KR20210059007A - 마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조방법 - Google Patents

마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고감도의 결함검사장치를 이용한 결함검사에 있어서, 기판 또는 막의 표면 거칠기에 기인하는 유사 결함 검출을 억제하고, 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 발견을 용이하게 하는 것이 가능한 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반도체 장치의 제조방법을 제공한다.　또 본 발명은 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판으로서, 상기 다층 반사막 부착 기판의 표면은, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)이 180×10-3nm3 이하이고, 또한 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값이 50nm4 이하인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판이다.

Description

마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조방법{SUBSTRATE FOR MASK BLANK, SUBSTRATE WITH MULTILAYER REFLECTIVE FILM, REFLECTIVE TYPE MASK BLANK, REFLECTIVE TYPE MASK AND MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은 고감도의 결함검사장치를 이용한 결함검사에 있어서, 기판 또는 막의 표면 거칠기에 기인하는 유사 결함을 억제하고, 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 발견을 용이하게 하는 것이 가능한 다층 반사막 부착 기판, 마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 반도체 장치의 제조방법에 관한 것이다.
근년, 반도체 산업에 있어서, 반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여, 종래의 자외광을 이용한 포토리소그래피법의 전사 한계를 상회하는 미세 패턴이 필요하게 되고 있다. 이와 같은 미세 패턴 형성을 가능하게 하기 위해, 극자외(Extreme Ultra Violet: 이하, 「EUV」라고 부른다.)광을 이용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 유망시 되고 있다. 여기에서, EUV 광이란, 연X선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장대의 광을 가리키고, 구체적으로는 파장이 0.2~100nm 정도인 광이다. 이 EUV 리소그래피에 있어서 이용되는 전사용 마스크로서 반사형 마스크가 제안되어 있다. 이와 같은 반사형 마스크는 기판상에 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 해당 다층 반사막상에 노광광을 흡수하는 흡수체막이 패턴형상으로 형성된 것이다.
당해 반사형 마스크는, 기판과, 당해 기판상에 형성된 다층 반사막과, 당해 다층 반사막상에 형성된 흡수체막을 갖는 반사형 마스크 블랭크로부터, 포토리소그래피법 등에 의해 흡수체막 패턴을 형성함으로써 제조된다.
이상과 같이, 리소그래피 공정에서의 미세화에 대한 요구가 높아짐에 따라 그 리소그래피 공정에서의 과제가 현저해지고 있다. 그 하나가, 리소그래피 공정에서 이용되는 마스크 블랭크용 기판 및 다층 반사막 부착 기판 등의 결함 정보에 관한 문제이다.
마스크 블랭크용 기판은, 근년의 패턴의 미세화에 수반하는 결함 품질의 향상 및 전사용 마스크에 요구되는 광학적 특성의 관점에서 보다 평활성이 높은 기판이 요구되고 있다.
또, 다층 반사막 부착 기판도, 근년의 패턴의 미세화에 수반하는 결함 품질의 향상 및 전사용 마스크에 요구되는 광학적 특성의 관점에서 보다 높은 평활성을 갖는 것이 요구되고 있다. 다층 반사막은 마스크 블랭크용 기판의 표면상에 고굴절률층 및 저굴절률층을 교대로 적층함으로써 형성된다. 이들 각 층은, 일반적으로 그들 층의 형성 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 사용한 스퍼터링에 의해 형성되어 있다.
스퍼터링의 수법으로는, 방전으로 플라스마를 만들 필요가 없기 때문에 다층 반사막 중에 불순물이 섞이기 어려운 점, 및 이온원이 독립하고 있어 조건 설정이 비교적 용이한 등의 점에서 이온 빔 스퍼터링법이 바람직하게 실시되고 있다. 이온 빔 스퍼터링법을 이용하는 경우, 형성되는 각 층의 평활성 및 면 균일성의 관점에서, 마스크 블랭크용 기판 주표면의 법선(상기 주표면에 직교하는 직선)에 대해 큰 각도로, 즉 기판 주표면에 대해 비스듬하게 혹은 평행에 가까운 각도로 스퍼터 입자를 도달시켜 고굴절률층 및 저굴절률층을 성막하고 있다.
이와 같은 방법으로 다층 반사막 부착 기판을 제조하는 기술로서, 특허문헌 1에는 기판상에 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 다층 반사막을 성막할 때에, 기판을 그 중심축을 중심으로 회전시키면서, 기판의 법선과 기판에 입사하는 스퍼터 입자가 이루는 각도(α)의 절대값을 35도≤α≤80도로 유지하여 이온 빔 스퍼터링을 실시하는 것이 기재되어 있다.
일본국 특표 2009-510711호 공보
EUV(Extreme Ultra-Violet)를 사용한 리소그래피에 있어서의 급속한 패턴의 미세화에 수반하여 반사형 마스크인 EUV 마스크의 결함 사이즈(Defect Size)도 해마다 미세해지고 있다. 이러한 미세 결함을 발견하기 위해 결함검사에서 사용하는 검사 광원 파장은 노광광의 광원 파장에 가까워지고 있다.
예를 들면, EUV 마스크, 및 그 원판인 EUV 마스크 블랭크, 다층 반사막 부착 기판, 및 서브스트레이트의 결함검사장치로는, 검사 광원 파장이 266nm(예를 들면, 레이저 테크사 제조의 EUV 노광용의 마스크·서브스트레이트/블랭크 결함검사장치 「MAGICS M7360」, 193nm(KLA-Tencor사 제조의 EUV·마스크/블랭크 결함검사장치 「Teron600 시리즈」, 예를 들면 「Teron610」), 또는 13.5nm로 하는 고감도 결함검사장치가 보급 또는 제안되어 있다.
또, 종래의 EUV 마스크에 이용되는 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막은, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 방법으로 성막함으로써 기판상에 존재하는 오목 결함을 저감하는 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 아무리 기판의 오목 결함 기인의 결함을 저감할 수 있다 해도, 상술한 고감도 결함검사장치의 검출 감도가 높기 때문에, 다층 반사막의 결함검사를 실시하면 결함 검출 개수(결함 검출 개수=치명 결함＋유사 결함)가 많이 검출된다는 문제가 발생하고 있다.
여기에서 말하는 유사 결함이란, 패턴 전사에 영향을 주지 않는 다층 반사막상의 허용되는 요철로서, 고감도 결함검사장치로 검사한 경우에 결함으로 오판정되어 버리는 것을 말한다. 결함검사에 있어서, 이와 같은 유사 결함이 다수 검출되면, 패턴 전사에 영향이 있는 치명 결함이 다수의 유사 결함에 묻혀 버려 치명 결함을 발견할 수 없게 된다. 예를 들면, 현재 보급하고 있는 검사 광원 파장이 266nm, 193nm 또는 13.5nm인 결함검사장치에서는, 예를 들면 152mm×152mm 사이즈의 기판 및 다층 반사막 부착 기판의 측정에 있어서, 결함검사영역(예를 들면, 132mm×132mm)에 있어서의 결함 검출 개수가 50,000개를 넘어버려 치명 결함의 유무를 검사하는 데 지장을 초래한다. 결함검사에 있어서의 치명 결함의 간과는 그 후의 반도체 장치의 양산 과정에서 불량을 일으켜 불필요한 노력과 경제적인 손실을 초래하게 된다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 고감도의 결함검사장치를 이용한 결함검사에 있어서, 기판 또는 막의 표면 거칠기에 기인하는 유사 결함 검출을 억제하고, 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 발견을 용이하게 하는 것이 가능한 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반도체 장치의 제조방법의 제공을 목적으로 한다.
또, 본 발명은 여러 가지 파장의 광을 사용한 고감도 결함검사장치에 있어서도 유사 결함을 포함하는 결함 검출 개수가 적고, 특히 다층 반사막 부착 기판에 요구되는 평활성이 달성되며, 동시에 유사 결함을 포함하는 결함 검출 개수가 적기 때문에 치명 결함을 확실히 검출할 수 있는 다층 반사막 부착 기판, 그 다층 반사막 부착 기판을 사용하여 얻어지는 반사형 마스크 블랭크, 및 그 반사형 마스크 블랭크를 이용하는 반도체 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 고감도 결함검사장치의 검사 광원 파장에 대하여, 소정의 공간 주파수(또는 공간 파장) 성분의 거칠기가 영향을 주는 것을 발견했다. 그래서, 기판 주표면에 형성된 막(예를 들면, 흡수체막)의 표면상의 거칠기(요철) 성분 중, 고감도 결함검사장치가 유사 결함으로 오판정해 버리는 거칠기 성분의 공간 주파수를 특정하고, 해당 공간 주파수에 있어서의 진폭 강도를 관리함으로써, 결함검사에서의 유사 결함 검출의 억제와 치명 결함의 현저화(顯著化)를 도모할 수 있다.
또, 다층 반사막 부착 기판에 있어서는, 종래, 다층 반사막에 대하여 반사율 특성의 관점에서 그 표면 거칠기를 저감하는 시도가 이뤄지고 있었지만, 고감도 결함검사장치에 의한 유사 결함의 검출과의 관련에 대해서는 전혀 알려져 있지 않았다.
그래서, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
본 발명은 하기의 구성 1~5인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판, 하기의 구성 6~8인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크, 하기의 구성 9인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크, 및 하기의 구성 10인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조방법이다.
(구성 1)
　본 발명의 구성 1은, 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판으로서, 상기 다층 반사막 부착 기판의 표면은, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)이 180×10-3nm3 이하이고, 또한 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값이 50nm4 이하인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판이다.
구성 1에 따르면, 반사형 마스크 블랭크의 표면에 있어서, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)을 180×10-3nm3 이하로 하고, 또한 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값을 50nm4 이하로 함으로써, 결함 검사 광원의 검사 파장이 150nm~365nm인 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화(顯在化)를 도모할 수 있다. 또한, 결함 검사 광원의 검사 파장이 150nm~365nm인 고감도 결함검사장치를 사용하여, 복수 레벨의 검사 감도 조건에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 2)
본 발명의 구성 2는, 상기 다층 반사막 부착 기판의 표면은, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 5㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)이 115×10-3nm3 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재한 다층 반사막 부착 기판이다.
구성 2에 따르면, 결함 검사 광원의 검사 파장이 150nm~365nm인 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 보다 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 확실히 도모할 수 있다.
(구성 3)
본 발명의 구성 3은, 상기 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가, 대략 단조(單調) 감소의 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재한 다층 반사막 부착 기판이다.
대략 단조 감소란, 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이, 공간 주파수와 파워 스펙트럼 밀도와의 관계를 소정의 근사(近似) 곡선에 의해 근사했을 때에, 근사 곡선이 공간 주파수 1㎛-1의 저공간 주파수로부터 10㎛-1의 고공간 주파수를 향해 파워 스펙트럼 밀도가 점차 감소하는 것을 의미한다. 도 7에 나타내는 예에서는 근사 곡선으로서 거듭제곱(累乘) 근사를 이용하고 있다.
구성 3에 따르면, 소정의 공간 주파수 범위의 파워 스펙트럼 밀도가, 대략 단조 감소의 특성을 가짐으로써, 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 더욱 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 보다 확실히 도모할 수 있다.
(구성 4)
본 발명의 구성 4는, 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판으로서, 상기 다층 반사막 부착 기판의 표면은, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)이 150×10-3nm3 이하이고, 또한 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값이 9nm4 이하인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판이다.
