KR20220139879A - 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
쉐도잉 효과가 보다 저감된 반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크 블랭크일뿐만 아니라, 내약성이 보다 향상된 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 반사형 마스크 블랭크는, 기판의 주표면 상에, 다층 반사막 및 패턴 형성용의 박막을 이 순으로 구비하는 반사형 마스크 블랭크이며, 박막은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하고, 박막의 산소 결손율은, 0.15 이상 0.28 이하인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은, 반도체 장치의 제조 등에 사용되는 전사용 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 광원은, 파장을 서서히 짧게 하면서 진화되어 가고 있으며, 보다 미세한 패턴 전사를 실현하기 위해, 파장이 13.5㎚ 근방인 극단 자외선(EUV: Extreme Ultra Violet. 이하, 이 극단 자외선을 EUV광이라 함)을 사용한 EUV 리소그래피가 개발되고 있다. EUV 리소그래피에서는, EUV광에 대하여 투명한 재료가 적기 때문에, 반사형 마스크가 사용된다.
이와 같은 EUV 리소그래피용의 반사형 마스크 및 이것을 제작하기 위한 마스크 블랭크에 관련되는 기술이 특허문헌 1 및 2에 기재되어 있다.
EUV 리소그래피에서는, 다수의 반사경을 포함하는 투영 광학계가 사용되고 있다. 그리고, 반사형 마스크에 대하여 EUV광을 경사로부터 입사시켜, 이들 복수의 반사경이 투영광(노광광)을 차단하지 않도록 하고 있다. 입사 각도는, 현재, 반사 마스크의 기판 표면으로부터 수직인 면에 대하여 6°로 하는 것이 주류이다. 투영 광학계의 개구수(NA)의 향상과 함께 8° 정도의 보다 사입사가 되는 각도로 하는 방향에서 검토가 진행되고 있다.
EUV 리소그래피에서는, 노광광이 경사로부터 입사되기 때문에, 쉐도잉 효과라 불리는 고유의 문제가 있다. 쉐도잉 효과란, 입체 구조를 갖는 흡수체 패턴에 노광광이 경사로부터 입사됨으로써 그림자가 생겨, 전사 형성되는 패턴의 치수 및/또는 위치가 변화되는 현상이다. 흡수체 패턴의 입체 구조가 벽이 되어 응달측에 그림자가 생겨, 전사 형성되는 패턴의 치수 및/또는 위치가 변화된다. 예를 들어, 배치되는 흡수체 패턴의 방향이 사입사광의 방향과 평행이 되는 경우와 수직이 되는 경우에서, 양자의 전사 패턴의 치수와 위치에 차가 발생하여, 전사 정밀도를 저하시킨다.
패턴을 미세하게 할수록, 및 패턴 치수 및/또는 패턴 위치의 정밀도를 높일수록 반도체 장치의 전기 특성 및 성능이 높아지고, 또한 집적도 향상이나 칩 사이즈를 저감할 수 있다. EUV 리소그래피에는 종래보다도 1단 높은 고정밀도의 미세 치수 패턴 전사 성능이 요구되고 있다. 현재로는, hp16㎚(half pitch 16㎚) 세대 대응의 초미세이면서 또한 고정밀도의 패턴의 형성이 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 대해, 쉐도잉 효과를 작게 하기 위해, 흡수체막의 한층 더한 박막화가 요구되고 있다. 특히, EUV 노광의 경우에 있어서, 흡수체막의 막 두께를 50㎚ 이하, 바람직하게는 40㎚ 이하로 할 것이 요구되고 있다.
한편, 반사형 마스크에는, EUV광이 조사되었을 때, 흡수체 패턴으로부터의 반사광과 다층 반사막으로부터의 반사광 사이에서의 충분히 높은 콘트라스트가 얻어질 것이 요구되고 있다. 이 요구를 충족하기 위해서는, 흡수체막의 EUV광에 대한 반사율을 1％ 이하로 할 것이 요망된다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 종래, 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막에는 탄탈을 주성분으로 하는 재료(탄탈계 재료)가 적용되고 있다. 그러나, EUV광에 있어서의 탄탈계 재료의 소쇠 계수 k는 그다지 크지 않다. 이 때문에, 흡수체막에 요구되는 반사율을 충족하면서, 탄탈계 재료의 흡수체막의 막 두께를 50㎚ 이하로 하는 것은 어렵다. 한편, 특허문헌 2에 개시되어 있는 바와 같은 산화주석(SnO)으로 형성된 광 흡수층(흡수체막)은, EUV광에 있어서의 소쇠 계수가 높아, 흡수체막에 요구되는 반사율을 충족하면서, 50㎚ 이하의 막 두께로 하는 것이 가능하다. 그러나, SnO 흡수체막은, 내약성이 비교적 낮다는 문제가 있었다. 특히, 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제조하는 프로세스에서 사용되는 SPM 세정(황산, 과산화수소 및 물의 혼합액을 사용한 세정.)에 대한 내성이 낮아, 문제가 되었다.
상기 점을 감안하여, 본 발명은, 쉐도잉 효과가 보다 저감된 반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크 블랭크일 뿐만 아니라, 내약성이 보다 향상된 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 쉐도잉 효과가 보다 저감된 반사형 마스크일 뿐만 아니라, 내약성이 보다 향상된 흡수체 패턴을 구비하는 반사형 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은, 상기 반사형 마스크를 사용함으로써, 미세하면서 또한 고정밀도의 전사 패턴을 갖는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
기판의 주표면 상에, 다층 반사막 및 패턴 형성용의 박막을 이 순으로 구비하는 반사형 마스크 블랭크이며,
상기 박막은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하고,
상기 박막의 산소 결손율은, 0.15 이상 0.28 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
(구성 2)
상기 박막 중의 함유량이 가장 많은 금속 원소는, 주석인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 3)
상기 박막 중의 함유량이 가장 많은 원소는, 산소인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 4)
상기 박막은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소의 합계 함유량이 95원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 5)
상기 박막은, 산소의 합계 함유량이 50원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 6)
파장 13.5㎚의 광에 대한 상기 박막의 소쇠 계수 k는, 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 7)
상기 박막의 두께는, 50㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 8)
상기 다층 반사막과 상기 박막 사이에 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 7 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
(구성 9)
기판의 주표면 상에, 다층 반사막 및 전사 패턴이 형성된 박막을 이 순으로 구비하는 반사형 마스크이며,
상기 박막은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하고,
상기 박막의 산소 결손율은, 0.15 이상 0.28 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
(구성 10)
상기 박막 중의 함유량이 가장 많은 금속 원소는, 주석인 것을 특징으로 하는 구성 9에 기재된 반사형 마스크.
(구성 11)
상기 박막 중의 함유량이 가장 많은 원소는, 산소인 것을 특징으로 하는 구성 9 또는 10에 기재된 반사형 마스크.
(구성 12)
상기 박막은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소의 합계 함유량이 95원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 구성 9 내지 11 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크.
(구성 13)
상기 박막은, 산소의 합계 함유량이 50원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 구성 9 내지 12 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크.
(구성 14)
파장 13.5㎚의 광에 대한 상기 박막의 소쇠 계수 k는, 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 구성 9 내지 13 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크.
(구성 15)
상기 박막의 두께는, 50㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 9 내지 14 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크.
(구성 16)
상기 다층 반사막과 상기 박막 사이에 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성 9 내지 15 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크.
(구성 17)
구성 9 내지 16 중 어느 것에 기재된 반사형 마스크를 사용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 쉐도잉 효과가 보다 저감된 반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크 블랭크일 뿐만 아니라, 내약성이 보다 향상된 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크를 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면, 쉐도잉 효과가 보다 저감된 반사형 마스크일 뿐만 아니라, 내약성이 보다 향상된 흡수체 패턴을 구비하는 반사형 마스크를 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 반사형 마스크를 사용함으로써, 미세하면서 또한 고정밀도의 전사 패턴을 갖는 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 반사형 마스크 블랭크의 개략 구성을 설명하기 위한 단면 모식도이다.
도 2는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하지만, 먼저 본 발명에 이른 경위에 대하여 설명한다. 본 발명자는, 주석(Sn)과 산소(O)를 함유하는 재료, 즉 SnO계 재료의 흡수체막(패턴 형성용의 박막)에 관해, EUV광에 대한 소쇠 계수 k의 저하를 억제하면서, SPM 세정 등에 대한 내성(내약성)을 높이는 수단에 대하여 예의 검토를 행하였다. 그 결과, SnO에 탄탈(Ta)과 니오븀(Nb)을 함유시킨 재료(즉, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하는 재료. 이하, SnTaNbO계 재료라 하는 경우가 있음)로 흡수체막을 형성함으로써, SnO계 재료의 흡수체막에 비해 내약성이 향상되는 것을 알 수 있었다. 그것과 동시에, 흡수체막에 사용하는 SnTaNbO계 재료의 구성에 따라서는, 내약성이 거의 향상되지 않는 경우가 있는 것도 알 수 있었다.
