KR20220083601A - Euvl용 반사형 마스크 블랭크, euvl용 반사형 마스크 및 euvl용 반사형 마스크의 제조 방법 - Google Patents

Euvl용 반사형 마스크 블랭크, euvl용 반사형 마스크 및 euvl용 반사형 마스크의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

흡수체막 전체의 막 두께의 변화에 따른 반사율 및 위상 시프트양의 변동을 억제할 수 있는 EUVL용 반사형 마스크 블랭크, EUVL용 반사형 마스크 및 EUVL용 반사형 마스크의 제조 방법의 제공한다.
기판 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막과, EUV광을 흡수하는 흡수체막과, 반사 방지막을 이 순서로 갖는 EUVL용 반사형 마스크 블랭크이며, 상기 반사 방지막은, 알루미늄(Al)과, 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 루테늄(Ru)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 산소(O), 질소(N) 및 붕소(B)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(X)를 더 포함해도 되는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 상기 알루미늄 합금에서 원소(X)를 제외한 성분 중에 있어서의 Al 함유율은 3 내지 95at％인, EUVL용 반사형 마스크 블랭크이다.

Description

EUVL용 반사형 마스크 블랭크, EUVL용 반사형 마스크 및 EUVL용 반사형 마스크의 제조 방법{REFLECTIVE MASK BLANK FOR EUVL, REFLECTIVE MASK FOR EUVL, AND METHOD FOR MANUFACTURING REFLECTIVE MASK FOR EUVL}
본 발명은, 반도체 제조 프로세스에 있어서의 EUVL(Etreme Ultra Violet Lithography)에 사용되는 EUVL용 반사형 마스크 및 그 원판인 EUVL용 반사형 마스크 블랭크, 그리고 EUVL용 반사형 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 제조에서 사용되는 노광 장치의 광원에는, 파장 365 내지 193㎚의 자외광이 사용되어 왔다. 파장이 짧을수록 노광 장치의 해상도는 높아진다. 그래서 근년, 광원으로서 중심 파장 13.5㎚ 부근의 EUV광을 사용한 노광 장치가 실용화되었다.
EUV광은, 많은 물질에 대하여 흡수되기 쉽고, 노광 장치에 굴절 광학계를 사용할 수 없다. 이 때문에, EUV 노광에서는 반사 광학계 그리고 반사형 마스크가 사용되고 있다.
반사형 마스크에서는, 기판 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 다층 반사막 상에 EUV광을 흡수하는 흡수체막이 패턴 형상으로 형성되어 있다.
기판으로서는, 노광 시의 열팽창에 의한 패턴 왜곡을 억제할 목적으로 합성 석영에 소량의 티타늄을 첨가한 저열팽창 유리가 자주 사용된다. 다층 반사막으로서는, 몰리브덴막과 실리콘막을 교대로 40주기 정도 적층한 막이 통상 사용되고 있다.
흡수체막에는 종래 탄탈계 재료가 자주 사용되고 있다. 탄탈계 재료는 흡수 계수가 비교적 크기 때문에, 차광성이 높은 바이너리 마스크로서의 기능을 갖는다. 근년, 위상 시프트 효과에 의해 해상성을 높이도록, 흡수 계수가 비교적 작은 루테늄계 재료도 흡수체막으로서 검토되고 있다.
흡수체막은, 다층 반사막 상에 패턴 형상으로 형성되어 있기 때문에, 노광 장치의 반사 광학계로부터 반사형 마스크에 입사한 EUV광은, 흡수체막이 없는 부분(개구부)에서는 반사되고, 흡수체막이 있는 부분(비개구부)에서는 흡수된다. 이에 의해, 흡수체막의 개구부가 노광 재료(레지스트를 도포한 웨이퍼)의 표면에 마스크 패턴으로서 전사된다.
EUV 리소그래피에 있어서는, EUV광은, 통상, 약 6°경사진 방향으로부터 반사형 마스크에 입사하고, 약 6°경사진 방향으로 반사한다.
흡수체막은 스퍼터에 의해 형성된다. 막 두께로서는 통상 50 내지 70㎚ 정도 디포지션된다. 이때 흡수체막의 막 두께는, 목표 막 두께보다 조금 어긋나거나, 마스크면 내에서 불균일을 갖는 경우가 있다. 흡수체막의 막 두께의 어긋남은, 흡수체막의 반사율이나 위상 시프트양의 어긋남으로 되고, 나아가서는 웨이퍼 노광 후의 레지스트 선폭의 불균일로 된다.
특허문헌 1에서는, 흡수체막(흡수막)을 2층 이상의 구조로 하고, 최상층을 Si 또는 Si를 90at％ 이상 포함하는 재료로 함으로써, 흡수체막(흡수막)의 반사율의 변동을 억제할 수 있는 것으로 한다. 특허문헌 1의 도 4는, 최상층의 막 두께가 변화하여도, 흡수체막 전체에 있어서의 OD값의 변동이 작음을 나타내고 있다. OD값은, 다층막의 반사율을 100％로 했을 때의 흡수체막(흡수막)의 실효적인 반사율을 나타내고 있다. 실제의 다층막의 반사율은 65％ 정도로 크게 변동하지 않으므로, OD값은 흡수체막(흡수막)의 반사율을 나타내는 지표라고 말할 수 있다. 즉, 특허문헌 1은, 최상층의 막 두께가 변화하여도, 흡수체막(흡수막) 전체에 있어서의 반사율의 변동이 작음을 나타내고 있다.
일본 특허 공개 제2005-268255호 공보
파장 13.5㎚의 EUV광에 대한 Si의 굴절률 n은 0.999, 흡수 계수 k는 0.002이며, 대부분 진공의 경우의 값과 동등하다. 마찬가지로, Si가 90at％ 이상의 재료이면, 굴절률은 1에 가깝고, 흡수 계수는 거의 0이다. 따라서, 특허문헌 1은, 최상층의 막 두께가 변화한 경우에, 최상층에 있어서의 반사율의 변동이 작음을 나타내고 있는 데 불과하고, 흡수체막 전체의 막 두께 변화에 수반되는 흡수체막의 반사율 변동을 억제할 수 있을지는 불분명하다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 흡수체막 전체의 막 두께의 변화에 따른 반사율 및 위상 시프트양의 변동을 억제할 수 있는 EUVL용 반사형 마스크 블랭크, EUVL용 반사형 마스크 및 EUVL용 반사형 마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 흡수체막 상에 소정의 반사 방지막을 마련함으로써, 흡수체막의 막 두께 변동에 의한 반사율 및 위상 시프트양의 변동이 억제된다는 것을 발견하였다.
흡수체막의 막 두께 변동에 의해 반사율 및 위상 시프트양이 변동하는 원인을, 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2에 도시한 EUVL용 반사형 마스크 블랭크(100)는, 기판(110) 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막(120)과, EUV광을 흡수하는 흡수체막(140)이, 이 순서로 형성되어 있다.
도 2에 있어서, 약 6°경사진 방향으로부터 EUVL용 반사형 마스크 블랭크(100)에 입사한 입사광은, 반사광 A 및 반사광 B를 발생시킨다. 반사광 A는 흡수체막(140)을 통과하고, 다층 반사막(120)에 의해 반사된 광을 나타낸다. 흡수체막(140)의 막 두께가 변동하면, 광로 길이가 변화하기 때문에 반사광 A의 위상이 변동한다.
반사광 B는 흡수체막(140) 표면에서 반사된 광을 나타낸다. 반사광 B의 위상은 흡수체막(140)의 막 두께가 변화하여도 변하지 않는다.
