KR20160054458A - 다층 반사막을 구비한 기판, euv 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크, euv 리소그래피용 반사형 마스크 및 그 제조 방법과 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 고반사율이 얻어지고, 또한 세정 내성이 우수한 반사형 마스크를 부여하는 다층 반사막을 구비한 기판을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 기판(12)과, 상기 기판(12) 상에 형성된, 고굴절률 재료로서의 Si를 포함하는 층과 저굴절률 재료를 포함하는 층이 주기적으로 복수 적층되어 이루어지는 다층 반사막(14)과, 상기 다층 반사막(14) 상에 형성된, 상기 다층 반사막(14)을 보호하는 Ru계 보호막(16)을 갖고, 상기 다층 반사막(14)의 기판과 반대측의 표면층은 상기 Si를 포함하는 층이며, 또한, 상기 Ru계 보호막(16)은 Ru 및 Ti를 포함하는 Ru 화합물을 포함하고, 상기 Ru 화합물은 화학양론적 조성의 RuTi보다도 Ru를 많이 포함하는 다층 반사막을 구비한 기판이다.
Description
본 발명은, 반도체 장치의 제조 등에 사용되는 노광용 마스크를 제조하기 위한 원판인 다층 반사막을 구비한 기판, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 및 그 제조 방법과 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 있어서의 초LSI 디바이스의 고밀도화, 고정밀도화의 한층 더한 요구에 수반하여, 극자외(Extreme Ultra Violet, 이하, EUV라고 칭함)광을 사용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 유망시되고 있다. 또한, 여기서, EUV 광이란 연X선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장대의 광을 가리키고, 구체적으로는 파장이 0.2 내지 100㎚ 정도의 광이다.
이와 같은 반사형 마스크는 유리나 실리콘 등의 기판 상에, 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 그 다층 반사막 상에 노광광을 흡수하는 흡수체막이 패턴 형상으로 형성된 것이다. 패턴 전사를 행하는 노광기에 있어서, 거기에 탑재된 반사형 마스크에 입사한 광은, 흡수체막 패턴이 있는 부분에서는 흡수되고, 흡수체막 패턴이 없는 부분에서는 다층 반사막에 의해 반사된다. 그리고 반사된 광상이 반사 광학계를 통하여 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판 상에 전사된다.
이와 같은 반사형 마스크를 사용해서 반도체 디바이스의 고밀도화, 고정밀도화를 달성하기 위해서는, 반사형 마스크에 있어서의 반사 영역(다층 반사막의 표면)이 노광광인 EUV 광에 대해 고반사율을 구비하는 것이 필요해진다.
상기 다층 반사막은, 상기한 고반사율을 달성하기 위해, 굴절률이 다른 원소가 주기적으로 적층된 다층막이며, 일반적으로는, 중원소 또는 그 화합물의 박막과, 경원소 또는 그 화합물의 박막이 교대로 40 내지 60 주기 정도 적층된 다층막이 사용된다. 예를 들어, 파장 13 내지 14㎚의 EUV 광에 대한 다층 반사막으로서는, Mo막과 Si막을 교대로 40 주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막이 바람직하게 사용된다. 또한 Mo는 대기에 의해 용이하게 산화해서 다층 반사막의 반사율이 저하되므로, 다층 반사막의 최상층을 Si막으로 하는 것이 행해지고 있다.
이 EUV 리소그래피에 있어서 사용되는 반사형 마스크로서는, 예를 들어, 하기 특허문헌 1에 기재된 노광용 반사형 마스크가 있다. 즉 특허문헌 1에는, 기판과, 상기 기판 상에 형성되고, 2종의 다른 막이 교대로 적층된 다층막을 포함하는 반사층과, 상기 반사층 상에 형성된 루테늄막을 포함하는 버퍼층과, 소정의 패턴 형상을 갖고 상기 버퍼층 상에 형성된 연X선을 흡수할 수 있는 재료로 이루어지는 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 포토 마스크가 제안되어 있다.
상기 버퍼층은 보호막이라고도 불린다. 상기 흡수체 패턴을 형성할 때에 레지스트를 통하여 흡수체막의 일부를 에칭 가공하지만, 흡수체 패턴의 형성의 완전을 기하기 위해, 약간의 오버 에칭을 행하므로, 흡수체막 아래의 막도 에칭을 받게 된다. 그 때에 흡수체막 아래의 다층 반사막이 데미지를 받는 것을 방지하기 위해, 보호막이 형성된다.
이 보호막에 대해, 또한, 다층 반사막 표층의 Si층과 보호막 사이에서의 확산층 형성(다층 반사막의 반사율 감소에 연결됨)을 억제하는 관점에서, Ru에 Zr이나 B를 첨가한 Ru 합금으로 이루어지는 보호막이 제안되어 있다(특허문헌 2).
또한, 특허문헌 3에는, 스퍼터링 타깃에 기인하는 이물을 저감할 수 있는 EUV 마스크 블랭크스의 제조 방법으로서, 기판 상에 Mo막 및 Si막을 교대 성막해서 다층 반사막을 형성하고, 이 다층 반사막 상에, Ru막 또는 Ru 화합물 막의 성막을 행하고, 또한 이들 성막을 이온빔 스퍼터링법에 의해, 동일한 성막 챔버 내에 있어서, 소정의 조건에서 실시하는 것이 제안되어 있다. 또한, 상기 문헌에는 상기 Ru 화합물로서, RuB, RuNb 및 RuZr가 예시되어 있다.
그런데, EUV 리소그래피를 이용한 반도체 장치 제조에 있어서는, 당해 리소그래피는 고진공 하에서 행해지고, EUV 광조사 시 또는 EUV 광조사 후에, 카본 등의 불순물이 상기 반사형 마스크 상에 석출되는 경우가 있다. 이로 인해, 리소그래피 종료 후에는 반사형 마스크를 세정하는 것이 필요하다. 그리고 통상, 반사형 마스크는 반복 사용되므로, 마스크 세정도 반복 행해지게 된다.
그로 인해, 반사형 마스크에는 충분한 세정 내성을 구비하고 있는 것이 요구된다. 반사형 마스크에 있어서 흡수체막 패턴이 형성되어 있지 않은 부분에 있어서는 보호막이 형성되어 있으므로, 흡수체막 패턴 및 보호막의 양쪽이 세정 내성을 구비하고 있는 것이 요구된다.
그러나, 본 발명자의 검토에 의하면, 상기 특허문헌 1 내지 3에 개시되어 있는 바와 같은 종래 구성의 반사형 마스크에 있어서는, 통상의 RCA 세정에 의한 마스크 세정을 복수회 행하면, 노출되어 있는 반사 영역의 다층 반사막 상의 Ru계 보호막의 막 박리가 생기는 것이 판명되었다. 이것은, 이하의 원인에 의한다. 즉, 특허문헌 1 내지 3과 같은 구성이면, 다층 반사막의 Si층으로부터 Si가 시간의 경과와 함께 Ru계 보호막의 쪽으로, Ru계 보호막의 입계 사이를 이동해서 확산하고[그리고 Ru 실리사이드(RuSi)를 형성하고], Ru계 보호막의 표층에까지 도달해서 세정액이나 가스에 의해 산화 반응을 받아서 SiO2가 생성되거나, 보호막이 치밀하지 않는 경우에는, 세정액이나 가스가 보호막 내에 침투하고, 보호막 내(보호막 내부 혹은 하부)에서 SiO2가 생성된다. 그리고, Ru와 SiO2와의 밀착성이 낮으므로, 이들이 박리된다.
이와 같은 막 박리가 생기면, 새로운 발진의 원인이 되거나, 반사율의 불균일성을 초래하게 되므로, 반도체 기판 상에의 패턴 전사 시에, 패턴이 정확하게 전사되지 않을 우려가 있어, 이것은 중대한 문제이다.
따라서 본 발명의 목적은, 첫번째, 고반사율이 얻어지고, 또한 세정 내성이 우수한 반사형 마스크를 부여하는 다층 반사막을 구비한 기판을 제공하는 것이며, 두번째, 반복 세정 후에 있어서도 고반사율을 유지하고, 또한 막 박리가 발생하지 않는, 세정 내성이 우수한 반사형 마스크를 부여하는 다층 반사막을 구비한 기판을 제공하는 것이며, 세번째, 당해 다층 반사막을 구비한 기판을 사용해서 제조되는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크, 예를 들어, 당해 마스크 블랭크로부터 얻어지는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 및 그 제조 방법과 그 반사형 마스크를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 검토를 행하고, Si가 가스나 세정액과 접촉해서 산화되고 SiO2를 형성하는 것은 억제가 곤란하므로, Si의 Ru계 보호막에의 확산을 억제하는 것이 가장 중요하다고 생각했다.
그리고 실제의 검토 결과, Ru계 보호막에 일정량의 Ti를 첨가하면, Ti는 Si와 견고한 실리사이드를 형성해서 Si가 그 자리에 고정되므로, Si가 Ru계 보호막 중에 있어서 산화를 받는 장소까지 확산하는 것을 억제할 수 있고, 이에 의해 Ru계 보호막의 박리를 억제하고, 반복 세정에도 충분한 내성을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크가 얻어지는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하는 데 이르렀다.
즉 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
기판과, 상기 기판 상에 형성된, 고굴절률 재료로서의 Si를 포함하는 층과 저굴절률 재료를 포함하는 층이 주기적으로 복수 적층되어 이루어지는 다층 반사막과, 상기 다층 반사막 상에 형성된, 상기 다층 반사막을 보호하는 Ru계 보호막을 갖고, 상기 다층 반사막의 기판과 반대측의 표면층은 상기 Si를 포함하는 층이며, 또한, 상기 Ru계 보호막은 Ru 및 Ti를 포함하는 Ru 화합물을 포함하고, 상기 Ru 화합물은 화학양론적 조성의 RuTi보다도 Ru를 많이 포함하는, 다층 반사막을 구비한 기판.