한편, SnO계 재료나 SnTaNbO계 재료로 형성된 흡수체막에 패턴을 형성할 때 행해지는 드라이 에칭의 에칭 가스에는 염소계 가스가 사용되는 경우가 많다. 그러나, 흡수체막에 사용하는 SnTaNbO계 재료의 구성에 따라서는, 이 염소계 가스에 의한 드라이 에칭을 행하였을 때의 에칭 레이트가 크게 저하되는 경우가 있는 것을 알 수 있었다.
그래서, 이들 문제를 해결하기 위해 한층 더한 연구를 행하였다. 그 결과, 흡수체막을 형성하는 SnTaNbO계 재료의 산소 결손율의 차이에 의해, 이들 문제가 발생하는 것을 알아냈다. 또한, 여기에서 말하는 산소 결손율이란, 그 SnTaNbO계 재료의 실측의 산소 함유량[원자％]을, 그 SnTaNbO계 재료가 화학양론적으로 안정된 산화 상태(즉, 재료 중의 Sn, Nb 및 Ta가 모두 SnO2, Nb2O5 및 Ta2O5로 존재하고 있는 상태. 완전 산화의 상태라고도 함)로 되어 있다고 가정한 경우의 이론상의 산소 함유량[원자％]으로 제산한 비율을 말한다. 또한, 이 산소 결손율은, SnTaNbO계 재료의 흡수체막(패턴 형성용의 박막) 중의 산소 함유량을 OR, 그 흡수체막 중에 존재하는 모든 Sn, Ta 및 Nb가 화학양론적으로 안정된 산화물의 상태에 있는 이상 상태의 산소 함유량을 OI로 하였을 때, [OI-OR]/OI로 산출된다.
SnTaNbO계 재료의 흡수체막은, SnO계 재료의 흡수체막에 비해, 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트가 느려지는 경향이 있다. 또한, SnTaNbO계 재료의 흡수체막은, SnO계 재료의 흡수체막에 비해, EUV광에 대한 소쇠 계수 k가 작아지는 경향이 있다. SnTaNbO계 재료의 흡수체막의 산소 결손 비율이 작아짐에 따라서, 그 에칭 레이트는, SnO계 재료의 흡수체막의 에칭 레이트에 가까워진다. 또한, SnTaNbO계 재료의 흡수체막의 산소 결손 비율이 작아짐에 따라서, EUV광에 대한 소쇠 계수 k는, SnO계 재료의 EUV광에 대한 소쇠 계수 k의 수치에 가까워진다. 그러나, SnTaNbO계 재료의 흡수체막의 산소 결손 비율이 0.15보다도 작은 경우, 내약성이 크게 저하되어, Ta와 Nb를 함유시키는 의의가 상실되는 것이 새롭게 판명되었다.
한편, SnTaNbO계 재료의 흡수체막의 산소 결손 비율이 0.28보다도 큰 경우도, 내약성이 크게 저하되는 것이 새롭게 판명되었다. 또한, 흡수체막의 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트도 너무 느려, 흡수체막에 미세한 패턴을 형성하는 것이 어려워지는 것도 판명되었다. 또한, 흡수체막의 EUV광에 대한 소쇠 계수 k가 너무 작아져, 소정의 반사율을 충족하기 위한 막 두께가 너무 커지는 것도 판명되었다.
상기 현상이 발생하는 것은, 이하의 메커니즘에 의한 것으로 추측된다. 또한, 이하의 고찰은, 출원 시점에 있어서의 본 발명자들의 추측에 기초하는 것이며, 본 발명의 범위를 전혀 제한하는 것은 아니다.
종래, 흡수체막과 같은 패턴 형성용의 박막은, 스퍼터링법에 의해 형성되는 것이 일반적이다. 타깃으로부터 비상한 Sn 입자, Ta 입자 및 Nb 입자는, 각각 도상에서 성막실 내 중의 산소를 도입하면서, 기판의 다층 반사막 상(혹은 보호막 상)에 퇴적되어 감으로써 박막이 형성되어 간다. Ta 입자와 Nb 입자는 Sn 입자에 비해 산화되기 쉬운 경향이 있어, Ta 입자와 Nb 입자가 Sn 입자보다도 먼저 고산화되어 Ta2O5 입자와 Nb2O5 입자가 형성된다. 이것은, Sn 입자가 산화될 기회가 상실되기 쉬워, 고산화 상태의 SnO2 입자를 형성하기 어려워지는 것을 의미한다. 이들 사정으로부터, 흡수체막을 형성하는 SnTaNbO계 재료는, Sn은 산화도가 낮은 상태의 것의 존재 비율이 SnO계 재료보다도 높게 되어 있는 것으로 생각된다.
SnO계 재료는, 산화도가 낮아짐에 따라서(산소 결손 비율이 높아짐에 따라서) 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트가 느려지는 경향이 있다. 또한, TaO계 재료나 NbO계 재료는, 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트가 느려지는 경향이 있다. 한편, SnO계 재료는, 산화도가 낮아짐에 따라서 내약성이 저하되는 경향이 있다. 이들의 것으로부터, 산소 결손율이 높은 SnTaNbO계 재료의 흡수체막은, 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트가 느리고, 내약성이 낮게 되어 있는 것으로 추측된다.
이상의 예의 연구의 결과, 상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 마스크 블랭크는, 기판의 주표면 상에, 다층 반사막 및 패턴 형성용의 박막을 이 순으로 구비하는 반사형 마스크 블랭크이며, 박막은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하고, 박막의 산소 결손율은, 0.15 이상 0.28 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 다음에, 이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명을 구체화할 때의 일 형태이며, 본 발명을 그 범위 내에 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면 중, 동일하거나 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 간략화 내지 생략하는 경우가 있다.
<반사형 마스크 블랭크의 구성 및 그 제조 방법>
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 반사형 마스크 블랭크(100)의 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(100)는, 기판(1)과, 제1 주표면(표면)측에 형성된 노광광인 EUV광을 반사하는 다층 반사막(2)과, 당해 다층 반사막(2)을 보호하기 위해 마련되며, 후술하는 흡수체막(4)을 패터닝할 때 사용하는 에천트나, 세정액에 대하여 내성을 갖는 재료로 형성되는 보호막(3)과, EUV광을 흡수하는 흡수체막(4)을 갖고, 이들이 이 순으로 적층되는 것이다. 또한, 기판(1)의 제2 주표면(이면)측에는, 정전 척용의 도전막(5)이 형성된다.
본 명세서에 있어서, 예를 들어 「기판(1)의 주표면 상에 형성된 다층 반사막(2)」이라는 기재는, 다층 반사막(2)이, 기판(1)의 표면에 접하여 배치되는 것을 의미하는 경우 외에, 기판(1)과, 다층 반사막(2) 사이에 다른 막을 갖는 것을 의미하는 경우도 포함한다. 다른 막에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 본 명세서에 있어서, 예를 들어 「막 A가 막 B 상에 접하여 배치된다」란, 막 A와 막 B 사이에 다른 막을 개재시키지 않고, 막 A와 막 B가 직접, 접하도록 배치되어 있는 것을 의미한다.
이하, 반사형 마스크 블랭크(100)의 각 구성에 대하여 구체적으로 설명을 한다.
<<기판>>
기판(1)은, EUV광에 의한 노광 시의 열에 의한 흡수체 패턴의 변형을 방지하기 위해, 0±5ppb/℃의 범위 내의 저열 팽창 계수를 갖는 것이 바람직하게 사용된다. 이 범위의 저열 팽창 계수를 갖는 소재로서는, 예를 들어 SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리 세라믹스 등을 사용할 수 있다.
기판(1)의 전사 패턴(후술하는 흡수체 패턴(4a)이 이것을 구성함)이 형성되는 측의 제1 주표면은, 적어도 패턴 전사 정밀도, 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도가 되도록 표면 가공되어 있다. 기판(1)의 전사 패턴이 형성되는 측의 제1 주표면의 132㎜×132㎜ 또는 142㎜×142㎜의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또한, 흡수체막(4)이 형성되는 측과 반대측의 제2 주표면은, 노광 장치에 세트할 때 정전 척되는 면이다. 제2 주표면의 132㎜×132㎜ 또는 142㎜×142㎜의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다.
또한, 기판(1)의 표면 평활도가 높은 것도 매우 중요한 항목이다. 흡수체 패턴(4a)이 형성되는 기판(1)의 제1 주표면의 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(RMS)로 0.1㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 표면 평활도는, 원자간력 현미경으로 측정할 수 있다.
또한, 기판(1)은, 그 상에 형성되는 막(다층 반사막(2) 등)의 막 응력에 의한 변형을 방지하기 위해, 높은 강성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 특히, 기판(1)은, 65GPa 이상의 높은 영률을 갖고 있는 것이 바람직하다.
<<다층 반사막>>
다층 반사막(2)은, 도 2의 (d)의 반사형 마스크(200)에 있어서, EUV광을 반사하는 기능을 부여하는 것이며, 굴절률이 다른 원소를 주성분으로 하는 각 층이 주기적으로 적층된 다층막의 구성이 되어 있다.