이 때문에, 흡수체막(140)의 막 두께가 변동하면, 반사광 A와 반사광 B의 위상차도 변동한다. 흡수체막(140)의 반사광 진폭은 반사광 A와 반사광 B의 진폭의 합이기 때문에, 간섭이 발생하고, 반사광 A와 반사광 B의 위상차에 기인하여 반사율과 위상 시프트양도 변동한다.
상기를 식으로 설명한다. 반사광 A의 진폭을 rA, 반사광 B의 진폭을 rB로 하면 흡수체막(140)의 반사광 진폭 r은 하기의 식으로 기재할 수 있다.
Figure pat00001
식 (1) 중의 모든 값은 복소수이다. 반사율은 진폭 r의 절댓값의 제곱, 위상 시프트양은 진폭 r의 위상으로부터 계산된다.
도 3에 도시한 EUVL용 반사형 마스크 블랭크(200)는, 기판(210) 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막(220)과, EUV광을 흡수하는 흡수체막(240)과, 반사 방지막(250)이, 이 순서로 형성되어 있다.
도 3에 있어서, 약 6°경사진 방향으로부터 EUVL용 반사형 마스크 블랭크(200)에 입사광은, 반사광 A, 반사광 B 및 반사광 C를 발생시킨다. 반사광 A는 반사 방지막(250), 흡수체막(240)을 통과하고, 다층 반사막(220)에 의해 반사된 광을 나타낸다. 반사광 B는, 반사 방지막(250)을 통과하고 흡수체막(240) 표면에서 반사된 광을 나타낸다. 반사광 C는 반사 방지막(250) 표면에서 반사된 광을 나타낸다. 반사 방지 효과를 얻기 위해서는, 흡수체막(240) 표면의 반사광 B와 반사 방지막(250) 표면의 반사광 C가 상쇄하도록 하면 된다.
EUV광의 파장에 있어서의 흡수체막(240)의 굴절률을 n, 흡수 계수를 k, 반사 방지막(250)의 굴절률을 n', 흡수 계수를 k'라 하면, 프레넬의 반사의 법칙으로부터, 반사광 B의 진폭 rB는 하기 (2)로 표시된다.
Figure pat00002
여기서 EUV광의 파장에서는 굴절률 n, n'는 1에 가깝고, 흡수 계수 k, k'는 0에 가까운 점에서, 식 (2)는 (n'+ik'-n-ik)/2와 근사된다. 마찬가지로 반사광 C의 진폭 rC는 하기 식 (3)으로 표시된다.
Figure pat00003
반사광 B와 반사광 C의 사이에는 광로 길이 차가 존재한다. 반사 방지막(250)의 막 두께를 d라 하면 광로 길이 차는 2n'd가 된다. 반사광 B와 반사광 C가 완전히 상쇄하기 위해서는 하기 식 (4) 및 식 (5)를 충족할 필요가 있다.
Figure pat00004
Figure pat00005
식 (5) 중의 λ는 파장, m은 0 이상의 정수이다. 식 (5)는 반사광 B와 반사광 C의 위상이 반전하기 때문에, 반사 방지막(250)의 막 두께 d를 정하는 식으로 간주할 수 있다. 재료에 따라서 최적 막 두께가 정해진다.
반사 방지막(250)의 재료라는 관점에서는 식 (4)가 중요하다. 반사 방지 효과를 얻기 위해서는 굴절률 n, 흡수 계수 k를 갖는 흡수체막에 대하여, 식 (4)를 충족하거나, 혹은 근사적으로 충족하는 굴절률 n', 흡수 계수 k'를 갖는 반사 방지막(250)을 선택할 필요가 있다. 충분한 반사 방지 효과를 얻기 위해서는 식 (6)을 충족하는 것이 바람직하다.
Figure pat00006
식 (6)을 충족하는 재료로 이루어지는 반사 방지막(250)을 흡수체막(240)의 위에 마련함으로써, 흡수체막 전체의 막 두께 변동에 의한 반사율이나 위상 시프트양의 변동을 억제할 수 있다. 이하, 식 (6)을 충족하고, 후술하는 식 (7)을 충족하지 않는 복소 굴절률의 영역을 준최적 영역이라고 칭한다.
반사 방지막(250)의 재료라는 관점에서는 식 (4)가 중요하다. 반사 방지 효과를 얻기 위해서는 굴절률 n, 흡수 계수 k를 갖는 흡수체막에 대하여, 식 (4)를 충족하거나, 혹은 근사적으로 충족하는 굴절률 n', 흡수 계수 k'를 갖는 반사 방지막(250)을 선택할 필요가 있다. 충분한 반사 방지 효과를 얻기 위해서는 식 (7)을 충족하는 것이 보다 바람직하다.
Figure pat00007
식 (7)을 충족하는 재료로 이루어지는 반사 방지막(250)을 흡수체막(240)의 위에 마련함으로써, 흡수체막 전체의 막 두께 변동에 의한 반사율이나 위상 시프트양의 변동을 억제할 수 있다. 이하, 식 (7)을 충족하는 복소 굴절률의 영역을 최적 영역이라고 칭한다.
본 발명자들은, 상기 지견에 기초하여 이하의 구성에 의해 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하였다.
[1] 기판 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막과, EUV광을 흡수하는 흡수체막과, 반사 방지막을 이 순서로 갖는 EUVL용 반사형 마스크 블랭크이며,
반사 방지막은, 알루미늄(Al)과, 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 루테늄(Ru)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 산소(O), 질소(N) 및 붕소(B)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(X)를 더 포함해도 되는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 알루미늄 합금에서 원소(X)를 제외한 성분 중에 있어서의 Al 함유율은 3 내지 95at％인, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
[2] 기판 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막과, EUV광을 흡수하는 흡수체막과, 반사 방지막을 이 순서로 갖는 EUVL용 반사형 마스크 블랭크이며,
흡수체막의 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률을 n, 흡수 계수를 k라 하고,
반사 방지막의 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률을 n', 흡수 계수를 k'라 했을 때,
후술하는 식 (6)을 충족하는, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
[3] 반사 방지막은, 알루미늄(Al), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 루테늄(Ru)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 산소(O), 질소(N), 붕소(B), 하프늄(Hf) 및 수소(H)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(Y)를 더 포함해도 되는, 상기 [2]에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
[4] 반사 방지막은, Al과, Ta, Cr, Ti, Nb, Mo, W 및 Ru로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 원소(Y)를 더 포함하고 있어도 되는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 알루미늄 합금에서 원소(Y)를 제외한 성분 중에 있어서의 Al 함유율은 3 내지 95at％인, 상기 [3]에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
[5] 반사 방지막의 막 두께가 2 내지 5㎚ 또는 8 내지 12㎚인, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 것에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
[6] 흡수체막은, Ru, Cr, 주석(Sn), 금(Au), 백금(Pt), 레늄(Re), Hf, Ta 및 Ti로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하고, O, N, B, Hf 및 H로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(Y)를 더 포함해도 되는, 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 것에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
[7] 흡수체막은, Ta, Ti, Sn 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하고, O, N, B, Hf 및 H로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(Y)를 더 포함해도 되는, 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 것에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
[8] 흡수체막은, Ta와 Nb로 이루어지는 합금, 또는 합금이 O, N, B, Hf 및 H로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(Y)를 첨가한 화합물로 이루어지는, 상기 [1] 내지 [7] 중 어느 것에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
[9] 다층 반사막과 흡수체막의 사이에, 다층 반사막의 보호막을 갖는, 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
[10] 반사 방지막 상에 하드마스크막을 갖고,
하드마스크막은, Si 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 하나의 원소 또는 Si 혹은 Cr에 O, N, C 및 수소(H)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 첨가한 화합물로 이루어지는, 상기 [1] 내지 [9] 중 어느 것에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
[11] 상기 [1] 내지 [10] 중 어느 것에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막 및 반사 방지막에 패턴이 형성된, EUVL용 반사형 마스크.
