KR20180116758A - Euv 노광용 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 과제는 60㎚ 이하의 막 두께에서 EUV광의 반사율을 2％ 이하로 억제하여, 마스크 가공이 용이한 반사형 마스크 블랭크를 제공하는 것이다. 본 발명은, 기판(11) 위에 EUV광을 반사하는 다층 반사막(12)과, 마스크 가공 시에 부분적으로 에칭되는 패턴막(16)을, 기판측으로부터 이 순서로 구비하는 바이너리형의 반사형 마스크 블랭크(10)이며, 상기 패턴막(16)은 EUV광을 흡수하는 흡수체막(14)과, 표면 반사 증강막(15)을, 기판측으로부터 이 순서로 구비하고 있고, 파장 13.53㎚에 있어서의, 상기 흡수체막(14)의 굴절률을 nABS, 흡수 계수를 kABS라고 하고, 상기 표면 반사 증강막(15)의 굴절률을 n, 흡수 계수를 k라고 했을 때, ((n－1)2＋k2)1/2>((nABS－1)2＋kABS 2)1/2＋0.03으로 나타나는 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
Description
본 발명은 반도체 제조의 노광 프로세스에서 사용되는 EUV(Etreme Ultra Violet: 극단자외) 노광용 마스크를 제조하기 위한 원판인 반사형 마스크 블랭크 및 해당 반사형 마스크 블랭크의 패턴막에 마스크 패턴을 형성하여 이루어지는 반사형 마스크에 관한 것이다.
종래, 반도체 제조에서 사용되는 노광 장치의 광원에는 파장 365 내지 193㎚의 자외광이 사용되어 오고 있다. 파장이 짧을수록 노광 장치의 해상도는 높아진다. 그래서, 차세대의 노광 장치의 광원으로서, 중심 파장 13.53㎚의 EUV광이 유망시되고 있다.
EUV광은 많은 물질에 대하여 흡수되기 쉬워, 노광 장치에 굴절 광학계를 사용할 수 없다. 이로 인해, EUV 노광에서는 반사 광학계 및 반사형 마스크가 사용되고 있다.
이와 같은 반사형 마스크는 기판 위에 EUV광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 다층 반사막 위에 EUV광을 흡수하는 흡수체막이 패터닝되어 있다. 다층 반사막과 흡수체막 사이에는 마스크 패턴을 형성할 때의 에칭으로부터 다층 반사막을 보호하기 위한 보호막이 통상 형성되어 있다.
기판으로서는, 노광 시의 열팽창에 의한 패턴 변형을 억제할 목적으로 합성 석영에 소량의 티타늄을 첨가한 저열팽창 유리가 자주 사용된다. 다층 반사막으로서는, 몰리브덴막과 실리콘막을 교대로 40주기 정도 적층한 막이 통상 사용되고 있다. 보호막에는 두께 1 내지 5㎚의 루테늄계 재료가 통상 사용된다. 루테늄계 재료는 산소를 포함하지 않는 가스에 대하여 매우 에칭되기 어려워, 마스크 가공 시의 에칭 스토퍼로서 기능한다. 흡수체막에는 탄탈륨계 재료가 자주 사용된다. 마스크 가공 후의 패턴 결함 검사를 용이하게 하기 위해, 흡수체막을 2층 구조, 예를 들어 질화탄탈막과 산질화탄탈막의 2층 구조로 하는 일도 자주 행해지고 있다.
노광 장치의 조명 광학계로부터 반사형 마스크에 입사된 EUV광은 흡수체막이 없는 부분(개구부)에서는 반사되고, 흡수체막이 있는 부분(비개구부)에서는 흡수되어, 마스크 패턴이 노광 장치의 축소 투영 광학계를 통해 웨이퍼 위에 전사된다. 반사형 마스크에 EUV광은 통상 6도 경사진 방향으로부터 입사된다. 흡수체막의 막 두께가 두꺼우면, 흡수체막의 그림자가 되는 부분이 발생하여, 웨이퍼 위에 충실하게 마스크 패턴을 전사할 수 없게 된다. 이 문제는 마스크 패턴의 선 폭이 작아질수록 현저해지기 때문에, 흡수체막의 막 두께를 더 얇게 할 것이 요구되고 있다.
EUV 노광에 있어서 고정밀도의 패턴 전사를 행하기 위해서는, 바이너리형 마스크의 경우, 비개구부의 반사율을 2％ 이하로 억제할 필요가 있다. 특허문헌 1에서는 반사율이 흡수체막의 막 두께에 의존하여 진동하는 것이 개시되어 있다. 도 14는 특허문헌 1에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 개략 단면도이다. 도 14에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(100)에서는 기판(110) 위에 다층 반사막(120), 보호막(130) 및 흡수체막(140)의 순서로 형성되어 있다. 도 14에 나타낸 반사형 마스크 블랭크(100)의 반사율이 흡수체막(140)의 막 두께에 의존하여 진동하는 것은 다층 반사막(120)에서 반사되는 반사광 A와 흡수체막(140)의 표면에서 반사되는 반사광 B에서 간섭이 발생하기 때문이다. 흡수체막의 막 두께에 의존하여 진동하는 반사율에는 극소값이 존재하고, 이 극소값이 2％ 이하가 되도록 흡수체막의 막 두께를 설정할 필요가 있다.
또한, 특허문헌 2에서는, 도 15에 나타낸 바와 같이 흡수체막으로서, 저굴절 재료막과 고굴절 재료막을 교대로 복수 주기 적층한 적층 흡수체(240)를 구비한 반사형 마스크 블랭크(200)가 개시되어 있다. 도 15에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(200)에서는, 기판(210) 위에 다층 반사막(220), 보호막(230) 및 적층 흡수체(240)의 순서로 형성되어 있다. 이와 같이 함으로써, 적층 흡수체(240)로부터 반사되는 반사광 B의 진폭이 커지고, 다층 반사막(220)에서 반사되는 반사광 A와의 간섭 효과도 커진다. 이 결과, 반사율이 2％ 이하가 되는 흡수체막의 막 두께를, 특허문헌 1에 비해 얇게 하는 것이 가능해진다.
