수막과 보호막과 다층 반사막을 선택적으로 제거함으로써 차광 프레임이 형성되어 이루어지는, 반사형 마스크이다.
본 발명에 따르면, 반도체 기판에서 다중 노광되는 칩의 경계 영역에 상응하는 마스크 영역에 형성된 차광 프레임에 있어서, 도전막의 저반사성 및 기판의 저 투과성에 의해, EUV 및 자외선 영역으로부터 근적외선 영역의 광의 반사를 저감한 반사형 마스크를 제공할 수 있다.
이와 같은 구성의 반사형 마스크를 이용함으로써, 반도체 등의 배선 패턴 치수에의 영향을 보다 저감할 수 있고, 반도체 등의 제조 수율을 개선하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크스의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 평면도 및 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 제조 방법의 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 제조 방법의 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 이면 도전막과 종래의 이면 도전막과의 광학 특성을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 반사율의 측정점을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 반사율을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 반사율을 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 반사형 마스크 블랭크는, 일례로서, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 노광 광을 반사하는 다층 반사막과, 상기 다층 반사막 상에 형성된 다층 반사막을 보호하는 보호막과, 상기 보호막 상에 형성된 노광 광을 흡수하는 흡수막과, 또한 상기 기판의 다층 반사막과는 반대면 상에 도전막이 형성되어 있다.
이와 같은 구성의 반사형 마스크 블랭크에, 원하는 패턴을 형성함으로써 반사형 마스크를 제작할 수 있다. 특히, 반사형 마스크 블랭크는, 파장 5㎚에서 15㎚의 광을 노광 광으로 하는 리소그래피에서 이용되는 반사형 마스크에 적합하게 적용할 수 있다.
기판은 석영(SiO2), 혹은, 석영을 주성분으로 하고 부성분으로서, 산화티타늄(TiO2) 또는, 탄소(C)를 포함하는 재료로 형성된다. 여기서 주성분이란, 적어도 중량비로 50％를 초과하는 것을 의미한다. 또한, 부성분으로서, 추가로, 망간(Mn), 구리(Cu), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 은(Ag), 니켈(Ni), 황(S), 셀레늄(Se), 금(Au), 네오디뮴(Nd)의 산화물을 포함해도 된다. 또한, 기판의 조성이, 이것들과 상이해도, DUV의 반사율이 각각 일정값 이하, 구체적으로는, EUV의 반사율이 0.1％ 이하 혹은 광학 농도로 3 이상, DUV의 반사율이 0.3％ 이하이면 적절하게 이용할 수 있다.
다층 반사막은 기판 상에 몰리브덴(Mo)을 재료로 하는 층과 규소(Si)를 재료로 하는 층이 중첩된 층이 복수 중첩되어 구성된 다층 구조로 형성된다. 보호막은 다층 반사막 상에 형성되고, 단층 구조 혹은 적층 구조이며, 루테늄(Ru) 또는 실리콘(Si) 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성되고, 적층 구조의 경우는 그 최상층이 루테늄(Ru)의 산화물, 질화물, 산질화물이나 규소(Si)의 산화물, 질화물, 산질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성된다.
흡수막은, 보호막 상에 형성되고, 단층 구조 혹은 적층 구조로 되어 있고, 탄탈륨(Ta) 및 그의 산화물, 질화물, 산질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성되고, 적층 구조의 경우는 그 최상층이 탄탈륨(Ta)의 산화물, 질화물, 산질화물이나 규소(Si)의 산화물, 질화물, 산질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성된다.
상기 기판의 다층 반사막과는 반대면 상에 형성된 이면 도전막은, 단층 구조 혹은 적층 구조로 되어 있고, 산화인듐 주석(ITO) 또는, 산화아연(ZnO) 또는, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta)중 어느 하나의 금속 혹은 그의 산화물, 질화물, 산질화물로 형성된다. 특히, 적층 구조의 경우는 그 상기 기판측의 층은 크롬(Cr) 또는 탄탈륨(Ta)중 어느 하나의 금속 혹은 그의 산화물, 질화물, 산질화물 또는 산화 규소(SiOx) 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성된다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 각 실시 형태에 대해서 설명한다. 각 실시 형태에서는, 막이라고 하는 용어를 사용해서 설명하고 있지만, 막을 층으로 치환해도 좋다.