[12] 상기 [1] 내지 [11] 중 어느 것에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막 및 반사 방지막을 패터닝하는 공정을 포함하는, EUVL용 반사형 마스크의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 흡수체막의 막 두께 변동에 대하여 반사율이나 위상 시프트양의 변동이 작은, EUVL용 반사형 마스크 블랭크 및 EUVL용 반사형 마스크를 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 EUVL용 반사형 마스크 블랭크의 일 구성예의 개략 단면도이다.
도 2는, EUVL용 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막에서의 반사광을 설명하는 도면이다.
도 3은, 반사 방지막을 마련한 EUVL용 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막에서의 반사광을 설명하는 도면이다.
도 4는, Ta, Cr, Ti, Nb, Mo, W, Ru, Si 및 Al의 복소 굴절률을 나타낸다.
도 5는, 흡수체막(14)을 RuO2막으로 했을 때의 반사 방지막(15)의 복소 굴절률의 최적 영역을 나타낸다.
도 6은, 흡수체막(14)을 TaNb막으로 했을 때의 반사 방지막(15)의 복소 굴절률의 최적 영역을 나타낸다.
도 7은, 흡수체막(14)을 TaN으로 했을 때의 반사 방지막(15)의 복소 굴절률의 최적 영역을 나타낸다.
도 8은, 본 발명의 EUVL용 반사형 마스크 블랭크의 다른 일 구성예의 개략 단면도이다.
도 9의 (a) 내지 도 9의 (d)는, EUVL용 반사형 마스크의 제조 수순을 나타낸 도면이다.
도 10은, 흡수체막으로서 RuO2막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 2㎚의 TaAl막을 마련한 경우와 마련하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 10의 (a)는, 흡수체막의 막 두께와 반사율의 관계를 나타내고 있다. 도 10의 (b)는, 흡수체막의 막 두께와 위상 시프트양의 관계를 나타내고 있다.
도 11은, 흡수체막으로서 TaNb막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 2㎚의 TaAl막을 마련한 경우와 마련하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 11의 (a)는, 흡수체막의 막 두께와 반사율의 관계를 나타내고 있다. 도 11의 (b)는, 흡수체막의 막 두께와 위상 시프트양의 관계를 나타내고 있다.
도 12는, 흡수체막으로서 TaN막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 2㎚의 TaAl막을 마련한 경우와, 검사광에 대한 반사 방지막으로서 사용되는 TaON막을 4㎚ 마련한 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 12의 (a)는, 흡수체막의 막 두께와 반사율의 관계를 나타내고 있다. 도 12의 (b)는, 흡수체막의 막 두께와 위상 시프트양의 관계를 나타내고 있다.
도 13은, 흡수체막으로서 RuO2막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 9㎚의 TaAl막을 마련한 경우와 마련하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 13의 (a)는, 흡수체막의 막 두께와 반사율의 관계를 나타내고 있다. 도 13의 (b)는, 흡수체막의 막 두께와 위상 시프트양의 관계를 나타내고 있다.
도 14는, 흡수체막으로서 TaNb막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 9㎚의 TaAl막을 마련한 경우와 마련하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 14의 (a)는, 흡수체막의 막 두께와 반사율의 관계를 나타내고 있다. 도 14의 (b)는, 흡수체막의 막 두께와 위상 시프트양의 관계를 나타내고 있다.
도 15는, 흡수체막으로서 TaN막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 2㎚의 TaAl막을 마련한 경우와, 검사광에 대한 반사 방지막으로서 사용되는 TaON막을 4㎚ 마련한 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 15의 (a)는, 흡수체막의 막 두께와 반사율의 관계를 나타내고 있다. 도 15의 (b)는, 흡수체막의 막 두께와 위상 시프트양의 관계를 나타내고 있다.
도 16은, 흡수체막(14)을 RuN으로 했을 때의 반사 방지막(15)의 복소 굴절률의 최적 영역 및 준최적 영역을 나타낸다.
도 17은, 흡수체막으로서 RuN막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 2㎚의 Cr2O3막을 마련한 경우와 마련하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면이다. 도 17의 (a)는, 흡수체막의 막 두께와 반사율의 관계를 나타내고 있다. 도 17의 (b)는, 흡수체막의 막 두께와 위상 시프트양의 관계를 나타내고 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 반사형 마스크 블랭크 및 본 발명의 반사형 마스크를 설명한다.
<EUVL용 반사형 마스크 블랭크>
도 1은, 본 발명의 EUVL용 반사형 마스크 블랭크의 일 구성예를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1에 도시한 EUVL용 반사형 마스크 블랭크(10)는, 기판(11) 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막(12)과, 다층 반사막(12)의 보호막(13)과, EUV광을 흡수하는 흡수체막(14)과, 반사 방지막(15)이, 이 순서로 형성되어 있다. 단, 본 발명의 EUVL용 반사형 마스크 블랭크에 있어서, 도 1에 도시한 구성 중, 기판(11), 다층 반사막(12), 흡수체막(14) 및 반사 방지막(15)만이 필수이며, 보호막(13)은 임의의 구성 요소이다.
또한, 다층 반사막(12)의 보호막(13)은, 흡수체막(14)에 마스크 패턴을 형성할 때의 에칭으로부터 다층 반사막(12)을 보호할 목적으로 마련된다.
이하, EUVL용 반사형 마스크 블랭크(10)의 개개의 구성 요소를 설명한다.
(기판)
기판(11)은, 열팽창 계수가 작은 것이 바람직하다. 기판의 열팽창 계수가 작은 쪽이, EUV광에 의한 노광 시의 열에 의해 흡수체막에 형성되는 패턴에 왜곡이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 기판의 열팽창 계수는, 구체적으로는, 20℃에 있어서, 0±0.05×10-7/℃가 바람직하고, 0±0.03×10-7/℃가 보다 바람직하다.
열팽창 계수가 작은 재료로서는, 예를 들어 SiO2-TiO2계 유리 등을 사용할 수 있다. SiO2-TiO2계 유리는, SiO2를 90 내지 95질량％, TiO2를 5 내지 10질량％ 포함하는 석영 유리가 바람직하다. TiO2의 함유량이 5 내지 10질량％이면, 실온 부근에서의 선팽창 계수가 대략 제로이며, 실온 부근에서의 치수 변화가 거의 발생하지 않는다. 또한, SiO2-TiO2계 유리는, SiO2 및 TiO2 이외의 미량 성분을 포함해도 된다.
기판(11)의 다층 반사막(12)이 적층되는 측의 제1 주면은, 높은 표면 평활성을 갖는 것이 바람직하다. 제1 주면의 표면 평활성은, 표면 조도로 평가할 수 있다. 제1 주면의 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도 Rq이며, 0.15㎚ 이하가 바람직하다. 또한, 표면 평활성은, 원자간력 현미경으로 측정할 수 있다.