Proceedings of SPIE Vol. 9635 (2015) 96351C
상술한 특허문헌 1에 개시된 종래의 반사형 마스크 블랭크(100)에 있어서는, 흡수체막(140)의 막 두께는 60㎚를 초과하는 두께로 할 필요가 있다. 도 16에 흡수체막을 질화탄탈막과 산질화탄탈막(5㎚ 두께)의 2층 구조로 하여 반사율을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 여기서, 파장 13.53㎚에 있어서의, 질화탄탈륨의 굴절률 n 및 흡수 계수 k는 (n, k)＝(0.947, 0.031), 산질화탄탈륨의 굴절률 n 및 흡수 계수 k는 (n, k)＝(0.959, 0.028)로 했다. 흡수체막(140)의 막 두께 54㎚에서 2％의 반사율이 얻어지지만, 성막 시의 1㎚ 정도의 막 두께 변동을 고려하면, 막 두께 54㎚에서의 실시는 현실적이지 않다. 막 두께 변동을 고려하면, 흡수체막의 막 두께가 61㎚ 부근에서 2％ 이하의 반사율이 얻어진다.
이에 비해, 특허문헌 2에 개시된 반사형 마스크 블랭크스(200)에서는, 적층 흡수체(240)로부터의 반사광 B의 진폭이 종래의 반사형 마스크 블랭크(100)에 비해 커지기 때문에, 흡수체막의 막 두께가 60㎚ 이하여도 2％ 이하의 반사율이 달성 가능하다.
그러나, 특허문헌 2에 개시된 반사형 마스크 블랭크스(200)에서는, 흡수체막을 저굴절 재료막과 고굴절 재료막을 교대로 복수 주기 적층한 적층 흡수체(240)로 구성하고 있지만, 비특허문헌 1에 의하면, 마스크 가공을 위해 다층막을 에칭 혹은 세정할 때, 다층막의 측벽에 대미지가 발생하는 문제가 있다. 적층 흡수체(240)의 경우도 동일한 문제가 염려된다.
본 발명의 목적은, 패턴막의 막 두께를 얇게 해도 EUV광의 반사율을 2％ 이하로 할 수 있어, 마스크 가공이 용이한 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 요지를 갖는다.
<1> 기판 위에 EUV광을 반사하는 다층 반사막과, 마스크 가공 시에 부분적으로 에칭되는 패턴막을, 기판측으로부터 이 순서로 구비하는 바이너리형의 반사형 마스크 블랭크이며, 상기 패턴막은, EUV광을 흡수하는 흡수체막과, 표면 반사 증강막을, 기판측으로부터 이 순서로 구비하고 있고,
파장 13.53㎚에 있어서의, 상기 흡수체막의 굴절률을 nABS, 흡수 계수를 kABS라고 하고, 상기 표면 반사 증강막의 굴절률을 n, 흡수 계수를 k라고 했을 때, ((n－1)2＋k2)1/2>((nABS－1)2＋kABS 2)1/2＋0.03으로 나타나는 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
<2> 상기 표면 반사 증강막은 상기 굴절률 n이 0.95 이하인 것을 특징으로 하는 <1>에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<3> 상기 표면 반사 증강막의 막 두께 d는 상기 굴절률 n을 사용하여, 13.53㎚/4n×0.5<d<13.53㎚/4n×1.5로 나타나는 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 <1> 또는 <2>에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<4> 상기 흡수체막의 막 두께를 dABS라고 할 때, 상기 표면 반사 증강막의 막 두께 d가,
d<1/10×dABS
로 나타나는 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 <3>에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<5> 상기 표면 반사 증강막은 루테늄을 포함하는 루테늄계 재료막인 것을 특징으로 하는 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<6> 상기 패턴막에 있어서, 상기 흡수체막과, 표면 반사 증강막 사이에, 파장 13.53㎚에 있어서의 굴절률 nB가, n<nABS<nB로 나타나는 조건을 만족시키는 표면 반사 보조막을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<7> 상기 표면 반사 보조막은 파장 13.53㎚에 있어서의 굴절률 nB가 0.95 이상인 것을 특징으로 하는 <6>에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<8> 상기 표면 반사 보조막의 막 두께 dB는 상기 굴절률 nB를 사용하여, 13.53㎚/4nB×0.5<dB<13.53㎚/4nB×1.5로 나타나는 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 <6> 또는 <7>에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<9> 상기 표면 반사 보조막은, 실리콘을 포함하는 실리콘계 재료막 또는 알루미늄을 포함하는 알루미늄계 재료막인 것을 특징으로 하는 <6> 내지 <8> 중 어느 하나에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<10> 상기 다층 반사막과, 상기 패턴막 사이에, 상기 다층 반사막을 보호하기 위한 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<11> 상기 패턴막 위에, 마스크 가공 시에 제거되는 하드 마스크막을 구비하는 것을 특징으로 하는 <1> 내지 <10> 중 어느 하나에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<12> 상기 하드 마스크막은, 탄탈륨계 재료를 포함하는 탄탈륨계 재료막, 크롬계 재료를 포함하는 크롬계 재료막 및 실리콘계 재료를 포함하는 실리콘계 재료막을 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 <11>에 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
<13> <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 패턴 마스크막에 패턴을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이너리형의 반사형 마스크이다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크는 마스크 가공 시에 부분적으로 에칭되는 패턴막이, 흡수체막과, 표면 반사 증강막을 이 순서로 구비한다. 표면 반사 증강막의 존재에 의해, 패턴막 표면에서 반사되는 EUV광의 진폭이 커져, 다층 반사막에서 반사되는 EUV광과의 간섭 효과도 커진다. 이 간섭 효과를 이용함으로써, 반사율이 2％ 이하가 되는 패턴막 두께를, 종래의 흡수체막 두께에 비해 얇게 할 수 있다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크는 막 구성이 단순하기 때문에, 마스크 가공도 용이하다.
도 1은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 실시 형태 1을 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1과 동일한 도면이다. 단, 표면 반사 증강막(15)과 흡수체막(14)의 계면으로부터의 반사광 C가 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이고 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우와, 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크이고 흡수체막이 TaN막과 TaON막(막 두께 5㎚)의 2층 구조인 경우에 대하여, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막) 또는 흡수체막의 막 두께(TaN막＋TaON막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이고 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚, 1.69㎚, 5.08㎚)의 2층 구조인 경우에 대하여, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 금속 원소의 복소 굴절률도이다.
도 6은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이고 패턴막이 TaN막과 Pd막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우와, 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크이고 흡수체막이 TaN막과 TaON막(막 두께 5㎚)의 2층 구조인 경우에 대하여, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Pd막) 또는 흡수체막의 막 두께(TaN막＋TaON막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이고 패턴막이 TaN막과 Ni막(막 두께 3.57㎚)의 2층 구조인 경우와, 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크이고 흡수체막이 TaN막과 TaON막(막 두께 5㎚)의 2층 구조인 경우에 대하여, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ni막) 또는 흡수체막의 막 두께(TaN막＋TaON막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이고 패턴막이 TaN막과 Cr막(막 두께 3.63㎚)의 2층 구조인 경우와, 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크이고 흡수체막이 TaN막과 TaON막(막 두께 5㎚)의 2층 구조인 경우에 대하여, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Cr막) 또는 흡수체막의 막 두께(TaN막＋TaON막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 실시 형태 2를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우 및 TaN막, Al막(막 두께 3.37㎚) 및 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 3층 구조인 경우에, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막 또는 TaN막＋Al막＋Ru막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우 및 TaN막, Si막(3.38㎚) 및 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 3층 구조인 경우에, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막 또는 TaN막＋Si막＋Ru막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 실시 형태 3을 나타내는 개략 단면도이다.
