KR20200088283A - 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 그 제조 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
반사형 마스크(200)의 섀도잉 효과를 보다 저감시킴으로써, 미세하고 고정밀한 전사 패턴을 형성할 수 있는 반사형 마스크를 제조할 수 있는 반사형 마스크 블랭크(100)를 제공한다. 기판 위에 다층 반사막(2) 및 흡수체막(4)을 이 순서대로 포함하는 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 흡수체막은 EUV 광에 대한 굴절률(n)이 0.99 이상인 제1 재료와, EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 0.035 이상인 제2 재료를 포함하는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
Description
본 발명은, 반도체 장치의 제조 등에 사용되는 노광용 마스크를 제조하기 위한 원판인 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 그 제조 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에서의 노광 장치의 광원의 종류는 파장 436nm의 g선, 파장 365nm의 i선, 파장 248nm의 KrF 레이저 및 파장 193nm의 ArF 레이저 등이 있다. 보다 미세한 패턴 전사를 실현하기 위해 노광 장치의 광원의 파장은 서서히 짧아지고 있다. 더욱 미세한 패턴 전사를 실현하기 위하여 파장이 13.5nm 근방의 극단 자외선(EUV: Extreme Ultra Violet)을 이용한 EUV 리소그래피가 개발되고 있다. EUV 리소그래피에서는 EUV 광에 대하여 투명한 재료가 적다는 점에서 반사형 마스크가 이용된다. 이 반사형 마스크의 기본 구조는 저열팽창 기판 위에 노광광을 반사하는 다층 반사막 및 다층 반사막을 보호하기 위한 보호막이 형성되고, 보호막 위에 소망하는 전사용 패턴이 형성된 구조이다. 또한, 반사형 마스크(반사 마스크)의 대표적인 것으로서, EUV 광을 충분히 흡수하는 비교적 두꺼운 흡수체 패턴(전사용 패턴)을 갖는 바이너리형 반사 마스크와, EUV 광을 광 흡수에 의해 감광시키고, 또한 다층 반사막으로부터의 반사광에 대하여 거의 위상이 반전(약 180도의 위상 반전)된 반사광을 발생시키는 비교적 얇은 흡수체 패턴(전사용 패턴)을 갖는 위상 시프트형 반사 마스크(하프 톤 위상 시프트형 반사 마스크)가 있다. 위상 시프트형 반사 마스크(하프 톤 위상 시프트형 반사 마스크)는 투과형 광 위상 시프트 마스크와 마찬가지로, 위상 시프트 효과에 의해 높은 전사 광학 상(像) 콘트라스트가 얻어지므로, 해상도를 향상시킬 수 있다. 또한, 위상 시프트형 반사 마스크의 흡수체 패턴(위상 시프트 패턴)의 막 두께가 얇기 때문에 정밀하고 미세한 위상 시프트 패턴을 형성할 수 있다.
EUV 리소그래피에서는 광 투과율의 관계로부터 다수의 반사경을 포함하는 투영 광학계가 이용되고 있다. 그리고 반사형 마스크에 대하여 EUV 광을 비스듬하게 입사시킴으로써, 이들 복수의 반사경이 투영광(노광광)을 차단하지 않도록 하고 있다. 입사 각도는 현재, 반사 마스크 기판 수직면에 대하여 6도로 하는 것이 주류이지만, 투영 광학계의 개구수(NA)의 향상과 함께, 보다 사(斜)입사가 되는 각도(8도 정도)로 하는 방향에서 검토가 진행되고 있다.
EUV 리소그래피에서는 노광광이 비스듬하게 입사되기 때문에, 섀도잉 효과라 칭해지는 고유의 문제가 있다. 섀도잉 효과란, 입체 구조를 갖는 흡수체 패턴으로 노광광이 비스듬하게 입사됨으로써 그림자가 생기는 것에 의해, 전사 형성되는 패턴의 치수 및/또는 위치가 변하는 현상이다. 흡수체 패턴의 입체 구조가 벽이 되어 응달 측에 그림자가 생기고, 전사 형성되는 패턴의 치수 및/또는 위치가 변화된다. 예컨대, 배치되는 흡수체 패턴의 방향과 사입사광의 입사 방향과의 관계에 의해, 사입사광의 입사 방향에 대한 흡수체 패턴의 방향이 상이하면, 전사 패턴의 치수와 위치에 차가 생겨, 전사 정확도가 저하된다.
이와 같은 EUV 리소그래피용의 반사형 마스크 및 이를 제작하기 위한 마스크 블랭크에 관련된 기술이 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 섀도잉 효과에 대하여 개시되어 있다. 종래, EUV 리소그래피용의 반사형 마스크로서 위상 시프트형 반사 마스크를 이용하는 것이 제안되어 있다. 위상 시프트형 반사 마스크의 경우에는, 바이너리형 반사 마스크의 경우보다도 위상 시프트 패턴의 막 두께를 비교적 얇게 할 수 있다. 그 때문에 위상 시프트형 반사 마스크를 이용함으로써, 섀도잉 효과에 의한 전사 정밀도의 저하를 억제할 수 있다.
패턴을 미세하게 할수록, 그리고 패턴 치수 및 패턴 위치의 정밀도를 높일수록 반도체 장치의 전기적 특성 및 성능이 높아지고, 집적도를 향상시킬 수 있고, 칩 사이즈를 저감할 수 있다. 그 때문에, EUV 리소그래피에는 종래보다도 한 단계 높은 고정밀도로 미세 치수의 패턴 전사 성능이 요구되고 있다. 현재는 hp16nm(half pitch 16nm) 세대 대응의 초미세 고정밀도 패턴 형성이 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 대하여, 섀도잉 효과를 줄이기 위해, 반사형 마스크의 흡수체 패턴의 한층 더 높은 박막화가 요구되고 있다. 특히, EUV 노광의 경우에서, 흡수체막(위상 시프트막)의 막 두께를 60nm 미만, 바람직하게는 50nm 이하로 하는 것이 요구되고 있다.
EUV 노광 시에, EUV 광원(간단히 '광원'이라고도 함.)으로부터의 노광광은 조명 광학계를 통하여 반사형 마스크 수직면에 대하여 소정의 각도로 반사형 마스크에 조사된다. 본 명세서에서, 반사형 마스크에 조사하는 노광광을 '조사광'이라고 하는 경우가 있다. 반사형 마스크는 소정의 흡수체 패턴을 갖고 있기 때문에, 흡수체 패턴(전사용 패턴)에 조사한 조사광은 흡수되고, 흡수체 패턴이 존재하지 않는 부분에 조사된 조사광은 다층 반사막에 의해 반사된다. 그 결과, 소정의 광학계를 통하여 흡수체 패턴에 대응한 노광광을 피전사 기판에 조사할 수 있다.
도 4∼도 6에, 광원(20)으로부터 조사광(EUV 노광광)을, 소정의 각도로 반사형 마스크의 조사 영역(50)에 조사하고 있는 모습을 나타낸다. 도 4는 반사형 마스크를 위쪽으로부터 본 평면 모식도이다. 설명을 위해, 도 4에 반사형 마스크의 X방향 및 Y방향을 도시한다. 도 5는 도 4의 X방향의 모습을 도시하기 위한 정면 모식도이다. 도 6은 도 4의 Y방향의 모습을 도시하기 위한 측면 모식도이다. 또한, 도 4∼도 6은 설명을 위한 모식도이고, 조명 광학계 및 축소 투영 광학계 등을 생략하여 간략화하고 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 광원(20)의 점(P)의 위치로부터 조사되는 조사광은 발산 각도(θd)(divergence angle)를 갖고 반사형 마스크(200)의 조사 영역 (50)에 조사된다. 발산 각도(θd)는 조사광의 중심인 중심 조사광(30)으로부터의 조사광의 발산으로 한다. 즉, 발산 각도(θd)는 조사광 전체의 조사 각도 중 절반의 각도이다. 도 4∼도 6에 나타내는 바와 같이, 중심 조사광(30)은 소정의 각도(θx0)로, 점(P)으로부터 반사형 마스크(200)의 조사 영역의 중심(C)에 입사된다. 본 명세서에서는 반사형 마스크(200)를 그 주표면에 평행한 방향으로부터 보았을 때에, 중심 조사광(30)이 소정의 각도(θx0)(θx0>0)를 갖는 방향을 X방향이라고 한다(도 5 참조). 또한, 본 명세서에서는 반사형 마스크(200)를 그 주표면에 평행한 방향으로부터 보았을 때에, 중심 조사광(30)이 반사형 마스크(200)에 대하여 수직인 각도로서 보이는 방향을 Y방향이라고 한다(도 6 참조). 따라서, 도 4의 평면 모식도에 나타내는 바와 같이, 광원(20)은 X방향으로 변위하고 있으며, Y방향의 변위는 없다. 또한, 도 5 및 도 6에는 반사형 마스크 표면에 대하여 수직인 가상선을 부호 40의 일점 쇄선으로 나타내고 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 광원(20)의 점(P)으로부터의 중심 조사광(30)은 소정의 각도(θx0)로 반사형 마스크(200)에 입사한다. 그 때문에, X방향으로 발산하는 조사광(31x 및 32x)은 상이한 입사 각도(θx1 및 θx2)로 반사형 마스크(200)에 입사한다. 통상, 각도(θx0)는 6에서 8도 정도이다. 예컨대, NA가 0.33인 투영 광학계를 이용하면, 발산 각도(θd)는 5도 정도이므로, θx0=6도인 경우에는 조사광(31x 및 32x)의 입사 각도(θx1 및 θx2)가 각각, 1도 및 11도가 된다. 즉, 광원(20)으로부터의 조사광은 X방향으로 1∼11도의 범위의 입사 각도로 반사형 마스크에 입사하게 된다. 또한, 본 명세서에서는 중심 조사광(30)의 반사형 마스크(200)에 대한 입사 각도(θx0)를 간단히 '조사광의 입사 각도'라고 하는 경우가 있다.