(제1 실시 형태)
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크(10)의 단면도이다. 반사형 마스크 블랭크(10)는, 보다 구체적으로는, EUV 광을 이용한 노광에 사용하는 마스크용의 블랭크이다. EUV 광의 파장은 예를 들어 13.5㎚이다. 기판(11)의 일면 상에 다층 반사막(12), 보호막(13), 흡수막(14)을 이 순서로 형성한다. 기판(11)은 석영(SiO2)을 주성분으로 하는 기판이며, 한변이 6인치 각이며 두께는 6.35mm이다. 기판(11)은, 산화티타늄(TiO2)을 더 포함해도 된다. 다층 반사막(12)은 몰리브덴(Mo)을 4.2㎚, 규소(Si)를 2.8㎚, 이온 비임 스퍼터링 장치에 의해 교대로 40쌍, 합계 80 층을, 최상층이 규소(Si)로 되도록 적층해서 형성된다. 다음에, 보호막(13)은, 루테늄(Ru)이, 마그네트론 스퍼터에 의해 0.5㎚에서 3㎚ 적층되어 형성된다. 다음에, 흡수막(14)은, 탄탈륨(Ta)을 모재로 하여 규소(Si)를 포함하는 화합물을 포함하는 합금을 질소 가스의 분위기 중에 혼합하여, 마그네트론 스퍼터에 의해 20㎚에서 150㎚ 퇴적하고, 또한 그 상층에 탄탈륨(Ta)을 모재로 하여 규소(Si)를 포함하는 화합물을 포함하는 합금을, 질소 가스, 산소 가스를 혼합한 가스의 분위기 중에 혼합하여, 마그네트론 스퍼터에 의해 5㎚에서 20㎚ 퇴적함으로써 형성한다. 또한, 기판(11)의, 다층 반사막(12)과는 반대측면에는, 이면 도전막(15)으로서 산화인듐 주석(ITO)을 마그네트론 스퍼터에 의해 100㎚ 적층해서 형성한다.
다음에, 본 실시 형태에 따른 노광용 반사형 마스크에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는, 도 1에서 나타낸 반사형 마스크 블랭크(10)를 이용해서 제작한 노광용 반사형 마스크(100)(이후, 마스크(100)라고도 한다)이며, 도 2의 (a)는 마스크(100)의 평면도, 도 2의 (b)는 마스크(100)의 단면도이다. 도 2의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 마스크(100)는, 회로 패턴 A와, 회로 패턴 A의 영역의 외측에, 흡수막(14), 보호막(13) 및 다층 반사막(12)의 일부에 걸쳐, 차광 프레임 영역 B를 형성한 구조이다.
다음에, 마스크(100)의 제조 방법을 도 3 내지 도 5에 도시한다. 여기서, 도 3은 공정의 각 스텝을 도시하고, 도 4 및 도 5는 각 공정에서의 가공 상태의 단면도를 도시한다.
우선, 도 1에 도시한 반사형 마스크 블랭크(10)를 준비하여, 흡수막(14)에 회로 패턴(A)과 차광 프레임 영역(B)을 형성한다. 즉, 전자선에 반응을 나타내는 화학 증폭계나 비화학 증폭계 레지스트(21)를 흡수막(14)에 200㎚의 막 두께로 도포하고(S1), 소정의 회로 패턴 A와 차광 프레임 영역 B를 전자선 묘화 장치에 의해 묘화한다(S2). 그 후, 알칼리 용액 등으로 현상을 행하고(S3), 이에 의해 형성된 레지스트(21)의 패턴을 마스크로 하여, 불소계 가스나 염소계 가스를 이용한 가스 플라즈마에 의한 에칭을 행하여(S4), 불필요한 레지스트(21)의 패턴을 산소 플라즈마에 의한 회화나 황산이나 오존수 등의 산화 약액에 의한 분해 내지 유기 용제 등으로 용해 제거한다(S5). 그 후, 필요에 따라, 산·알칼리계 약품이나 오존 가스나 수소 가스 등을 용해한 초순수나 유기 알칼리계 약품, 계면 활성제 등에 의한 세정 처리(S6)와, 원심력을 이용한 스핀 건조(S7)를 행한다. 이상의 공정에 의해 회로 패턴 A와 차광 프레임 영역 B가 형성된다.