일반적으로는, 고굴절률 재료인 경원소 또는 그 화합물의 박막(고굴절률층)과, 저굴절률 재료인 중원소 또는 그 화합물의 박막(저굴절률층)이 교대로 40 내지 60주기 정도 적층된 다층막이, 다층 반사막(2)으로서 사용된다. 다층막은, 기판(1)측으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순으로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1주기로 하여 복수 주기 적층해도 되고, 기판(1)측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순으로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1주기로 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. 상술한 다층막에 있어서, 기판(1)으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순으로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1주기로 하여 복수 주기 적층하는 경우에는 최상층이 저굴절률층이 되지만, 이 경우, 저굴절률층이 다층 반사막(2)의 최표면을 구성하면 용이하게 산화되어 버려 반사형 마스크(200)의 반사율이 감소된다. 그 때문에, 최상층의 저굴절률층 상에 고굴절률층을 더 형성하여 다층 반사막(2)으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상술한 다층막에 있어서, 기판(1)측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순으로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1주기로 하여 복수 주기 적층하는 경우에는, 최상층이 고굴절률층이 되므로, 그대로여도 된다.
본 실시 형태에 있어서, 고굴절률층으로서는, 규소(Si)를 포함하는 층이 채용된다. Si를 포함하는 재료로서는, Si 단체 외에, Si에, 보론(B), 탄소(C), 질소(N), 및 산소(O)를 포함하는 Si 화합물이어도 된다. Si를 포함하는 층을 고굴절률층으로서 사용함으로써, EUV광의 반사율이 우수한 반사형 마스크(200)가 얻어진다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 기판(1)으로서는 유리 기판이 바람직하게 사용된다. Si는 유리 기판과의 밀착성에 있어서도 우수하다. 또한, 저굴절률층으로서는, 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 및 백금(Pt)으로부터 선택되는 금속 단체, 또는 이들의 합금이 사용된다. 예를 들어 파장 13㎚ 내지 14㎚의 EUV광에 대한 다층 반사막(2)으로서는, 바람직하게는 Mo막과 Si막을 교대로 40 내지 60주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막이 사용된다. 또한, 다층 반사막(2)의 최상층인 고굴절률층을 규소(Si)로 형성하고, 당해 최상층(Si)과 Ru계 보호막(3) 사이에, 규소와 산소를 포함하는 규소 산화물층을 형성하도록 해도 된다. 이에 의해, 마스크 세정 내성을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 다층 반사막(2)의 단독으로의 반사율은 통상 65％ 이상이며, 상한은 통상 73％이다. 또한, 다층 반사막(2)의 각 구성층의 두께, 주기는, 노광 파장에 의해 적절히 선택하면 되고, 브래그 반사의 법칙을 충족하도록 선택된다. 다층 반사막(2)에 있어서 고굴절률층 및 저굴절률층은 각각 복수 존재하지만, 고굴절률층끼리, 그리고 저굴절률층끼리의 두께가 동일하지 않아도 된다. 또한, 다층 반사막(2)의 최표면의 Si층의 막 두께는, 반사율을 저하시키지 않는 범위에서 조정할 수 있다. 최표면의 Si(고굴절률층)의 막 두께는, 3㎚ 내지 10㎚로 할 수 있다.
다층 반사막(2)의 형성 방법은 당해 기술분야에 있어서 공지이지만, 예를 들어 이온빔 스퍼터링법에 의해, 다층 반사막(2)의 각 층을 성막함으로써 형성할 수 있다. 상술한 Mo/Si 주기 다층막의 경우, 예를 들어 이온빔 스퍼터링법에 의해, 우선 Si 타깃을 사용하여 두께 4㎚ 정도의 Si막을 기판(1) 상에 성막하고, 그 후 Mo 타깃을 사용하여 두께 3㎚ 정도의 Mo막을 성막하고, 이것을 1주기로 하여, 40 내지 60주기 적층하여, 다층 반사막(2)을 형성한다(최표면의 층은 Si층으로 한다). 또한, 다층 반사막(2)의 성막 시에, 이온원으로부터 크립톤(Kr) 이온 입자를 공급하여, 이온빔 스퍼터링을 행함으로써 다층 반사막(2)을 형성하는 것이 바람직하다.
<<보호막>>
본 발명의 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 다층 반사막(2)과 흡수체막(4) 사이에, 보호막(3)을 갖는 것이 바람직하다.
보호막(3)은, 후술하는 반사형 마스크(200)의 제조 공정에 있어서의 드라이 에칭 및 세정으로부터 다층 반사막(2)을 보호하기 위해, 다층 반사막(2) 상에 형성된다. 또한, 전자선(EB)을 사용한 흡수체 패턴(4a)의 흑색 결함 수정 시의 다층 반사막(2)의 보호도 겸비한다. 보호막(3)은, 루테늄을 주성분으로서 포함하는 재료에 의해 형성할 수 있다. 즉, 보호막(3)의 재료는, Ru 금속 단체여도 되고, Ru에 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 붕소(B), 란탄(La), 코발트(Co), 및 레늄(Re) 등으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 함유한 Ru 합금이어도 되고, 질소를 포함하고 있어도 상관없다. 여기서, 도 1에서는 보호막(3)이 1층인 경우를 나타내고 있지만, 2층 이상의 적층 구조로 할 수도 있다. 예를 들어, 보호막(3)을 3층의 적층 구조로 한 경우, 보호막(3)의 최하층과 최상층을, 상기 Ru를 함유하는 물질을 포함하는 층으로 하고, 최하층과 최상층 사이에, Ru 이외의 금속, 혹은 합금을 개재시킨 중간층을 갖는 구조로 해도 상관없다. 이와 같은 보호막(3)은, 염소계 가스의 드라이 에칭으로 흡수체막(4)을 패터닝하는 경우에 유효하다. 보호막(3)은, 염소계 가스를 사용한 드라이 에칭에 있어서의 보호막(3)에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비(흡수체막(4)의 에칭 레이트/보호막(3)의 에칭 레이트)가 1.5 이상, 바람직하게는 3 이상이 되는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
이 Ru 합금의 Ru 함유량은 50원자％ 이상 100원자％ 미만, 바람직하게는 80원자％ 이상 100원자％ 미만, 더욱 바람직하게는 95원자％ 이상 100원자％ 미만이다. 특히, Ru 합금의 Ru 함유량이 95원자％ 이상 100원자％ 미만인 경우에는, 보호막(3)으로의 다층 반사막(2)의 구성 원소(규소)의 확산을 억제하면서, EUV광의 반사율을 충분히 확보하면서, 마스크 세정 내성, 흡수체막(4)을 에칭 가공하였을 때의 에칭 스토퍼 기능, 및 다층 반사막(2)의 경시 변화 방지의 보호막(3)으로서의 기능을 겸비하는 것이 가능해진다.
EUV 리소그래피에서는, EUV광에 대하여 투명한 물질이 적기 때문에, 마스크 패턴면에 대한 이물 부착을 방지하는 EUV 펠리클이 기술적으로 용이하지는 않다. 이것으로부터, 펠리클을 사용하지 않는 펠리클리스로의 운용이 주류로 되어 있다. 또한, EUV 리소그래피에서는, EUV광에 의해 마스크에 카본막이 퇴적되거나, 산화막이 성장하거나 한다고 하는 노광 콘타미네이션이 일어난다. 그 때문에, 반사형 마스크(200)를 반도체 장치의 제조에 사용하고 있는 단계에서, 자주 세정을 행하여 마스크 상의 이물이나 콘타미네이션을 제거할 필요가 있다. 이 때문에, 반사형 마스크(200)에서는, 광 리소그래피용의 투과형 마스크에 비해 월등한 마스크 세정 내성이 요구되고 있다. Ti를 함유한 Ru계 보호막(3)을 사용하면, 황산, 황산과수(SPM), 암모니아, 암모니아과수(APM), OH 라디칼 세정수, 또는 농도가 10ppm 이하인 오존수 등의 세정액에 대한 세정 내성이 특히 높아, 마스크 세정 내성의 요구를 충족하는 것이 가능해진다.
이와 같은 Ru 또는 그 합금 등에 의해 구성되는 보호막(3)의 두께는, 그 보호막(3)으로서의 기능을 행하는 것이 가능한 한 특별히 제한되지는 않는다. EUV광의 반사율의 관점에서, 보호막(3)의 두께는, 바람직하게는 1.0㎚ 내지 8.0㎚, 보다 바람직하게는, 1.5㎚ 내지 6.0㎚이다.
보호막(3)의 형성 방법으로서는, 공지의 막 형성 방법과 마찬가지의 것을 특별히 제한없이 채용할 수 있다. 구체예로서는, DC 스퍼터링법, RF 스퍼터링법 및 이온빔 스퍼터링법을 들 수 있다.