도 13은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우에, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막)와 위상 시프트양의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 14는 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크의 개략 단면도이다.
도 15는 특허문헌 2의 반사형 마스크 블랭크의 개략 단면도이다.
도 16은 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막이 TaN막과 TaON막(막 두께 5㎚)의 2층 구조인 경우에, 흡수체막의 막 두께(TaN막＋TaON막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 도 1과 동일한 도면이다. 단, 표면 반사 증강막(15)과 흡수체막(14)의 계면으로부터의 반사광 C가 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이고 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우와, 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크이고 흡수체막이 TaN막과 TaON막(막 두께 5㎚)의 2층 구조인 경우에 대하여, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막) 또는 흡수체막의 막 두께(TaN막＋TaON막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이고 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚, 1.69㎚, 5.08㎚)의 2층 구조인 경우에 대하여, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 금속 원소의 복소 굴절률도이다.
도 6은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이고 패턴막이 TaN막과 Pd막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우와, 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크이고 흡수체막이 TaN막과 TaON막(막 두께 5㎚)의 2층 구조인 경우에 대하여, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Pd막) 또는 흡수체막의 막 두께(TaN막＋TaON막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이고 패턴막이 TaN막과 Ni막(막 두께 3.57㎚)의 2층 구조인 경우와, 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크이고 흡수체막이 TaN막과 TaON막(막 두께 5㎚)의 2층 구조인 경우에 대하여, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ni막) 또는 흡수체막의 막 두께(TaN막＋TaON막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크이고 패턴막이 TaN막과 Cr막(막 두께 3.63㎚)의 2층 구조인 경우와, 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크이고 흡수체막이 TaN막과 TaON막(막 두께 5㎚)의 2층 구조인 경우에 대하여, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Cr막) 또는 흡수체막의 막 두께(TaN막＋TaON막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 실시 형태 2를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우 및 TaN막, Al막(막 두께 3.37㎚) 및 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 3층 구조인 경우에, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막 또는 TaN막＋Al막＋Ru막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우 및 TaN막, Si막(3.38㎚) 및 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 3층 구조인 경우에, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막 또는 TaN막＋Si막＋Ru막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 실시 형태 3을 나타내는 개략 단면도이다.
도 13은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우에, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막)와 위상 시프트양의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 14는 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크의 개략 단면도이다.
도 15는 특허문헌 2의 반사형 마스크 블랭크의 개략 단면도이다.
도 16은 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막이 TaN막과 TaON막(막 두께 5㎚)의 2층 구조인 경우에, 흡수체막의 막 두께(TaN막＋TaON막)와 반사율의 관계를 나타낸 그래프이다.
(실시 형태 1)
본 발명의 실시 형태 1을 설명하기 전에, 특허문헌 1에 있어서 반사율이 흡수체막 두께에 의존하여 진동하는 원인을 설명한다. 먼저, 도 14에 있어서 흡수체막(140)이 존재하지 않는 경우를 생각하면, 다층 반사막(120)으로부터의 반사광 A만이 존재한다. 반사광 A의 보호막(130) 표면에서의 진폭을 rML이라고 하면, 반사형 마스크 블랭크(100)의 반사율 R은 하기 식 (1)로 표현된다.
통상 사용되는, 몰리브덴과 실리콘으로 구성되는 40층의 다층 반사막의 경우, 노광 파장 λ＝13.53㎚에서의 반사율 R은 70％ 정도가 된다.
이어서, 흡수체막(140)이 존재하는 경우를 생각한다. 흡수체막(140)의 굴절률을 nABS, 흡수 계수를 kABS, 막 두께를 dABS라고 하면, 다층 반사막(120)으로부터의 반사광 A의 흡수체막(140) 표면에서의 진폭은, 반사광 A가 흡수체막(140)을 왕복하기 때문에, 하기 식 (2)로 표현된다.
정확하게는, 경사 입사광에 의한 보정이 있지만, 그 영향은 cos(6°)＝0.995로 1％ 이하이기 때문에 무시했다.
흡수체막(140)이 존재하면, 흡수체막(140) 표면에서의 반사광 B가 발생하고, 그 진폭을 rS라고 하면, 반사형 마스크 블랭크(100)의 반사율 R은 근사적으로 하기 식 (3)으로 표현된다.
그 밖에도, 흡수체막(140) 내에서의 다중 반사가 발생하지만, 그 영향은 작다.
식 (3)을 다시 쓰면, 하기 식 (4)로 표현된다.
여기서 Φ는 rML과 rS의 위상차이다. 식 (4)의 제 3항은 다층 반사막(120)으로부터의 반사광 A와 흡수체막(140) 표면에서의 반사광 B의 간섭항을 나타낸다. 이 영향에 의해, 반사율 R은 흡수체막 두께 dABS에 의존하여 진동한다.
특허문헌 1에 있어서는, 상기 간섭 현상을 이용하여 반사율이 극소가 되도록 막 두께를 설정하고 있다. 도 16의 시뮬레이션 결과에 나타낸 바와 같이, 흡수체막을 질화탄탈륨(TaN)막과 산질화탄탈륨(TaON)막(5㎚ 두께)의 2층 구조로 한 경우, 흡수체막의 막 두께가 61㎚ 부근에서 반사율은 극소값이 되고, 2％ 이하의 반사율이 얻어진다.
식 (4)로부터 판단한 바와 같이 간섭항은 흡수체막 표면으로부터의 반사광 B의 진폭의 절댓값 |rS|에 비례하고 있다. 그로 인해, 반사광 B의 진폭의 절댓값이 커지면 간섭 효과가 커지고, 결과적으로 반사율 R의 극소값을 작게 할 수 있다.
그런데, 흡수체 표면의 반사광 B의 진폭 rABS는 흡수체막의 굴절률을 nABS, 흡수 계수를 kABS라고 하면 하기 식 (5)로 표현된다.
그로 인해, 절댓값은 하기 식 (6)으로 표현된다.
