KR20180029096A - 반사형 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 그리고 반사형 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사형 마스크를 제작할 때에 일반적으로 사용되는 고콘트라스트의 레지스트를 이용하면, 후방 산란에 의해서 축적 에너지가 저하하고, CD 선형성이 저하하는 과제를 해결하고자 한다.
본 발명은 기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 흡수체막 상에 전자선 묘화용 레지스트막이 설치되고, 상기 전자선 묘화용 레지스트막의 콘트라스트값 γ가 30 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.

Description

반사형 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 그리고 반사형 마스크{REFLECTIVE MASK BLANK, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND REFLECTIVE MASK}
본 발명은 반사형 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 그리고 반사형 마스크에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치의 제조 공정에서는 포토리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성을 실시하고 있다. 이 미세 패턴의 형성에는 통상 몇 장의 전사용 마스크로 불리고 있는 기판이 사용된다. 전사용 마스크는 일반적으로 투광성의 유리 기판 상에 금속 박막 등으로 이루어지는 미세 패턴을 설치한 것으로, 이 전사용 마스크의 제조에 있어서는 전자선 묘화 장치가 이용되고 있다. 전사용 마스크의 종류로는, 종래의 투광성 기판 상에 크롬계 재료 등으로 이루어지는 차광막 패턴을 갖는 바이너리 마스크 외에, 하프톤형 위상 시프트 마스크가 알려져 있다.
전자선 묘화 장치를 이용하여 고정밀도의 노광을 실시하는 경우, 레지스트막에 입사한 전자선의 일부가 레지스트막을 구성하는 원자와 충돌하여 전방 산란 되는 동시에, 레지스트막을 투과한 전자선의 일부가 기판을 구성하는 원자와 충돌하여 후방 산란 되어 다시 레지스트막으로 입사한다. 또한 후방 산란된 전자는 레지스트를 관통하여 장치 내부에서 반사하고, 다시 레지스트로 입사한다. 이 전방 산란과 후방 산란 등에 의한 영향으로 패턴의 개구율에 의한 선폭 변동이 생기고, 이것을 근접 효과 현상이라 부른다. 이 문제를 해결하는 방법으로서 패턴 레이아웃(노광 패턴 밀도, 배치)에 따라 근접 효과 보정(이하, PEC：Proximity Effect Correction)을 실시하는 것이 알려져 있다.
또, 근래에 미세 패턴을 형성하기 위해 γ값이 큰 고(高)콘트라스트의 화학 증폭형 레지스트막이 이용되고 있다. 예를 들면 도 1의 상측에 나타내는 바와 같이, 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서의 위상 시프트막상의 Cr계 차광막 상에, γ값이 큰 고콘트라스트의 화학 증폭형 레지스트를 이용해 전자선 노광을 실시하여 레지스트 패턴을 형성하는 경우에 있어서는 고콘트라스트이고 샤프(패턴 에지가 수직)한 레지스트 패턴을 얻을 수 있고, 예를 들면 1：1의 라인 앤드 스페이스 패턴의 설계 치수가 500nm~70nm 범위의 레지스트 패턴의 CD 선형성(linearity)도 양호하다. 도 1에 있어서 Eth는 레지스트의 해상(解象)이 시작되는 최저 노광량을 나타낸다.
근래, 반도체 산업에 있어서, 반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여 포토리소그래피법의 전사 한계를 상회하는 미세 패턴이 필요해 지고 있다. 이 때문에, 보다 파장이 짧은 극단자외(Extreme Ultra Violet：이하, EUV라고 호칭한다)광을 이용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 유망시 되고 있다. 또한 여기서 EUV광이란, 연X선영역 또는 진공 자외선 영역의 파장대의 광을 가리키며, 구체적으로는 파장이 0.2~100nm 정도인 광을 말한다. 이 EUV 리소그래피에 있어서 이용되는 마스크로는, 예를 들면 하기 특허 문헌 1에 기재된 노광용 반사형 마스크가 제안되고 있다.
이러한 반사형 마스크는 기판 상에 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 그 다층 반사막 상에 버퍼막, 그 위에 노광광을 흡수하는 흡수체막이 패턴형상으로 더 형성된 것이다. 버퍼막은 흡수체막의 패턴 형성 공정 및 수정 공정에 있어서의 다층 반사막의 보호를 목적으로 하여, 다층 반사막과 흡수체막과의 사이에 설치되어 있다. 노광기(패턴 전사 장치)에 탑재된 반사형 마스크에 입사한 광은 흡수체막이 있는 부분에서는 흡수되고, 흡수체막이 없는 부분에서는 다층 반사막에 의해 반사된 광상(光像)이 반사광학계를 통해 반도체 기판 상에 전사된다.
일본국 특개평 8-213303호 공보
본 발명자들은 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막 상에 γ값이 큰 고콘트라스트의 화학 증폭형 레지스트를 이용해 전자선 노광을 실시하여 레지스트 패턴을 형성하는 경우에 있어서는, 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크나 바이너리 마스크 블랭크에 있어서의 Cr계 차광막 상에 γ값이 큰 고콘트라스트의 화학 증폭형 레지스트를 이용해 전자선 노광을 실시하여 레지스트 패턴을 형성하는 경우와 비교하여 후방 산란이 많이 생기기 때문에 레지스트막 내에 축적하는 에너지가 감소되어 버리고, 특히 패턴 에지 부분에서의 축적 에너지의 콘트라스트가 악화되는(패턴의 단면이 희미해져 사다리꼴이 되어 에지 부분의 기울기가 커진다) 것을 밝혀냈다(도 1의 하측의 도면 참조). 본 발명자들은 레지스트막의 하층측에 있는 다층 반사막의 막두께가 두껍고, 이 다층 반사막에 의해서 후방 산란되어 다시 레지스트막으로 입사하는 영향이 큰 것이 주원인의 하나이며, 또 레지스트막 하층의 흡수체막이 원자량이 큰 탄탈(Ta)인 것도 원인의 하나인 것을 밝혀냈다.
상기의 후방 산란에 의해, 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막 상의 γ값이 큰 고콘트라스트의 화학 증폭형 레지스트막에 대해서 전자선 묘화 할 때, 패턴 사이즈의 차이에 따라 레지스트막 내로의 축적 에너지가 크게 다르고, 패턴 사이즈에 따라 최저 노광량 Eth가 달라진다(도 1의 하측의 도면 참조). 따라서, 고콘트라스트의 레지스트를 이용하여 패터닝 하면 CD 선형성이 저하되어 버린다(도 1의 하측 도면의 왼쪽에서 2번째 홀의 사이즈가 도 1의 상측 도면의 왼쪽에서 2번째 홀의 사이즈에 비해 작아져 있는 것 참조). 또, 도 1의 상측에 나타내는 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서의 Cr계 차광막 상에 γ값이 큰 고콘트라스트의 화학 증폭형 레지스트의 패턴을 형성하는 경우에 비해, 해상 성능(최소 해상 선폭)이 저하한다(도 1의 하측 도면의 왼쪽에서 3~5번째 홀이 해상하고 있지 않는 것 참조).