한편, 도 6에 나타내는 바와 같이, Y방향에 관해서는, 광원(20)의 점(P)으로부터의 중심 조사광(30)은 수직으로(즉, 입사 각도 0도로) 반사형 마스크(200)에 입사한다. 이 경우도 Y방향으로 발산하는 조사광(31y 및 32y)은 상이한 입사 각도(θy1 및 θy2)로 반사형 마스크(200)에 대하여 입사한다. 예컨대, NA가 0.33인 투영 광학계의 경우에는, 발산 각도(θd)는 5도 정도이므로, 조사광(31y 및 32y)의 입사 각도(θy1 및 θy2)는 각각 -5도 및 +5도가 된다. 즉, 광원(20)으로부터의 조사광은 Y방향으로 -5∼+5도의 범위의 입사 각도로 반사형 마스크에 입사하게 된다.
상술한 바와 같이, 조사광의 입사 각도가 6도인 경우, X방향에 관해서는 6 도를 중심으로 한 폭을 가진 입사 각도의 조사광이 반사형 마스크(200)에 입사하게된다. 또한, Y방향에 관해서는, 조사광의 발산 각도(θd)에 따른 폭을 가진 입사 각도의 조사광이 반사형 마스크(200)에 입사하게 된다.
본 발명자들은 상술한 바와 같이 조사광의 반사형 마스크(200)에 대한 입사 각도가 소정의 폭을 갖고 있는 경우에는, 각도에 따라 패턴의 위치 어긋남 및/또는 콘트라스트의 크기가 상이하다는 문제가 있음을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은 입체 구조를 갖는 흡수체 패턴의 경우, 특히 조사광이 흡수체 패턴을 투과할 때에 생기는 위상차에 기인하는 패턴의 위치 어긋남이 커진다는 문제가 있음을 발견하였다. 또한, 이 문제는 조사광의 경사 입사에 기인하는 문제라고 생각할 수 있기 때문에 반사형 마스크의 섀도잉 효과에 의한 문제 중 하나라고 할 수 있다.
따라서 본 발명은, 반사형 마스크의 섀도잉 효과를 보다 저감함으로써, 미세하고 고정밀한 전사 패턴을 피전사 기판 위에 형성할 수 있는 반사형 마스크를 제조 가능한 반사형 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 반사형 마스크의 섀도잉 효과를 보다 저감함으로써, 미세하고 고정밀한 전사 패턴을 피전사 기판 위에 형성할 수 있는 반사형 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 상기 전사용 마스크를 이용함으로써, 미세하고 고정밀한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기의 과제를 해결하기 위하여, 반사형 마스크에 이용되는 흡수체막을, 조사광(EUV 광)이 투과할 때에 생기는 위상차(진공을 투과하는 조사광과 비교하였을 때의 위상차)를 작게 할 필요가 있음을 발견하였다. 본 명세서에서, 이 진공을 투과하는 조사광과 비교하였을 때의, 흡수체막을 투과하는 조사광의 위상차를 간단히 '흡수체막의 위상차'라고 하는 경우가 있다. 흡수체막의 위상차를 작게 하기 위해서는, EUV 광에서의 굴절률(n)이 1에 가까운 재료를 이용하는 것을 생각할 수 있다. 이와 같은 재료로서, 예컨대 알루미늄(Al)을 들 수 있다. 그러나, Al은 EUV 광에서의 소쇠 계수(k)가 약 0.03으로 작기 때문에, 흡수체막의 박막화가 곤란하다.
본 발명자들은 흡수체막의 재료로서, 굴절률(n)이 1에 가까운 재료와 소쇠 계수(k)가 큰 재료를 조합함으로써, 흡수체막의 위상차가 작고, 또한 박막화가 가능한 흡수체막을 얻을 수 있음을 발견하여 본 발명에 이르렀다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이하의 구성을 포함한다.
(구성 1)
본 발명의 구성 1은, 기판 위에 다층 반사막 및 흡수체막을 이 순서대로 포함하는 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 흡수체막은 EUV 광에 대한 굴절률(n)이 0.99 이상인 제1 재료와, EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 0.035 이상인 제2 재료를 포함하는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 1에 의하면, 반사형 마스크의 섀도잉 효과를 보다 저감함으로써, 미세하고 고정밀한 전사 패턴을 피전사 기판 위에 형성할 수 있는 반사형 마스크를 제조 가능한 반사형 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.
(구성 2)
본 발명의 구성 2는, 진공을 투과하는 EUV 광과 비교하였을 때의, 상기 흡수체막을 투과하는 EUV 광의 위상차는 150도 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1의 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 2에 의하면, 상기 흡수체막을 투과하는 EUV 광의 위상차에 기인하는 반사형 마스크의 섀도잉 효과를 더욱 저감할 수 있다.
(구성 3)
본 발명의 구성 3은, 상기 흡수체막의 EUV 광에 대한 굴절률(n)이 0.955 이상, 상기 흡수체막의 EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2의 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 3에 의하면, 흡수체막의 EUV 광에 대한 위상차 및 소쇠 계수를 적절하게 제어함으로써, 섀도잉 효과를 저감하고, 반사형 마스크의 흡수체 패턴에 조사된 EUV 광의 감쇠를 크게 할 수 있다.
(구성 4)
본 발명의 구성 4는, 상기 제1 재료가 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나의 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 4에 의하면, 제1 재료로서, 1에 가까운 굴절률을 갖는 소정의 재료를 이용함으로써, 흡수체막의 EUV 광에 대한 위상차를 적절한 값으로 제어 할 수 있다.
(구성 5)
본 발명의 구성 5는, 상기 제2 재료가 니켈(Ni) 및 코발트(Co)로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나의 반사형 마스크 블랭크이다.
니켈(Ni) 및 코발트(Co)는 높은 소쇠 계수를 갖는 것에 더하여, 텔루륨 등과 비교하면 독성이 낮고, 주석 등과 비교하면 적절한 융점이다. 따라서 제2 재료로서, 소정의 재료를 이용함으로써, 흡수체막의 EUV 광에 대한 소쇠 계수를 적절한 값으로 제어할 수 있다.
(구성 6)
본 발명의 구성 6은, 상기 제1 재료가 알루미늄(Al)이고, 상기 알루미늄(Al)의 상기 흡수체막 중 함유량이 10∼90원자%인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 하나의 반사형 마스크 블랭크이다.
알루미늄의 EUV 광에 대한 굴절률은 다른 금속에 비해 1에 가깝다. 본 발명의 구성 6과 같이 제1 재료로서 알루미늄을 이용함으로써, 흡수체막의 EUV 광에 대한 위상차를 보다 적절한 값으로 제어할 수 있다.
(구성 7)
본 발명의 구성 7은, 구성 1 내지 6 중 어느 하나의 반사형 마스크 블랭크에서의 상기 흡수체막이 패터닝된 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크이다.
본 발명의 구성 7에 의하면, 반사형 마스크의 섀도잉 효과를 보다 저감시킬 수 있으므로, 미세하고 고정밀한 전사 패턴을 피전사 기판 위에 형성할 수 있는 반사형 마스크를 얻을 수 있다.
(구성 8)
본 발명의 구성 8은, 구성 1 내지 6 중 어느 하나의 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 드라이 에칭으로 패터닝하여 흡수체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 구성 8에 의하면, 섀도잉 효과를 보다 저감시킬 수 있고, 미세하고 고정밀한 전사 패턴을 피전사 기판 위에 형성할 수 있는 반사형 마스크를 제조할 수 있다.
(구성 9)
본 발명의 구성 9는, EUV 광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에, 구성 7의 반사형 마스크를 세팅하고, 피전사 기판 위에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법이다.
본 발명의 구성 9에 의하면, 미세하고 고정밀한 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 반사형 마스크의 섀도잉 효과를 보다 저감함으로써, 미세하고 고정밀한 전사 패턴을 피전사 기판 위에 형성할 수 있는 반사형 마스크를 제조 가능한 반사형 마스크 블랭크를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 반사형 마스크의 섀도잉 효과를 보다 저감함으로써, 미세하고 고정밀한 전사 패턴을 피전사 기판 위에 형성할 수 있는 반사형 마스크를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 상기 전사용 마스크를 이용함으로써, 미세하고 고정밀한 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 개략 구성을 설명하기 위한 요부 단면 모식도이다.
도 2는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 요부 단면 모식도로 나타낸 공정도이다.
도 3은 EUV 광(파장 13.5nm)에서의 금속 재료의 굴절률(n)과 소쇠 계수(k)의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 노광 광원으로부터 X방향으로 소정의 중심 각도(θx0)로 반사형 마스크에 조사광을 조사하는 모습을 나타내는 평면 모식도이다.
도 5는 노광 광원으로부터 중심 각도(θx0)로 반사형 마스크에 조사광을 조사하는 모습을 나타내는 X방향의 정면 모식도이다.
도 6은 노광 광원으로부터 중심 각도(θx0)로 반사형 마스크에 조사광을 조사하는 모습을 나타내는 Y방향의 측면 모식도이다.
도 7은 조사광이 반사형 마스크의 흡수체 패턴의 에지부를 투과하는 모습을 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 요부 단면 모식도로 나타낸 공정도이다.