다음에, 차광 프레임 영역(B)의 보호막(13)과 다층 반사막(12)의 부분을 형성한다. 우선, 흡수막(14)에 자외선 또는 전자선에 반응을 나타내는 레지스트(21)를 도포한다(S8). 이 후, 차광 프레임 영역 B를 노광 또는 전자선으로 묘화한다(S9). 상술한 (S3)-(S7)과 마찬가지로, 현상(S10), 에칭(S11), 레지스트의 제거(S12), 세정(S13), 건조(S14)를 행하여, 차광 프레임 영역 B를 완성한다. 에칭 공정(S11)에서는, 우선, 보호막(13)의 제거를 불소계 가스 플라즈마를 이용하고, 다층 반사막(12)은 보호막(13)과 동일하게 불소계 가스 플라즈마 혹은 염소가스계 플라즈마를 교대로 이용하는 방법으로 행하고, 차광 프레임 영역 B를 형성한다. 이상의 공정에 의해 반사형 마스크(100)가 완성된다.
차광 프레임 영역 B의 형성만으로는, 기판(11)을 일단 투과해서 이면 도전막(15)으로부터 반사되어 다시 되돌아오는 광성분을 전부 제거할 수 없다. 도 6에, 종래의 이면 도전막 재료의 일례로서 크롬(Cr)을 이용한 경우와, 본 실시 형태의 이면 도전막 재료의 ITO를 이용한 경우에 의한 반사율 스펙트럼의 비교를 나타낸다. 측정에 이용한 반사광은, 차광 프레임 영역 B에 흡수막(14)측으로부터 입사하여, 기판(11)을 투과해서 이면 도전막(15)을 반사해서 다시 기판(11)을 투과해 흡수막(14)측으로부터 사출된 광이며, 반사율의 측정에는 반사율계를 이용했다. 측정의 결과, 파장 250㎚에서 850㎚의 범위에서 종래의 크롬(Cr)의 평균 반사율 42.1％에 대하여 본 실시 형태의 ITO는 평균의 반사율 13.5％이 되어, 반사율은 저감되었다. 또한, ITO의 시트 저항은 90Ω/㎠(Ω/□으로도 기재한다)였다. 또한, 시트 저항이란 JIS 규격 K6911-1995에 있어서 정의된 표면 저항률을 의미한다.
본 발명에 의해, 이면 도전막으로서, 도전성을 확보하면서 투명성을 향상시킨 재료를 이용함으로써, 차광 프레임 영역 B에 입사한 아웃오브밴드 광이 반사에 의해 반도체 기판측에 유도되지 않아, 반도체 기판 상에 도포된 레지스트의 감광을 회피하는 것이 가능하게 되었다. 또한, 이면 도전막의 재료로서 산화아연(ZnO)을 이용해도 된다.
(제2 실시 형태)
본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크(20)의 단면도는, 도 1에 도시한 것과 마찬가지이며, 기판(11)에, 다층 반사막(12), 보호막(13), 흡수막(14) 및 이면 도전막(15)이, 공지의 마그네트론 스퍼터링법을 이용해서 형성되어 있다.
기판(11)은 석영(SiO2)을 주성분으로 하고, 부성분으로서, 산화티타늄(TiO2), 혹은 탄소(C)를 포함하는 재료로 형성된다. 부성분으로서, 추가로, 망간(Mn), 구리(Cu), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 은(Ag), 니켈(Ni), 황(S), 셀레늄(Se), 금(Au), 네오디뮴(Nd)의 산화물 중 적어도 1종류를 포함한다.