제1 주면은, 소정의 평탄도가 되도록 표면 가공되는 것이 바람직하다. 이것은, 반사형 마스크가 높은 패턴 전사 정밀도 및 위치 정밀도를 얻기 위해서이다. 기판은, 제1 주면의 소정의 영역(예를 들어, 132㎜×132㎜의 영역)에 있어서, 평탄도가 100㎚ 이하가 바람직하고, 50㎚ 이하가 보다 바람직하며, 30㎚ 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 기판(11)은, EUVL용 반사형 마스크 블랭크, 패턴 형성 후의 EUVL용 반사형 마스크의 세정 등에 사용하는 세정액에 대하여 내성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 기판(11)은, 기판 상에 형성되는 막(다층 반사막(12), 흡수체막(14) 등)의 막 응력에 의한 변형을 방지하기 위해서, 높은 강성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기판(11)은, 65GPa 이상의 높은 영률을 갖는 것이 바람직하다.
(다층 반사막)
다층 반사막(12)은, EUV광에 대하여 높은 반사율을 갖는다. 구체적으로는, EUV광이 입사각 6°로 다층 반사막의 표면에 입사했을 때, EUV광의 반사율 최댓값은, 60％ 이상이 바람직하고, 65％ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 다층 반사막(12)의 상에 보호막(13)이 적층되어 있는 경우에도, 마찬가지로, EUV광의 반사율의 최댓값은, 60％ 이상이 바람직하고, 65％ 이상이 보다 바람직하다.
다층 반사막(12)은, 굴절률이 다른 원소를 주성분으로 하는 각 층이 주기적으로 복수 적층된 다층막이다. 다층 반사막은, 일반적으로, EUV광에 대하여 높은 굴절률을 나타내는 고굴절률막과, EUV광에 대하여 낮은 굴절률을 나타내는 저굴절률막을 기판측으로부터 교대로 복수 적층시킨다. 다층 반사막(12)은, 고굴절률막과 저굴절률막을 기판측으로부터 이 순서로 적층한 적층 구조를 1주기로 하여 복수 주기 적층해도 되고, 저굴절률막과 고굴절률막을 이 순서로 적층한 적층 구조를 1주기로 하여 복수 주기 적층해도 된다. 또한, 이 경우, 다층 반사막은, 최표면의 층(최상층)을, 고굴절률막으로 하는 것이 바람직하다. 저굴절률막은 용이하게 산화되기 쉽기 때문에, 저굴절률막이 다층 반사막의 최상층이 되면, 다층 반사막의 반사율이 감소될 가능성이 있다.
고굴절률막으로서는, 규소(Si)를 포함하는 막을 사용할 수 있다. Si를 포함하는 재료로서는, Si 단체 외에, Si에, 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 Si 화합물을 사용할 수 있다. Si를 포함하는 고굴절률막을 사용함으로써, EUV광의 반사율이 우수한 반사형 마스크가 얻어진다. 저굴절률막으로서는, 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh) 및 백금(Pt)으로 이루어지는 군에서 선택되는 금속, 또는 이들 합금을 사용할 수 있다. 본 발명의 반사형 마스크 블랭크에서는, 저굴절률막이 Mo막이며, 고굴절률막이 Si막인 것이 바람직하다. 또한, 이 경우, 다층 반사막의 최상층을 고굴절률막(Si막)으로 함으로써, 최상층(Si막)과 보호막(13)의 사이에, Si와 O를 포함하는 규소 산화물막을 형성하고, 반사형 마스크 블랭크의 세정 내성을 향상시킬 수 있다.
다층 반사막(12)을 구성하는 각 층의 막 두께 및 주기는, 사용하는 막 재료, 다층 반사막(12)에 요구되는 EUV광의 반사율 또는 EUV광의 파장(노광 파장) 등에 의해 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 다층 반사막(12)이 EUV광의 반사율의 최댓값을 60％ 이상으로 하는 경우, 저굴절률막(Mo막)과 고굴절률막(Si막)을 교대로 30 내지 60주기 적층한 Mo/Si 다층 반사막이 바람직하게 사용된다.
또한, 다층 반사막(12)을 구성하는 각 층은, 마그네트론 스퍼터링법, 이온빔 스퍼터링법 등 공지된 성막 방법을 이용하여 원하는 두께가 되도록 성막할 수 있다. 예를 들어, 이온빔 스퍼터링법을 이용하여 다층 반사막을 제작하는 경우, 고굴절률 재료의 타깃 및 저굴절률 재료의 타깃에 대하여, 이온원으로부터 이온 입자를 공급함으로써 행한다. 다층 반사막(12)이 Mo/Si 다층 반사막인 경우, 이온빔 스퍼터링법에 의해, 예를 들어 우선 Si 타깃을 사용하여, 소정의 막 두께 Si막을 기판 상에 성막한다. 그 후, Mo 타깃을 사용하여, 소정의 막 두께 Mo막을 성막한다. 이 Si막 및 Mo막을 1주기로 하여, 30 내지 60주기 적층시킴으로써, Mo/Si 다층 반사막이 성막된다.
(보호막)
보호막(13)은, 후술하는 반사형 마스크의 제조 시에 있어서, 흡수체막(14)을 에칭(통상, 건식 에칭)하여 패턴을 형성할 때, 다층 반사막(12)의 표면 에칭에 의한 대미지를 억제하여, 다층 반사막을 보호한다. 또한, 에칭 후의 반사형 마스크에 남아 있는 레지스트막을 세정액에 의해 제거하고, 반사형 마스크를 세정할 때에 다층 반사막을 세정액으로부터 보호한다. 그 때문에, 얻어지는 반사형 마스크의 EUV광에 대한 반사율은 양호해진다.
도 1에서는, 보호막(13)이 1층인 경우를 나타내고 있지만, 보호막은 복수층이어도 된다.
보호막(13)의 형성 재료로서는, 흡수체막(14)의 에칭 시에, 에칭에 의한 손상을 받기 어려운 물질이 선택된다. 이 조건을 충족하는 물질로서는, 예를 들어 Ru 금속 단체, Ru에, Si, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), Rh, 탄탈(Ta) 및 지르코늄(Zr)으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 Ru 합금, Ru 합금에 질소를 포함하는 질화물 등의 Ru계 재료; Cr, 알루미늄(Al) 및 Ta의 금속 단체, 그리고 이들에 질소를 포함하는 질화물; SiO2, Si3N4, Al2O3 및 이들 혼합물 등이 예시된다. 이들 중에서도, Ru 금속 단체 및 Ru 합금, CrN 및 SiO2가 바람직하다. Ru 금속 단체 및 Ru 합금은, 산소를 포함하지 않는 가스에 대하여 에칭되기 어렵고, 흡수체막(14)의 에칭 시의 에칭 스토퍼로서 기능하는 점에서, 특히 바람직하다.
보호막(13)이 Ru 합금으로 형성되는 경우, Ru 합금 중의 Ru 함유량은, 30at％ 이상 100at％ 미만이 바람직하다. Ru 함유량이 상기 범위 내이면, 다층 반사막(12)이 Mo/Si 다층 반사막인 경우, 다층 반사막(12)의 Si막으로부터 Si가 보호막(13)으로 확산하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 보호막(13)은, EUV광의 반사율을 충분히 확보하면서, 흡수체막(14)의 에칭 시의 에칭 스토퍼로서 기능한다. 또한, 반사형 마스크의 세정 내성을 향상시킴과 함께 다층 반사막(12)의 경시적 열화를 방지할 수 있다.