구성 4에 따르면, 반사형 마스크 블랭크의 표면에 있어서, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)을 150×10-3nm3 이하로 하고, 또한 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값을 9nm4 이하로 함으로써, 결함 검사 광원의 검사 파장이 0.2nm~100nm인 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다. 또한, 결함 검사 광원의 검사 파장이 0.2nm~100nm인 고감도 결함검사장치를 사용하여, 복수 레벨의 검사 감도 조건에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 5)
본 발명의 구성 5는, 상기 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 대략 단조 감소의 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 4에 기재한 다층 반사막 부착 기판이다.
또한, 여기에서 말하는 대략 단조 감소란, 상술과 마찬가지의 의미로, 예를 들면 도 8에 나타내는 바와 같이 공간 주파수와 파워 스펙트럼 밀도와의 관계를 소정의 근사 곡선에 의해 근사했을 때에, 근사 곡선이 공간 주파수 10㎛-1의 저공간 주파수로부터 100㎛-1의 고공간 주파수를 향해 파워 스펙트럼 밀도가 점차 감소하는 것을 의미한다. 도 8에 나타내는 예에서는 근사 곡선으로서 거듭제곱 근사를 이용하고 있다.
구성 5에 따르면, 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 보다 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 확실히 도모할 수 있다.
(구성 6)
본 발명의 구성 6은, 상기 다층 반사막상에 보호막을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재한 다층 반사막 부착 기판이다.
구성 6에 따르면, 다층 반사막 부착 기판이 다층 반사막상에 보호막을 가짐으로써 전사용 마스크(EUV 마스크)를 제조할 때의 다층 반사막 표면에의 데미지를 억제할 수 있으므로, EUV 광에 대한 반사율 특성이 더욱 양호해진다. 또, 다층 반사막 부착 기판에 있어서, 고감도 결함검사장치를 사용한 보호막 표면의 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 7)
본 발명의 구성 7은, 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막상 또는 상기 보호막상에, 전사 패턴이 되는 흡수체막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
상술의 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막상 또는 상기 보호막상에, 전사 패턴이 되는 흡수체막을 가짐으로써 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있는 반사형 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.
(구성 8)
본 발명의 구성 8은, 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막 및 흡수체막을 포함하는 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 흡수체막의 표면은, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)이 800×10-3nm3 이하이고, 또한 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값이 50nm4 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
구성 8의 반사형 마스크 블랭크에 의하면, 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있는 반사형 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.
(구성 9)
본 발명의 구성 9는, 구성 7 또는 8에 기재한 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 흡수체막을 패터닝하여, 상기 다층 반사막상 또는 상기 보호막상에 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크이다.
구성 9의 반사형 마스크에 의하면, 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 10)
본 발명의 구성 10은, 구성 9에 기재한 반사형 마스크를 이용하여, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 실시하고, 피전사체상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조방법이다.
구성 10의 반도체 장치의 제조방법에 따르면, 고감도의 결함검사장치를 이용한 결함검사에 있어서, 이물 및 흠집 등의 치명 결함을 배제한 반사형 마스크를 사용할 수 있으므로, 반도체 기판 등의 피전사체상에 형성된 레지스트막에 전사하는 회로 패턴 등의 전사 패턴에 결함이 없고, 미세하고 또한 고정밀도의 전사 패턴을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
상술한 본 발명의 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크에 의하면, 고감도의 결함검사장치를 이용한 결함검사에 있어서, 기판 또는 막의 표면 거칠기에 기인하는 유사 결함의 검출을 억제하고, 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 발견을 용이하게 하는 것이 가능해진다. 특히, EUV 리소그래피에 사용하는 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크에 있어서는, 유사 결함을 억제하면서, 기판 주표면상에 형성한 다층 반사막은 높은 반사율을 얻을 수 있다.
또, 상술한 반도체 장치의 제조방법에 따르면, 고감도의 결함검사장치를 이용한 결함검사에 있어서, 이물 및 흠집 등의 치명 결함을 배제한 반사형 마스크를 사용할 수 있으므로, 반도체 기판 등의 피전사체상에 형성하는 회로 패턴 등의 전사 패턴에 결함이 없고, 미세하고 또한 고정밀도의 전사 패턴을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
도 1(a)는 본 발명의 일실시형태에 관한 마스크 블랭크용 기판을 나타내는 사시도이다. 도 1(b)는 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판을 나타내는 단면(斷面) 모식도이다.
도 2는　본 발명의 일실시형태에 관한 다층 반사막 부착 기판의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은　본 발명의 일실시형태에 관한 반사형 마스크 블랭크의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시형태에 관한 반사형 마스크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 5는　본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판의 표면을 파워 스펙트럼 해석한 결과를 나타내는 그래프이고, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 나타낸다.
도 6은　본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판의 표면을 파워 스펙트럼 해석한 결과를 나타내는 그래프이고, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 나타낸다.
도 7은　도 6에 나타내는 데이터 중 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 데이터를 거듭제곱 근사한 상태를 나타낸다.
도 8은　도 5에 나타내는 데이터 중 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 데이터를 거듭제곱 근사한 상태를 나타낸다.
도 9는　실시예에서 사용한 CARE 가공장치의 모식도이다.
본 발명은 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판이다. 또, 본 발명은 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막 및 흡수체막을 포함하는 반사형 마스크 블랭크이다. 본 발명의 다층 반사막 부착 기판, 및 반사형 마스크 블랭크는 EUV 리소그래피에 사용하는 반사형 마스크를 제조하기 위해 이용할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20)의 일례를 나타내는 모식도이다. 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20)은 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면 위에 다층 반사막(21)을 갖는다. 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20)은 다층 반사막(21)상에 추가로 보호막(22)을 포함할 수 있다. 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20) 위에 추가로 흡수체막(24)을 형성함으로써, 도 3에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(30)를 얻을 수 있다. 도 3에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(30)의 흡수체막(24)을 패터닝하여 흡수체 패턴(27)을 형성함으로써 도 4에 나타내는 반사형 마스크(40)를 제조할 수 있다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20) 및 반사형 마스크 블랭크(30)는, 그 표면이, 소정 크기의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 소정 범위의 공간 주파수의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I) 및 최대값이 소정의 범위인 것에 특징이 있다. 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20) 및 반사형 마스크 블랭크(30)에서는, 고감도의 결함검사장치를 이용한 결함검사에 있어서, 기판 및 막의 표면 거칠기에 기인하는 유사 결함의 검출을 억제하고, 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 발견을 용이하게 하는 것이 가능해진다.
[파워 스펙트럼 해석]
본 발명에 있어서, 상기 목적을 달성하기 위해, 다층 반사막 부착 기판(20) 및/또는 반사형 마스크 블랭크(30)의 표면이, 어느 일정한 표면 거칠기와 파워 스펙트럼 밀도(Power Spectrum Density: PSD)를 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20) 및 반사형 마스크 블랭크(30)의 표면의 표면 형태를 나타내는 파라미터인 표면 거칠기(Rmax, Rms) 및, 파워 스펙트럼 밀도(Power Spectrum Density: PSD)에 대하여 이하에 설명한다.
우선, 대표적인 표면 거칠기의 지표인 Rms(Root means square)는 제곱평균평방근 거칠기이고, 평균선에서부터 측정 곡선까지의 편차의 제곱을 평균한 값의 평방근이다. Rms는 하기 식 (1)로 표시된다.
[수 1]
Figure pat00001
식 (1)에 있어서, l은 기준 길이이고, Z는 평균선에서부터 측정 곡선까지의 높이이다.
마찬가지로, 대표적인 표면 거칠기의 지표인 Rmax는 표면 거칠기의 최대 높이이고, 거칠기 곡선의 산의 높이의 최대값과 골의 깊이의 최대값의 절대값의 차이이다.
Rms 및 Rmax는 종래부터 마스크 블랭크용 기판(10)의 표면 거칠기의 관리에 이용되고 있고, 표면 거칠기를 수치로 파악할 수 있는 점에서 우수하다. 그러나, 이들 Rms 및 Rmax는 모두 높이의 정보이며, 미세한 표면 형상의 변화에 관한 정보를 포함하지 않는다.
이에 반해, 얻어진 표면의 요철을 공간 주파수 영역으로 변환함으로써, 공간 주파수에서의 진폭 강도로 나타내는 파워 스펙트럼 해석은 미세한 표면 형상을 수치화할 수 있다. Z(x, y)를 x좌표, y좌표에 있어서의 높이 데이터라고 하면, 그 푸리에 변환은 하기 식 (2)로 부여된다.
[수 2]
Figure pat00002
여기에서, Nx, Ny는 x방향과 y방향의 데이터의 수이다. u=0, 1, 2…Nx-1, ｖ=0, 1, 2…Ny-1이고, 이때 공간 주파수 f는 하기 식 (3)으로 부여된다.
[수 3]
Figure pat00003
여기에서, 식 (3)에 있어서 dx는 x방향의 최소 분해능이고, dy는 y방향의 최소 분해능이다.
이때의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)는 하기 식 (4)로 부여된다.
[수 4]
Figure pat00004
이 파워 스펙트럼 해석은, 기판(10)의 주표면(2), 다층 반사막 부착 기판(20), 및 반사형 마스크 블랭크(30) 등의 막의 표면 상태의 변화를 단순한 높이의 변화로서 뿐만 아니라, 그 공간 주파수에서의 변화로서 파악할 수 있는 점에서 우수하고, 원자 레벨에서의 미시적인 반응 등이 표면에 주는 영향을 해석하는 수법이다.
파워 스펙트럼 해석에 의해서 다층 반사막 부착 기판(20) 및 반사형 마스크 블랭크(30)의 표면 상태를 평가하는 경우에는, 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)을 이용할 수 있다. 적분값(I)이란, 도 5에 예시하는 것과 같은 공간 주파수에 대한 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 값이 그리는 소정의 공간 주파수의 범위의 면적을 의미하고, 식 (5)와 같이 정의한다.
[수 5]
Figure pat00005
[수 6]
Figure pat00006
공간 주파수 f는 식 (3)과 같이 정의되고, 파워 스펙트럼 밀도는 u 및 ν의 값으로 정해지는 공간 주파수의 함수로서 일의적으로 계산된다. 여기에서 이산적인 공간 주파수에 대하여 파워 스펙트럼 밀도를 계산하기 위해, 측정 영역 및 데이터 점수(點數)가 x방향 및 y방향에서 동일할 때, 식 (6)과 같이 공간 주파수(fi)를 정의한다. 여기에서, X＇및 N＇는 측정 영역 및 데이터 점수이다. P(fi)는 공간 주파수(fi)에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도이다.
본 발명에 있어서, 파워 스펙트럼 해석을 위해 소정 크기의 영역, 예를 들면 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하는 경우, 측정하는 장소는 전사 패턴 형성 영역의 임의의 개소이면 된다. 전사 패턴 형성 영역은 마스크 블랭크용 기판(10)이 6025 사이즈(152mm×152mm×6.35mm)인 경우, 예를 들면 반사형 마스크 블랭크(30)의 표면의 둘레 가장자리 영역을 제외한 142mm×142mm의 영역, 132mm×132mm의 영역, 또는 132mm×104mm의 영역으로 할 수 있다. 또, 상기 임의의 개소에 대해서는, 예를 들면 반사형 마스크 블랭크(30)의 표면의 중심 영역으로 할 수 있다.
