KR20140138595A - 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법, 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법 및 반사형 마스크의 제조 방법 - Google Patents
다층 반사막 부착 기판의 제조 방법, 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법 및 반사형 마스크의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 기판의 주표면상에 다층 반사막이 형성된 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법으로서, 상기 기판의 주표면상에, 상기 주표면의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 기판의 내측으로부터 외측을 향해 막 두께가 작아지는 막 두께 경사 영역이 설치되도록 다층 반사막을 형성하는 다층 반사막 형성 공정과, 다층 반사막의 적어도 일부를 제거함으로써, 상기 막 두께 경사 영역에 상기 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크를 형성하는 기준 마크 형성 공정을 갖는 EUV 리소그래피용의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다.
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조 등에 사용되는 EUV 리소그래피용의 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 산업에 있어서, 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여 극자외(Extreme Ultra Violet: 이하, EUV라고 호칭한다) 광을 이용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 유망시되고 있다. 여기에서 EUV광이란 연X선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장대의 광을 가리키고, 구체적으로는 파장이 0.2∼100nm 정도의 광이다. 이 EUV 리소그래피에 있어서 이용되는 마스크로는 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 노광용 반사형 마스크가 제안되어 있다.
특허문헌 1에 기재한 반사형 마스크는 기판상에 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 해당 다층 반사막상에 노광광을 흡수하는 흡수체막이 패턴형상으로 형성된 것이다. 노광기(패턴 전사 장치)에 탑재된 반사형 마스크에 입사한 광은 흡수체막이 있는 부분에서는 흡수되고, 흡수체막이 없는 부분에서는 다층 반사막에 의해 반사된다. 흡수체막이 없는 부분에서 반사된 광은 반사 광학계를 통하여 반도체 기판상에 전사된다.
특허문헌 2에는 광원으로부터 발하는 EUV광을 마스크 블랭크의 소정의 피검사 영역에 조사하는 공정을 포함하는 마스크 블랭크의 결함 검사 방법이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2에는 마스크 블랭크를 구성하는 마스크 기판(초평활 기판)의 표면의 일부에는 미세폭의 오목부가 집속 이온 빔(FIB: Focused Ion Beam) 등에 의해 미리 형성되어 있는 것 및 오목부를 덮도록 다층막을 퇴적함으로써, 기준 마크가 형성되어 있는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 3에는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크용 기판으로서, 상기 기판의 성막면에 소정의 조건을 만족하는 적어도 3개의 마크가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크용 기판이 기재되어 있다. 소정의 조건이란 (1)마크의 크기가 구 상당 직경으로 30∼100nm이며, (2)성막면상에서 3개의 마크가 동일한 가상 직선에 놓이지 않는 것이다. 또, 특허문헌 3에는 리소그래피 프로세스에 의해 소정의 마크를 형성하는 것이 기재되어 있다.
최근, 반사형 마스크 등의 전사용 마스크에 대한 패턴 위치 정밀도의 요구 레벨이 특히 엄격해지고 있다. 특히, EUV 리소그래피용 반사형 마스크(단지 「반사형 마스크」라고도 한다.)의 경우에는 종래 기술과 비교해서 매우 미세한 패턴 형성을 목적으로 하여 이용되기 때문에, 패턴 위치 정밀도의 요구 레벨은 더욱 엄격하며, 또, 반사형 마스크를 제작하기 위한 원판이 되는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(단지 「반사형 마스크 블랭크」라고도 한다.)에 허용되는 결함도 더욱 엄격해지고 있다. 예를 들면, 반사형 마스크 블랭크의 경우, 하프 피치 32nm 이하의 반도체 디바이스를 제작하기 위한 리소그래피 기술의 경우에는 크기가 구 상당 직경으로 약 30nm 정도 이상의 결함이 존재하지 않는 것이 요구되고 있다.
그렇지만 구 상당 직경으로 30nm라는 결함이 전혀 존재하지 않는 반사형 마스크 블랭크를 제조하는 것은 매우 어렵다. 그래서 반사형 마스크 블랭크의 결함을 수정하는 방법이 제안되어 있다. 결함의 수정 방법으로서 레이저광 또는 전자빔을 국소적으로 조사하는 방법이 제안되어 있다. 또, 반사형 마스크 블랭크의 결함의 위치를 검출하고, 반사형 마스크의 제조시 결함이 흡수체막 패턴이 존재하는 위치에 배치하도록 패턴 보정을 실시하는 결함 완화 기술도 제안되어 있다.
반사형 마스크 블랭크의 결함을 수정하기 위해 또는 패턴 보정을 실시하기 위해서는 결함의 위치를 정확하게 파악할 필요가 있다. 그 때문에, 결함 위치의 측정을 위해서 반사형 마스크 블랭크 또는 반사형 마스크 블랭크를 제조하기 위한 다층 반사막 부착 기판에는 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크가 배치되는 일이 있다. 기준 마크의 구체 예를 도 6(a) 및 (b)에 나타낸다. 예를 들면, 도 6(a)에 나타내는 기준 마크는 크기가 수㎛×수㎛(예를 들면 5㎛×5㎛)의 파인 마크(82)와, 파인 마크(82)의 외측에 배치되고, 파인 마크(82)의 위치를 검출하기 위한 보조 마크(84)(크기가 수㎛×수십㎛, 예를 들면, 1㎛×200㎛)로 이루어진다. 이와 같은 기준 마크는 예를 들면, 반사형 마스크 블랭크 등의 다층 반사막을 에칭 또는 집속 이온 빔에 의해서 제거함으로써 형성할 수 있다.
예를 들면, 반사형 마스크 블랭크 또는 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막을 집속 이온 빔으로 가공하여 기준 마크를 형성하는 경우, 다층 반사막의 전층을 가공하게 되면 1개소의 가공에 약 1시간을 필요로 한다. 예를 들면, 하나의 반사형 마스크 블랭크 등에 기준 마크를 3개소 형성하는 경우에는 기준 마크의 형성에 3시간을 필요로 하게 된다.
한편, 가공 시간을 단축하기 위해, 다층 반사막을 전층 가공하지 않고 반정도 가공하여 기준 마크를 형성하면 하나의 반사형 마스크 블랭크 등에의 3개소의 기준 마크의 형성 시간은 절반인 1.5시간으로 단축할 수 있다. 그러나 이 경우에는 반사형 마스크 블랭크의 기준 마크를 결함 검사광 또는 전자빔으로 검출할 때에 충분히 콘트라스트를 취하지 못하고, 결함의 위치 정밀도의 보증을 할 수 없다는 문제가 발생한다.
본 발명은 이와 같은 상황하에 이루어진 것이며, 다층 반사막 부착 기판 및 반사형 마스크 블랭크에 기준 마크를 형성하는 경우에, 결함 검사광 및 전자빔에 의한 기준 마크 검출을 위한 충분한 콘트라스트가 얻어지는 기준 마크를 단시간에 형성할 수 있는 다층 반사막 부착 기판 및 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 갖는다. 본 발명은 하기의 구성 1 내지 8인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 다층 반사막 부착 기판(단지, 「다층 반사막 부착 기판」이라고도 한다.)의 제조 방법이다.
(구성 1)
본 발명의 구성 1은 기판의 주표면상에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구성의 다층 반사막이 형성된 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법으로서, 상기 기판의 주표면상에, 상기 주표면의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 기판의 내측으로부터 외측을 향해 막 두께가 작아지는 막 두께 경사 영역이 설치되도록 다층 반사막을 형성하는 다층 반사막 형성 공정과, 다층 반사막의 적어도 일부를 제거함으로써, 상기 막 두께 경사 영역에 상기 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크를 형성하는 기준 마크 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 주표면의 둘레 가장자리부에는 막 두께 경사 영역이 설치되어 있다. 막 두께 경사 영역에서는 다층 반사막의 막 두께가 기판의 내측으로부터 외측을 향해 막 두께가 작아진다. 다층 반사막의 막 두께가 작은 막 두께 경사 영역에 기준 마크를 형성함으로써 기준 마크의 형성 시간을 짧게 할 수 있다. 또, 형성된 기준 마크의 단면 형상은 수직으로 양호해지고, 얼라이먼트 정밀도도 양호해진다.
(구성 2)
본 발명의 구성 2는 상기 기준 마크 형성 공정에 있어서, 상기 다층 반사막의 적어도 일부를 에칭 또는 집속 이온 빔에 의해 제거함으로써 기준 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는, 구성 1에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다. 에칭 또는 집속 이온 빔을 이용한다면 소정 형상의 기준 마크의 형성을 위해 확실히 다층 반사막을 제거할 수 있다.
(구성 3)
본 발명의 구성 3은 상기 다층 반사막 형성 공정에 있어서, 상기 둘레 가장자리부에 이간(離間)하여 차폐부재를 설치하고, 상기 기판의 주표면의 법선에 대하여 비스듬하게 상기 고굴절률층과 상기 저굴절률층이 퇴적되도록 스퍼터링법에 의해 성막함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는, 구성 1 또는 2에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다. 차폐부재를 설치함으로써 스퍼터 입자가 기판의 둘레 가장자리부에 퇴적되는 것을 저해할 수 있다. 그 때문에, 둘레 가장자리부에 이간하여 차폐부재를 설치함으로써 다층 반사막의 막 두께 경사 영역을 간단하게 확실히 형성할 수 있다.
(구성 4)
본 발명의 구성 4는 상기 다층 반사막이 이온 빔 스퍼터링법에 의해 성막하는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다. 이온 빔 스퍼터링법에 의해 소정의 막 두께의 고굴절률층 및 저굴절률층을 재현성 좋게 주기적으로 형성할 수 있다.
(구성 5)
본 발명의 구성 5는 상기 기판의 주표면의 법선에 대하여, 상기 저굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사각도가 상기 고굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사각도보다 커지도록 성막하는 것을 특징으로 하는, 구성 4에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다. 상술한 구성에 의한 제조 방법을 이용한다면 저굴절률 재료의 고굴절률층으로의 확산이 일어나는 것을 억제할 수 있어 금속 확산층의 형성을 억제할 수 있다. 따라서 금속 확산층의 형성에 의한 다층 반사막의 반사율 저하를 억제할 수 있다. 또, 이와 같은 방법으로 만들어진 다층 반사막을 이용함으로써, 기준 마크 형성시의 집속 이온 빔 또는 에칭에 의한 가공 속도를 향상시킬 수 있다. 다층 반사막의 막 두께 경사 영역에서, 집속 이온 빔 또는 불소계 가스의 에천트에 의한 에칭에 있어서, 에칭 레이트가 빠른 저굴절률 재료인 금속 또는 합금, 또는 그들의 화합물의 비율이 커지기 때문이다.