도 3은 EUV 광(파장 13.5nm)에서의 금속 재료의 굴절률(n)과 소쇠 계수(k)의 특성을 나타내는 그래프이다.
도 4는 노광 광원으로부터 X방향으로 소정의 중심 각도(θx0)로 반사형 마스크에 조사광을 조사하는 모습을 나타내는 평면 모식도이다.
도 5는 노광 광원으로부터 중심 각도(θx0)로 반사형 마스크에 조사광을 조사하는 모습을 나타내는 X방향의 정면 모식도이다.
도 6은 노광 광원으로부터 중심 각도(θx0)로 반사형 마스크에 조사광을 조사하는 모습을 나타내는 Y방향의 측면 모식도이다.
도 7은 조사광이 반사형 마스크의 흡수체 패턴의 에지부를 투과하는 모습을 나타내는 단면 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는 본 발명을 구체화할 때의 일 형태로서, 본 발명을 그 범위 내에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면 중, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 간략화 내지 생략하는 경우가 있다.
또한, 본 명세서에서 기판이나 막의 '위에'란, 그 기판이나 막의 윗면에 접촉하는 경우뿐만 아니라, 그 기판이나 막의 윗면에 접촉하지 않은 경우도 포함한다. 즉, 기판이나 막의 '위에'란 그 기판이나 막의 상방(上方)에 새로운 막이 형성되는 경우나, 그 기판이나 막과의 사이에 다른 막이 개재하고 있는 경우 등을 포함한다. 또한 '위에'란 반드시 연직 방향에서의 상측(上側)을 의미하는 것이 아니라, 기판이나 막 등의 상대적인 위치 관계를 나타내고 있는 것에 지나지 않는다.
<반사형 마스크 블랭크의 구성 및 그 제조 방법>
도 1에, 본 실시형태의 마스크 블랭크(100)의 일례의, 개략 구성의 요부 단면 모식도를 나타낸다. 본 실시형태는 기판(1) 위에, 다층 반사막(2) 및 흡수체막(4)을 이 순서대로 포함하는 반사형 마스크 블랭크(100)이다. 이하에서 기술하는 바와 같이, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는 기판(1), 다층 반사막(2) 및 흡수체막(4) 이외의 다른 막을 가질 수 있다. 예컨대, 도 1에 나타내는 마스크 블랭크(100)의 경우는 보호막(3) 및 이면 도전막(5)을 포함한다. 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)을 패터닝함으로써, 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)을 형성한다.
이하, 각 층별로 설명한다.
<<기판>>
기판(1)으로서는 EUV 광에 의한 노광 시의 열에 의한 흡수체 패턴(4a)의 왜곡을 방지하기 위해, 0±5ppb/℃의 범위 내의 저열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하게 이용된다. 이 범위의 저열팽창 계수를 갖는 소재로서, 예컨대, SiO2-TiO2계 유리 및 다성분계 유리 세라믹스 등을 이용할 수 있다.
기판(1)의 전사 패턴(후술하는 흡수체막(4)이 이를 구성함)이 형성되는 측의 제1 주표면은 적어도 패턴 전사 정밀도 및 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도가 되도록 표면 가공되어 있다. EUV 노광의 경우, 기판(1)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면의 132mm×132mm의 영역에서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또한, 제1 주표면의 반대 측의 제2 주표면은 노광 장치에 세팅할 때에 정전 척킹되는 면이다. 제2 주표면은 132mm×132mm의 영역에서 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또한, 반사형 마스크 블랭크(100)에서의 제2 주표면 측의 평탄도는 142mm×142mm의 영역에서 평탄도가 1㎛ 이하인 것이 바람직하고 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이하이다.
또한, 기판(1)의 표면 평활도의 높음도 매우 중요한 항목이다. 전사용의 흡수체 패턴(4a)이 형성되는 제1 주표면의 표면 조도는 제곱 평균 평방근 조도(RMS)로 0.1nm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 표면 평활도는 원자간력 현미경으로 측정할 수 있다.
또한, 기판(1)은 그 위에 형성되는 막(다층 반사막(2) 등)의 막 응력에 의한 변형을 방지하기 위하여, 높은 강성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 특히, 기판(1)은 65GPa 이상의 높은 영률을 갖고 있는 것이 바람직하다.
<< 다층 반사막 >>
다층 반사막(2)은 반사형 마스크(200)에서, EUV 광을 반사하는 기능을 부여하는 것이다. 다층 반사막(2)은 굴절률이 상이한 원소를 주성분으로 하는 각 층이 주기적으로 적층된 다층막의 구성을 포함한다.
일반적으로 다층 반사막(2)으로서, 고굴절률 재료인 경원소 또는 그 화합물의 박막(고굴절률층)과, 저굴절률 재료인 중원소 또는 그 화합물의 박막(저굴절률층)이 교대로 40 내지 60주기 정도 적층된 다층막이 이용된다. 다층막은 기판(1) 측으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서대로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1주기로 하여 복수 주기 적층하여도 되고, 기판(1) 측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서대로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1주기로 하여 복수 주기 적층하여도 된다. 또한, 다층 반사막(2)의 최표면의 층(즉, 다층 반사막(2)의 기판(1)과 반대 측의 표면층)은 고굴절률층인 것이 바람직하다. 상술한 다층막에서 기판(1)에 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서대로 적층한 적층 구조(고굴절률층/저굴절률층)를 1주기로 하여 복수 주기 적층하는 경우, 최상층이 저굴절률층이 된다. 다층 반사막(2)의 최표면의 저굴절률층은 용이하게 산화되어 버리므로, 다층 반사막(2)의 반사율이 감소한다. 반사율의 감소를 회피하기 위하여, 최상층의 저굴절률층 위에, 고굴절률층을 추가로 형성하여 다층 반사막(2)으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상술한 다층막에서 기판(1)에 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서대로 적층한 적층 구조(저굴절률층/고굴절률층)를 1주기로 하여, 복수 주기 적층하는 경우는 최상층이 고굴절률층이 된다. 이 경우에는, 고굴절률층을 추가로 형성할 필요가 없다.
본 실시형태에서, 고굴절률층으로서는 규소(Si)를 포함하는 층이 채용된다. Si를 포함하는 재료로서는 Si 단체 외에, Si에, 붕소(B), 탄소(C), 질소(N), 및/또는 산소(O)를 포함하는 Si 화합물을 이용할 수 있다. Si를 포함하는 층을 고굴절률층으로서 사용함으로써, EUV 광의 반사율이 우수한 EUV 리소그래피용 반사형 마스크(200)가 얻어진다. 또한, 본 실시형태에서, 기판(1)으로서는 유리 기판이 바람직하게 이용된다. Si는 유리 기판과의 밀착성에서도 우수하다. 또한, 저굴절률층으로서는, 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh) 및 백금(Pt)으로부터 선택되는 금속 단체 또는 이들의 합금이 이용된다. 예컨대 파장 13nm 내지 14nm의 EUV 광에 대한 다층 반사막(2)으로서는 바람직하게는 Mo막과 Si막을 교대로 40 내지 60주기 정도 적층한 Mo/Si주기 적층막이 이용된다. 또한, 다층 반사막(2)의 최상층인 고굴절률층을 규소(Si)로 형성하고, 당해 최상층(Si)과 Ru계 보호막(3)과의 사이에 규소와 산소를 포함하는 규소 산화물층을 형성할 수 있다. 규소 산화물층을 형성함으로써 반사형 마스크(200)의 세정 내성을 향상시킬 수 있다.
상술한 다층 반사막(2)의 단독으로의 반사율은 통상 65% 이상이고, 상한은 통상 73%이다. 또한, 다층 반사막(2)의 각 구성층의 두께 및 주기는 노광 파장에 의해 적절히 선택할 수 있고, 예컨대 브래그 반사의 법칙을 만족하도록 선택할 수 있다. 다층 반사막(2)에서 고굴절률층 및 저굴절률층은 각각 복수 존재한다. 복수의 고굴절률층의 두께가 동일할 필요는 없고, 복수의 저굴절률층의 두께가 동일할 필요는 없다. 또한 다층 반사막(2)의 최표면의 Si층의 막 두께는 반사율을 저하시키지 않는 범위에서 조정할 수 있다. 최표면의 Si(고굴절률층)의 막 두께는 3nm 내지 10nm로 할 수 있다.
다층 반사막(2)의 형성 방법은 당해 기술 분야에서 공지되어 있다. 예컨대 이온빔 스퍼터링법에 의해, 다층 반사막(2)의 각 층을 성막함으로써 형성할 수 있다. 상술한 Mo/Si 주기 다층막의 경우, 예컨대 이온빔 스퍼터링법에 의해, 먼저 Si 타겟을 이용하여 두께 4nm 정도의 Si막을 기판(1) 위에 성막하고, 그 후 Mo 타겟을 이용하여 두께 3nm 정도의 Mo막을 성막한다. 이 Si막/Mo막을 1주기로 하여 40 내지 60주기 적층하여 다층 반사막(2)을 형성한다(최표면의 층은 Si층으로 한다). 또한 다층 반사막(2)의 성막 시에 이온원으로부터 크립톤(Kr) 이온 입자를 공급하여 이온빔 스퍼터링을 행함으로써 다층 반사막(2)을 형성하는 것이 바람직하다.