또, 상술에서 설명한 3㎛×3㎛의 영역, 전사 패턴 형성 영역, 임의의 개소에 대해서는 다층 반사막 부착 기판(20) 뿐만 아니라, 마스크 블랭크용 기판(10) 및 반사형 마스크 블랭크(30)의 흡수체막(24) 등에 있어서도 적용할 수 있다.
상기와 같이 주표면의 표면 거칠기 및 파워 스펙트럼 밀도를 상기 범위로 함으로써, 예를 들면 레이저 테크사 제조의 EUV 노광용의 마스크·서브스트레이트/블랭크 결함검사장치 「MAGICS M7360」(검사 광원 파장: 266nm), KLA-Tencor사 제조의 레티클, 옵티컬·마스크/블랭크 및 EUV·마스크/블랭크 결함검사장치 「Teron600 시리즈」(예를 들면 「Teron610」, 검사 광원 파장: 193nm)에 의한 결함검사에 있어서 유사 결함의 검출을 대폭 억제할 수 있다.
또한, 상기 검사 광원 파장은 266nm 및 193nm로 한정되지 않는다. 검사 광원 파장으로서 532nm, 488nm, 364nm 및/또는 257nm를 사용해도 상관없다.
또, 0.2nm~100nm의 파장 영역의 검사광(EUV 광)을 이용하는 고감도 결함검사장치, 예를 들면 검사 광원 파장으로서 13.5nm의 EUV 광을 이용하는 고감도 결함검사장치를 사용하여, 상기 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 결함검사를 실시하는 경우에는, 상기 주표면이, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도를 5nm4 이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도를 0.5nm4 이상 5nm4 이하로 하는 것이 바람직하다. 단, EUV 광을 이용하는 고감도 결함검사장치를 사용하여 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 결함검사를 실시하는 경우에는, 소정 이상의 반사율을 필요로 하기 때문에 유리 이외의 재료의 경우로 한정된다.
상기와 같이 주표면의 표면 거칠기, 및 파워 스펙트럼 밀도를 상기 범위로 함으로써, 예를 들면 검사 광원 파장으로서 13.5nm의 EUV 광을 이용하는 고감도 결함검사장치에 의한 결함검사에 있어서 유사 결함의 검출을 대폭 억제할 수 있다.
[마스크 블랭크용 기판(10)]
다음으로, 본 발명의 일실시형태에 이용하는 마스크 블랭크용 기판(10)에 대하여 이하에 설명한다.
도 1(a)는 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 사시도이다. 도 1(b)는 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 단면 모식도이다.
마스크 블랭크용 기판(10)(또는, 단순히 기판(10)이라고 칭한다)은 직사각형상의 판상체이며, 2개의 대향 주표면(2)과 단면(端面)(1)을 갖는다. 2개의 대향 주표면(2)은, 이 판상체의 상면 및 하면이며, 서로 대향하도록 형성되어 있다. 또, 2개의 대향 주표면(2)의 적어도 한쪽은 전사 패턴이 형성되어야 하는 주표면이다.
단면(1)은, 이 판상체의 측면이며, 대향 주표면(2)의 바깥측 둘레에 인접한다. 단면(1)은 평면상(狀)의 단면 부분(1d) 및 곡면상(狀)의 단면 부분(1f)을 갖는다. 평면상의 단면 부분(1d)은 한쪽의 대향 주표면(2)의 변과, 다른쪽의 대향 주표면(2)의 변을 접속하는 면이며, 측면부(1a) 및 모따기 경사면부(1b)를 포함한다. 측면부(1a)는 평면상의 단면 부분(1d)에 있어서의 대향 주표면(2)과 거의 수직인 부분(T면)이다. 모따기 경사면부(1b)는 측면부(1a)와 대향 주표면(2)의 사이에 있어서의 모따기된 부분(C면)이며, 측면부(1a)와 대향 주표면(2)의 사이에 형성된다.
곡면상의 단면 부분(1f)은 기판(10)을 평면시 했을 때에 기판(10)의 모서리부(10a) 근방에 인접하는 부분(R부)이며, 측면부(1c) 및 모따기 경사면부(1e)를 포함한다. 여기에서, 기판(10)을 평면시 한다는 것은, 예를 들면 대향 주표면(2)과 수직인 방향에서 기판(10)을 보는 것이다. 또, 기판(10)의 모서리부(10a)란, 예를 들면 대향 주표면(2)의 바깥측 둘레에 있어서의 2변의 교점 근방이다. 2변의 교점이란, 2변의 각각의 연장선의 교점이면 된다. 본 예에 있어서, 곡면상의 단면 부분(1f)은 기판(10)의 모서리부(10a)를 둥글게 함으로써 곡면상으로 형성되어 있다.
　그리고 본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)은, 상기 목적을 달성하기 위해, 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면을, 상술의 표면 거칠기(Rms), 파워 스펙트럼 밀도를 이용하고, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)가 0.15nm 이하이며, 또한 공간 주파수 1㎛-1 이상의 파워 스펙트럼 밀도를 10nm4 이하로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 1㎛×1㎛의 영역은 전사 패턴 형성 영역의 임의의 개소이면 된다. 전사 패턴 형성 영역은, 기판(10)이 6025 사이즈(152mm×152mm×6.35mm)인 경우, 예를 들면 기판(10)의 주표면의 둘레 가장자리 영역을 제외한 142mm×142mm의 영역, 132mm×132mm의 영역, 또는 132mm×104mm의 영역으로 할 수 있다. 또한, 상기 임의의 개소에 대해서는, 예를 들면 기판(10)의 주표면의 중심 영역으로 할 수 있다.
또, 150nm~365nm의 파장 영역의 검사광을 이용하는 고감도 결함검사장치, 예를 들면, 검사 광원 파장으로서 266nm의 UV 레이저 또는 193nm의 ArF 엑시머 레이저를 이용하는 고감도 결함검사장치를 사용하여 상기 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면의 결함검사를 실시하는 경우에는, 상기 주표면이, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도를 30nm4 이하로 하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도를 1nm4 이상 25nm4 이하, 더욱 바람직하게는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도를 1nm4 이상 20nm4 이하로 하는 것이 좋다.
또한, 마스크 블랭크용 기판(10)의 주표면에 있어서, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)을 100×10-3nm3 이하, 더욱 바람직하게는 90×10-3nm3 이하, 더욱 바람직하게는 80×10-3nm3 이하, 더욱 바람직하게는 70×10-3nm3 이하로 하는 것이 좋다.
또, 상술의 제곱평균평방근 거칠기(Rms)는, 바람직하게는 0.12nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.10nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.08nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.06nm 이하가 좋다. 또, 표면 거칠기의 최대 높이(Rmax)는, 바람직하게는 1.2nm 이하, 더욱 바람직하게는 1.0nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.8nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.6nm 이하가 좋다. 마스크 블랭크용 기판(10)상에 형성되는 다층 반사막(21), 보호막(22) 및 흡수체막(24)의 반사율 등의 광학적 특성의 향상의 관점에서는, 제곱평균평방근 거칠기(Rms)와 최대 높이(Rmax)의 양쪽 모두의 파라미터를 관리하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 마스크 블랭크용 기판(10)의 표면의 바람직한 표면 거칠기는, 제곱평균평방근 거칠기(Rms)가 0.12nm 이하이고 또한 최대 높이(Rmax)가 1.2nm 이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)가 0.10nm 이하이고 또한 최대 높이(Rmax)가 1.0nm 이하, 더욱 바람직하게는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)가 0.08nm 이하이고 또한 최대 높이(Rmax)가 0.8nm 이하, 더욱 바람직하게는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)가 0.06nm 이하이고 또한 최대 높이(Rmax)가 0.6nm 이하인 것이 좋다.
기판(10)의 주표면은, 촉매 기준 에칭에 의해 표면 가공된 표면으로 하는 것이 바람직하다. 촉매 기준 에칭(Catalyst Referred Etching: 이하, CARE라고도 한다)이란, 피가공물(마스크 블랭크용 기판(10))과 촉매를 처리액 중에 배치하거나, 피가공물과 촉매의 사이에 처리액을 공급하고, 피가공물과 촉매를 접촉시켜, 그 때에 촉매상에 흡착하고 있는 처리액 중의 분자로부터 생성된 활성종에 의해서 피가공물을 가공하는 표면 가공 방법이다. 또한, 피가공물이 유리 등의 고체 산화물로 이루어지는 경우에는 처리액을 물로 하고, 물의 존재하에서 피가공물과 촉매를 접촉시켜, 촉매와 피가공물 표면을 상대운동시키는 등에 의해, 가수분해에 의한 분해 생성물을 피가공물 표면으로부터 제거하여 가공하는 것이다.
대표적인 CARE 가공장치를 도 9에 나타낸다. 이 CARE 가공장치(100)는, 처리조(124)와, 해당 처리조(124) 내에 회전이 자유롭게 배치된 촉매 정반(126)과, 표면(피가공면)을 하향으로 하여 유리 기판(피가공물)(128)을 탈착이 자유롭게 홀딩하는 기판 홀더(130)를 갖고 있다. 기판 홀더(130)는, 촉매 정반(126)의 회전축심과 평행하고 또한 편심(偏心)한 위치에 설치한 상하운동이 자유로운 회전축(132)의 선단에 연결되어 있다. 촉매 정반(126)은, 예를 들면 스테인리스로 이루어지는 강성 재료의 기재(基材)(140)의 표면에, 고체 촉매로서 소정의 두께를 갖는, 예를 들면 백금(142)이 형성되어 있다. 또한, 고체 촉매는 벌크여도 되지만, 염가이고 형상 안정성이 좋은, 예를 들면 불소계 고무재 등의 탄성을 갖는 모재(母材)상에 백금(142)을 형성한 구성으로 해도 된다. 또, 기판 홀더(130)의 내부에는, 그 기판 홀더(130)로 홀딩한 유리 기판(128)의 온도를 제어하기 위한 온도 제어 기구로서의 히터(170)가 회전축(132) 내로 연장되어 매설되어 있다. 처리조(124)의 위쪽에는 온도 제어 기구로서의 열교환기(172)에 의해 소정의 온도로 제어한 처리액(순수(純水))을 처리조(124)의 내부에 공급하는 처리액 공급 노즐(174)이 배치되어 있다. 또한, 촉매 정반(126)의 내부에는 촉매 정반(126)의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서의 유체 유로(176)가 설치되어 있다.
이 CARE 가공장치(100)에 의한 CARE의 실시 방법은, 예를 들면 이하와 같다. 처리액 공급 노즐(174)로부터 촉매 정반(126)을 향해 처리액을 공급한다. 그리고, 기판 홀더(130)로 홀딩한 피가공물(128)을 촉매 정반(126)의 백금(촉매)(142)의 표면에 소정의 압력으로 눌러, 피가공물(128)을 촉매 정반(126)의 백금(촉매)(142)과의 접촉부(가공부)에 처리액을 개재시키면서, 촉매 정반(126) 및 피가공물(128)을 회전시켜 피가공물(128)의 표면(하면)을 평탄하게 제거 가공한다. 또한, 기판 홀더(130)로 홀딩한 피가공물(128)을 촉매 정반(126)의 백금(촉매)(142)에 소정의 압력으로 누르는 일 없이, 피가공물(128)을 백금(촉매)(142)에 극히 접근시켜 피가공물(128)의 표면을 평탄하게 제거 가공(에칭)하도록 해도 된다.
