KR20210014619A - 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 그 제조 방법, 그리고 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 반사형 마스크의 섀도잉 효과를 보다 저감하는 동시에, 미세하고 고정밀도의 위상 시프트 패턴을 형성할 수 있는 반사형 마스크 블랭크를 제공한다.
기판 상에, 다층 반사막 및 EUV 광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막을 이 순서로 갖는 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 위상 시프트막은, 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 규소(Si), 티탄(Ti), 바나듐(V), 게르마늄(Ge), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn), 텔루르(Te), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 및 레늄(Re) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 박막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
기판 상에, 다층 반사막 및 EUV 광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막을 이 순서로 갖는 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 위상 시프트막은, 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 규소(Si), 티탄(Ti), 바나듐(V), 게르마늄(Ge), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn), 텔루르(Te), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 및 레늄(Re) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 박막을 갖는 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, 그리고 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 제조에 있어서의 노광 장치의 광원의 종류는, 파장 436nm의 g선, 동(同) 365nm의 i선, 동 248nm의 KrF 레이저, 동 193nm의 ArF 레이저로, 파장을 서서히 짧게 하면서 진화해 오고 있다. 보다 미세한 패턴 전사를 실현하기 위해, 파장이 13.5nm 근방인 극단 자외선(EUV: Extreme Ultra Violet)을 이용한 EUV 리소그래피가 개발되어 있다. EUV 리소그래피에서는, EUV 광에 대하여 투명한 재료가 적기 때문에, 반사형의 마스크가 이용된다. 이 반사형 마스크에서는, 저열팽창 기판 상에 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 당해 다층 반사막을 보호하기 위한 보호막의 위에, 원하는 전사용 패턴이 형성된 마스크 구조를 기본 구조로 하고 있다. 또, 전사용 패턴의 구성으로부터, 대표적인 것으로서, 바이너리형 반사 마스크 및 위상 시프트형 반사 마스크(하프톤 위상 시프트형 반사 마스크)가 있다. 바이너리형 반사 마스크는, EUV 광을 충분히 흡수하는 비교적 두꺼운 흡수체 패턴을 갖는다. 위상 시프트형 반사 마스크는, 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(위상 시프트 패턴)을 갖는다. 위상 시프트형 반사 마스크는, 투과형 광 위상 시프트 마스크와 마찬가지로, 위상 시프트 효과에 의해 높은 전사 광학상(像) 콘트라스트가 얻어지므로 해상도 향상 효과가 있다. 또, 위상 시프트형 반사 마스크의 흡수체 패턴(위상 시프트 패턴)의 막 두께가 얇기 때문에, 정밀도 좋고 미세한 위상 시프트 패턴을 형성할 수 있다.
EUV 리소그래피에서는, 광투과율의 관계로부터 다수의 반사경으로 이루어지는 투영 광학계가 이용되고 있다. 그리고, 반사형 마스크에 대하여 EUV 광을 비스듬하게 입사시켜, 이들 복수의 반사경이 투영광(노광광)을 차단하지 않도록 하고 있다. 입사 각도는, 현재, 반사 마스크 기판 수직면에 대하여 6도로 하는 것이 주류이다. 투영 광학계의 개구수(NA)의 향상과 함께 8도 정도의 보다 사입사(斜入射)가 되는 각도로 하는 방향으로 검토가 진행되고 있다.
EUV 리소그래피에서는, 노광광이 비스듬하게 입사되기 때문에, 섀도잉 효과라고 불리는 고유의 문제가 있다. 섀도잉 효과란, 입체 구조를 갖는 흡수체 패턴에 노광광이 비스듬하게 입사됨으로써 그림자가 생겨, 전사 형성되는 패턴의 치수나 위치가 바뀌는 현상을 말한다. 흡수체 패턴의 입체 구조가 벽이 되어 응달측에 그림자가 생겨, 전사 형성되는 패턴의 치수나 위치가 바뀐다. 예를 들면, 배치되는 흡수체 패턴의 방향이 사입사광의 방향과 평행이 되는 경우와 수직이 되는 경우에서, 양자의 전사 패턴의 치수와 위치에 차이가 발생해, 전사 정밀도를 저하시킨다.
이와 같은 EUV 리소그래피용의 반사형 마스크 및 이것을 제작하기 위한 마스크 블랭크에 관련된 기술이 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 개시되어 있다. 또, 특허문헌 1에는, 섀도잉 효과에 대해서도 개시되어 있다. EUV 리소그래피용의 반사형 마스크로서 위상 시프트형 반사 마스크를 이용함으로써, 바이너리형 반사 마스크의 흡수체 패턴의 막 두께보다도 위상 시프트 패턴의 막 두께를 비교적 얇게 하는 것에 의해, 섀도잉 효과에 의한 전사 정밀도의 저하의 억제를 도모하고 있다.
패턴을 미세하게 할수록, 및 패턴 치수나 패턴 위치의 정밀도를 높일수록 반도체 장치의 전기적 특성 및 성능이 올라가고, 또, 집적도 향상 및 칩 사이즈를 저감할 수 있다. 그 때문에, EUV 리소그래피에는 종래보다도 한 단계 높은 고정밀도 미세 치수 패턴 전사 성능이 요구되고 있다. 현재는, hp 16nm(half pitch 16nm) 세대 대응의 초미세 고정밀도 패턴 형성이 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 대하여, 섀도잉 효과를 줄이기 위해, 더욱 흡수체막(위상 시프트막)의 막 두께를 얇게 하는 것이 요구되고 있다. 특히, EUV 노광의 경우에 있어서, 흡수체막(위상 시프트막)의 막 두께를 60nm 미만, 바람직하게는 50nm 이하로 하는 것이 요구되고 있다.
특허문헌 1 내지 3에 개시되어 있는 바와 같이, 종래부터 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막(위상 시프트막)을 형성하는 재료로서 Ta가 이용되어 왔다. 그러나, EUV 광(예를 들면, 파장 13.5nm)에서의 Ta의 굴절률 n이 약 0.943이다. 그 때문에, Ta의 위상 시프트 효과를 이용해도, Ta만으로 형성되는 흡수체막(위상 시프트막)의 막 두께의 하한은 60nm가 한계이다. 보다 막 두께를 얇게 하기 위해서는, 예를 들면, 굴절률 n이 작은(위상 시프트 효과가 큰) 금속 재료를 이용할 수 있다. 파장 13.5nm에서의 굴절률 n이 작은 금속 재료로는, 특허문헌 1의, 예를 들면 도 7에도 기재되어 있는 바와 같이, Mo(n＝0.921) 및 Ru(n＝0.887)가 있다. 그러나, Mo는 매우 산화되기 쉬워 세정 내성이 염려되고, Ru는 에칭 레이트가 낮아, 가공이나 수정이 곤란하다.
본 발명은, 상기의 점을 감안하여, 반사형 마스크의 섀도잉 효과를 보다 저감하는 동시에, 미세하고 고정밀도의 위상 시프트 패턴을 형성할 수 있는 반사형 마스크 블랭크 및 이것에 의해 제작되는 반사형 마스크의 제공, 그리고 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
본 발명의 구성 1은, 기판 상에, 다층 반사막 및 EUV 광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막을 이 순서로 갖는 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 위상 시프트막은, 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 규소(Si), 티탄(Ti), 바나듐(V), 게르마늄(Ge), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn), 텔루르(Te), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 및 레늄(Re) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 박막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 1에 의하면, 반사형 마스크 패턴의 개구부로부터의 반사광과 비교하여, 위상 시프트 패턴으로부터의 반사광이 소정의 위상차를 얻기 위해 필요한 막 두께가 얇은 위상 시프트막을 얻을 수 있다. 그 때문에, 반사형 마스크에 있어서, 위상 시프트 패턴에 의해 발생하는 섀도잉 효과를 보다 저감할 수 있다. 또, 본 발명의 구성 1에 의하면, 높은 상대 반사율(위상 시프트 패턴이 없는 부분에서 반사되는 EUV 광을 반사율 100％로 했을 때의 상대적인 반사율)의 위상 시프트막을 얻을 수 있다. 이 결과, 본 발명의 구성 1의 반사형 마스크 블랭크로부터 제조된 반사형 마스크를 이용함으로써, 반도체 장치 제조 시의 스루풋을 향상할 수 있다.
(구성 2)
본 발명의 구성 2는, 상기 위상 시프트막의 결정 구조는, 아몰퍼스인 것을 특징으로 하는 구성 1의 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 2에 의하면, 위상 시프트막을 구성하는 재료의 결정 구조가 아몰퍼스인 것에 의해, 금속 등의 결정 입자에 의한, 위상 시프트 패턴을 형성할 때의 악영향을 저감할 수 있다.
(구성 3)
본 발명의 구성 3은, 상기 위상 시프트막은, 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 박막인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재한 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 3에 의하면, 상기 위상 시프트막을 패터닝할 때의 드라이 에칭 가스에 의한 에칭 레이트를 빠르게 할 수 있으므로, 레지스트막의 막 두께를 얇게 하는 것이 가능해져, 위상 시프트막의 미세 패턴 형성에 유리하다.
(구성 4)
본 발명의 구성 4는, 상기 Ru와 상기 Cr의 조성비(Ru:Cr)는, 15:1∼1:20인 것을 특징으로 하는 구성 3의 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 4에 의하면, Ru와 함께 이용되는 금속이 Ru와 동일한 에칭 가스에 의해 에칭이 가능한 Cr이고, Ru와 Cr의 조성비가 소정의 범위인 것에 의해, 가공 특성이 양호하고, 또한 얇은 막 두께에 있어서, 소정의 위상차를 얻을 수 있는 위상 시프트막을 얻을 수 있다.
(구성 5)
본 발명의 구성 5는, 상기 Ru와 상기 Ni의 조성비(Ru:Ni)는, 20:1∼1:4인 것을 특징으로 하는 구성 3의 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 5에 의하면, Ru와 함께 이용되는 금속이 소쇠(消衰) 계수가 큰 Ni이며, Ru와 Ni의 조성비가 소정의 범위인 것에 의해, 얇은 막 두께에 있어서, 높은 반사율로 소정의 위상차를 얻을 수 있는 위상 시프트막을 얻을 수 있다.
(구성 6)
본 발명의 구성 6은, 상기 Ru와 상기 Co의 조성비(Ru:Co)는, 20:1∼1:5인 것을 특징으로 하는 구성 3의 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 6에 의하면, Ru와 함께 이용되는 금속이 소쇠 계수가 큰 Co이며, Ru와 Co의 조성비가 소정의 범위인 것에 의해, 얇은 막 두께에 있어서, 높은 반사율로 소정의 위상차를 얻을 수 있는 위상 시프트막을 얻을 수 있다.
(구성 7)
본 발명의 구성 7은, 상기 다층 반사막과 상기 위상 시프트막의 사이에 보호막을 추가로 갖고, 상기 보호막은, 규소(Si) 및 산소(O)를 포함하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 하나의 반사형 마스크 블랭크이다.
본 발명의 구성 7에 의하면, 다층 반사막 상에 보호막이 형성되어 있음으로써, 다층 반사막 부착 기판을 이용하여 반사형 마스크(EUV 마스크)를 제조할 때의 다층 반사막 표면에의 대미지를 억제할 수 있으므로, EUV 광에 대한 반사율 특성이 양호해진다. 보호막이, 규소(Si) 및 산소(O)를 포함하는 재료로 이루어짐으로써, 위상 시프트막을 패터닝하기 위한 드라이 에칭 가스에 대하여 내성을 갖기 때문에, 보호막이 에칭되지 않고, 보호막에의 대미지를 억제할 수 있다.
(구성 8)
본 발명의 구성 8은, 구성 1 내지 7 중 어느 하나의 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 위상 시프트막이 패터닝된 위상 시프트 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크이다.
본 발명의 구성 8에 의하면, 반사형 마스크의 위상 시프트 패턴이 EUV 광을 흡수하고, 또 일부의 EUV 광을 개구부(위상 시프트 패턴이 형성되어 있지 않은 부분)와는 소정의 위상차로 반사할 수 있기 때문에, 반사형 마스크 블랭크의 위상 시프트막을 패터닝함으로써, 본 발명의 반사형 마스크(EUV 마스크)를 제조할 수 있다.
(구성 9)
본 발명의 구성 9는, 구성 1 내지 7 중 어느 하나의 반사형 마스크 블랭크의 상기 위상 시프트막을 염소계 가스와 산소 가스를 포함하는 드라이 에칭 가스에 의해 패터닝하여 위상 시프트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법이다.