<< 보호막 >>
보호막(3)은 후술하는 반사형 마스크(200)의 제조 공정에서의 드라이 에칭 및/또는 세정으로부터 다층 반사막(2)을 보호하기 위하여, 다층 반사막(2) 위에 형성된다. 또한, 전자선(EB)을 이용한 흡수체 패턴(4a)의 흑결함 수정 시에 보호막(3)에 의해 다층 반사막(2)을 보호할 수 있다. 도 1에 보호막(3)이 1층인 경우를 나타낸다. 보호막(3)을 3층 이상의 적층 구조로 할 수 있다. 예컨대, 보호막(3)의 최하층과 최상층을 상기 Ru를 함유하는 물질을 포함하는 층으로 하고, 최하층과 최상층과의 사이에 Ru 이외의 금속, 또는 Ru 이외의 금속의 합금을 개재시킨 구조로 할 수 있다. 보호막(3)의 재료는 예컨대, 루테늄을 주성분으로서 포함하는 재료에 의해 구성된다. 루테늄을 주성분으로서 포함하는 재료로서는, Ru 금속 단체, 또는 Ru에 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 붕소(B), 란탄(La), 코발트(Co), 및/또는 레늄(Re) 등의 금속을 함유한 Ru 합금을 이용할 수 있다. 또한, 이들 보호막(3)의 재료는 질소를 더 포함할 수 있다. 보호막(3)은 Cl계 가스의 드라이 에칭으로 흡수체막(4)을 패터닝하는 경우에 유효하다.
보호막(3)의 재료로서 Ru 합금을 이용하는 경우, Ru 합금의 Ru 함유 비율은 50원자% 이상 100원자% 미만, 바람직하게는 80원자% 이상 100원자% 미만, 더욱 바람직하게는 95원자% 이상 100원자% 미만이다. 특히, Ru 합금의 Ru 함유 비율이 95원자% 이상 100원자% 미만인 경우에는 보호막(3)으로의 다층 반사막(2)을 구성하는 원소(규소)의 확산을 억제하면서, EUV 광의 반사율을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 이 보호막(3)은 마스크 세정 내성, 흡수체막(4)을 에칭 가공하였을 때의 에칭 스토퍼 기능 및 다층 반사막(2)의 경시 변화 방지를 위한 보호 기능을 겸비하는 것이 가능하게 된다.
EUV 리소그래피의 경우, 노광광에 대하여 투명한 물질이 적기 때문에, 마스크 패턴면에의 이물 부착을 방지하는 EUV 펠리클이 기술적으로 간단하지는 않다. 이 점으로부터, 펠리클을 이용하지 않는 펠리클리스 운용이 주류로 되어 있다. 또한, EUV 리소그래피의 경우, EUV 노광에 의해 마스크에 카본막이 퇴적하거나, 산화막이 성장하거나 하는 노광 컨테미네이션이 일어난다. 그 때문에, EUV 반사형 마스크(200)를 반도체 장치의 제조에 사용하고 있는 단계에서, 자주 세정을 행하여 마스크 위의 이물 및 컨테미네이션을 제거할 필요가 있다. 이 때문에, EUV 반사형 마스크(200)에서는 광 리소그래피용의 투과형 마스크에 비해 차원이 다른 마스크 세정 내성이 요구되고 있다. Ti를 함유한 Ru계의 보호막(3)을 이용하면, 황산, 황산과수(SPM), 암모니아, 암모니아과수(APM), OH 라디칼 세정수, 및 농도가 10ppm 이하인 오존수 등의 세정액에 대한 세정 내성을 특히 높게 할 수 있다. 그 때문에, EUV 반사형 마스크(200)에 대한 마스크 세정 내성의 요구를 만족시키는 것이 가능하게 된다.
보호막(3)의 두께는 그 보호막(3)으로서의 기능을 할 수 있는 한, 특별히 제한되지 않는다. EUV 광의 반사율의 관점으로부터, 보호막(3)의 두께는 바람직하게는 1.0nm 내지 8.0nm, 보다 바람직하게는 1.5nm 내지 6.0nm이다.
보호막(3)의 형성 방법으로서는 공지의 막 형성 방법과 마찬가지의 것을 특별히 제한없이 채용할 수 있다. 보호막(3)의 형성 방법의 구체예로서는 스퍼터링법 및 이온빔 스퍼터링법을 들 수 있다.
<< 흡수체막 >>
보호막(3) 위에, EUV 광을 흡수하는 흡수체막(4)이 형성된다. 흡수체막(4)의 재료는 EUV 광을 흡수하는 기능을 갖고, 드라이 에칭에 의해 가공이 가능한 재료인 것이 필요하다.
본 실시형태의 흡수체막(4)은 EUV 광에 대한 굴절률(n)이 0.99 이상인 제1 재료와, EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 0.035 이상인 제2 재료를 포함하는 재료를 포함한다.
본 발명자들은 반사형 마스크(200)의 섀도잉 효과를 보다 저감하기 위해서는 반사형 마스크(200)에 이용되는 흡수체막(4)의 위상차, 즉, 진공을 투과하는 노광광과 비교하였을 때의, 흡수체막(4)을 투과하는 노광광(조사광)에 생기는 위상차를 작게 할 필요가 있음을 발견하였다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 광원(20)의 점(P)으로부터의 중심 조사광(30)은 소정의 각도(θx0)(통상, θx0=6도 정도)로 반사형 마스크(200)에 입사한다. 예컨대, NA가 0.33인 투영 광학계의 경우에는 발산 각도(θd)는 5도 정도이므로, 조사광(31x 및 32x)의 입사 각도(θx1 및 θx2)는 각각 1도 및 11도가 된다. 즉, 광원(20)으로부터의 조사광은 X방향으로 1∼11도의 범위의 입사 각도를 갖게 된다. 조사광(32x)이 입사 각도(θx2)(=11도)로 흡수체 패턴(4a)의 에지부에 입사하는 경우, 조사광 (32x)은 흡수체 패턴(4a)의 에지부를 투과함으로써, 흡수체 패턴(4a)을 투과하지 않는 투과광(진공을 투과하는 투과광)과 비교하여, 위상이 시프트하는 경우가 있다. 도 7에, 조사광(33)이 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 에지부를 투과하는 모습을 나타낸다. 이 결과, 흡수체 패턴(4a)을 투과하지 않는 투과광과 흡수체 패턴(4a)을 투과하는 투과광과의 사이에 위상차가 생기고, 흡수체 패턴(4a)의 에지부에서 투과광의 간섭이 생기게 된다. 이 결과, 흡수체 패턴(4a)의 에지부에서의 콘트라스트는 저하하게 될 우려가 있다. 또한, 조사광(31x)이 입사 각도(θx1)(=1도)로 흡수체 패턴(4a)의 에지부에 입사하는 경우, 조사광(31x)이 흡수체 패턴(4a)을 소정의 길이에 걸쳐 투과하게 된다. 조사광(31x)이 입사 각도 1도로 흡수체 패턴(4a)을 투과하는 길이와 조사광(32x)이 입사 각도(θx2)(=11도)로 흡수체 패턴(4a)의 에지부에 입사하는 경우의 흡수체 패턴(4a)을 투과하는 길이는 크게 서로 다르게 된다. 그 결과, 입사 각도마다 흡수체 패턴(4a)의 위치 어긋남이 생기게 된다.
이상의 지견에 기초하여, 본 발명자들은 이하에서 기술하는 것을 발견하였다. 즉, 흡수체 패턴(4a)을 형성하기 위한 흡수체막(4)의, EUV 광에 대한 굴절률(n)이 n=1(진공의 굴절률)에 가깝게 함으로써, 조사광이 흡수체 패턴(4a)을 투과하는 길이에 관계없이, 흡수체 패턴(4a)을 투과하는 투과광의 위상 시프트를 작게 할 수 있다. 그 때문에, 흡수체 패턴(4a)의 에지부에서의 콘트라스트의 변화 및/또는 패턴의 위치 어긋남을 억제할 수 있다. 그 결과, 반사형 마스크(200)의 섀도잉 효과를 저감할 수 있다.
한편, 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)으로서의 기능을 다하기 위해서는, EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 높은 것이 필요하다. 도 3은 EUV 광(파장 13.5nm)에서의 금속 재료의 굴절률(n)과 소쇠 계수(k)의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, EUV 광에 대한 굴절률(n)이 1에 가깝고, 또한 EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 높은 재료는 존재하지 않는다.
이상의 지견에 기초하여 본 발명자들은 EUV 광에 대한 굴절률(n)이 1에 가까운 제1 재료와, EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 높은 제2 재료를 조합한 재료를 이용함으로써, 흡수체 패턴(4a)의 에지부에서의 콘트라스트의 변화를 억제할 수 있는 흡수체막(4)을 형성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 이르렀다. 본 발명에 따라 반사형 마스크(200)의 섀도잉 효과를 보다 저감할 수 있다.
제1 재료의 EUV 광에 대한 굴절률(n)은 0.99 이상이고, 바람직하게는 0.99 이상 1.01 이하이다. 구체적으로는, 제1 재료로서 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge), 마그네슘(Mg) 및 실리콘(Si) 및 이들의 2종 이상의 합금을 들 수 있다.
제1 재료는 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것이 바람직하다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge) 및 마그네슘(Mg)의 EUV 광에 대한 굴절률(n)은 비교적 n=1에 가깝고, 소쇠 계수(k)는 비교적 높다. 따라서, 제1 재료로서 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료를 이용함으로써 흡수체막(4)의 EUV 광에 대한 위상차를 적절한 값으로 제어할 수 있다.
흡수체막(4)의 EUV 광에 대한 굴절률(n)을 1에 가깝게 하기 위하여, 흡수체막(4) 중 제1 재료의 함유량은 10∼90원자%인 것이 바람직하고, 30∼90원자%인 것이 보다 바람직하다.