<<흡수체막(패턴 형성용의 박막)>>
본 실시 형태의 흡수체막(패턴 형성용의 박막)(4)은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하고, 0.15 이상 0.28 이하의 산소 결손율인 재료로 형성되어 있다. 흡수체막(4)을 이와 같은 구성으로 함으로써, SnO계 재료의 흡수체막에 비해 특히 SPM 세정에 대한 내약성을 향상시키면서, SnO계 재료의 흡수체막의 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트에 대한 저하를 억제할 수 있다. 흡수체막(4)에 탄탈과 니오븀을 함유시키지 않으면, 산소 결손율을 상기 범위로 해도 세정액에 대한 내약성은 향상되지 않는다.
흡수체막(4)은, 산소 결손율이 0.15 이상일 것이 요구되고, 0.152 이상인 것이 바람직하고, 0.154 이상이면 보다 바람직하다. 흡수체막(4)의 소쇠 계수 k를 크게 하면서, 세정액에 대한 내약성을 높이기 위해서이다. 한편, 흡수체막(4)은, 산소 결손율이 0.28 이하일 것이 요구되고, 0.25 이하인 것이 바람직하고, 0.22 이하이면 보다 바람직하다. 흡수체막(4)의 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트의 저하를 억제하면서, 세정액에 대한 내약성을 높이기 위해서이다.
흡수체막(4) 중에서 가장 함유량이 많은 금속 원소는, 주석인 것이 바람직하다. 주석을 주요한 금속 원소로 하는 흡수체막(4)으로 함으로써, 탄탈을 주요한 금속 원소로 하는 흡수체막(4)에 비해 소쇠 계수 k를 크게 할 수 있다. 흡수체막(4) 중의 주석의 함유량은, 30원자％ 이상인 것이 바람직하고, 33원자％ 이상이면 보다 바람직하고, 35원자％ 이하이면 더욱 바람직하다. 흡수체막(4)의 소쇠 계수 k를 크게 하기 위해서이다. 한편, 흡수체막(4) 중의 주석의 함유량은, 39원자％ 이상인 것이 바람직하고, 38원자％ 이상이면 보다 바람직하고, 37원자％ 이하이면 더욱 바람직하다. 흡수체막(4)에는, 탄탈과 주석을 함유시킬 필요가 있고, 또한 산소 결손율이 너무 커지지 않도록 산소를 많이 함유시킬 필요가 있기 때문이다.
상기 각 효과를 갖기 위해서는, 흡수체막(4)은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 주요 구성 원소로 할 것이 요망된다. 흡수체막(4)은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소의 합계 함유량이 95원자％ 이상인 것이 바람직하고, 97원자％ 이상이면 보다 바람직하고, 98원자％ 이상이면 더욱 바람직하다. 또한, 흡수체막(4)은, 합계 함유량이 5원자％ 미만의 범위 내이면, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소 이외의 원소를 함유시켜도 된다.
흡수체막(4) 중의 탄탈과 니오븀의 합계의 함유량은, 3원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상이면 보다 바람직하고, 6원자％ 이상이면 더욱 바람직하다. 흡수체막(4)의 세정액에 대한 내약성을 높이기 위해서이다. 한편, 흡수체막(4) 중의 탄탈과 니오븀의 합계 함유량은, 20원자％ 이하인 것이 바람직하고, 15원자％ 이하이면 보다 바람직하고, 12원자％ 이하이면 더욱 바람직하다. 흡수체막(4)의 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트의 저하를 억제하기 위해서이다.
흡수체막(4) 중의 탄탈의 함유량은, 3원자％ 이상인 것이 바람직하고, 4원자％ 이상이면 보다 바람직하고, 5원자％ 이상이면 더욱 바람직하다. 흡수체막(4)의 세정액에 대한 내약성을 높이기 위해서이다. 한편, 흡수체막(4) 중의 탄탈의 함유량은, 14원자％ 이하인 것이 바람직하고, 12원자％ 이하이면 보다 바람직하고, 10원자％ 이하이면 더욱 바람직하다. 흡수체막(4)의 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트의 저하를 억제하기 위해서이다.
흡수체막(4) 중의 니오븀의 함유량은, 0.1원자％보다도 큰 것이 바람직하고, 0.2원자％ 이상이면 보다 바람직하다. 흡수체막(4)의 세정액에 대한 내약성을 높이기 위해서이다. 한편, 흡수체막(4) 중의 니오븀의 함유량은, 5원자％ 이하인 것이 바람직하고, 4원자％ 이하이면 보다 바람직하고, 3원자％ 이하이면 더욱 바람직하다. 흡수체막(4)의 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트의 저하를 억제하기 위해서이다.
흡수체막(4) 중의 산소의 함유량은, 50원자％ 이상인 것이 바람직하고, 51원자％ 이상이면 보다 바람직하고, 52원자％ 이상이면 더욱 바람직하다. 흡수체막(4)의 소쇠 계수 k를 크게 하면서, 세정액에 대한 내약성을 높이기 위해서이다. 한편, 흡수체막(4) 중의 산소의 함유량은, 57.2원자％보다도 작은 것이 바람직하고, 57.1원자％ 이하이면 보다 바람직하다. 흡수체막(4)의 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트의 저하를 억제하면서, 세정액에 대한 내약성을 높이기 위해서이다.
흡수체막(4)의 파장 13.5㎚의 광에 대한 소쇠 계수 k는, 0.05 이상인 것이 바람직하고, 0.051 이상인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 흡수체막(4)의 막 두께를 얇게 하면서, EUV광에 대한 반사율을 소정값 이하로 할 수 있다. 흡수체막(4)의 파장 13.5㎚의 광에 대한 굴절률 n은, 0.95 이하인 것이 바람직하다. 또한, 흡수체막(4)의 파장 13.5㎚의 광에 대한 굴절률 n은, 0.93 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 여기에서의 굴절률 n과 소쇠 계수 k는, 흡수체막(4) 전체의 평균값이다.
흡수체막(4)의 두께는, 50㎚ 이하인 것이 바람직하고, 45㎚ 이하이면 보다 바람직하고, 40㎚ 이하이면 더욱 바람직하다. 흡수체막(4)에 대한 EUV광의 반사율을 1％ 이하로 하면서, 쉐도잉 효과를 억제하기 위해서이다.
흡수체막(4)은 단층의 막이어도 되고, 2층 이상의 복수의 막을 포함하는 다층막이어도 된다. 단, 다층막의 흡수체막(4)의 경우에 있어서도, 모든 층이, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하고, 0.15 이상 0.28 이하의 산소 결손율이라고 하는 조건을 충족할 필요가 있다. 흡수체막(4)은, 막 두께 방향에서 조성이 경사진 구조로 해도 된다. 이 조성이 경사진 흡수체막(4)의 경우에 있어서도, 흡수체막(4)의 모든 영역이, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하고, 0.15 이상 0.28 이하의 산소 결손율이라고 하는 조건을 충족할 필요가 있다.
흡수체막(4)은, DC 스퍼터링법, RF 스퍼터링법, 이온빔 스퍼터링법 등의 공지의 방법으로 형성할 수 있다. 예를 들어, SnO2, Ta2O5 및 Nb2O5가 혼합된 타깃을 사용하는 스퍼터링으로 흡수체막(4)을 형성해도 된다. 혹은, SnO2 타깃, Ta2O5 타깃 및 Nb2O5 타깃을 동시 방전시키는 스퍼터링으로 흡수체막(4)을 형성해도 된다. 혹은, Sn, Ta 및 Nb가 혼합된 타깃을 사용하여, 산소 함유 가스를 포함하는 스퍼터링 가스 중에서의 반응성 스퍼터링으로 흡수체막(4)을 형성해도 된다. 혹은, Sn 타깃, Ta 타깃 및 Nb 타깃이 혼합된 타깃을 동시 방전시켜, 산소 함유 가스를 포함하는 스퍼터링 가스 중에서의 반응성 스퍼터링으로 흡수체막(4)을 형성해도 된다.
한편, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수체막(4) 상에, 반사 방지막을 구비하는 구성으로 해도 된다. 이 반사 방지막은, DUV광(특히 파장 193㎚의 광)이 조사되었을 때의 반사 방지막의 반사율과, 다층 반사막(2)이 노출된 상태에서의 다층 반사막(2)의 반사율(다층 반사막(2) 상에 보호막(3)이 마련되어 있는 경우에는, 보호막(3)이 노출된 상태에서의 보호막(3)의 반사율) 사이에서 충분한 콘트라스트가 얻어지는 기능을 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같은 반사 방지막을 구비한 반사형 마스크 블랭크(100)로부터 제조된 반사형 마스크(200)는, DUV광을 검사광에 사용한 마스크 결함 검사를 행하였을 때 고정밀도로 결함을 검출할 수 있다.
흡수체막(4)을 드라이 에칭할 때 사용하는 에칭 가스는, 염소계 가스인 것이 바람직하다. 이 염소계 가스로서는, Cl2, SiCl4, CHCl3, CCl4, 및 BCl3 등의 가스, 혹은 이들 가스로부터 선택된 2종류 이상의 혼합 가스, 1 이상의 상기 가스와 He를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 1 이상의 상기 가스와 Ar을 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스를 사용할 수 있다.