본 발명은, 상술한 배경 하에서 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는 반사형 마스크를 제작할 때에 일반적으로 사용되는 고콘트라스트의 레지스트를 이용하면, 후방 산란에 의해서 축적 에너지가 저하하고, CD 선형성이 저하하는 과제를 해결할 수 있는 반사형 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 그리고 반사형 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명은 이하의 구성을 가진다.
(구성 1)
기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크로서,
상기 흡수체막 상에 전자선 묘화용 레지스트막이 설치되고,
상기 전자선 묘화용 레지스트막의 콘트라스트값 γ가 30 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
(구성 2)
기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크로서,
상기 흡수체막 상에 전자선 묘화용 레지스트막이 설치되고,
상기 전자선 묘화용 레지스트막의 노광 허용도가 0.7nm/％Dose 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
(구성 3)
상기 레지스트막의 콘트라스트값 γ가 25 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1또는 2에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 4)
상기 반사형 마스크 블랭크는 EUV광을 노광광으로 하는 EUV 리소그래피에서 이용되는 반사형 마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 구성 1~3 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 5)
상기 흡수체막은 탄탈을 포함한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1~4 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 6)
상기 다층 반사막의 층수는 10 주기 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1~5 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 7)
상기 레지스트막이 화학 증폭형 레지스트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1~6 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 8)
기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 흡수체막 상에 콘트라스트값 γ가 30 이하인 전자선 묘화용 레지스트막을 설치하는 공정과,
전자선 묘화에 의해서 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
(구성 9)
기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 흡수체막 상에 노광 허용도가 0.7nm/％Dose 이하인 전자선 묘화용 레지스트막을 설치하는 공정과,
전자선 묘화에 의해서 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
(구성 10)
상기 레지스트막의 콘트라스트값 γ가 25 이하인 것을 특징으로 하는 구성 8또는 9에 기재된 반사형 마스크의 제조 방법.
(구성 11)
상기 전자선 묘화에 있어서, 전자선의 가속 전압을 50keV 이상으로 하여 노광하는 것을 특징으로 하는 구성 8~10 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크의 제조 방법.
(구성 12)
구성 1~7 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크를 이용하여, 상기 흡수체막을 패터닝하여 제조된 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
본 발명에 따르면, 반사형 마스크를 제작할 때에, 일반적으로 사용되는 고콘트라스트의 레지스트를 이용하면 후방 산란에 의해서 축적 에너지가 저하하고, CD 선형성이 저하하는 과제를 해결할 수 있는 반사형 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 그리고 반사형 마스크를 제공할 수 있다.
도 1은 상대적으로 고콘트라스트인 화학 증폭형 레지스트를 이용하고, 바이너리 마스크 블랭크 및 반사형 마스크 블랭크 상에 사이즈가 다른 레지스트 패턴을 형성한 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 2는 저콘트라스트로 설계된 화학 증폭형 레지스트를 이용하고, 바이너리 마스크 블랭크 및 반사형 마스크 블랭크 상에 사이즈가 다른 레지스트 패턴을 형성한 상태를 나타내는 모식적 단면도이다.
도 3은 반사형 마스크 블랭크 상에 있어서의 각 화학 증폭형 레지스트 A, B, C, D, E의 CD 선형성을 나타내는 도면이다.
도 4는 반사형 마스크 블랭크 상에 있어서의 각 화학 증폭형 레지스트 A, B, C, D, E의 500nm~70nm 범위의 CD 선형성을 나타내는 도면이다.
도 5는 각 화학 증폭형 레지스트 A, B, C, D, E의 노광 허용도 EL을 나타내는 도면이다.
도 6은 바이너리 마스크 블랭크 상에 있어서의 각 화학 증폭형 레지스트 A, B, E의 500nm~70nm 범위의 CD 선형성을 나타내는 도면이다.
도 7은 반사형 마스크 블랭크 및 바이너리 마스크 블랭크 상에 있어서의 각 화학 증폭형 레지스트 A, B, E의 CD 선형성을 나타내는 도면이다.
도 8은 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 나타내는 모식적 단면도이다.
이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크는
기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크로서,
상기 흡수체막 상에 전자선 묘화용 레지스트막이 설치되고,
상기 전자선 묘화용 레지스트막의 콘트라스트값 γ가 30 이하인 것을 특징으로 한다.(구성 1)
이와 같이 일반적인 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크나 바이너리 마스크블랭크에 이용되는 전자선 묘화용 레지스트보다 저콘트라스트인 전자선 묘화용 레지스트를 채용하면, 노광 감도에 폭을 갖게할 수 있기 때문에 후방 산란에 의해서 축적 에너지가 저하해도 CD 선형성을 양호하게 하는 것이 가능해진다.
상세하게는 도 1의 하측에 나타내는 도면의 경우, 즉 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막 상에 고콘트라스트 및 고해상성을 의도하여 일반적으로 이용되는 γ값이 큰 고콘트라스트의 화학 증폭형 레지스트를 이용해 전자선 노광을 실시하여 레지스트 패턴을 형성하는 경우에 비해, 본원 발명과 같이, 도 2의 하측에 나타내는 도면의 경우, 즉 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막 상에 의도적으로 γ값이 작고 저콘트라스트가 되도록 설계하여 제작한 화학 증폭형 레지스트를 이용해 전자선 노광을 실시하여 레지스트 패턴을 형성하는 경우는, CD 선형성이 양호해진다(도 1의 하측 도면의 왼쪽에서 2번째 홀의 사이즈가 도 1의 상측의 도면 왼쪽에서 2번째 홀의 사이즈에 비해 작게 되어 있는데 대해, 도 2의 하측 도면 왼쪽에서 2~4번째 홀의 사이즈가 도 2의 상측 도면의 왼쪽에서 2~4번째 홀의 사이즈(설계 치수에 거의 대응한다)와 동일하고, CD 선형성이 양호해지는 것 참조).　
또, 도 1의 하측에 나타내는 도면의 경우, 즉 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막 상에 고콘트라스트 및 고해상성을 의도하여 일반적으로 이용되는 γ값이 큰 고콘트라스트의 화학 증폭형 레지스트를 이용해 전자선 노광을 실시하여 레지스트 패턴을 형성하는 경우에 비해, 본원 발명에서는 해상 성능(최소 해상 선폭)이 향상한다(도 2의 하측 도면 왼쪽에서 3~4번째의 홀이 해상하고 있는 것 참조).
일반적으로 감도 곡선은 조사 에너지량(E)과 막두께의 관계로부터 작성된다. 막두께는 현상 후의 막두께(d)를 도포 막두께(d0)로 규격화하여 잔막율(d/d0)로 표시하고, E는 통상 단위면적 당 에너지량(E)으로 표시한다. 횡축은 log10E로 한다.