　기판(10)의 주표면이, 촉매 기준 에칭에 의해, 기준면인 촉매 표면에 접촉하는 볼록부부터 선택적으로 표면 가공되기 때문에, 주표면을 구성하는 요철(표면 거칠기)이 매우 높은 평활성을 유지하면서, 매우 고른 표면 형태가 되고, 또한 기준면에 대해 볼록부보다 오목부를 구성하는 비율이 많은 표면 형태가 된다. 따라서, 상기 주표면상에 복수의 박막을 적층하는 경우에 있어서는, 주표면의 결함 사이즈가 작아지는 경향이 되므로 결함 품질을 향상하는 점에서 바람직하다. 특히, 상기 주표면상에, 후술하는 다층 반사막(21)을 형성하는 경우에 특히 효과가 발휘된다. 또, 상술한 바와 같이 주표면을 촉매 기준 에칭에 의한 표면 처리함으로써, 필요한 표면 거칠기, 파워 스펙트럼 밀도의 표면을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 기판(10)의 재료가 유리 재료인 경우, 촉매로는 백금, 금, 전이금속 및 이들 중 적어도 하나를 포함하는 합금으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 재료를 사용할 수 있다. 또, 처리액으로는, 순수, 오존수 및 수소수 등의 기능수, 저농도의 알칼리성 수용액, 그리고 저농도의 산성 수용액으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종의 처리액을 사용할 수 있다.
본 실시형태의 마스크 블랭크용 기판(10)은, 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면은, 적어도 패턴 전사 정밀도, 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도가 되도록 표면 가공되어 있는 것이 바람직하다. EUV의 반사형 마스크 블랭크용 기판(10)의 경우, 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면의 132mm×132mm의 영역, 또는 142mm×142mm의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.05㎛ 이하이다. 더욱 바람직하게는 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면 132mm×132mm의 영역에 있어서 평탄도가 0.03㎛ 이하이다. 또, 전사 패턴이 형성되는 측과 반대측의 주표면은, 노광 장치에 세트할 때의 정전(靜電) 척(chuck)되는 면으로서, 142mm×142mm의 영역에 있어서 평탄도가 1㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다.
또, EUV 노광용의 반사형 마스크 블랭크용 기판(10)의 재료로는, 저열팽창의 특성을 갖는 것이면 무엇이든 좋다. 예를 들면, 저열팽창의 특성을 갖는 SiO2-TiO2계 유리(2원계(SiO2-TiO2) 및 3원계(SiO2-TiO2-SnO2 등)), 예를 들면 SiO2-Al2O3-Li2O계의 결정화 유리 등의 소위 다성분계 유리를 사용할 수 있다. 또, 상기 유리 이외에 실리콘 및 금속 등의 기판을 이용할 수도 있다. 상기 금속 기판의 예로는, 인바 합금(Fe-Ni계 합금) 등을 들 수 있다.
상술한 바와 같이, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 경우, 기판에 저열팽창의 특성이 요구되기 때문에 다성분계 유리 재료를 사용하지만, 합성석영 유리와 비교할 때 높은 평활성을 얻기 어렵다는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 다성분계 유리 재료로 이루어지는 기판상에, 금속, 합금으로 이루어지는 또는 이들 중 어느 것에 산소, 질소, 탄소 중 적어도 하나를 함유한 재료로 이루어지는 박막을 형성한다. 그리고, 이러한 박막 표면을 경면 연마, 표면 처리함으로써, 상기 범위의 표면 거칠기, 파워 스펙트럼 밀도의 표면을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
상기 박막의 재료로는, 예를 들면 Ta(탄탈), Ta를 함유하는 합금, 또는 이들 중 어느 것에 산소, 질소, 탄소 중 적어도 하나를 함유한 Ta 화합물이 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 등에서 선택한 것을 적용할 수 있다. 이들 Ta 화합물 중, 질소(N)를 함유하는 TaN, TaON, TaCON, TaBN, TaBON, TaBCON, TaHfN, TaHfON, TaHfCON, TaSiN, TaSiON 및 TaSiCON에서 선택한 것이 보다 바람직하다. 또한, 상기 박막은, 박막 표면의 고평활성의 관점에서, 바람직하게는 미결정 구조 또는 아몰퍼스 구조로 하는 것이 좋다. 박막의 결정 구조는 X선 회절장치(XRD)에 의해 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기에 규정한 표면 거칠기, 파워 스펙트럼 밀도를 얻기 위한 가공 방법은 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 마스크 블랭크용 기판(10)의 표면 거칠기, 파워 스펙트럼 밀도를 관리하는 점에 특징이 있고, 예를 들면 후술하는 실시예로서 예시한 것과 같은 가공 방법에 의해 실현할 수 있다.
[다층 반사막 부착 기판(20)]
다음으로 본 발명의 일실시형태에 관한 다층 반사막 부착 기판(20)에 대하여 이하에 설명한다.
도 2는 본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(20)을 나타내는 모식도이다.
본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(20)은, 상기 설명한 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면상에 다층 반사막(21)을 갖는 구조로 하고 있다. 이 다층 반사막(21)은 EUV 리소그래피용 반사형 마스크(40)에 있어서 EUV 광을 반사하는 기능을 부여하는 것이며, 굴절률이 다른 원소가 주기적으로 적층된 다층 반사막(21)의 구성을 취하고 있다.
다층 반사막(21)은 EUV 광을 반사하는 한 그 재질은 특별히 한정되지 않지만, 그 단독에서의 반사율은 통상 65% 이상이고, 상한은 통상 73% 이다. 이러한 다층 반사막(21)은, 일반적으로는 고굴절률의 재료로 이루어지는 박막(고굴절률층)과 저굴절률의 재료로 이루어지는 박막(저굴절률층)이 교대로 40~60주기 정도 적층된 다층 반사막(21)으로 할 수 있다.
예를 들면, 파장 13~14nm의 EUV 광에 대한 다층 반사막(21)으로는, Mo 막과 Si 막을 교대로 40주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 다층막으로 하는 것이 바람직하다. 그 외, EUV 광의 영역에서 사용되는 다층 반사막(21)으로서 Ru/Si 주기 다층막, Mo/Be 주기 다층막, Mo 화합물/Si 화합물 주기 다층막, Si/Nb 주기 다층막, Si/Mo/Ru 주기 다층막, Si/Mo/Ru/Mo 주기 다층막, Si/Ru/Mo/Ru 주기 다층막 등으로 하는 것이 가능하다.
다층 반사막(21)의 형성 방법은 당해 기술 분야에 있어서 공지이지만, 예를 들면, 마그네트론 스퍼터링법 및 이온 빔 스퍼터링법 등에 의해 각 층을 성막함으로써 형성할 수 있다. 상술한 Mo/Si 주기 다층막의 경우, 예를 들면, 이온 빔 스퍼터링법에 의해, 우선 Si 타겟을 이용하여 두께 수nm 정도의 Si 막을 기판(10)상에 성막하고, 그 후 Mo 타겟을 이용하여 두께 수nm 정도의 Mo 막을 성막하며, 이것을 1주기로 하여 40~60주기 적층해 다층 반사막(21)을 형성한다.
상기에서 형성된 다층 반사막(21) 위에, EUV 리소그래피용 반사형 마스크(40)의 제조 공정에 있어서의 드라이 에칭 또는 웨트 세정으로부터의 다층 반사막(21)의 보호를 위해, 보호막(22)(도 3을 참조)을 형성할 수도 있다. 이와 같이, 마스크 블랭크용 기판(10)상에 다층 반사막(21)과 보호막(22)을 갖는 형태도 본 발명에 있어서의 다층 반사막 부착 기판(20)으로 할 수 있다.
또한, 상기 보호막(22)의 재료로는, 예를 들면, Ru, Ru-(Nb, Zr, Y, B, Ti, La, Mo), Si-(Ru, Rh, Cr, B), Si, Zr, Nb, La, B 등의 재료를 사용할 수 있지만, 이들 중, 루테늄(Ru)을 포함하는 재료를 적용하면, 다층 반사막(21)의 반사율 특성이 보다 양호해진다. 구체적으로는 Ru, Ru-(Nb, Zr, Y, B, Ti, La, Mo)인 것이 바람직하다. 이와 같은 보호막(22)은, 특히 흡수체막(24)을 Ta계 재료로 하고, Cl계 가스의 드라이 에칭으로 당해 흡수체막(24)을 패터닝하는 경우에 유효하다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 상기 다층 반사막(21) 또는 상기 보호막(22)의 표면은, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)이 180×10-3nm3 이하, 바람직하게는 170×10-3nm3 이하, 보다 바람직하게는 160×10-3nm3 이하, 더욱 바람직하게는 150×10-3nm3 이하이다. 또한 상기의 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 상기 다층 반사막(21) 또는 상기 보호막(22)의 표면은, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값이 50nm4 이하, 바람직하게는 45nm4 이하, 보다 바람직하게는 40nm4 이하이다. 이러한 구성으로 함으로써, 고감도 결함검사장치를 사용한 다층 반사막(21) 또는 보호막(22)의 표면의 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다. 또, 이러한 구성으로 함으로써, 150nm~365nm의 파장 영역의 검사광을 이용하는 고감도 결함검사장치, 예를 들면, 상술에 예로 든 검사 광원 파장으로서 266nm의 UV 레이저 또는 193nm의 ArF 엑시머 레이저를 이용하는 고감도 결함검사장치로 다층 반사막 부착 기판(20)의 결함검사를 실시하는 경우, 유사 결함의 검출을 대폭 억제할 수 있다.
본 발명에 있어서, 파워 스펙트럼 해석을 위해 원자간력 현미경으로 측정하는 소정 크기의 영역(상기 3㎛×3㎛의 영역)은 전사 패턴 형성 영역의 임의의 개소이면 된다. 전사 패턴 형성 영역은, 기판(10)이 6025 사이즈(152mm×152mm×6.35mm)인 경우, 예를 들면 기판(10)의 주표면의 둘레 가장자리 영역을 제외한 142mm×142mm의 영역, 132mm×132mm의 영역, 또는 132mm×104mm의 영역으로 할 수 있다. 또, 상기 임의의 개소에 대해서는, 예를 들면 기판(10)의 주표면의 중심 영역으로 할 수 있다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 대략 단조 감소의 특성을 갖는 것이 바람직하다.
대략 단조 감소란, 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이, 공간 주파수와 파워 스펙트럼 밀도의 관계를 소정의 근사 곡선에 의해 근사했을 때에, 근사 곡선이 공간 주파수 1㎛-1의 저공간 주파수로부터 10㎛-1의 고공간 주파수를 향해 파워 스펙트럼 밀도가 점차 감소하는 것을 의미한다. 도 7에 나타내는 예에서는, 근사 곡선으로서 거듭제곱 근사를 이용하고 있다. 일반적으로 거듭제곱 근사, x를 공간 주파수, y를 파워 스펙트럼 밀도(PSD)라고 하면,
y = a·xb (a 및 b는 정수)
라는 거듭제곱 곡선의 식에 데이터를 근사할 수 있다. 거듭제곱 근사의 경우, 거듭제곱 곡선의 식의 x의 멱승 값 b가 마이너스인 경우, 대략 단조 감소의 특성을 갖는다고 할 수 있다. 소정의 공간 주파수의 범위의 파워 스펙트럼 밀도가 대략 단조 감소의 특성을 가짐으로써, 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 더욱 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 보다 확실히 도모할 수 있다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 상기 다층 반사막(21) 또는 상기 보호막(22)의 표면은, 또한, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 5㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)이, 바람직하게는 115×10-3nm3 이하, 보다 바람직하게는 105×10-3nm3 이하, 보다 바람직하게는 95×10-3nm3 이하인 것이 좋다. 이러한 구성으로 함으로써, 150nm~365nm의 파장 영역의 검사광을 이용하는 고감도 결함검사장치, 예를 들면, 상술에서 예로 든 검사 광원 파장으로서 266nm의 UV 레이저 또는 193nm의 ArF 엑시머 레이저를 이용하는 고감도 결함검사장치로 다층 반사막 부착 기판(20)의 결함검사를 실시하는 경우, 유사 결함의 검출을 보다 대폭 억제할 수 있다.