본 발명의 구성 9에 의하면, 위상 시프트막의 막 두께를 얇게 할 수 있어, 섀도잉 효과를 저감할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도의 위상 시프트 패턴을, 측벽 러프니스가 적은 안정된 단면 형상으로 형성할 수 있는 반사형 마스크를 제조할 수 있다.
(구성 10)
본 발명의 구성 10은, EUV 광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에, 구성 8의 반사형 마스크를 세트하고, 피전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법이다.
본 발명의 구성 10의 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 위상 시프트막의 막 두께를 얇게 할 수 있어, 섀도잉 효과를 저감할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도의 위상 시프트 패턴을, 측벽 러프니스가 적은 안정된 단면 형상으로 형성할 수 있는 반사형 마스크를, 반도체 장치의 제조를 위해 이용할 수 있다. 그 때문에, 미세하고 또한 고정밀도의 전사 패턴을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크(이것에 의해 제작되는 반사형 마스크)에 의하면, 위상 시프트막의 막 두께를 얇게 할 수 있어, 섀도잉 효과를 저감할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도의 위상 시프트 패턴을, 측벽 러프니스가 적은 안정된 단면 형상으로 형성할 수 있다. 따라서, 이 구조의 반사형 마스크 블랭크를 이용하여 제조된 반사형 마스크는, 마스크 상에 형성되는 위상 시프트 패턴 자체를 미세하고 고정밀도로 형성할 수 있는 동시에, 섀도잉에 의한 전사 시의 정밀도 저하를 방지할 수 있다. 또, 이 반사형 마스크를 이용하여 EUV 리소그래피를 행함으로써, 미세하고 고정밀도의 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 개략 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다.
도 2는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 주요부 단면 모식도로 나타낸 공정도이다.
도 3은 위상 시프트막의 막 두께와 파장 13.5nm의 광에 대한 상대 반사율 및 위상차의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 주요부 단면 모식도로 나타낸 공정도이다.
도 3은 위상 시프트막의 막 두께와 파장 13.5nm의 광에 대한 상대 반사율 및 위상차의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는, 본 발명을 구체화할 때의 일 형태로서, 본 발명을 그 범위 내로 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면 중, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙여 그 설명을 간략화 내지 생략하는 경우가 있다.
＜반사형 마스크 블랭크(100)의 구성 및 그 제조 방법＞
도 1은, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다. 도 1에 나타나는 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(100)는, 마스크 블랭크용 기판(1)(단지, 「기판(1)」이라고도 한다.)과, 다층 반사막(2)과, 보호막(3)과, 위상 시프트막(4)을 갖고, 이들이 이 순서로 적층되는 것이다. 다층 반사막(2)은, 제 1 주면(主面)(표면)측에 형성된 노광광인 EUV 광을 반사한다. 보호막(3)은, 다층 반사막(2)을 보호하기 위해 설치되며, 후술하는 위상 시프트막(4)을 패터닝할 때에 사용하는 에천트 및 세정액에 대하여 내성을 갖는 재료로 형성된다. 위상 시프트막(4)은, EUV 광을 흡수한다. 또, 기판(1)의 제 2 주면(이면)측에는, 정전 척용의 이면 도전막(5)이 형성된다.
본 명세서에 있어서, 「마스크 블랭크용 기판(1)의 주표면의 위에, 다층 반사막(2)을 갖는다」란, 다층 반사막(2)이, 마스크 블랭크용 기판(1)의 표면에 접하여 배치되는 것을 의미하는 경우 외에, 마스크 블랭크용 기판(1)과 다층 반사막(2)의 사이에 다른 막을 갖는 것을 의미하는 경우도 포함한다. 다른 막에 대해서도 마찬가지이다. 예를 들면 「막 A의 위에 막 B를 갖는다」란, 막 A와 막 B가 직접 접하도록 배치되어 있는 것을 의미하는 것 외에, 막 A와 막 B의 사이에 다른 막을 갖는 경우도 포함한다. 또, 본 명세서에 있어서, 예를 들면 「막 A가 막 B의 표면에 접하여 배치된다」란, 막 A와 막 B의 사이에 다른 막을 개재하지 않고, 막 A와 막 B가 직접 접하도록 배치되어 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 위상 시프트막(4)이, 예를 들면, 「루테늄(Ru)과, 크롬(Cr)을 포함하는 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 박막」이다라는 것은, 위상 시프트막(4)이, 적어도, 실질적으로, 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr)을 포함하는 재료로 구성된 박막인 것을 의미한다. 한편, 위상 시프트막(4)이, 「루테늄(Ru)과, 크롬(Cr)으로 이루어지는 박막」이란, 위상 시프트막(4)이, 루테늄(Ru) 및 크롬(Cr)만으로 이루어지는 것을 의미하는 경우가 있다. 또, 어느 경우도, 불가피적으로 혼입되는 불순물이, 위상 시프트막(4)에 포함되는 것을 포함한다.
이하, 각 층마다 설명을 한다.
＜＜기판(1)＞＞
기판(1)은, EUV 광에 의한 노광 시의 열에 의한 위상 시프트 패턴(4a)의 왜곡을 방지하기 위해, 0±5ppb/℃의 범위 내의 저열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하게 이용된다. 이 범위의 저열팽창 계수를 갖는 소재로는, 예를 들면, SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리 세라믹스 등을 이용할 수 있다.
기판(1)의 전사 패턴(후술의 위상 시프트막(4)이 이것을 구성한다)이 형성되는 측의 제 1 주면은, 적어도 패턴 전사 정밀도, 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도가 되도록 표면 가공되어 있다. EUV 노광의 경우, 기판(1)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면의 132mm×132mm의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또, 전사 패턴이 형성되는 측과 반대측의 제 2 주면은, 노광 장치에 세트할 때에 정전 척되는 면으로서, 132mm×132mm의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또한, 반사형 마스크 블랭크(100)에 있어서의 제 2 주면측의 평탄도는, 142mm×142mm의 영역에 있어서, 평탄도가 1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.3㎛ 이하이다.
또, 기판(1)의 표면 평활도의 높이도 극히 중요한 항목이다. 전사용 위상 시프트 패턴(4a)이 형성되는 기판(1)의 제 1 주면의 표면 거칠기는, 제곱 평균 평방근 거칠기(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 위해, 높은 강성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 특히, 65GPa 이상의 높은 영률을 갖고 있는 것이 바람직하다.
＜＜다층 반사막(2)＞＞
다층 반사막(2)은, 반사형 마스크(200)에 있어서, EUV 광을 반사하는 기능을 부여하는 것이며, 굴절률이 다른 원소를 주성분으로 하는 각 층이 주기적으로 적층된 다층막이다.
일반적으로는, 고굴절률 재료인 경원소(輕元素) 또는 그 화합물의 박막(고굴절률층)과, 저굴절률 재료인 중원소(重元素) 또는 그 화합물의 박막(저굴절률층)이 교대로 40에서 60 주기 정도 적층된 다층막이, 다층 반사막(2)으로서 이용된다. 다층막은, 기판(1)측으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층해도 된다. 또, 다층막은, 기판(1)측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층해도 된다. 또한, 다층 반사막(2)의 최표면의 층, 즉 다층 반사막(2)의 기판(1)과 반대측의 표면층은, 고굴절률층으로 하는 것이 바람직하다. 상술의 다층막에 있어서, 기판(1)으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층하는 경우는 최상층이 저굴절률층이 된다. 이 경우, 저굴절률층이 다층 반사막(2)의 최표면을 구성하면 용이하게 산화되어 버려 반사형 마스크(200)의 반사율이 감소한다. 그 때문에, 최상층의 저굴절률층 상에 고굴절률층을 추가로 형성하여 다층 반사막(2)으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상술의 다층막에 있어서, 기판(1)측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층하는 경우는, 최상층이 고굴절률층이 되므로, 그대로여도 된다.
본 실시형태에 있어서, 고굴절률층으로는, 규소(Si)를 포함하는 층이 채용된다. Si를 포함하는 재료로는, Si 단체(單體) 외에, Si에, 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)를 포함하는 Si 화합물을 이용할 수 있다. Si를 포함하는 층을 고굴절률층으로서 사용함으로써, EUV 광의 반사율이 뛰어난 EUV 리소그래피용 반사형 마스크(200)가 얻어진다. 또, 본 실시형태에 있어서 기판(1)으로는 유리 기판이 바람직하게 이용된다. Si는 유리 기판과의 밀착성에 있어서도 뛰어나다. 또, 저굴절률층으로는, 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh) 및 백금(Pt)으로부터 선택되는 금속 단체, 또는 이들의 합금이 이용된다. 예를 들면 파장 13nm에서 14nm의 EUV 광에 대한 다층 반사막(2)으로는, 바람직하게는 Mo 막과 Si 막을 교대로 40에서 60 주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막이 이용된다. 또한, 다층 반사막(2)의 최상층인 고굴절률층을 규소(Si)로 형성해도 된다.
이와 같은 다층 반사막(2)의 단독에서의 반사율은 통상 65％ 이상이며, 상한은 통상 73％이다. 또한, 다층 반사막(2)의 각 구성층의 막 두께, 주기는, 노광 파장에 의해 적절히 선택하면 되고, 브래그 반사의 법칙을 만족하도록 선택된다. 다층 반사막(2)에 있어서 고굴절률층 및 저굴절률층은 각각 복수 존재하지만, 고굴절률층끼리, 그리고 저굴절률층끼리의 막 두께가 동일하지 않아도 된다. 또, 다층 반사막(2)의 최표면의 Si 층의 막 두께는, 반사율을 저하시키지 않는 범위에서 조정할 수 있다. 최표면의 Si(고굴절률층)의 막 두께는, 3nm에서 10nm로 할 수 있다.
다층 반사막(2)의 형성 방법은 당해 기술 분야에 있어서 공지이다. 예를 들면 이온 빔 스퍼터링법에 의해, 다층 반사막(2)의 각 층을 성막함으로써 형성할 수 있다. 상술한 Mo/Si 주기 다층막의 경우, 예를 들면 이온 빔 스퍼터링법에 의해, 우선 Si 타겟을 이용하여 두께 4nm 정도의 Si 막을 기판(1) 상에 성막한다. 그 후 Mo 타겟을 이용하여 두께 3nm 정도의 Mo 막을 성막한다. 이 Si 막/Mo 막을 1 주기로 하여, 40에서 60 주기 적층해, 다층 반사막(2)을 형성한다(최표면의 층은 Si 층으로 한다). 또, 다층 반사막(2)의 성막 시에, 이온원(源)으로부터 크립톤(Kr) 이온 입자를 공급하여, 이온 빔 스퍼터링을 행함으로써 다층 반사막(2)을 형성하는 것이 바람직하다.
＜＜보호막(3)＞＞
후술하는 반사형 마스크(200)의 제조 공정에 있어서의 드라이 에칭 및 세정으로부터 다층 반사막(2)을 보호하기 위해, 다층 반사막(2)의 위에, 또는 다층 반사막(2)의 표면에 접하여 보호막(3)을 형성할 수 있다. 또, 전자선(EB)을 이용한 위상 시프트 패턴(4a)의 흑결함 수정 시의 다층 반사막(2)의 보호도 겸비한다. 여기에서, 도 1에서는 보호막(3)이 1층인 경우를 나타내고 있지만, 3층 이상의 적층 구조로 할 수도 있다. 보호막(3)은, 위상 시프트막(4)을 패터닝할 때에 사용하는 에천트 및 세정액에 대하여 내성을 갖는 재료로 형성된다. 다층 반사막(2) 상에 보호막(3)이 형성되어 있음으로써, 다층 반사막 부착 기판을 이용하여 반사형 마스크(200)(EUV 마스크)를 제조할 때의 다층 반사막(2)의 표면에의 대미지를 억제할 수 있다. 그 때문에, 다층 반사막(2)의 EUV 광에 대한 반사율 특성이 양호해진다.
이하에서는, 보호막(3) 및 위상 시프트막(4)이, 각 1층인 경우를 예로 설명한다. 또한, 보호막(3)을 복수층 포함하는 경우에는, 위상 시프트막(4)과의 관계에 있어서, 보호막(3)의 최상층(위상 시프트막(4)에 접하는 층)의 재료의 성질이 중요해진다. 또, 위상 시프트막(4)을 복수층 포함하는 경우에는, 보호막(3)(의 최상층)과의 관계에 있어서, 위상 시프트막(4)의 최하층(보호막(3)에 접하는 층)의 재료의 성질이 중요해진다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 보호막(3)의 재료로서, 보호막(3)의 위에 형성되는 위상 시프트막(4)을 패터닝하기 위한 드라이 에칭에 이용되는 에칭 가스에 대하여, 내성이 있는 재료를 선택할 수 있다.