감도 곡선은, 포지티브형 레지스트의 경우, 미노광부의 현상 후의 막두께를 100%로 한 규격화 막두께로서 그래프로 한 것이다. 감도 곡선은, 네거티브형 레지스트의 경우, 패턴 형성에 최적인 노광량보다 충분히 큰 노광량으로 노광한 부분의 막두께를 100%로 한다.
감도 곡선의 기울기로부터 γ값을 산출할 수 있다.
포지티브형 레지스트의 경우, γ값은 규격화 막두께가 0(D0)에서 80%(D80) 사이의 기울기로 한다.
포지티브형 레지스트의 경우, γ=0.8/log10(D0/D80)로 표현된다.
γ값이 클수록 감도 곡선의 기울기가 수직에 가까워져 콘트라스트가 높다.
γ값이 너무 낮으면 레지스트 패턴의 에지의 러프니스나 CD 분포에 악영향을 준다. 이것을 회피하는 관점에서 γ값은 10 이상인 것이 바람직하다.
네거티브형 레지스트의 경우, γ=0.2/log10(D70/D50)로 표현된다.
또한 γ값은 감도에 영향을 주지 않는다.
본 발명에 있어서는, 반사형 마스크를 제작할 때에, 1：1의 라인 앤드 스페이스 패턴의 설계 치수가 500nm~100nm 범위의 레지스트 패턴의 CD 선형성이 디자인 룰에 있어서 DRAM hp(하프 피치) 32nm 세대에서 요구되는 4.8nm 이하를 달성할 수 있는, γ값이 30 이하인 레지스트를 의도적으로 설계하고 제작하여 사용하는 것을 특징으로 한다. 또한 1：1의 라인 앤드 스페이스 패턴의 설계 치수가 500nm~70nm 범위의 레지스트 패턴의 CD 선형성이 디자인 룰에 있어서 DRAM hp 23nm 세대에서 요구되는 3.4nm 이하를 달성할 수 있는, γ값이 25 이하인 레지스트가 보다 바람직하다(구성 3). γ값이 20 이하이면 더욱 바람직하다.
상세하게는, 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막 상에 고콘트라스트 및 고해상성을 의도하여 일반적으로 이용되는 γ값이 큰 고콘트라스트의 화학 증폭형 레지스트를 이용해 전자선 노광을 실시하여 레지스트 패턴을 형성하는 경우에 있어서는, 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크나 바이너리 마스크 블랭크에 있어서의 Cr계 차광막 상의 레지스트막에 대한 경우와 비교하여 후방 산란이 많이 생기기 때문에, 레지스트막 내에 축적하는 에너지가 감소되어 버리고, 특히 패턴 에지 부분에서의 축적 에너지의 콘트라스트가 악화되어, 이것에 기인하여 레지스트 패턴의 CD 선형성이 저하되어 버린다. 이러한 과제에 대해, 본원 발명은 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 흡수체막 상에, 이러한 과제를 해결할 수 있도록 의도적으로 γ값이 작고 저콘트라스트가 되도록 설계하여 제작한 화학 증폭형 레지스트를 이용해 전자선 노광을 실시하여 레지스트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다.
화학 증폭형 레지스트는, γ값이 큰 고콘트라스트(감도 곡선이 수직에 가깝고, 노광 감도의 폭이 매우 작다)인 것이 특징이지만, 본 발명에서는 굳이 γ값이 작고 저콘트라스트(감도 곡선의 기울기를 완만하게 하여 노광 감도에 폭을 갖게 한 다)가 되도록 설계하여 제작한 화학 증폭형 레지스트를 이용해 전자선 노광을 실시하여 레지스트 패턴을 형성함으로써 상기 과제를 해결하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크는,
기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크로서,
상기 흡수체막 상에 전자선 묘화용 레지스트막이 설치되고,
상기 전자선 묘화용 레지스트막의 노광 허용도가 0.7nm/％Dose 이하인 것을 특징으로 한다(구성 2).
여기서, 노광 허용도 EL(Exposure Latitude)은, 정규의 설계 CD를 얻을 수 있는 도스량에 대해, 그 도스량을 1％ 변동시켰을 때에 몇nm CD가 변화하는지를 통해 나타낸다. 횡축을 도스량으로 하고, 종축을 CD로 한 도스량-CD의 그래프에 있어서, 포지티브형 레지스트에 홀 패턴을 형성하는 경우에서는 도스량을 많게 하면 CD가 커지고, 도스량을 작게 하면 CD가 작아지는 우상향 곡선을 얻을 수 있다. 노광 허용도 EL은 이 곡선의 기울기로 표현된다.
노광 허용도 EL은 0.7nm/％Dose 이하인 것이 바람직하다. 또, 노광 허용도 EL은 근접 효과 보정을 위해 0.5nm/％Dose 이상인 것이 바람직하다.
후술하는 바와 같이 전자선 묘화용 레지스트의 콘트라스트값 γ가 작아짐에 따라 노광 허용도 EL의 값도 작아지는 경향이 보인다. 따라서, 노광 허용도 EL이 상기 범위이면, 구성 1과 마찬가지로 후방 산란에 의해서 축적 에너지가 저하해도 CD 선형성을 양호하게 하는 것이 가능해진다.
본 발명에서는, 전자선 묘화용 레지스트는 콘트라스트값 γ가 30 이하이며, 또 노광 허용도가 0.7nm/％Dose 이하인 경우가 포함된다.
또한 노광 허용도 EL은 감도에 영향을 주지 않는다.
본 발명에 있어서, 상기 반사형 마스크 블랭크는 EUV광을 노광광으로 하는 EUV 리소그래피에서 이용되는 반사형 마스크 블랭크인 경우가 포함된다(구성 4).
상술한 바와 같이 EUV 리소그래피에서 이용되는 반사형 마스크 블랭크에 있어서는, 다층 반사막에 의해서 후방 산란되어 다시 레지스트막으로 입사하는 광의 영향이 크기 때문에 본원 과제가 특히 문제가 된다.
또한, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크를 이용하여 제조되는 반사형 마스크는 EUV광(파장 0.2~100nm 정도)를 노광광으로서 이용하는 EUV 리소그래피에 특히 알맞지만, 다른 단파장의 노광광에 대해서도 적절히 이용하는 것은 가능하다.
본 발명에 있어서, 상기 흡수체막은 탄탈을 포함한 재료로 이루어지는 경우가 포함된다(구성 5).
상술한 바와 같이 EUV 리소그래피에서 이용되는 반사형 마스크 블랭크에 있어서는, 레지스트막 하층의 흡수체막이 Cr이나 Mo보다 원자량이 큰 탄탈(Ta)인 것에 의해 후방 산란되어, 다시 레지스트막으로 입사하는 광의 영향도 원인의 하나인것으로 생각되어 본원 과제가 문제가 된다.
흡수체막의 재료 등에 관해서는 후술한다.
본 발명에 있어서, 상기 다층 반사막의 층수는 10주기 이상인 경우가 포함된다(구성 6).
상기 다층 반사막의 층수가 10주기(10페어) 이상이면, 본원 과제가 특히 문제가 된다.