흡수체막 표면의 반사광 B의 진폭의 절댓값 |rABS|를 크게 하기 위해서는, 가능한 한 굴절률 nABS가 작은 흡수체 재료를 선택하는 것이 바람직하다. 그러나, 흡수체 재료의 선정에는 광학 상수, 막 응력, 에칭 레이트, 세정 내성, 결함 검사 대응, 결함 수정 대응 등 다양한 조건이 부과된다. 흡수체 재료를 현재의 탄탈륨계 재료로부터 변경하기 위해서는, 다양한 과제를 해결할 필요가 있다.
본 발명의 실시 형태 1의 반사형 마스크 블랭크를 도 1에 나타낸다. 도 1에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(10)에서는 기판(11) 위에 다층 반사막(12), 보호막(13) 및 마스크 가공 시에 부분적으로 에칭되는 패턴막(16)의 순서로 형성되어 있다. 패턴막(16)은 흡수체막(14)과, 표면 반사 증강막(15)을 이 순서로 구비한다. 도 1에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(10)에서는, 마스크 패턴막(16)이, 흡수체막(14)과, 표면 반사 증강막(15)을 이 순서로 구비함으로써, 다층 반사막(12)에서 반사되는 반사광 A, 마스크 패턴막(16) 표면을 이루는 표면 반사 증강막(15)의 표면에서 반사되는 반사광 B에서 간섭이 발생한다. 이에 의해, 흡수체막(14)의 선택을 용이하게 하면서 표면 반사광을 강화할 수 있다.
도 1에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(10)에 있어서, 표면 반사 증강막(15)의 굴절률을 n, 흡수 계수를 k라고 하면, 표면 반사 증강막(15)의 표면에서 반사되는 반사광 B의 진폭의 절댓값은 하기 식 (7)로 표현된다.
도 1에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(10)에서는, 상기에서 나타낸 흡수체막 표면의 반사광 B의 진폭의 절댓값 |rABS|보다도, 표면 반사 증강막(15)의 표면에서 반사되는 반사광 B의 진폭의 절댓값 |r|을 크게 함으로써, 간섭 효과가 커져, 반사형 마스크 블랭크(10)의 반사율 R의 극소값을 작게 할 수 있다.
도 1에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(10)에서는, 파장 13.53㎚에 있어서의, 흡수체막(14)의 굴절률을 nABS, 흡수 계수를 kABS라고 하고, 표면 반사 증강막(15)의 굴절률을 n, 흡수 계수를 k라고 했을 때에, 하기 식 (8)을 만족시킨다.
또한, 상기 식 (8)은 상기 식 (6), (7)로부터 도출한 것이다. EUV광의 파장 영역에서는 흡수체막(14)의 굴절률 nABS 및 표면 반사 증강막(15)의 굴절률 n은 1에 가까운 값을 취하고, 흡수체막(14)의 흡수 계수를 kABS 및 표면 반사 증강막(15)의 흡수 계수 k는 0에 가까운 값을 취한다. 그로 인해, 식 (6), (7)에 있어서의 분모는 흡수체막(14) 및 표면 반사 증강막(15)의 구성 재료에 상관없이 대략 2가 된다. 또한, 식 (8)의 우변의 상수, 0.03은 도 5에 나타내는 금속 원소의 복소 굴절률도로부터, 표면 반사 증강막(15)의 구성 재료와, 흡수체막(14)의 구성 재료를 특정할 때에 알아낸 값이다.
상기 식 (8)을 만족시킴으로써, 간섭 효과가 커져, 반사형 마스크 블랭크(10)의 반사율 R의 극소값을 작게 할 수 있다.
또한, 표면 반사 증강막(15)의 굴절률 n을 흡수체막(14)의 굴절률 nABS보다 작게 선택하면, 반사광 B의 진폭의 절댓값을 크게 취할 수 있다. 흡수체막(14)을 종래의 탄탈륨계 재료로 한 경우, 표면 반사 증강막(15)의 굴절률 n은 0.95 이하가 바람직하다.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(10)에서는, 표면 반사 증강막(15)과 흡수체막(14)의 계면으로부터의 반사광 C도 발생한다. 반사광 B, C의 위상을 정렬시킴으로써, 반사광 A, 반사광 B, C에서 간섭이 발생하여, 표면 반사광을 더욱 강화할 수 있다. 반사광 B와 반사광 C의 위상이 정렬되는 조건은, 표면 반사 증강막(15)의 굴절률 n과 막 두께 d를 사용하여, 하기 식 (9)로 부여된다. 이것이, 표면 반사 증강막(15)의 막 두께 d의 최적값이 된다.
도 3에 흡수체막(14)으로서 질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 증강막(15)으로서 루테늄(Ru)막을 선정한 경우의, 반사율의 막 두께 의존성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 루테늄막의 굴절률 n 및 흡수 계수 k로서는, 파장 13.53㎚에 있어서의 수치, (n, k)＝(0.886, 0.017)을 사용했다.
또한, 루테늄막의 막 두께는 상기 식 (9)로부터, 13.53㎚/4/0.886＝3.82㎚로 했다.
또한, 도 3에 있어서의 횡축에는, 흡수체막(14)과 표면 반사 증강막(15)의 막 두께의 합계값인 패턴막(16)의 막 두께를 선택했다.
도 3에는 도 16의 시뮬레이션 결과, 즉, 특허문헌 1에 기재된 반사형 마스크 블랭크에 대한 시뮬레이션 결과를 함께 나타냈다.
양자를 비교하면, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크 쪽이 반사율의 진폭이 큰 것을 알 수 있다. 이것은, 루테늄의 굴절률이 탄탈륨계 재료의 굴절률보다 작기 때문에, 표면 반사가 강해지기 때문이다. 반사율을 2％ 이하로 하기 위해서는, 종래는 흡수체막 두께를 61㎚ 정도로 할 필요가 있었지만, 본 발명에서는 패턴막 두께를 48㎚ 정도까지 박막화할 수 있다.
도 4는 도 3과 동일하게 흡수체막(14)으로서 질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 증강막(15)으로서 루테늄(Ru)막을 선정한 경우의, 반사율의 막 두께 의존성을 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있다. 단, 도 4는 Ru막의 막 두께가 1.69㎚, 3.82㎚, 5.08㎚의 3가지이다. Ru막의 막 두께가 최적값인 3.82㎚인 경우에 비하여, Ru막의 막 두께가 1.69㎚, 5.08㎚인 경우는, 반사율의 진폭이 작아졌다.
또한, 표면 반사 증강막(15)의 막 두께 d의 적합값은 시뮬레이션의 결과로부터 하기 식 (10)이 된다.