또, 상기의 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 상기 다층 반사막(21) 또는 상기 보호막(22)의 표면은, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)이 150×10-3nm3 이하, 바람직하게는 140×10-3nm3 이하, 보다 바람직하게는 135×10-3nm3 이하, 더욱 바람직하게는 130×10-3nm3 이하이다. 또한 상기의 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 상기 다층 반사막(21) 또는 상기 보호막(22)의 표면은, 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값이 9nm4 이하, 바람직하게는 8nm4 이하, 보다 바람직하게는 7nm4 이하, 더욱 바람직하게는 6nm4 이하이다. 이러한 구성으로 함으로써, 0.2nm~100nm의 파장 영역의 검사광(EUV 광)을 이용하는 고감도 결함검사장치, 예를 들면 검사 광원 파장으로서 13.5nm의 EUV 광을 이용하는 고감도 결함검사장치로 다층 반사막 부착 기판(20)의 결함검사를 실시하는 경우, 유사 결함의 검출을 대폭 억제할 수 있다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도가 대략 단조 감소의 특성을 갖는 것이 바람직하다. 대략 단조 감소의 의미는, 공간 주파수의 영역을 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하로 한 것 이외에는 상술한 바와 같이 도 7을 예시로 하여 설명한 것과 같다. 소정의 공간 주파수의 범위의 파워 스펙트럼 밀도가 대략 단조 감소의 특성을 가짐으로써, 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 보다 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 확실히 도모할 수 있다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(20)에서는 다층 반사막(21)상에 보호막(22)을 갖는 것이 바람직하다. 다층 반사막 부착 기판(20)이 다층 반사막(21)상에 보호막(22)을 가짐으로써 전사용 마스크(EUV 마스크)를 제조할 때의 다층 반사막(21)의 표면에의 데미지를 억제할 수 있으므로, EUV 광에 대한 반사율 특성이 더욱 양호해진다. 또, 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 고감도 결함검사장치를 사용한 보호막(22) 표면의 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 또한 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다. 다층 반사막 부착 기판(20)이 보호막(22)을 갖는 경우, 상술한 소정의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I) 및 소정의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은, 보호막(22)의 표면을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수에 의거하여 얻을 수 있다.
또, 상기의 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 대폭 억제할 수 있는 효과에 더하여, 다층 반사막 부착 기판(20)으로서 필요한 반사 특성을 양호하게 하기 위해, 상기의 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 상기 다층 반사막(21) 또는 상기 보호막(22)의 표면은, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)를 0.15nm 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)를 0.13nm 이하, 더욱 바람직하게는 제곱평균평방근 거칠기(Rms)를 0.12nm 이하로 하는 것이 좋다.
상기 범위의 기판(10)의 표면 형태를 유지하며, 다층 반사막(21) 또는 보호막(22)의 표면이 상기 범위의 파워 스펙트럼 밀도가 되도록 하기 위한 스퍼터링법은 다음과 같다. 즉, 상기 범위의 파워 스펙트럼 밀도의 표면은, 다층 반사막(21)을 기판(10)의 주표면의 법선에 대해 비스듬하게 고굴절률층과 저굴절률층이 퇴적하도록 스퍼터링법에 의해 성막함으로써 얻을 수 있다. 보다 구체적으로는, Mo 등의 저굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사각도와, Si 등의 고굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사각도는 0도 초과 45도 이하로 하여 성막하면 된다. 보다 바람직하게는 0도 초과 40도 이하, 더욱 바람직하게는 0도 초과 30도 이하가 좋다. 또한, 다층 반사막(21)상에 형성하는 보호막(22)도 다층 반사막(21)의 성막 후, 연속하여, 기판(10)의 주표면의 법선에 대해 비스듬하게 보호막(22)이 퇴적하도록 이온 빔 스퍼터링법에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
또, 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 기판(10)의 다층 반사막(21)과 접하는 면과 반대측의 면에는 정전 척의 목적을 위해 이면 도전막(23)(도 3을 참조)을 형성할 수도 있다. 이와 같이, 마스크 블랭크용 기판(10)상의 전사 패턴이 형성되는 측에 다층 반사막(21)과 보호막(22)을 갖고, 다층 반사막(21)과 접하는 면과 반대측의 면에 이면 도전막(23)을 갖는 형태도 본 발명에 있어서의 다층 반사막 부착 기판(20)으로 할 수 있다. 또한, 이면 도전막(23)에 요구되는 전기적 특성(시트 저항)은, 통상 100Ω／□ 이하이다. 이면 도전막(23)의 형성 방법은 공지이다. 이면 도전막(23)은, 예를 들면 마그네트론 스퍼터링법 및 이온 빔 스퍼터링법에 의해 Cr, Ta 등의 금속 또는 합금의 타겟을 사용하여 형성할 수 있다.
또, 본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(20)으로는, 기판(10)과 다층 반사막(21)의 사이에 하지층(下地層)을 형성해도 된다. 하지층은, 기판(10)의 주표면의 평활성 향상의 목적, 결함 저감의 목적, 다층 반사막(21)의 반사율 증강 효과의 목적 및 다층 반사막(21)의 응력 보정의 목적으로 형성할 수 있다.
[반사형 마스크 블랭크(30)]
다음으로 본 발명의 일실시형태에 관한 반사형 마스크 블랭크(30)에 대하여 이하에 설명한다.
도 3은 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(30)를 나타내는 모식도이다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(30)는, 상기 설명한 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막(22)상에 전사 패턴이 되는 흡수체막(24)을 형성한 구성으로 하고 있다.
상기 흡수체막(24)은 노광광인 EUV 광을 흡수하는 기능을 갖는 것으로, 반사형 마스크 블랭크(30)를 사용하여 제작되는 반사형 마스크(40)에 있어서, 상기 다층 반사막(21) 및/또는 보호막(22)에 의한 반사광과 흡수체 패턴(27)에 의한 반사광과의 사이에 원하는 반사율 차를 갖는 것이면 된다.
예를 들면, EUV 광에 대한 흡수체막(24)의 반사율은 0.1% 이상 40% 이하의 사이에서 설정된다. 또, 상기 반사율 차에 더하여, 상기 다층 반사막(21) 및/또는 보호막(22)에 의한 반사광과 흡수체 패턴(27)에 의한 반사광과의 사이에 원하는 위상차를 갖는 것이어도 된다. 또한, 이와 같은 반사광 사이에서 원하는 위상차를 갖는 경우, 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서의 흡수체막(24)을 위상 시프트막이라고 칭하는 경우가 있다. 상기 반사광 사이에서 원하는 위상차를 마련하여, 얻어지는 반사형 마스크(40)의 반사광의 콘트라스트를 향상시키는 경우, 위상차는 180도±10도의 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 흡수체막(24)의 절대 반사율은 1.5% 이상 30% 이하, 다층 반사막(21) 및/또는 보호막(22)의 표면에 대한 흡수체막(24)의 반사율은 2% 이상 40% 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 흡수체막(24)은 단층이어도 적층 구조여도 된다. 적층 구조인 경우, 동일 재료의 적층막, 이종 재료의 적층막 중 어느 것이어도 된다. 적층막은 재료 및/또는 조성이 막 두께 방향으로 단계적 및/또는 연속적으로 변화된 것으로 할 수 있다.
상기 흡수체막(24)의 재료는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, EUV 광을 흡수하는 기능을 갖는 것으로, Ta(탄탈) 단체(單體), 또는 Ta를 주성분으로 하는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. Ta를 주성분으로 하는 재료는, 통상 Ta의 합금이다. 이러한 흡수체막(24)의 결정 상태는, 평활성, 평탄성의 점에서 아몰퍼스상(狀) 또는 미결정의 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. Ta를 주성분으로 하는 재료로는, 예를 들면 Ta와 B를 포함하는 재료, Ta와 N을 포함하는 재료, Ta와 B를 포함하고, 또한 O와 N 중 적어도 어느 하나를 포함하는 재료, Ta와 Si를 포함하는 재료, Ta와 Si와 N을 포함하는 재료, Ta와 Ge를 포함하는 재료, Ta와 Ge와 N을 포함하는 재료 등을 이용할 수 있다. 또 예를 들면, Ta에 B, Si, Ge 등을 더함으로써, 아몰퍼스 구조가 용이하게 얻어져 평활성을 향상시킬 수 있다. 또한, Ta에 N, O를 더하면, 산화에 대한 내성이 향상하기 때문에 경시적인 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 범위의 기판(10) 및 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면 형태를 유지하며, 흡수체막(24)의 표면을 상기 범위의 파워 스펙트럼 밀도로 하려면, 흡수체막(24)을 미결정 구조로 하거나, 또는 아몰퍼스 구조로 하는 것이 바람직하다. 결정 구조에 대해서는 X선 회절장치(XRD)에 의해 확인할 수 있다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크(30)에서는, 흡수체막(24)의 막 두께는, 다층 반사막(21), 보호막(22)에 의한 반사광과 흡수체 패턴(27)에 의한 반사광과의 사이에 원하는 반사율 차를 갖는 것으로 하기 위해 필요한 막 두께로 설정한다. 흡수체막(24)의 막 두께는 섀도잉 효과를 작게 하기 위해 60nm 이하인 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(30)에서는, 상기 흡수체막(24)은, 상기 다층 반사막(21) 및/또는 보호막(22)에 의한 반사광과 흡수체 패턴(27)에 의한 반사광과의 사이에 원하는 위상차를 갖는 위상 시프트 기능을 갖게 할 수 있다. 그 경우, EUV 광에 의한 전사 해상성이 향상된 반사형 마스크(40)를 위한 원판인 반사형 마스크 블랭크(30)를 얻을 수 있다. 또, 원하는 전사 해상성을 얻는 데 필요한 위상 시프트 효과를 발휘하기 위해 필요한 흡수체막(24)의 막 두께를 종래보다 박막화할 수 있으므로, 섀도잉 효과를 작게한 반사형 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.