예를 들면, 보호막(3)의 표면에 접하는 위상 시프트막(4)의 층이, 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 규소(Si), 티탄(Ti), 바나듐(V), 게르마늄(Ge), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn), 텔루르(Te), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 및 레늄(Re) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료(소정의 Ru계 재료)로 이루어지는 박막인 경우에는, 보호막(3)의 재료로서, 규소(Si), 규소(Si) 및 산소(O)를 포함하는 재료, 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 재료 등의 규소계 재료, 그리고, 크롬(Cr), 또는 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 크롬계 재료로부터 선택한 재료를 사용할 수 있다.
예를 들면, 보호막(3)의 표면에 접하는 위상 시프트막(4)의 층이, 루테늄(Ru)과, 알루미늄(Al), 규소(Si), 티탄(Ti), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn), 텔루르(Te), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 및 레늄(Re) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료(소정의 Ru계 재료)로 이루어지는 박막인 경우에는, 위상 시프트막(4)을 패터닝할 때의 드라이 에칭 가스로서, 불소계 가스를 사용할 수 있으며, 보호막(3)의 재료로는, 상기 크롬계 재료를 선택할 수 있다.
예를 들면, 보호막(3)의 표면에 접하는 위상 시프트막(4)의 층이, 루테늄(Ru)과, 알루미늄(Al), 규소(Si), 티탄(Ti), 게르마늄(Ge), 주석(Sn) 및 하프늄(Hf) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료(소정의 Ru계 재료)로 이루어지는 박막인 경우에는, 위상 시프트막(4)을 패터닝할 때의 드라이 에칭 가스로서, 불소계 가스나 산소를 포함하지 않는 염소계 가스를 사용할 수 있다. 그 경우, 보호막(3)의 재료로는, 상기 규소계 재료와 상기 크롬계 재료를 선택할 수 있다.
예를 들면, 보호막(3)의 표면에 접하는 위상 시프트막(4)의 층이, 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료(소정의 Ru계 재료), 또는 루테늄(Ru)과, 바나듐(V), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 레늄(Re) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료(소정의 Ru계 재료)로 이루어지는 박막인 경우에는, 위상 시프트막(4)을 패터닝할 때의 드라이 에칭 가스로서, 산소를 포함하는 염소계 가스를 사용할 수 있다. 그 경우, 보호막(3)의 재료로서, 규소(Si), 규소(Si) 및 산소(O)를 포함하는 재료, 또는 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 재료 등의 규소계 재료를 선택할 수 있다. 또, 위상 시프트막(4)이 복수의 층으로 이루어지는 경우, 보호막(3)의 표면에 접하는 위상 시프트막(4)의 층이, 소정의 Ru계 재료 이외의 박막인 경우에는, 그 재료의 에칭 특성에 따라서, 보호막(3)의 재료를 선택할 수 있다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 보호막(3)은, 규소(Si), 또는 규소(Si) 및 산소(O)를 포함하는 재료(규소계 재료)로 이루어지는 것이 바람직하다. 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료(소정의 Ru계 재료), 그리고 루테늄(Ru)과, 바나듐(V), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 레늄(Re) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료(소정의 루테늄(Ru)계 재료)의 위상 시프트막(4)은, 산소를 포함하는 염소계 가스, 또는 산소 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 에칭이 가능하다. 규소(Si), 규소(Si) 및 산소(O)를 포함하는 재료, 또는 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 재료 등의 규소계 재료는, 이들 드라이 에칭 가스에 대하여 내성을 갖고, 산소의 함유량이 많을수록, 내성은 크다. 그 때문에, 보호막(3)의 재료는, 산화 규소(SiOx, 1≤x≤2)인 것이 보다 바람직하고, x가 큰 쪽이 더욱 바람직하며, SiO2인 것이 특히 바람직하다.
EUV 리소그래피에서는, 노광광에 대하여 투명한 물질이 적기 때문에, 마스크 패턴면에의 이물 부착을 방지하는 EUV 펠리클이 기술적으로 간단하지는 않다. 이점에서, 펠리클을 이용하지 않는 펠리클레스 운용이 주류로 되어 있다. 또, EUV 리소그래피에서는, EUV 노광에 의해 마스크에 카본막이 퇴적하거나, 산화막이 성장하거나 하는 노광 컨테미네이션이 일어난다. 그 때문에, EUV 반사형 마스크를 반도체 장치의 제조에 사용하고 있는 단계에서, 자주 세정을 행하여 마스크 상의 이물이나 컨테미네이션을 제거할 필요가 있다. 이 때문에, EUV 반사형 마스크에서는, 광 리소그래피용의 투과형 마스크에 비해 현격한 차이의 마스크 세정 내성이 요구되고 있다. 반사형 마스크(200)가 보호막(3)을 가짐으로써, 세정액에 대한 세정 내성을 높일 수 있다.
보호막(3)의 막 두께는, 다층 반사막(2)을 보호한다는 기능을 다할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. EUV 광의 반사율의 관점에서, 보호막(3)의 막 두께는, 바람직하게는 1.0nm에서 8.0nm, 보다 바람직하게는 1.5nm에서 6.0nm이다.
보호막(3)의 형성 방법으로는, 공지의 막 형성 방법과 마찬가지의 것을 특별히 제한 없이 채용할 수 있다. 구체예로는, 스퍼터링법 및 이온 빔 스퍼터링법을 들 수 있다.
＜＜위상 시프트막(4)＞＞
보호막(3)의 위에, EUV 광의 위상을 시프트하는 위상 시프트막(4)이 형성된다. 위상 시프트막(4)(위상 시프트 패턴(4a))이 형성되어 있는 부분에서는, EUV 광을 흡수하여 감광하면서 패턴 전사에 악영향이 없는 레벨에서 일부의 광을 반사시킨다. 한편, 개구부(위상 시프트막(4)이 없는 부분)에서는, EUV 광이, 보호막(3)을 개재하여 다층 반사막(2)으로부터 반사한다. 위상 시프트막(4)이 형성되어 있는 부분으로부터의 반사광은, 개구부로부터의 반사광과 원하는 위상차를 형성한다. 위상 시프트막(4)은, 위상 시프트막(4)으로부터의 반사광과, 다층 반사막(2)으로부터의 반사광과의 위상차가, 160도에서 200도가 되도록 형성된다. 180도 근방의 반전된 위상차의 광끼리가 패턴 에지부에서 서로 간섭함으로써, 투영 광학상의 상 콘트라스트가 향상된다. 그 상 콘트라스트의 향상에 수반하여 해상도가 올라가, 노광량 여유도(裕度), 및 초점 여유도 등의 노광에 관한 각종 여유도가 넓어진다. 패턴이나 노광 조건에도 따르지만, 일반적으로는, 이 위상 시프트 효과를 얻기 위한 위상 시프트막(4)의 반사율의 기준은, 상대 반사율로 2％ 이상이다. 충분한 위상 시프트 효과를 얻기 위해서는, 위상 시프트막(4)의 반사율은, 상대 반사율로 6％ 이상인 것이 바람직하다. 또, 상대 반사율이 10％ 이상, 보다 바람직하게는 15％ 이상으로 높은 경우에는, 콘트라스트를 보다 향상시키기 위해, 위상차를 130도에서 160도, 또는 200도에서 230도로 할 수도 있다. 여기에서, 위상 시프트막(4)(위상 시프트 패턴(4a))의 상대 반사율이란, 위상 시프트 패턴(4a)이 없는 부분에서의 다층 반사막(2)(보호막(3) 부착의 다층 반사막(2)을 포함한다)으로부터 반사되는 EUV 광을 반사율 100％로 했을 때의, 위상 시프트 패턴(4a)으로부터 반사되는 EUV 광의 반사율이다. 또한, 본 명세서에서는, 상대 반사율을, 단지 「반사율」이라고 하는 경우가 있다.
또, 충분한 위상 시프트 효과를 얻기 위해, 위상 시프트막(4)의 절대 반사율은 9％ 이상인 것이 바람직하다. 여기에서, 위상 시프트막(4)(위상 시프트 패턴(4a))의 절대 반사율이란, 위상 시프트막(4)(또는 위상 시프트 패턴(4a))으로부터 반사되는 EUV 광의 반사율(입사광 강도와 반사광 강도의 비)을 말한다.
해상성의 한층 더의 향상 및 반도체 장치를 제조할 때의 스루풋을 향상시키기 위해, 위상 시프트 패턴(4a)의 상대 반사율은, 6％∼40％가 바람직하다. 보다 바람직하게는 6∼35％, 더욱 바람직하게는 15％∼35％, 더욱 바람직하게는 15％∼25％인 것이 요구되고 있다.
해상성의 한층 더의 향상 및 반도체 장치를 제조할 때의 스루풋을 향상시키기 위해, 위상 시프트막(4)(또는 위상 시프트 패턴(4a))의 절대 반사율은, 4％∼27％, 보다 바람직하게는 10％∼17％인 것이 바람직하다.
본 실시형태의 위상 시프트막(4)은, 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 규소(Si), 티탄(Ti), 바나듐(V), 게르마늄(Ge), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn), 텔루르(Te), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 및 레늄(Re) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 박막을 갖는다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)은, 소정의 재료를 이용함으로써, 상대 반사율이 6％∼40％인 위상 시프트 패턴(4a)을 얻을 수 있다. 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)은, 소정의 재료를 이용함으로써, 절대 반사율을 4％∼27％로 할 수 있다. 또, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)은, 소정의 위상차(개구부로부터의 반사광과 위상 시프트 패턴(4a)으로부터의 반사광과의 위상차)를 얻기 위해 필요한 막 두께가 얇다. 그 때문에, 반사형 마스크(200)에 있어서, 위상 시프트 패턴(4a)에 의해 발생하는 섀도잉 효과를 보다 저감할 수 있다. 또, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)로부터 제조된 반사형 마스크(200)를 이용함으로써, 반도체 장치 제조 시의 스루풋을 향상할 수 있다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료(이하, 단지 「소정의 Ru계 재료」라고 하는 경우가 있다.)에 대해서 추가로 설명한다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 결정 구조는, 아몰퍼스인 것이 바람직하다.
Ru의 굴절률 n은, n＝0.886(소쇠 계수 k＝0.017)이며, 고반사율의 위상 시프트막(4)의 재료로서 바람직하다. 그러나, RuO 등의 Ru계 화합물은, 결정화한 구조로 되기 쉽고, 또 가공 특성도 나쁘다. 즉, 결정화한 금속의 결정 입자는, 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 때에 측벽 러프니스가 커지기 쉽다. 그 때문에, 소정의 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 때에 악영향을 미치는 경우가 있다. 한편, 위상 시프트막(4)의 결정 구조가 아몰퍼스인 경우에는, 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 때의 악영향을 저감할 수 있다. Ru에 소정의 원소(X)를 첨가함으로써, 위상 시프트막(4)의 결정 구조를 아몰퍼스화하는 동시에, 에칭 속도를 빠르게 하거나, 패턴 형상을 양호하게 하거나, 가공 특성을 향상시킬 수 있다. 소정의 원소(X)로서, Cr, Ni, Co, Al, Si, Ti, V, Ge, Nb, Mo, Sn, Te, Hf, W 및 Re 중 적어도 하나 이상을 선택할 수 있다.
또한, Ni의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.948 및 k＝0.073이다. 또, Co는, n＝0.933 및 k＝0.066이며, Cr은, n＝0.932 및 k＝0.039이다. Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 2원계의 재료(RuCr, RuNi 및 RuCo)는, 종래 재료인 RuTa보다도 위상 시프트막(4)의 막 두께를 얇게 하는 것이 가능하다. 또, Ni 및 Co 쪽이, Cr보다도 소쇠 계수 k가 크기 때문에, 원소(X)로서 Ni 및/또는 Co를 선택한 쪽이, Cr을 선택하는 것보다도 위상 시프트막(4)의 막 두께를 얇게 하는 것이 가능하다.
또, Al의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝1.003 및 k＝0.03, Si의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.999 및 k＝0.002, Ti의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.952 및 k＝0.014, V의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.944 및 k＝0.025, Ge의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.995 및 k＝0.032, Nb의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.933 및 k＝0.005, Mo의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.923 및 k＝0.007, Sn의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.941 및 k＝0.074, Te의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.973 및 k＝0.075, Hf의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.961 및 k＝0.035, W의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.933 및 k＝0.033, Re의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, n＝0.914 및 k＝0.04이다.
또, Sn, Te 및 Re 쪽이, Cr보다도 소쇠 계수 k가 크다. 그 때문에, 원소(X)로서 Sn, Te 및 Re를 선택한 쪽이, Cr을 선택하는 것보다도 위상 시프트막(4)의 막 두께를 얇게 하는 것이 가능하다.