상기 다층 반사막의 층수는, 반사율의 관점에서 40~60주기(페어)인 것이 바람직하다. 상기 다층 반사막의 막두께는, 예를 들면 280~420nm인 것이 보다 바람직하다.
다층 반사막의 재료 등에 관해서는 후술한다.
본 발명에 있어서, 상기 전자선 묘화용 레지스트막이 화학 증폭형 레지스트로 이루어지는 경우가 포함된다(구성 7).
상술한 바와 같이, 미세 패턴을 형성하기 위해 γ값이 큰 고콘트라스트의 전자선 묘화용 화학 증폭형 레지스트막이 이용되고 있다. 또, 이 경우에 본원 과제가 특히 문제가 된다.
상기 레지스트막의 막두께는 50~200nm인 것이 바람직하고, 100~150nm인 것이 보다 바람직하다.
또한, 비화학 증폭형 레지스트에서는 50keV 이상으로 노광(적정한 도스량으로 묘화)할 수 있고, 고콘트라스트인 레지스트는 얻기 어렵다. 이는 화학 증폭형 레지스트가 아니면 고콘트라스트는 얻기 어렵기 때문이다. 또한, 포토레지스트에서는 전자선의 후방 산란의 과제가 생기지 않는다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법은,
기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 흡수체막 상에 콘트라스트값 γ가 30 이하인 전자선 묘화용 레지스트막을 설치하는 공정과,
전자선 묘화에 의해서 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다(구성 8).
이러한 구성에 의하면 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법은,
기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 흡수체막 상에 노광 허용도가 0.7nm/％Dose 이하인 전자선 묘화용 레지스트막을 설치하는 공정과,
전자선 묘화에 의해서 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다(구성 9).　
이러한 구성에 의하면 상기와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 레지스트막의 콘트라스트값 γ가 25 이하인 경우가 포함된다(구성 10).　
레지스트막을 보다 저콘트라스트로 함으로써 CD 선형성을 더욱 양호하게 하는 것이 가능해진다.　
본 발명에 있어서, 상기 전자선 묘화에 있어서 전자선의 가속 전압을 50keV 이상으로 하여 노광하는 경우가 포함된다(구성 11).　
가속 전압이 클수록 후방 산란이 커진다. 전자선의 가속 전압이 50keV 이상이면 본원 과제가 특히 문제가 된다.
본 발명의 반사형 마스크는,
상기 구성 1~7 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크를 이용하여, 상기 흡수체막을 패터닝하여 제조된 것을 특징으로 한다(구성 12).
본 발명의 반사형 마스크로는 이하와 같은 양태를 들 수 있다.
(1) 기판 상에 형성된 다층 반사막 상에 버퍼막이 형성되고, 이 버퍼막 상에 소정의 전사 패턴을 갖는 흡수체막 패턴이 형성된 반사형 마스크(버퍼막이 패터닝 되어 있지 않은 타입의 반사형 마스크).
(2) 기판 상에 형성된 다층 반사막 상에 소정의 전사 패턴을 갖는 버퍼막과 흡수체막의 패턴이 형성된 반사형 마스크(버퍼막이 패터닝되어 있는 타입의 반사형 마스크).
(3) 기판 상에 형성된 다층 반사막 상에 소정의 전사 패턴을 갖는 흡수체막 패턴이 형성된 반사형 마스크(버퍼막이 없는 타입의 반사형 마스크).
본 발명에 있어서, 다층 반사막은 굴절률이 다른 원소가 주기적으로 적층된 다층막이며, 일반적으로는 중원소 또는 그 화합물의 박막과, 경원소 또는 그 화합물의 박막이 교대로 40~60주기 정도 적층된 다층막이 이용된다.　
예를 들면, 파장 13~14nm의 EUV광에 대한 다층 반사막으로는 Mo막과 Si막을 교대로 40주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막이 바람직하게 이용된다. 그 외에, EUV광의 영역에서 사용되는 다층 반사막으로서 Ru/Si주기 다층막, Mo/Be 주기 다층막, Mo화합물/Si화합물 주기 다층막, Si/Nb 주기 다층막, Si/Mo/Ru 주기 다층막, Si/Mo/Ru/Mo 주기 다층막, Si/Ru/Mo/Ru 주기 다층막 등이 있다. 노광 파장에 따라 재질을 적절히 선택하면 된다.
본 발명에 있어서, 다층 반사막은 DC 마그네트론 스퍼터법이나, 이온 빔 스퍼터법 등에 의해 각 층을 성막함으로써 형성할 수 있다. 상술한 Mo/Si 주기 다층막의 경우, 예를 들면 이온 빔 스퍼터법에 의해, 우선 Si타겟을 이용하여 두께 수nm 정도의 Si막을 성막하고, 그 후 Mo타겟을 이용하여 두께 수nm 정도의 Mo막을 성막하며, 이것을 일주기로서 40~60주기 적층한 후, 마지막으로 Si막을 성막한다.
또한, 본 발명에서는, 다층 반사막과 버퍼막과의 사이, 혹은, 다층 반사막과 흡수체막과의 사이(버퍼막을 가지고 있지 않은 경우)에, 예를 들면 루테늄(Ru) 또는 그 화합물 등의 재료로 이루어지는 보호막을 설치해도 된다. 이 보호막을 가짐으로써 버퍼막이나 흡수체막의 패턴 형성 시의 에칭에 의한 다층 반사막의 데미지가 방지되고, 노광광 반사율의 저하를 방지할 수 있다. 또한, 상기 루테늄 화합물로는, 예를 들면 RuNb,RuZr등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 다층 반사막과 흡수체막과의 사이에, 그 흡수체막과 에칭 특성이 다른 버퍼막을 형성해도 된다. 이러한 버퍼막을 형성함으로써 흡수체막의 패턴 형성 시 및 패턴 수정 시의 에칭에 의한 다층 반사막의 데미지가 방지된다. 특히, 크롬을 함유하는 크롬계 재료로 이루어지는 버퍼막은 높은 평활성을 얻을 수 있기 때문에, 그 위에 형성되는 흡수체막 표면도 높은 평활성을 얻을 수 있어 패턴 흐려짐을 감소할 수 있다.
본 발명에 있어서, 크롬계 버퍼막의 재료로는 특히 크롬(Cr)의 질화물을 포함한 재료를 바람직하게 들 수 있다. 또, 버퍼막의 막 밀도가 5.0~9.0g/cm3 인 것이 바람직하다. 크롬의 질화물을 포함한 버퍼막의 막 밀도가 5.0~9.0g/cm3 인 것에 의해 버퍼막의 EUV광에 대한 흡수 효과를 높일 수 있어 흡수체막의 박막화를 도모할 수 있고, 섀도잉(Shadowing) 효과에 의한 전사 대상물에 전사했을 때의 패턴 선폭의 굵어짐을 저감할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명에 있어서, 버퍼막은 DC 스퍼터, RF 스퍼터법 이외에, 이온 빔 스퍼터 등의 스퍼터법으로 상기 다층 반사막 상에 형성할 수 있다.