상기 구성 1에 있는 바와 같이, 고굴절률 재료로서 Si를 사용한 다층 반사막을 갖는 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서, 다층 반사막의 최표면을, Si를 포함하는 층으로 하고, 그 위에 Ti를 특정량 포함하는 Ru계 보호막을 형성함으로써, 다층 반사막의 최표면의 Si가 Ru계 보호막 중에 있어서 산화를 받는 장소까지 확산하는 것이 방지되고, 산화규소(SiO2 등)의 형성이 억제된다. 이에 의해, 세정 내성이 우수한 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 제조하기 위한 원판인 다층 반사막을 구비한 기판이 얻어진다.
또한, 상기 구성에 의해, EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 반복 세정한 후에 있어서도, 높은 EUV광 반사율을 유지한 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 제조하기 위한 원판인 다층 반사막을 구비한 기판이 얻어진다.
(구성 2)
상기 Ru계 보호막에 있어서, Ru 화합물을 X선 회절법의 In-Plane 측정법에 의해 측정했을 때에, 회절선 피크가 주로 (100)과 (110)인, 구성 1에 기재된 다층 반사막을 구비한 기판.
상기 구성 2에 있는 바와 같이, 상기 Ru계 보호막에 있어서의 Ru 화합물을 X선 회절법의 In-Plane 측정법에 의해 측정했을 때에, 회절선 피크가 주로 (100)과 (110)인, 즉 (001)면에 배향면을 갖는 Ru 화합물로 함으로써, 다층 반사막의 Si층으로부터의 Si 확산의 억제와, 세정액이나 가스에 의한 보호막 내에의 침투가 억제된다. 이에 의해, 또한 세정 내성이 우수한 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 제조하기 위한 원판인 다층 반사막을 구비한 기판이 얻어진다.
(구성 3)
상기 Ru 화합물에 있어서의 Ru의 비율이 95 원자％보다 크고 100 원자％ 미만인 구성 1 또는 2에 기재된 다층 반사막을 구비한 기판.
상기 구성 3에 있는 바와 같이, 본 발명에 있어서는 Ru 화합물에 있어서의 Ru의 비율을 95 원자％보다 크고 100 원자％ 미만의 범위로 하고, Ti의 첨가량을 적게 했다고 해도, 충분한 Si 확산 억제 효과가 얻어진다. 그에 의해, Ru계 보호막에 대해서 Ru에 의한 높은 투과율을 달성할 수 있다.
(구성 4)
상기 Ru계 보호막에 있어서의 상기 기판측의 하층부의 Ru 함유량보다도, 상층부의 Ru 함유량이 많은, 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 다층 반사막을 구비한 기판.
상기 구성 4에 있는 바와 같이, 본 발명에 있어서는, Ru계 보호막에 있어서의 기판측의 하층부의 Ru 함유량보다도, 상층부의 Ru 함유량이 많은 구성으로 함으로써, EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 반복 세정한 후에 있어서도, Ru계 보호막의 박리가 방지된, 충분한 세정 내성을 갖고, 또한 높은 EUV광 반사율을 유지할 수 있는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 제조하기 위한 원판인 다층 반사막을 구비한 기판이 얻어진다.
(구성 5)
또한, 상기 다층 반사막과 상기 Ru계 보호막 사이에 산화규소를 포함하는 막을 갖는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 다층 반사막을 구비한 기판.
상기 구성 5에 있는 바와 같이, 다층 반사막과 Ru계 보호막 사이에 산화규소를 포함하는 막을 형성하면, 산화규소는 Si의 Ru계 보호막에의 확산의 배리어로서 기능하고, 게다가 산화규소를 포함하는 막과 Ru계 보호막과는 밀착성이 우수하므로, Si의 확산 억제에 의한 반복 세정에 대한 우수한 내성이라고 하는 본 발명의 효과가 보다 강하게 발휘된다.
(구성 6)
상기 저굴절률 재료가 Mo인, 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 다층 반사막을 구비한 기판.
상기 구성 6에 있는 바와 같이, EUV광에 대한 양호한 반사율을 달성하기 위해서는, 다층 반사막을 구성하는 저굴절률 재료를 포함하는 층에 있어서의 당해 재료로서 Mo가 바람직하다.
(구성 7)
구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 다층 반사막을 구비한 기판과, 상기 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의 Ru계 보호막 상에 형성된, EUV광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
상기 구성 7에 있는 바와 같이, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크는, 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판의 Ru계 보호막 상에, EUV광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 구성이다.
(구성 8)
상기 흡수체막 상에 레지스트막을 더 갖는 구성 7에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
상기 구성 8에 있는 바와 같이, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크에는, 상기 흡수체막 상에 레지스트막을 더 갖는 형태도 포함된다.
(구성 9)
구성 8에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막을, 상기 레지스트막을 개재해서 패터닝하여, 상기 Ru계 보호막 상에, 흡수체막 패턴을 형성하는 공정을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조 방법.
상기 구성 9에 있는 바와 같이, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막을, 상기 레지스트막을 개재해서 패터닝함으로써, 상기 Ru계 보호막 상에, 흡수체막 패턴이 형성된다. 이와 같은 공정을 실시함으로써, 세정 내성이 우수한, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크가 얻어진다.
(구성 10)
구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 다층 반사막을 구비한 기판과, 당해 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의 Ru계 보호막 상에 형성된, EUV 광을 흡수하는 흡수체막 패턴을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크.
상기 구성 10에 있는 바와 같이, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 구성은, 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판과, 당해 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의 Ru계 보호막 상에 형성된, EUV 광을 흡수하는 흡수체막 패턴을 갖는다는 것이다.
(구성 11)
구성 9에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 또는 구성 10에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 사용해서, 반도체 기판 상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
상기 구성 11에 있는 바와 같이, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 또는 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 사용해서, 반도체 기판 상에 전사 패턴을 형성하고, 그 밖의 다양한 공정을 거침으로써, 각종 반도체 장치를 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고반사율이 얻어지고, 또한 세정 내성이 우수한 반사형 마스크를 부여하는 다층 반사막을 구비한 기판이 제공되고, 또한, 반사형 마스크를 반복 세정한 후에 있어서도, 높은 EUV광 반사율을 유지하고, 또한 세정 내성이 우수한 반사형 마스크를 부여하는 다층 반사막을 구비한 기판이 제공되고, 또한, 당해 다층 반사막을 구비한 기판을 사용해서 제조되는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크, 예를 들어, 당해 마스크 블랭크로부터 얻어지는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 및 그 제조 방법과 그 반사형 마스크를 이용한 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판의 단면을 도시하는 모식도이다.
도 2는 산화규소를 포함하는 막을 갖는 형태의 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판의 단면을 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 단면을 도시하는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.
도 5는 패턴 전사 장치에 의해 레지스트를 구비한 반도체 기판에 패턴을 전사하는 공정을 도시하는 모식도이다.
도 6은 본 발명에 사용되는 Ru 화합물을 다층 반사막 상에 다른 성막 방법에 의해 성막한 시료를, X선 회절법의 In-Plane 측정법에 의해 측정했을 때의 X선 회절 데이터이다.
도 2는 산화규소를 포함하는 막을 갖는 형태의 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판의 단면을 도시하는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 단면을 도시하는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조 방법을 도시하는 모식도이다.
도 5는 패턴 전사 장치에 의해 레지스트를 구비한 반도체 기판에 패턴을 전사하는 공정을 도시하는 모식도이다.
도 6은 본 발명에 사용되는 Ru 화합물을 다층 반사막 상에 다른 성막 방법에 의해 성막한 시료를, X선 회절법의 In-Plane 측정법에 의해 측정했을 때의 X선 회절 데이터이다.
이하, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 막 상 등이라 하는 「상」이란, 반드시 그 막 등의 상면에 접촉해서 형성되는 경우에 한정되지 않고, 이격하여 상방에 형성되는 경우도 포함하고 있고, 막과 막 사이에 개재층이 존재하는 경우도 포함하는 의미로 사용한다.
[다층 반사막을 구비한 기판]
도 1은, 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판의 단면을 도시하는 모식도이다. 당해 다층 반사막을 구비한 기판(10)은, 기판(12) 상에, 노광광인 EUV 광을 반사하는 다층 반사막(14)과, 당해 다층 반사막(14) 상에 설치된, 당해 다층 반사막(14)을 보호하기 위한 Ru계 보호막(16)을 구비하고 있다.
<기판(12)>
본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판(10)에 사용되는 기판(12)으로서는, EUV 노광의 경우, 노광 시의 열에 의한 흡수체막 패턴의 변형을 방지하기 위해, 0±5ppb/℃의 범위 내의 저열 팽창 계수를 갖는 것이 바람직하게 사용된다. 이 범위의 저열 팽창 계수를 갖는 소재로서는, 예를 들어, SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리 세라믹스 등을 사용할 수 있다.
기판(12)의 전사 패턴(후술하는 흡수체막이 이를 구성함)이 형성되는 측의 주표면은, 적어도 패턴 전사 정밀도, 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도가 되도록 표면 가공되어 있다. 예를 들어, EUV 노광의 경우, 기판(12)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면의 132㎜×132㎜의 영역에서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또한, 전사 패턴이 형성되는 측과 반대측의 주표면은, 노광 장치에 세트할 때에 정전 척되는 면이며, 그 142㎜×142㎜의 영역에서, 평탄도가 1㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또한, 본 명세서에 있어서 평탄도는, TIR(Total Indicated Reading)로 나타내어지는 표면의 휨(변형량)을 나타내는 값이고, 기판 표면을 기준으로 하여 최소 제곱법으로 정해지는 평면을 초평면으로 하고, 이 초평면보다 위에 있는 기판 표면의 가장 높은 위치와, 초평면보다 아래에 있는 기판 표면의 가장 낮은 위치와의 고저차의 절대값이다.