제1 재료는 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 합금인 것이 바람직하다. 또한, 제1 재료는 불가피하게 혼입되는 불순물을 제외하고, 실질적으로 알루미늄(Al)을 포함하는 재료인 것이 보다 바람직하다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 알루미늄(Al)의 EUV 광에 대한 굴절률(n)은 1 이상인 것으로부터, 제2 재료로서 굴절률(n)이 비교적 낮은 재료를 선택한 경우에도 굴절률(n)이 비교적 높은 흡수체막(4)을 얻을 수 있다. 또한, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는 제1 재료는 알루미늄(Al)이고, 알루미늄(Al)의 흡수체막(4) 중 함유량은 10∼90원자%인 것이 바람직하다. 제1 재료로서 알루미늄을 소정의 함유량으로 사용함으로써 흡수체막(4)의 EUV 광에 대한 위상차를 보다 적절한 값으로 제어할 수 있다.
흡수체막(4) 중 제1 재료의 바람직한 함유량은 제2 재료의 소쇠 계수(k)의 값에 따라 상이하다. 구체적으로는 다음과 같다. 즉, 제2 재료의 소쇠 계수(k)가 0.035 이상 0.05 미만인 경우는 흡수체막(4) 중 제1 재료의 함유량이 30∼90원자%인 것이 바람직하다. 또한, 제2 재료의 소쇠 계수(k)가 0.05 이상 0.065 미만인 경우는 흡수체막(4) 중 제1 재료의 함유량이 20∼90원자%인 것이 바람직하다. 또한, 제2 재료의 소쇠 계수(k)가 0.065 이상인 경우는 흡수체막(4) 중 제1 재료의 함유량이 10∼90원자%인 것이 바람직하다. 이들의 경우, 제1 재료가 알루미늄(Al) 또는 알루미늄(Al)을 포함하는 합금인 것이 바람직하다.
제2 재료의 EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)는 0.035 이상이고, 바람직하게는 0.05 이상, 보다 바람직하게는 0.065 이상이다. 구체적으로는, 소쇠 계수(k)가 0.035 이상인 제2 재료로서 은(Ag), 텔루륨(Te), 니켈(Ni), 주석(Sn), 코발트(Co), 구리(Cu), 백금(Pt), 아연(Zn), 철(Fe), 금(Au), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 탄탈(Ta) 및 크롬(Cr)으로부터 선택되는 1종 또는 이들 중 2종 이상의 합금을 들 수 있다. 또한 소쇠 계수(k)가 0.05 이상인 제2 재료로서 은(Ag), 텔루륨(Te), 니켈(Ni), 주석(Sn), 코발트(Co), 구리(Cu), 백금(Pt), 아연(Zn), 철(Fe) 및 금(Au)으로부터 선택되는 1종 또는 이들 중 2종 이상의 합금을 들 수 있다. 또한 소쇠 계수(k)가 0.065 이상인 제2 재료로서 은(Ag), 텔루륨(Te), 니켈(Ni), 주석(Sn) 및 코발트(Co)로부터 선택되는 1종 또는 이들 중 2종 이상의 합금을 들 수 있다.
제2 재료는 EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 소정 값 이상인 것에 더하여, 굴절률(n)이 보다 높은 재료인 것이 바람직하다. 구체적으로는 제2 재료의 EUV 광에 대한 굴절률(n)은 0.92 이상인 것이 바람직하고, 0.93 이상인 것이 바람직하다. 굴절률(n)이 보다 높은 재료인 것을 고려하면, 제2 재료는 구체적으로는 텔루륨(Te), 니켈(Ni), 주석(Sn) 및 코발트(Co)로부터 선택되는 1종 또는 이들 중 2종 이상의 합금인 것이 바람직하다.
텔루륨(Te)은 독성이 있고, 주석(Sn)의 융점은 지나치게 낮은 것을 고려하면 제2 재료는 니켈(Ni) 및 코발트(Co)로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것이 보다 바람직하다. 또한, 제2 재료는 불가피하게 혼입되는 불순물을 제외하고, 실질적으로 니켈(Ni) 및 코발트(Co)로부터 선택되는 적어도 하나만을 포함하는 재료인 것이 보다 바람직하다.
흡수체막(4)의 재료는 상술한 제1 재료 및 제2 재료 이외의 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 흡수체막(4)의 재료로서 Ru, Ti 및 Si로부터 선택되는 적어도 1 종을 포함할 수 있다. 본 발명의 효과를 저해하지 않기 위하여, 흡수체막(4)의 재료에 포함되는 제1 재료 및 제2 재료 이외의 재료의 함유량은 5원자% 이하인 것이 바람직하다.
흡수체막(4)의 재료는 상술한 제1 재료 및 제2 재료의 금속 재료의 화합물일 수 있다. 구체적으로는 제1 재료 및 제2 재료는 예컨대, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 및 붕소(B)로부터 선택되는 1종을 포함할 수 있다. 본 발명의 효과를 방해하지 않기 위하여, 흡수체막(4)의 재료에 포함되는 제1 재료 및 제2 재료의 금속 이외의 재료(예컨대, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 및 붕소(B) 등)의 함유량은 5원자% 이하인 것이 바람직하다.
EUV 광에 대한 굴절률이 1에 가깝고, EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 높은 흡수체막(4)을 얻기 위하여, 제1 재료는 알루미늄(Al)이고, 제2 재료는 니켈(Ni), 코발트(Co), 또는 니켈(Ni) 및 코발트(Co)의 합금인 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시형태의 마스크 블랭크의 흡수체막(4)의 재료는 AlNi, AlCo 또는 AlNiCo인 것이 바람직하다.
흡수체막(4)의 재료가 상술한 제1 재료 및 제2 재료를 포함함으로써, 반사형 마스크(200)의 섀도잉 효과를 보다 저감할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여 제조된 반사형 마스크(200)를 이용함으로써, 미세하고 고정밀한 전사 패턴을 피전사 기판(1) 위에 형성할 수 있다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는 진공을 투과하는 EUV 광과 비교하였을 때의, 흡수체막(4)을 투과하는 EUV 광의 위상차가 150도 이하인 것이 바람직하고, 90도 이하가 보다 바람직하다. 또한, '흡수체막(4)을 투과하는 EUV 광'이란 흡수체막(4)의 표면에 대하여 법선 방향으로부터 입사되는 EUV 광을 말한다. '진공을 투과하는 EUV 광'이란 '흡수체막(4)을 투과하는 EUV 광'과 마찬가지의 광로에서 진공 중을 투과하는 EUV 광을 말한다. 흡수체막(4)을 투과하는 EUV 광의 위상차가 소정의 범위인 것으로부터, 흡수체막(4)의 EUV 광에 대한 위상차에 기인하는 반사형 마스크(200)의 섀도잉 효과를 더욱 저감할 수 있다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는 흡수체막(4)의 EUV 광에 대한 굴절률(n)이 0.955 이상인 것이 바람직하고, 0.975 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는 소쇠 계수(k)가 0.03 이상인 것이 바람직하고, 0.05 이상인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4)의 EUV 광에 대한 위상차 및 소쇠 계수를 적절하게 제어함으로써, 섀도잉 효과를 저감하고, 흡수체막(4)에 조사한 EUV 광의 감쇠를 크게 할 수 있다.
본 실시형태의 흡수체막(4)은 DC 스퍼터링법 또는 RF스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법이라는 공지의 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 타겟으로서는 제1 재료 및 제2 재료의 합금의 타겟을 이용할 수 있다. 또한, 타겟으로서는 제1 재료의 타겟 및 제2 재료의 타겟을 이용할 수 있다.
흡수체막(4)은 바이너리형의 반사형 마스크 블랭크(100)로서 EUV 광의 흡수를 목적으로 한 흡수체막(4)인 것이 바람직하다.
EUV 광의 흡수를 목적으로 한 흡수체막(4)인 경우, 흡수체막(4)에 대한 EUV 광의 반사율이 2% 이하, 바람직하게는 1% 이하가 되도록, 막 두께가 설정된다. 또한 섀도잉 효과를 더욱 억제하기 위하여, 흡수체막(4)의 막 두께는 60nm 미만, 바람직하게는 50nm 이하로 하는 것이 바람직하다.
흡수체막(4)은 단층의 막이어도 되고, 2층 이상의 복수의 막을 포함하는 다층막이어도 된다. 단층막의 경우는 마스크 블랭크 제조 시의 공정 수를 삭감할 수 있어 생산 효율이 높아지는 특징이 있다. 다층막의 경우에는 상층막이 광을 이용한 마스크 패턴 검사 시의 반사 방지막이 되도록 그 광학 상수와 막 두께를 적당하게 설정한다. 이에 따라 광을 이용한 마스크 패턴 검사 시의 검사 감도가 향상된다. 이와 같이 다층막으로 함으로써 여러 기능을 부가시키는 것이 가능하게 된다.
흡수체막(4)은 AlNi, AlCo 또는 AlNiCo의 재료로 형성될 수 있다. 이들 재료의 흡수체막(4)의 에칭 가스로서는 Cl2, SiCl4, CHCl3 및 CCl4 등의 염소계의 가스, 염소계 가스 및 He를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 및 염소계 가스 및 Ar을 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스 등을 이용할 수 있다.