위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(24)의 재료는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기에 예로 든 Ta 단체, 또는 Ta를 주성분으로 하는 재료로 할 수 있고, 그 이외의 재료라도 상관없다. Ta 이외의 재료로는, Ti, Cr, Nb, Mo, Ru, Rh 및 W를 들 수 있다. 또, Ta, Ti, Cr, Nb, Mo, Ru, Rh 및 W 중 2 이상의 원소를 포함하는 합금, 및/또는 이들 원소의 적층막으로 할 수 있다. 또, 이들 재료에 질소, 산소, 탄소에서 선택되는 1 이상의 원소를 함유해도 된다. 그 중에서도 질소를 포함하는 재료로 함으로써, 흡수체막의 표면의 제곱평균평방근 거칠기(Rms), 및 3㎛×3㎛의 영역에서 검출되는 공간 주파수 1~10㎛-1의 거칠기 성분 전체의 진폭 강도인 파워 스펙트럼 밀도를 작게 할 수 있고, 고감도 결함검사장치를 사용한 결함검사에서의 유사 결함의 검출을 억제시킬 수 있는 반사형 마스크 블랭크(30)를 얻을 수 있으므로 바람직하다. 또한, 흡수체막(24)을 적층막으로 하는 경우, 동일 재료의 층의 적층막, 또는 이종 재료의 층의 적층막으로 해도 된다. 흡수체막(24)을 이종 재료의 층의 적층막으로 한 경우, 이 복수층을 구성하는 재료가 서로 다른 에칭 특성을 갖는 재료로 하여, 에칭 마스크 기능을 가진 흡수체막(24)으로 해도 된다.
또한, 상기 흡수체막(24)의 표면은, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 50nm4 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 40nm4 이하인 것이 좋다. 이러한 구성으로 함으로써, 150nm~365nm의 파장 영역의 검사광을 이용하는 고감도 결함검사장치, 예를 들면, 상술에서 예로 든 검사 광원 파장으로서 266nm의 UV 레이저 또는 193nm의 ArF 엑시머 레이저를 이용하는 고감도 결함검사장치로 반사형 마스크 블랭크(30)의 결함검사를 실시하는 경우, 유사 결함의 검출을 대폭 억제할 수 있다.
또한, 상기 흡수체막(24)의 표면은, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 50nm4 이하인 것에 더하여, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)이 800×10-3nm3 이하인 것이 좋다. 이러한 구성으로 함으로써, 150nm~365nm의 파장 영역의 검사광을 이용하는 고감도 결함검사장치, 예를 들면, 상술에서 예로 든 검사 광원 파장으로서 266nm의 UV 레이저 또는 193nm의 ArF 엑시머 레이저를 이용하는 고감도 결함검사장치를 사용하여, 복수 레벨의 검사 감도 조건에서의 유사 결함의 검출을 억제할 수 있고, 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다. 상기 적분값(I)은 650×10-3nm3 이하인 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 상기 적분값(I)은 500×10-3nm3 이하인 것이 좋다. 특히 바람직하게는 상기 적분값(I)은 450×10-3nm3 이하인 것이 좋다. 흡수체막(24)의 표면의 상기 적분값(I)은 흡수체막의 재료, 조성, 막 두께 및 성막 조건 등에 따라 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(30)는, 도 3에 나타내는 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 흡수체막(24) 위에, 흡수체막(24)을 패터닝하기 위한 마스크가 되는 레지스트막을 형성할 수도 있고, 레지스트막 부착 반사형 마스크 블랭크(30)도 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(30)로 할 수 있다. 또한, 흡수체막(24) 위에 형성하는 레지스트막은 포지티브형이어도 네가티브형이어도 상관없다. 또, 전자선 묘화용이어도 레이저 묘화용이어도 상관없다. 또한, 흡수체막(24)과 상기 레지스트막의 사이에, 이른바 하드 마스크(에칭 마스크) 막을 형성할 수도 있고, 이 양태도 본 발명에 있어서의 반사형 마스크 블랭크(30)로 할 수 있다.
하드 마스크막(25)은, 흡수체막(24)에 전사 패턴을 형성한 후, 하드 마스크막을 박리해도 되고, 하드 마스크막을 형성하지 않는 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서, 흡수체막(24)을 복수층의 적층 구조로 하고, 이 복수층을 구성하는 재료가 서로 다른 에칭 특성을 갖는 재료로 하여, 에칭 마스크 기능을 가진 흡수체막(24)으로 한 반사형 마스크 블랭크(30)로 해도 된다.
[반사형 마스크(40)]
다음으로 본 발명의 일실시형태에 관한 반사형 마스크(40)에 대하여 이하에 설명한다.
도 4는 본 실시형태의 반사형 마스크(40)를 나타내는 모식도이다.
본 실시형태의 반사형 마스크(40)는, 상기의 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서의 흡수체막(24)을 패터닝하여, 상기 보호막(22)상에 흡수체 패턴(27)을 형성한 구성이다. 본 실시형태의 반사형 마스크(40)는, EUV 광 등의 노광광으로 노광하면, 마스크 표면에서 흡수체막(24)이 있는 부분에서는 노광광이 흡수되고, 그 이외의 흡수체막(24)을 제거한 부분에서는 노출된 보호막(22) 및 다층 반사막(21)에서 노광광이 반사됨으로써, 리소그래피용의 반사형 마스크(40)로서 사용할 수 있다.
[반도체 장치의 제조방법]
이상 설명한 반사형 마스크(40)와, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스에 의해, 반도체 기판 등의 피전사체상에 형성된 레지스트막에 상기 반사형 마스크(40)의 흡수체 패턴(27)에 의거하는 회로 패턴 등의 전사 패턴을 전사하고, 그 외 여러 가지 공정을 거침으로써 반도체 기판상에 여러 가지 패턴 등이 형성된 반도체 장치를 제조할 수 있다.
또한, 상술의 마스크 블랭크용 기판(10), 다층 반사막 부착 기판(20), 반사형 마스크 블랭크(30)에 기준 마크를 형성하고, 이 기준 마크와, 상술의 고감도 결함검사장치로 검출된 치명 결함의 위치를 좌표 관리할 수 있다. 얻어진 치명 결함의 위치 정보(결함 데이터)에 의거하여 반사형 마스크(40)를 제작할 때에, 상술의 결함 데이터와 피전사 패턴(회로 패턴) 데이터를 바탕으로 치명 결함이 존재하고 있는 개소에 흡수체 패턴(27)이 형성되도록 묘화 데이터를 보정하여 결함을 저감시킬 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 EUV 노광용의 다층 반사막 부착 기판(20), 반사형 마스크 블랭크(30) 및 반사형 마스크(40)를 제조한 예를 실시예로서 설명한다.
우선, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 표면에, 다층 반사막(21)을 이하에 기술하는 바와 같이 성막하여, 실시예 1~2 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)을 제조했다.
＜실시예 1 및 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 제작＞
실시예 1 및 비교예 1에 이용하는 마스크 블랭크용 기판(10)은 다음과 같이 하여 제조했다.
마스크 블랭크용 기판(10)으로서 크기가 152mm×152mm, 두께가 6.35mm의 SiO2-TiO2계 유리 기판을 준비하고, 양면 연마 장치를 이용하여 당해 유리 기판의 표리면을, 산화 세륨 지립(砥粒) 및 콜로이달 실리카 지립에 의해 단계적으로 연마한 후, 저농도의 규불산으로 표면 처리했다. 이에 따라 얻어진 유리 기판 표면의 표면 거칠기를 원자간력 현미경으로 측정한 바, 제곱평균평방근 거칠기(Rms)는 0.5nm였다.
당해 유리 기판의 표리면에 있어서의 148mm×148mm의 영역의 표면 형상(표면 형태, 평탄도), TTV(판 두께 불균일)를, 파장 변조 레이저를 이용한 파장 시프트 간섭계로 측정했다. 그 결과, 유리 기판의 표리면의 평탄도는 290nm(볼록형상)였다. 유리 기판 표면의 표면 형상(평탄도)의 측정 결과는, 측정점마다 있는 기준면에 대한 높이의 정보로서 컴퓨터에 보존하는 동시에, 유리 기판에 필요한 표면 평탄도의 기준값 50nm(볼록형상), 이면 평탄도의 기준값 50nm와 비교하고, 그 차분(필요 제거량)을 컴퓨터로 계산했다.
이어서, 유리 기판면 내를 가공 스폿 형상 영역마다 필요 제거량에 따른 국소 표면 가공의 가공 조건을 설정했다. 사전에 더미 기판을 이용하여, 실제 가공과 동일하게 더미 기판을, 일정시간 기판을 이동시키지 않고 스폿에서 가공하고, 그 형상을 상기 표리면의 표면 형상을 측정하는 장치와 동일 측정기로 측정하여, 단위시간당에서의 스폿의 가공 체적을 산출했다. 그리고, 스폿의 정보와 유리 기판의 표면 형상의 정보로부터 얻어진 필요 제거량에 따라, 유리 기판을 래스터 주사할 때의 주사 스피드를 결정했다.
설정한 가공 조건에 따라, 자기점탄성 유체에 의한 기판 마무리 장치를 이용하여, 자기점탄성 유체 연마(Magneto Rheological Finishing: MRF) 가공법에 의해 유리 기판의 표리면 평탄도가 상기의 기준값 이하가 되도록 국소 표면 가공 처리를 하여 표면 형상을 조정했다. 또한, 이때 사용한 자기점탄성 유체는 철 성분을 포함하고 있고, 연마 슬러리는, 연마제로서 산화 세륨을 약 2wt% 포함하는 알칼리성 수용액을 이용했다. 그 후, 유리 기판을 농도 약 10%의 염산 수용액(온도 약 25℃)이 들어간 세정조에 약 10분간 침지한 후, 순수에 의한 린스, 이소프로필 알코올(IPA) 건조를 실시했다.
얻어진 유리 기판 표면의 표면 형상(표면 형태, 평탄도)을 측정한 바, 표리면의 평탄도는 약 40~50nm였다. 또, 유리 기판 표면의 표면 거칠기를, 전사 패턴 형성 영역(132mm×132mm)의 임의의 개소의 1㎛×1㎛ 영역에 있어서, 원자간력 현미경을 이용하여 측정한 바, 제곱평균평방근 거칠기(Rms)는 0.37nm로 되어 있어, MRF에 의한 국소 표면 가공 전의 표면 거칠기보다 거칠어진 상태로 되어 있었다.
그 때문에, 유리 기판의 표리면에 대하여, 유리 기판 표면의 표면 형상이 유지 또는 개선되는 연마 조건으로 양면 연마 장치를 이용하여 양면 연마를 실시했다. 이 마무리 연마는 이하의 연마 조건으로 실시했다.
가공액: 알칼리성 수용액(NaOH)＋연마제(농도: 약 2wt%)
연마제: 콜로이달 실리카, 평균 입경: 약 70nm
연마 정반 회전수: 약 1~50rpm
가공 압력: 약 0.1~10kPa
연마 시간: 약 1~10분
그 후, 유리 기판을 알칼리성 수용액(NaOH)으로 세정하고, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)을 얻었다.
얻어진 마스크 블랭크용 기판(10)의 표리면의 평탄도, 표면 거칠기를 측정한 바, 표리면 평탄도는 약 40nm로 양면 연마 장치에 의한 가공 전의 상태를 유지 또는 개선하고 있어 양호했다. 또, 얻어진 마스크 블랭크용 기판(10)에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132mm×132mm)의 임의의 개소의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 거칠기는, 제곱평균평방근 거칠기(Rms)는 0.145nm, 최대 높이(Rmax)는 1.4nm였다. 또, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 5.94nm4, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 42.84×10-3nm3였다. 또, 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 3.49nm4, 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 106.96×10-3nm3였다.
또한, 얻어진 마스크 블랭크용 기판(10)에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132mm×132mm)의 임의의 개소의 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 20.41nm4, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 93.72×10-3nm3였다.