기판(11)으로서, 석영(SiO2)을 주로 한 고순도 석영이나 저 열팽창 유리를 이용하는 경우, 기판은, DUV로부터 근적외선 영역의 광을 투과하기 때문에, 이 광이 이면 도전막(15)에서 반사하여, 반도체 기판에 도포된 레지스트를 불필요하게 감광하는 아웃오브밴드 광으로 되어 있었다. 본 실시 형태에 따른 기판(11)은, 상술한 조성에 의해 적어도 DUV로부터 근적외선 영역의 광을 흡수하기 때문에, 아웃오브밴드 광의 반사를 억제하여, 레지스트가 불필요한 감광을 방지할 수 있음과 함께, 열팽창률을 낮게 할 수 있다.
이와 같이 반사율이 높아지지 않도록 하기 위한 기판(11)의 구체적인 조성비(중량비)로서는, SiO2를 84 내지 96％, TiO2를 3 내지 15％ 포함하고, 또한 상기한 Mn, Cu, Co, Cr, Fe, Ag, Ni, S, Se, Au, Nd의 산화물로부터 적어도 1종을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 특히 TiO2의 조성비가 이 범위에 있으면, 아웃오브밴드 광의 저감 효과 및, 저열팽창률의 효과를 얻기 쉬우므로 바람직하다.
본 실시 형태의 기판(11)은, 아웃오브밴드 광에 대하여 광학적으로 불투명하게 되는 파장 선택성을 갖고 있으면 좋고, 육안으로 착색되어 있는 것을 확인할 수 있어도 할 수 없어도 된다.
기판(11)으로서, JIS-R-3208 규격에 준거해 특정 파장의 흡수성을 구비하는 열선 흡수 판유리를 이용할 수 있다. 이와 같은 열선 흡수 판유리로서는, 아사히 가라스사의 썬 유로(Sun Yuro, 제품명) 등이 있다. 이와 같은 기판은, 열선 이외에 EUV나 DUV 광을 흡수하는, 혹은 반사하기 어려우므로, 아웃오브밴드의 문제를 저감하는 것이 가능하게 된다.
다층 반사막(12)은 바람직하게는, 동일 성막 장치 내에 준비된 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)의 2개의 타깃을 이용하고, 이온 비임 스퍼터링법으로, 각각 약 3㎚, 약 4㎚를 교대로 퇴적되어 형성된다.
보호막(13)은 Ru 합금을 2㎚에서 3㎚을 퇴적해서 형성된다.
흡수막(14)은, 2층으로 구성되고, 하층은 탄탈륨(Ta)을 주성분으로 하는 타깃에 원하는 값의 성막 응력을 얻기 위해 질소 가스를 도입해서 30㎚에서 70㎚ 퇴적을 해서 형성된다. 하층의 퇴적량은 70㎚ 미만으로 하는 것이 바람직하다. 70㎚ 이상의 퇴적은 반도체 패턴에 있어서, 상술한 사영 효과라고 불리는 광학 영향이 발생할 우려가 있다. 하층의 퇴적량은 70㎚ 미만으로 함으로써, 사영 효과를 보다 확실하게 억제할 수 있다. 하층의 막 두께는 일반적으로 EUV 파장에 대한 광학 농도 3 이상이 되는 막 두께가 차광성 성능으로서 바람직하다.
흡수막(14)의 상층은 하층과 같은 타깃을 이용하고, 또한 산소 가스를 도입해서 산화탄탈(TaOx) 혹은 산화질화 탄탈륨(TaOxNy) 막을 2㎚에서 15㎚ 퇴적해서 형성된다. 상층의 막 두께는 일반적으로 광학식 패턴 검사기에서 채용되어 있는 광원 파장 파장 193㎚, 199㎚, 257㎚에 대하여 소정의 저반사율이 달성 가능한 막 두께가 선택된다.