상기로부터 명백해진 바와 같이, 표면 반사 증강막(15)으로서, 루테늄(Ru)막은 적합한 특성을 갖고 있지만, 다층 반사막(12)의 보호막(13)으로서도 사용되기 때문에, 흡수체막(14)을 구성하는 탄탈륨계 재료에 비해 에칭되기 어렵다. 그로 인해, 표면 반사 증강막(15)이 Ru막인 경우, 표면 반사 증강막(15)의 막 두께를 얇게 하여, 마스크 가공성을 향상시키는 것이 바람직하다. 표면 반사 증강막(15)이 Ru막인 경우, 흡수체막(14)의 막 두께를 dABS라고 할 때, 표면 반사 증강막(15)의 막 두께 d가 하기 식 (11)을 만족시키는 것이 바람직하다.
상기에서는 표면 반사 증강막(15)이 Ru막인 경우에 대하여 설명했지만, 표면 반사 증강막(15)의 구성 재료는 이에 한정되지 않고, 흡수체막(14)의 굴절률 nABS, 흡수 계수 kABS의 관계에서, 굴절률 n, 흡수 계수 k가 상기 식 (8)을 만족시키면 된다.
도 5에 금속 원소의 복소 굴절률도를 나타낸다. 도 5 중의 파선은 하기 식 (12)에 상당한다.
도 5 중, 파선보다도 우측의 금속 원소가 흡수체막(14)의 구성 재료인 경우, 파선보다도 좌측의 금속 원소를 표면 반사 증강막(15)의 구성 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 흡수체막(14)의 구성 재료가, TaN, TaON 등의 탄탈륨계 재료인 경우, 표면 반사 증강막(15)의 구성 재료로서는, Ag, Pt, Pd, Au, Ru, Ni를 사용할 수 있다.
또한, 표면 반사 증강막(15)의 구성 재료가 상기한 Ru 이외의 재료인 경우도, 표면 반사 증강막(15)의 막 두께 d의 적합값은 상기 식 (10)이 된다. 또한, 표면 반사 증강막(15)의 구성 재료가, 탄탈륨계 재료에 비해 에칭되기 어려운 경우는, 표면 반사 증강막(15)의 막 두께 d는 상기 식 (11)을 만족시키는 것이 바람직하다.
도 6에 흡수체막(14)으로서 질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 증강막(15)으로서 팔라듐(Pd)막을 선정한 경우의, 반사율의 막 두께 의존성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 팔라듐(Pd)은 도 5 중, 파선보다도 좌측에 위치한다. 팔라듐막의 굴절률 n 및 흡수 계수 k로서는, 파장 13.53㎚에 있어서의 수치, (n, k)＝(0.876, 0.046)을 사용했다.
또한, 팔라듐막의 막 두께는 상기 식 (9)로부터, 13.53㎚/4/0.876＝3.86㎚로 했다.
또한, 도 6에 있어서의 횡축에는 흡수체막(14)과 표면 반사 증강막(15)의 막 두께의 합계값인 패턴막(16)의 막 두께를 선택했다.
도 6에는 도 16의 시뮬레이션 결과, 즉, 특허문헌 1에 기재된 반사형 마스크 블랭크에 대한 시뮬레이션 결과를 함께 나타냈다.
양자를 비교하면, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크 쪽이 반사율의 진폭이 큰 것을 알 수 있다. 이것은, 팔라듐의 굴절률이 탄탈륨계 재료의 굴절률보다 작아서, 표면 반사가 강해지기 때문이다. 반사율을 2％ 이하로 하기 위해서는, 종래는 흡수체막 두께를 61㎚ 정도로 할 필요가 있었지만, 본 발명에서는 패턴막 두께를 40㎚ 정도까지 박막화할 수 있다.
도 7에 흡수체막(14)으로서 질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 증강막(15)으로서 니켈(Ni)막을 선정한 경우의, 반사율의 막 두께 의존성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 니켈(Ni)은 도 5 중, 파선보다도 좌측에 위치한다. 니켈막의 굴절률 n 및 흡수 계수 k로서는, 파장 13.53㎚에 있어서의 수치, (n, k)＝(0.948, 0.073)을 사용했다.
또한, 니켈막의 막 두께는 상기 식 (9)로부터, 13.53㎚/4/0.948＝3.57㎚로 했다.
또한, 도 7에 있어서의 횡축에는 흡수체막(14)과 표면 반사 증강막(15)의 막 두께의 합계값인 패턴막(16)의 막 두께를 선택했다.
도 7에는 도 16의 시뮬레이션 결과, 즉, 특허문헌 1에 기재된 반사형 마스크 블랭크에 대한 시뮬레이션 결과를 함께 나타냈다.
양자를 비교하면, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크 쪽이 반사율의 진폭이 큰 것을 알 수 있다. 이것은, 니켈의 굴절률이 탄탈륨계 재료의 굴절률보다 작기 때문에, 표면 반사가 강해지기 때문이다. 반사율을 2％ 이하로 하기 위해서는, 종래는 흡수체막 두께를 61㎚ 정도로 할 필요가 있었지만, 본 발명에서는 패턴막 두께를 46㎚ 정도까지 박막화할 수 있다.
도 8에 흡수체막(14)으로서 질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 증강막(15)으로서 크롬(Cr)막을 선정한 경우의, 반사율의 막 두께 의존성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 크롬(Cr)은 도 5 중, 파선보다도 우측에 위치한다. 크롬막의 굴절률 n 및 흡수 계수 k로서는, 파장 13.53㎚에 있어서의 수치, (n, k)＝(0.932, 0.039)를 사용했다.
또한, 크롬막의 막 두께는 상기 식 (9)로부터, 13.53㎚/4/0.932＝3.63㎚로 했다.
또한, 도 8에 있어서의 횡축에는 흡수체막(14)과 표면 반사 증강막(15)의 막 두께의 합계값인 패턴막(16)의 막 두께를 선택했다.
도 8에는 도 16의 시뮬레이션 결과, 즉, 특허문헌 1에 기재된 반사형 마스크 블랭크에 대한 시뮬레이션 결과를 함께 나타냈다.
양자를 비교하면, 반사율의 진폭의 차가 작은 것을 알 수 있다. 이것은, 크롬의 굴절률과 탄탈륨계 재료의 굴절률의 차가 작기 때문에, 표면 반사가 강해질 수 없기 때문이다. 반사율을 2％ 이하로 하기 위해서는, 막 두께는 54㎚ 정도의 박막화가 된다.