또한, 2층 구조의 흡수체막(4)의 경우, 상층막과 하층막과의 에칭 가스를 상이한 것으로 하여도 된다. 예컨대, 상층막의 에칭 가스는 CF4, CHF3, C2F6, C3F6, C4F6, C4F8, CH2F2, CH3F, C3F8, SF6 및 F2 등의 불소계의 가스, 및 불소계 가스와 O2를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스 등으로부터 선택한 것을 이용할 수 있다. 또한 하층막의 에칭 가스는 Cl2, SiCl4 및 CHCl3 등의 염소계의 가스, 염소계 가스와 O2를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 염소계 가스와 He를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 및 염소계 가스와 Ar을 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스로부터 선택한 것을 이용할 수 있다. 여기서, 에칭의 최종 단계에서 에칭 가스에 산소가 포함되어 있으면, Ru계 보호막(3)에 표면 거칠어짐이 생긴다. 따라서 Ru계 보호막(3)이 에칭에 노출되는 오버 에칭 단계에서는 산소가 포함되어 있지 않은 에칭 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
흡수체막(4)이 2층 구조인 경우, 한쪽 층을 제1 재료 및 제2 재료의 금속 합금으로 하고, 다른 쪽 층을 제1 재료 및 제2 재료의 금속 재료의 화합물(예컨대, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 및 붕소(B)로부터 선택되는 적어도 1종과의 화합물)로 할 수 있다. 예컨대, 2층 구조의 하층막을 AlNi로 형성하고, 상층막을 AlNiO로 형성할 수 있다.
흡수체막(4)은 다층 구조일 수 있다. 이 경우, 흡수체막(4)은 상이한 2종의 재료층을 교대로 복수층 적층한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 상이한 2종의 재료층 중, 한쪽 층을 제1 재료 및 제2 재료의 금속 합금으로 하고, 다른 쪽 층을 제1 재료 및 제2 재료의 금속 재료의 화합물(예컨대, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 및 붕소(B)로부터 선택되는 적어도 1종과의 화합물)로 하여, 한쪽 층과 다른 쪽 층과의 적층을 1주기로 하고, 이 적층을 복수 주기 적층한 것을 흡수체막(4)으로서 이용할 수 있다.
<< 에칭 마스크막 >>
흡수체막(4) 위에는 에칭 마스크막을 형성하여도 된다. 에칭 마스크막의 재료로서는, 에칭 마스크막에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비가 높은 재료를 이용한다. 여기에서 'A에 대한 B의 에칭 선택비'란 에칭을 행하고 싶지 않은 층(마스크가 되는 층)인 A와 에칭을 행하고 싶은 층인 B와의 에칭 레이트의 비를 말한다. 구체적으로는 'A에 대한 B의 에칭 선택비=B의 에칭 속도/A의 에칭 속도'의 식에 의해 특정된다. 또한 '선택비가 높다'란 비교 대상에 대하여, 상기 정의의 선택비의 값이 큰 것을 말한다. 에칭 마스크막에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비는 1.5 이상이 바람직하고, 3 이상이 더 바람직하다.
에칭 마스크막에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비가 높은 재료로서는 크롬 및 크롬 화합물의 재료를 들 수 있다. 따라서, 흡수체막(4)을 불소계 가스로 에칭하는 경우에는, 크롬 및 크롬 화합물의 재료를 사용할 수 있다. 크롬 화합물로서는, Cr과, N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다. 또한, 흡수체막(4)을 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스로 에칭하는 경우에는 에칭 마스크막으로서 규소 및 규소 화합물의 재료를 사용할 수 있다. 규소 화합물로서는 Si와 N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료, 및 규소 및 규소 화합물에 금속을 포함하는 금속 규소(금속 실리사이드), 및 금속 규소 화합물(금속 실리사이드 화합물) 등의 재료를 들 수 있다. 금속 규소 화합물로서는 금속과 Si와 N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다.
에칭 마스크막의 막 두께는 전사 패턴을 정밀하게 흡수체막(4)에 형성하는 에칭 마스크로서의 기능을 얻는 관점에서, 3nm 이상인 것이 바람직하다. 또한, 에칭 마스크막의 막 두께는 레지스트막(11)의 막 두께를 얇게 하는 관점에서 15nm 이하인 것이 바람직하다.
<<이면 도전막>>
기판(1)의 제2 주표면(이면) 측(다층 반사막(2) 형성면의 반대 측)에는 일반적으로 정전 척용의 이면 도전막(5)이 형성된다. 정전 척용의 이면 도전막(5)에 요구되는 전기적 특성(시트 저항)은 통상 100Ω/square 이하이다. 이면 도전막(5)의 형성 방법은 예컨대, 마그네트론 스퍼터링법 또는 이온빔 스퍼터링법에 의해, 크롬, 탄탈 등의 금속이나 합금의 타겟을 사용하여 형성할 수 있다.
이면 도전막(5)의 크롬(Cr)을 포함하는 재료는 Cr에 붕소, 질소, 산소 및 탄소로부터 선택한 적어도 하나를 함유한 Cr 화합물인 것이 바람직하다. Cr 화합물로서는, 예컨대, CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN 및 CrBOCN 등을 들 수 있다.
이면 도전막(5)의 탄탈(Ta)을 포함하는 재료로서는 Ta(탄탈), Ta을 함유하는 합금 또는 이들 중 어느 하나에 붕소, 질소, 산소, 탄소 중 적어도 하나를 함유한 Ta 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. Ta 화합물로서는 예컨대, TaB, TaN, TaO, TaON, TaCON, TaBN, TaBO, TaBON, TaBCON, TaHf, TaHfO, TaHfN, TaHfON, TaHfCON, TaSi, TaSiO, TaSiN, TaSiON 및 TaSiCON 등을 들 수 있다.
탄탈(Ta) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 재료로서는 그 표층에 존재하는 질소(N)가 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 탄탈(Ta) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 재료의 이면 도전막(5)의 표층의 질소의 함유량은 5원자% 미만인 것이 바람직하고, 실질적으로 표층에 질소를 함유하지 않는 것이 보다 바람직하다. 탄탈(Ta) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 재료의 이면 도전막(5)에서 표층의 질소의 함유량이 적은 쪽이 내마모성이 높아지기 때문이다.
이면 도전막(5)은 탄탈 및 붕소를 포함하는 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 이면 도전막(5)이 탄탈 및 붕소를 포함하는 재료를 포함함으로써 내마모성 및 약액 내성을 갖는 도전막(23)을 얻을 수 있다. 이면 도전막(5)이 탄탈(Ta) 및 붕소(B)를 포함하는 경우, B 함유량은 5∼30원자%인 것이 바람직하다. 도전막(23)의 성막에 이용하는 스퍼터링 타겟 중 Ta 및 B의 비율(Ta:B)은 95:5∼70:30인 것이 바람직하다.
이면 도전막(5)의 두께는 정전 척용으로서의 기능을 만족하는 한, 특별히 한정되지 않지만, 통상 10nm에서 200nm이다. 또한 이 이면 도전막(5)은 마스크 블랭크(100)의 제2 주표면 측의 응력 조정도 겸비하고 있다. 즉, 이면 도전막(5)의 존재에 의해 제1 주표면 측에 형성된 각종 막으로부터의 응력과 밸런스를 맞추어, 평탄한 반사형 마스크 블랭크(100)가 얻어지도록 조정되어 있다.
또한, 이면 도전막(5)의 기판(1) 측에 중간층을 마련하여도 된다. 중간층은 기판(1)과 이면 도전막(5)과의 밀착성을 향상시키거나, 기판(1)으로부터의 이면 도전막(5)으로의 수소의 침입을 억제하거나 하는 기능을 갖게 할 수 있다. 또한, 중간층은 노광원으로서 EUV 광을 이용한 경우의 아웃오브 밴드광이라고 하는 진공 자외광 및 자외광(파장: 130∼400nm)이 기판(1)을 투과하여 이면 도전막(5)에 의해 반사되는 것을 억제하는 기능을 갖게 할 수 있다. 중간층의 재료로서는, 예컨대, Si, SiO2, SiON, SiCO, SiCON, SiBO, SiBON, Cr, CrN, CrON, CrC, CrCN, CrCO, CrCON, Mo, MoSi, MoSiN, MoSiO, MoSiCO, MoSiON, MoSiCON, TaO, TaON 및 TaBO 등을 들 수 있다. 중간층의 두께는 1nm 이상인 것이 바람직하고, 5nm 이상, 나아가서는 10nm 이상이면 보다 바람직하다.
<반사형 마스크 및 그 제조 방법>
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 반사형 마스크(200)를 제조한다. 여기에서는 개략 설명만 행하고, 이후에 실시예에서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
반사형 마스크(200)는, 상술한 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)이 패터닝된 흡수체 패턴(4a)을 갖는다. 반사형 마스크(200)는 상술한 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)을 드라이 에칭으로 패터닝하여 흡수체 패턴(4a)을 형성함으로써 제조된다. 본 실시형태의 반사형 마스크(200)에 의하면, 섀도잉 효과를 보다 저감할 수 있기 때문에, 미세하고 고정밀한 흡수체 패턴(4a)을 피전사 기판(1) 위에 형성할 수 있는 반사형 마스크(200)를 얻을 수 있다.
반사형 마스크 블랭크(100)를 준비하여 그 제1 주표면의 흡수체막(4)에 레지스트막(11)을 형성한다(반사형 마스크 블랭크(100)로서 레지스트막(11)을 구비하고 있는 경우는 불필요). 다음으로 이 레지스트막(11)에 소망하는 패턴을 묘화(노광)하고, 또한 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성한다.
반사형 마스크(200) 제조의 경우, 상술한 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여, 흡수체막(4)을 에칭하여 흡수체 패턴(4a)을 형성한다. 다음으로, 레지스트 패턴(11a)을 애싱(ashing) 및/또는 레지스트 박리액 등으로 제거함으로써, 흡수체 패턴(4a)이 형성된다. 마지막으로, 산성 및/또는 알칼리성의 수용액을 이용한 웨트 세정을 행한다.