또한, EUV 노광의 경우, 기판(12)으로서 요구되는 표면 평활도는, 기판(12)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면의 표면 거칠기가, 제곱 평균 평방근 거칠기(RMS)로 0.1㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또한 표면 평활도는 원자간력 현미경에 의해 측정할 수 있다.
또한, 기판(12)은, 그 위에 형성되는 막[다층 반사막(14) 등]의 막 응력에 의한 변형을 방지하기 위해, 높은 강성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 특히, 65㎬ 이상의 높은 영률을 갖고 있는 것이 바람직하다.
<다층 반사막(14)>
본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판(10)에 있어서는, 이상 설명한 기판(12) 상에 다층 반사막(14)이 형성되어 있다. 이 다층 반사막(14)은, EUV 리소그래피용 반사형 마스크에 있어서 EUV 광을 반사하는 기능을 부여하는 것이며, 굴절률이 다른 원소가 주기적으로 적층된 다층막의 구성을 취하고 있다.
일반적으로는 고굴절률 재료인 경원소 또는 그 화합물의 박막(고굴절률층)과, 저굴절률 재료인 중원소 또는 그 화합물의 박막(저굴절률층)이 교대로 40 내지 60 주기 정도 적층된 다층막이, 상기 다층 반사막(14)으로서 사용된다. 다층막은, 기판(12)측으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서대로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1 주기로서 복수 주기 적층한 것이어도 좋고, 기판(12)측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서대로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1 주기로서 복수 주기 적층한 것이어도 된다.
또한, 다층 반사막(14)의 최표면 층, 즉 다층 반사막(14)의 기판(12)과 반대측의 표면층은 고굴절률층이다. 상술한 다층막에 있어서, 기판(12)측으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서대로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1 주기로서 복수 주기 적층하는 경우는 최상층이 저굴절률층이 된다. 저굴절률층이 다층 반사막(14)의 최표면을 구성하면, 이것은 용이하게 산화되어 버려 반사형 마스크의 반사율이 감소하므로, 최상층의 저굴절률층 상에 고굴절률층을 형성해서 다층 반사막(14)으로 한다. 또한, 상술한 다층막에 있어서, 기판(12)측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서대로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1 주기로서 복수 주기 적층하는 경우는 최상층이 고굴절률층이 되므로, 그 경우는, 최상층의 고굴절률층이 다층 반사막(14)의 최표면이 된다.
본 발명에 있어서, 상기 고굴절률층으로서는, Si를 포함하는 층이 채용된다. Si를 포함하는 재료로서는, Si 단체 외에, Si에, B, C, N, O를 포함하는 Si 화합물을 들 수 있다. Si를 포함하는 층을 고굴절률층으로서 사용함으로써, EUV 광의 반사율이 우수한 EUV 리소그래피용 반사형 마스크가 얻어진다. 또한 본 발명에 있어서 기판(12)으로서는 유리 기판이 바람직하게 사용되므로, Si는 그것과의 밀착성에도 우수하다.
또한 상기 저굴절률 재료로서는, Mo, Ru, Rh 및 Pt로부터 선택되는 원소나 이들 합금이 사용된다. 예를 들어 파장 13 내지 14㎚의 EUV 광에 대한 다층 반사막(14)으로서는, 바람직하게는 Mo막과 Si막을 교대로 40 내지 60 주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막이 사용된다.
이와 같은 다층 반사막(14)의 단독으로의 반사율은 통상 65％ 이상이며, 상한은 통상 73％이다. 또한, 다층 반사막(14)의 각 구성층의 두께, 주기는, 노광 파장에 의해 적절히 선택하면 되고, 그리고 브래그의 법칙을 만족하도록 선택된다.
또한, 다층 반사막(14)에 있어서 고굴절률층 및 저굴절률층은 각각 복수 존재하지만, 고굴절률층끼리, 그리고 저굴절률층끼리의 두께는 동일해도 동일하지 않아도 된다. 또한, 다층 반사막(14)의 최표면 Si층의 막 두께는, 반사율을 저하시키지 않는 범위에서 조정할 수 있다. 구체적으로는 최표면의 Si층의 막 두께는, 3 내지 10㎚로 할 수 있다.
다층 반사막(14)의 형성 방법은 당해 기술 분야에 있어서 공지이지만, 예를 들어, 이온빔 스퍼터법에 의해, 각 층을 성막함으로써 형성할 수 있다. 상술한 Mo/Si 주기 다층막의 경우, 예를 들어, 이온빔 스퍼터법에 의해, 먼저 Si 타깃을 사용해서 두께 4㎚ 정도의 Si막을 기판(12) 상에 성막하고, 그 후 Mo 타깃을 사용해서 두께 3㎚ 정도의 Mo막을 성막하고, 이를 1 주기로서, 40 내지 60 주기 적층하여, 다층 반사막(14)을 형성한다(최표면의 층은 Si막으로 함).
<Ru계 보호막(16)>
상기에서 형성된 다층 반사막(14) 상에 후술하는, EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조 공정에 있어서의 드라이 에칭이나 세정으로부터의 다층 반사막(14)의 보호를 위해, Ru계 보호막(16)을 형성함으로써, 다층 반사막을 구비한 기판(10)으로서 완성한다.
종래의 반사형 마스크에서는 다층 반사막 상에 보호막이 형성되고, Si층과 보호막 사이에서의 확산층 형성을 억제하는 관점에서, Ru에 Zr이나 B를 첨가한 Ru 합금으로 이루어지는 보호막이 제안되었다. 그러나 이것으로도 Si의 확산 억제는 불충분하고, Si가 Ru계 보호막으로 확산되고, 산화를 받아서 산화규소(SiO2 등)를 형성하고, 반사형 마스크의 제조 공정이나 제품으로서 완성된 후의 사용에 있어서의 반복 세정을 받음으로써 막 박리가 생겨 버린다.
혹은, 산화규소는 Si를 통과시키기 어려우므로, Mo/Si 다층 반사막과 Ru계 보호막 사이에 산화규소를 함유하는 중간층을 형성하는 것도 생각된다. 그러나 본 발명자의 검토에 의하면, 이와 같은 중간층은 Ru계 보호막과의 밀착성이 불충분하므로, 이들의 접합부에서 막 박리가 발생하게 된다.
이와 같이 Si가 산화를 받는 것이나 산화규소(SiO2 등)와 기존의 Ru계 보호막의 밀착성이 불충분하다고 하는 것에 대해서는 회피가 매우 곤란하기 때문에, 본 발명에서는 Ru에 Ti를 소정량 첨가한 Ru 화합물을 포함하는 보호막을 채용한다. Ti는 Si와 견고한 실리사이드를 형성하여, 그 부분에서 Si의 이동을 멈추게 하므로, 결과적으로 Si의 Ru계 보호막에의 확산이 억제되는 것이라고 생각된다.
보다 구체적으로는, Si는 Ru계 보호막 중에 확산되지만, 산화를 받아서 산화규소를 발생하는 위치까지 확산되기 전에 Ti에 포획된다고 생각된다. 그리고 이와 같이 하여 형성된 Ti 실리사이드와 Ru 화합물과의 밀착성은 양호하다. 따라서 본 발명에 있어서의 Ru계 보호막에 의하면, Ru계 보호막에 Si가 확산되어 가스나 세정액과 접촉해서 산화규소(SiO2 등)가 생성되고, 막 박리를 발생시키는 것을 방지할 수 있고, 또한 Ti 실리사이드와 Ru 화합물 사이에서도 막 박리가 생성되기 매우 어려워, 이에 의해 고반사율 및 우수한 세정 내성을 갖는 반사형 마스크가 얻어진다.
본 발명에 있어서 채용되는 Ru계 보호막(16)은, Ru 및 Ti를 소정량 포함하는 Ru 화합물을 포함하는 것이다. 보다 구체적으로는, 상기 Ru 화합물에 있어서 Ru의 양은, 화학양론적 조성의 RuTi에 있어서의 그것보다도 많다. 이와 같이 Ru의 양을 화학양론적 조성의 것보다도 많게 함으로써, Si의 Ru계 보호막에의 확산 억제 효과를 충분히 달성하면서, 보호막의 기본 성능인 우수한 투과율[입사한 EUV광은 Ru계 보호막(16)을 투과해서 다층 반사막(14)에서 반사되고, 그리고 반사광은 Ru계 보호막(16)을 투과해서 출사됨]도 동시에 담보할 수 있다. 이 관점에서는, 상기 Ru 화합물에 있어서의 Ru의 비율이 50 원자％보다 크고 100 원자％ 미만인 것이 바람직하고, 나아가서는, 80 원자％ 이상 100 원자％ 미만인 것이 바람직하고, 95 원자％보다 크고 100 원자％ 미만인 것이 특히 바람직하다.