또, 위상 시프트막(4)의 위상차가 160도∼200도인 경우의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k의 범위는 다음과 같다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％∼40％ 또는 절대 반사율이 4％∼27％인 경우, Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 재료의 EUV 광에 대한 굴절률 n은 0.860∼0.950이며, 소쇠 계수 k는 0.008∼0.095인 것이 바람직하다. 상대 반사율이 6％∼35％ 또는 절대 반사율이 4％∼23％인 경우, Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 재료의 EUV 광에 대한 굴절률 n은 0.880∼0.950이며, 소쇠 계수 k는 0.012∼0.095인 것이 바람직하다. 상대 반사율이 15％∼35％ 또는 절대 반사율이 10％∼23％인 경우, Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 재료의 EUV 광에 대한 굴절률 n은 0.880∼0.950이며, 소쇠 계수 k는 0.012∼0.050인 것이 바람직하다. 상대 반사율이 15％∼25％ 또는 절대 반사율이 10％∼17％인 경우, Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 재료의 EUV 광에 대한 굴절률 n은 0.890∼0.950이며, 소쇠 계수 k는 0.020∼0.050인 것이 바람직하다.
또, 위상 시프트막(4)의 위상차가 130도∼160도인 경우의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k의 범위는 다음과 같다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 10％∼40％ 또는 절대 반사율이 6.7％∼27％인 경우, Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 재료의 EUV 광에 대한 굴절률 n은 0.860∼0.950이며, 소쇠 계수 k는 0.009∼0.095인 것이 바람직하다. 상대 반사율이 15％∼35％ 또는 절대 반사율이 10％∼23％인 경우, Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 재료의 EUV 광에 대한 굴절률 n은 0.860∼0.950이며, 소쇠 계수 k는 0.01∼0.073인 것이 바람직하다.
또, 위상 시프트막(4)의 위상차가 200도∼230도인 경우의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k의 범위는 다음과 같다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 10％∼40％ 또는 절대 반사율이 6.7％∼27％인 경우, Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 재료의 EUV 광에 대한 굴절률 n은 0.860∼0.940이며, 소쇠 계수 k는 0.008∼0.057인 것이 바람직하다. 상대 반사율이 15％∼35％ 또는 절대 반사율이 10％∼23％인 경우, Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 재료의 EUV 광에 대한 굴절률 n은 0.860∼0.939이며, 소쇠 계수 k는 0.009∼0.045인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 위상차 및 반사율은, 굴절률 n, 소쇠 계수 k 및 막 두께를 바꿈으로써 조정하는 것이 가능하다. 위상 시프트막(4)의 막 두께는, 60nm 이하가 바람직하고, 50nm 이하가 보다 바람직하며, 40nm 이하가 더욱 바람직하다. 위상 시프트막(4)의 막 두께는, 25nm 이상이 바람직하다. 또한, 보호막(3)을 갖는 경우에는, 위상 시프트막(4)의 위상차 및 반사율은, 보호막(3)의 굴절률 n, 소쇠 계수 k 및 막 두께를 고려하여 조정할 수도 있다.
Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 2원계의 재료(RuCr, RuNi 및 RuCo)는, 종래 재료인 RuTa와 비교하여, 가공 특성이 좋다. Ta는 산화되면 염소계 가스 및 산소 가스로 에칭이 곤란하다. 특히, RuCr은 가공 특성이 뛰어나다.
Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 2원계의 재료(RuCr, RuNi 및 RuCo)는, 아몰퍼스 구조이며, 또 염소계 가스 및 산소 가스의 혼합 가스에 의해, 용이하게 에칭을 하는 것이 가능하다. 또, 이들 재료는, 산소 가스에 의한 에칭이 가능하다. 3원계의 재료(RuCrNi, RuCrCo 및 RuNiCo) 및 4원계의 재료(RuCrNiCo)에 대해서도 마찬가지라고 생각된다.
또, 상기의 2원계의 재료 외에, Ru에 V, Nb, Mo, W 또는 Re를 첨가한 2원계의 재료(RuV, RuNb, RuMo, RuW 및 RuRe)는, 종래 재료인 RuTa와 비교하여 가공성이 좋다. RuCr과 마찬가지로, RuW, RuMo는 특히 가공 특성이 뛰어나다.
또, Ru에 소정의 원소(X)를 첨가한 2원계의 재료(RuV, RuNb, RuMo, RuW 및 RuRe)는, 아몰퍼스 구조이며, 또 염소계 가스 및 산소 가스의 혼합 가스에 의해, 용이하게 에칭을 하는 것이 가능하다. 또, 이들 재료는, 산소 가스에 의한 에칭이 가능하다. 3원계의 재료 및 4원계의 재료에 대해서도 마찬가지라고 생각된다.
다음으로, 본 실시형태의 위상 시프트막(4)의 재료인 소정의 Ru계 재료에 대해서, Ru와, 소정의 원소(X)와의 배합 비율에 대해서 설명한다.
소정의 Ru계 재료의 상대 반사율 및 절대 반사율은, Ru의 함유량이 많을수록 높아진다. 또, 위상 시프트막(4)의 반사광은, 위상 시프트막(4) 표면으로부터의 표면 반사광과, 위상 시프트막(4)을 투과하여 위상 시프트막(4)의 이면(위상 시프트막(4)과, 보호막(3) 또는 다층 반사막(2)과의 계면)에서의 이면 반사광과의 중첩광이 된다. 그 때문에, 위상 시프트막(4)의 반사광의 강도는, 위상 시프트막(4)의 막 두께에 의존한 주기 구조를 갖는다. 그 결과, 도 3에 일례를 나타내는 바와 같이, 위상 시프트막(4)의 반사율 및 위상차도, 막 두께에 의존한 주기 구조를 나타내게 된다. 또한, 도 3은, 위상 시프트막(4)이 RuCr 막이며, Ru와 Cr의 원자비율이 Ru:Cr＝56:44인 경우의 위상 시프트막(4)의 막 두께와, EUV 광의 상대 반사율 및 위상차와의 관계를 나타내는 도면이다. 이 주기 구조에는, 위상 시프트막(4)의 재료의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k가 영향을 준다. 한편, 위상 시프트 패턴(4a)으로부터의 반사광은, 개구부로부터의 반사광에 대하여 소정의 위상차(예를 들면 180도의 위상차)를 가질 필요가 있다. 이상을 종합적으로 고려하여, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율, 소정의 Ru계 재료의 조성 및 막 두께의 관계를 검토한 결과, 이하에 기술하는 바와 같이, 소정의 Ru계 재료의 조성 및 막 두께에 대해서, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율에 따라서, 바람직한 범위를 나타낼 수 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 위상 시프트막(4)을 RuCr 막(Ru:Cr＝56:44)으로 형성한 경우, 막 두께가 32.6nm에서, 다층 반사막(보호막 부착)에 대한 상대 반사율이 20％, 위상차가 약 180도가 된다. 또한, 상술의 설명에 있어서, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율은 절대 반사율로 바꾸어 읽을 수 있고, 도 3에 있어서는, 위상 시프트막(4)을 RuCr 막(Ru:Cr＝56:44)으로 형성한 경우, 막 두께가 32.6nm에서 절대 반사율이 13.3％, 위상차가 약 180도가 된다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Cr을 포함하는 경우, Ru와 Cr의 조성비(Ru:Cr)는, 15:1∼1:20인 것이 바람직하다.
구체적으로는, 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Cr을 포함하는 경우, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율, 위상 시프트막(4)의 절대 반사율, 소정의 Ru계 재료의 조성(원자비율) 및 막 두께의 관계는, 다음과 같다. 즉, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상(절대 반사율은 4％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Cr이 20 이하이며, 막 두께는 50nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Cr이 4 이하이며, 막 두께는 45nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, Cr의 원자비율을 1로 했을 때 Ru가 5 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Cr의 원자비율을 1로 했을 때 Ru가 15 이하이며, 막 두께는 25nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Ni를 포함하는 경우, Ru와 Ni의 조성비(Ru:Ni)는, 20:1∼1:4인 것이 바람직하다.
구체적으로는, 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Ni를 포함하는 경우, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율, 위상 시프트막(4)의 절대 반사율, 소정의 Ru계 재료의 조성(원자비율) 및 막 두께의 관계는, 다음과 같다. 즉, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상(절대 반사율은 4％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Ni가 4 이하이며, 막 두께는 45nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Ni가 1 이하이며, 막 두께는 45nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, Ni의 원자비율을 1로 했을 때 Ru가 10 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Ni의 원자비율을 1로 했을 때 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 25nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Co를 포함하는 경우, Ru와 Co의 조성비(Ru:Co)는, 20:1∼1:5인 것이 바람직하다.
구체적으로는, 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Co를 포함하는 경우, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율, 위상 시프트막(4)의 절대 반사율, 소정의 Ru계 재료의 조성(원자비율) 및 막 두께의 관계는, 다음과 같다. 즉, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상(절대 반사율은 4％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Co가 5 이하이며, 막 두께는 40nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Co가 1.5 이하이며, 막 두께는 40nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, Co의 원자비율을 1로 했을 때 Ru가 10 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Co의 원자비율을 1로 했을 때 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 25nm 이상이다.
상술한 바와 같이, Ru와, Cr, Ni 및 Co의 조성(원자비율)이 소정의 범위인 것에 의해, 얇은 막 두께에 있어서, 높은 반사율 및 소정의 위상차의 위상 시프트막(4)을 얻을 수 있다.
또, 위상 시프트막(4)이, Ru와 Al을 포함하는 경우, Ru와 Si를 포함하는 경우, Ru와 Ti를 포함하는 경우, Ru와 V를 포함하는 경우, Ru와 Ge를 포함하는 경우, Ru와 Nb를 포함하는 경우, Ru와 Mo를 포함하는 경우, Ru와 Sn을 포함하는 경우, Ru와 Te를 포함하는 경우, Ru와 Hf를 포함하는 경우, Ru와 W를 포함하는 경우, 및 Ru와 Re를 포함하는 경우에 있어서, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율, 위상 시프트막(4)의 절대 반사율, 소정의 Ru계 재료의 조성(원자비율) 및 막 두께의 관계는, 이하와 같다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Al을 포함하는 경우, Ru와 Al의 조성비(Ru:Al)는, 20:1∼4:5인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상(절대 반사율은 4％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 4로 했을 때 Al이 5 이하이며, 막 두께는 67nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 13으로 했을 때 Al이 7 이하이며, 막 두께는 50nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, Al의 원자비율을 1로 했을 때 Ru가 4 이하이며, 막 두께는 36nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Al의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Si를 포함하는 경우, Ru와 Si의 조성비(Ru:Si)는, 20:1∼1:1인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Si가 1 이하이며, 막 두께는 70nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Si의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Ti를 포함하는 경우, Ru와 Ti의 조성비(Ru:Ti)는, 20:1∼1:20인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Ti가 20 이하이며, 막 두께는 66nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, Ti의 원자비율을 6으로 했을 때 Ru가 4 이하이며, 막 두께는 45nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Ti의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 V를 포함하는 경우, Ru와 V의 조성비(Ru:V)는, 20:1∼1:20인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 V가 20 이하이며, 막 두께는 55nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상인 경우, Ru의 원자비율을 2로 했을 때 V가 7 이하이며, 막 두께는 47nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하인 경우, V의 원자비율을 9로 했을 때 Ru가 11 이하이며, 막 두께는 37nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하인 경우, V의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru와 Ge를 포함하는 경우, Ru와 Ge의 조성비(Ru:Ge)는, 20:1∼1:1인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상(절대 반사율은 4％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Ge가 1 이하이며, 막 두께는 66nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 7로 했을 때 Ge가 3 이하이며, 막 두께는 46nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, Ge의 원자비율을 1로 했을 때 Ru가 5 이하이며, 막 두께는 38nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Ge의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 31nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Nb를 포함하는 경우, Ru와 Nb의 조성비(Ru:Nb)는, 20:1∼5:1인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율이 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 20으로 했을 때 Nb가 1 이상이며, 막 두께는 30nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Nb의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 5 이상이며, 막 두께는 32nm 이하이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Mo를 포함하는 경우, Ru와 Mo의 조성비(Ru:Mo)는, 20:1∼4:1인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 20으로 했을 때 Mo가 1 이상이며, 막 두께는 30nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Mo의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 4 이상이며, 막 두께는 33nm 이하이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Sn을 포함하는 경우, Ru와 Sn의 조성비(Ru:Sn)는, 20:1∼3:2인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상(절대 반사율은 4％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 3으로 했을 때 Sn이 2 이하이며, 막 두께는 39nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 4로 했을 때 Sn가 1 이하이며, 막 두께는 33nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, Sn의 원자비율을 2로 했을 때 Ru가 23 이하이며, 막 두께는 31nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Sn의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Te를 포함하는 경우, Ru와 Te의 조성비(Ru:Te)는, 20:1∼3:1인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상(절대 반사율은 4％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 3으로 했을 때 Te가 1 이하이며, 막 두께는 40nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 8로 했을 때 Te가 1 이하이며, 막 두께는 33nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, Te의 원자비율을 1로 했을 때 Ru가 15 이하이며, 막 두께는 31nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Te의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Hf를 포함하는 경우, Ru와 Hf의 조성비(Ru:Hf)는, 20:1∼1:2인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상(절대 반사율은 4％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Hf가 2 이하이며, 막 두께는 58nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 16으로 했을 때 Hf가 9 이하이며, 막 두께는 40nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, Hf의 원자비율을 9로 했을 때 Ru가 41 이하이며, 막 두께는 32nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Hf의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 W를 포함하는 경우, Ru와 W의 조성비(Ru:W)는, 20:1∼1:20인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상(절대 반사율이 4％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 W가 20 이하이며, 막 두께는 46nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율이 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 17로 했을 때 W가 33 이하이며, 막 두께는 39nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, W의 원자비율을 7로 했을 때 Ru가 13 이하이며, 막 두께는 32nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, W의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 30nm 이상이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru 및 Re를 포함하는 경우, Ru와 Re의 조성비(Ru:Re)는, 20:1∼1:20인 것이 바람직하다.