또한, 버퍼막의 막두께는, 예를 들면 집속 이온 빔(FIB)을 이용한 흡수체막 패턴의 수정을 실시하는 경우에는 20~60nm 정도로 하는 것이 바람직하지만, FIB를 이용하지 않는 경우에는 5~15nm 정도로 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 흡수체막은, 노광광인 예를 들면 EUV광을 흡수하는 기능을 갖는 것이면 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서, 상기 흡수체막은 탄탈을 포함한 재료로 이루어지는 경우가 포함된다.
탄탈을 포함한 재료로는, 특히 Ta의 단체 또는 Ta를 주성분으로 하는 재료를 바람직하게 이용할 수 있다. Ta를 주성분으로 하는 재료는, 예를 들면 Ta의 합금이다. 이러한 흡수체막의 결정 상태는 평활성, 평탄성의 점에서 아몰퍼스 형상 또는 미결정의 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다.
Ta를 주성분으로 하는 재료로는, 예를 들면 Ta와 B를 포함한 재료, Ta와 N을 포함한 재료, Ta와 B를 포함하고, 또 O와 N 중 적어도 어느 것을 포함한 재료 등을 알맞게 이용할 수 있다. Ta에, 예를 들면 B를 더함으로써 아몰퍼스 형상의 재료가 용이하게 얻어져 평활성을 향상시킬 수 있다. 또, Ta에 N이나 O를 더하면, 산화에 대한 내성이 향상하기 때문에 경시적인 안정성을 향상시킬 수 있다는 효과를 얻을 수 있다.
상기 흡수체막의 막두께에 대해서는, 노광광인 EUV광에 대한 차광성을 충분히 얻을 수 있는 두께이면 되지만, 통상 30~100nm 정도이다.
또, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 보다 바람직한 실시 형태는, 상기 흡수체막이 최상층과 그 이외의 하층으로 이루어지는 적층 구조로 되어 있고, 상기 최상층은 탄탈(Ta)의 산화물, 질화물, 산질화물 또는 탄화물 중 어느 것인가를 포함한 재료로 형성되고, 막 밀도가 6.0~11.0g/cm3 이며, 상기 하층은 탄탈(Ta)을 포함한 재료로 형성되고, 막 밀도가 11.0~16.0g/cm3인 반사형 마스크 블랭크이다.
이러한 본 발명의 보다 바람직한 실시 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크에 의하면, 이하의 효과를 갖는 반사형 마스크 블랭크 및 그것을 이용하여 제조되는 반사형 마스크를 얻을 수 있다.
(1) 즉, 흡수체막은 최상층과 그 이외의 하층으로 이루어지는 적층 구조로 하고, 상기 최상층은 탄탈(Ta)의 산화물, 질화물, 산질화물, 또는 탄화물 중 어느 것을 포함한 재료로 형성되고, 막 밀도가 낮은 EUV 노광광이 투과하기 쉬운 재료를 선정하며, 상기 하층은 탄탈(Ta)을 포함한 재료로 형성되고, 특히 막 밀도가 높은 재료를 선정함으로써, 주로 하층에서 EUV 노광광에 대한 충분한 차광 성능을 확보하면서, 최상층에서는 EUV 노광광에 대한 표면 반사를 억제할 수 있어, EUV 노광광에 대한 마스크 콘트라스트를 향상시킨 반사형 마스크를 얻을 수 있다.
즉, 최상층에 있어서의 마스크 사용 시의 노광광 투과율을 높여 표면 반사를 억제하는 동시에, 노광광인 EUV광에 대한 마스크 콘트라스트를 향상시킬 수 있어, 미세 패턴을 고정밀도로 패턴 전사를 실시할 수 있다.
(2) 최상층의 막 밀도를 하층의 막 밀도보다 낮게 하여 최상층에서의 EUV 노광광의 투과율을 높임으로써, 최상층을 통과하여 하층에서 반사된 노광광과 다층 반사막에서 반사된 노광광과의 사이에서 간섭 효과를 높일 수 있으며, 흡수체막의 패턴 에지 부분에서의 위상시프트 효과를 발생시켜 패턴 에지 부분에서의 패턴 해상성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 고해상도의 패턴 전사를 실시할 수 있는 반사형 마스크를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서의 상기 흡수체막의 최상층은 탄탈(Ta)의 산화물, 질화물, 산질화물, 또는 탄화물 중 어느 것을 포함한 재료로 형성되고, 막 밀도가 6.0~11.0 g/cm3 이다. 특히 바람직하게는 막 밀도가 7.0~9.0g/cm3의 범위이다. 또한, 막 밀도가 6.0g/cm3 미만이면, 하층과의 계면의 반사가 강해지는 것과, EUV광의 흡수를 거의 할 수 없게 되기 때문에 콘트라스트를 얻을 수 없게 된다는 문제를 일으킨다. 한편, 막 밀도가 11.0g/cm3 보다 높으면, EUV 노광광의 투과율이 낮아져 최상층에서의 노광광에 대한 표면 반사를 억제하는 효과가 저감한다는 문제를 일으킨다.
Ta의 산화물, 질화물, 산질화물, 또는 탄화물의 대표적인 화합물 예로는, 예를 들면 TaO, TaON, TaN, TaCN, TaC 등을 들 수 있다. 또, 상기 흡수체막의 최상층을 형성하는 재료는 붕소(B)를 더 함유하고 있어도 된다. B를 함유함으로써 막의 아몰퍼스성, 표면 평활성을 보다 향상할 수 있다. 대표적인 화합물 예로는, 예를 들면 TaBO, TaBON, TaBC, TaBCN 등을 들 수 있다.
또한, 상술한 단층의 흡수체막, 상술한 적층 구조의 흡수체막의 최상층, 하층은 모두 반드시 전체가 균일한 조성이 아니어도 되고, 예를 들면 막두께 방향으로 조성이 다르게 조성 경사시켜도 된다. 조성 경사시키는 경우, 함유하는 원소의 조성이 연속적으로 다르게 해도 되고, 혹은 조성이 단계적으로 다르게 해도 된다.
본 발명에 있어서, 기판으로는, 노광시의 열에 의한 패턴의 일그러짐을 방지하기 위해 0±1.0×10－7/℃ 범위 내, 보다 바람직하게는 0±0.3×10－7/℃ 범위 내의 저열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하다. 이 범위의 저열팽창 계수를 갖는 소재로는 아몰퍼스 유리, 세라믹, 금속 중 어느 것이라도 사용할 수 있다. 예를 들면, 아몰퍼스 유리이면 SiO2－TiO2계 유리, 석영 유리, 결정화 유리이면 β석영 고용체를 석출한 결정화 유리 등을 이용할 수 있다. 금속 기판의 예로는 인바 합금(Fe-Ni계 합금) 등을 들 수 있다. 또, 단결정 실리콘 기판을 사용할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 기판은, 고반사율 및 고전사 정밀도를 얻기 위해 높은 평활성과 평탄도를 구비한 기판이 바람직하다. 특히, 0.2nmRms 이하의 평활한 표면(10㎛ 각(角) 에리어에서의 평활성)과, 100nm 이하의 평탄도(142mm 각 에리어에서의 평탄도)를 갖는 것이 바람직하다. 또, 기판은, 그 위에 형성되는 막의 막응력에 의한 변형을 방지하기 위해 높은 강성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 특히, 65GPa 이상의 높은 영률을 가지고 있는 것이 바람직하다.