(구성 6)
본 발명의 구성 6은 상기 다층 반사막이 몰리브덴(Mo)막과 규소(Si)막을 교대로 적층시킨 주기 적층막으로서, 상기 기판의 주표면의 법선에 대하여, 상기 Mo막의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사각도가 상기 Si막의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사각도보다 커지도록 성막하는 것을 특징으로 하는, 구성 4에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다. 실리콘(Si)과 몰리브덴(Mo)의 박막을 교대로 적층한 주기 적층막은 파장 12∼14nm 정도의 연X선 영역인 EUV광을 반사하기 위한 다층 반사막(12)으로서 알맞게 이용할 수 있다.
(구성 7)
본 발명의 구성 7은 상기 다층 반사막상에 보호막을 형성하는 보호막 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다. 다층 반사막상에 보호막을 설치함으로써, 흡수체막의 패턴 형성시 뿐만이 아니라 패턴 수정시의 다층 반사막에의 데미지가 방지되기 때문에, 다층 반사막의 반사율을 높은 값으로 유지하는 것이 가능해진다.
(구성 8)
본 발명의 구성 8은 상기 보호막의 재료가 루테늄(Ru)을 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는, 구성 7 기재의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다. 보호막의 재료가 루테늄(Ru)을 포함하는 재료인 것에 의해, 다층 반사막의 반사율을 높은 값으로 유지하는 것이 보다 가능해진다.
본 발명은 하기의 구성 9 내지 14인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다.
(구성 9)
본 발명의 구성 9는 구성 1 내지 8 중 어느 하나에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법에 의해 얻어진 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막상에 흡수체막을 형성하는 흡수체막 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다. 흡수체막을 구비하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 이용함으로써 흡수체막 패턴을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 얻을 수 있다. 또한 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크는 흡수체막의 위에, 흡수체막을 패터닝하기 위한 레지스트막 등의 박막을 더 가질 수 있다.
(구성 10)
본 발명의 구성 10은 상기 흡수체막 형성 공정에 있어서, 상기 막 두께 경사 영역을 덮지 않도록 흡수체막을 형성하는 것을 특징으로 하는, 구성 9 기재의 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다. 막 두께 경사 영역에 기준 마크가 형성되어 있는 경우에, 막 두께 경사 영역을 덮지 않도록 흡수체막을 형성함으로써, 결함 검사광 및 전자빔에 의한 기준 마크 검출 시의 콘트라스트를 다층 반사막 부착 기판과 같은 높은 상태로 유지할 수 있다.
(구성 11)
본 발명의 구성 11은 기판의 주표면상에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구성의 다층 반사막과, 해당 다층 반사막상에 흡수체막이 형성된 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법으로서, 상기 기판의 주표면상에, 상기 주표면의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 기판의 내측으로부터 외측을 향해 막 두께가 작아지는 막 두께 경사 영역이 설치되도록 다층 반사막을 형성하는 다층 반사막 형성 공정과, 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막상에, 흡수체막을 형성하는 흡수체막 형성 공정과, 다층 반사막의 적어도 일부를 제거함으로써, 상기 막 두께 경사 영역에 상기 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크를 형성하는 기준 마크 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다. 본 발명의 반사형 마스크 블랭크에서는 다층 반사막의 막 두께가 작은 막 두께 경사 영역에 기준 마크를 형성함으로써 기준 마크의 형성 시간을 짧게 할 수 있다. 또, 형성된 기준 마크의 단면 형상은 수직으로 양호해지고, 얼라이먼트 정밀도도 양호해진다.
(구성 12)
본 발명의 구성 12는 상기 기준 마크 형성 공정에 있어서, 상기 다층 반사막의 적어도 일부를 에칭 또는 집속 이온 빔에 의해 제거함으로써 기준 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는, 구성 11 기재의 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다. 에칭 또는 집속 이온 빔을 이용한다면 소정 형상의 기준 마크의 형성을 위해, 다층 반사막과, 경우에 따라 그 위에 형성된 흡수체막을 확실히 제거할 수 있다.
(구성 13)
본 발명의 구성 13은 기판의 주표면상에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구성의 다층 반사막과, 해당 다층 반사막상에 흡수체막이 형성된 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법으로서, 상기 기판의 주표면상에, 다층 반사막을 형성하여 다층 반사막 부착 기판을 준비하는 다층 반사막 부착 기판 준비 공정과, 상기 다층 반사막상에, 상기 주표면의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 기판의 내측으로부터 외측을 향해 막 두께가 작아지는 막 두께 경사 영역이 설치되도록 흡수체막을 형성하는 흡수체막 형성 공정과, 상기 흡수체막의 적어도 일부를 제거함으로써, 상기 막 두께 경사 영역에 상기 반사형 마스크 블랭크 표면의 결함 정보, 또는 상기 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크를 형성하는 기준 마크 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다. 본 발명의 반사형 마스크 블랭크에서는 흡수체막의 막 두께가 작은 막 두께 경사 영역에 기준 마크를 형성함으로써 기준 마크의 형성 시간을 짧게 할 수 있다. 또, 형성된 기준 마크의 단면 형상은 수직으로 양호해지고, 얼라이먼트 정밀도가 양호해진다.
(구성 14)
본 발명의 구성 14는 상기 기준 마크 형성 공정에 있어서, 상기 흡수체막의 적어도 일부를 에칭 또는 집속 이온 빔에 의해 제거함으로써 기준 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는, 구성 13 기재의 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법이다. 에칭 또는 집속 이온 빔을 이용한다면 소정 형상의 기준 마크의 형성을 위해, 흡수체막과, 경우에 따라 그 아래에 형성된 보호막 및 다층 반사막을 확실히 제거할 수 있다.
(구성 15)
본 발명의 구성 15는 구성 9 내지 14 중 어느 하나에 기재한 제조 방법으로 제조된 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하는 패터닝 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법이다. 본 발명의 반사형 마스크는 반사형 마스크 블랭크의 결함을 흡수체막 패턴 아래에 숨길 수 있기 때문에, 이 반사형 마스크를 이용한 반도체 기판에의 노광 투영 시에, 결함에 기인하는 악영향을 방지할 수 있다.
본 발명에 따라, 다층 반사막 부착 기판 및 반사형 마스크 블랭크에 기준 마크를 형성하는 경우에, 결함 검사광 및 전자빔에 의한 기준 마크 검출을 위한 충분한 콘트라스트가 얻어지는 기준 마크를 단시간에 형성할 수 있는 다층 반사막 부착 기판 및 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법을 얻을 수 있다.
도 1은 반사형 마스크 블랭크 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 반사형 마스크 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제조하기까지의 과정의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 반사형 마스크를 탑재한 패턴 전사 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명에 이용할 수 있는 유리 기판을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명에 이용할 수 있는 기준 마크를 예시하는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 모식도로서, 기준 마크를 3개 갖는 반사형 마스크 블랭크의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 모식도로서, 기준 마크를 3개 갖는 반사형 마스크 블랭크의 모식도이다.
도 9는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 모식도로서, 기준 마크를 3개 갖는 반사형 마스크 블랭크의 모식도이다.
도 10은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 둘레 가장자리부의 단면 모식도이다.
도 11은 차폐부재를 설치한 스퍼터링법에 의해, 막 두께 경사 영역을 갖는 다층 반사막을 형성하는 것을 설명하기 위한 설명도이다.
도 12는 이온 빔 스퍼터링법에 의한 성막 장치의 개념도이다.
도 2는 반사형 마스크 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제조하기까지의 과정의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 반사형 마스크를 탑재한 패턴 전사 장치의 개략 구성을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명에 이용할 수 있는 유리 기판을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명에 이용할 수 있는 기준 마크를 예시하는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 모식도로서, 기준 마크를 3개 갖는 반사형 마스크 블랭크의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 모식도로서, 기준 마크를 3개 갖는 반사형 마스크 블랭크의 모식도이다.
도 9는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 모식도로서, 기준 마크를 3개 갖는 반사형 마스크 블랭크의 모식도이다.
도 10은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 둘레 가장자리부의 단면 모식도이다.
도 11은 차폐부재를 설치한 스퍼터링법에 의해, 막 두께 경사 영역을 갖는 다층 반사막을 형성하는 것을 설명하기 위한 설명도이다.
도 12는 이온 빔 스퍼터링법에 의한 성막 장치의 개념도이다.
본 발명은 기판(11)의 주표면(71)상에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구성의 다층 반사막(12)이 형성된 EUV 리소그래피용의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다. 본 발명의 제조 방법에서는 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막(12)에 막 두께 경사 영역(90)이 설치되고, 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크(80)를 막 두께 경사 영역(90)에 형성하는 것에 특징이 있다.
다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보는 예를 들면, 검사 광원의 파장으로서 266nm의 UV레이저 또는 193nm의 ArF 엑시머 레이저의 레이저광을 다층 반사막표면에 조사하고, 그 반사광으로부터 이물을 검출하는 검사 방법 및 마스크 패턴 노광에 이용하는 파장과 같은 파장의 EUV광을 이용하여 결함을 검출하는 동일 파장(at wavelength) 결함 검사법 등을 들 수 있다. 결함 검사에서는 다층 반사막 부착 기판 표면에 형성된 기준 마크(80)를 이용함으로써, 다층 반사막 부착 기판의 결함 위치 정보를 정확하게 파악하고, 기억할 수 있다.