위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 6％ 이상(절대 반사율은 4％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 1로 했을 때 Re가 20 이하이며, 막 두께는 38nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 15％ 이상(절대 반사율은 10％ 이상)인 경우, Ru의 원자비율을 9로 했을 때 Re가 16 이하이며, 막 두께는 33nm 이하이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 25％ 이하(절대 반사율은 17％ 이하)인 경우, Re의 원자비율을 9로 했을 때 Ru가 16 이하이며, 막 두께는 32nm 이상이다. 위상 시프트막(4)의 상대 반사율이 40％ 이하(절대 반사율은 27％ 이하)인 경우, Re의 원자비를 1로 했을 때의 Ru가 20 이하이며, 막 두께는 29nm 이상이다.
상술한 바와 같이, Ru와, Al, Si, Ti, V, Ge, Nb, Mo, Sn, Te, Hf, W 또는 Re와의 조성(원자비율)이 소정의 범위인 것에 의해, 얇은 막 두께에 있어서, 높은 반사율 및 소정의 위상차의 위상 시프트막(4)을 얻을 수 있다.
상기의 설명에서는, 주로, 2원계의 소정의 Ru계 재료에 대해서 설명했지만, 3원계의 재료(예를 들면, RuCrNi, RuCrCo, RuNiCo 및 RuCrW) 및 4원계의 재료(예를 들면, RuCrNiCo 및 RuCrCoW)에 대해서도, 2원계의 소정의 Ru계 재료와 마찬가지의 성질을 갖는다. 그 때문에, 소정의 Ru계 재료로서, 3원계 또는 4원계의 재료를 이용할 수 있다.
위상 시프트막(4)의 재료인 소정의 Ru계 재료는, 굴절률 및 소쇠 계수에 크게 영향을 주지 않는 범위에서, Ru와, Cr, Ni, Co, Al, Si, Ti, V, Ge, Nb, Mo, Sn, Te, Hf, W 및 Re 중 적어도 하나 이상의 원소와, 추가로 그 이외의 원소를 포함할 수 있다. 소정의 Ru계 재료는, 예를 들면, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 또는 붕소(B) 등의 원소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 소정의 Ru계 재료에 질소(N)를 첨가하면, 위상 시프트막(4)의 산화를 억제할 수 있으므로, 위상 시프트막(4)의 성질을 안정화할 수 있다. 또, 소정의 Ru계 재료에 질소(N)를 첨가한 경우, 스퍼터링의 성막 조건에 관계없이, 용이하게 결정 상태를 아몰퍼스로 하는 것이 가능하다. 이 경우에는, 질소의 함유량은, 1 원자％ 이상이 바람직하고, 3 원자％ 이상이 보다 바람직하다. 또, 질소의 함유량은, 10 원자％ 이하가 바람직하다. 산소(O), 탄소(C) 및 붕소(B) 등에 대해서도, 위상 시프트막(4)의 안정화 등을 위해, 굴절률 및 소쇠 계수에 크게 영향을 주지 않는 범위에서, 위상 시프트막(4)의 재료에 첨가할 수 있다. 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru와, Cr, Ni, Co, Al, Si, Ti, V, Ge, Nb, Mo, Sn, Te, Hf, W 및 Re 중 적어도 하나 이상의 원소와, 그 이외의 원소를 포함하는 경우에 있어서, 상기 그 이외의 원소의 함유량은, 10 원자％ 이하가 바람직하고, 5 원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
상술의 소정의 Ru계 재료의 위상 시프트막(4)은, DC 스퍼터링법 및 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법과 같은 공지의 방법으로 형성할 수 있다. 또, 타겟은, Ru와, Cr, Ni, Co, Al, Si, Ti, V, Ge, Nb, Mo, Sn, Te, Hf, W 및 Re 중 적어도 하나 이상의 원소와의 합금 타겟을 이용할 수 있다.
또, 타겟으로서, Ru 타겟과, Cr 타겟, Ni 타겟, Co 타겟, Al 타겟, Si 타겟, Ti 타겟, V 타겟, Ge 타겟, Nb 타겟, Mo 타겟, Sn 타겟, Te 타겟, Hf 타겟, W 타겟 및/또는 Re 타겟을 이용함으로써, 코스퍼터링으로서 성막할 수 있다. 코스퍼터링은, 금속 원소의 조성비를 조정하기 쉬운 이점이 있지만, 합금 타겟과 비교하여, 막의 결정 상태가 기둥상 구조가 되기 쉬운 경우가 있다. 스퍼터링 시에, 막 중에 질소(N)를 포함하도록 성막함으로써, 결정 상태를 아몰퍼스로 할 수 있다.
위상 시프트막(4)은, 소정의 Ru계 재료의 막만을 포함하는 단층의 막이어도 되고, 2층 이상의 복수의 막으로 이루어지는 다층막이어도 된다. 단층막의 경우에는, 마스크 블랭크 제조 시의 공정수를 삭감할 수 있어 생산 효율이 오른다는 특징이 있다. 또한, 위상 시프트막(4)이 예를 들면 소정의 Ru계 재료막 등의 산소를 실질적으로 포함하지 않는 단층막인 경우, 성막 후의 위상 시프트막(4)이 대기 중에 노출됨으로써 표층에 자연 산화막이 형성된다. 이 경우에는, 불소계 가스로 자연 산화막을 제거하고, 그 후, 염소계 가스로 에칭을 행하는 것이 바람직하다.
또, EUV 광은 파장이 짧기 때문에, 위상차 및 반사율의 막 두께 의존성이 큰 경향에 있다. 따라서, 위상 시프트막(4)의 막 두께 변동에 대한 위상차 및 반사율의 안정성이 요구된다. 그러나, 도 3에 나타내는 바와 같이, 위상 시프트막(4)의 막 두께에 대하여, 위상차 및 반사율은 각각 진동 구조를 나타내고 있다. 위상차 및 반사율의 진동 구조가 다르기 때문에, 위상차 및 반사율을 동시에 안정시키는 막 두께로 하는 것은 곤란하다.
그래서, 위상 시프트막(4)의 막 두께가 설계치에 대하여 다소 변동(예를 들면 설계 막 두께에 대하여 ±0.5％의 범위)된 경우라도, 위상차에 대해서는, 면 간의 위상차 불균일이 소정의 위상차 ±2도의 범위(예를 들면 위상차가 180도인 경우에는, 180도±2도의 범위), 반사율에 대해서는, 면 간의 반사율 불균일이 소정의 반사율 ±0.2％의 범위(예를 들면 상대 반사율이 6％인 경우에는, 6％±0.2％의 범위)인 것이 바람직하다. 위상 시프트막(4)을 다층막으로 한 경우에는, 면 간의 위상차 불균일 및 반사율 불균일을 소정의 범위로 하기 위한 제어가 용이해진다. 이와 같이, 위상 시프트막(4)을 다층막으로 함으로써, 각 층에 다양한 기능을 부가시키는 것이 가능해진다.
위상 시프트막(4)을 최상층과 최상층 이외의 하층으로 형성한 경우에, 최상층의 표면으로부터의 EUV 광의 반사광을 억제함으로써, 진동 구조를 완만하게 하여 막 두께 변동에 대하여 안정된 위상차 및 반사율을 얻는 것이 가능해진다. 이와 같은 최상층의 재료로는, 위상 시프트막(4)의 하층보다도 큰 굴절률을 갖는 규소 화합물 또는 탄탈 화합물이 바람직하다. 규소 화합물로는, Si와, N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있고, 바람직하게는 SiO2, SiON 및 Si3N4를 들 수 있다. 탄탈 화합물로는, Ta와, N, O, C, H 및 B로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있고, 바람직하게는 Ta 및 O를 함유하는 재료를 들 수 있다. 최상층의 막 두께는, 10nm 이하가 바람직하고, 1∼6nm가 보다 바람직하며, 3∼5nm가 더욱 바람직하다. 하층이 RuCr 막인 경우, 예를 들면, 최상층은 SiO2 막 또는 Ta2O5 막으로 할 수 있다.
Ru와, Cr, Ni, Co, V, Nb, Mo, W 및 Re 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료인 소정의 루테늄(Ru)계 재료의 위상 시프트막(4)은, 산소를 포함하는 염소계 가스 또는 산소 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 에칭이 가능하다. 또, Ru와, Al, Si, Ti, Ge, Sn 및 Hf 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 재료인 소정의 루테늄(Ru)계 재료의 위상 시프트막(4)은, 산소를 포함하지 않는 염소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 에칭이 가능하다. 염소계 가스로는, Cl2, SiCl4, CHCl3, CCl4 및 BCl3 등을 이용할 수 있다. 이들 에칭 가스는, 필요에 따라서, He 및/또는 Ar 등의 불활성 가스를 포함할 수 있다.
또한, Ru와, Al, Si, Ti, Nb, Mo, Sn, Te, Hf, W 및 Re 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속인 소정의 루테늄(Ru)계 재료의 위상 시프트막(4)은, 불소계 가스에 의한 드라이 에칭이 가능하다. 불소계 가스로는, CF4, CHF3, C2F6, C3F6, C4F6, C4F8, CH2F2, C3F8 및/또는 SF6 등을 이용할 수 있다. 이들 에칭 가스는, 단독으로 이용해도 되지만, 상기 불소계 가스로부터 선택되는 2종 이상의 혼합 가스여도 된다. 또, 필요에 따라서, He 및/또는 Ar 등의 불활성 가스나, O2 가스를 포함할 수 있다.
＜＜에칭 마스크막＞＞
위상 시프트막(4)의 위에, 또는 위상 시프트막(4)의 표면에 접하여, 에칭 마스크막을 형성할 수 있다. 에칭 마스크막의 재료로는, 에칭 마스크막에 대한 위상 시프트막(4)의 에칭 선택비가 높아지는 것과 같은 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. 또, 「선택비가 높다」란, 비교 대상에 대하여, 상기 정의의 선택비의 값이 큰 것을 말한다. 에칭 마스크막에 대한 위상 시프트막(4)의 에칭 선택비는, 1.5 이상이 바람직하고, 3 이상이 더욱 바람직하다.
Ru와, Cr, Ni, Co, V, Nb, Mo, W 및 Re 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료인 소정의 루테늄(Ru)계 재료의 위상 시프트막(4)은, 산소를 포함하는 염소계 가스 또는 산소 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 에칭이 가능하다. 에칭 마스크막에 대한 소정의 루테늄(Ru)계 재료의 위상 시프트막(4)의 에칭 선택비가 높은 재료로는, 규소 또는 규소 화합물의 재료, 또는 탄탈(Ta)계 재료를 이용할 수 있다.
에칭 마스크막에 이용할 수 있는 규소 화합물로는, Si와 N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료, 그리고 규소 또는 규소 화합물에 금속을 포함하는 금속 규소(금속 실리사이드) 또는 금속 규소 화합물(금속 실리사이드 화합물) 등의 재료를 들 수 있다. 금속 규소 화합물로는, 금속 및 Si와, N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다.
에칭 마스크막으로서 이용할 수 있는 탄탈(Ta)계 재료로서, 탄탈(Ta)에, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B) 및 수소(H)로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 함유하는 재료를 들 수 있다. 이들 중에서도, 에칭 마스크막의 재료로서, 탄탈(Ta) 및 산소(O)를 함유하는 재료를 이용하는 것이 특히 바람직하다. 이와 같은 재료의 구체예로는, 산화탄탈(TaO), 산화질화탄탈(TaON), 붕화산화탄탈(TaBO) 및 붕화산화질화탄탈(TaBON) 등을 들 수 있다.