또한 Ru 화합물에는, 본 발명의 효과를 일탈하지 않는 범위에서, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 적어도 1개의 원소가 포함되어 있어도 상관없다. EUV광에 대한 반사율의 관점에서, 질소, 산소, 탄소 중 적어도 1개의 원소가 포함되어 있는 경우, 그 합계 함유량은, 10 원자％ 이하, 나아가서는, 5 원자％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 세정 내성 향상의 관점에서는, 상기 Ru계 보호막(16)에 있어서, Ru 화합물을 X선 회절법의 In-Plane 측정법에 의해 측정했을 때에, 회절선 피크가 주로 (100)과 (110)인, 즉, 주로 (001)면에 배향면을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서, 「회절선 피크가 주로 (100)과 (110)임」이란, X선 회절법의 In-Plane 측정법에 의해 측정했을 때에, 회절선 피크가 (100)과 (110)이며, 다른 회절선 피크, 예를 들어, (102), (103), (112) 등을 갖지 않거나, 혹은, 상기 다른 회절선 피크가 충분히 낮은 상태를 말한다. 또한, 회절선 피크가 (100)과 (110) 이외에, (102), (103), (112) 등을 갖는 상태를 랜덤 배향이라고 정의한다. 또한, 「회절선 피크가 주로 (100)과 (110)임」이란, (100), (110)의 2차 회절((200), (220))이나, 3차 회절((300), (330))의 회절선 피크를 갖는 경우도 포함하는 것으로 한다.
도 6은, 본 발명에 사용되는 Ru 화합물을 다층 반사막(14) 상에 다른 성막 방법에 의해 성막한 시료(막 두께 20㎚)를, X선 회절법의 In-Plane 측정법에 의해 측정했을 때의 X선 회절 데이터이다. 흑색으로 표시된 스펙트럼이, 본 발명에 있어서 바람직하게 사용되는, 주로 회절선 피크가 (100)과 (110)인(=(001)면의 배향면을 가짐) Ru 화합물의 것이다. 그리고 회색으로 표시된 스펙트럼이, 회절선 피크가 (100)과 (110) 이외에, (102), (103), (112) 등을 갖는 랜덤 배향의 Ru 화합물의 것이다.
Ru계 보호막(16)에 있어서, Ru 화합물이, InPlane 측정에 있어서, 회절선 피크가 주로 (100)과 (110)인 경우에는, Ru 화합물의 입자의 (001)면이 기판(12)의 수평 방향에 일치되어 다층 반사막(14) 상에 퇴적되어 있으므로, 다층 반사막(14)의 Si층으로부터의 Si 확산과, 세정액이나 가스의 보호막(16) 내에의 침투가 억제되어, 세정 내성이 더욱 향상된다. 한편, 랜덤 배향의 경우에는, Ru 화합물의 결정입자의 배향이 랜덤 상태에서 다층 반사막(14) 상에 퇴적되어 있으므로, Ru 화합물의 배향에 의한 세정 내성 향상 효과는 얻어지기 어려운 경향이 있다.
또한 Ru계 보호막(16)의 두께는, 다층 반사막(14)을 충분히 보호할 수 있으며, 또한 다층 반사막(14)으로부터 이행해 오는 Si와 Ti가 실리사이드를 형성하고, Si의 Ru계 보호막(16) 중으로의 확산을, 해당 보호막(16)의 비교적 하부의, Si가 산화를 받아서 산화규소를 발생하는 일이 없는 위치에 그칠 수 있는 두께인 한 특별히 한정되지 않는다.
또한, Ru계 보호막(16)의 두께는, 상기한 점과 EUV광의 투과율의 관점에서, 바람직하게는 1.2 내지 8.5㎚, 보다 바람직하게는 1.5 내지 8㎚, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 6㎚이다.
또한, 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판(10)에 대해, 그의, Ru계 보호막(16)의 측보다 기판의 중심 132㎜×132㎜의 영역을 측정해서 구해지는 평탄도는, 통상 750㎚ 이하, 바람직하게는 500㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 350㎚ 이하이다. 본 발명에 있어서는, 다음에 설명하는, Ru계 보호막(16)에 있어서의 Ru 함유량의 조정 등에 있어서 가열 처리를 행하는 경우가 있지만, 이에 의해, Ru계 보호막(16)의 투과율을 손상시키는 일 없이, 평탄도를 높일 수 있다. 또한, 당해 가열 처리는, Ru계 보호막(16)의 형성 전에 독립적으로 행해도 된다.
또한, Ru계 보호막(16)에 있어서의 기판(12)측의 하층부의 Ru 함유량보다도, Ru계 보호막(16)의 노출 표면[이 위에 후술하는 흡수체막(20)이 형성됨]측의 상층부의 Ru 함유량을 많게 함으로써, EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 반복 세정한 후에 있어서도, Ru계 보호막(16)의 박리가 방지되는 만큼의 충분한 세정 내성을 갖고, 또한, EUV광에 대한 반사율을 높은 값으로 유지할 수 있는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 제조하기 위한 원판인 다층 반사막을 구비한 기판이 얻어진다. 또한, 상기 하층부 및 상층부는, 대략 Ru계 보호막(16)의 두께 방향에 있어서의 대략 중앙부를 기준으로 한 것이다.
Ru계 보호막(16)에 있어서의 기판(12)측의 하층부의 Ru 함유량보다도, 상층부의 Ru 함유량을 많이 하는 데 있어서는, 단계적 및/또는 연속적으로 하층부로부터 상층부를 향하여 Ru 함유량을 많게 할 수 있다.
단계적으로 하층부로부터 상층부를 향하여 Ru 함유량을 많게 하기 위해서는, 다른 조성비를 갖는 Ru 화합물(하층부의 Ru 함유량<상층부의 Ru 함유량)을 사용해서 단계적으로 성막한다.
또한, 연속적으로 하층부로부터 상층부를 향하여 Ru 함유량을 많게 하기 위해서는, Ru 화합물을 성막한 후, 혹은 성막 시에 기판(12)을 가열한다. 또한, 기판(12)을 가열함으로써 연속적으로 하층부로부터 상층부를 향하여 Ru 함유량을 많게 하는 경우에는, 가열 온도를 150℃ 이상 300℃ 이하, 더욱 바람직하게는, 180℃ 이상 250℃ 이하로 한다.
또한, Ru계 보호막(16)이 화학양론적 조성의 RuTi보다 Ru를 많이 포함하는 본 발명의 구성에 의해, 다층 반사막(14)의 막 응력을 저감시키는 목적으로[그 결과, 다층 반사막을 구비한 기판(10)의 상기 평탄도가 양호하게 되는 것이라고 생각됨] 행해지는 기판(12)의 가열 온도를, 상기에 기재된 높은 온도(150℃ 이상 300℃ 이하)로 설정할 수 있다[가열해도 Ru계 보호막(16)의 투과율이 거의 저하되지 않음]. 이로 인해 Ru계 보호막(16)에 있어서의 Ru 함유량을 조정하기 위한 상기 가열은, 다층 반사막(14)의 응력 저감의 시점에 있어서도 바람직하다. 또한, 가열 시간은 통상 5 내지 60분 정도이다.
또한, 다른 방법으로서, 연속적으로 하층부로부터 상층부를 향하여 Ru 함유량을 많게 하기 위해서는, 이하와 같이 해도 된다. 즉, Ru 화합물을 성막할 때에 Ru 타깃과 Ti 타깃 또는 조성비가 다른 RuTi 타깃을 기판(12)에 대향하여 배치한다. 스퍼터링법에 의해 성막할 때에 이온빔 스퍼터링법에 있어서는 각 타깃에 조사되는 이온빔 강도를 시간의 경과와 함께 변화시켜 가거나, 또는 DC 혹은 RF 스퍼터링법에 있어서는 각 타깃에 인가하는 전압ㆍ전류를 시간과 함께 변화시킨다. 이에 의해, 연속적으로 하층부로부터 상층부를 향하여 Ru 함유량을 많게 할 수 있다.
이와 같이, Ru계 보호막(16)에 있어서의 하층부의 Ru 함유량보다도, 상층부의 Ru 함유량을 많게 함으로써, EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 반복 세정한 후에 있어서도, EUV광에 대한 반사율을 높은 값으로 유지할 수 있다. 게다가 하층부에는 상대적으로 Ti가 많이 함유되어 있음으로써, 다층 반사막(14)으로부터 이행해 오는 Si와 실리사이드를 형성하고, 거기서 Si를 포획하므로, 상기 마스크에 있어서, Ru계 보호막(16)의 박리가 방지되는 충분한 세정 내성을 달성할 수 있다.
또한, 상기와 같이 본 발명에 있어서 다층 반사막(14)으로부터 Ru계 보호막(16)에의 Si는 일어날 수 있다(그리고 막 박리의 문제가 발생하는 위치까지 Si가 확산되는 것이 억제됨). 그로 인해, 제조 직후는 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판(10)에 있어서 다층 반사막(14)과 Ru계 보호막(16)과의 경계는 명료하다고 생각할 수 있지만, 상기의 가열 처리를 받거나, Ru계 보호막(16) 형성 후의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크에의 제조 공정을 거치거나, 혹은 EUV 리소그래피용 반사형 마스크로서 사용되고 있는 동안에, 상기의 Si의 이행이 일어나, 다층 반사막(14)과 Ru계 보호막(16)과의 경계는 명료하지는 않다고 생각된다.
본 발명에 있어서, 이상 설명한 Ru계 보호막(16)의 형성 방법으로서는, 종래 공지의 보호막의 형성 방법과 마찬가지의 것을 특별히 제한없이 채용할 수 있다. 그와 같은 형성 방법의 예로서는, DC 스퍼터링법이나 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법 및 이온빔 스퍼터링법을 들 수 있다. 또한, 예를 들어, 이들 방법에 있어서 사용하는 Ru 타깃 및 Ti 타깃의 양비를 조정함으로써, 본 발명에 있어서의 Ru 화합물의 소정의 구성 원소의 비율을 달성할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 Ru 화합물에 배향을 설치하는 경우에는, 다층 반사막(14) 표면의 법선에 대한 Ru 화합물 입자의 입사 각도가 0도 이상 45도 이하, 바람직하게는 0도 이상 35도 이하, 바람직하게는 0도 이상 30도 이하가 되도록 하여 스퍼터 성막한다. 보호막의 형성 방법으로서는, 이온빔 스퍼터링법에 의해 성막하는 것이 바람직하다.