한편, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수체막(4) 상(상술한 반사 방지막을 구비하는 경우에는, 그 반사 방지막 상)에, 에칭 마스크막을 구비하는 구성으로 해도 된다. 또한, 그 경우, 에칭 마스크막은, 크롬(Cr)을 포함하는 재료 또는 규소(Si)를 포함하는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다.
에칭 마스크막을 가짐으로써, 흡수체 패턴(4a)의 형성 시에, 레지스트막(11)의 막 두께를 얇게 할 수 있어, 전사 패턴을 고정밀도로 흡수체막(4)에 형성할 수 있다. 에칭 마스크막의 재료로서는, 에칭 마스크막에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비가 높은 재료를 사용한다.
흡수체막(4)과의 사이에서 에칭 선택비가 높은 에칭 마스크막의 재료로서는, 크롬이나 크롬 화합물의 재료를 들 수 있다. 크롬 화합물로서는, 크롬(Cr)과, 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 붕소(B) 및 수소(H)로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다. 염소계 가스로의 에칭 선택비를 높이기 위해서는, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 재료로 에칭 마스크막을 형성하는 것이 바람직하다. 에칭 마스크막의 크롬 화합물의 Cr 함유량은, 50원자％ 이상 100원자％ 미만인 것이 바람직하고, 80원자％ 이상 100원자％ 미만인 것이 보다 바람직하다. 또한, 「실질적으로 산소를 포함하지 않는다」란, 크롬 화합물에 있어서의 산소의 함유량이 10원자％ 이하, 바람직하게는 5원자％ 이하인 것이 해당한다. 또한, 상기 재료는, 본 발명의 실시 형태의 효과가 얻어지는 범위에서, 크롬 이외의 금속을 함유할 수 있다.
또한, 에칭 마스크막으로서, 규소 또는 규소 화합물의 재료를 사용할 수 있다. 규소 화합물로서는, 규소(Si)와, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 및 수소(H)로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료, 그리고, 규소 또는 규소 화합물에 금속을 포함하는 금속 규소(금속 실리사이드) 및 금속 규소 화합물(금속 실리사이드 화합물) 등의 재료를 들 수 있다.
에칭 마스크막의 두께는, 전사 패턴을 고정밀도로 흡수체막(4)에 형성하는 에칭 마스크로서의 기능을 얻는 관점에서, 2㎚ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 에칭 마스크막의 두께는, 레지스트막(11)의 두께를 얇게 하는 관점에서, 15㎚ 이하인 것이 바람직하고, 10㎚ 이하가 보다 바람직하다.
<<도전막>>
기판(1)의 제2 주표면(이면)측(다층 반사막(2) 형성면의 반대측)에는, 일반적으로, 정전 척용의 도전막(5)이 형성된다. 도전막(5)에 요구되는 전기적 특성(시트 저항)은 통상 100Ω/□(Ω/Square) 이하이다. 도전막(5)의 형성 방법은, 예를 들어 스퍼터링법에 의해, 크롬, 및 탄탈 등의 금속 또는 합금의 타깃을 사용하여 형성할 수 있다.
도전막(5)의 크롬(Cr)을 포함하는 재료는, Cr에 붕소, 질소, 산소, 및 탄소로부터 선택한 적어도 하나를 함유한 Cr 화합물인 것이 바람직하다. Cr 화합물로서는, 예를 들어 CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN 및 CrBOCN 등을 들 수 있다.
도전막(5)의 탄탈(Ta)을 포함하는 재료로서는, Ta(탄탈), Ta를 함유하는 합금, 또는 이들 중 어느 1개에 붕소, 질소, 산소 및 탄소 중 적어도 하나를 함유한 Ta 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. Ta 화합물로서는, 예를 들어 TaB, TaN, TaO, TaON, TaCON, TaBN, TaBO, TaBON, TaBCON, TaHf, TaHfO, TaHfN, TaHfON, TaHfCON, TaSi, TaSiO, TaSiN, TaSiON 및 TaSiCON 등을 들 수 있다.
탄탈(Ta) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 재료로서는, 그 표층에 존재하는 질소(N)가 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 탄탈(Ta) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 재료의 도전막(5)의 표층의 질소의 함유량은, 5원자％ 미만인 것이 바람직하고, 실질적으로 표층에 질소를 함유하지 않는 것이 보다 바람직하다. 탄탈(Ta) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 재료의 도전막(5)에 있어서, 표층의 질소의 함유량이 적은 쪽이, 내마모성이 높아지기 때문이다.
도전막(5)은, 탄탈 및 붕소를 포함하는 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 도전막(5)이, 탄탈 및 붕소를 포함하는 재료를 포함함으로써, 내마모성 및 약액 내성을 갖는 도전막(23)을 얻을 수 있다. 도전막(5)이, 탄탈(Ta) 및 붕소(B)를 포함하는 경우, 붕소의 함유량은 5 내지 30원자％인 것이 바람직하다. 도전막(5)의 성막에 사용하는 스퍼터링 타깃 중의 Ta 및 B의 비율(Ta:B)은 95:5 내지 70:30인 것이 바람직하다.
도전막(5)의 두께는, 정전 척용으로서의 기능을 충족하는 한 특별히 한정되지는 않지만, 통상 10㎚ 내지 200㎚이다. 또한, 이 도전막(5)은 마스크 블랭크(100)의 제2 주표면측의 응력 조정도 겸비하고 있다. 그 때문에, 도전막(5)의 막 두께는, 제1 주표면측에 형성된 각종 막으로부터의 응력과 밸런스를 취하여, 평탄한 반사형 마스크 블랭크(100)가 얻어지도록 조정되어 있다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)(이것에 의해 제작되는 반사형 마스크(200))에 의하면, 흡수체막(4)의 막 두께를 얇게 함으로써, 쉐도잉 효과를 억제할 수 있고, 또한 미세하고 고정밀도의 흡수체 패턴(4a)을, 측벽 러프니스가 적은 안정된 단면 형상으로 형성할 수 있다. 흡수체막(4)(흡수체 패턴(4a))의 세정 내성을 개선할 수 있다. 따라서, 이 구조의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여 제조된 반사형 마스크(200)는, 마스크 상에 형성되는 흡수체 패턴(4a) 자체를 미세하고 고정밀도로 형성할 수 있음과 함께, 쉐도잉에 의한 전사 시의 정밀도 저하를 방지할 수 있다. 또한, 이 반사형 마스크(200)를 사용하여 EUV 리소그래피를 행함으로써, 미세하고 고정밀도의 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이 가능해진다.
<반사형 마스크 및 그 제조 방법>
도 2의 (d)에 도시된 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)는, 기판(1)의 주표면 상에, 다층 반사막(2) 및 전사 패턴이 형성된 박막(흡수체 패턴)(4a)을 이 순으로 구비하고, 그 박막(4a)은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하고, 그 박막(4a)의 산소 결손율은, 0.15 이상 0.28 이하인 것을 특징으로 하는 것이다. 반사형 마스크(200)의 각 구성에 대해서는, 반사형 마스크 블랭크(100)의 경우와 마찬가지이다. 이하, 도 1에 도시한 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 반사형 마스크(200)를 제조하는 경우의 제조 방법에 대하여 도 2를 사용하여 설명한다.
본 실시 형태의 반사형 마스크(200)의 제조 방법에서는, 반사형 마스크 블랭크(100)를 준비하여, 그 제1 주면의 흡수체막(4) 상에, 레지스트막(11)을 형성한다(도 2의 (a)). 단, 반사형 마스크 블랭크(100)로서 레지스트막(11)을 구비하고 있는 경우에는, 이 공정은 불필요하다. 이 레지스트막(11)에 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 또한 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성한다(도 2의 (b)).
본 실시 형태의 제조 방법에서는, 이 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여 흡수체막(4)을 에칭하여 흡수체 패턴(4a)을 형성한다(도 2의 (c)). 레지스트 패턴(11a)을 애싱 또는 열 황산 등의 웨트 처리 등으로 제거함으로써, 흡수체 패턴(4a)이 형성된다(도 2의 (d)). 마지막으로, 산성이나 알칼리성의 수용액을 사용한 웨트 세정을 행한다.
여기서, 흡수체막(4)의 에칭 가스는, 흡수체막(4)의 재료에 따라서, 상술한 염소계 가스가 사용된다. 흡수체막(4)의 에칭에 있어서, 에칭 가스에 실질적으로 산소가 포함되어 있지 않은 것이 바람직하다. 에칭 가스에 실질적으로 산소가 포함되어 있지 않은 경우에는, Ru계 보호막(3)에 표면 거칠어짐이 발생하는 일이 없기 때문이다. 이 산소가 실질적으로 포함되어 있지 않은 가스로서는, 가스 중의 산소의 함유량이 5원자％ 이하인 것이 해당된다.
이상의 공정에 의해, 쉐도잉 효과가 적고, 약액(특히 SPM 세정)에 의한 세정 내성이 높은 반사형 마스크(200)가 얻어진다.
<반도체 장치의 제조 방법>
본 발명의 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법은, EUV광을 노광 광원으로 하는 노광 장치에, 상술한 반사형 마스크(200)를 세트하고, 피전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는다.