보호막(13)의 막 두께는, 보호막(13)으로서의 기능을 행하는 것이 가능한 한 특별히 제한되지는 않는다. 다층 반사막(12)에서 반사된 EUV광의 반사율을 유지하는 점에서, 보호막(13)의 막 두께는, 1 내지 8㎚가 바람직하고, 1.5 내지 6㎚가 보다 바람직하며, 2 내지 5㎚가 더욱 바람직하다.
(흡수체막)
흡수체막(14)은, EUVL용 반사형 마스크를 바이너리 마스크로서 사용하는 경우에는, EUV광을 흡수하고, EUV광의 반사율이 낮아질 필요가 있다. 구체적으로는, EUV광이 흡수체막(14)의 표면에 조사되었을 때의, 파장 13.5㎚ 부근의 EUV광의 반사율 최댓값은 2％ 이하가 바람직하다. 상기를 충족하는 바이너리 마스크용 흡수체막(14)은, Ta, Ti, 주석(Sn) 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 금속 중에서도, Ta가 보다 바람직하다. 바이너리 마스크용 흡수체막(14)은, 상기 금속 이외에, O, N, B, 하프늄(Hf) 및 수소(H)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함해도 된다. 이들 중에서도, O, N 또는 B를 포함하는 것이 바람직하고, N 또는 B를 포함하는 것이 보다 바람직하다. N 또는 B를 포함함으로써, 흡수체막(14)의 결정 상태를 아몰퍼스 또는 미결정으로 할 수 있다. 이에 의해, 흡수체막(14)의 표면 평활성 및 평탄도가 향상된다. 흡수체막(14)의 표면 평활성 및 평탄도가 향상됨으로써, EUVL용 반사형 마스크의 흡수체막 패턴의 에지 러프니스가 작아져서, 치수 정밀도가 향상된다.
또한, 흡수체막(14)은, EUVL용 반사형 마스크를 위상 시프트 마스크로서 사용하는 경우에는, EUV광에서의 반사율 2％ 이상이 필요해진다. 위상 시프트 효과를 충분히 얻기 위해서는, 반사율 9 내지 15％가 바람직하다. 위상 시프트 마스크를 사용하면, 웨이퍼 상의 광학 상(像)의 콘트라스트가 향상되어, 노광 마진이 증가한다.
상기를 충족하는 위상 시프트 마스크용 흡수체막(14)을 형성하는 재료로서는, Ru, Ru에, Cr, 금(Au), Pt, 레늄(Re), Hf, Ta 및 Ti로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 Ru 합금, Ta와 Nb의 합금이 예시된다. 상기 Ru, Ru 합금 또는 Ta와 Nb의 합금은, 산소를 포함하는 산화물, 질소를 포함하는 질화물, 산소 및 질소를 포함하는 산질화물, 붕소를 포함하는 붕화물이어도 된다. 이들 중에서도, Ru, TaNb 합금, 또는 이들의 산화물, 질화물, 산질화물, 붕화물이 바람직하고, RuO2, TaNb 합금이 보다 바람직하다.
또한, 흡수체막(14)은, 예를 들어 Ru, Cr, 금(Au), 주석(Sn), Pt, 레늄(Re), Hf, Ta 및 Ti로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하고 있어도 되며, Ta, Ti, Sn 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 흡수체막(14)은, O, N, B, 하프늄(Hf) 및 수소(H)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 성분을 포함해도 된다.
흡수체막(14)은, EUVL용 반사형 마스크가 바이너리 마스크 또는 위상 시프트 마스크 중 어느 것인가에 관계없이, Cl을 포함하는 Cl계 가스나, F를 포함하는 F계 가스를 사용한 건식 에칭에 의해 패턴 형성한다. 그 때문에, 흡수체막은, 이들의 건식 에칭에 의해 용이하게 에칭될 필요가 있다. 상기한 바이너리 마스크용 흡수체막 및 위상 시프트 마스크용 흡수체막 모두, 이들 건식 에칭에 의해 용이하게 에칭할 수 있다.
또한, 흡수체막(14)은, 후술하는 EUVL용 반사형 마스크의 제조 시에 있어서, 에칭 후의 반사형 마스크 블랭크에 남아 있는 레지스트 패턴을 세정액으로 제거할 때에 세정액에 노출된다. 그 때, 세정액으로서는, 황산과수(SPM), 황산, 암모니아, 암모니아과수(APM), OH 라디칼 세정수 및 오존수 등이 사용된다. EUVL에서는, 레지스트의 세정액으로서 SPM이, 일반적으로 사용된다. 또한, SPM은, 황산과 과산화수소를 혼합한 용액이며, 예를 들어 황산과 과산화수소를 체적비로 3:1의 비율로 혼합한 용액이다. 이때, SPM의 온도는, 에칭 속도를 향상시키는 점에서, 100℃ 이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 흡수체막(14)은, 세정액에 대한 세정 내성을 높게 할 필요가 있다. 상기한 바이너리 마스크용 흡수체막 및 위상 시프트 마스크용 흡수체막 모두 상기 세정액에 대한 세정 내성이 높다.
흡수체막(14)은, 단층의 막이어도 되고 복수의 막으로 이루어지는 다층막이어도 된다. 흡수체막(14)이 단층막인 경우에는, 마스크 블랭크 제조 시의 공정수를 삭감할 수 있어 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 흡수체막(14)이 다층막인 경우, 흡수체막의 상층측의 층의 광학 상수나 막 두께를 적절하게 설정함으로써, 검사광(파장 248 내지 193㎚)을 사용하여 흡수체 패턴 검사할 때의 검사광 반사 방지막으로서 사용할 수 있다. 이에 의해, 흡수체 패턴의 검사 시에 있어서의 검사 감도를 향상시킬 수 있다.
흡수체막(14)은, 마그네트론 스퍼터링법이나 이온빔 스퍼터링법 등의 공지된 성막 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 흡수체막(14)으로서, 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Ru 산화물 막(RuO2막)을 형성하는 경우, Ru 타깃을 사용하고, Ar 가스 및 산소 가스를 사용한 스퍼터링법에 의해, 흡수체막(14)을 성막할 수 있다. 흡수체막(14)으로서, 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 TaNb막을 형성하는 경우, Ta 타깃 및 Nb 타깃 또는 Ta와, Nb를 포함하는 타깃을 사용하고, Ar 가스를 사용한 스퍼터링법에 의해, 흡수체막(14)을 성막할 수 있다. 흡수체막(14)으로서, 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 TaN막을 형성하는 경우, Ta 타깃을 사용하고, Ar 가스 및 질소 가스를 사용한 스퍼터링법에 의해, 흡수체막(14)을 성막할 수 있다.
바이너리 마스크용 흡수체막 및 위상 시프트 마스크용 흡수체막의 어느 경우에도, 흡수체막(14)의 막 두께는, 20 내지 80㎚가 바람직하고, 30 내지 70㎚가 보다 바람직하며, 40 내지 60㎚가 더욱 바람직하다.
(반사 방지막)
반사 방지막(15)은 흡수체막(14) 표면에서의 EUV광의 반사를 방지하기 위해서 마련된다. 그 최적 막 두께 d는 식 (5)에 의해 결정된다.
Figure pat00008
식 (5) 중의 λ는 파장, m은 0 이상의 정수이다. 막 두께 제어성을 고려하면, 박막의 쪽이 바람직하고, 이것은 상기한 식 (5)에서 m=0 또는 1인 경우에 상당한다. 그렇게 하면, 반사 방지막(15)의 최적 막 두께 d는 거의 λ/4 또는 3λ/4가 된다. 이것은 막 두께 2 내지 5㎚ 또는 8 내지 12㎚에 상당한다.