<산화규소를 포함하는 막(18)>
본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판(10)에 있어서는, 다층 반사막(14)과 Ru계 보호막(16) 사이에 산화규소를 포함하는 막(18)을 형성해도 된다(도 2 참조). 도 2는, 산화규소를 포함하는 막(18)을 갖는 형태의 본 발명 다층 반사막을 구비한 기판(10)의 단면을 도시하는 모식도이다.
산화규소는 Si의 배리어 성능이 우수하고, 이를 다층 반사막(14)과 Ru계 보호막(16) 사이에 배치함으로써, 다층 반사막(14)으로부터 Si가 Ru계 보호막(16)에 확산되는 것을 보다 유효하게 억제할 수 있다.
상기 산화규소의 구체예로서는, SiO2나 산소 리치 SiO를 들 수 있다. 종래 사용되고 있는, RuNb나 RuZr 등으로 이루어지는 보호막은 산화규소와의 밀착성이 불량하므로, 산화규소를 포함하는 막을 형성하면, 이것과 보호막과의 계면에서 막 박리가 생겨 버린다. 그러나 산화규소와 본 발명에서 채용되는 Ru계 보호막(16)은 밀착성이 우수하므로, 밀착성 부족에 의한 막 박리가 억제된다.
이와 같이 Si 배리어 성능을 갖는 산화규소를 포함하는 막(18)의 두께는, 그 배리어 성능을 발휘할 수 있는 한 특별히 제한되는 것은 아니지만, 통상 0.2 내지 3㎚이며, 바람직하게는 0.5 내지 2㎚이다.
이상 설명한 산화규소를 포함하는 막(18)은, 다층 반사막(14)의 최표면의 Si막을 산소 분위기 하에 폭로하는 방법, 다층 반사막(14)의 최표면의 Si막을 산소 분위기 하 또는 대기 중에 있어서 소정 온도에서 어닐하는 방법, 다층 반사막(14)의 최표면의 Si막에 대해, Si 타깃으로 Ar 가스 등의 불활성 가스와 산소 가스와의 혼합 가스 분위기 하에서, DC 또는 RF 스퍼터링에 의해 산화규소를 포함하는 막을 성막하는 방법, 다층 반사막(14)의 최표면의 Si막에 대해, SiOx 타깃으로 Ar 가스 등의 불활성 가스와 산소 가스와의 혼합 가스 분위기 하에서, RF 스퍼터링에 의해 산화규소를 포함하는 막을 성막하는 방법 등으로 형성한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판(10)은, 기판(12)과 다층 반사막(14)과 Ru계 보호막(16)을 갖는다. 당해 다층 반사막을 구비한 기판(10)에 있어서는 Ru계 보호막(16)의 소정의 조성에 의해(바람직하게는 또한 상층부와 하층부에서의 Ru 함유량의 차이에 의해), 당해 보호막(16)의 막 박리가 억제되어 있고, 고반사율, 구체적으로는 파장 13.5㎚의 EUV광에 대해 63％ 이상의 반사율을 달성하면서, 우수한 세정 내성도 갖고 있다. 그리고 상기한 바와 같이 다층 반사막(14)과 Ru계 보호막(16) 사이에 산화규소를 포함하는 막(18)을 형성함으로써, 세정 내성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한 상기 다층 반사막을 구비한 기판(10)은, 기판(12)의 다층 반사막(14)이 형성되어 있는 측과는 반대측의 주표면 상에, 이면 도전막을 갖고 있어도 된다. 이면 도전막은, 마스크 블랭크 제조 시에 다층 반사막을 구비한 기판(10)의 지지 수단으로서 사용되는 정전 척이나, 후술하는 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 패턴 프로세스 시나 노광 시의 마스크 핸들링의 지지 수단으로서 사용되는 정전 척에, 다층 반사막을 구비한 기판(10) 또는 마스크 블랭크를 흡착시킬 목적으로 형성된다. 또한, 이면 도전막은 다층 반사막(14)의 응력 보정의 목적으로도 형성된다.
또한, 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판(10)에 있어서는, 기판(12)과 다층 반사막(14) 사이에 기초막을 형성해도 된다. 기초막은 기판(12)의 표면 평활성 향상의 목적, 결함 저감의 목적, 다층 반사막(14)의 반사 증강 효과의 목적, 도전성 확보의 목적과, 및 다층 반사막(14)의 응력 보정의 목적으로 형성된다.
또한, 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판(10)으로서는, 다층 반사막(14)이나 Ru계 보호막(16) 상에, 기판(12)이나 다층 반사막을 구비한 기판(10)의 결함 존재 위치의 기준이 되는 기준 마크를, 포토 리소그래피로 형성하는 경우에 있어서, 다층 반사막(14)이나 Ru계 보호막(16) 상에 레지스트막을 형성한 형태도 포함된다.
[EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크]
도 3은, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(30)의 단면을 도시하는 모식도이다[도 3에서는 산화규소를 포함하는 막(18)을 갖는 형태로 하고 있음]. 상술한 본 발명의 다층 반사막을 구비한 기판(10)의 Ru계 보호막(16) 상에 EUV 광을 흡수하는 흡수체막(20)을 형성함으로써, 본 발명의 마스크 블랭크(30)가 얻어진다.
흡수체막(20)은, 노광광인 EUV 광을 흡수하는 기능을 갖는 것으로, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(30)를 사용해서 제작되는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크(40)에 있어서(도 4도 참조), 상기 다층 반사막(14) 및 Ru계 보호막(16)에 의한 반사광과, 흡수체막 패턴(20a)에 의한 반사광과의 사이에서 원하는 반사율 차를 갖는 것이면 된다.
예를 들어, EUV 광에 대한 흡수체막(20)의 반사율은, 0.1％ 이상 40％ 이하 의 사이에서 선정된다. 또한, 상기 반사율 차 외에, 상기 다층 반사막(14) 및 Ru계 보호막(16)에 의한 반사광과, 흡수체막 패턴(20a)에 의한 반사광과의 사이에서 원하는 위상차가 존재해도 된다. 또한, 이와 같은 원하는 위상차가 존재하는 경우, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서의 흡수체막(20)을 위상 시프트막이라고 칭하는 경우가 있다. 상기 다층 반사막(14), Ru계 보호막(16)에 의한 반사광과, 흡수체막 패턴(20a)에 의한 반사광과의 사이에서 원하는 위상차를 형성하여, 얻어지는 반사형 마스크의 반사광의 콘트라스트를 향상시키는 경우, 위상차는 180도±10도의 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 흡수체막(20)의 반사율은, 1.5％ 이상 40％ 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(30)에는, 흡수체막(20)이, 다층 반사막(14) 및 Ru계 보호막(16)에 의한 반사광과, 흡수체막(20)에 의한 반사광과의 사이에서 소정의 위상차가 존재하는, 위상 시프트막인 형태도 포함된다.
이상 설명한 흡수체막(20)은, 단층에서도 적층 구조이어도 된다. 적층 구조의 경우, 동일 재료의 적층막이어도, 이종 재료의 적층막이어도 된다. 막 조성은, 재료나 조성이 막 두께 방향으로 단계적 및／또는 연속적으로 변화된 것으로 할 수 있다.
이와 같은 흡수체막(20)에 레지스트를 통하여 드라이 에칭을 실시함으로써 소정의 흡수체막 패턴을 얻고, 광(본 발명에 있어서는 EUV 광)을 반사하는 부분{Ru계 보호막(16)및 그 아래의 다층 반사막(14)[및 존재하는 경우에는 산화규소를 포함하는 막(18)]이 노출되어 있는 부분} 및 광을 흡수하는 부분(흡수체막 패턴)을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크가 얻어진다.
EUV 광을 흡수하는 기능을 갖고, 에칭 등에 의해 제거가 가능[바람직하게는 염소(Cl)나 불소(F)계 가스의 드라이 에칭으로 에칭 가능]한 한, 흡수체막(20)의 재료는 특별히 한정되지 않는다. 그와 같은 기능을 갖는 것으로서, 탄탈륨(Ta) 단체 또는 Ta를 주성분으로서 포함하는 탄탈륨 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
이와 같은 탄탈륨이나 탄탈륨 화합물에 의해 구성되는 흡수체막(20)은, DC 스퍼터링법이나 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법 등의 공지의 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 탄탈륨과 붕소를 포함하는 타깃을 사용해서, 산소 혹은 질소를 첨가한 아르곤 가스를 사용한 스퍼터링법에 의해 흡수체막(20)을 Ru계 보호막(16) 상에 성막할 수 있다.
상기 탄탈륨 화합물은, 통상 Ta의 합금이다. 이와 같은 흡수체막(20)의 결정 상태는 평활성 및 평탄성의 점으로부터, 아몰퍼스 형상 또는 미결정의 구조인 것이 바람직하다. 흡수체막(20) 표면이 평활ㆍ평탄하지 않으면, 흡수체막 패턴의 엣지 조도가 커져, 패턴의 치수 정밀도가 나빠지는 경우가 있다. 흡수체막(20)의 바람직한 표면 거칠기는 0.5㎚Rms 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.4㎚Rms 이하, 0.3㎚Rms 이하이면 더욱 바람직하다.