이면 도전막(15)은 크롬(Cr)을 주성분으로 하는 타깃에 질소 가스를 도입해서 질화크롬을 약 10㎚에서 100㎚ 성막해서 형성된다. 도전성은 시트 저항값으로 100 Ω/□ 이하가 바람직하다. 이면 도전막(15)의 막 두께를 10㎚ 이상으로 함으로써, 시트 저항이 100 Ω/□ 이하로 되어, 바람직한 도전성을 얻을 수 있다.
다음에, 본 실시 형태에 따른 노광용 반사형 마스크(200)(이후 마스크(200)라고 함)는 반사형 마스크 블랭크(20)를 이용해서 제작된다. 이에 대해 설명한다. 마스크(200)는 회로 패턴 A과, 회로 패턴 A의 영역의 외측에, 흡수막(14), 보호막(13) 및 다층 반사막(12)의 일부에 걸쳐, 차광 프레임 영역 B을 형성한 구조이며, 그 평면도 및 단면도는 도 2에 도시한 것과 마찬가지이다.
마스크(200)의 제조는, 반사형 마스크 블랭크(20)에 대하여, 제1 실시 형태와 마찬가지로 스텝 (S1)-(S14)을 실시함으로써 행한다. 또한 (S1), (S8)에 있어서의 레지스트의 도포는, 예를 들어 신에츠 가가쿠사제의 FEP171을 3000㎚ 스핀 코트법에 의해 행할 수 있다. 또한 (S2)에 있어서의 묘화는, 예를 들어 뉴후레아테크놀로지사제의 EBM6000 전자선 묘화 장치에 의해 행할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 염색 또는 착색된 기판(11)을 이용함으로써 차광 프레임 영역 B에 입사하여 기판(11)을 일단 투과해서 이면 도전막(15)에서 반사해서 다시 기판(11)을 투과해서 되돌아오는 광의 광량을 저감할 수 있다. 본 실시 형태는, 불필요한 아웃오브밴드 광이 반도체 기판측으로 유도되지 않아, 반도체 기판 상에 도포된 레지스트의 감광을 회피하는 것이 가능해졌다.
또한, 기판(11)의 조성은 상술한 것에 한정되지 않는다. EUV 및 DUV의 반사율이 각각 일정값 이하, 구체적으로는, EUV의 반사율이 0.1％ 이하 혹은 광학 농도에서 3 이상, DUV의 반사율이 0.3％ 이하이면 동일한 효과를 얻을 수 있다. 기판의 EUV의 반사율은 EUV 테크놀로지사제의 반사율계, DUV의 반사율은 히타치 하이테크놀로지사제 분광 광도계 U4100으로 측정할 수 있다.
상술한 방법으로 제작한 마스크(200)의 각 부위의 EUV 및 DUV의 반사율을 측정했다. 측정에는, 상술한 반사율계 및 분광 광도계를 이용했다. 마스크(200) 상의 측정 부위를 도 7에 도시한다.
도 7에 도시하는 흡수막부, 반사부, 차광부 각각의 EUV 반사율과 DUV 반사율의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112014027171636-pct00001
또한, 도 8에, 각 측정부에 있어서의 파장 13㎚에서 14㎚(130Å에서 140Å)에 걸쳐서 EUV 영역의 반사 스펙트럼을 나타낸다. 흡수막부, 반사부, 차광부의 파장 13.5㎚의 EUV 광의 반사율은 각각 61.7％, 1.48％, 0％였다. 이로 인해 차광부의 반사율은 0％이며, 반사를 측정할 수 없을 만큼 적은 것을 확인할 수 있었다.
또한, 도 9에, 각 측정부에 있어서의 파장 190㎚에서 760㎚의 원자외선(DUV), 가시(BIS), 근적외선(NIR)의 영역의 반사 스펙트럼을 나타낸다. 흡수막부, 반사부, 차광부의 파장 199㎚의 광의 반사율은 각각 20.4％, 47.6％, 0％이며, 파장 257㎚의 광의 반사율은 5.9％, 52.7％, 0％였다. 어느 것의 파장에 있어서도 차광부의 반사율은 0％이며, 반사를 측정할 수 없을 만큼 적은 것을 확인할 수 있었다.