상술의 결함 검사를 실시하는 경우에는 흡수체막 패턴(22)을 형성할 때에 흡수체막 패턴(22)의 형성 위치를 규정하기 위한 흡수체 패턴 마스크와, 상술의 다층 반사막 부착 기판을 이용한 반사형 마스크 블랭크(1)와의 상대 위치를, 기억한 결함 위치 정보에 의거하여 결정할 수 있다. 이때에, 흡수체막 패턴(22)이 반사형 마스크 블랭크(1)상의 결함을 덮어 가리도록 흡수체 패턴 마스크의 위치 결정을 하는 것이 가능하다. 결정한 상대 위치에 의거하여 마스크 블랭크(1)상에 흡수체막 패턴(22)을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 흡수체막 패턴(22)을 형성한 반사형 마스크(2)는 결함이 흡수체막 패턴(22)의 아래에 숨어 있게 된다. 그 때문에, 이 반사형 마스크(2)를 이용한 반도체 기판에의 노광 투영 시에 결함에 기인하는 악영향을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(1)의 일례의 단면 모식도, 도 2는 본 발명에 의해 얻어지는 반사형 마스크(2)의 일례의 단면 모식도이다. 또, 도 3은 본 발명의 반사형 마스크(2)의 제조 방법에 관한 개략 공정의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 본 발명의 다층 반사막 부착 기판 및 반사형 마스크 블랭크(1)에서는 유리 기판(11)상에, EUV광(31)을 반사하는 다층 반사막(12)이 형성된다. 또한 본 발명에서 말하는 EUV 리소그래피용 다층 반사막 부착 기판이란 유리 기판(11)상에 EUV광(31)을 반사하는 다층 반사막(12)이 형성된 것이다. 또, 본 발명에서 말하는 EUV 리소그래피용 다층 반사막 부착 기판은 유리 기판(11)상에, EUV광(31)을 반사하는 다층 반사막(12)과, 또한 다층 반사막(12)상에 보호막(13)(캡핑층)이 형성된 것도 포함한다. 보호막(13)을 형성함으로써, 흡수체막 패턴(22) 형성시에 다층 반사막(12)을 보호할 수 있다. 또, 본 발명의 EUV 리소그래피용 다층 반사막 부착 기판은 에칭 프로세스를 갖는 리소그래피 프로세스에 의해 기준 마크(80)를 다층 반사막(12) 및/또는 보호막(13)에 형성하는 경우에는 다층 반사막(12) 또는 보호막(13)상에 레지스트막(19)이 형성된 것도 포함한다.
본 발명의 반사형 마스크(2)의 제조 방법에 이용하는 반사형 마스크 블랭크(1)의 예는 도 1에 나타내는 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 도 1의 예는 유리 기판(11)상에, 차례로, EUV 영역을 포함하는 단파장역의 노광광을 반사하는 다층 반사막(12), 흡수체막 패턴(22) 형성시 및 흡수체막 패턴(22) 수정시에 다층 반사막(12)을 보호하는 보호막(13), 및 EUV 영역을 포함하는 단파장역의 노광광을 흡수하는 흡수체막(16)을 가진다. 도 1에 나타내는 예에서는 흡수체막(16)은 하층을 EUV 영역을 포함하는 단파장역의 노광광 흡수체층(14)으로 하고, 상층을 흡수체막 패턴(22)의 검사에 사용하는 검사광에 대한 저반사층(15)으로 한 2층 구조로 구성된 반사형 마스크 블랭크(1)이다.
또, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명에 의해 얻어지는 반사형 마스크(2)는 상기와 같은 반사형 마스크 블랭크(1)에 있어서의 흡수체막(16)(즉 저반사층(15) 및 노광광 흡수체층(14))이 패턴형상으로 형성된 것이다. 또한 상기와 같은 적층 구성의 흡수체막(16)을 구비하는 반사형 마스크(2)에 있어서, 마스크 표면의 흡수체막(16)을, 노광광을 흡수하는 층과 마스크 패턴 검사 파장에 대해 반사율이 작은 층으로 각각 기능을 분리하여 적층 구성함으로써, 마스크 패턴 검사시의 콘트라스트를 충분히 얻을 수 있다.
본 발명에 의해 얻어지는 반사형 마스크(2)는 종래의 포토리소그래피법에 의한 전사 한계를 상회하는, 보다 미세한 패턴의 전사를 가능하게 하기 때문에, EUV광의 영역을 포함하는 단파장역의 광을 사용하는 리소그래피에 이용되고, EUV 노광광용의 반사형 마스크(2)로서 사용할 수 있는 것이다.
본 발명의 EUV 리소그래피용 다층 반사막 부착 기판에 이용하는 기판(11)은 양호한 평활성 및 평탄도가 얻어지기 때문에 유리 기판(11)을 바람직하게 이용할 수 있다. 구체적으로는 기판(11)의 재료로서 합성 석영 유리 및 저열팽창의 특성을 갖는 SiO2-TiO2계 유리(2원계(SiO2-TiO2) 및 3원계(SiO2-TiO2-SnO2 등)), 예를 들면 SiO2-Al2O3-Li2O계의 결정화 유리, β석영 고용체를 석출한 결정화 유리 등을 들 수 있다.
유리 기판(11)은 0.2nm Rms 이하의 평활한 표면과 100nm 이하의 평탄도를 가지고 있는 것이 고반사율 및 전사 정밀도를 얻기 위해서 바람직하다. 또한 본 발명에 있어서 평활성을 나타내는 단위 Rms는 제곱 평균 평방근 거칠기이며, 원자간력 현미경으로 측정할 수 있다. 또, 본 발명에 있어서의 평탄도는 TIR(total indicated reading)로 나타내어지는 표면의 휨(변형량)을 나타내는 값이다. 이것은 유리 기판(11)의 표면을 기초로 최소 이승법으로 정해지는 평면을 초평면으로 했을 때, 이 초평면보다 위에 있는 유리 기판(11) 표면의 가장 높은 위치와, 초평면보다 아래에 있는 가장 낮은 위치의 고저차의 절대값이다. 평활성은 10㎛ 모서리(角) 에어리어에서의 평활성, 평탄도는 142mm 모서리 에어리어에서의 평탄도로 나타내고 있다.
또한 유리 기판(11)의 「주표면(71)」이란, 도 5에 예시하는 바와 같이, 유리 기판(11) 둘레 가장자리부(측면(72) 및 모따기면(73))를 제외하는 표면을 말한다. 즉, 유리 기판(11)의 「주표면(71)」이란 도 5에 있어서 대향하는 2개의 「주표면(71)」으로서 나타내어지는 표면을 말한다.
본 발명은 기판(11)의 주표면(71)상에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구성의 다층 반사막(12)이 형성된 EUV 리소그래피용의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법이다.
유리 기판(11)의 주표면(71)상에 형성되는 다층 반사막(12)은 EUV 영역을 포함하는 단파장역의 노광광을 반사하는 재질로 구성된다. 다층 반사막(12)은 EUV광 등의 단파장역의 광에 대한 반사율이 매우 높은 재질로 구성하는 것이 반사형 마스크(2)로서 사용할 때의 콘트라스트를 높일 수 있으므로 특히 바람직하다. 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구성의 다층 반사막(12)은 EUV광 등의 단파장역의 광에 대한 반사율이 매우 높고, 반사형 마스크(2)로서 사용할 때의 콘트라스트를 높일 수 있기 때문에 다층 반사막(12)으로서 알맞게 이용할 수 있다.
다층 반사막(12)을 구성하는 저굴절률층의 재료로서, Mo, Nb, Ru 및 Rh로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 다층 반사막(12)을 구성하는 고굴절률층의 재료로서 Si 및 Si화합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법에서는 저굴절률층이 몰리브덴(Mo)이고, 고굴절률층이 규소(Si)인 것이 바람직하다. 실리콘(Si)과 몰리브덴(Mo)의 박막을 교대로 적층한 주기 적층막은 파장 12∼14nm 정도의 연X선 영역인 EUV광을 반사하기 위한 다층 반사막(12)으로서 알맞게 이용할 수 있다. 통상은 고굴절률층 및 저굴절률층의 박막(수 nm 정도의 두께)을 40∼60 주기(층수) 반복 적층하여 다층 반사막(12)으로 한다.
EUV광의 영역에서 사용되는 그 외의 다층 반사막의 예로는 Ru/Si주기 다층 반사막, Mo/Be주기 다층 반사막, Mo화합물/Si화합물 주기 다층 반사막, Si/Nb주기 다층 반사막, Si/Mo/Ru주기 다층 반사막, Si/Mo/Ru/Mo주기 다층 반사막, Si/Ru/Mo/Ru주기 다층 반사막 등을 들 수 있다.
이 다층 반사막(12)의 성막은 예를 들면 이온 빔 스퍼터링법 및 마그네트론 스퍼터링법 등을 이용해 실시한다. 특히, 본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법에서는 다층 반사막(12)을 이온 빔 스퍼터링법에 의해 성막하는 것이 바람직하다. 이온 빔 스퍼터링법에 의해 소정 막 두께의 고굴절률층 및 저굴절률층을 재현성 좋게 주기적으로 형성할 수 있다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법에서는 기판(11)의 주표면(71)의 법선에 대하여, 저굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자(66)의 입사각도가 고굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자(66)의 입사각도보다 커지도록 성막하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는 Mo막의 성막을 위한 스퍼터 입자(Mo입자)의 입사각도가 Si막의 성막을 위한 스퍼터 입자(Si입자)의 입사각도보다 커지도록 성막하는 것이 바람직하다.
도 12에 이온 빔 스퍼터링법에 의한 성막 장치의 개념도를 나타낸다. 도 12에 이온 빔 스퍼터링법일 때의 기판(11)의 주표면(71)의 법선에 대한 스퍼터 입자(66)의 입사각도(α)를 나타낸다. 이온 빔 스퍼터링법의 경우, 입사각도(α)는 이온 빔(64)이 타겟(62)에 입사함으로써 발생하는 스퍼터 입자(66)가 기판(11)에 입사할 때의 기판(11)의 주표면(71)의 법선에 대한 각도이다. 저굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자(66)의 입사각도(α1)를 고굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자(66)의 입사각도(α2)보다 크게 하면 저굴절률 재료의 비산 입자의 운동 에너지가 기판(11)의 표면에 대한 수직 방향의 성분과, 기판(11)에 대하여 평행 방향의 성분으로 분산된다. 그 때문에 저굴절률 재료의 비산 입자가 고굴절률층에 피착할 때의 충돌 에너지를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 저굴절률 재료의 고굴절률층으로의 확산이 일어나는 것을 억제할 수 있고, 금속 확산층의 형성을 억제할 수 있다. 이 때문에 확산 방지층을 설치하지 않고 다층 반사막(12)의 구성 재료만으로 높은 반사율을 갖는 다층 반사막(12)을 얻을 수 있다. 또, 이와 같은 방법으로 만들어진 다층 반사막(12)을 이용함으로써, 기준 마크(80) 형성시의 집속 이온 빔(64) 또는 에칭에 의한 가공 속도를 향상시킬 수 있다. 다층 반사막의 막 두께 경사 영역에서, 집속 이온 빔 또는 불소계 가스의 에천트에 의한 에칭에 있어서, 에칭 레이트가 빠른 저굴절률 재료인 금속 또는 합금 또는 그들의 화합물의 비율이 커지기 때문이다.