흡수체막(4)의 에칭 가스로서는 Cl2, SiCl4, CHCl3 및 CCl4 등의 염소계의 가스, 염소계 가스 및 He를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 및 염소계 가스 및 Ar을 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스 등을 들 수 있다. 흡수체막(4)의 에칭에서 에칭 가스에 실질적으로 산소가 포함되어 있지 않기 때문에, Ru계의 보호막(3)에 표면 거칠어짐이 생기지 않는다. 본 명세서에서 '에칭 가스에 실질적으로 산소가 포함되어 있지 않다'란 에칭 가스 중 산소의 함유량이 5원자% 이하인 것을 의미한다.
이상의 공정에 의해, 섀도잉 효과가 적고, 또한 고정밀한 미세 패턴을 갖는 반사형 마스크(200)가 얻어진다.
<반도체 장치의 제조 방법>
본 실시형태는 EUV 광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에, 본 실시형태의 반사형 마스크(200)를 세팅하고, 반도체 기판 등의 피전사 기판 위에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이다.
본 실시형태의 반사형 마스크(200)를 사용하여 EUV 노광을 행함으로써, 반도체 기판 위에 반사형 마스크(200) 위의 흡수체 패턴(4a)에 기초하는 소망하는 전사 패턴을, 섀도잉 효과에 기인하는 전사 치수 정밀도의 저하를 억제하여 형성할 수 있다. 실시형태의 반사형 마스크(200)를 사용함으로써, 미세하고 고정밀한 반도체 장치를 제조할 수 있다. 이 리소그래피 공정에 부가하여 피가공막의 에칭, 절연막 및 도전막의 형성, 도펀트의 도입 및 어닐링 등 여러 공정을 거침으로써, 소망하는 전자 회로가 형성된 반도체 장치를 제조할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, EUV 노광 장치는 EUV 광을 발생하는 레이저 플라즈마 광원, 조명 광학계, 마스크 스테이지계, 축소 투영 광학계, 웨이퍼 스테이지계 및 진공 설비 등으로 구성된다. 광원에는 데브리 트랩(debris trap) 기능, 노광광 이외의 장파장의 광을 커트하는 커트 필터 및 진공 차동(差動) 배기용의 설비 등이 구비되어 있다. 조명 광학계 및 축소 투영 광학계는 반사형 미러로 구성된다. EUV 노광용 반사형 마스크(200)는 이 제2 주표면에 형성된 이면 도전막(5)에 의해 정전 흡착되어 마스크 스테이지에 재치(載置)된다.
EUV 광원으로부터의 노광광(조사광)은 조명 광학계를 통하여 반사형 마스크(200)의 주표면의 법선(주표면에 수직인 직선)에 대하여 통상, 6도에서 8도 기울인 입사 각도(도 5에 나타내는 중심 조사광(30)의 입사 각도(θx0))로 반사형 마스크(200)에 조사된다. 이 입사광(노광광)에 대한 반사형 마스크(200)로부터의 반사광은 입사와는 역방향으로 또한 입사 각도와 동일한 각도로 반사(정반사)하고, 통상 1/4의 축소비를 갖는 반사형 투영 광학계로 유도되어 웨이퍼 스테이지 위에 재치된 웨이퍼(반도체 기판) 위의 레지스트에의 노광이 행해진다. EUV 노광 장치 중에서 적어도 EUV 광이 통과하는 장소는 진공 배기된다. 노광 시에는 마스크 스테이지와 웨이퍼 스테이지를 축소 투영 광학계의 축소비에 따른 속도로 동기시켜 스캔하고, 슬릿을 통하여 노광을 행하는 스캔 노광이 주류를 이루고 있다. 레지스트에의 노광 후, 이 노광된 레지스트막을 현상함으로써, 반도체 기판 위에 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 본 실시형태에서는 반사형 마스크(200)의 섀도잉 효과를 보다 저감함으로써, 미세하고 고정밀한 전사 패턴의 레지스트 패턴을 피전사 기판 위에 형성할 수 있다. 이 레지스트 패턴을 마스크로서 사용하여 에칭 등을 실시함으로써, 예컨대 반도체 기판 위에 소정의 배선 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같은 노광 공정이나 피가공막 가공 공정, 절연막 및 도전막의 형성 공정, 도펀트 도입 공정, 어닐링 공정, 및 그 외의 필요한 공정을 거침으로써 반도체 장치가 제조된다.
[실시예]
이하, 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 실시예에서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 설명을 간략화 혹은 생략한다.
(실시예 1)
도 2는 반사형 마스크 블랭크(100)로부터 반사형 마스크(200)를 제작하는 공정을 나타내는 요부 단면 모식도이다.
실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)는 이면 도전막(5)과, 기판(1)과, 다층 반사막(2)과, 보호막(3)과, 흡수체막(4)을 갖는다. 실시예 1의 흡수체막(4)은 AlNi 합금(Al:Ni=53:47, 원자 비율)의 재료의 단층을 포함한다. 그리고, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 흡수체막(4) 위에 레지스트막(11)을 형성한다.
우선, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)에 이용하는 기판(1)에 대하여 설명한다. 실시예 1의 제1 주표면 및 제2 주표면의 양 주표면이 연마된 6025 사이즈(약 152mm×152mm×6.35mm)의 저열팽창 유리 기판인 SiO2-TiO2계 유리 기판을 준비하여 기판(1)으로 하였다. 평탄하고 평활한 주표면이 되도록, SiO2-TiO2계 유리 기판(기판(1))에 대하여 거친 연마 가공 공정, 정밀 연마 가공 공정, 국소 가공 공정 및 터치 연마 가공 공정으로 구성되는 연마를 행하였다.
SiO2-TiO2계 유리 기판(기판(1))의 제2 주표면(이면)에, CrN막을 포함하는 이면 도전막(5)을 마그네트론 스퍼터링(반응성 스퍼터링)법에 의해 하기의 조건으로 형성하였다. 또한, 본 명세서에서 혼합 가스의 비율은 도입하는 가스의 체적%이다.
이면 도전막(5)의 형성 조건: Cr 타겟, Ar과 N2의 혼합 가스 분위기(Ar: 90%, N: 10%), 막 두께 20nm.
다음으로 이면 도전막(5)이 형성된 측과 반대 측의 기판(1)의 주표면(제1 주표면) 위에 다층 반사막(2)을 형성하였다. 기판(1) 위에 형성되는 다층 반사막(2)은 파장 13.5nm의 EUV 광에 적합한 다층 반사막(2)으로 하기 위하여, Mo와 Si를 포함하는 주기 다층 반사막으로 하였다. 다층 반사막(2)은 Mo 타겟과 Si 타겟을 사용하고, Ar가스 분위기 중에서 이온빔 스퍼터링법에 의해 기판(1) 위에 Mo층 및 Si층을 교대로 적층하여 형성하였다. 우선, Si막을 4.2nm의 두께로 성막하고, 이어서 Mo막을 2.8nm의 두께로 성막하였다. 이를 1주기로 하고, 마찬가지로 하여 40주기 적층하고, 마지막으로 Si막을 4.0nm의 두께로 성막하여 다층 반사막(2)을 형성하였다. 여기에서는 적층 주기를 40주기로 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 적층 주기를, 예컨대 60주기로 할 수 있다. 적층 주기를 60주기로 한 경우, 40주기보다도 공정 수는 늘어나지만, 다층 반사막(2)의 EUV 광에 대한 반사율을 높일 수 있다.
이어서, Ar가스 분위기 중에서, Ru 타겟을 사용한 이온빔 스퍼터링법에 의해 Ru막을 포함하는 보호막(3)을 2.5nm의 두께로 성막하였다.
다음으로, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, AlNi막을 포함하는 흡수체막(4)을 형성하였다. AlNi막은 AlNi 타겟을 이용하여, Ar가스 분위기에서 반응성 스퍼터링으로 36.6nm의 막 두께로 성막하였다.
AlNi막의 조성을 측정하였더니, 원자 비율은 Al이 53원자%, Ni가 47원자%이었다. 또한, AlNi막의 파장 13.5nm의 EUV 광에서의 굴절률(n)은 약 0.977, 소쇠 계수(k)는 약 0.049이었다. 또한, 진공을 투과하는 EUV 광과 비교하였을 때의, AlNi막을 투과하는 EUV 광의 위상차는 약 57도이었다.
상기의 AlNi막을 포함하는 흡수체막(4)의 파장 13.5nm에서의 반사율은 2.4%이었다.
다음으로, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여 실시예 1의 반사형 마스크(200)를 제조하였다.
실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4) 위에, 레지스트막(11)을 100nm의 두께로 형성하였다(도 2(a)). 이 레지스트막(11)에 소망하는 패턴을 묘화(노광)하고, 또한 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성하였다(도 2(b)). 다음으로, 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여 AlNi막(흡수체막(4))의 드라이 에칭을, Cl2 가스를 이용하여 행하였다. 이 드라이 에칭에 의해 흡수체 패턴(4a)을 형성하였다(도 2(c)).
그 후, 레지스트 패턴(11a)을 애싱 및 레지스트 박리액 등으로 제거하였다. 마지막으로 순수(DIW)를 이용한 웨트 세정을 행하였다. 상기 공정에서 실시예 1의 반사형 마스크(200)를 제조하였다(도 2(d)). 또한, 필요에 따라 웨트 세정 후 마스크 결함 검사를 행하여 마스크 결함 수정을 적절히 행할 수 있다.