(실시 형태 2)
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태 1의 반사형 마스크 블랭크(10)는 상기 식 (8)을 만족시키는 표면 반사 증강막(15)의 존재에 의해, 패턴막 표면에서의 반사되는 EUV광과, 다층 반사막에서 반사되는 EUV광의 간섭 효과에 의해, 반사율이 2％ 이하가 되는 패턴막 두께를, 종래의 흡수체막 두께에 비해 얇게 하는 것이 가능해진다.
본 발명의 실시 형태 2의 반사형 마스크 블랭크를 도 9에 나타낸다. 도 9에 나타내는 본 발명의 실시 형태 2의 반사형 마스크 블랭크(20)에서는, 기판(21) 위에 다층 반사막(22), 보호막(23) 및 마스크 가공 시에 부분적으로 에칭되는 패턴막(27)의 순서로 형성되어 있다. 패턴막(27)은 흡수체막(24)과, 표면 반사 보조막(26) 및 표면 반사 증강막(25)을 이 순서로 구비한다. 즉, 패턴막(27)에 있어서, 흡수체막(24)과, 표면 반사 증강막(25) 사이에 표면 반사 보조막(26)이 형성되어 있다.
표면 반사 보조막(26)은 파장 13.53㎚에 있어서의 굴절률을 nB라고 할 때, 파장 13.53㎚에 있어서의, 흡수체막(24)의 굴절률 nABS 및 표면 반사 증강막(25)의 굴절률 n에 대하여 하기 식 (13)을 만족시킨다.
상기한 구성으로 함으로써, 패턴막 표면에서의 반사되는 EUV광의 진폭이 더욱 커져, 다층 반사막에서 반사되는 EUV광과의 간섭 효과도 커진다. 이에 의해, 반사율이 2％ 이하가 되는 패턴막 두께를, 더욱 얇게 하는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 바와 같이, 흡수체막(24)을 종래의 탄탈륨계 재료로 한 경우, 표면 반사 증강막(25)의 굴절률 n은 0.95 이하가 바람직하기 때문에, 표면 반사 보조막(26)의 굴절률 nB는 0.95 이상인 것이 바람직하다.
또한, 도시하고 있지 않지만, 도 9에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(20)에서는, 표면 반사 증강막(25) 표면의 반사광, 표면 반사 증강막(25)과 표면 반사 보조막(26)의 계면으로부터의 반사광 및 표면 반사 보조막(26)과 흡수체막(24)의 계면으로부터의 반사광이 발생한다. 이들 반사광의 위상을 정렬시킴으로써, 패턴막 표면에서의 반사되는 EUV광의 진폭을 더욱 크게 할 수 있다.
이들 반사광의 위상이 정렬되는 조건은 표면 반사 증강막(25)의 굴절률을 n, 막 두께를 d, 표면 반사 보조막(26)의 굴절률을 nB, 막 두께를 dB라고 하면, d 및 dB의 최적값은
가 된다.
도 10에 흡수체막(24)으로서 질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 보조막(26)으로서 알루미늄(Al)막, 표면 반사 증강막(25)으로서 루테늄(Ru)막을 선정한 경우의, 반사율의 막 두께 의존성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 알루미늄(Al)막의 굴절률 nB 및 흡수 계수 kB로서는 파장 13.53㎚에 있어서의 수치, (nB, kB)＝(1.003, 0.03)을 사용했다. 또한, 알루미늄막의 막 두께는 상기 식 (15)로부터, 13.53㎚/4/1.003＝3.37㎚로 했다.
또한, 도 10에 있어서의 횡축에는 흡수체막(24), 표면 반사 보조막(26) 및 표면 반사 증강막(25)의 막 두께의 합계값인 패턴막(27)의 막 두께를 선택했다.
도 10에는 도 3의 시뮬레이션 결과, 즉, 본 발명의 실시 형태 1의 반사형 마스크 블랭크(흡수체막(14):질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 증강막(25):루테늄(Ru)막)에 대한 시뮬레이션 결과를 함께 나타냈다.
도 10을 보면, 흡수체막과, 표면 반사 증강막 사이에 표면 반사 보조막을 형성함으로써, 표면 반사 보조막을 형성하지 않은 경우에 비해 반사율의 진폭이 더욱 커지는 것을 알 수 있다. 반사율을 2％ 이하로 하기 위한 패턴막 두께는 40㎚ 정도까지 박막화할 수 있다. 이 결과로부터, 표면 반사 보조막(26)으로서, 알루미늄(Al)을 포함하는 알루미늄계 재료막이 바람직한 것을 알 수 있다.
또한, 표면 반사 보조막(26)의 막 두께 dB의 적합값은 시뮬레이션의 결과로부터 하기 식 (16)이 된다.
상기에서는, 표면 반사 보조막(26)이 Al막인 경우에 대하여 설명했지만, 표면 반사 보조막(26)의 구성 재료는 이것에 한정되지 않고, 흡수체막(24)의 굴절률 nABS 및 표면 반사 증강막(25)의 굴절률 n과의 관계에서, 파장 13.53㎚에 있어서의 굴절률 nB가 상기 식 (13)을 만족시키면 된다.
예를 들어, 도 5 중, 흡수체막(24)의 구성 재료보다도 우측의 금속 원소를 표면 반사 보조막(26)의 구성 재료로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 흡수체막(24)의 구성 재료가, TaN, TaON 등의 탄탈륨계 재료인 경우, 표면 반사 보조막(26)의 구성 재료로서는, 실리콘(Si)을 포함하는 실리콘계 재료를 사용할 수 있다.
또한, 표면 반사 보조막(26)의 구성 재료가 상기한 Al 이외의 재료인 경우도, 표면 반사 보조막(26)의 막 두께 dB의 적합값은 상기 식 (16)이 된다.
도 11에 흡수체막(24)으로서 질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 보조막(26)으로서 실리콘(Si)막, 표면 반사 증강막(25)으로서 루테늄(Ru)막을 선정한 경우의, 반사율의 막 두께 의존성을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 실리콘(Si)막의 굴절률 nB 및 흡수 계수 kB로서는, 파장 13.53㎚에 있어서의 수치, (nB, kB)＝(0.999, 0.002)를 사용했다.
또한, 실리콘막의 막 두께는 상기 식 (15)로부터, 13.53㎚/4/0.999＝3.38㎚로 했다.
또한, 도 11에 있어서의 횡축에는 흡수체막(24), 표면 반사 보조막(26) 및 표면 반사 증강막(25)의 막 두께의 합계값인 패턴막(27)의 막 두께를 선택했다.
도 11에는 도 3의 시뮬레이션 결과, 즉, 본 발명의 실시 형태 1의 반사형 마스크 블랭크(흡수체막(14):질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 증강막(25):루테늄(Ru)막)에 대한 시뮬레이션 결과를 함께 나타냈다.