상기 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 사용하여 EUV 노광을 행함으로써, 반도체 기판 상에 반사형 마스크(200) 상의 흡수체 패턴(4a)에 기초하는 원하는 전사 패턴을, 쉐도잉 효과에 의한 전사 치수 정밀도의 저하를 억제하여 형성할 수 있다. 또한, 흡수체 패턴(4a)이, 측벽 러프니스가 적은 미세하고 고정밀도의 패턴이기 때문에, 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 다양한 공정을 거침으로써, 원하는 전자 회로가 형성된 반도체 장치를 제조할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, EUV 노광 장치는, EUV광을 발생시키는 레이저 플라스마 광원, 조명 광학계, 마스크 스테이지계, 축소 투영 광학계, 웨이퍼 스테이지계, 및 진공 설비 등으로 구성된다. 광원에는 데브리 트랩 기능과 노광광 이외의 장파장의 광을 커트하는 커트 필터 및 진공 차동 배기용의 설비 등이 구비되어 있다. 조명 광학계와 축소 투영 광학계는 반사형 미러로 구성된다. 반사형 마스크(200)는, 그 제2 주면에 형성된 도전막에 의해 정전 흡착되어 마스크 스테이지에 적재된다.
EUV광은, 조명 광학계를 통해 반사형 마스크(200) 수직면에 대하여 6° 내지 8° 기울인 각도로 반사형 마스크(200)에 조사된다. 이 입사광에 대한 반사형 마스크(200)로부터의 반사광은, 입사와는 역방향으로 또한 입사 각도와 동일한 각도로 반사(정반사)되고, 통상 1/4의 축소비를 갖는 반사형 투영 광학계로 유도되어, 웨이퍼 스테이지 상에 적재된 웨이퍼(반도체 기판) 상의 레지스트로의 노광이 행해진다. 이 동안, 적어도 EUV광이 통과하는 장소는 진공 배기된다. 또한, 이 노광 시에는, 마스크 스테이지와 웨이퍼 스테이지를 축소 투영 광학계의 축소비에 따른 속도로 동기시켜 스캔하여, 슬릿을 통해 노광을 행하는 스캔 노광이 주류로 되어 있다. 그리고, 이 노광 완료 레지스트막을 현상함으로써, 반도체 기판 상에 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 본 발명의 실시 형태에서는, 쉐도잉 효과가 작은 박막이며, 게다가 측벽 러프니스가 적은 고정밀도의 흡수체 패턴(4a)을 갖는 마스크가 사용되고 있다. 이 때문에, 반도체 기판 상에 형성된 레지스트 패턴은 높은 치수 정밀도를 갖는 원하는 것이 된다. 그리고, 이 레지스트 패턴을 마스크로서 사용하여 에칭 등을 실시함으로써, 예를 들어 반도체 기판 상에 소정의 배선 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같은 노광 공정이나 피가공막 가공 공정, 절연막이나 도전막의 형성 공정, 도펀트 도입 공정, 혹은 어닐 공정 등 그 밖의 필요한 공정을 거침으로써, 반도체 장치가 제조된다.
실시예
이하, 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시예에 있어서 마찬가지의 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 설명을 간략화 혹은 생략한다.
[실시예 1]
실시예 1로서, 도 1에 도시한 구조의 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조하였다. 반사형 마스크 블랭크(100)는, 도전막(5)과, 기판(1)과, 다층 반사막(2)과, 보호막(3)과, 흡수체막(4)을 갖는다. 제1 주표면 및 제2 주표면의 양쪽 주표면이 연마된 6025사이즈(약 152㎜×152㎜×6.35㎜)의 저열팽창 유리 기판인 SiO2-TiO2계 유리 기판을 준비하여 기판(1)으로 하였다. 평탄하고 평활한 주표면이 되도록, 조연마 가공 공정, 정밀 연마 가공 공정, 국소 가공 공정, 및 터치 연마 가공 공정을 포함하는 연마를 행하였다.
SiO2-TiO2계 유리 기판(1)의 제2 주면(이면)에, CrN막을 포함하는 도전막(5)을 20㎚의 두께로 형성하였다. 구체적으로는, Cr 타깃을 사용하여, Ar과 N2의 혼합 가스(Ar: 90％, N: 10％) 중에서의 DC 마그네트론 스퍼터링(반응성 스퍼터링)에 의해 도전막(5)을 형성하였다.
다음에, 도전막(5)이 형성된 측과 반대측의 기판(1)의 주표면(제1 주면) 상에, 다층 반사막(2)을 형성하였다. 기판(1) 상에 형성되는 다층 반사막(2)은, 파장 13.5㎚의 EUV광에 적합한 다층 반사막(2)으로 하기 위해, Mo와 Si를 포함하는 주기 다층 반사막으로 하였다. 다층 반사막(2)은, Mo 타깃과 Si 타깃을 사용하여, Ar 가스 분위기 중에서 이온빔 스퍼터링법에 의해 기판(1) 상에 Mo층 및 Si층을 교대로 적층하여 형성하였다. 우선, Si막을 4.2㎚의 두께로 성막하고, 계속해서, Mo막을 2.8㎚의 두께로 성막하였다. 이것을 1주기로 하여, 마찬가지로 하여 40주기 적층하고, 마지막으로 Si막을 4.0㎚의 두께로 성막하여, 다층 반사막(2)을 형성하였다. 여기에서는 40주기로 하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 60주기여도 된다. 60주기로 한 경우, 40주기보다도 공정수는 증가되지만, EUV광에 대한 반사율을 높일 수 있다.
다음에, Ar 가스 분위기 중에서, Ru 타깃을 사용한 이온빔 스퍼터링법에 의해 Ru막을 포함하는 보호막(3)을 2.5㎚의 두께로 성막하였다.
다음에, 보호막(3) 상에, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 포함하는 흡수체막(SnTaNbO막)(4)을 36.2㎚의 두께로 형성하였다. 구체적으로는, SnO2와 Ta2O5와 Nb2O5의 혼합 타깃을 사용하여, 크세논(Xe) 가스 중에서의 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 흡수체막(4)을 형성하였다.
다음에, 다른 기판 상에 마찬가지의 수순으로 실시예 1의 SnTaNbO막을 형성하였다. 이 실시예 1의 SnTaNbO막에 대해, 각 측정 및 산출을 행하였다. 이하에 그것들의 결과를 나타낸다.
(1) 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률 n과 소쇠 계수 k
굴절률 n=0.9325, 소쇠 계수 k=0.0589
(2) 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율
=1％ 이하
(3) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 조성(원자％)
Sn:Ta:Nb:O=36.1:6.6:0.2:57.1
(4) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 산소 함유량 OR
=57.1[원자％]
(5) 화학양론적으로 안정된 산화물의 상태에 있는 이상 상태의 산소 함유량 OI
=67.5[원자％]
(6) 산소 결손율[OI-OR]/OI
=0.154
(7) 염소 가스를 에칭 가스에 사용한 드라이 에칭의 에칭 레이트
=0.330[㎚/sec]
(8) SPM 세정을 행하였을 때의 막 감소 속도
=0.007[㎚/min]
SPM 세정의 조건은, 세정액의 혼합비 황산:과산화수소수=2:1(체적비),
온도 80 내지 100℃, 침지 시간 30분.
상기 결과로부터, 실시예 1의 흡수체막(4)은, 염소계 가스의 에칭 가스에 대한 에칭 레이트가 충분히 빠르고, SPM 세정에 대한 세정 내성도 충분히 높음을 알 수 있었다.
다음에, 상기 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 실시예 1의 반사형 마스크(200)를 제조하였다.
전술한 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4) 상에, 레지스트막(11)을 100㎚의 두께로 형성하였다(도 2의 (a)). 그리고, 이 레지스트막(11)에 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 또한 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성하였다(도 2의 (b)). 다음에, 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여, 흡수체막(4)의 드라이 에칭을, Cl2 가스를 사용하여 행함으로써, 흡수체 패턴(4a)을 형성하였다(도 2의 (c)). 그 후, 레지스트 패턴(11a)을 애싱이나 레지스트 박리액 등으로 제거하였다. 마지막으로 순수(DIW)를 사용한 웨트 세정을 행하여, 반사형 마스크(200)를 제조하였다(도 2의 (d)).
제조한 반사형 마스크(200)에 대해, 측장 SEM(CD-SEM: Critical Dimension Scanning Electron Microscope)에 의한 패턴 형상의 관찰을 행한바, 흡수체 패턴(4a)의 단면 형상은 양호한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1의 반사형 마스크(200)에 대해, SPM 세정을 행한바, 흡수체 패턴(4a)의 막 감소는 미소하여, 충분한 세정 내성이 있는 것을 확인할 수 있었다.