또한, 평활성을 나타내는 단위 Rms는 제곱평균제곱근 조도이며, 원자간력 현미경으로 측정할 수 있다. 또 평탄도는 TIR(Total Indicated Reading)로 나타내어지는 표면의 휨(변형량)을 나타내는 값으로, 기판 표면을 기준으로 최소 제곱법으로 정해지는 평면을 초평면으로 하고, 이 초평면보다 위에 있는 기판 표면의 가장 높은 위치와, 초평면보다 아래에 있는 기판 표면의 가장 낮은 위치와의 높낮이 차이의 절대값이다.
다음으로 실시 형태에 대해 설명한다.
도 8은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 일실시 형태 및 이 마스크 블랭크를 이용하여 반사형 마스크를 제조하는 공정을 나타내는 개략 단면도이다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 일실시 형태로는, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이 기판(1) 상에 다층 반사막(2)이 형성되고, 그 위에 버퍼막(3) 및 하층(4a)과 최상층(4b)의 적층 구조로 이루어지는 흡수체막(4)의 각층이 형성된 구조를 하고 있다. 또, 흡수체막(4)의 상면에 레지스트막(5)을 갖고 있다.
또한, 도 8에 나타내는 실시 형태에서는, 반사형 마스크 블랭크(10)는 이상 과 같이 구성되어 버퍼막을 가지고 있지만, 흡수체막(4)에의 패턴 형성의 방법이나 형성한 패턴의 수정 방법에 따라서는 이 버퍼막을 설치하지 않는 구성이어도 된다.
다음으로, 이 반사형 마스크 블랭크(10)를 이용한 반사형 마스크의 제조 공정을 설명한다. 반사형 마스크 블랭크(10)(도 8(a) 참조)의 각 층의 재료 및 형성 방법에 대해서는 상술한 바와 같다.
그리고, 이 반사형 마스크 블랭크(10)의 흡수체막(4)에 소정의 전사 패턴을 형성한다. 우선, 흡수체막(4) 상의 레지스트막(5)에 대해, 전자선 묘화기를 이용하여 소정의 패턴 묘화를 실시하고, 이것을 현상하여 소정의 레지스트 패턴(51)을 형성한다(동 도면(b) 참조).
형성된 레지스트 패턴(51)을 마스크로서 흡수체막(4)의 최상층(4b) 및 하층(4a)을 드라이 에칭하여, 소정의 전사 패턴을 갖는 흡수체막 패턴(최상층 패턴(41b)과 하층 패턴(41a)의 적층 패턴)을 형성한다(동 도면(c) 참조). 흡수체막(4)의 최상층(4b) 및 하층(4a)은 모두 Ta를 주성분으로 하는 재료로 이루어지는 경우, 염소 가스 또는 불소계 가스를 이용한 드라이 에칭을 이용할 수 있다.
또한, 최상층 패턴(41b) 상에 남은 레지스트 패턴(51)은 산소 플라즈마 에싱(Plasma Ashing)이나 오존수 등을 이용하여 제거한다.
통상은 여기서, 흡수체막 패턴(하층 패턴(41a)과 최상층 패턴(41b)의 적층 패턴)이 설계 대로 형성되어 있는지 여부의 검사를 실시한다. 패턴 검사에 이용하는 검사광이 흡수체막 패턴이 형성된 마스크 상에 입사되어, 최상층 패턴(41b) 상에서 반사되는 검사광과, 흡수체막(4)이 제거되어 노출된 버퍼막(3)에서 반사되는 검사광을 검출하고, 그 콘트라스트를 관찰함으로써 검사를 실시한다.
이와 같이 하여, 예를 들면, 제거되어야 하는 것이 아닌 흡수체막(4)이 제거된 핀홀 결함(백결함)이나, 에칭 부족에 의해 일부가 제거되지 않고 남아 있는 에칭 부족 결함(흑결함)이 검출되었을 경우에는 이것을 수정한다.
핀홀 결함의 수정에는, 예를 들면, FIB 어시스트 디포지션법에 의해 탄소막 등을 핀홀에 퇴적시키는 등의 방법이 있다. 또, 에칭 부족에 의한 결함의 수정에는 FIB 조사에 의한 불요 부분 제거를 실시하는 등의 방법이 있다. 이때, 버퍼막(3)은 FIB 조사에 대해 다층 반사막(2)을 보호하는 보호막이 된다.
이렇게 하여 패턴 검사 및 수정을 끝낸 후, 노출된 버퍼막(3)을 흡수체막 패턴에 따라 제거하고, 버퍼막에 패턴(31)을 형성하여 반사형 마스크(20)를 제작한다(동 도면(d) 참조). 여기서, 예를 들면 Cr계 재료로 이루어지는 버퍼막의 경우는, 염소와 산소를 포함한 혼합 가스에서의 드라이 에칭을 이용할 수 있다. 버퍼막을 제거한 부분에서는 노광광의 반사 영역인 다층 반사막(2)이 노출된다.
또한, 상술한 버퍼막을 제거하지 않아도 필요한 반사율을 얻을 수 있는 경우에는, 버퍼막을 흡수체막과 마찬가지의 패턴 형상으로 가공하지 않고, 다층 반사막 상에 남기는 것도 가능하다.
마지막으로, 사양 대로의 치수 정밀도로 흡수체막 패턴이 형성되어 있는지 여부의 최종적인 확인 검사를 실시한다.
실시예
이하, 실시예에 근거하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.
(반사형 마스크 블랭크의 제작)
사용하는 기판은, SiO2-TiO2계의 유리 기판(6인치각, 두께가 6.3mm)이다. 이 기판의 열팽창 계수는 0.2×10－7/℃, 영률은 67GPa 이다. 그리고, 이 유리 기판은 기계 연마에 의해 0.2nmRms 이하의 평활한 표면과, 100nm 이하의 평탄도로 형성했다.
기판 상에 형성되는 다층 반사막은, 13~14nm의 노광광 파장 대역에 적절한 다층 반사막으로 하기 위해 Mo막/Si막 주기 다층 반사막을 채용했다. 즉, 다층 반사막은 Mo타겟과 Si타겟을 사용하고, 이온 빔 스퍼터링에 의해 기판 상에 교대로 적층하여 형성했다. Si막을 4.2nm, Mo막을 2.8nm, 이것을 일주기로서 40 주기 적층한 후, Si막을 4.2nm 성막하고, 그 위에 보호막으로서 Ru막을2.5nm로 더 성막했다.