본 발명은 노광에 의해 패턴을 형성하는 미세 가공이나 반도체 제조에 이용이 가능하다.
본 발명은 상술한 실시 형태 그대로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 변형해서 구체화할 수 있다. 또한, 명세서에 나타나는 사항의 적절한 조합에 의해 다양한 발명을 상정할 수 있는 것이다. 예를 들어, 제1 실시 형태에 있어서의 이면 도전막과 제2 실시 형태에 있어서의 기판을 조합함으로써, 반도체 기판 상에 도포된 레지스트의 감광을 보다 확실하게 회피(방지)할 수 있다.
본 발명은, 노광에 의해 패턴을 형성하는, 미세 가공이나 반도체 제조에 이용되는 반사형 노광용 마스크 등에 유용하다.
10, 20 : 반사형 마스크 블랭크
11 : 기판
12 : 다층 반사막
13 : 보호막
14 : 흡수막
15 : 이면 도전막
21 : 레지스트(패턴)
100, 200 : 반사형 마스크

Claims (3)

  1. 기판과,
    상기 기판 상에 형성되고, 노광 광을 반사하는 다층 반사막과,
    상기 다층 반사막 상에 형성되고, 상기 다층 반사막을 보호하는 보호막과,
    상기 보호막 상에 형성되고, 노광 광을 흡수하는 흡수막과,
    상기 기판의, 상기 다층 반사막이 형성된 면과는 반대면 상에 형성된 도전막을 구비하고,
    상기 기판은, 중량비로 50％를 초과하는 석영(SiO2)과, 산화티타늄(TiO2)을 포함하는 재료로 형성되고,
    상기 다층 반사막은, 상기 기판 상에 몰리브덴(Mo)을 재료로 하는 층과 규소(Si)를 재료로 하는 층이 겹쳐진 층이, 복수로 겹쳐져 구성된 다층 구조로 형성되고,
    상기 보호막은, 상기 다층 반사막 상에 형성되고, 루테늄(Ru) 또는 실리콘(Si) 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성된 단층 구조 또는, 그 단층 구조에 최상층으로서 루테늄(Ru)의 산화물, 질화물, 산질화물 및, 규소(Si)의 산화물, 질화물, 산질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료가 더 적층된 적층 구조를 갖고,
    상기 흡수막은, 상기 보호막 상에 형성되고, 탄탈륨(Ta) 및 그의 산화물, 질화물, 산질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성된 단층 구조 또는, 그 단층 구조에 최상층으로서 탄탈륨(Ta)의 산화물, 질화물, 산질화물 및, 규소(Si)의 산화물, 질화물, 산질화물 중 어느 하나를 포함하는 재료가 더 적층된 적층 구조를 갖고,
    상기 도전막은, 산화인듐 주석(ITO)을 포함하는 재료의 층을 갖는 단층 구조 또는 적층 구조를 가지며,
    상기 기판의 재료는, 망간(Mn), 구리(Cu), 코발트(Co), 크롬(Cr), 철(Fe), 은(Ag), 니켈(Ni), 황(S), 셀레늄(Se), 금(Au), 네오디뮴(Nd)의 산화물 중 적어도 1종을 더 포함하고,
    상기 흡수막으로부터 입사하여, 상기 기판을 투과해서 상기 도전막에서 반사해서, 다시 상기 기판을 투과해 상기 흡수막으로부터 사출된 광인 반사광의 파장 250㎚에서 850㎚의 범위에서의 평균 반사율은 13.5％인, 반사형 마스크 블랭크.
  2. 삭제
  3. 반사형 마스크로서,
    제1항에 기재된 반사형 마스크 블랭크에서, 상기 흡수막을 선택적으로 제거함으로써 회로 패턴이 형성되고, 상기 회로 패턴의 주위의 영역에, 상기 흡수막과 상기 보호막과 상기 다층 반사막을 선택적으로 제거함으로써 차광 프레임이 형성되어 이루어지는 반사형 마스크.
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