Mo 등의 저굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자(66)의 입사각도(α1)는 40도 이상 90도 미만인 것이 바람직하다. 또, Si 등의 고굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자(66)의 입사각도(α2)는 5도 이상 60도 이하인 것이 바람직하다. 상기 입사각도를 이용하여 다층 반사막(12)을 성막함으로써 기준 마크(80) 형성시의 집속 이온 빔(64) 또는 에칭에 의한 가공 속도를 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 반사형 마스크(2)의 제조 방법은 기판(11)의 주표면(71)상에 주표면(71)의 둘레 가장자리부에 있어서 기판(11)의 내측으로부터 외측을 향해 막 두께가 작아지는 막 두께 경사 영역(90)이 설치되도록 다층 반사막(12)을 형성하는 다층 반사막 형성 공정을 가진다.
도 7에 기준 마크(80)를 3개 갖는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(1)의 일례를 나타낸다. 또한 기준 마크(80)의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 기준 마크(80)에 대해서는 최저 3개(3개소) 필요하지만, 3개 이상이어도 상관없다. 도 7에 나타내는 바와 같이, 기판(11)의 주표면(71)의 둘레 가장자리부에는 막 두께 경사 영역(90)이 설치되어 있다. 도 10에 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(1)의 둘레 가장자리부의 단면 모식도를 나타낸다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 막 두께 경사 영역(90)에서는 기판(11)의 내측으로부터 외측을 향해 다층 반사막(12)의 막 두께가 작아진다. 다층 반사막(12)의 막 두께가 작은 막 두께 경사 영역(90)에 기준 마크(80)를 형성함으로써 기준 마크(80)의 형성 시간을 짧게 할 수 있다. 또한 다층 반사막 부착 기판의 경우도 반사형 마스크 블랭크(1)와 마찬가지로 막 두께 경사 영역(90)을 가질 수 있다.
반사형 마스크(2)의 흡수체막 패턴(22)에 영향을 미치지 않기 위해, 막 두께 경사 영역(90)은 예를 들면, 기판(11)의 크기가 152mm×152mm의 경우, 기판(11)의 측면(72)으로부터 5mm 폭의 영역, 즉 142mm×142mm의 영역보다 외측으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 도 7에 나타내는 경사 영역의 폭(Dslope)은 5mm 이다. 또, 기판(11)의 크기가 상술한 바와 같이 152mm×152mm의 경우, 막 두께 경사 영역(90)은 보다 바람직하게는 기판(11)의 측면(72)으로부터 1mm 폭의 영역을 제외한 142mm×142mm의 크기부터 150mm×150mm까지의 크기를 갖는 영역일 수 있고, 더욱 바람직하게는 142mm×142mm의 크기부터 148mm×148mm까지의 크기를 갖는 영역일 수 있다.
또, 막 두께 경사 영역(90)은 도 8에 나타내는 바와 같이 기판(11)의 코너부(74)의 사각형의 영역에만 형성할 수 있다. 이 코너부(74)의 사각형의 영역 중에 기준 마크(80)를 배치할 수 있다. 막 두께 경사 영역(90)은 예를 들면 기판(11)의 크기가 152mm×152mm의 경우, 기판(11)의 코너부(74)의 사각형 영역의 크기를 9mm×9mm의 영역으로 할 수 있다. 도 8에 나타내는 경우의 경사 영역의 폭(Dslope)은 코너부(74) 사각형의 한 변의 길이(예를 들면 9mm)이다.
또한 막 두께 경사 영역(90)은 도 9에 나타내는 바와 같이 기판(11)의 코너부(74)의 사각형 영역을 다른 부분보다 크게 형성할 수 있다. 이 경우도 이 코너부(74)의 사각형 영역 중에 기준 마크(80)를 배치할 수 있다. 막 두께 경사 영역(90)은 예를 들면, 기판(11)의 크기가 152mm×152mm의 경우, 기판(11)의 측면(72)으로부터 5mm 폭의 영역, 즉 142mm×142mm의 영역보다 외측 및 기판(11) 코너부(74)의 9mm×9mm의 영역으로 할 수도 있다. 도 9에 나타내는 경우의 경사 영역의 폭(Dslope)은 코너부(74) 사각형의 한 변의 길이(예를 들면 9mm)이다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법은 다층 반사막 형성 공정에 있어서, 둘레 가장자리부에 이간하여 차폐부재(68)를 설치하고, 기판(11)의 주표면(71)의 법선에 대하여 비스듬하게 고굴절률층과 저굴절률층이 퇴적하도록 스퍼터링법에 의해 성막함으로써 형성하는 것이 바람직하다.
도 11에 둘레 가장자리부에 이간하여 차폐부재(68)를 설치한 스퍼터링법에 의해 다층 반사막을 형성하는 모습을 예시한다. 차폐부재(68)를 설치함으로써 스퍼터 입자(66)가 기판(11)의 둘레 가장자리부에 퇴적되는 것을 저해할 수 있다. 그 때문에 스퍼터 입자(66)가 기판(11)의 주표면(71)의 법선에 대하여 비스듬하게 입사하여 퇴적한다. 그 결과, 주표면(71)의 둘레 가장자리부에 있어서 기판(11)의 내측으로부터 외측을 향해 막 두께가 작아지는 막 두께 분포를 가지도록 다층 반사막(12)(고굴절률층 및 저굴절률층)의 재료가 퇴적하게 된다. 이와 같이, 둘레 가장자리부에 이간하여 차폐부재(68)를 설치함으로써, 다층 반사막(12)의 막 두께 경사 영역(90)을 간단하게 확실히 형성할 수 있다. 차폐부재(68)를 설치함으로써 통상의 다층 반사막(12)의 형성 방법과 마찬가지의 프로세스에 의해 막 두께 경사 영역(90)을 형성할 수 있다.
도 11에 나타내는 바와 같은 차폐부재(68)를 설치한 스퍼터링법에서는 기판(11)의 주표면(71)과 차폐부재(68)의 거리(h), 차폐부재(68)에 의한 차폐 길이(L), 기판(11)의 주표면(71)의 법선에 대한 다층 반사막(12) 재료(고굴절률층 및 저굴절률층의 재료)의 스퍼터 입자의 입사각도(α)를 조절함으로써, 막 두께 경사 영역(90)에 있어서의 다층 반사막(12)의 막 두께 및 경사 각도를 제어할 수 있다. 성막 시에는 회전 스테이지(63)에 기판(11)을 재치함으로써 기판(11)을 회전시킬 수 있다. 그 때문에, 사각형 기판(11)의 모든 변의 막 두께 경사 영역(90)에서 기판(11)의 회전에 따라 소정의 입사각도(α)에서의 성막을 실시할 수 있다.
도 11에 나타내는 바와 같이 차폐부재(68)를 설치한 스퍼터링법에서는 막 두께 경사 영역(90)에서의 막 두께를 소정의 값으로 하기 위해 기판(11)의 주표면(71)의 법선에 대한 다층 반사막(12) 재료(고굴절률층 및 저굴절률층의 재료)의 스퍼터 입자의 입사각도(α)는 5도 이상 90도 미만으로 하는 것이 바람직하고, 10도 이상 80도 이하, 15도 이상 70도 이하, 20도 이상 60도 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 기판(11)의 주표면(71)과 차폐부재(68)의 거리(h)는 0.1mm∼1.0mm인 것이 바람직하고, 0.2mm∼0.6mm인 것이 보다 바람직하다. 또, 차폐부재(68)에 의한 차폐 길이(L)는 0.5mm∼4.0mm인 것이 바람직하고, 1.0mm∼2.0mm인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법은 다층 반사막(12)의 적어도 일부를 제거함으로써 막 두께 경사 영역(90)에 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크(80)를 형성하는 기준 마크 형성 공정을 갖는다.
상술한 바와 같이 막 두께 경사 영역(90)의 다층 반사막(12)의 막 두께는 얇기 때문에, 막 두께 경사 영역(90)에의 기준 마크(80)의 형성은 단시간에 실시할 수 있다. 또, 막 두께가 얇은 막 두께 경사 영역(90)에 기준 마크(80)를 형성하기 때문에 형성된 기준 마크의 단면 형상은 수직으로 양호해지고, 얼라이먼트 정밀도도 양호해진다. 기준 마크(80)는 에칭 프로세스를 갖는 리소그래피 프로세스, 집속 이온 빔 조사, 레이저광 조사, 다이아몬드 침 등을 주사한 가공흔, 미소압자에 의한 인덴션 및 임프린트법에 의한 엠보싱 등의 방법으로 형성할 수 있다. 그들 중에서도 에칭 프로세스를 갖는 리소그래피 프로세스, 집속 이온 빔 조사에 의해 기준 마크(80)를 형성하는 경우, 가공 시간 단축 효과가 현저하게 된다. 또, 기준 마크(80)의 콘트라스트 향상의 관점으로부터 다층 반사막(12)의 전층을 집속 이온 빔(64) 또는 에칭 프로세스를 갖는 리소그래피 프로세스에 의해 소정의 형상으로 제거하여 기준 마크(80)를 형성하는 것이 바람직하다. 그러나 다층 반사막(12)의 전층을 가공하고 있지 않아도 충분히 콘트라스트가 취해지는 경우에는 반드시 다층 반사막(12)의 전층을 제거하지 않아도 좋다. 또, 본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법에서는 막 두께 경사 영역(90)에 기준 마크(80)를 형성하고, 또한 막 두께 경사 영역(90)보다 내측의 영역에 더 기준 마크(80)를 형성할 수도 있다.
기준 마크(80)의 형상은 예를 들면 도 6(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같은 형상으로 할 수 있다. 예를 들면, 도 6(a)에 나타내는 기준 마크(80)는 파인 마크(82)와, 2개의 보조 마크(84)로 이루어지고 파인 마크(82)는 5㎛×5㎛의 정방형, 2개의 보조 마크(84)는 1㎛×200㎛의 장방형으로 할 수 있다. 일반적으로 파인 마크(82)는 결함 위치의 기준이 되는 위치(기준점)를 결정하기 위한 것이며, 보조 마크(84)는 결함 검사광 또는 전자빔에 의해 파인 마크(82)의 대략의 위치를 특정하기 위한 것이다. 파인 마크(82)의 형상은 점대칭의 형상이며, 또한 결함 검사광 또는 전자빔의 주사 방향에 대하여 0.2㎛ 이상 10㎛ 이하의 폭의 부분을 갖는 형상으로 하는 것이 바람직하다. 파인 마크(82)는 도 6(a)와 같은 정방형에 한정하지 않고, 정방형의 모서리부가 둥그스름한 형상, 팔각형 또는 십자형상 등이어도 된다. 또, 보조 마크(84)는 파인 마크(82)의 주위에 결함 검사광 또는 전자빔의 주사 방향을 따라 배치되어 있는 것이 바람직하다. 보조 마크(84)의 형상은 결함 검사광 또는 전자빔의 주사 방향에 대하여 수직인 장변과 평행한 단변을 갖는 직사각형상인 것이 바람직하다. 보조 마크(84)가 결함 검사광 또는 전자빔의 주사 방향에 대하여 수직인 장변과 평행한 단변을 갖는 직사각형상으로써, 결함 검사 장치 또는 전자선 묘화기의 주사에 의해 보조 마크(84)를 확실히 검출할 수 있기 때문에 파인 마크(82)의 위치를 용이하게 특정할 수 있다.