또한, 본 발명에 있어서의 마스크 블랭크용 기판(10)의 국소 가공 방법은 상술한 자기점탄성 유체 연마 가공법에 한정되는 것은 아니다. 가스 클러스터 이온 빔(Gas Cluster Ion Beams: GCIB) 또는 국소 플라스마를 사용한 가공 방법이어도 된다.
이상과 같이 하여, 실시예 1 및 비교예 1에 이용하는 마스크 블랭크용 기판(10)을 제조했다.
＜실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)의 제작＞
실시예 2에 이용하는 마스크 블랭크용 기판(10)은 다음과 같이 하여 제조했다.
상술의 실시예 1의 제조방법에 의해 얻어진 마스크 블랭크용 기판(10)에 대하여, 추가로 고공간 주파수 영역(1㎛-1 이상)의 PSD를 저감하는 것을 목적으로 하여, 유리 기판의 표리면에 대해 촉매 기준 에칭(CARE)에 의한 표면 가공을 실시했다. 사용한 CARE 가공장치의 모식도를 도 9에 나타낸다. 또한, 가공 조건은 이하와 같이 했다.
가공액: 순수
촉매: Pt
기판 회전수: 10.3회전/분
촉매 정반 회전수: 10회전/분
가공 시간: 50분
가공압: 250hPa
그 후, 유리 기판의 단면(端面)을 스크럽 세정한 후, 당해 기판을 왕수(온도 약 65℃)가 들어간 세정조에 약 10분간 침지시키고, 그 후, 순수에 의한 린스, 건조를 실시했다. 또한, 왕수에 의한 세정은 유리 기판의 표리면에 촉매인 Pt의 잔류물이 없어질 때까지 복수회 실시했다.
얻어진 마스크 블랭크용 기판(10)에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132mm×132mm)의 임의의 개소의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 거칠기는, 제곱평균평방근 거칠기(Rms)는 0.081nm, 최대 높이(Rmax)는 0.8nm였다. 또, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 4.93nm4, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 29.26×10-3nm3였다. 또, 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 1.91nm4, 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 68.99×10-3nm3였다.
또한, 얻어진 마스크 블랭크용 기판(10)에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132mm×132mm)의 임의의 개소의 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 23.03nm4, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 61.81×10-3nm3였다.
이 결과와 같이, CARE에 의한 표면 가공에 의해 고공간 주파수 영역의 거칠기를 저감할 수 있었다. 또, 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하에 있어서의 제곱평균평방근 거칠기 Rms는 0.08nm로 양호했다.
이상과 같이 하여, 실시예 2 및 3에 이용하는 마스크 블랭크용 기판(10)을 제조했다.
＜실시예 1~2의 다층 반사막(21)의 제작＞
실시예 1~2의 다층 반사막(21)의 성막은 다음 같이 하여 실시했다. 즉, Mo 타겟 및 Si 타겟을 사용하여, 이온 빔 스퍼터링에 의해 Mo 층(저굴절률층, 두께 2.8nm) 및 Si 층(고굴절률층, 두께 4.2nm)을 교대로 적층해(적층수 40페어) 다층 반사막(21)을 상술의 유리 기판상에 형성했다. 이온 빔 스퍼터링법에 의한 다층 반사막(21)의 성막 시, 이온 빔 스퍼터링에 있어서의 유리 기판의 주표면의 법선에 대한 Mo 및 Si 스퍼터 입자의 입사각도는 30도, 이온 소스의 가스 유량은 8sccm으로 했다.
다층 반사막(21)의 성막 후, 추가로 연속하여 다층 반사막(21)상에 이온 빔 스퍼터링에 의해 Ru 보호막(22)(막 두께 2.5nm)을 성막하여 다층 반사막 부착 기판(20)으로 했다. 이온 빔 스퍼터링법에 의한 Ru 보호막(22)의 성막 시, 기판의 주표면의 법선에 대한 Ru 스퍼터 입자의 입사각도는 40도, 이온 소스의 가스 유량은 8sccm으로 했다.
＜비교예 1의 다층 반사막(21)의 제작＞
비교예 1의 다층 반사막(21)의 성막은 다음과 같이 하여 실시했다. 즉, Mo 타겟 및 Si 타겟을 사용하여, 이온 빔 스퍼터링에 의해 Mo 층(두께 2.8nm) 및 Si 층(두께 4.2nm)을 교대로 적층해(적층수 40페어) 다층 반사막(21)을 상기 유리 기판상에 형성했다. 이온 빔 스퍼터링에 있어서의 유리 기판 법선에 대한 Mo, Si 스퍼터 입자의 입사각도는, 각각 Mo가 50도, Si가 40도, 이온 소스의 가스 유량은 8sccm으로 했다. 또한 다층 반사막(21)상에 Ru 보호막(22)(막 두께 2.5nm)을 성막하여 다층 반사막 부착 기판(20)으로 했다.
실시예 1~2와 마찬가지로, 다층 반사막(21)의 성막 후, 추가로 연속하여 다층 반사막(21)상에 이온 빔 스퍼터링에 의해 Ru 보호막(22)(막 두께 2.5nm)을 성막하여 다층 반사막 부착 기판(20)으로 했다. 이온 빔 스퍼터링법에 의한 Ru 보호막(22)의 성막 시, 기판의 주표면의 법선에 대한 Ru 스퍼터 입자의 입사각도는 40도, 이온 소스의 가스 유량은 8sccm으로 했다.
＜원자간력 현미경에 의한 측정＞
실시예 1~2 및 비교예 1로서 얻어진 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면(Ru 보호막(22)의 표면)에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132mm×132mm)의 임의의 개소(구체적으로는, 전사 패턴 형성 영역의 중심)의 1㎛×1㎛의 영역, 및 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정했다. 표 1 및 표 2에, 원자간력 현미경에 의한 측정에 의해 얻어진 표면 거칠기(제곱평균평방근 거칠기, Rms), 및 표면 거칠기의 파워 스펙트럼 해석에 의해 구한 소정의 공간 주파수 범위의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값 및 최소값을 나타낸다. 또한 표 1에는 1㎛×1㎛의 영역을 측정 영역으로 했을 때의, 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)을 나타낸다. 그리고 또한 표 2에는 3㎛×3㎛의 영역을 측정 영역으로 했을 때의, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하, 및 공간 주파수 1㎛-1 이상 5㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)을 나타낸다.
[표 1]
Figure pat00007
[표 2]
Figure pat00008
참고를 위해, 도 5 및 도 6에, 실시예 1 및 비교예 1의 파워 스펙트럼 해석 결과를 나타낸다. 도 5 및 6은 각각 1㎛×1㎛ 및 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)를 나타낸다. 또, 도 8에, 도 5에 나타내는 데이터 중 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 데이터를 거듭제곱 근사한 상태를 나타낸다. 또, 도 7에, 도 6에 나타내는 데이터 중 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 데이터를 거듭제곱 근사한 상태를 나타낸다. 거듭제곱 근사 곡선은 일반식 y=a·xb(a 및 b는 정수)가 되고, 양 로그(對數) 그래프에 있어서 직선이 된다. 양 로그 그래프에 있어서, x의 멱승 b가 거듭제곱 근사 곡선에 상당하는 직선의 기울기가 된다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1~2의 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면의, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 150×10-3nm3 이하이고, 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 9nm4 이하였다. 한편, 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면의, 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 183.09×10-3nm3이고, 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 9.2nm4였다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 상기 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도의 거듭제곱 근사 곡선(직선)의 기울기인 b는 마이너스 값이다. 따라서, 실시예 1의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)는 대략 단조 감소의 특성을 갖는 것은 명백하다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1~2의 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면의, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)이 180×10-3nm3 이하이고, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값이 50nm4 이하였다. 한편, 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면의, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 193.82×10-3nm3이고, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 55.66nm4였다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 상기 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하에 있어서의 파워 스펙트럼 밀도의 거듭제곱 근사 곡선(직선)의 기울기인 b는 마이너스 값이다. 따라서, 실시예 1의 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 10㎛-1 이상 100㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)는 대략 단조 감소의 특성을 갖는 것은 명백하다.
검사 광원 파장 193nm의 고감도 결함검사장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron610」)를 사용하여, 구 상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 21.5nm의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건으로, 실시예 1~2 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면(Ru 보호막(22)의 표면)에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함검사했다. 또한, 구 상당 직경 SEVD는, 결함의 면적을 (S), 결함의 높이를 (h)라고 했을 때에 SEVD=2(3S/4πh)1/3의 식에 의해 산출할 수 있다. 결함의 면적 (S), 결함의 높이 (h)는 원자간력 현미경(AFM)에 의해 측정할 수 있다.
표 1 및 표 2에, 구 상당 직경 SEVD의 측정에 의한, 실시예 1~2 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면의, 유사 결함을 포함하는 결함 검출 개수를 나타낸다. 실시예 1~2에서는, 결함 검출 개수가 최대라도 합계 1,240개(실시예 1)로, 종래의 결함 검출 개수 50,000개 초과와 비교하여 유사 결함이 대폭 억제되었다. 합계 2,000개 정도의 결함 검출 개수이면, 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검사할 수 있다. 이에 비해, 비교예 1에서는, 결함 검출 개수가 58,323개로, 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 유무를 검사할 수 없었다.
또한 실시예 1~2 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면에 대하여, 다른 검사 감도 조건으로 결함검사를 실시했을 때의 유사 결함을 포함하는 결함 검출 개수를 조사했다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.
[표 3]
Figure pat00009
또한, 표 3 중의 검사 감도 조건은, 구 상당 직경 SEVD로 21.5nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건을 「＞21nm」, 23nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건을 「＞23nm」, 25nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건을 「＞25nm」, 34nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건을 「＞34nm」로 표시하고 있다.
표 3에 나타내는 바와 같이, 실시예 1~2에서는, 23nm 사이즈, 25nm 사이즈, 34nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건에서도 결함 검출 개수는 100개 이하가 되어, 어느 감도 조건에서도 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검사할 수 있었다. 이에 비해, 비교예 1에서는, 21.5nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건에 있어서 결함 검출 개수는 50,000개를 넘고 있고, 또, 23nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건에 있어서 결함 검출 개수는 15,000개를 넘고 있어, 복수의 검사 감도에 있어서 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 유무를 검사하는 것이 곤란했다.
또, 검사 광원 파장 266nm의 고감도 결함검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M7360」), 및 검사 광원 파장 13.5nm의 고감도 결함검사장치를 사용하여, 본 실시예 1 및 2의 다층 반사막(21)의 표면에 있어서의 132mm×132mm의 영역을 결함검사한 결과, 결함 검출 개수는 적고, 치명 결함의 검사가 가능했다. 또한, 검사 광원 파장 266nm의 고감도 결함검사장치(레이저 테크사 제조 「MAGICS M7360」)에서는 최고의 검사 감도 조건으로, 검사 광원 파장 13.5nm의 고감도 결함검사장치에서는 구 상당 직경 20nm의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건으로 결함검사를 실시했다.
또한, 실시예 1~2 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막(22) 및 다층 반사막(21)에 대해, 전사 패턴 형성 영역(132mm×132mm)의 외측 4개소에, 상기 결함의 위치를 좌표 관리하기 위한 기준 마크를 집속 이온 빔에 의해 형성했다.