이와 같이 하여 다층 반사막 부착 기판을 얻었다. 이 다층 반사막에 대해, 13.5nm의 EUV광을 입사각 6.0도에서 반사율을 측정한 바, 반사율은 63%였다.
다음으로, 상술한 바와 같이 얻어진 다층 반사막 부착 기판의 보호막 상에 버퍼막을 형성했다. 버퍼막은 질화 크롬막을 20nm의 두께로 형성했다. Cr타겟을 이용하고, 스퍼터 가스로서 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스를 이용하여 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막했다. 성막된 CrNx막에 있어서, 질소(N)는 10 at%(x=0.1)로 했다. 또한, 성막된 CrNx막의 막 밀도는 7.0g/cm3 였다. 막 밀도의 측정은 저각 EUV 반사광 강도 측정에 의해 실시했다.
다음으로, 이 버퍼막 상에, 흡수체막의 하층으로서 Ta와 B와 N을 포함한 재료를 50nm의 두께로 형성했다. 즉, Ta 및 B를 포함한 타겟을 이용하고, 아르곤(Ar)에 질소(N2)를 10% 첨가하여, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막했다. 또한, 성막한 TaBN막의 조성비는 Ta가 59at%, B가 21at%, N이 20at%였다.
계속해서, 흡수체막의 최상층으로서 Ta와 B와 O를 포함한 재료를 20nm의 두께로 형성했다. 즉, Ta 및 B를 포함한 타겟을 이용하고, 아르곤(Ar)에 산소(O2)를 10% 첨가하여, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막했다. 또한, 성막한 TaBO막의 조성비는 Ta가 43at%, B가 8at%, O가 49at%였다.
또한, 성막한 TaBN막(하층)의 막 밀도는 13.5g/cm3 이며, 성막한 TaBO막(최상층)의 막 밀도는 9.2g/cm3였다. 막 밀도의 측정은 상기의 방법에 따라 실시했다.
또, 상기 최상층의 TaBO막에 대해, 13.5nm의 EUV광을 입사각 6.0도에서 투과율을 측정한 바, 0.8%였다.
이상과 같이 하여 반사형 마스크 블랭크를 복수 제작했다.
다음으로, 상기에서 얻어진 반사형 마스크 블랭크 상에, 아래에 나타내는 전자선 묘화용 레지스트막 A~E를 각각 형성했다. 레지스트막 A~E의 막두께는 100nm로 했다. 이와 같이 하여 얻어진 레지스트막 부착의 반사형 마스크 블랭크에 대해, 전자선 묘화기를 사용하여 소정의 패턴 묘화를 실시하고, 묘화 후, 현상에 의해 레지스트 패턴을 형성했다. 전자선의 가속 전압은 50keV로 했다.
화학 증폭형 레지스트 A：콘트라스트값 γ=80
화학 증폭형 레지스트 B：콘트라스트값 γ=33
화학 증폭형 레지스트 C：콘트라스트값 γ=27
화학 증폭형 레지스트 D：콘트라스트값 γ=12
화학 증폭형 레지스트 E：콘트라스트값 γ=11
(평가)　
라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴의 CD 선형성을 도 3에 나타낸다.
도 3에 있어서, 각 레지스트와 관련하여 좌측의 막대선(좌상향 사선으로 처리한 막대선)은, 한계 해상의 영향을 받기 어려운 큰 패턴(500nm~100nm 범위의 L＆S 패턴)으로 비교한 경우이며, 이 조건에 의하면, 반사형 마스크 블랭크 상에서는, 콘트라스트값 γ가 작아짐으로써 CD 선형성이 좋아지는 경향이 있는 것을 알 수 있다. 콘트라스트값 γ가 30 이하인 레지스트 C, D, E에서는, 디자인 룰이 DRAM hp32nm에서 요구되는 4.8nm 이하의 CD 선형성을 만족시키는 것을 알 수 있다.
도 3에 있어서, 각 레지스트와 관련하여 우측의 막대선은 500nm~70nm 범위의 L＆S 패턴으로 비교한 경우이다. 이 조건에 의하면, 반사형 마스크 블랭크 상에서는, 콘트라스트값 γ가 25 이하인 레지스트 D, E에서는, 디자인 룰이 DRAM hp23nm에서 요구되는 3.4nm 이하의 CD 선형성을 충분히 만족시키는 것을 알 수 있다.
화학 증폭형 레지스트 A, B, C, D, E와 관련하여, 500nm~70nm 범위의 L＆S 패턴의 패턴 사이즈(nm)와 CD 선형성(nm)과의 관계를 도 4에 나타낸다.
도 5에 화학 증폭형 레지스트 A, B, C, D, E와 노광 허용도 EL(nm/％Dose)과의 관계를 나타낸다. 이때 500nm의 설계 패턴으로 비교했다.
도 5에 나타내는 바와 같이 화학 증폭형 레지스트 A, B, C, D, E의 콘트라스트값 γ가 작아짐에 따라, 노광 허용도 EL의 값도 작아지는 경향이 보인다. 이에 따르면, 레지스트 C, D, E에서는 노광 허용도 EL이 0.7nm/％Dose 이하를 만족시키고 있는 것을 알 수 있다.
화학 증폭형 레지스트 A는 500nm의 홀 패턴을 해상하고, 300nm의 홀 패턴은 해상할 수 없다. 화학 증폭형 레지스트 A는 70nm의 라인 앤드 스페이스(L＆S) 패턴을 해상하고, 60nm의 L＆S 패턴은 해상할 수 없다. 화학 증폭형 레지스트 A는 500~100nm 범위의 L＆S 패턴과 관련하여 레지스트 패턴의 CD 선형성은 10.5nm 이며, 500nm~70nm 범위의 L＆S 패턴과 관련하여 레지스트 패턴의 CD 선형성은 17.7nm 이다.
화학 증폭형 레지스트 B는 125nm의 홀 패턴을 해상하고, 100nm의 홀 패턴은 해상할 수 없다. 화학 증폭형 레지스트 B는 60nm의 L＆S 패턴을 해상하고, 50nm의 L＆S 패턴은 해상할 수 없다. 화학 증폭형 레지스트 B는 500~100nm 범위의 L＆S 패턴과 관련하여, 레지스트 패턴의 CD 선형성은 5.0nm 이며, 500nm~70nm 범위의 레지스트 패턴의 CD 선형성은 7.7nm 이다.
화학 증폭형 레지스트 C는 100nm의 홀 패턴을 해상하고, 80nm의 홀 패턴은 해상할 수 없다. 화학 증폭형 레지스트 C는 60nm의 L＆S 패턴을 해상하고, 50nm의 L＆S 패턴은 해상할 수 없다. 화학 증폭형 레지스트 C는 500~100nm 범위의 L＆S 패턴과 관련하여, 레지스트 패턴의 CD 선형성은 3.9nm 이며, 500nm~70nm 범위의 레지스트 패턴의 CD 선형성은 6.6nm 이다.