또한 도 6(a)의 기준 마크를 이용하여 결함 위치의 기준이 되는 기준점은 다음과 같이 하여 결정할 수 있다. 상기 보조 마크(84)상을 결함 검사광 또는 전자빔에 의해 X방향 및 Y방향으로 주사하고, 이들 보조 마크(84)를 검출함으로써 파인 마크(82)의 위치를 대략적으로 특정할 수 있다. 그리고 위치가 특정된 상기 파인 마크(82)상을 결함 검사광 또는 전자빔에 의해 X방향 및 Y방향으로 주사 후, 상기 보조 마크의 주사에 의해 검출된 파인 마크(82)상의 교점(P)(통상, 파인 마크(82)의 대략 중심)으로 기준점을 결정할 수 있다.
기준 마크(80)를 형성하는 위치(중심 위치)는 다층 반사막(12)의 중앙 부분 막 두께의 1/3∼1/2의 막 두께가 되는 막 두께 경사 영역(90)에 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 경사 영역의 폭(Dslope)이 5mm인 경우에는 기준 마크(80)를 형성하는 위치(중심 위치)를 기판(11)의 측면(72)으로부터 1.5mm∼4.0mm의 위치로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법은 기준 마크 형성 공정에 있어서 다층 반사막(12)의 적어도 일부를 에칭 또는 집속 이온 빔(64)에 의해 제거함으로써 기준 마크(80)를 형성하는 것이 바람직하다. 에칭 또는 집속 이온 빔(64)을 이용한다면 소정 형상의 기준 마크(80)의 형성을 위해 확실히 다층 반사막(12)을 제거할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여 형성한 기준 마크(80)를 결함 검사에 이용함으로써 다층 반사막 부착 기판의 결함의 위치 정보를 정확하게 파악하고 기억할 수 있다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법은 다층 반사막(12)상에 보호막(13)을 형성하는 보호막(13) 형성 공정을 갖는 것이 바람직하다.
도 1에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(1)의 예에서는 다층 반사막(12)과 흡수체막(16)의 사이에 보호막(13)을 형성하고 있다. 보호막(13)을 설치함으로써 흡수체막(16)의 패턴 형성시 뿐만이 아니라, 패턴 수정시의 다층 반사막(12)으로의 데미지가 방지되기 때문에 다층 반사막(12)을 고반사로 유지하는 것이 가능해지므로 바람직하다.
보호막(13)의 형성은 다층 반사막(12) 성막 후, 기준 마크(80) 형성 전에 할 수 있고, 또는 기준 마크(80) 형성 후에 할 수 있다. 기준 마크(80) 형성 후의 세정에 의해 다층 반사막(12)의 반사율 저하를 방지하는 관점에서, 보호막(13)의 형성은 기준 마크(80)의 형성 전, 즉 다층 반사막(12)상에 보호막(13)이 형성된 다층 반사막 부착 기판에 대하여 기준 마크(80)를 형성하는 것이 바람직하다.
보호막(13)은 이온 빔 스퍼터링법 및 마그네트론 스퍼터링법 등의 성막 방법을 이용해 형성할 수 있다. 상술한 다층 반사막(12)의 형성과 마찬가지로 보호막(13)의 형성도 기판(11)의 주표면(71)의 법선에 대하여 비스듬하게 보호막(13)의 재료가 퇴적되도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 보호막(13)의 막 두께는 다층 반사막과 마찬가지 경향의 막 두께 분포로 하는 것이 바람직하다. 보호막(13)의 형성에서는 상술한 차폐부재(68)를 설치하여 성막할 수 있고, 또 차폐부재(68)를 설치하지 않고 성막할 수도 있다. 보호막(13)의 막 두께를 얇게 할 수 있는 점에서 차폐부재(68)를 설치하여 보호막(13)을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법에서는 보호막(13)의 재료가 루테늄(Ru)을 포함하는 재료인 것이 바람직하다.
보호막(13)의 재료는 Ru, Ru와 Nb, Zr, Y, B, Ti, La 또는 Mo의 합금, Si와 Ru, Rh, Cr 또는 B의 합금, Si, Zr, Nb, La, B 및 Ta 등의 재료를 사용할 수 있다. 이들 재료 중에서도 반사율 특성의 관점에서, 루테늄(Ru)을 포함하는 재료, 구체적으로는 Ru, 또는 Ru와 Nb, Zr, Y, B, Ti, La 및/또는 Mo와의 합금을 재료로 하는 보호막(13)을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판은 유리 기판(11)의 다층 반사막(12)이 설치된 주표면(71)에 대하여 반대측의 주표면(71)(「이면」이라고 한다.)에 도전막(18)을 형성할 수 있다. 다층 반사막 부착 기판이 이면에 도전막(18)을 가짐으로써, 패턴 전사 장치(50)에 반사형 마스크(2)를 세트 할 때의 정전 척의 성능을 향상할 수 있다. 도전막(18)의 재료로는 정전 척이 적성(適性)으로 동작할 수 있으면 뭐든지 좋다. 예를 들면, 크롬(Cr) 및 탄탈(Ta) 등의 금속 및 합금, 또는 상기 금속 및 합금의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 산화 탄화물, 산화 질화 탄화물 등을 사용할 수 있다. 그들 중에서도 TaBN 및/또는 TaN을 이용하는 것이 바람직하고, TaBN/Ta2O5 또는 TaN/Ta2O5를 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 도전막(18)은 단층일 수 있고 또 복수층 및 조성 경사막이어도 된다.
정전 척이 적성으로 동작하기 위해, 도전막(18)의 시트 저항은 바람직하게는 200Ω／□ 이하, 보다 바람직하게는 100Ω／□ 이하, 더욱 바람직하게는 75Ω／□ 이하, 특히 바람직하게는 50Ω／□ 이하일 수 있다. 도전막(18)의 조성 및 막 두께를 조정함으로써 적절한 시트 저항의 도전막(18)을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(1)의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명은 상술한 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법에 의해 얻어진 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막(12)상에, 흡수체막(16)을 형성하는 흡수체막 형성 공정을 갖는 반사형 마스크 블랭크(1)의 제조 방법이다.
도 1에 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(1)의 일례의 단면 모식도를 나타낸다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 EUV 리소그래피용 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막(12)상에, 소정의 흡수체막(16)을 구비함으로써 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(1)로 할 수 있다. 또한 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(1)는 흡수체막(16)의 위에, 흡수체막(16)을 패터닝하기 위한 전자선 묘화용 레지스트막(19) 등의 박막을 더욱 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(1)는 본 발명의 EUV 리소그래피용 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막(12)상에, 소정의 흡수체막(16) 및 전자선 묘화용 레지스트막(19)을 구비한 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크(1)의 제조 방법은 흡수체막 형성 공정에 있어서 막 두께 경사 영역(90)을 덮지 않도록 흡수체막(16)을 형성하는 것이 바람직하다. 막 두께 경사 영역(90)에 기준 마크(80)가 형성되어 있는 경우에, 흡수체막(16)을 기준 마크(80)의 위에도 성막하면 기준 마크(80)의 형상이 일그러질 우려가 있다. 그 때문에 막 두께 경사 영역(90)에 기준 마크(80)가 형성되어 있는 경우에 막 두께 경사 영역(90)을 덮지 않도록 흡수체막(16)을 형성함으로써 다층 반사막 부착 기판에 있어서의 결함 검사광 및 전자빔에 의한 기준 마크 검출의 고콘트라스트 상태를 유지할 수 있다. 흡수체막(16)이 막 두께 경사 영역(90)을 덮지 않도록 하려면, 막 두께 경사 영역(90)에 대향하는 위치에 상술과 마찬가지의 차폐부재를 설치하여 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다.
상술한 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(1)의 제조 방법에서는 흡수체막(16)을 형성하기 전의 다층 반사막(12)에 기준 마크(80)를 형성하는 경우에 관하여 서술했다. 다음으로 서술하는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(1)의 제조 방법에서는 기준 마크(80)의 형성을, 다층 반사막(12)의 위에 흡수체막(16) 형성을 실시한 후에 실시할 수 있다.
기준 마크(80)의 형성을 다층 반사막(12)의 위, 또는 보호막(13)의 위에 흡수체막(16)의 형성을 실시한 후에 실시하는 경우에는 다음의 순서에 의해 소정의 기준 마크(80)를 갖는 반사형 마스크 블랭크(1)를 제조할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 우선, 막 두께 경사 영역(90)이 설치되도록 다층 반사막(12)을 형성한다(다층 반사막 형성 공정). 다음으로, 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막(12)상, 또는 보호막(13)상에 흡수체막(16)을 형성한다(흡수체막 형성 공정). 그 후에 다층 반사막(12)의 적어도 일부를 제거함으로써 막 두께 경사 영역(90)에 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크(80)를 형성한다(기준 마크 형성 공정). 또한 흡수체막(16)의 형성은 다층 반사막(12)의 막 두께 경사 영역(90)을 제외하고 실시할 수 있다. 즉, 기판(11)의 둘레 가장자리부에는 다층 반사막(12)의 막 두께 경사 영역(90)만이 형성되어 있는 경우에는 다층 반사막(12)만을 제거함으로써 기준 마크(80)를 형성할 수 있다. 또, 기준 마크(80)가 형성되는 위치에도 흡수체막(16)이 형성되어 있는 경우에는 다층 반사막(12)의 적어도 일부를 제거할 때에, 필연적으로 흡수체막(16)도 제거함으로써 기준 마크(80)를 형성할 수 있다.
또, 기준 마크(80)의 형성을 다층 반사막(12)의 위에 흡수체막(16)의 형성을 실시한 후에 실시하는 경우에도, 기준 마크 형성 공정에 있어서 다층 반사막(12)의 적어도 일부를 에칭 또는 집속 이온 빔(64)에 의해 제거함으로써 기준 마크(80)를 형성하는 것이 바람직하다.