본 실시예에서 제작한 반사형 마스크(200)를 EUV 노광 장치에 세팅하고, 반도체 기판 위에 피가공막과 레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대하여 EUV 노광을 행하였다. 반사형 마스크(200)에 대한 노광광(조사광)의 입사 각도는 6도로 하였다. 즉, 도 5에서의 중심 조사광(30)의 조사 각도(θx0)를 6도로 하였다. 레지스트막(11)의 노광 후, 노광된 레지스트막(11)을 현상함으로써 피가공막이 형성된 반도체 기판 위에 레지스트 패턴을 형성하였다.
실시예 1에 의해 제조된 반도체 기판 위의 레지스트 패턴을 분석하였더니, 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 섀도잉 효과에 의한 위상차에 기인하는 위치 어긋남은 1.0nm인 것이 판명되었다.
이 레지스트 패턴을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또한 절연막, 도전막의 형성, 도펀트의 도입 혹은 어닐링 등 다양한 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
(실시예 2)
실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)는 흡수체막(4)이 AlCo 합금 (Al:Co=46:54, 원자 비율)의 재료의 단층을 포함한다. 그 이외에는 실시예 1과 마찬가지이다.
DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 AlCo막을 포함하는 흡수체막(4)을 형성하였다. AlCo막은 AlCo 타겟을 이용하여, Ar가스 분위기에서 반응성 스퍼터링으로 37.5nm의 막 두께로 성막하였다.
AlCo막의 조성을 측정하였더니, 원자 비율은 Al이 46원자%, Co가 54원자%이었다. 또한 AlCo막의 파장 13.5nm의 EUV 광에서의 굴절률(n)은 약 0.968, 소쇠 계수(k)는 약 0.047이었다. 또한, 진공을 투과하는 EUV 광과 비교하였을 때의, AlCo막을 투과하는 EUV 광의 위상차는 약 74도이었다.
실시예 2의 AlCo막을 포함하는 흡수체막(4)의 파장 13.5nm에서의 반사율은 2.2%이었다.
실시예 1과 마찬가지로, 실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 실시예 2의 반사형 마스크(200)를 제조하였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 2의 반사형 마스크(200)를 이용하여, 반도체 기판 위에 레지스트 패턴을 형성하였다.
실시예 2에 의해 제조된 반도체 기판 위에 레지스트 패턴을 분석하였더니, 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 섀도잉 효과에 의한 위상차에 기인하는 위치 어긋남은 1.2nm인 것이 판명되었다.
이 레지스트 패턴을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또한 절연막, 도전막의 형성, 도펀트의 도입 혹은 어닐링 등 다양한 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
(실시예 3)
실시예 3의 반사형 마스크 블랭크(100)는 실시예 1과 마찬가지로, 흡수체막(4)이 AlNi 합금의 재료의 단층을 포함한다. 단, 실시예 3의 흡수체막(4)의 AlNi 합금의 재료의 원자 비율은 실시예 1과는 달리, Al이 75원자%, Ni가 25원자%이다. 그 이외에는 실시예 1과 마찬가지이다.
DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 AlNi막을 포함하는 흡수체막(4)을 형성하였다. AlNi막은 소정 조성의 AlNi 타겟을 이용하여, Ar가스 분위기에서 반응성 스퍼터링으로 43.7nm의 막 두께로 성막하였다.
AlNi막의 조성을 측정하였더니, 원자 비율은 Al이 74원자%, Ni가 26원자%이었다. 또한 AlNi막의 파장 13.5nm의 EUV 광에서의 굴절률(n)은 약 0.985, 소쇠 계수(k)는 약 0.042이었다. 또한, 진공을 투과하는 EUV 광과 비교하였을 때의, AlNi막을 투과하는 EUV 광의 위상차는 약 44도이었다.
실시예 3의 AlNi막을 포함하는 흡수체막(4)의 파장 13.5nm에서의 반사율은 2.1%이었다.
실시예 1과 마찬가지로, 실시예 3의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 실시예 3의 반사형 마스크(200)를 제조하였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 3의 반사형 마스크(200)를 이용하여, 반도체 기판 위에 레지스트 패턴을 형성하였다.
실시예 3에 의해 제조된 반도체 기판 위에 레지스트 패턴을 분석하였더니, 반사형 마스크(200)의 흡수체막(4)의 위상차에 기인하는 위치 어긋남은 0.8nm인 것이 판명되었다.
이 레지스트 패턴(11a)을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또한 절연막, 도전막의 형성, 도펀트의 도입 혹은 어닐링 등 다양한 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
(비교예 1)
비교예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)는 흡수체막(4)이 TaBN 재료의 단층을 포함한다. 비교예 1의 TaBN 재료의 원자 비율은 Ta가 75원자%, B가 12원자%, N이 13원자%이다. 그 이외에는 실시예 1과 마찬가지이다.
DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 TaBN막을 포함하는 흡수체막(4)을 형성하였다. TaBN막은 소정 조성의 TaB 타겟을 이용하여 Ar 가스와 N2 가스의 혼합 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링으로 62nm의 두께로 성막하였다.
TaBN막의 조성을 측정하였더니, 원자 비율은 Ta가 75원자%, B가 12원자%, N이 13원자%이었다. 또한, TaBN막의 파장 13.5nm의 EUV 광에서의 굴절률(n)은 약 0.949, 소쇠 계수(k)는 약 0.030였다. 또한 진공을 투과하는 EUV 광과 비교하였을 때의, TaBN막을 투과하는 EUV 광의 위상차는 166도이었다.
비교예 1의 TaBN막을 포함하는 흡수체막(4)의 파장 13.5nm에서의 반사율은 1.4%이었다.
실시예 1과 마찬가지로, 비교예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 비교예 1의 반사형 마스크(200)를 제조하였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 비교예 1의 반사형 마스크(200)를 이용하여, 반도체 기판 위에 레지스트 패턴을 형성하였다.
비교예 1에 의해 제조된 반도체 기판 위에 레지스트 패턴을 분석하였더니, 반사형 마스크(200)의 흡수체막(4)의 위상차에 기인하는 위치 어긋남은 3.2nm인 것이 판명되었다. 또한, 흡수체 패턴의 두께도 62nm이며, 60nm 미만으로 할 수 없었다.
상기 실시예 1∼3 및 비교예 1의 반사형 마스크(200)의 흡수체막(4)의 위상차에 기인하는 위치 어긋남의 결과로부터, 본 발명의 반사형 마스크(200)는 섀도잉 효과를 보다 저감할 수 있고, 미세하고 고정밀한 전사 패턴을 피전사 기판 위에 형성할 수 있는 것이 밝혀졌다.
1: 기판
2: 다층 반사막
3: 보호막
4: 흡수체막
4a: 흡수체 패턴
5: 이면 도전막
11: 레지스트막
11a: 레지스트 패턴
20: 광원
30: 중심 조사광
31x, 32x: X방향으로 발산하는 조사광
31y, 32y: Y방향으로 발산하는 조사광
33: 에지부를 투과하는 조사광
40: 반사형 마스크 표면에 대하여 수직인 가상선
50: 조사 영역
100: 반사형 마스크 블랭크
200: 반사형 마스크
θd: 발산 각도(반각)
θy0, θx1, θx2: X방향의 조사광의 입사 각도
θy0, θy1, θy2: Y방향의 조사광의 입사 각도
C: 조사 영역의 중심
P: 노광 광원의 노광광(조사광)의 조사 위치
2: 다층 반사막
3: 보호막
4: 흡수체막
4a: 흡수체 패턴
5: 이면 도전막
11: 레지스트막
11a: 레지스트 패턴
20: 광원
30: 중심 조사광
31x, 32x: X방향으로 발산하는 조사광
31y, 32y: Y방향으로 발산하는 조사광
33: 에지부를 투과하는 조사광
40: 반사형 마스크 표면에 대하여 수직인 가상선
50: 조사 영역
100: 반사형 마스크 블랭크
200: 반사형 마스크
θd: 발산 각도(반각)
θy0, θx1, θx2: X방향의 조사광의 입사 각도
θy0, θy1, θy2: Y방향의 조사광의 입사 각도
C: 조사 영역의 중심
P: 노광 광원의 노광광(조사광)의 조사 위치
Claims (9)
- 기판 위에 다층 반사막 및 흡수체막을 이 순서대로 포함하는 반사형 마스크 블랭크로서,
상기 흡수체막은 EUV 광에 대한 굴절률(n)이 0.99 이상인 제1 재료와, EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 0.035 이상인 제2 재료를 포함하는 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항에 있어서,
진공을 투과하는 EUV 광과 비교하였을 때의, 상기 흡수체막을 투과하는 EUV 광의 위상차는 150도 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 흡수체막의 EUV 광에 대한 굴절률(n)이 0.955 이상, 상기 흡수체막의 EUV 광에 대한 소쇠 계수(k)가 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 재료는 알루미늄(Al), 게르마늄(Ge) 및 마그네슘(Mg)으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 재료는 니켈(Ni) 및 코발트(Co)로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 재료인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 재료는 알루미늄(Al)이고, 상기 알루미늄(Al)의 상기 흡수체막 중 함유량은 10∼90원자%인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 반사형 마스크에 있어서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크에서의 상기 흡수체막이 패터닝된 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 반사형 마스크의 제조 방법에 있어서,
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 드라이 에칭으로 패터닝하여 흡수체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법. - 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
EUV 광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에 제7항에 기재된 반사형 마스크를 세팅하고, 피전사 기판 위에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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