또, Ru와, Al, Si, Ti, Ge, Sn 및 Hf 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 재료인 소정의 루테늄(Ru)계 재료의 위상 시프트막(4)은, 산소를 포함하지 않는 염소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 에칭이 가능하다. 에칭 마스크막에 대한 소정의 루테늄(Ru)계 재료의 위상 시프트막(4)의 에칭 선택비가 높은 재료로는, 규소 또는 규소 화합물의 재료를 이용할 수 있다. 규소계 화합물로는, Si와 N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료, 그리고 규소 또는 규소 화합물에 금속을 포함하는 금속 규소(금속 실리사이드) 또는 금속 규소 화합물(금속 실리사이드 화합물) 등의 재료를 들 수 있다. 금속 규소 화합물로는, 금속 및 Si와, N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다.
또한, Ru와, Al, Si, Ti, Nb, Mo, Sn, Te, Hf, W 및 Re 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속인 소정의 루테늄(Ru)계 재료의 위상 시프트막(4)은, 불소계 가스에 의한 드라이 에칭이 가능하다.
또, 위상 시프트막(4)이 복수층으로 이루어지는 경우로서, 위상 시프트막(4)의 최상층을 불소계 가스에 의해 에칭하는 경우에는, 에칭 마스크막의 재료로서, 크롬 또는 크롬 화합물의 재료를 사용할 수 있다. 크롬 화합물로는, Cr과, N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다.
에칭 마스크막의 막 두께는, 전사 패턴을 정밀도 좋게 위상 시프트막(4)에 형성하는 에칭 마스크로서의 기능을 얻는 관점에서, 3nm 이상인 것이 바람직하다. 또, 에칭 마스크막의 막 두께는, 레지스트막(11)의 막 두께를 얇게 하는 관점에서, 15nm 이하인 것이 바람직하다.
＜＜이면 도전막(5)＞＞
기판(1)의 제 2 주면(이면)측(다층 반사막(2) 형성면의 반대측)에는, 일반적으로, 정전 척용의 이면 도전막(5)이 형성된다. 정전 척용의 이면 도전막(5)에 요구되는 전기적 특성(시트 저항)은 통상 100Ω/□(Ω/Square) 이하이다. 이면 도전막(5)의 형성 방법은, 예를 들면 마그네트론 스퍼터링법 또는 이온 빔 스퍼터링법에 의해, 크롬 및 탄탈 등의 금속 및 합금의 타겟을 사용하여 형성할 수 있다.
이면 도전막(5)의 크롬(Cr)을 포함하는 재료는, Cr을 함유하고, 추가로 붕소, 질소, 산소 및 탄소로부터 선택한 적어도 하나를 함유한 Cr 화합물인 것이 바람직하다. Cr 화합물로는, 예를 들면, CrN, CrON, CrCN, CrCO, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN 및 CrBOCN 등을 들 수 있다.
이면 도전막(5)의 탄탈(Ta)을 포함하는 재료로는, Ta(탄탈), Ta를 함유하는 합금, 또는 이들 중 어느 것에 붕소, 질소, 산소 및 탄소 중 적어도 하나를 함유한 Ta 화합물을 이용하는 것이 바람직하다. Ta 화합물로는, 예를 들면, 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 재료로는, 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, 5 원자％ 미만인 것이 바람직하고, 실질적으로 표층에 질소를 함유하지 않는 것이 보다 바람직하다. 탄탈(Ta) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 재료의 이면 도전막(5)에 있어서, 표층의 질소의 함유량이 적은 쪽이, 내마모성이 높아지기 때문이다.
이면 도전막(5)은, 탄탈 및 붕소를 포함하는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이면 도전막(5)이, 탄탈 및 붕소를 포함하는 재료로 이루어짐으로써, 내마모성 및 약액 내성을 갖는 이면 도전막(5)을 얻을 수 있다. 이면 도전막(5)이, 탄탈(Ta) 및 붕소(B)를 포함하는 경우, B 함유량은 5∼30 원자％인 것이 바람직하다. 이면 도전막(5)의 성막에 이용하는 스퍼터링 타겟 중의 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 않는다. 이면 도전막(5)의 두께는, 통상 10nm에서 200nm이다. 또, 이 이면 도전막(5)은 마스크 블랭크(100)의 제 2 주면측의 응력 조정도 겸비하고 있어, 제 1 주면측에 형성된 각종 막으로부터의 응력과 밸런스를 잡아, 평탄한 반사형 마스크 블랭크(100)를 얻을 수 있도록 조정되어 있다.
＜반사형 마스크(200) 및 그 제조 방법＞
본 실시형태는, 상술의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)이 패터닝된 위상 시프트 패턴(4a)을 갖는 반사형 마스크(200)이다. 위상 시프트 패턴(4a)은, 상술의 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)을, 소정의 드라이 에칭 가스(예를 들면, 염소계 가스와 산소 가스를 포함하는 드라이 에칭 가스)에 의해, 위상 시프트막(4)을 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 반사형 마스크(200)의 위상 시프트 패턴(4a)은, EUV 광을 흡수하고, 또 일부의 EUV 광을 개구부(위상 시프트 패턴이 형성되어 있지 않은 부분)와는 소정의 위상차(예를 들면 180도)로 반사할 수 있다. 상기 소정의 드라이 에칭 가스는, 염소계 가스 및 산소 가스, 염소계 가스, 그리고 불소계 가스 및 산소 가스 등을 사용할 수 있다. 위상 시프트막(4)을 패터닝하기 위해, 필요에 따라서 위상 시프트막(4)의 위에 에칭 마스크막을 설치하고, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여, 위상 시프트막(4)을 드라이 에칭하여 위상 시프트 패턴(4a)을 형성해도 된다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 반사형 마스크(200)를 제조하는 방법에 대해서 설명한다. 여기에서는 개요 설명만을 행하고, 후에 실시예에 있어서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
반사형 마스크 블랭크(100)를 준비하고, 그 제 1 주면의 위상 시프트막(4)에 레지스트막(11)을 형성한다(반사형 마스크 블랭크(100)로서 레지스트막(11)을 구비하고 있는 경우는 불요). 이 레지스트막(11)에 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 추가로 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성한다.
반사형 마스크 블랭크(100)의 경우는, 이 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여 위상 시프트막(4)을 에칭해 위상 시프트 패턴(4a)을 형성하고, 레지스트 패턴(11a)을 애싱이나 레지스트 박리액 등으로 제거함으로써, 위상 시프트 패턴(4a)이 형성된다. 마지막으로, 산성이나 알칼리성의 수용액을 이용한 웨트 세정을 행한다.
위상 시프트막(4)의 에칭 가스는, 소정의 Ru계 재료에 따라서 적절히 선정된다. 예를 들면, 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru와, Cr, Ni, Co, V, Nb, Mo, W 및 Re 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 재료인 경우, 위상 시프트막(4)의 에칭 가스로는, 산소를 포함하는 염소계 가스 또는 산소 가스가 이용된다. 보호막(3)이 규소(Si), 또는 규소(Si) 및 산소(O)를 포함하는 재료로 이루어짐으로써, 위상 시프트막(4)의 에칭 시에, 보호막(3)의 표면에 거칠어짐이 발생하는 일이 없다.
또, 위상 시프트막(4)의 재료가, Ru와, Al, Si, Ti, Ge, Sn 및 Hf 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 재료인 경우, 위상 시프트막(4)의 에칭 가스로는, 불소계 가스나, 산소 가스를 포함하지 않는 염소계 가스가 이용된다. 이 경우, 보호막(3)의 재료를, 규소(Si), 규소(Si) 및 산소(O)를 포함하는 재료, 또는 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 재료의 규소계 재료, 그리고 크롬(Cr), 또는 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 크롬계 재료로부터 적절히 선택함으로써, 위상 시프트막(4)의 에칭 시에, 보호막(3)의 표면에 거칠어짐이 발생하는 일이 없다.
이상의 공정에 의해, 섀도잉 효과가 적고, 또한 측벽 러프니스가 적은 고정밀도 미세 패턴을 갖는 반사형 마스크(200)가 얻어진다.
＜반도체 장치의 제조 방법＞
본 실시형태는, 반도체 장치의 제조 방법이다. 본 실시형태의 반사형 마스크(200)를, EUV 광의 노광 광원을 갖는 노광 장치에 세트하고, 피전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사함으로써, 반도체 장치를 제조할 수 있다.
구체적으로는, 상기 본 실시형태의 반사형 마스크(200)를 사용하여 EUV 노광을 행함으로써, 반도체 기판 상에 반사형 마스크(200) 상의 위상 시프트 패턴(4a)에 의거하는 원하는 전사 패턴을, 섀도잉 효과에 의한 전사 치수 정밀도의 저하를 억제하여 형성할 수 있다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)이, 측벽 러프니스가 적은 미세하고 고정밀도의 패턴이므로, 높은 치수 정밀도로 원하는 패턴을 반도체 기판 상에 형성할 수 있다. 이 리소그래피 공정에 더하여, 피가공막의 에칭, 절연막 및 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 그리고 어닐 등 여러 가지 공정을 거침으로써, 원하는 전자 회로가 형성된 반도체 장치를 제조할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, EUV 노광 장치는, EUV 광을 발생시키는 레이저 플라스마 광원, 조명 광학계, 마스크 스테이지계, 축소 투영 광학계, 웨이퍼 스테이지계 및 진공 설비 등으로 구성된다. 광원에는 데브리 트랩(debris trap) 기능과 노광광 이외의 장파장의 광을 커트하는 커트 필터 및 진공 차동(差動) 배기용 설비 등이 구비되어 있다. 조명 광학계와 축소 투영 광학계는 반사형 미러로 구성된다. EUV 노광용 반사형 마스크(200)는, 그 제 2 주면에 형성된 이면 도전막(5)에 의해 정전 흡착되어 마스크 스테이지에 재치된다.
EUV 광원의 광은, 조명 광학계를 통해 반사형 마스크(200) 수직면에 대해 6도에서 8도 기울인 각도로 반사형 마스크(200)에 조사된다. 이 입사광에 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 상에 재치된 웨이퍼(반도체 기판) 상의 레지스트로의 노광이 행해진다. 이 동안, 적어도 EUV 광이 통과하는 장소는 진공 배기된다. 또, 이 노광에 있어서는, 마스크 스테이지와 웨이퍼 스테이지를 축소 투영 광학계의 축소비에 따른 속도로 동기시켜 스캔하고, 슬릿을 통해 노광을 행하는 스캔 노광이 주류로 되어 있다. 이 노광 완료 레지스트막을 현상함으로써, 반도체 기판 상에 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 본 실시형태에서는, 섀도잉 효과가 작은 박막이고, 게다가 측벽 러프니스가 적은 고정밀도의 위상 시프트 패턴을 갖는 마스크가 이용되고 있다. 이 때문에, 반도체 기판 상에 형성된 레지스트 패턴은 높은 치수 정밀도를 갖는 원하는 것이 된다. 이 레지스트 패턴을 마스크로서 사용하여 에칭 등을 실시함으로써, 예를 들면 반도체 기판 상에 소정의 배선 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같은 노광 공정이나 피가공막 가공 공정, 절연막이나 도전막의 형성 공정, 도펀트 도입 공정, 또는 어닐 공정 등 그 외의 필요한 공정을 거침으로써, 반도체 장치가 제조된다.
본 실시형태의 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 위상 시프트막(4)의 막 두께를 얇게 할 수 있어, 섀도잉 효과를 저감할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도의 위상 시프트 패턴(4a)을, 측벽 러프니스가 적은 안정된 단면 형상으로 형성할 수 있는 반사형 마스크(200)를, 반도체 장치의 제조를 위해 이용할 수 있다. 그 때문에, 미세하고 또한 고정밀도의 전사 패턴을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시형태는 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 있어서 마찬가지의 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여, 설명을 간략화 또는 생략한다.
[실시예 1]
도 2는, 반사형 마스크 블랭크(100)로부터 반사형 마스크(200)를 제작하는 공정을 나타내는 주요부 단면 모식도이다.
반사형 마스크 블랭크(100)는, 이면 도전막(5)과, 기판(1)과, 다층 반사막(2)과, 보호막(3)과, 위상 시프트막(4)을 갖는다. 실시예 1의 위상 시프트막(4)은 RuCr을 포함하는 재료로 이루어진다. 그리고, 도 2(a)에 나타나는 바와 같이, 위상 시프트막(4) 상에 레지스트막(11)을 형성한다.