또, 다음으로 서술하는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(1)의 제조 방법에 따르면 기준 마크(80)를 다층 반사막(12)상 또는 보호막(13)상에 형성된 흡수체막(16)에 형성할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 우선 기판(11)의 주표면상에 다층 반사막(12)을 형성하여 다층 반사막 부착 기판을 준비한다(다층 반사막 부착 기판 준비 공정). 다음으로, 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막(12)상 또는 보호막(13)상에, 주표면의 둘레 가장자리부에 있어서 기판의 내측으로부터 외측을 향하여 막 두께가 작아지는 막 두께 경사 영역(90)이 설치되도록 흡수체막을 형성한다(흡수체막 형성 공정). 그 후에, 흡수체막(16)의 적어도 일부를 제거함으로써, 막 두께 경사 영역(90)에 반사형 마스크 블랭크 표면의 결함 정보 또는 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크(80)를 형성한다(기준 마크 형성 공정). 또한 다층 반사막(12)은 상술한 바와 같이 막 두께 경사 영역(90)이 설치되도록 형성해도 상관없다.
또, 기준 마크(80)의 형성을 위해 흡수체막(16)만을 제거해도 되고, 흡수체막(16), 보호막(13) 및 다층 반사막(12)을 제거해도 된다. 이 경우, 다층 반사막(12)의 전층을 가공하지 않아도 충분히 콘트라스트를 취할 수 있는 경우에는 반드시 다층 반사막(12)의 전층을 제거하지 않아도 좋다.
또, 기준 마크 형성 공정에 있어서, 흡수체막(16)의 적어도 일부를 에칭 또는 집속 이온 빔(64)에 의해 제거함으로써 기준 마크(80)를 형성하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 하여 형성한 기준 마크(80)를 결함 검사에 이용함으로써 반사형 마스크 블랭크(1) 및 다층 반사막 부착 기판의 결함의 위치 정보를 정확하게 파악하고, 기억할 수 있다.
또한 흡수체막(16)을 형성한 후에 기준 마크(80)를 형성하는 경우, 다층 반사막 부착 기판의 단계에서는 기준 마크(80)가 형성되어 있지 않기 때문에, 반사형 마스크 블랭크(1)에 있어서의 결함 검사와, 기준 마크(80)를 기준으로 한 결함의 좌표 관리는 이하와 같이 하여 실시할 수 있다.
우선, 기판(11)상에 다층 반사막(12)이 형성된 다층 반사막 부착 기판에 대하여 결함 검사 장치에 의해 기판 주표면(71)의 중심을 기준점으로서 결함 검사를 실시하고, 결함 검사에 의해 검출된 결함과 위치 정보를 취득한다. 다음으로, 다층 반사막(12)상에 보호막(13)과 흡수체막(16)을 형성한 후, 흡수체막의 소정 위치에 기준 마크(80)를 형성하여 기준 마크(80)가 형성된 반사형 마스크 블랭크(1)를 얻는다.
다음으로, 기준 마크(80)를 기준으로 하여 결함 검사 장치에 의해 반사형 마스크 블랭크(1)의 결함 검사를 실시한다. 상술한 대로 흡수체막(16)은 다층 반사막(12)상에 형성되어 있으므로, 이 결함 정보(결함 맵)는 상술한 바와 같이 취득한 다층 반사막 부착 기판의 결함 검사도 반영되어 있다. 따라서, 다층 반사막 부착 기판의 결함과 반사형 마스크 블랭크(1)의 결함이 일치하고 있는 결함을 바탕으로, 다층 반사막 부착 기판의 결함 정보(결함 맵)와, 반사형 마스크 블랭크(1)의 결함 정보(결함 맵)를 대조함으로써, 상기 기준 마크(80)를 기준으로 한 다층 반사막 부착 기판의 결함 정보(결함 맵)와, 반사형 마스크 블랭크의 결함 정보(결함 맵)를 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 제조 방법으로 제조된 반사형 마스크 블랭크(1)의 흡수체막(16)을 패터닝하는 패터닝 형성 공정을 갖는 반사형 마스크(2)의 제조 방법이다. 도 2에 본 발명의 반사형 마스크(2) 구성의 일례의 단면 모식도를 나타낸다. 도 3을 참조하여 본 발명의 반사형 마스크(2)의 제조 방법을 설명한다.
도 3(a)는 상술한 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어지는 반사형 마스크 블랭크(1)의 구성의 일례를 나타내고 있다. 이 반사형 마스크 블랭크(1)는 유리 기판(11)상에, 다층 반사막(12), 보호막(13), 노광광 흡수체층(14) 및 검사광의 저반사층(15)을 이 순서로 적층해 형성된다. 또, 다층 반사막(12)의 경사 영역에는 기준 마크(80)가 형성되어 있다. 또한 반사형 마스크 블랭크(1)는 레지스트막(19)을 더 가질 수 있다(도 3(b)).
다음으로, EUV광(31)의 흡수체인 노광광 흡수체층(14) 및 검사광의 저반사층(15)으로 이루어지는 흡수체막(16)을 가공하여 소정의 흡수체막 패턴(22)을 형성한다. 통상은 흡수체막(16)의 표면에, 전자선 묘화용 레지스트막(19)을 도포·형성하고, 레지스트막 부착의 반사형 마스크 블랭크(1)를 준비한다(도 3(b)). 다음으로, 전자선 묘화용 레지스트막(19)에 소정의 패턴을 묘화하고, 현상을 거쳐 소정의 레지스트 패턴(21)을 형성한다(동일 도면(c)). 이어서, 레지스트 패턴(21)을 마스크로 하여 흡수체막(16)의 에칭을 실시하고, 마지막에 레지스트 패턴(21)을 제거하여 흡수체막 패턴(22)을 갖는 반사형 마스크(2)를 얻는다(동일 도면 (d)). 본 실시형태에서는 흡수체막(16)이 EUV광(31)의 흡수체로 구성하는 노광광 흡수체층(14)과, 마스크 패턴의 검사광의 흡수체로 구성하는 저반사층(15)의 적층 구성으로 이루어진다. 노광광 흡수체층(14) 및 저반사층(15)은 모두 탄탈(Ta)을 주성분으로 하는 재료로 이루어질 수 있다. 이 흡수체막(16)을 에칭하는 공정에 있어서, 동일 에칭 가스를 사용하여 드라이 에칭했을 때에, 흡수체막(16)을 구성하는 각층의 에칭 레이트비가 0.1∼10의 범위인 것이 바람직하다. 이에 따라, 적층 구성의 탄탈계 흡수체막(16)의 에칭 제어성을 개선할 수 있고, 그 때문에 패턴선 폭 및 보호막(13)에의 데미지 정도 등의 면내 균일성을 개선할 수 있다.
본 발명에서는 상기 적층 구성의 흡수체막(16)을 드라이 에칭할 때의 에칭 가스로서 불소(F)를 포함하는 가스를 이용하는 것이 가장 알맞다. 불소(F)를 포함하는 가스를 이용하여 상기 적층 구성의 탄탈계 흡수체막(16)을 드라이 에칭하면 흡수체막(16)을 구성하는 각 층의 에칭 레이트비를 상기의 바람직한 범위가 되도록 제어할 수 있기 때문이다.
불소(F)를 포함하는 가스로는 예를 들면, CF4, CHF3, C2F6, C3F6, C4F6, C4F8, CH2F2, CH3F, C3F8, SF6 및 F2 등을 들 수 있다. 이와 같은 불소를 포함하는 가스를 단독으로 이용해도 좋지만, 상기 불소 가스로부터 선택되는 2종 이상의 혼합 가스 또는 예를 들면 아르곤(Ar) 등의 희가스 및 염소(Cl2) 가스 등을 혼합하여 이용해도 좋다.
상기 흡수체막(16)을 구성하는 노광광 흡수체층(14) 및 저반사층(15) 중 어느 한쪽이 탄탈(Ta)과 붕소(B)와 산소(O)를 포함하는 재료로 이루어지고, 다른 쪽이 탄탈(Ta)과 붕소(B)와 질소(N)를 포함하는 재료로 이루어지는 경우에 있어서, 이 흡수체막(16)을 불소를 포함하는 가스를 이용하여 드라이 에칭하면 흡수체막(16)을 구성하는 각 층의 에칭 레이트비가 0.15∼5.0의 범위가 되도록 제어할 수 있다.
적층 구성의 탄탈계 흡수체막(16)을 예를 들면 불소를 함유하는 가스를 이용하여 드라이 에칭함으로써 흡수체막(16)을 구성하는 각 층의 에칭 레이트비를 0.1∼10의 범위로 함으로써 흡수체막(16)의 에칭 제어성을 개선할 수 있고 또 흡수체막(16)을 에칭했을 때의 하층의 데미지를 최소한으로 억제할 수 있다.
이상과 같이 하여, 흡수체막(16)을 에칭한 후, 잔존하는 레지스트 패턴(21)을 산소 에싱 등의 방법으로 제거한다.
또한 흡수체막(16)의 형성 시에는 다층 반사막 부착 기판 또는 반사형 마스크 블랭크(1)의 결함 검사에 의해 기억한 결함 위치 정보에 의거하여 흡수체막 패턴(22) 하에 결함이 숨도록 흡수체막 패턴(22)의 형성 위치를 조정할 수 있다. 이 결과, 반사형 마스크(2)를 이용한 반도체 기판에의 노광 투영 시에, 결함에 기인하는 악영향을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 하여 제작한 반사형 마스크(2)를, EUV광(31)으로 노광하면 마스크 표면의 흡수체막(16)이 있는 부분에서는 흡수되고, 그 이외의 흡수체막(16)을 제거한 부분에서는 노출한 보호막(13) 및 다층 반사막(12)에서 EUV광(31)이 반사됨으로써(동일 도면(d) 참조) EUV광(31)을 이용하는 리소그래피용의 반사형 마스크(2)로서 사용할 수 있다.
본 발명의 반사형 마스크(2)의 제조 방법에 의해 얻어진 반사형 마스크(2)를 이용하고, 반도체 기판상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사함으로써 반도체 장치를 제조할 수 있다. 상술한 반사형 마스크(2)를 이용하고 반도체 기판상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사함으로써 고정밀도의 패턴을 갖는 반도체 디바이스를 제조할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명의 실시형태를 더욱 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
실시예 1에 사용한 기판(11)은 SiO2-TiO2계의 유리 기판(11)(6인치 모서리 [152.4mm×152.4mm], 두께가 6.3mm)이다. 이 유리 기판(11)을 기계 연마함으로써 표면 거칠기 Rms(제곱 평균 평방근 거칠기)가 0.15nm(측정 영역: 1㎛×1㎛, 원자간력 현미경으로 측정)의 평활한 표면과, 0.05㎛ 이하의 평탄도를 갖는 유리 기판(11)을 얻었다.