상기 탄탈륨 화합물로서는, Ta와 B를 포함하는 화합물, Ta와 N을 포함하는 화합물, Ta와 O와 N을 포함하는 화합물, Ta와 B를 포함하고, 또한 O와 N 중 적어도 어느 하나를 포함하는 화합물, Ta와 Si를 포함하는 화합물, Ta와 Si와 N을 포함하는 화합물, Ta와 Ge를 포함하는 화합물, Ta와 Ge와 N을 포함하는 화합물 등을 사용할 수 있다.
Ta는 EUV 광의 흡수 계수가 크고, 또한 염소계 가스나 불소계 가스로 용이하게 드라이 에칭하는 것이 가능한 재료이므로, 가공성이 우수한 흡수체막 재료이다. 또한 Ta에 B나 Si, Ge 등을 추가함으로써, 아몰퍼스 형상의 재료가 용이하게 얻어져, 흡수체막(20)의 평활성을 향상시킬 수 있다. 또한, Ta에 N이나 O를 첨가하면, 흡수체막(20)의 산화에 대한 내성이 향상되므로, 경시적인 안정성을 향상시킬 수 있다고 하는 효과가 얻어진다.
한편 흡수체막(20)의 성막 시의 기판 가열 온도나, 성막 시의 스퍼터링 가스 압력을 조정함으로써 흡수체막 재료를 미결정화할 수 있다.
또한, 흡수체막(20)을 구성하는 재료로서는, 탄탈륨 또는 탄탈륨 화합물 이외에, WN, TiN, Ti 등의 재료를 들 수 있다.
이상 설명한 흡수체막(20)은 노광광의 파장에 대해, 흡수 계수가 0.025 이상, 나아가서는 0.030 이상이면, 흡수체막(20)의 막 두께를 작게 할 수 있는 점에서 바람직하다.
또한, 흡수체막(20)의 막 두께는, 노광광인 EUV 광을 충분히 흡수할 수 있는 두께이면 되지만, 통상 30 내지 100㎚ 정도이다.
또한, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(30)에는, 상기 흡수체막(20) 상에, 드라이 에칭에 의한 패턴 형성을 위한 레지스트막(22)을 형성한 형태도 포함된다.
또한, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(30)에는, 상기 흡수체막(20)과 레지스트막(22) 사이에, 하드 마스크막을 형성한 형태도 포함된다. 하드 마스크막은 흡수체막(20)을 패터닝할 때에 마스크 기능을 갖는 것이며, 흡수체막(20)과 에칭 선택성이 다른 재료에 의해 구성한다. 흡수체막(20)이 탄탈륨이나 탄탈륨 화합물에 의해 구성되는 경우, 하드 마스크막은 크롬이나 크롬 화합물 등의 재료가 선택된다. 당해 크롬 화합물로서는, Cr과 N, O, C, H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다.
또한, 다층 반사막을 구비한 기판(10)에 있어서, 기판(12)의 다층 반사막(14)과 대향하는 면과 반대측의 면에는, 전술한 바와 같이 정전 척의 목적을 위해 이면 도전막을 형성해도 된다. 이면 도전막에 요구되는 전기적 특성은 통상 100Ω/□ 이하이다. 이면 도전막의 형성 방법은 공지이며, 예를 들어, 마그네트론 스퍼터링법이나 이온빔 스퍼터법에 의해, 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta) 등의 금속이나 합금의 타깃을 사용해서 형성할 수 있다. 이면 도전막의 두께는 상기 목적을 달성하는 한 특별히 한정되지 않지만, 통상 10 내지 200㎚이다.
다음에 설명하는 바와 같이 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(30)를 더 가공해서 EUV 리소그래피용 반사형 마스크가 얻어지지만, 이 반사형 마스크에 대해서는, 통상, 패턴의 검사, 수정이 행해진다. EUV 광을 노광광에 적용하는 반사형 마스크의 경우에 있어서도, 패턴 검사를 행할 때의 검사광으로서는, 파장 193㎚, 257㎚ 등의 EUV 광에 비해 장파장의 광이 사용되는 경우가 많다. 장파장의 검사광에 대응하기 위해서는, 흡수체막(20)의 표면 반사를 저감시킬 필요가 있다. 이 경우, 흡수체막(20)을, 기판(12)측으로부터, 주로 EUV 광을 흡수하는 기능을 갖는 흡수체층과, 주로 검사광에 대한 표면 반사를 저감하는 기능을 갖는 저반사층을 적층한 구성으로 하면 된다. 저반사층으로서는 흡수체층이 Ta를 주성분으로 하는 재료의 경우, Ta나 TaB에 O를 첨가한 재료가 적합하다.
[EUV 리소그래피용 반사형 마스크]
이상 설명한 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(30)를 사용해서, 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 제조할 수 있다. 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조에는, 고정밀의 패터닝을 행할 수 있는 포토 리소그래피법이 가장 적합하다.
이하에서는 포토 리소그래피법을 이용한, 레지스트막(22)을 개재해서 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서의 흡수체막(20)을 패터닝해서 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 제조하는 방법을 설명한다. 또한, 당해 방법의 모식도를 도 4에 도시한다. 도 4에 있어서 동일한 구성에 관해서, 하나에 대해 부호를 나타내고, 그 밖의 동일한 구성에 대해서는 부호를 부여하는 것을 생략하고 있다.
우선, 기판(12), 다층 반사막(14), 필요에 따라 산화규소를 포함하는 막(18), Ru계 보호막(16) 및 흡수체막(20)이 이 순서대로 형성된 마스크 블랭크(30)[도 4의 (a)]의 흡수체막(20) 상에 레지스트막(22)을 형성한다[도 4의 (b)]. 레지스트막(22)이 형성된 것도 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크(30)이므로, 여기서부터 스타트해도 된다. 이 레지스트막(22)에 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 또한 현상ㆍ린스함으로써, 소정의 레지스트 패턴(22a)을 형성한다[도 4의 (c)].
이 레지스트 패턴(22a)을 마스크로서 사용해서, 에칭 가스에 의한 드라이 에칭을 실시함으로써, 흡수체막(20)의 레지스트 패턴(22a)으로 피복되어 있지 않은 부분이 에칭되고, 흡수체막 패턴(20a)이 Ru계 보호막(16) 상에 형성된다[도 4의 (d)].
또한, 상기 에칭 가스로서는, Cl2, SiCl4, CHCl3, CCl4 등의 염소계의 가스, 이들 염소계 가스 및 O2를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 염소계 가스 및 He를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 염소계 가스 및 Ar을 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, CF4, CHF3, C2F6, C3F6, C4F6, C4F8, CH2F2, CH3F, C3F8, SF6, F 등의 불소계의 가스, 이들 불소계 가스 및 O2를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 불소계 가스 및 He를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 불소계 가스 및 Ar을 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스를 들 수 있다.
그리고, 예를 들어, 레지스트 박리액에 의해 레지스트 패턴(22a)을 제거한 후, 산성이나 알칼리성의 수용액을 사용한 웨트 세정을 행하고, 높은 반사율을 달성한 EUV 리소그래피용 반사형 마스크(40)가 얻어진다[도 4의 (e)].
[반도체 장치의 제조 방법]
이상 설명한 본 발명의 EUV 리소그래피용 반사형 마스크(40)를 사용한 리소그래피 기술에 의해, 반도체 기판 상에 상기 마스크의 흡수체막 패턴(20a)에 기초하는 전사 패턴을 형성하고, 그 밖의 다양한 공정을 거침으로써, 반도체 기판 상에 다양한 패턴 등이 형성된 반도체 장치를 제조할 수 있다.
보다 구체적인 예로서, 도 5에 도시하는 패턴 전사 장치(50)에 의해, EUV 리소그래피용 반사형 마스크(40)를 사용해서 레지스트를 구비한 반도체 기판(56)에 EUV 광에 의해 패턴을 전사하는 방법을 설명한다.
EUV 리소그래피용 반사형 마스크(40)를 탑재한 패턴 전사 장치(50)는, 레이저 플라즈마 X선원(52), 반사형 마스크(40), 축소 광학계(54) 등으로부터 개략 구성된다. 축소 광학계(54)로서는, X선 반사 미러를 사용하고 있다.
축소 광학계(54)에 의해, 반사형 마스크(40)에서 반사된 패턴은 통상 1/4 정도로 축소된다. 예를 들어, 노광 파장으로서 13 내지 14㎚의 파장대를 사용해서, 광로가 진공 중이 되도록 미리 설정한다. 이와 같은 상태에서, 레이저 플라즈마 X선원(52)으로부터 얻어진 EUV 광을 반사형 마스크(40)에 입사시키고, 여기서 반사된 광을 축소 광학계(54)를 통하여 레지스트를 구비한 반도체 기판(56) 상에 전사한다.
반사형 마스크(40)에 입사한 광은, 흡수체막 패턴(20a)이 있는 부분에서는, 흡수체막에 흡수되어 반사되지 않고, 한편, 흡수체막 패턴(20a)이 없는 부분에 입사한 광은 다층 반사막(14)에 의해 반사된다. 이와 같이 하여, 반사형 마스크(40)로부터 반사되는 광에 의해 형성되는 상(像)이 축소 광학계(54)에 입사한다. 축소 광학계(54)를 경유한 노광광은, 레지스트를 구비한 반도체 기판(56) 상의 레지스트층에 전사 패턴을 형성한다. 그리고, 이 노광된 레지스트층을 현상함으로써 레지스트를 구비한 반도체 기판(56) 상에 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
그리고 상기 레지스트 패턴을 마스크로서 사용해서 에칭 등을 실시함으로써, 예를 들어, 반도체 기판 상에 소정의 배선 패턴을 형성할 수 있다.
이와 같은 공정 그 밖의 필요한 공정을 거침으로써, 반도체 장치가 제조된다.