반사 방지막(15)의 재료는 식 (6)을 충족하는 것이 바람직하다.
Figure pat00009
식 (6) 중, n과 k는, EUV광의 파장에 있어서의 흡수체막(14)의 굴절률과 흡수 계수를 나타내고, n'와 k'는 EUV광의 파장에 있어서의 반사 방지막(15)의 굴절률과 흡수 계수를 나타낸다.
그 때문에, 반사 방지막(15)의 복소 굴절률(굴절률과 흡수 계수)의 최적값은 흡수체막의 복소 굴절률에 의존한다.
반사 방지막(15)의 재료는 식 (7)을 충족하는 것이 보다 바람직하다.
Figure pat00010
식 (7) 중, n과 k는, EUV광의 파장에 있어서의 흡수체막(14)의 굴절률과 흡수 계수를 나타내고, n'와 k'는 EUV광의 파장에 있어서의 반사 방지막(15)의 굴절률과 흡수 계수를 나타낸다.
그 때문에, 반사 방지막(15)의 복소 굴절률(굴절률과 흡수 계수)의 최적값은 흡수체막의 복소 굴절률에 의존한다.
반사 방지막(15)에 대해서도, 흡수체막(14)과 마찬가지의 세정 내성이 요구된다. 세정 내성의 양호한 금속으로서는, Ta, Cr, Ti, Nb, Mo, W, Ru 등을 들 수 있다. 도 4는, Ta, Cr, Ti, Nb, Mo, W 및 Ru의 복소 굴절률을 나타낸다. 도 4에 도시한 바와 같이, 이들 금속은 단체로는 반사 방지막(15)으로서의 복소 굴절률의 최적 영역에 들어가지 않는다.
도 4에 도시한 바와 같이, Al의 복소 굴절률은 (n, k)=(1.00, 0.030)이다. 또한, Al은 양호한 세정 내성을 갖는다. 그 때문에, Ta, Cr, Ti, Nb, Mo, W 및 Ru로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소와 합금화함으로써 반사 방지막으로서 사용할 수 있다.
도 5에 흡수체막(14)을 RuO2막으로 했을 때의 반사 방지막(15)의 복소 굴절률의 최적 영역을 나타낸다. 반사 방지막(15)으로서 Ta와 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 선택한 경우, Al 함유율이 3 내지 52at％이면, 복소 굴절률은 최적 영역에 들어간다. 또한, 반사 방지막으로서 Cr과 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 선택한 경우, Al 함유율이 32 내지 70at％이면, 복소 굴절률은 최적 영역에 들어간다.
도 6에 흡수체막(14)을 TaNb막으로 했을 때의 반사 방지막(15)의 복소 굴절률의 최적 영역을 나타낸다. 반사 방지막(15)으로서 Ta와 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 선택한 경우, Al 함유율이 36 내지 92at％이면, 복소 굴절률은 최적 영역에 들어간다. 또한, 반사 방지막(15)으로서 Cr과 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 선택한 경우, Al 함유율이 56 내지 95at％이면, 복소 굴절률은 최적 영역에 들어간다.
도 7에 흡수체막(14)을 TaN으로 했을 때의 반사 방지막(15)의 복소 굴절률의 최적 영역을 나타낸다. 반사 방지막(15)으로서 Ta와 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 선택한 경우, Al 함유율이 36 내지 91at％이면, 복소 굴절률은 최적 영역에 들어간다. 또한, 반사 방지막(15)으로서 Cr과 Al을 포함하는 알루미늄 합금을 선택한 경우, Al 함유율이 56 내지 93at％이면, 복소 굴절률은 최적 영역에 들어간다.
이상에 의해, 반사 방지막(15)의 일 양태에는, Al과, Ta, Cr, Ti, Nb, Mo, W 및 Ru로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하는 알루미늄 합금을 사용할 수도 있다. 알루미늄 합금 중에 있어서의 Al 함유율은 3 내지 95at％가 바람직하고, 20 내지 80at％가 보다 바람직하며, 30 내지 60at％가 더욱 바람직하다.
반사 방지막(15)에 사용하는 상기 알루미늄 합금은, O, N 및 B로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(X)를 더 포함해도 된다. 상기 원소(X)를 포함함으로써, 반사 방지막(15)의 결정 상태를 아몰퍼스로 할 수 있다. 이에 의해, 반사 방지막(15)의 세정 안정성을 향상시킬 수도 있다. 원소(X)를 포함하는 알루미늄 합금의 복소 굴절률은, 원소(X)를 포함하지 않는 알루미늄 합금의 복소 굴절률과는 조금 다르지만, 어긋남양은 크지 않기 때문에, 원소(X)를 제외한 조성비가 동일 정도인 알루미늄 합금을 사용하면, 반사 방지막(15)으로서의 복소 굴절률의 최적 영역에 들어간다.
원소(X)를 포함하는 알루미늄 합금을 사용하는 경우, 알루미늄 합금에서 원소(X)를 제외한 성분 중에 있어서의 Al 함유율은 3 내지 95at％가 바람직하고, 20 내지 80at％가 보다 바람직하며, 30 내지 60at％가 더욱 바람직하다.
원소(X)를 포함하는 알루미늄 합금을 사용하는 경우, 원소(X)의 합계 함유율이, 97at％ 이하가 바람직하고, 90at％ 이하가 보다 바람직하며, 80at％ 이하가 더욱 바람직하다.
원소(X)의 합계 함유율의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 5at％ 이상이 바람직하다.
일본 특허 공개 제2011-35104호 공보에는, 흡수체층 위에 마스크 패턴의 검사광(파장 190㎚ 내지 260㎚)에 대한 저반사층이 형성되고, 상기 저반사층이 Al 및 Zr 중 적어도 하나와, O 및 N 중 적어도 하나를 함유한 예가 기재되어 있다. 이 저반사층은, 마스크 패턴의 검사광(파장 190㎚ 내지 260㎚)에 대한 저반사층이며, EUV광에 있어서의 반사 방지막으로서의 기능은 갖고 있지 않다.
반사 방지막(15)의 다른 형태로서는, EUVL용 반사형 마스크 블랭크가 상술한 식 (6)을 충족하는 재료이면 되며, 예를 들어 반사 방지막(15)은, Al, Ta, Cr, Ti, Nb, Mo, W 및 Ru로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고 있어도 되고, O, N, B, Hf 및 H로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(Y)를 더 포함해도 된다.
또한, 상기 반사 방지막(15)의 다른 양태에 있어서는, Al과, Ta, Cr, Ti, Nb, Mo, W 및 Ru로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 상기 원소(Y)를 더 포함하고 있어도 되는 알루미늄 합금으로 이루어지는 반사 방지막이어도 된다.
알루미늄 합금에서 원소(Y)를 제외한 성분 중에 있어서의 Al 함유율은 3 내지 95at％가 바람직하고, 20 내지 80at％가 보다 바람직하며, 30 내지 60at％가 더욱 바람직하다.
원소(Y)를 포함하는 알루미늄 합금을 사용하는 경우, 원소(Y)의 합계 함유율이, 97at％ 이하가 바람직하고, 90at％ 이하가 보다 바람직하며, 80at％ 이하가 더욱 바람직하다.
원소(Y)의 합계 함유율의 하한은 특별히 한정되지는 않지만, 5at％ 이상이 바람직하다.