다음으로, 기판(11)의 주표면(71)에, Mo막/Si막 주기 다층 반사막(12)을 성막함으로써 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판을 제작했다.
구체적으로는 상술한 기판(11)의 주표면(71)에, 이온 빔 스퍼터링법에 의해 Si막(4.2nm)과 Mo막(2.8nm)을 1주기로 하여 40주기 적층함으로써 Mo막/Si막 주기 다층 반사막(12)(합계 막 두께 280nm)을 성막했다. 또한 기판(11)의 둘레 가장자리부에 막 두께 경사 영역(90)을 형성하기 위해, 도 11에 나타내는 바와 같은 차폐부재(68)를 설치하여 다층 반사막(12)을 성막했다. 또한 차폐부재(68)에 의한 차폐 길이(L)를 1.3mm, 기판(11)의 주표면(71)과 차폐부재(68)의 거리(h)를 0.3mm로 한 바, 막 두께 경사 영역(90)의 폭(Dslope)은 2.5mm가 되었다. 또, Mo막/Si막 주기 다층 반사막(11)은 기판(11)의 주표면(71)의 법선에 대하여 Si막의 스퍼터 입자의 입사각도가 5도, Mo막의 스퍼터 입자의 입사각도가 65도가 되도록 성막했다.
또한 Mo막/Si막 주기 다층 반사막(12)의 위에, RuNb(Ru: 80원자％, Nb: 20원자％)의 보호막(13)(2.5nm)을 성막하여 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판을 얻었다.
다음으로, 상술한 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판의 막 두께 경사 영역(90)에, 도 6(a)의 형상의 기준 마크(80)를 집속 이온 빔(64)에 의해 3개소에 형성했다. 이때의 조건은 가속 전압 50kV, 빔 전류치 20pA로 했다. 또, 파인 마크(82) 및 보조 마크(84)의 형성을 위해, 막 두께 경사 영역(90)의 다층 반사막(12)을 유리 기판(11)의 주표면(71)이 노출할 때까지 제거했다. 또한 파인 마크(82)는 5㎛×5㎛의 정방형, 2개의 보조 마크(84)는 1㎛×200㎛의 장방형으로 했다. 실시예 1의 기준 마크(80)의 형성에는 1개소에 대해 40분을 필요로 했다.
기준 마크(80)의 파인 마크(82)에 대해 결함 검사광(파장: 193nm) 및 전자빔을 각각 주사했을 때에 검출되는 결함 검사광의 반사 강도 및 전자빔의 반사 강도를 측정함으로써 콘트라스트를 구했다. 또한 결함 검사광 및 전자빔의 콘트라스트는 파인 마크(82)의 저부(유리)의 결함 검사광 및 전자빔의 강도를 Imin, 다층 반사막부의 결함 검사광 및 전자빔의 강도를 Imax로 하고, 콘트라스트=(Imax-Imin)/(Imax＋Imin)로 구했다.
상술한 바와 같이 콘트라스트를 구한 결과, 결함 검사광의 콘트라스트는 0.53, 전자빔의 콘트라스트는 0.023이었다. 이들은 모두 높은 콘트라스트를 가지고 있어 결함 검사광 및 전자빔의 주사로 파인 마크(82)가 검출 가능했다.
(실시예 2)
실시예 1과 마찬가지로, 다층 반사막(12)이 막 두께 경사 영역(90)을 갖는 다층 반사막 부착 기판을 제작했다.
다음으로, 상술의 실시예 1과 마찬가지의 다층 반사막 부착 기판의 막 두께 경사 영역(90)에, 도 6(a)의 형상의 기준 마크(80)를 에칭을 이용한 포토리소그래피에 의해 3개소에 형성하여 실시예 2의 다층 반사막 부착 기판을 얻었다. 또한 파인 마크(82)는 5㎛×5㎛의 정방형, 2개의 보조 마크(84)는 1㎛×200㎛의 장방형으로 했다. 또, 스핀 코트법에 의해 형성한 포토리소그래피 시의 레지스트막의 막 두께는 400nm로 했다. 레지스트 패턴(21)을 마스크로 하여 보호막(13) 및 다층 반사막(12)을 제거할 때의 에칭 조건은 에칭 가스: CF4 가스, 압력: 50mTorr로 했다. 또, 1개소에 대해 포토리소그래피에 의한 기준 마크(80)의 형성에 필요한 시간은 5분이었다.
실시예 1과 마찬가지로 콘트라스트를 구한 결과, 결함 검사광의 콘트라스트는 0.52, 전자빔의 콘트라스트는 0.023이었다. 이들은 모두 높은 콘트라스트를 가지고 있어 결함 검사광 및 전자빔의 주사로 파인 마크(82)가 검출 가능했다.
(비교예 1)
다층 반사막(12) 성막시에 차폐부재(68)를 설치하지 않고, 기판(11)의 주표면(71)상에 다층 반사막(12)을 형성한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로, 다층 반사막 부착 기판을 제작했다. 따라서 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판은 다층 반사막(12)의 막 두께 경사 영역(90)을 가지지 않았다.
다음으로, 상술의 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판에, 실시예 1의 기준 마크(80)의 형성 위치에, 도 6(a)의 형상의 기준 마크(80)를 집속 이온 빔(64)에 의해 3개소에 형성했다. 이때의 조건은 가속 전압 50kV, 빔 전류치 20pA로 했다. 또, 파인 마크(82) 및 보조 마크(84)의 형성을 위해, 다층 반사막(12)을 유리 기판(11)의 주표면(71)이 노출될 때까지 제거했다. 또한 파인 마크(82)는 5㎛×5㎛의 정방형, 2개의 보조 마크(84)는 1㎛×200㎛의 장방형으로 했다. 또, 기준 마크(80)를 형성한 위치는 실시예 1의 기준 마크(80)와 같은 위치로 했다. 비교예 1의 기준 마크(80)의 형성에는 1개소에 대해 80분을 필요로 했다.
실시예 1과 마찬가지로 콘트라스트를 구한 결과, 결함 검사광의 콘트라스트는 0.55, 전자빔의 콘트라스트는 0.023이었다. 이들은 모두 높은 콘트라스트를 갖고 있어 결함 검사광 및 전자빔의 주사로 파인 마크(82)가 검출 가능했다. 그러나 비교예 1의 기준 마크(80)의 형성은 실시예 1과 비교하여 2배의 시간을 필요로 했다.
또한 기준 마크(80)의 가공 시간을 단축하기 위해 다층 반사막(12)의 총 막 두께 280nm에 대하여 절반인 140nm의 깊이를 집속 이온 빔(64)으로 가공하여 기준 마크(80)를 형성했다. 이 경우에는 전자빔의 콘트라스트는 다층 반사막(12)을 유리 기판(11)의 주표면(71)이 노출될 때까지 제거한 상술의 비교예 1에 대해 30％ 저하해 버려 기준 마크(80)를 검출하려면 불충분했다.
(실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 반사형 마스크 블랭크의 제작)
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판을 이용하여 다층 반사막(12)이 형성된 측과 반대측의 기판(11)의 주표면(71)상에 이면 도전막(18)을 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성했다.
구체적으로 이면 도전막(18)으로는 유리 기판(11)상에 DC마그네트론 스퍼터링법에 의해 Cr 및 N을 포함하는 CrN막을 성막했다. DC마그네트론 스퍼터링법에 의한 성막에는 Cr타겟을 이용하고 스퍼터 가스로서 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스(Ar:N2=90％:10％)를 이용했다. 성막한 도전막(18)의 조성비는 Cr이 90원자％, N이 10원자％이며 막 두께는 20nm였다.
다음으로 보호막(13)상에 흡수체막(16)(TaBN막과 TaBNO막의 적층막)을, 보호막(13)상에, 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성했다.
흡수체막(16)의 형성은 다음과 같이 하여 실시했다. 우선, Ru로 이루어지는 보호막(13)상에, 흡수체막(16) 하층의 노광광 흡수체층(14)으로서 Ta와 B와 N을 포함하는 TaBN막을 DC마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성했다. 구체적으로는 Ta 및 B를 포함하는 타겟(Ta:B=80원자％:20원자％)을 이용하고 크세논(Xe) 가스와 질소(N2) 가스의 혼합 가스(Xe:N2=90％:10％)를 사용하여 DC마그네트론 스퍼터링법에 의해 TaBN막을 성막했다. 성막한 TaBN막의 조성비는 Ta가 80원자％, B가 10원자％, N이 10원자％이며, 막 두께는 56nm였다.
다음으로, 노광광 흡수체층(14)의 위에 또한 저반사층(15)으로서 Ta, B, N 및 O를 포함하는 TaBNO막을 DC마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성했다. 구체적으로는 Ta 및 B를 포함하는 타겟(Ta:B=80원자％:20원자％)을 이용하고 아르곤(Ar) 가스와 질소(N2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스(Ar:N2:O2=60％:15％:25％)를 사용하여 DC마그네트론 스퍼터링법에 의해 TaBNO막을 성막했다. 성막한 TaBNO막의 조성비는 Ta가 40원자％, B가 10원자％, N이 10원자％, O가 40원자％이며, 막 두께는 14nm였다. 이와 같이 하여, 노광광 흡수체층(14) 및 저반사층(15)으로 이루어지는 흡수체막(16)을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한 상기 흡수체막(16)이 상술한 막 두께 경사 영역(90)을 덮지 않도록 형성한 반사형 마스크 블랭크(1)와, 흡수체막(16)이 상술한 막 두께 경사 영역(90)을 덮도록 형성한 반사형 마스크 블랭크(1)를 각각 제작하고, 파인 마크(82)에 있어서의 결함 검사광 및 전자빔의 콘트라스트를 측정했다.
상술한 바와 같이 콘트라스트를 구한 결과, 실시예 1 및 실시예 2의 다층 반사막 부착 기판을 사용하여 얻어진 반사형 마스크 블랭크(1)의 콘트라스트는 다음과 같이 되었다. 즉, 흡수체막(16)이 막 두께 경사 영역(90)을 덮지 않도록 형성한 반사형 마스크 블랭크(1)의 경우에는 결함 검사광 및 전자빔 모두 다층 반사막 부착 기판 시의 고콘트라스트 상태를 유지했다. 또, 흡수체막(16)이 막 두께 경사 영역(90)을 덮도록 형성한 반사형 마스크 블랭크(1)의 경우에는 콘트라스트가 수 ％ 저하할 뿐이었다. 이에 대해, 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판을 사용하여 얻어진 반사형 마스크 블랭크(1)에서는, 흡수체막(16)이 막 두께 경사 영역(90)을 덮도록 형성한 경우에서 결함 검사광 및 전자빔 모두 콘트라스트가 30％ 저하했다.