<실시예>
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 이들 실시예는 전혀 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
<다층 반사막을 구비한 기판의 제조>
사용하는 기판은 SiO2-TiO2계의 유리 기판(한 변이 6인치, 두께가 6.35㎜)이다. 이 유리 기판의 단부면을 모따기 가공 및 연삭 가공하고, 또한 산화세륨 지립을 포함하는 연마액으로 초벌 연마 처리했다. 이들 처리를 종료한 유리 기판을 양면 연마 장치의 캐리어에 세트하고, 연마액에 콜로이달 실리카 지립을 포함하는 알칼리 수용액을 사용해서, 소정의 연마 조건에서 정밀 연마를 행했다. 정밀 연마 종료 후, 유리 기판에 대해 세정 처리를 행했다.
이상과 같이 하여, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크용 유리 기판을 제작했다. 이 얻어진 유리 기판의 주표면 표면 거칠기는, 제곱 평균 평방근 거칠기(RMS)로, 0.10㎚ 이하로 양호했다. 또한, 평탄도는 측정 영역 132㎜×132㎜로 30㎚ 이하로 양호했다.
다음에, 상기 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크용 유리 기판의 이면에, 이하의 조건에서 CrN로 이루어지는 이면 도전막을 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성했다.
이면 도전막 형성 조건:Cr 타깃, Ar+N2 가스 분위기(Ar:N2=90％:10％), 막 조성(Cr:90 원자％, N:10 원자％), 막 두께 20㎚
다음에, 상기 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크용 유리 기판의 이면 도전막이 형성된 측과 반대측의 주표면 상에, 이하와 같이 하여 다층 반사막을 형성했다. 유리 기판 상에 형성되는 다층 반사막으로서는, 13 내지 14㎚의 노광광 파장 대역에 적합한 다층 반사막으로 하기 위해, Mo막/Si막 주기 다층 반사막을 채용했다.
즉, 다층 반사막은, Mo 타깃과 Si 타깃을 사용하고, 이온빔 스퍼터링(Ar을 사용)에 의해 기판 상에 Mo층 및 Si층을 교대로 적층해서 형성했다.
우선, Si막을 4.2㎚의 두께로 성막하고, 계속해서, Mo막을 2.8㎚의 두께로 성막했다. 이를 1 주기로 하고, 마찬가지로 하여 40 주기 적층하고, 마지막으로 Si막을 4.0㎚의 두께로 성막하고, 다층 반사막을 형성했다.
이와 같이 하여 다층 반사막이 형성된 샘플을 대기 중에서 어닐(200℃에서 10분간) 처리함으로써, 다층 반사막의 표면에 SiO2막을 형성했다(두께 1㎚).
계속해서, RuTi 타깃(Ru:95.5 원자％, Ti:4.5 원자％)을 사용하고, Ar 가스 분위기에서 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 상기 SiO2막 상에, RuTi(Ru:95.5 원자％, Ti:4.5 원자％)로 이루어지는 Ru계 보호막을 형성했다(두께 2.5㎚).
또한, Ru계 보호막의 성막은, RuTi의 스퍼터 입자가, 다층 반사막의 표면의 법선에 대해 20도의 입사 각도로 입사하도록 행했다. 형성된 Ru계 보호막에 대해, X선 회절법의 In-Plane 측정법에 의해 측정한 결과, 회절선 피크가 (100), (110), (200)만 관찰되고, 주로 (001)면에 배향면을 갖는 RuTi의 Ru 화합물로 Ru계 보호막이 형성되어 있었다.
이와 같이 하여 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의, Ru계 보호막 표면의 파장 13.5㎚의 EUV 광에 대한 반사율은 63.5％로 고반사율이었다. 또한, 다층 반사막을 구비한 기판의 평탄도에 대해, 보호막측으로부터 기판의 중심 132㎜×132㎜의 영역을 평탄도 측정기에 의해 측정한 결과, 330㎚로 양호한 결과가 얻어졌다. 이것은, 다층 반사막을 비교적 높은 온도에서 어닐 처리한 것에 의한 다층 반사막의 응력이 효과적으로 저감된 것에 의한 것이라고 생각된다.
<EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조>
이상과 같이 하여 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판의 Ru계 보호막 상에, TaBN(두께 56㎚)과 TaBO(두께 14㎚)의 적층막을 포함하는 흡수체막을 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성하고, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조했다. TaBN막은, TaB 타깃을 사용하고, Ar 가스와 N2 가스의 혼합 가스 분위기에 의한 반응성 스퍼터링에 의해, TaBO막은 TaB 타깃을 사용하고, Ar 가스와 O2 가스의 혼합 가스 분위기에 의한 반응성 스퍼터링에 의해 형성했다.
[실시예 2]
<다층 반사막을 구비한 기판의 제조>
대기 중 어닐에 의해 다층 반사막의 표면에 SiO2막을 형성하는 조작을 행하지 않았던 것, Ru계 보호막을 이온빔 스퍼터링에 의해, 다층 반사막의 성막에 이어서 연속해서 행한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 다층 반사막을 구비한 기판을 제조했다. 또한, 이온빔 스퍼터링은, RuTi 타깃(Ru:95.5 원자％, Ti:4.5 원자％)을 사용하고, 다층 반사막의 표면 법선에 대해 30도의 입사 각도로 RuTi의 스퍼터 입자가 입사하도록 하여 실시했다.
형성된 Ru계 보호막에 대해, X선 회절법의 In-Plane 측정법에 의해 측정한 결과, 회절선 피크가 (100), (110), (200)만 관찰되고, 주로 (001)면에 배향면을 갖는 RuTi의 Ru 화합물로 Ru계 보호막이 형성되어 있었다.
이와 같이 하여 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의, Ru계 보호막 표면의 파장 13.5㎚의 EUV광에 대한 반사율은 64.2％로 고반사율이었다.
<EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조>
이상과 같이 하여 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판을 사용해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여, Ru계 보호막 상에, TaBN(두께 56㎚)과 TaBO(두께 14㎚)의 적층막을 포함하는 흡수체막을 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성하고, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조했다. 또한, TaBN막과 TaBO막의 성막은, 실시예 1과 마찬가지로 반응성 스퍼터링에 의해 행했다.
[실시예 3]
<다층 반사막을 구비한 기판의 제조>
Ru계 보호막에 있어서의 Ru와 Ti의 비율을 Ru:75 원자％, Ti:25 원자％로 변경한 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여 다층 반사막을 구비한 기판을 제조했다. 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의, Ru계 보호막 표면의 파장 13.5㎚의 EUV광에 대한 반사율은 63％로 고반사율이었다.
<EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조>
이상과 같이 하여 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판을 사용해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여, Ru계 보호막 상에, TaBN(두께 56㎚)과 TaBO(두께 14㎚)의 적층막을 포함하는 흡수체막을 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성하고, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조했다. 또한, TaBN막과 TaBO막의 성막은, 실시예 1과 마찬가지로 반응성 스퍼터링에 의해 행했다.
[실시예 4]
<다층 반사막을 구비한 기판의 제조>
실시예 2에서 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판을 대기 중에서 어닐(180℃에서 10분간) 처리했다. 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의, Ru계 보호막 표면의 파장 13.5㎚의 EUV광에 대한 반사율은 64.0％로 고반사율을 유지하고 있었다.
또한, 다층 반사막을 구비한 기판의 평탄도에 대해서는, 보호막측으로부터 기판의 중심 132㎜×132㎜의 영역을 평탄도 측정기에 의해 측정한 결과, 상기 어닐 처리 전의 것에서는 850㎚이었던 것에 반해, 어닐 처리 후에는 330㎚로 양호해졌다. 이것은, 실시예 1과 마찬가지로 다층 반사막을 구비한 기판을 비교적 높은 온도에서 어닐 처리한 것에 의한 다층 반사막의 응력이 효과적으로 저감된 것에 의한 것이라고 생각된다.
또한, 어닐 처리해서 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판에 대해, 단면 TEM 관찰과, 에너지 분산형 X선 분광법(EDX)에 의한 조성 분석을 했다. 그 결과, Ru계 보호막 표면인 상층부는 하층부와 비교하여 높은 막 밀도를 갖고 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, Ru와 Ti의 막 깊이 방향의 조성은, Ru계 보호막의 상층부의 Ru 함유량은, 하층부의 Ru 함유량보다도 많은 것이 확인되었다. 또한, Ru계 보호막의 막 두께 방향의 Ru 함유량은, 하층부로부터 상층부를 향하여 연속적으로 증가하고 있는 경향도 확인할 수 있었다.
<EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조>
이와 같이 하여 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판을 사용해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여, Ru계 보호막 상에, TaBN(두께 56㎚)과 TaBO(두께 14㎚)의 적층막을 포함하는 흡수체막을 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성하고, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조했다. 또한, TaBN막과 TaBO막의 성막은, 실시예 1과 마찬가지로 반응성 스퍼터링에 의해 행했다.
[비교예 1]
<다층 반사막을 구비한 기판의 제조>
보호막을 Ru로 이루어지는 보호막으로 변경된 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 다층 반사막을 구비한 기판을 제조했다. 이 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의, Ru 보호막 표면의 파장 13.5㎚의 EUV 광에 대한 반사율은 64％로 고반사율이었다.
<EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조>
이상과 같이 하여 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판을 사용해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여, Ru계 보호막 상에, TaBN(두께 56㎚)과 TaBO(두께 14㎚)의 적층막을 포함하는 흡수체막을 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성하고, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조했다. 또한, TaBN막과 TaBO막의 성막은, 실시예 1과 마찬가지로 반응성 스퍼터링에 의해 행했다.