다음에, EUV광을 노광광으로 하는 노광 장치에, SPM 세정 후의 실시예 1의 반사형 마스크(200)를 세트하고, 반도체 기판 상에 피가공막과 레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대하여 노광 전사를 행하였다. 이 노광 후의 레지스트막을 현상함으로써, 피가공막이 형성된 반도체 기판 상에 레지스트 패턴을 형성한바, 미세한 패턴이 고정밀도로 전사되어 있는 것이 확인되었다. 실시예 1의 반사형 마스크(200)는, 흡수체 패턴(4a)의 막 두께가 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막(4)보다도 대폭 얇아, 쉐도잉 효과를 저감할 수 있었다.
이 레지스트 패턴을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또한, 절연막 및 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 그리고 어닐 등 다양한 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 2]
실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수체막(4)의 구성을 변경한 것 이외에, 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 제조하였다.
이 실시예 2의 흡수체막(4)(SnTaNbO막)은, 보호막(3) 상에 43.3㎚의 두께로 형성하였다. 또한, 실시예 1과는 SnO2와 Ta2O5와 Nb2O5의 혼합 비율이 다른 타깃을 사용하여, 크세논(Xe) 가스 중에서의 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 흡수체막(4)을 형성하였다.
실시예 1과 마찬가지로, 다른 기판 상에 마찬가지의 수순으로 실시예 2의 SnTaNbO막을 형성하였다. 이 실시예 2의 SnTaNbO막에 대해, 각 측정 및 산출을 행하였다. 이하에 그것들의 결과를 나타낸다.
(1) 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률 n과 소쇠 계수 k
굴절률 n=0.9333, 소쇠 계수 k=0.0576
(2) 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율
=1％ 이하
(3) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 조성(원자％)
Sn:Ta:Nb:O=35.5:7.3:0.6:56.6
(4) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 산소 함유량 OR
=56.6[원자％]
(5) 화학양론적으로 안정된 산화물의 상태에 있는 이상 상태의 산소 함유량 OI
=67.6[원자％]
(6) 산소 결손율[OI-OR]/OI
=0.163
(7) 염소 가스를 에칭 가스에 사용한 드라이 에칭의 에칭 레이트
=0.280[㎚/sec]
(8) SPM 세정을 행하였을 때의 막 감소 속도(세정 조건은 실시예 1과 동일함)
=0.008[㎚/min]
상기 결과로부터, 실시예 2의 흡수체막(4)은, 염소계 가스의 에칭 가스에 대한 에칭 레이트가 충분히 빠르고, SPM 세정에 대한 세정 내성도 충분히 높음을 알 수 있었다.
실시예 1과 마찬가지로, 실시예 2의 반사형 마스크(200)를 제조하고, 측장 SEM에 의한 패턴 형상의 관찰을 행한바, 흡수체 패턴(4a)의 단면 형상은 양호한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 2의 반사형 마스크(200)에 대해, SPM 세정을 행한바, 흡수체 패턴(4a)의 막 감소는 미소하여, 충분한 세정 내성이 있는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1과 마찬가지로, EUV광을 노광광으로 하는 노광 장치에, SPM 세정 후의 실시예 2의 반사형 마스크(200)를 세트하고, 반도체 기판 상에 피가공막과 레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대하여 노광 전사를 행하였다. 레지스트 패턴을 형성한바, 미세한 패턴이 고정밀도로 전사되어 있는 것이 확인되었다. 실시예 2의 반사형 마스크(200)는, 흡수체 패턴(4a)의 막 두께가 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막(4)보다도 대폭 얇아, 쉐도잉 효과를 저감할 수 있었다.
이 레지스트 패턴을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또한, 절연막 및 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 그리고 어닐 등 다양한 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[실시예 3]
실시예 3의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수체막(4)의 구성을 변경한 것 이외에, 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 제조하였다.
이 실시예 3의 흡수체막(SnTaNbO막)(4)은, 보호막(3) 상에 44.3㎚의 두께로 형성하였다. 또한, 실시예 1과는 SnO2와 Ta2O5와 Nb2O5의 혼합 비율이 다른 타깃을 사용하여, 크세논(Xe) 가스 중에서의 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 흡수체막(4)을 형성하였다.
실시예 1과 마찬가지로, 다른 기판 상에 마찬가지의 수순으로 실시예 3의 SnTaNbO막을 형성하였다. 이 실시예 3의 SnTaNbO막에 대해, 각 측정 및 산출을 행하였다. 이하에 그것들의 결과를 나타낸다.
(1) 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률 n과 소쇠 계수 k
굴절률 n=0.9454, 소쇠 계수 k=0.0515
(2) 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율
=1％ 이하
(3) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 조성(원자％)
Sn:Ta:Nb:O=35.2:8.6:2.5:53.7
(4) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 산소 함유량 OR
=53.7[원자％]
(5) 화학양론적으로 안정된 산화물의 상태에 있는 이상 상태의 산소 함유량 OI
=67.9[원자％]
(6) 산소 결손율[OI-OR]/OI
=0.210
(7) 염소 가스를 에칭 가스에 사용한 드라이 에칭의 에칭 레이트
=0.200[㎚/sec]
(8) SPM 세정을 행하였을 때의 막 감소 속도(세정 조건은 실시예 1과 동일함)
=0.015[㎚/min]
상기 결과로부터, 실시예 3의 흡수체막(4)은, 염소계 가스의 에칭 가스에 대한 에칭 레이트가 충분히 빠르고, SPM 세정에 대한 세정 내성도 충분히 높음을 알 수 있었다.
실시예 1과 마찬가지로, 실시예 3의 반사형 마스크(200)를 제조하여, 측장 SEM에 의한 패턴 형상의 관찰을 행한바, 흡수체 패턴(4a)의 단면 형상은 양호한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 3의 반사형 마스크(200)에 대해, SPM 세정을 행한바, 흡수체 패턴(4a)의 막 감소는 미소하여, 충분한 세정 내성이 있는 것을 확인할 수 있었다.
실시예 1과 마찬가지로, EUV광을 노광광으로 하는 노광 장치에, SPM 세정 후의 실시예 3의 반사형 마스크(200)를 세트하고, 반도체 기판 상에 피가공막과 레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대하여 노광 전사를 행하였다. 레지스트 패턴을 형성한바, 미세한 패턴이 고정밀도로 전사되어 있는 것이 확인되었다. 실시예 3의 반사형 마스크(200)는, 흡수체 패턴(4a)의 막 두께가 종래의 Ta계 재료로 형성된 흡수체막(4)보다도 대폭 얇아, 쉐도잉 효과를 저감할 수 있었다.
이 레지스트 패턴을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또한, 절연막 및 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 그리고 어닐 등 다양한 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
[비교예 1]
비교예 1의 반사형 마스크 블랭크는, 흡수체막의 구성을 변경한 것 이외에, 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 제조하였다.
이 비교예 1의 흡수체막(SnTaNbO막)은, 보호막 상에 39.6㎚의 두께로 형성하였다. 또한, 실시예 1과는 SnO2와 Ta2O5와 Nb2O5의 혼합 비율이 다른 타깃을 사용하여, 크세논(Xe) 가스 중에서의 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 흡수체막을 형성하였다.
실시예 1과 마찬가지로, 다른 기판 상에 마찬가지의 수순으로 비교예 1의 SnTaNbO막을 형성하였다. 이 비교예 1의 SnTaNbO막에 대해, 각 측정 및 산출을 행하였다. 이하에 그것들의 결과를 나타낸다.
(1) 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률 n과 소쇠 계수 k
굴절률 n=0.9394, 소쇠 계수 k=0.0606
(2) 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율
=1％ 이하
(3) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 조성(원자％)
Sn:Ta:Nb:O=39.9:2.8:0.1:57.2
(4) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 산소 함유량 OR
=57.2[원자％]
(5) 화학양론적으로 안정된 산화물의 상태에 있는 이상 상태의 산소 함유량 OI
=67.0[원자％]
(6) 산소 결손율[OI-OR]/OI
=0.146
(7) 염소 가스를 에칭 가스에 사용한 드라이 에칭의 에칭 레이트
=0.360[㎚/sec]
(8) SPM 세정을 행하였을 때의 막 감소 속도(세정 조건은 실시예 1과 동일함)
=0.045[㎚/min]
상기 결과로부터, 비교예 1의 흡수체막(4)은, 염소계 가스의 에칭 가스에 대한 에칭 레이트가 충분히 빠르지만, SPM 세정에 대한 세정 내성이 낮음을 알 수 있었다.
실시예 1과 마찬가지로, 비교예 1의 반사형 마스크를 제조하여, 측장 SEM에 의한 패턴 형상의 관찰을 행한바, 흡수체 패턴의 단면 형상은 양호한 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 1의 반사형 마스크에 대해, SPM 세정을 행한바, 세정 내성이 불충분한 것에 기인하는 흡수체 패턴의 가늘어짐이 발생하여, 미세 패턴의 일부가 소실되었다. 이와 같은 비교예 1의 반사형 마스크에서는, EUV광을 노광광으로 하는 노광 장치를 사용한 노광 전사를 행해도, 반도체 기판 상의 레지스트막에 고정밀도로 전사할 수는 없다.
[비교예 2]
비교예 2의 반사형 마스크 블랭크는, 흡수체막의 구성을 변경한 것 이외에, 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 제조하였다.