(실시예 3)
실시예 1과 마찬가지로, 다층 반사막(12)이 막 두께 경사 영역(90)을 갖는 다층 반사막 부착 기판을 제작했다. 다음으로 실시예 1 및 2의 반사형 마스크 블랭크의 제작 방법과 마찬가지로 다층 반사막(12)이 형성된 측과 반대측의 기판(11)의 주표면(71)상에 이면 도전막(18)을 보호막(13)상에 흡수체막(16)을 성막하여 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(1)를 얻었다.
또한 흡수체막(16)은 막 두께 경사 영역(90)에 형성되어 있는 다층 반사막(12) 및 보호막(13)을 덮도록 형성했다. 그리고, 흡수체막(16)의 형성 시에는 도 11에 나타내는 바와 같은 차폐부재(68)를 설치하여 DC마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성했다.
그 결과, 다층 반사막(12) 및 흡수체막(16)의 막 두께 경사 영역(90)의 폭(Dslope)은 2.5mm가 되었다.
다음으로, 실시예 1에서 형성한 위치와 같은 위치에, 실시예 1과 같은 크기와 형상의 기준 마크(80)(파인 마크(82) 및 보조 마크(84))를 집속 이온 빔(64)에 의해 3개소에 형성했다. 이때의 조건은 가속 전압 50kV, 빔 전류치 20pA로 했다. 또한 파인 마크(82) 및 보조 마크(84)의 형성을 위해 막 두께 경사 영역(90)의 흡수체막(16)을 제거하고, 보호막(13)이 노출될 때까지 제거했다. 실시예 3의 기준 마크(80)의 형성에는 1개소에 대해 10분을 필요로 했다.
실시예 1과 마찬가지로 콘트라스트를 구한 결과, 결함 검사광의 콘트라스트는 0.42, 전자빔의 콘트라스트는 0.020이었다. 이들은 모두 높은 콘트라스트를 가지고 있어 결함 검사광 및 전자빔의 주사로 파인 마크(82)가 검출 가능했다.
(실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크(2)의 제작)
다음으로, 상술한 바와 같이 하여 제조한 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(1)를 이용하여 디자인 룰이 22nm 하프 피치의 DRAM용 패턴을 갖는 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1의 EUV 노광용 반사형 마스크(2)를 이하와 같이 제작했다.
우선, 상기 반사형 마스크 블랭크(1)상에 전자선 묘화용 레지스트막(19)(120 nm)을 형성하고, 전자선 묘화와 현상에 의해 소정의 레지스트 패턴(21)을 형성했다.
다음으로, 이 레지스트 패턴(21)을 마스크로 하여 ICP(Inductively Coupled Plasma)형의 드라이 에칭 장치를 이용하여 적층 구성의 흡수체막(16)을 드라이 에칭하고, 흡수체막(16)에 전사 패턴이 되는 흡수체막 패턴(22)을 형성했다. 이때, 에칭 가스로서 CHF3 가스 및 Ar가스의 혼합 가스를 사용하고, CHF3 가스 및 Ar가스의 유량비, 드라이 에칭시의 가스압, ICP 파워 및 바이어스를 적절히 조정하여 흡수체막(16)을 드라이 에칭했다.
다음으로, 염소(Cl2) 및 산소(O2)의 혼합 가스(염소(Cl2) 및 산소(O2)의 혼합비(유량비)는 8:2)를 이용하여 반사 영역상(흡수체막 패턴(22)이 없는 부분)의 Ru보호막(13)을 흡수체막 패턴(22)에 따라 드라이 에칭하여 제거하고, 다층 반사막(12)을 노출시켜 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1의 반사형 마스크(2)를 얻었다.
상기 마스크 검사기를 이용하여, 얻어진 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1의 반사형 마스크(2)의 최종 확인 검사를 실시했다. 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 반사형 마스크(2)에서는 디자인 룰이 22nm 하프 피치의 DRAM용 패턴을 설계대로 형성할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또, 반사 영역에 있어서의 EUV광(31)의 반사율은 다층 반사막 부착 기판에서 측정한 반사율과 같이 63.5％였다. 이에 대해, 비교예 1의 반사형 마스크(2)에서는 디자인 룰이 22nm 하프 피치의 DRAM용 패턴을 설계대로 형성할 수 없었다.
(실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1의 반사형 마스크(2)를 이용한 노광 전사)
다음으로, 얻어진 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 비교예 1의 반사형 마스크(2)를 이용하여 도 4에 나타내는 바와 같은 반도체 기판(34)상에의 EUV광(31)에 의한 패턴 전사 장치(50)에 의한 노광 전사를 실시했다.
반사형 마스크(2)를 탑재한 패턴 전사 장치(50)는 레이저 플라즈마 X선원(32), 축소 광학계(33) 등으로 개략 구성된다. 축소 광학계(33)는 X선 반사 미러를 이용하고 있다. 축소 광학계(33)에 의해 반사형 마스크(2)로 반사된 패턴은 통상 1/4 정도로 축소된다. 또한 노광 파장으로서 13∼14nm의 파장대를 사용하므로 광로가 진공 중이 되도록 미리 설정했다.
이와 같은 상태에서, 레이저 플라즈마 X선원(32)으로부터 얻어진 EUV광(31)을 반사형 마스크(2)에 입사하고, 여기에서 반사된 광을, 축소 광학계(33)를 통해 실리콘 웨이퍼(레지스트막 부착 반도체 기판)(34)상에 전사했다.
이상과 같이 하여 반도체 기판상에의 패턴 전사를 실시한 바, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3의 반사형 마스크(2)의 정밀도는 22nm 디자인 룰의 요구 정밀도를 충분히 만족하는 것이었다. 그러나 비교예 1의 반사형 마스크(2)의 정밀도는 22nm 디자인 룰의 요구 정밀도를 충분히 만족하는 것은 아니었다.
1: 반사형 마스크 블랭크
2: 반사형 마스크 11: 기판(유리 기판)
12: 다층 반사막 13: 보호막
14: 노광광 흡수체층 15: 저반사층
16: 흡수체막 18: 도전막
19: 전자선 묘화용 레지스트막
21: 레지스트 패턴 22: 흡수체막 패턴
31: EUV광 32: 레이저 플라즈마 X선원
33: 축소 광학계
34: 실리콘 웨이퍼(레지스트막 부착 반도체 기판)
50: 패턴 전사 장치 60: 이온 빔 스퍼터링 장치
61: 이온 빔 발생 장치 62: 타겟
63: 회전 스테이지 64: 집속 이온 빔
66: 스퍼터 입자 68: 차폐부재
71: 주표면 72: 측면
73: 모따기면 74: 코너부
80: 기준 마크 82: 파인 마크
84: 보조 마크 90: 막 두께 경사 영역
Dslope: 막 두께 경사 영역의 폭
α: 스퍼터 입자의 입사각
2: 반사형 마스크 11: 기판(유리 기판)
12: 다층 반사막 13: 보호막
14: 노광광 흡수체층 15: 저반사층
16: 흡수체막 18: 도전막
19: 전자선 묘화용 레지스트막
21: 레지스트 패턴 22: 흡수체막 패턴
31: EUV광 32: 레이저 플라즈마 X선원
33: 축소 광학계
34: 실리콘 웨이퍼(레지스트막 부착 반도체 기판)
50: 패턴 전사 장치 60: 이온 빔 스퍼터링 장치
61: 이온 빔 발생 장치 62: 타겟
63: 회전 스테이지 64: 집속 이온 빔
66: 스퍼터 입자 68: 차폐부재
71: 주표면 72: 측면
73: 모따기면 74: 코너부
80: 기준 마크 82: 파인 마크
84: 보조 마크 90: 막 두께 경사 영역
Dslope: 막 두께 경사 영역의 폭
α: 스퍼터 입자의 입사각
Claims (11)
- 기판의 주표면상에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구성의 다층 반사막이 형성된 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법으로서,
상기 기판의 주표면상에, 상기 주표면의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 기판의 내측으로부터 외측을 향해 막 두께가 작아지는 막 두께 경사 영역이 설치되도록 다층 반사막을 형성하는 다층 반사막 형성 공정과,
다층 반사막의 적어도 일부를 제거함으로써, 상기 막 두께 경사 영역에 상기 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크를 형성하는 기준 마크 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용의 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기준 마크 형성 공정에 있어서, 상기 다층 반사막의 적어도 일부를 에칭 또는 집속 이온 빔에 의해 제거함으로써 기준 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다층 반사막 형성 공정에 있어서, 상기 둘레 가장자리부에 이간하여 차폐부재를 설치하고, 상기 기판의 주표면의 법선에 대하여 비스듬하게 상기 고굴절률층과 상기 저굴절률층이 퇴적되도록 스퍼터링법에 의해 성막함으로써 형성하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 반사막이 이온 빔 스퍼터링법에 의해 성막하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법. - 제 1 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 반사막상에 보호막을 형성하는 보호막 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 보호막의 재료가 루테늄(Ru)을 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법에 의해 얻어진 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막상에 흡수체막을 형성하는 흡수체막 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 흡수체막 형성 공정에 있어서, 상기 막 두께 경사 영역을 덮지 않도록 흡수체막을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법. - 기판의 주표면상에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킨 구성의 다층 반사막과, 상기 다층 반사막상에 흡수체막이 형성된 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
상기 기판의 주표면상에, 상기 주표면의 둘레 가장자리부에 있어서 상기 기판의 내측으로부터 외측을 향해 막 두께가 작아지는 막 두께 경사 영역이 설치되도록 다층 반사막을 형성하는 다층 반사막 형성 공정과,
다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막상에 흡수체막을 형성하는 흡수체막 형성 공정과,
다층 반사막의 적어도 일부를 제거함으로써, 상기 막 두께 경사 영역에 상기 다층 반사막 부착 기판 표면의 결함 정보에 있어서의 결함 위치의 기준이 되는 기준 마크를 형성하는 기준 마크 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 기준 마크 형성 공정에 있어서, 상기 다층 반사막의 적어도 일부를 에칭 또는 집속 이온 빔에 의해 제거함으로써 기준 마크를 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법. - 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재한 제조 방법으로 제조된 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하는 패터닝 형성 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
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