반사 방지막(15)은, 마그네트론 스퍼터링법이나 이온빔 스퍼터링법 등의 공지된 성막 방법을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 반사 방지막(15)으로서, 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여, Ta와 Al을 포함하는 알루미늄 합금막을 형성하는 경우, Ta 타깃 및 Al 타깃 또는 Ta와, Al을 포함하는 타깃을 사용하고, Ar 가스를 사용한 스퍼터링법에 의해, 반사 방지막(15)을 성막할 수 있다.
도 16에 흡수체막(14)을 RuN막으로 했을 때의 반사 방지막(15)의 복소 굴절률의 최적 영역 및 준 최적 영역을 나타낸다. 반사 방지막(15)으로서 Cr2O3막을 선택하면, 반사 방지막의 복소 굴절률은 최적 영역(식 (7)을 충족하는 영역)에는 들어가지 않지만, 준최적 영역(식 (6)을 충족하는 영역)에는 들어간다.
상기에서 식 (5)를 이용하여 설명한 이유에 의해, 반사 방지막(15)은 막 두께가 2 내지 5㎚ 또는 8 내지 12㎚가 바람직하다.
(하드마스크)
도 8은, 본 발명의 EUVL용 반사형 마스크 블랭크의 다른 일 구성예의 개략 단면도이다. 도 8에 도시한 EUVL용 반사형 마스크 블랭크(20)은, 기판(21) 위에 다층 반사막(22)과, 보호막(23)과, 흡수체막(24)과, 반사 방지막(25)과, 하드마스크막(26)이, 이 순서로 형성되어 있다.
EUVL용 반사형 마스크 블랭크(20)의 구성 요소 중, 기판(21), 다층 반사막(22), 보호막(23), 흡수체막(24) 및 반사 방지막(25)은, 상기한 EUVL용 반사형 마스크 블랭크(10)와 마찬가지이므로 생략한다.
하드마스크막(26)으로서는, Cr을 포함하는 Cr계막이나, Si를 포함하는 Si계막 등, 흡수체막(24) 및 반사 방지막(25)의 에칭 프로세스에 대하여 내성이 높은 재료가 사용된다. Cr계막으로서는, 예를 들어 Cr 및 Cr에 O 또는 N을 첨가한 재료를 들 수 있다. 구체적으로는, CrO 및 CrN을 들 수 있다. Si계막으로서는, Si, 그리고, Si에 O, N, C 및 H로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 첨가한 재료를 들 수 있다. 구체적으로는, SiO2, SiON, SiN, SiO, Si, SiC, SiCO, SiCN 및 SiCON을 들 수 있다. 반사 방지막(25) 위에 하드마스크막(26)을 형성함으로써, 흡수체막 패턴 및 반사 방지막 패턴의 최소선 폭이 작아져도, 건식 에칭을 실시할 수 있다. 그 때문에, 흡수체막 패턴의 미세화에 대하여 유효하다.
하드마스크막(26)의 막 두께는, 3 내지 20㎚가 바람직하고, 4 내지 15㎚가 보다 바람직하며, 5 내지 10㎚가 더욱 바람직하다.
상기 하드마스크막(26)은 공지된 성막 방법, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링법, 이온빔 스퍼터링법과 같은 스퍼터링법을 실시함으로써 형성할 수 있다.
본 발명의 EUVL용 반사형 마스크 블랭크(10)는, 다층 반사막(12), 보호막(13), 흡수체막(14) 및 반사 방지막(15) 이외에, EUVL용 마스크 블랭크의 분야에 있어서 공지된 기능막을 갖고 있어도 된다. 본 발명의 EUVL용 반사형 마스크 블랭크(20)는, 다층 반사막(22), 보호막(23), 흡수체막(24), 반사 방지막(25) 및 하드마스크막(26) 이외에, EUVL용 마스크 블랭크의 분야에 있어서 공지된 기능막을 갖고 있어도 된다.
(이면 도전막)
본 발명의 EUVL용 반사형 마스크 블랭크(10)는, 기판(11)의 다층 반사막(12)이 적층되는 측과는 반대측의 제2 주면에, 정전 척용의 이면 도전막을 구비하고 있어도 된다. 이면 도전막에는, 특성으로서, 시트 저항값이 낮은 것이 요구된다. 이면 도전막의 시트 저항값은, 예를 들어 200Ω/□ 이하가 바람직하다.
이면 도전막을 포함하는 재료는, 예를 들어 Cr 또는 Ta 등의 금속, 또는 이들 합금을 사용할 수 있다. Cr을 포함하는 합금으로서는, Cr과, B, N, O 및 C로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 Cr계 재료를 사용할 수 있다. Cr계 재료로서는, 예를 들어 CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN 및 CrBOCN을 들 수 있다. Ta를 포함하는 합금으로서는, Ta와, B, N, O 및 C로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 Ta계 재료를 사용할 수 있다. Ta계 재료로서는, 예를 들어 TaB, TaN, TaO, TaON, TaCON, TaBN, TaBO, TaBON, TaBCON, TaHf, TaHfO, TaHfN, TaHfON, TaHfCON, TaSi, TaSiO, TaSiN, TaSiON 및 TaSiCON을 들 수 있다.
이면 도전막의 막 두께는, 정전 척용으로서의 기능을 충족하는 한 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 10 내지 400㎚로 한다. 또한, 이 이면 도전막은, 반사형 마스크 블랭크의 제2 주면측의 응력 조정도 구비할 수 있다. 즉, 이면 도전막은, 제1 주면측에 형성된 각종 층으로부터의 응력과 균형을 취하여, 반사형 마스크 블랭크를 평탄하게 하여 조정할 수 있다.
<반사형 마스크 및 반사형 마스크의 제조 방법>
도 9를 이용하여 EUVL용 반사형 마스크 및 EUVL용 반사형 마스크의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 도 9의 (a) 내지 도 9의 (d)는, EUVL용 반사형 마스크의 제조 수순을 나타낸 도면이다.
처음에, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, EUVL용 반사형 마스크 블랭크(10)위에 레지스트막을 도포, 노광, 현상하여, 칩내의 미세 패턴에 대응하는 레지스트 패턴(60)을 형성한다. 그 후, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 반사 방지막(15) 및 흡수체막(14)을 건식 에칭하고, 반사 방지막(15) 패턴 및 흡수체막(14) 패턴을 형성한다. 또한, 도 9의 (b)에서는, 레지스트 패턴은 제거되고 있다. 이어서, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, EUVL용 반사형 마스크 블랭크(10) 위에 다시 레지스트막을 도포, 노광, 현상하여, 노광 프레임에 대응하는 레지스트 패턴(60)을 형성한다. 그 후, 도 9의 (d)에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노광 프레임 V를 기판에 도달할 때까지 건식 에칭으로 파내려 간다. 이와 같이 하여 도 9의 (d)에 도시한 EUVL용 반사형 마스크(40)를 제조할 수 있다. 도 9의 (d)에 도시한 EUVL용 반사형 마스크(40)에서는, EUVL용 반사형 마스크 블랭크(10)의 흡수체막(14) 및 반사 방지막(15)에 패턴이 형성되어 있다. 따라서, 도 9의 (b)의 단계에서도 EUVL용 반사형 마스크는 제조할 수 있다. 그러나, 인접 샷으로부터의 누설광을 방지하기 위해서, 도 9의 (d)에 도시한 바와 같이, EUVL용 반사형 마스크(40), 노광 프레임 V를 갖는 것이 바람직하다.