[비교예 2]
<다층 반사막을 구비한 기판의 제조>
보호막을 RuZr로 이루어지는 보호막으로 변경된 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여 다층 반사막을 구비한 기판을 제조했다. 이 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의, Ru계 보호막 표면의 파장 13.5㎚의 EUV광에 대한 반사율은 64.5％로 고반사율이었다.
또한, 상술한 실시예 4와 마찬가지로, 이 다층 반사막을 구비한 기판에 대해, 다층 반사막의 응력 저감의 목적으로 대기 중에서 어닐(150℃에서 10분간) 처리를 행했다. 그 결과, 다층 반사막을 구비한 기판의 평탄도는 375㎚로 개선되었지만, Ru계 보호막 표면의 파장 13.5㎚의 EUV광에 대한 반사율은 62.0％로, 어닐 처리 전과 비교해서 2.5％나 저하되는 결과로 되었다. 또한, 어닐 처리 후의 다층 반사막을 구비한 기판에 대해 단면 TEM 관찰을 행한 결과, Ru계 보호막 표면은 거칠어진 상태로 되고, Ru계 보호막 표면으로부터의 산화가 원인이라고 생각되는 산소가 Ru계 보호막의 내부까지 확산되어 있는 것이 확인되었다.
<EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조>
이상과 같이 하여 얻어진 다층 반사막을 구비한 기판을 사용해서, 실시예 1과 마찬가지로 하여, Ru계 보호막 상에, TaBN(두께 56㎚)과 TaBO(두께 14㎚)의 적층막을 포함하는 흡수체막을 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성하고, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조했다. 또한, TaBN막과 TaBO막의 성막은, 실시예 1과 마찬가지로 반응성 스퍼터링에 의해 행했다.
[마스크 세정 내성 시험]
상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 및 2에서 얻어진 각 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 사용해서 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 제조했다. 구체적으로는 이하와 같다.
우선, 상기 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막 상에 전자선 묘화용의 레지스트막을 형성하고, 전자선 묘화기를 사용해서 소정의 패턴 묘화를 행했다. 묘화 후, 소정의 현상 처리를 행하고, 상기 흡수체막 상에 레지스트 패턴을 형성했다.
다음에, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 불소계 가스(CF4 가스)에 의해 상층의 TaBO막을, 염소계 가스(Cl2 가스)에 의해 하층의 TaBN막을 드라이 에칭하고, 흡수체막에 전사 패턴을 형성하고, 흡수체막 패턴을 형성했다.
또한, 흡수체막 패턴 상에 남은 레지스트 패턴을 열황산으로 제거하고, 반사형 마스크를 얻었다. 이와 같이 하여 각 실시예 1 내지 4와 비교예 1 및 2로부터 반사형 마스크를 20매씩 제작했다.
이 얻어진 반사형 마스크에 대해 일반적인 RCA 세정을 반복 행하고, 반사형 마스크의 세정 내성을 평가했다. 또한, 보호막의 막 박리 상황은 SEM(주사형 전자 현미경)에 의해 관찰을 행했다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
표 1로부터, 실시예 1 내지 4의 반사형 마스크에 대해서는 모두, 100회의 RCA 세정 후에 있어서 Ru계 보호막의 노출면에 있어서의 막 박리는 관찰되지 않고, 이들이 양호한 세정 내성을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 한편 비교예 1 및 2의 반사형 마스크에 대해서는 5 내지 10회의 세정에서 막 박리가 발생해 버려, 실시예에 비교해서 세정 내성이 떨어져 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 실시예 1 내지 4에 대해, RCA 세정 전과 100회의 RCA 세정 후에 있어서의 Ru계 보호막의 노출면에 있어서의 EUV광(파장 13.5㎚) 반사율의 차(RCA 세정에 의한 EUV광 반사율의 저하량, 이하 마찬가지임)는, 실시예 1은 0.2％, 실시예 2는 0.3％, 실시예 3은 0.4％, 실시예 4는 0.2％가 되어, 모두 반사율 차는 0.5％ 이하로 양호한 결과가 얻어졌다.
[실시예 5]
<EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조>
상술한 실시예 4와 동일한 다층 반사막을 구비한 기판을 준비한 후, 다층 반사막을 구비한 기판의 Ru계 보호막 상에, TaN(두께 27.3㎚)과 CrCON(두께 25㎚)의 적층막을 포함하는, 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막을 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성하여, EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조했다. TaN막은 Ta 타깃을 사용하고, Ar 가스와 N2 가스의 혼합 가스 분위기에 의한 반응성 스퍼터링에 의해, CrCON막은 Cr 타깃을 사용하고, Ar 가스와 CO2 가스와 N2 가스의 혼합 가스 분위기에 의한 반응성 스퍼터링에 의해 형성했다.
<EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조>
상기에서 얻어진 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 사용해서 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 제조했다. 구체적으로는 이하와 같다.
우선, 상기 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막 상에 전자선 묘화용의 레지스트막을 형성하고, 전자선 묘화기를 사용해서 소정의 패턴 묘화를 행했다. 묘화 후, 소정의 현상 처리를 행하고, 상기 흡수체막 상에 레지스트 패턴을 형성했다.
다음에, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 염소가스(Cl2 가스)와 산소 가스(O2 가스)의 혼합 가스에 의해 상층의 CrCON막을, 염소계 가스(Cl2 가스)에 의해 하층의 TaN막을 드라이 에칭하고, 흡수체막에 전사 패턴을 형성하고, 흡수체막 패턴을 형성했다.
또한, 흡수체막 패턴 상에 남은 레지스트 패턴을 열황산으로 제거하고, 반사형 마스크를 얻었다. 흡수체막 패턴의 EUV광 반사율은 2.8％, 흡수체막 패턴과, 흡수체막 패턴이 형성되어 있지 않은, 노출된 보호막 표면에서의 반사에 의한 위상차는 180도이었다.
[마스크 세정 내성 시험]
상술한 실시예 5의 반사형 마스크에 대해, 상술한 실시예 1 내지 4와 마찬가지로, 마스크 세정 내성 시험을 행했다. 그 결과, 100회 RCA 세정 후에서 막 박리는 관찰되지 않고, 양호한 세정 내성을 갖고 있었다.
또한, 실시예 5에 대해, RCA 세정 전과 100회의 RCA 세정 후에 있어서의 Ru계 보호막의 노출면에 있어서의 EUV광 반사율의 차는, 0.2％과 양호한 결과가 얻어졌다.
10 : 다층 반사막을 구비한 기판
12 : 기판
14 : 다층 반사막
16 : Ru계 보호막
18 : 산화규소를 포함하는 막
20 : 흡수체막
20a : 흡수체막 패턴
22 : 레지스트막
22a : 레지스트 패턴
30 : EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크
40 : EUV 리소그래피용 반사형 마스크
50 : 패턴 전사 장치
52 : 레이저 플라즈마 X선원
54 : 축소 광학계
56 : 레지스트를 구비한 반도체 기판
12 : 기판
14 : 다층 반사막
16 : Ru계 보호막
18 : 산화규소를 포함하는 막
20 : 흡수체막
20a : 흡수체막 패턴
22 : 레지스트막
22a : 레지스트 패턴
30 : EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크
40 : EUV 리소그래피용 반사형 마스크
50 : 패턴 전사 장치
52 : 레이저 플라즈마 X선원
54 : 축소 광학계
56 : 레지스트를 구비한 반도체 기판
Claims (11)
- 기판과,
상기 기판 상에 형성된, 고굴절률 재료로서의 Si를 포함하는 층과 저굴절률 재료를 포함하는 층이 주기적으로 복수 적층되어 이루어지는 다층 반사막과,
상기 다층 반사막 상에 형성된, 상기 다층 반사막을 보호하는 Ru계 보호막을 갖고,
상기 다층 반사막의 기판과 반대측의 표면층은 상기 Si를 포함하는 층이며,
또한, 상기 Ru계 보호막은 Ru 및 Ti를 포함하는 Ru 화합물을 포함하고, 상기 Ru 화합물은 화학양론적 조성의 RuTi보다도 Ru를 많이 포함하는 다층 반사막을 구비한 기판. - 제1항에 있어서,
상기 Ru계 보호막에 있어서, Ru 화합물을 X선 회절법의 In-Plane 측정법에 의해 측정했을 때에, 회절선 피크가 주로 (100)과 (110)인 다층 반사막을 구비한 기판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 Ru 화합물에 있어서의 Ru의 비율이 95 원자％보다 크고 100 원자％ 미만인 다층 반사막을 구비한 기판. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 Ru계 보호막에 있어서의 상기 기판측의 하층부의 Ru 함유량보다도, 상층부의 Ru 함유량이 많은 다층 반사막을 구비한 기판. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 반사막과 상기 Ru계 보호막 사이에 산화규소를 포함하는 막을 더 갖는 다층 반사막을 구비한 기판. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저굴절률 재료가 Mo인 다층 반사막을 구비한 기판. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 다층 반사막을 구비한 기판과, 해당 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의 Ru계 보호막 상에 형성된, EUV 광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
- 제7항에 있어서,
상기 흡수체막 상에 레지스트막을 더 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크. - 제8항에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막을, 상기 레지스트막을 개재해서 패터닝하여, 상기 Ru계 보호막 상에 흡수체막 패턴을 형성하는 공정을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 다층 반사막을 구비한 기판과, 당해 다층 반사막을 구비한 기판에 있어서의 Ru계 보호막 상에 형성된, EUV 광을 흡수하는 흡수체막 패턴을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크.
- 제9항에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조 방법에 의해 얻어진 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 또는 제10항에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 사용해서, 반도체 기판 상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
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|---|---|---|---|
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