＜실시예 1~2 및 비교예 1의 EUV 노광용 반사형 마스크 블랭크(30)의 제작＞
상술한 실시예 1~2 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 다층 반사막(21)을 형성하고 있지 않은 이면에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 이면 도전막(23)을 형성했다. 당해 이면 도전막(23)은, Cr 타겟을 다층 반사막 부착 기판(20)의 이면에 대향시키고, Ar 가스 및 N2 가스(Ar:N2=90%:10%) 분위기 중에서 반응성 스퍼터링을 실시했다. 러더퍼드 후방 산란 분석법에 의해 이면 도전막(23)의 원소 조성을 측정한 바, Cr: 90원자%, N: 10원자%였다. 또, 이면 도전막(23)의 막 두께는 20nm였다.
또한, 상술한 실시예 1~2 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막(22)의 표면에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해 TaBN 막으로 이루어지는 흡수체막(24)을 성막하여 반사형 마스크 블랭크(30)를 제작했다. 당해 흡수체막(24)은, TaB 타겟(Ta:B=80:20, 원자비)에 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막(22)을 대향시키고, Xe＋N2 가스(Xe:N2=90%:10%) 분위기 중에서 반응성 스퍼터링을 실시했다. 러더퍼드 후방 산란 분석법에 의해 흡수체막(24)의 원소 조성을 측정한 바, Ta: 80원자%, B: 10원자%, N: 10원자%였다. 또, 흡수체막(24)의 막 두께는 65nm였다. 또한, 흡수체막(24)의 결정 구조를 X선 회절장치(XRD)에 의해 측정한 바, 아몰퍼스 구조였다.
상술의 제조방법에 의해 얻어진 반사형 마스크 블랭크(30)의 표면을(레이저 테크사 제조 MAGICS M1350)에 의해 결함검사한 바, 검출된 결함 개수는 3개가 되어, 양호한 반사형 마스크 블랭크를 얻을 수 있었다.
＜실시예 3~4, 비교예 2의 반사형 마스크 블랭크(30)의 제작＞
실시예 3~4의 반사형 마스크 블랭크(30)는, 상술의 실시예 2의 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면(Ru 보호막(22)의 표면)에, 표 4에 나타내는 흡수체막(24)을 성막하여 제작했다. 구체적으로는, DC 스퍼터링에 의해, 탄탈 질화막(TaN막)과 크롬 탄화 질화 산화막(CrCON 막)을 적층함으로써 흡수체막(24)을 형성했다. TaN 막은 다음 같이 성막했다. 즉, 탄탈 타겟을 이용하고, Ar 가스와 N2 가스의 혼합 가스 분위기로 한 반응성 스퍼터링법으로, 표 4에 기재하고 있는 막 두께의 TaN 막(Ta: 85원자%, N: 15원자%)을 형성했다. CrCON 막은 다음과 같이 형성했다. 즉, 크롬 타겟을 이용하고, Ar 가스와 CO2 가스와 N2 가스의 혼합 가스 분위기로 한 반응성 스퍼터링법으로 표 4에 기재하고 있는 막 두께의 CrCON 막(Cr: 45원자%, C: 10원자%, O: 35원자%, N: 10원자%)을 형성했다. 또한, 마스크 블랭크용 기판(10)의 이면에 실시예 2와 마찬가지로 이면 도전막(23)을 성막함으로써 실시예 3 및 4의 반사형 마스크 블랭크(30)를 얻었다.
한편, 비교예 2의 반사형 마스크 블랭크(30)는, 상술한 실시예 2의 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면(Ru 보호막(22)의 표면)에, 표 4에 나타내는 흡수체막(24)을 성막하여 제작했다. 구체적으로는, DC 스퍼터링에 의해, 탄탈 타겟을 이용하고, Ar 가스와 N2 가스의 혼합 가스 분위기로 한 반응성 스퍼터링법으로, 표 4에 기재하고 있는 막 두께의 TaN 막(Ta: 92원자%, N: 8원자%)을 형성했다.
실시예 3~4, 및 비교예 2의 반사형 마스크 블랭크(30)의 표면(흡수체막(24)의 표면)에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132mm×132mm)의 임의의 개소(구체적으로는, 전사 패턴 형성 영역의 중심)의 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정했다. 표 4에, 원자간력 현미경에 의한 측정에 의해 얻어진 표면 거칠기(제곱평균평방근 거칠기, Rms), 및 표면 거칠기의 파워 스펙트럼 해석에 의해 구한 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값, 및 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)을 나타낸다.
[표 4]
Figure pat00010
표 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 3~4의 반사형 마스크 블랭크(30)의 표면의, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 800×10-3nm3 이하(상세하게는 500×10-3nm3 이하)이고, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 50nm4 이하였다. 한편, 비교예 2의 반사형 마스크 블랭크(30)의 표면의, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 적분값(I)은 939.5×10-3nm3로 800×10-3nm3를 넘고 있고, 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)의 최대값은 52.1nm4로 50nm4를 넘고 있었다.
다음으로, 실시예 3~4 및 비교예 2의 반사형 마스크 블랭크(30)의 표면에 대하여, 다른 검사 감도 조건으로 결함검사를 실시했을 때의 유사 결함을 포함하는 결함 검출 개수를 조사했다. 그 결과를 표 5에 나타낸다.
[표 5]
Figure pat00011
또한, 표 5 중의 검사 감도 조건은, 구 상당 직경 SEVD로 21.5nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건을 「＞21nm」, 23nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건을 「＞23nm」, 25nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건을 「＞25nm」, 34nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건을 「＞34nm」로 표시하고 있다.
표 5에서 나타내는 바와 같이, 실시예 3~4에서는, 23nm 사이즈, 25nm 사이즈, 및 34nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건에서도 결함 검출 개수는 15,000개 이하가 되어, 어느 감도 조건에서도 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검사할 수 있었다. 이에 비해, 비교예 2에서는, 21.5nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건에 있어서 결함 검출 개수는 50,000개를 넘고 있고, 또 23nm 사이즈의 결함을 검사할 수 있는 감도 조건에서도 결함 검출 개수는 20,000개를 넘고 있어, 이물 및 흠집 등의 치명 결함의 유무를 검사하는 것이 곤란했다.
＜반사형 마스크(40)의 제작＞
실시예 1~4 및 비교예 1~2의 반사형 마스크 블랭크(30)의 흡수체막(24)의 표면에, 스핀 코트법에 의해 레지스트를 도포하고, 가열 및 냉각 공정을 거쳐 막 두께 150nm의 레지스트막을 성막했다. 이어서, 원하는 패턴의 묘화 및 현상 공정을 거쳐 레지스트 패턴을 형성했다. 당해 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 소정의 드라이 에칭에 의해 흡수체막(24)의 패터닝을 실시해, 보호막(22)상에 흡수체 패턴(27)을 형성했다. 또한, 흡수체막(24)이 TaBN 막 및 TaN 막인 경우에는 Cl2 및 He의 혼합 가스에 의해 드라이 에칭할 수 있다. 또, 흡수체막(24)이 CrCON 막인 경우에는 염소(Cl2) 및 산소(O2)의 혼합 가스(염소(Cl2) 및 산소(O2)의 혼합비(유량비)는 8:2)에 의해 드라이 에칭할 수 있다.
그 후, 레지스트막을 제거하고, 상기와 마찬가지의 약액 세정을 실시하여 실시예 1~4 및 비교예 1~2의 반사형 마스크(40)를 제작했다. 또한, 상술의 묘화 공정에 있어서는, 상기 기준 마크를 바탕으로 작성된 결함 데이터에 의거하여, 결함 데이터와 피전사 패턴(회로 패턴) 데이터를 바탕으로 치명 결함이 존재하고 있는 개소에 흡수체 패턴(27)이 배치되도록 묘화 데이터를 보정하여 반사형 마스크(40)를 제작했다. 얻어진 실시예 1~4 및 비교예 1~2의 반사형 마스크(40)에 대하여, 고감도 결함검사장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron610」)를 사용하여 결함검사를 실시했다.
고감도 결함검사장치에 의한 측정에서는, 실시예 1~4의 반사형 마스크(40)의 경우에는 결함은 확인되지 않았다. 한편, 비교예 1~2의 반사형 마스크(40)의 경우에는 고감도 결함검사장치에 의한 측정에 의해 다수의 결함이 검출되었다.
＜반도체 장치의 제조방법＞
다음으로, 상술의 실시예 1~4의 반사형 마스크(40)를 사용하고, 노광 장치를 사용하여, 반도체 기판인 피전사체상의 레지스트막에 패턴 전사를 실시하고, 그 후, 배선층을 패터닝하여 반도체 장치를 제작하면, 패턴 결함이 없는 반도체 장치를 제작할 수 있다.
또한, 상술의 다층 반사막 부착 기판(20), 반사형 마스크 블랭크(30)의 제작에 있어서, 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에, 다층 반사막(21) 및 보호막(22)을 성막한 후, 상기 주표면과는 반대측의 이면에 이면 도전막(23)을 형성했지만, 이것에 한정되지 않는다. 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면과는 반대형의 주표면에 이면 도전막(23)을 형성한 후, 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면에 다층 반사막(21)을 성막하여 다층 반사막 부착 기판(20) 및 반사형 마스크 블랭크(30)를 제작해도 상관없다. 그 경우, 그 다층 반사막(21)의 표면에 추가로 보호막(22)을 성막하여 다층 반사막 부착 기판(20)을 제작할 수 있다. 또한, 그 다층 반사막 부착 기판(20)의 다층 반사막(21) 또는 보호막(22)상에 흡수체막(24)을 성막하여 반사형 마스크 블랭크(30)를 제작할 수 있다.
10: 마스크 블랭크용 기판 20: 다층 반사막 부착 기판
21: 다층 반사막 22: 보호막
23: 이면 도전막 24: 흡수체막
27: 흡수체 패턴 30: 반사형 마스크 블랭크
40: 반사형 마스크 100: CARE 가공장치
124: 처리조 126: 촉매 정반
128: 유리 기판(피가공물) 130: 기판 홀더
132: 회전축 140: 기재
142: 백금 170: 히터
172: 열교환기 174: 처리액 공급 노즐
176: 유체 유로

Claims (9)

  1. 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판으로서,
    상기 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면은, 3㎛×3㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 공간 주파수 1㎛-1 이상 10㎛-1 이하의 파워 스펙트럼 밀도가 30nm4 이하이고, 상기 파워 스펙트럼 밀도의 적분값(I)이 100×10-3nm3 이하인 마스크 블랭크용 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파워 스펙트럼 밀도가 1nm4 이상 25nm4 이하인 마스크 블랭크용 기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주표면은, 촉매 기준 에칭에 의해 표면 가공된 표면인 마스크 블랭크용 기판.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이, EUV 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판인 마스크 블랭크용 기판.
  5. 다층 반사막 부착 기판으로서,
    제 1 항에 기재한 마스크 블랭크용 기판의 주표면상에, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다층 반사막상에 보호막을 갖는 다층 반사막 부착 기판.
  7. 반사형 마스크 블랭크로서,
    제 5 항 또는 제 6 항에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 위에, 전사 패턴이 되는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크 블랭크.
  8. 반사형 마스크로서,
    제 7 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 흡수체막을 패터닝하여, 상기 다층 반사막 부착 기판의 위에 흡수체 패턴을 갖는 반사형 마스크.
  9. 반도체 장치의 제조방법으로서,
    제 8 항에 기재한 반사형 마스크를 이용하여, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 실시하고, 피전사체상에 상기 흡수체 패턴에 의거하는 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조방법.
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