실시예
이하에 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<예 1>
도 10에 흡수체막으로서 RuO2막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 2㎚의 TaAl막을 마련한 경우와 마련하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. TaAl막의 복소 굴절률(n', k')=(0.967, 0.033)이며, 이때의 Al 함유율은 28at％이다. 또한, 시뮬레이션에서는, "Experimental approach to EUV imaging enhancement by mask absorber height optimization" Proc. SPIE 8886(2013) 8860A 에 기재된 다층 반사막으로서, Mo/Si 다층 반사막 및 보호막으로서, Ru막을 사용한 모델을 사용하였다. TaAl막의 복소 굴절률은 식 (5)를 충족하고 있다. 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 반사 방지막을 마련함으로써, 반사율 및 위상 시프트양의 흡수체 막 두께 의존성을 억제할 수 있다.
<예 2>
도 11에 흡수체막으로서 TaNb막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 2㎚의 TaAl막을 마련한 경우와 마련하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. TaAl막의 복소 굴절률(n', k')=(0.984, 0.031)이며, 이때의 Al 함유율은 61at％이다. TaAl막의 복소 굴절률은 식 (5)를 충족하고 있다. 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 반사 방지막을 마련함으로써, 반사율 및 위상 시프트양의 흡수체 막 두께 의존성을 억제할 수 있다.
<예 3>
도 12에 흡수체막으로서 TaN막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 2㎚의 TaAl막을 마련한 경우와, 검사광에 대한 반사 방지막으로서 사용되는 TaON막을 4㎚ 마련한 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. TaN막의 복소 굴절률(n, k)= (0.948, 0.033),이며, TaON막의 복소 굴절률(n', k')=(0.955, 0.025)이다. TaON막의 복소 굴절률은 식 (5)를 충족하지 않고, EUV광에서의 반사 방지막으로서의 기능을 갖지 않는다. TaAl막의 복소 굴절률(n, k)=(0.984, 0.031)이며, 이때의 Al 함유율은 61at％이다. 도 12로부터 알 수 있는 바와 같이, 반사 방지막을 마련함으로써, 반사율 및 위상 시프트양의 흡수체 막 두께 의존성을 억제할 수 있다.
<예 4>
도 13에 흡수체막으로서 RuO2막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 9㎚의 TaAl막을 마련한 경우와 마련하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. TaAl막의 복소 굴절률(n', k')=(0.967, 0.033)이며, 이때의 Al 함유율은 28at％이다. 도 13으로부터 알 수 있는 바와 같이, 반사 방지막을 마련함으로써, 반사율 및 위상 시프트양의 흡수체 막 두께 의존성을 억제할 수 있다.
<예 5>
도 14에 흡수체막으로서 TaNb막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 9㎚의 TaAl막을 마련한 경우와 마련하지 않은 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. TaAl막의 복소 굴절률(n', k')=(0.984, 0.031)이며, 이때의 Al 함유율은 61at％이다. TaAl막의 복소 굴절률은 식 (5)를 충족하고 있다. 도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 반사 방지막을 마련함으로써, 반사율 및 위상 시프트양의 흡수체 막 두께 의존성을 억제할 수 있다.
<예 6>
도 15에 흡수체막으로서 TaN막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 9㎚의 TaAl막을 마련한 경우와, 검사광에 대한 반사 방지막으로서 사용되는 TaON막을 4㎚ 마련한 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. TaAl막의 복소 굴절률(n', k')=(0.984, 0.031)이며, 이때의 Al 함유율은 61at％이다. 도 15로부터 알 수 있는 바와 같이, 반사 방지막을 마련함으로써, 반사율 및 위상 시프트양의 흡수체 막 두께 의존성을 억제할 수 있다.
도 17에 흡수체막으로서 RuN막을 사용하고, 그 위에 반사 방지막으로서 막 두께 2㎚의 Cr2O3막을 마련한 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. Cr2O3막의 복소 굴절률(n', k')=(0.936, 0.033)이다. 도 17로부터 알 수 있는 바와 같이, 반사 방지막을 마련함으로써, 반사율 및 위상 시프트양의 흡수체 막 두께 의존성을 억제할 수 있다.
10: EUVL용 반사형 마스크 블랭크
11: 기판
12: 다층 반사막
13: 보호막
14: 흡수체막
15: 반사 방지막
20: EUVL용 반사형 마스크 블랭크
21: 기판
22: 다층 반사막
23: 보호막
24: 흡수체막
25: 반사 방지막
26: 하드마스크막
40: EUV 마스크
60: 레지스트
V: 노광 프레임

Claims (12)

  1. 기판 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막과, EUV광을 흡수하는 흡수체막과, 반사 방지막을 이 순서로 갖는 EUVL용 반사형 마스크 블랭크이며,
    상기 반사 방지막은, 알루미늄(Al)과, 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 루테늄(Ru)으로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 산소(O), 질소(N) 및 붕소(B)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(X)를 더 포함해도 되는 알루미늄 합금으로 이루어지며, 상기 알루미늄 합금에서 상기 원소(X)를 제외한 성분 중에 있어서의 Al 함유율은 3 내지 95at％인, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
  2. 기판 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막과, EUV광을 흡수하는 흡수체막과, 반사 방지막을 이 순서로 갖는 EUVL용 반사형 마스크 블랭크이며,
    상기 흡수체막의 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률을 n, 흡수 계수를 k라 하고,
    상기 반사 방지막의 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률을 n', 흡수 계수를 k'라 했을 때,
    식 (6)을 충족하는, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
    Figure pat00011
  3. 제2항에 있어서,
    상기 반사 방지막은, 알루미늄(Al), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 및 루테늄(Ru)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 산소(O), 질소(N), 붕소(B), 하프늄(Hf) 및 수소(H)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(Y)를 더 포함해도 되는, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반사 방지막은, Al과, Ta, Cr, Ti, Nb, Mo, W 및 Ru로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 금속 원소를 포함하고, 상기 원소(Y)를 더 포함하고 있어도 되는 알루미늄 합금으로 이루어지고, 상기 알루미늄 합금에서 상기 원소(Y)를 제외한 성분 중에 있어서의 Al 함유율은 3 내지 95at％인, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 방지막의 막 두께가 2 내지 5㎚ 또는 8 내지 12㎚인, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체막은, Ru, Cr, 주석(Sn), 금(Au), 백금(Pt), 레늄(Re), Hf, Ta 및 Ti로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하고, 또한 O, N, B, Hf 및 H로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(Y)를 포함해도 되는, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체막은, Ta, Ti, Sn 및 Cr으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하고, 또한 O, N, B, Hf 및 H로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(Y)를 포함해도 되는, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체막은, Ta와 Nb로 이루어지는 합금 또는 상기 합금이 O, N, B, Hf 및 H로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소(Y)를 첨가한 화합물로 이루어지는, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다층 반사막과 상기 흡수체막의 사이에, 상기 다층 반사막의 보호막을 갖는, 반사형 마스크 블랭크.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 방지막 상에 하드마스크막을 갖고,
    상기 하드마스크막은, Si 및 Cr로 이루어지는 군에서 선택되는 하나의 원소 또는 Si 혹은 Cr에 O, N, C 및 수소(H)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 첨가한 화합물로 이루어지는, EUVL용 반사형 마스크 블랭크.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막 및 상기 반사 방지막에 패턴이 형성된, EUVL용 반사형 마스크.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 EUVL용 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막 및 상기 반사 방지막을 패터닝하는 공정을 포함하는, EUVL용 반사형 마스크의 제조 방법.
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