화학 증폭형 레지스트 D는 60nm의 홀 패턴을 해상하고, 50nm의 홀 패턴은 해상할 수 없다. 화학 증폭형 레지스트 D는 50nm의 L＆S 패턴을 해상하고, 45nm의 L＆S 패턴은 해상할 수 없다. 화학 증폭형 레지스트 D는 500~100nm 범위의 L＆S 패턴과 관련하여, 레지스트 패턴의 CD 선형성은 1.1nm 이며, 500nm~70nm 범위의 레지스트 패턴의 CD 선형성은 1.5nm 이다.
화학 증폭형 레지스트 E는 80nm의 홀 패턴을 해상하고, 70nm의 홀 패턴은 해상할 수 없다. 화학 증폭형 레지스트 E는 45nm의 L＆S 패턴을 해상하고, 40nm의 L＆S 패턴은 해상할 수 없다. 화학 증폭형 레지스트 E는 500~100nm 범위의 L＆S 패턴과 관련하여, 레지스트 패턴의 CD 선형성은 0.7nm 이며, 500nm~70nm 범위의 레지스트 패턴의 CD 선형성은 0.7nm 이다.
상기와 같이, 콘트라스트값 γ가 작아짐으로써 해상 성능(최소 해상 치수)이 향상하고, CD 선형성이 향상하는 것을 알 수 있다.
(반사형 마스크의 제작)
상기에서 얻어진 복수의 반사형 마스크 블랭크 상에, 상기에 나타내는 전자선 묘화용 레지스트막 A~E를 각각 형성하고, 전자선 묘화기를 사용하여 소정의 패턴 묘화를 실시하고, 묘화 후 현상에 의해 레지스트 패턴을 상기와 마찬가지로 하여 형성했다.
다음으로, 이 레지스트 패턴을 마스크로서 염소 가스를 이용하여 흡수체막의 최상층 및 하층을 드라이 에칭하고, 흡수체막에 하층과 최상층의 적층 패턴으로 이루어지는 전사 패턴을 형성했다.
또, 염소와 산소의 혼합 가스를 이용하고, 반사 영역상(흡수체막의 패턴이 없는 부분)에 잔존하고 있는 버퍼막을 흡수체막의 패턴에 따라 드라이 에칭에 의해 제거하고, 표면에 Ru보호막을 구비한 다층 반사막을 노출시켜 반사형 마스크를 얻었다.
얻어진 반사형 마스크의 최종 확인 검사를 실시한 바, 화학 증폭형 레지스트 D, E를 이용한 경우에 있어서는 디자인 룰이 DRAM hp23nm 세대의 패턴을 설계 대로 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 화학 증폭형 레지스트 C를 이용한 경우에 있어서는 디자인 룰이 DRAM hp32nm 세대의 패턴을 설계 대로 형성하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 화학 증폭형 레지스트 A, B를 이용한 경우에 있어서는 디자인 룰이 DRAM hp32nm 세대의 패턴을 설계 대로 형성할 수 없었다.
(참고예)
막두께가 69nm인 MoSi계 위상 시프트막 상에 막두께가 48nm인 Cr계 차광막을 갖는 복수의 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크의 상기 Cr계 차광막 상에, 상기에 나타내는 전자선 묘화용 레지스트막 A, B를 각각 형성하고, 전자선 묘화기를 사용하여 소정의 패턴 묘화를 실시하고, 묘화 후, 현상에 의해 레지스트 패턴을 형성했다. 전자선의 가속 전압은 50keV로 했다.
막두께가 60nm인 MoSi계 차광막을 갖는 바이너리 마스크 블랭크의 상기 MoSi계 차광막 상에, 상기에 나타내는 전자선 묘화용 레지스트막 E를 형성하고, 전자선 묘화기를 사용하여 소정의 패턴 묘화를 실시하고, 묘화 후, 현상에 의해 레지스트 패턴을 형성했다. 전자선의 가속 전압은 50keV로 했다.
화학 증폭형 레지스트 A, B, E와 관련하여, 500nm~70nm 범위의 L＆S 패턴의 패턴 사이즈(nm)와 CD 선형성(nm)과의 관계를 도 6에 나타낸다. 어느 레지스트에 있어서도 500nm~70nm 범위에서 CD 선형성(nm)은 양호하다.
도 7에 있어서, 각 레지스트와 관련하여 우측의 막대선(우상향 사선으로 처리한 막대선)은, 도 6의 결과, 즉 하프톤형 위상 시프트 마스크 또는 바이너리 마스크 블랭크 상에 형성된 레지스트 패턴과 관련하여 500nm~70nm 범위의 CD 선형성(nm)의 범위를 나타낸다. 레지스트 A, B, E의 CD 선형성은 각각 2.8nm, 3.6nm, 1.8nm로 양호하다.
도 7에 있어서, 각 레지스트와 관련하여 좌측의 막대선은, 도 3의 우측의 막대선, 즉 반사형 마스크 블랭크 상에 형성된 레지스트 패턴과 관련하여 500nm~70nm 범위의 CD 선형성(nm)의 범위를 나타낸다.
도 7에서, 하프톤형 위상 시프트 마스크 또는 바이너리 마스크 블랭크상이면, 환언하면 반사형 마스크 블랭크상이 아니면, 화학 증폭형 레지스트 A, B, E는 모두 양호한 CD 선형성을 얻을 수 있는 것을 나타내고 있다. CD 선형성의 저하는 반사형 마스크 블랭크 상의 특유한 현상이다.
1 기판
2 다층 반사막
3 버퍼막
4 흡수체막
4a 하층
4b 최상층
5 레지스트막
10 반사형 마스크 블랭크
20 반사형 마스크

Claims (12)

  1. 기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크로서,
    상기 흡수체막 상에 전자선 묘화용 레지스트막이 설치되고,
    상기 전자선 묘화용 레지스트막의 콘트라스트값 γ가 30 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
  2. 기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크로서,
    상기 흡수체막 상에 전자선 묘화용 레지스트막이 설치되고,
    상기 전자선 묘화용 레지스트막의 노광 허용도가 0.7nm/％Dose 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레지스트막의 콘트라스트값 γ가 25 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반사형 마스크 블랭크는 EUV광을 노광광으로 하는 EUV 리소그래피에서 이용되는 반사형 마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 흡수체막은 탄탈을 포함하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 다층 반사막의 층수는 10주기 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 레지스트막이 화학 증폭형 레지스트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
  8. 기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 흡수체막 상에 콘트라스트값 γ가 30 이하인 전자선 묘화용 레지스트막을 설치하는 공정과,
    전자선 묘화에 의해서 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
  9. 기판과, 그 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 그 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 흡수체막 상에 노광 허용도가 0.7nm/％Dose 이하인 전자선 묘화용 레지스트막을 설치하는 공정과,
    전자선 묘화에 의해서 레지스트 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 레지스트막의 콘트라스트값 γ가 25 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 전자선 묘화에 있어서, 전자선의 가속 전압을 50keV 이상으로 하여 노광하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
  12. 반사형 마스크로서, 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 마스크 블랭크를 이용하여, 상기 흡수체막을 패터닝하여 제조된 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
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