도 11을 보면, 흡수체막과, 표면 반사 증강막 사이에 표면 반사 보조막을 형성함으로써, 표면 반사 보조막을 형성하지 않은 경우에 비해 반사율의 진폭이 더욱 커지는 것을 알 수 있다. 반사율을 2％ 이하로 하기 위한 패턴막 두께는 47㎚ 정도까지 박막화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태 2의 반사형 마스크 블랭크와 유사한 막 구성으로 하고, 특허문헌 2에서는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 흡수체막으로서, 저굴절 재료막과 고굴절 재료막을 적층한 구조를 1주기로 하고, 교대로 복수 주기, 구체적으로는 4주기 이상 적층한 적층 흡수체(240)를 구비한 반사형 마스크 블랭크(200)가 개시되어 있는 것에 비해, 본 발명의 실시 형태 2의 반사형 마스크 블랭크(20)는 패턴막(27)에 있어서, 저굴절 재료막(표면 반사 증강막(25))과 고굴절 재료막(표면 반사 보조막(26))의 적층막을 1주기밖에 사용하고 있지 않다. 이로 인해, 본 발명의 실시 형태 2의 반사형 마스크 블랭크(20)는 특허문헌 2의 반사형 마스크 블랭크(200)에 비해, 마스크 가공 중에 패턴막을 에칭 혹은 세정할 때의 패턴막 측벽에 대한 대미지를 저감시킬 수 있다.
(실시 형태 3)
본 발명의 실시 형태 1의 반사형 마스크 블랭크(10)에서는, 패턴막(16)의 구성으로서, 흡수체막(14)의 상층에 표면 반사 증강막(15)을 구비하고 있다. 이 패턴막(16)을 에칭할 때의 부하는, 도 14에 나타내는 종래의 반사막 블랭크(100)와 같이, 흡수체막(14)뿐인 경우에 비해 커진다. 이로 인해, 마스크 패턴의 최소 선 폭이 작아짐에 따라, 에칭은 어려워진다. 이 과제에 대처하기 위한 통상의 수단으로서, 흡수체막의 에칭 조건에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성되는 하드 마스크막을 부가하는 방법이 알려져 있다.
도 12에 나타내는 본 발명의 실시 형태 3의 반사형 마스크 블랭크(30)에서는, 기판(31) 위에 다층 반사막(32), 보호막(33) 및 마스크 가공 시에 부분적으로 에칭되는 패턴막(36)의 순서로 형성되어 있다. 패턴막(36)은 흡수체막(34)과, 표면 반사 증강막(35)을 이 순서로 구비하고 있다. 도 12에 나타내는 본 발명의 실시 형태 3의 반사형 마스크 블랭크(30)에서는, 패턴막(36) 위에 하드 마스크막(37)을 구비하고 있다. 본 발명의 실시 형태 3의 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서, 흡수체막(34)과, 표면 반사 증강막(35) 사이에, 본 발명의 실시 형태 2의 반사형 마스크 블랭크에 있어서의, 표면 반사 보조막을 구비하고 있어도 된다.
하드 마스크막(37)의 재료는 표면 반사 증강막(35)의 에칭 시에 선택비가 취해지는 재료일 필요가 있어, 표면 반사 증강막(35)의 재료에 따라 탄탈륨계 재료, 크롬계 재료 혹은 실리콘계 재료를 선택할 수 있다.
상기에서는, 본 발명의 실시 형태 1의 반사형 마스크 블랭크(10)의 일례로서, 흡수체막(14)으로서 질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 증강막(15)으로서 루테늄(Ru막)을 선택했다. 본 발명의 실시 형태 3의 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서, 흡수체막(34)으로서 질화탄탈륨(TaN)막, 표면 반사 증강막(35)으로서 루테늄(Ru막)을 선택한 경우, 하드 마스크막(37)으로서 질화탄탈륨(TaN)막을 선택하면, 표면 반사 증강막(35)으로서의 루테늄(Ru)막을 에칭할 때, 산소 가스에 의해 높은 에칭 선택비를 얻을 수 있다. 그 후, 흡수체막(34)과 하드 마스크막(37)은 염소 가스에 의해 동시에 에칭되어, 하드 마스크 제거 공정을 간략화할 수 있다.
또한, 본 발명과 유사한 탄탈륨계 막과 루테늄막을 포함하는 막 구성이, 특허문헌 3 및 특허문헌 4에 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 3, 4는 하프톤 위상 시프트 마스크에 관한 것이다. 본 발명의 반사형 마스크 블랭크는 EUV광의 반사율이 2％ 이하로 낮고, 하프톤 위상 시프트 마스크에서 통상 사용되는 반사율 6％에 비해 훨씬 낮다. 또한 도 13에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크는 최적 패턴막 두께 48㎚에 대한 위상 시프트양은 142도가 되어, 위상 시프트 마스크로서의 최적값 180도로부터는 크게 벗어나 있다. 도 13은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 패턴막이 TaN막과 Ru막(막 두께 3.82㎚)의 2층 구조인 경우에, 패턴막의 막 두께(TaN막＋Ru막)와 위상 시프트양의 관계를 나타낸 그래프이다.
이와 같이, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크는, 소위 바이너리 마스크의 기능에 의해 마스크 패턴을 웨이퍼 위에 전사하는 것이고, 위상 시프트 마스크로서의 기능은 갖지 않는다.
본 발명의 실시 형태 1 내지 3의 반사형 마스크 블랭크에 있어서, 패턴막 및 하드 마스크막 이외의 구성은 종래의 반사형 마스크 블랭크와 마찬가지이다. 즉, 기판으로서는, 노광 시의 열팽창에 의한 패턴 변형을 억제할 목적으로 합성 석영에 소량의 티타늄을 첨가한 저열팽창 유리가 적합하게 사용된다. 다층 반사막으로서는, 몰리브덴막과 실리콘막을 교대로 40주기 정도 적층한 막이 통상 사용되고 있다. 보호막에는 두께 1 내지 5㎚의 루테늄계 재료가 통상 사용된다.
(실시 형태 4)
본 발명의 실시 형태 4는 본 발명의 실시 형태 1 내지 3의 반사형 마스크 블랭크의 패턴막에 패턴을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이너리형의 반사형 마스크이다.
[실시예]
이하, 실시예를 사용하여 본 발명을 설명한다. 본 실시예에서는 도 1에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(10)를 제작한다.