우선, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)에 대해서 설명한다.
제 1 주면 및 제 2 주면의 양 주표면이 연마된 6025 사이즈(약 152mm×152mm×6.35mm)의 저열팽창 유리 기판인 SiO2-TiO2계 유리 기판을 준비하고 기판(1)으로 했다. 평탄하고 평활한 주표면이 되도록, 조(粗)연마 가공 공정, 정밀 연마 가공 공정, 국소 가공 공정, 및 터치 연마 가공 공정으로 이루어지는 연마를 행하였다.
SiO2-TiO2계 유리 기판(1)의 제 2 주면(이면)에, CrN 막으로 이루어지는 이면 도전막(5)을 마그네트론 스퍼터링(반응성 스퍼터링)법에 의해 하기의 조건으로 형성했다.
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 반대측의 기판(1)의 주표면(제 1 주면) 상에, 다층 반사막(2)을 형성했다. 기판(1) 상에 형성되는 다층 반사막(2)은, 파장 13.5nm의 EUV 광에 적합한 다층 반사막(2)으로 하기 위해, Mo와 Si로 이루어지는 주기 다층 반사막으로 했다. 다층 반사막(2)은, Mo 타겟과 Si 타겟을 사용하고, Ar 가스 분위기 중에서 이온 빔 스퍼터링법에 의해 기판(1) 상에 Mo 층 및 Si 층을 교대로 적층하여 형성했다. 우선, Si 막을 4.2nm의 막 두께로 성막하고, 계속해서, Mo 막을 2.8nm의 막 두께로 성막했다. 이것을 1 주기로 하여, 마찬가지로 해서 40 주기 적층하고, 마지막으로 Si 막을 4.0nm의 막 두께로 성막하여, 다층 반사막(2)을 형성했다. 여기에서는 40 주기로 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니며, 예를 들면 60 주기여도 된다. 60 주기로 한 경우, 40 주기보다도 공정수는 늘어나지만, EUV 광에 대한 반사율을 높일 수 있다.
계속해서, Ar 가스 분위기 중에서, SiO2 타겟을 사용한 RF 스퍼터링법에 의해, 다층 반사막(2)의 표면에 SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)을 2.5nm의 막 두께로 성막했다.
다음으로, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuCr 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuCr 막은, RuCr 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 45.0nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuCr 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Cr＝7:93였다. RuCr 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuCr 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 1의 RuCr 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부(虛部)) k는, 각각 이하와 같았다.
RuCr 막: n＝0.929, k＝0.037
상기의 RuCr 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 6％(절대 반사율은 4％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 45.0nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 31％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
전술한 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 위에, 레지스트막(11)을 100nm의 두께로 형성했다(도 2(a)). 그리고, 이 레지스트막(11)에 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 추가로 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성했다(도 2(b)). 다음으로, 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여, RuCr 막(위상 시프트막(4))의 드라이 에칭을, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스(가스 유량비 Cl2:O2＝4:1)를 이용하여 행함으로써, 위상 시프트 패턴(4a)을 형성했다(도 2(c)).
그 후, 레지스트 패턴(11a)을 애싱이나 레지스트 박리액 등으로 제거했다. 마지막으로 순수(純水)(DIW)를 이용한 웨트 세정을 행하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다(도 2(d)). 또한, 필요에 따라서 웨트 세정 후 마스크 결함 검사를 행하여, 마스크 결함 수정을 적절히 행할 수 있다.
실시예 1의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuCr 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 45.0nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 1에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율(보호막 부착 다층 반사막면의 반사율에 대한 반사율)은 6％(절대 반사율은 4％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1에서 제작한 반사형 마스크(200)를 EUV 스캐너에 세트하고, 반도체 기판 상에 피가공막과 레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대하여 EUV 노광을 행하였다. 그리고, 이 노광 완료 레지스트막을 현상함으로써, 피가공막이 형성된 반도체 기판 상에 레지스트 패턴을 형성했다. 이 레지스트 패턴을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또, 절연막 및 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 및 어닐 등 여러 가지 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 2]
실시예 2는, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuNi 막으로 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 2에서는, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuNi 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuNi 막은, RuNi 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 38.2nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuNi 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Ni＝45:55였다. RuNi 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuNi 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 2의 RuNi 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuNi 막: n＝0.917, k＝0.045
상기의 RuNi 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 6％(절대 반사율은 4％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 38.2nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 41％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
실시예 2의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuNi 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 38.2nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 2에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 6％(절대 반사율이 4％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 2에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 3]
실시예 3은, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuCo 막으로 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 3에서는, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuCo 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuCo 막은, RuCo 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 37.9nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuCo 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Co＝36:64였다. RuCo 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuCo 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 3의 RuCo 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuCo 막: n＝0.914, k＝0.046
상기의 RuCo 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 6％(절대 반사율은 4％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 37.9nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 42％ 얇게 할 수 있어, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
실시예 3의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuCo 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 37.9nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 3에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 6％(절대 반사율이 4％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 3에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 4]
실시예 4는, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율을 15％(절대 반사율을 10％)가 되도록 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는, 재료(RuCr 막)도 포함하여, 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 4에서는, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuCr 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuCr 막은, RuCr 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 37.9nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuCr 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Cr＝39:61였다. RuCr 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuCr 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 4의 RuCr 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuCr 막: n＝0.913, k＝0.030
상기의 RuCr 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 15％(절대 반사율은 10％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 37.9nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 42％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
실시예 4의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuCr 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 37.9nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있고, 실시예 1보다도 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 4에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 15％(절대 반사율이 10％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 4에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다. 그때, 위상 시프트면의 반사율이 15％이기 때문에, 실시예 1보다도 스루풋을 올릴 수 있었다.
[실시예 5]
실시예 5는, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuNi 막으로 하고, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율을 15％(절대 반사율은 10％)가 되도록 하여, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 5에서는, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuNi 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuNi 막은, RuNi 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 32.2nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuNi 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Ni＝67:33였다. RuNi 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuNi 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 5의 RuNi 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuNi 막: n＝0.904, k＝0.033
상기의 RuNi 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 15％(절대 반사율은 10％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 32.2nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 50％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
실시예 5의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuNi 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 32.2nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있고, 실시예 2보다도 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 5에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 15％(절대 반사율이 10％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 5에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다. 그때, 위상 시프트면의 상대 반사율이 15％(절대 반사율이 10％)이기 때문에, 실시예 2보다도 스루풋을 올릴 수 있었다.
[실시예 6]
실시예 6은, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuCo 막으로 하고, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율을 15％(절대 반사율은 10％)가 되도록 하여, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 6에서는, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuCo 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuCo 막은, RuCo 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 31.9nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuCo 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Co＝61:39였다. RuCo 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuCo 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 6의 RuCo 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuCo 막: n＝0.902, k＝0.034
상기의 RuCo 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 15％(절대 반사율은 10％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 31.9nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 51％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
실시예 6의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuCo 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 31.9nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있고, 실시예 3보다도 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 6에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 15％(절대 반사율이 10％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 6에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다. 그때, 위상 시프트면의 상대 반사율이 15％(절대 반사율은 10％)이기 때문에, 실시예 3보다도 스루풋을 올릴 수 있었다.
[실시예 7]
실시예 7은, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율을 20％(절대 반사율은 13.3％)가 되도록 하여, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는, 재료(RuCr 막)도 포함하여, 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 7에서는, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuCr 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuCr 막은, RuCr 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 32.6nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuCr 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Cr＝56:44였다. RuCr 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuCr 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 7의 RuCr 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuCr 막: n＝0.905, k＝0.026
상기의 RuCr 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 20％(절대 반사율은 13.3％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 32.6nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 50％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
실시예 7의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuCr 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 32.6nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있고, 실시예 4보다도 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 7에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 20％(절대 반사율이 13.3％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 7에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다. 그때, 위상 시프트면의 상대 반사율이 20％(절대 반사율은 13.3％)이기 때문에, 실시예 4보다도 스루풋을 올릴 수 있었다.
[실시예 8]
실시예 8은, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuNi 막으로 하고, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율을 20％(절대 반사율은 13.3％)가 되도록 하여, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 8에서는, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuNi 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuNi 막은, RuNi 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 31.8nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuNi 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Ni＝73:27였다. RuNi 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuNi 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 8의 RuNi 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(복소 굴절률의 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuNi 막: n＝0.900, k＝0.030
상기의 RuNi 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 20％(절대 반사율은 13.3％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 31.8nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 51％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
실시예 8의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuNi 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 31.8nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 실시예 5와 동일한 정도로 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 8에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 20％(절대 반사율은 13.3％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 8에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다. 그때, 위상 시프트면의 상대 반사율이 20％(절대 반사율은 13.3％)이기 때문에, 실시예 5보다도 스루풋을 올릴 수 있었다.
[실시예 9]
실시예 9는, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuCo 막으로 하고, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율을 20％(절대 반사율은 13.3％)가 되도록 하여, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 9에서는, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuCo 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuCo 막은, RuCo 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 31.6nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuCo 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Co＝69:31였다. RuCo 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuCo 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 9의 RuCo 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuCo 막: n＝0.899, k＝0.030
상기의 RuCo 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 20％(절대 반사율은 13.3％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 31.6nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 51％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
실시예 9의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuCo 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 31.6nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 실시예 6과 동일한 정도로 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 9에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 20％(절대 반사율은 13.3％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 9에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다. 그때, 위상 시프트면의 상대 반사율이 20％(절대 반사율은 13.3％)이기 때문에, 실시예 6보다도 스루풋을 올릴 수 있었다.
[실시예 10]
실시예 10은, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuNb 막으로 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다. 즉, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)이 형성된 다층 반사막 부착 기판 상에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuNb 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuNb 막은, RuNb 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 30.3nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuNb 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Nb＝20:1였다. RuNb 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuNb 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 10의 RuNb 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuNb 막: n＝0.888, k＝0.017
상기의 RuNb 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 39.7％(절대 반사율은 26.5％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 30.3nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 53％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다. 실시예 10의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuNb 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 30.3nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 10에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 39.7％(절대 반사율은 26.5％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 10에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 11]
실시예 11은, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuV 막으로 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다. 즉, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)이 형성된 다층 반사막 부착 기판 상에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuV 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuV 막은, RuV 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 39.7nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuV 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:V＝40:60였다. RuV 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuV 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 10의 RuV 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuV 막: n＝0.921, k＝0.022
상기의 RuV 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 18.8％(절대 반사율은 12.5％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 39.7nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 39％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다. 실시예 11의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuV 재료이기 때문에, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 39.7nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 11에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 18.8％(절대 반사율은 12.5％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 11에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 12]
실시예 12는, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuHf 막으로 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다. 즉, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)이 형성된 다층 반사막 부착 기판 상에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuHf 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuHf 막은, RuHf 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 45.2nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuHf 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Hf＝56:44였다. RuHf 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuHf 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 12의 RuHf 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuHf 막: n＝0.928, k＝0.027
상기의 RuHf 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 12.3％(절대 반사율은 8.2％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 45.2nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 30％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 드라이 에칭 가스를 Cl2 가스로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 조건으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다. 실시예 12의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuHf 재료이기 때문에, Cl2 가스를 사용했는데, 실시예 1에 비해 드라이 에칭 시간이 다소 길어졌지만 가공성은 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 45.2nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 12에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 12.3％(절대 반사율이 8.2％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 12에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 13]
실시예 13은, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuSn 막으로 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다. 즉, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)이 형성된 다층 반사막 부착 기판 상에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuSn 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuSn 막은, RuSn 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 32.2nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuSn 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Sn＝80:20였다. RuSn 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuSn 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 13의 RuSn 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuSn 막: n＝0.904, k＝0.036
상기의 RuSn 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 12.8％(절대 반사율은 8.5％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 32.2nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 50％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 드라이 에칭 가스를 Cl2 가스로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 조건으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다. 실시예 13의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuSn 재료이기 때문에, Cl2 가스를 사용했는데, 실시예 1에 비해 드라이 에칭 시간이 다소 길어졌지만 가공성은 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 32.2nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 13에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 12.8％(절대 반사율이 8.5％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 13에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 14]
실시예 14는, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuSi 막으로 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다. 즉, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)이 형성된 다층 반사막 부착 기판 상에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuSi 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuSi 막은, RuSi 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 34.1nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuSi 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Si＝86:14였다. RuSi 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuSi 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 14의 RuSi 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuSi 막: n＝0.907, k＝0.014
상기의 RuSi 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 34.1％(절대 반사율은 22.7％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 34.1nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 48％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 드라이 에칭 가스를 Cl2 가스로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 조건으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다. 실시예 14의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuSi 재료이기 때문에, Cl2 가스를 사용했는데, 실시예 1에 비해 드라이 에칭 시간이 다소 길어졌지만 가공성은 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 34.1nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 14에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 34.1％(절대 반사율은 22.7％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 14에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 15]
실시예 15는, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuTi 막으로 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는 실시예 1과 동일하다. 즉, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)이 형성된 다층 반사막 부착 기판 상에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuTi 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuTi 막은, RuTi 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 45.7nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuTi 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Ti＝40:60였다. RuTi 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuTi 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 15의 RuTi 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuTi 막: n＝0.930, k＝0.015
상기의 RuTi 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 29.0％(절대 반사율은 19.3％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 45.7nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 30％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 드라이 에칭 가스를 Cl2 가스로 바꾼 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 조건으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다. 실시예 15의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막(4)이 RuTi 재료이기 때문에, Cl2 가스를 사용했는데, 실시예 1에 비해 드라이 에칭 시간이 다소 길어졌지만 가공성은 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴(4a)을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 45.7nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
또, 실시예 15에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 29.0％(절대 반사율은 19.3％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 15에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 16]
실시예 16은, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuV 막으로 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예이다. 실시예 16의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)에 있어서, 보호막(3)을 CrOC 막으로 하고, RuV 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 16에서는, 실시예 1과 마찬가지로, SiO2-TiO2계 유리 기판(1)의 제 2 주면(이면)에, CrN 막으로 이루어지는 이면 도전막(5)을 형성하고, 반대측의 기판(1)의 주표면(제 1 주면) 상에, 다층 반사막(2)을 형성하여, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, CrOC 막으로 이루어지는 보호막(3)을 형성했다. CrOC 막은, Cr 타겟을 이용하여, Ar 가스와 CO2 가스와 He 가스의 혼합 가스 분위기에서의 반응성 스퍼터링에 의해, 2.5nm의 막 두께가 되도록 성막했다. CrOC 막의 함유 비율(원자비)은, Cr:O:C＝71:15:14였다.