성막용 기판(11)으로서, SiO2-TiO2계의 유리 기판(외형 한 변이 약 6인치(약 152㎜)인 정사각형, 두께가 약 6.3㎜)을 사용한다. 이 유리 기판의 열팽창 계수는 0.02×10-7/℃이다. 이 유리 기판을 연마함으로써, 표면 조도(rms)가 0.15㎚ 이하이고 평탄도가 100㎚ 이하인 평활한 표면으로 한다. 기판(11) 이면측에는 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여 두께 100㎚의 크롬막을 성막함으로써, 시트 저항 100Ω/□의 고유전성 코팅을 실시한다. 평판 형상을 한 통상의 정전 척에, 형성된 크롬막을 사용하여 기판(11)을 고정하고, 해당 기판(11)의 표면 위에 이온빔 스퍼터링법을 사용하여 실리콘막 및 몰리브덴막을 교대로 성막하는 것을 40주기 반복함으로써, 합계 막 두께 272㎚((4.5㎚＋2.3㎚)×40)의 다층 반사막(12)을 형성한다.
또한, 다층 반사막(12) 위에 이온빔 스퍼터링법을 사용하여 루테늄막(막 두께 2.5㎚)을 성막함으로써, 보호막(13)을 형성한다.
이어서, 보호막(13) 위에, 질화탄탈륨을 포함하는 흡수체막(14)을 마그네트론 스퍼터링에 의해 44㎚ 성막한다. 타깃에는 탄탈륨, 스퍼터 가스에는 아르곤과 질소의 혼합 가스를 사용한다.
마지막으로, 흡수체막(14) 위에 루테늄을 포함하는 표면 반사 증강막(15)을 마그네트론 스퍼터링에 의해 3.8㎚ 성막한다. 타깃에는 루테늄, 스퍼터 가스에는 아르곤을 사용한다.
이와 같이 하여 작성되는 반사형 마스크 블랭크(10)에 대하여, 파장 13.5㎚의 EUV광을 입사각 6도에서 반사율을 측정하면, 반사율은 1.3％가 된다.
본 실시예의 반사형 마스크 블랭크에 의하면, 패턴막의 총 막 두께는 47.8㎚여서 종래의 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막 두께 61㎚보다 대폭으로 박막화할 수 있다.
본 출원을 상세하게 또한 특정한 실시 양태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명확하다.
본 출원은 2017년 4월 17일 출원된 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2017-081235)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.
10 : 반사형 마스크 블랭크
11 : 기판
12 : 다층 반사막
13 : 보호막
14 : 흡수체막
15 : 표면 반사 증강막
16 : 패턴막
20 : 반사형 마스크 블랭크
21 : 기판
22 : 다층 반사막
23 : 보호막
24 : 흡수체막
25 : 표면 반사 증강막
26 : 표면 반사 보조막
27 : 패턴막
30 : 반사형 마스크 블랭크
31 : 기판
32 : 다층 반사막
33 : 보호막
34 : 흡수체막
35 : 표면 반사 증강막
36 : 패턴막
37 : 하드 마스크막
100 : 반사형 마스크 블랭크
110 : 기판
120 : 다층 반사막
130 : 보호막
140 : 흡수체막
200 : 반사형 마스크 블랭크
210 : 기판
220 : 다층 반사막
230 : 보호막
240 : 적층 흡수체막
11 : 기판
12 : 다층 반사막
13 : 보호막
14 : 흡수체막
15 : 표면 반사 증강막
16 : 패턴막
20 : 반사형 마스크 블랭크
21 : 기판
22 : 다층 반사막
23 : 보호막
24 : 흡수체막
25 : 표면 반사 증강막
26 : 표면 반사 보조막
27 : 패턴막
30 : 반사형 마스크 블랭크
31 : 기판
32 : 다층 반사막
33 : 보호막
34 : 흡수체막
35 : 표면 반사 증강막
36 : 패턴막
37 : 하드 마스크막
100 : 반사형 마스크 블랭크
110 : 기판
120 : 다층 반사막
130 : 보호막
140 : 흡수체막
200 : 반사형 마스크 블랭크
210 : 기판
220 : 다층 반사막
230 : 보호막
240 : 적층 흡수체막
Claims (13)
- 기판 위에 EUV광을 반사하는 다층 반사막과, 마스크 가공 시에 부분적으로 에칭되는 패턴막을, 기판측으로부터 이 순서로 구비하는 바이너리형의 반사형 마스크 블랭크이며,
상기 패턴막은, EUV광을 흡수하는 흡수체막과, 표면 반사 증강막을, 기판측으로부터 이 순서로 구비하고 있고,
파장 13.53㎚에 있어서의, 상기 흡수체막의 굴절률을 nABS, 흡수 계수를 kABS라고 하고, 상기 표면 반사 증강막의 굴절률을 n, 흡수 계수를 k라고 했을 때, ((n－1)2＋k2)1/2>((nABS－1)2＋kABS 2)1/2＋0.03으로 나타나는 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항에 있어서, 상기 표면 반사 증강막은 상기 굴절률 n이 0.95 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면 반사 증강막의 막 두께 d는 상기 굴절률 n을 사용하여,
13.53㎚/4n×0.5<d<13.53㎚/4n×1.5
로 나타나는 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제3항에 있어서, 상기 흡수체막의 막 두께를 dABS라고 할 때, 상기 표면 반사 증강막의 막 두께 d가,
d<1/10×dABS
로 나타나는 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 반사 증강막은 루테늄을 포함하는 루테늄계 재료막인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴막에 있어서, 상기 흡수체막과, 표면 반사 증강막 사이에, 파장 13.53㎚에 있어서의 굴절률 nB가, n<nABS<nB로 나타나는 조건을 만족시키는 표면 반사 보조막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제6항에 있어서, 상기 표면 반사 보조막은 파장 13.53㎚에 있어서의 굴절률 nB가 0.95 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 표면 반사 보조막의 막 두께 dB는 상기 굴절률 nB를 사용하여,
13.53㎚/4nB×0.5<dB<13.53㎚/4nB×1.5
로 나타나는 조건을 만족시키는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 반사 보조막은, 실리콘을 포함하는 실리콘계 재료막 혹은 알루미늄을 포함하는 알루미늄계 재료막인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다층 반사막과, 상기 패턴막 사이에, 상기 다층 반사막을 보호하기 위한 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 패턴막 위에, 마스크 가공 시에 제거되는 하드 마스크막을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제11항에 있어서, 상기 하드 마스크막은, 탄탈륨계 재료를 포함하는 탄탈륨계 재료막, 크롬계 재료를 포함하는 크롬계 재료막 및 실리콘계 재료를 포함하는 실리콘계 재료막을 포함하는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 패턴막에 패턴을 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이너리형의 반사형 마스크.
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