다음으로, 보호막(3) 상에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuV 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuV 막은, RuV 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 33.0nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuV 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:V＝60:40였다. RuV 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuV 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 16의 RuV 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuV 막: n＝0.906, k＝0.024
상기의 RuV 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 21.1％(절대 반사율은 14.1％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 33.0nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 49％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
우선, 반사형 마스크 블랭크(100)의 위상 시프트막(4)의 위에, 레지스트막(11)을 100nm의 두께로 형성했다. 그리고, 이 레지스트막(11)에 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 추가로 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성했다. 다음으로, 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하고, RuV 막(위상 시프트막(4))의 드라이 에칭을, CF4 가스와 O2 가스의 혼합 가스(가스 유량비 CF4:O2＝1:1)를 이용하여 행함으로써, 위상 시프트 패턴(4a)을 형성했다.
그 후, 레지스트 패턴을 애싱이나 레지스트 박리액 등으로 제거했다. 마지막으로, 순수(DIW)를 이용한 웨트 세정을 행하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다. 또한, 필요에 따라서 웨트 세정 후 마스크 결함 검사를 행하여, 마스크 결함 수정을 적절히 행할 수 있다.
실시예 16의 반사형 마스크(200)에서는, 위상 시프트막이 RuV 재료이기 때문에, 불소계 가스에서의 가공성이 좋고, 높은 정밀도로 위상 시프트 패턴을 형성할 수 있었다. 또, 위상 시프트 패턴의 막 두께는 33.0nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있었다.
또, 실시예 16에서 작성한 반사형 마스크(200)는, 위상 시프트 패턴(4a)의 측벽 러프니스가 적고, 단면 형상도 안정되어 있는 점에서, 전사 형성된 레지스트 패턴의 LER이나 치수 면내 불균일이 적은, 높은 전사 정밀도를 갖는 것이었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율(보호막 부착 다층 반사막면의 반사율에 대한 반사율)은 21.1％(절대 반사율은 14.1％)이기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과가 얻어져, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 있었다.
실시예 16에서 제작한 반사형 마스크(200)를 EUV 스캐너에 세트하고, 반도체 기판 상에 피가공막과 레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대하여 EUV 노광을 행하였다. 그리고, 이 노광 완료 레지스트막을 현상함으로써, 피가공막이 형성된 반도체 기판 상에 레지스트 패턴을 형성했다. 이 레지스트 패턴을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또, 절연막 및 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 그리고 어닐 등 여러 가지 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 17]
실시예 17은, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율을 27％(절대 반사율은 18％)가 되도록 하여, 220도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는, 재료(RuCr 막)도 포함하여, 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 17에서는, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)이 형성된 다층 반사막 부착 기판의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuCr 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuCr 막은, RuCr 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 38.6nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuCr 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Cr＝85:15였다. RuCr 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuCr 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 17의 RuCr 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuCr 막: n＝0.895, k＝0.020
상기의 RuCr 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 27％(절대 반사율은 18％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 38.6nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 220도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 41％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제작했다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 38.6nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다. 또, 실시예 17과 동일한 재료로, 상대 반사율이 27％(절대 반사율은 18％), 위상차가 180도가 되도록 조정하여 제작한 반사형 마스크와 비교하여, 콘트라스트가 1.3배 향상했다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 17에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 18]
실시예 18은, 위상 시프트막(4)의 상대 반사율을 20％(절대 반사율은 13.3％)가 되도록 하여, 140도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는, 재료(RuCr 막)도 포함하여, 실시예 1과 동일하다.
즉, 실시예 18에서는, SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)이 형성된 다층 반사막 부착 기판의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuCr 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuCr 막은, RuCr 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기에서, 30.4nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuCr 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Cr＝66:34였다. RuCr 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuCr 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 18의 RuCr 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuCr 막: n＝0.916, k＝0.031
상기의 RuCr 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 20％(절대 반사율은 13.3％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 30.4nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 140도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 53％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제작했다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 30.4nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다. 또, 실시예 18과 동일한 재료로, 상대 반사율이 20％(절대 반사율은 13.3％), 위상차가 180도가 되도록 조정하여 제작한 반사형 마스크와 비교하여, 콘트라스트가 1.5배 향상했다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 18에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 19]
실시예 19는, 보호막의 막 두께를 변경하고, 위상 시프트막(4)의 재료를 RuCrN 막으로 하고, 180도의 위상차가 되도록 막 두께를 조절한 경우의 실시예로서, 그 이외에는, 실시예 1과 마찬가지이다.
즉, 실시예 19에서는, 막 두께가 3.2nm의 SiO2 막으로 이루어지는 보호막(3)이 형성된 다층 반사막 부착 기판의 위에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, RuCrN 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을 형성했다. RuCrN 막은, Ru 타겟 및 Cr 타겟을 이용하고, Ar 가스 및 N2 가스 분위기에서, 34.6nm의 막 두께가 되도록 성막했다. RuCrN 막의 함유 비율(원자비)은, Ru:Cr:N＝55:38:7였다. RuCrN 막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한바, RuCrN 막은 아몰퍼스 구조였다.
상기와 같이 형성한 실시예 19의 RuCrN 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하와 같았다.
RuCr 막: n＝0.905, k＝0.025
상기의 RuCrN 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 상대 반사율은 16％(절대 반사율은 10.7％)였다. 또, 위상 시프트막(4)의 막 두께는 34.6nm이다. 이 막 두께는, 위상 시프트막(4)을 패터닝했을 때의 위상차가 180도에 상당하는 막 두께이다. 후술하는 비교예 1에서의 TaN 막의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 47％ 얇게 할 수 있었다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지의 조건으로, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제작했다. 또, 위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 34.6nm로, 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막보다도 얇게 할 수 있어, 비교예 1과 비교하여, 섀도잉 효과를 저감할 수 있었다.
실시예 1의 경우와 마찬가지로, 실시예 19에서 제작한 반사형 마스크(200)를 이용하여, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[비교예 1]
비교예 1에서는, 보호막(3)으로서 Ru 막을 이용하고, 위상 시프트막(4)으로서 단층의 TaN 막을 이용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로, 반사형 마스크 블랭크(100), 반사형 마스크(200)를 제조하고, 또, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 반도체 장치를 제조했다.
Ru 막(보호막(3))은, 실시예 1의 마스크 블랭크 구조의 다층 반사막(2)의 위에 형성했다. 이 Ru 막은, Ru를 타겟에 이용하고, Ar 가스 분위기에서 이온 빔 스퍼터링법에 의해 2.5nm의 막 두께로 성막했다. 단층의 TaN 막은, Ru 막의 위에 형성했다. 이 TaN 막의 형성 방법은, Ta를 타겟에 이용하고, Xe 가스와 N2 가스의 혼합 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링을 행하여 TaN 막을 성막했다. TaN 막의 막 두께는 65nm이며, 이 막의 원소 비율은, Ta가 88 원자％, N이 12 원자％이다.
상기와 같이 형성한 TaN 막의 파장 13.5nm에서의 굴절률 n, 소쇠 계수(굴절률 허부) k는, 각각 이하였다.
TaN 막: n＝0.949, k＝0.032
상기의 단층의 TaN 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)의 파장 13.5nm에서의 위상차는 180도이다. 다층 반사막(2)면에 대한 상대 반사율은 1.7％였다. 또, 위상 시프트막(4)의 절대 반사율은 1.1％였다.
그 후, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 레지스트막(11)을 단층의 TaN 막으로 이루어지는 위상 시프트막(4) 상에 형성하고, 원하는 패턴 묘화(노광) 및 현상, 린스를 행하여 레지스트 패턴(11a)을 형성했다. 그리고, 이 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여, TaN 단층막으로 이루어지는 위상 시프트막(4)을, 염소 가스를 이용한 드라이 에칭하여, 위상 시프트 패턴(4a)을 형성했다. 레지스트 패턴(11a)의 제거나 마스크 세정 등도 실시예 1과 동일한 방법으로 행하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다.
위상 시프트 패턴(4a)의 막 두께는 65nm로, 섀도잉 효과를 저감할 수 없었다. 게다가, 전술한 바와 같이, 위상 시프트면의 상대 반사율은 1.7％(절대 반사율이 1.1％)였기 때문에, 충분한 위상 시프트 효과를 얻을 수 없어, 노광 여유도나 초점 여유도가 높은 EUV 노광을 행할 수 없었다.
이상 기술한 바와 같이, 실시예 1∼19의 위상 시프트막(4)의 합계 막 두께는, 비교예 1의 위상 시프트막(4)의 막 두께 65nm보다도 약 30％ 이상 얇게 할 수 있었다. 따라서, 실시예 1∼19의 반사형 마스크(200)에서는, 섀도잉 효과를 저감 할 수 있는 것이 분명해졌다.
1 : 기판
2 : 다층 반사막
3 : 보호막 4 : 위상 시프트막
4a : 위상 시프트 패턴 5 : 이면 도전막
11 : 레지스트막 11a : 레지스트 패턴
100 : 반사형 마스크 블랭크 200 : 반사형 마스크
3 : 보호막 4 : 위상 시프트막
4a : 위상 시프트 패턴 5 : 이면 도전막
11 : 레지스트막 11a : 레지스트 패턴
100 : 반사형 마스크 블랭크 200 : 반사형 마스크
Claims (10)
- 기판 상에, 다층 반사막 및 EUV 광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막을 이 순서로 갖는 반사형 마스크 블랭크로서,
상기 위상 시프트막은, 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 코발트(Co), 알루미늄(Al), 규소(Si), 티탄(Ti), 바나듐(V), 게르마늄(Ge), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 주석(Sn), 텔루르(Te), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 및 레늄(Re) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 박막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 1 항에 있어서,
상기 위상 시프트막의 결정 구조는, 아몰퍼스인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 위상 시프트막은, 루테늄(Ru)과, 크롬(Cr), 니켈(Ni) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나 이상의 원소를 포함하는 금속을 포함하는 재료로 이루어지는 박막인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 3 항에 있어서,
상기 Ru와 상기 Cr의 조성비(Ru:Cr)는, 15:1∼1:20인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 3 항에 있어서,
상기 Ru와 상기 Ni의 조성비(Ru:Ni)는, 20:1∼1:4인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 3 항에 있어서,
상기 Ru와 상기 Co의 조성비(Ru:Co)는, 20:1∼1:5인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 반사막과 상기 위상 시프트막의 사이에 보호막을 추가로 갖고,
상기 보호막은, 규소(Si) 및 산소(O)를 포함하는 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 위상 시프트막이 패터닝된 위상 시프트 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 위상 시프트막을 염소계 가스와 산소 가스를 포함하는 드라이 에칭 가스에 의해 패터닝하여 위상 시프트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
- EUV 광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에, 제 8 항에 기재된 반사형 마스크를 세트하고, 피전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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