이 비교예 2의 흡수체막(SnTaNbO막)은, 보호막 상에 44.4㎚의 두께로 형성하였다. 또한, 실시예 1과는 SnO2와 Ta2O5와 Nb2O5의 혼합 비율이 다른 타깃을 사용하여, 크세논(Xe) 가스 중에서의 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 흡수체막을 형성하였다.
실시예 1과 마찬가지로, 다른 기판 상에 마찬가지의 수순으로 비교예 2의 SnTaNbO막을 형성하였다. 이 비교예 2의 SnTaNbO막에 대해, 각 측정 및 산출을 행하였다. 이하에 그것들의 결과를 나타낸다.
(1) 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률 n과 소쇠 계수 k
굴절률 n=0.9402, 소쇠 계수 k=0.0500
(2) 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율
=1％ 이하
(3) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 조성(원자％)
Sn:Ta:Nb:O=29.9:14.9:5.9:49.3
(4) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 산소 함유량 OR
=49.3[원자％]
(5) 화학양론적으로 안정된 산화물의 상태에 있는 이상 상태의 산소 함유량 OI
=68.8[원자％]
(6) 산소 결손율[OI-OR]/OI
=0.283
(7) 염소 가스를 에칭 가스에 사용한 드라이 에칭의 에칭 레이트
=0.120[㎚/sec]
(8) SPM 세정을 행하였을 때의 막 감소 속도(세정 조건은 실시예 1과 동일함)
=0.038[㎚/min]
상기 결과로부터, 비교예 2의 흡수체막은, 염소계 가스의 에칭 가스에 대한 에칭 레이트가 느리고, SPM 세정에 대한 세정 내성이 비교적 낮음을 알 수 있었다.
실시예 1과 마찬가지로, 비교예 2의 반사형 마스크(200)를 제조하여, 측장 SEM에 의한 패턴 형상의 관찰을 행한바, 흡수체 패턴이 형성되어 있지 않은(에칭으로 제거되어야 할 흡수체막이 전부 제거되어 있지 않은) 개소가 있는 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 2의 반사형 마스크에 대해, SPM 세정을 행한바, 세정 내성이 불충분한 것에 기인하는 흡수체 패턴의 가늘어짐이 발생하여, 미세 패턴의 일부가 소실되었다. 이와 같은 비교예 2의 반사형 마스크(200)에서는, EUV광을 노광광으로 하는 노광 장치를 사용한 노광 전사를 행해도, 반도체 기판 상의 레지스트막에 고정밀도로 전사할 수는 없다.
[비교예 3]
비교예 3의 반사형 마스크 블랭크는, 흡수체막의 구성을 변경한 것 이외에, 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 제조하였다.
이 비교예 3의 흡수체막은, 주석과 산소를 포함하는 재료로 형성되어 있고, 탄탈과 니오븀은 함유하고 있지 않다. 즉, 보호막 상에, 주석 및 산소를 포함하는 흡수체막(SnO막)을 36.4㎚의 두께로 형성하였다. 구체적으로는, Sn 타깃을 사용하여, 크세논(Xe)과 산소(O2)의 혼합 가스 중에서의 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 흡수체막을 형성하였다.
실시예 1과 마찬가지로, 다른 기판 상에 마찬가지의 수순으로 비교예 3의 SnO막을 형성하였다. 이 비교예 3의 SnO막에 대해, 각 측정 및 산출을 행하였다. 이하에 그것들의 결과를 나타낸다.
(1) 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률 n과 소쇠 계수 k
굴절률 n=0.9263, 소쇠 계수 k=0.0689
(2) 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율
=1％ 이하
(3) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 조성(원자％)
Sn:O=42.7:57.3
(4) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 산소 함유량 OR
=57.3[원자％]
(5) 화학양론적으로 안정된 산화물의 상태에 있는 이상 상태의 산소 함유량 OI
=66.7[원자％]
(6) 산소 결손율[OI-OR]/OI
=0.141
(7) 염소 가스를 에칭 가스에 사용한 드라이 에칭의 에칭 레이트
=0.410[㎚/sec]
(8) SPM 세정을 행하였을 때의 막 감소 속도(세정 조건은 실시예 1과 동일함)
=0.052[㎚/min]
상기 결과로부터, 비교예 3의 흡수체막(4)은, 염소계 가스의 에칭 가스에 대한 에칭 레이트가 충분히 빠르지만, SPM 세정에 대한 세정 내성이 낮음을 알 수 있었다.
실시예 1과 마찬가지로, 비교예 3의 반사형 마스크를 제조하여, 측장 SEM에 의한 패턴 형상의 관찰을 행한바, 흡수체 패턴의 단면 형상은 양호한 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 3의 반사형 마스크에 대해, SPM 세정을 행한바, 세정 내성이 불충분한 것에 기인하는 흡수체 패턴의 가늘어짐이 발생하여, 미세 패턴의 일부가 소실되었다. 이와 같은 비교예 3의 반사형 마스크에서는, EUV광을 노광광으로 하는 노광 장치를 사용한 노광 전사를 행해도, 반도체 기판 상의 레지스트막에 고정밀도로 전사할 수는 없다.
[비교예 4]
비교예 4의 반사형 마스크 블랭크는, 흡수체막의 구성을 변경한 것 이외에, 실시예 1과 마찬가지의 구조와 방법으로 제조하였다.
이 비교예 4의 흡수체막은, 주석과 산소를 포함하는 재료로 형성되어 있고, 탄탈과 니오븀은 함유하고 있지 않다. 즉, 보호막 상에, 주석 및 산소를 포함하는 흡수체막(SnO막)을 36.0㎚의 두께로 형성하였다. 구체적으로는, Sn 타깃을 사용하여, 크세논(Xe)과 산소(O2)의 혼합 가스 중에서의 DC 마그네트론 스퍼터링에 의해 흡수체막을 형성하였다.
실시예 1과 마찬가지로, 다른 기판 상에 마찬가지의 수순으로 비교예 4의 SnO막을 형성하였다. 이 비교예 4의 SnO막에 대해, 각 측정 및 산출을 행하였다. 이하에 그것들의 결과를 나타낸다.
(1) 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률 n과 소쇠 계수 k
굴절률 n=0.9268, 소쇠 계수 k=0.0690
(2) 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율
=1％ 이하
(3) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 조성(원자％)
Sn:O=44.1:55.9
(4) X선 광전자 분광법에 의한 분석에 의해 측정한 산소 함유량 OR
=55.9[원자％]
(5) 화학양론적으로 안정된 산화물의 상태에 있는 이상 상태의 산소 함유량 OI
=66.7[원자％]
(6) 산소 결손율[OI-OR]/OI
=0.162
(7) 염소 가스를 에칭 가스에 사용한 드라이 에칭의 에칭 레이트
=0.240[㎚/sec]
(8) SPM 세정을 행하였을 때의 막 감소 속도(세정 조건은 실시예 1과 동일함)
=0.055[㎚/min]
상기 결과로부터, 비교예 4의 흡수체막(4)은, 염소계 가스의 에칭 가스에 대한 에칭 레이트가 충분히 빠르지만, SPM 세정에 대한 세정 내성이 낮음을 알 수 있었다.
실시예 1과 마찬가지로, 비교예 4의 반사형 마스크를 제조하여, 측장 SEM에 의한 패턴 형상의 관찰을 행한바, 흡수체 패턴의 단면 형상은 양호한 것을 확인할 수 있었다. 그러나, 비교예 4의 반사형 마스크에 대해, SPM 세정을 행한바, 세정 내성이 불충분한 것에 기인하는 흡수체 패턴의 가늘어짐이 발생하여, 미세 패턴의 일부가 소실되었다. 이와 같은 비교예 4의 반사형 마스크에서는, EUV광을 노광광으로 하는 노광 장치를 사용한 노광 전사를 행해도, 반도체 기판 상의 레지스트막에 고정밀도로 전사할 수는 없다.
1: 기판
2: 다층 반사막
3: 보호막
4: 흡수체막(박막)
4a: 흡수체 패턴(전사 패턴)
5: 도전막
11: 레지스트막
11a: 레지스트 패턴
100: 반사형 마스크 블랭크
200: 반사형 마스크
2: 다층 반사막
3: 보호막
4: 흡수체막(박막)
4a: 흡수체 패턴(전사 패턴)
5: 도전막
11: 레지스트막
11a: 레지스트 패턴
100: 반사형 마스크 블랭크
200: 반사형 마스크
Claims (17)
- 기판의 주표면 상에, 다층 반사막 및 패턴 형성용의 박막을 이 순으로 구비하는 반사형 마스크 블랭크이며,
상기 박막은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하고,
상기 박막의 산소 결손율은, 0.15 이상 0.28 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항에 있어서,
상기 박막 중의 함유량이 가장 많은 금속 원소는, 주석인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 박막 중의 함유량이 가장 많은 원소는, 산소인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박막은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소의 합계 함유량이 95원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박막은, 산소의 합계 함유량이 50원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
파장 13.5㎚의 광에 대한 상기 박막의 소쇠 계수 k는, 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박막의 두께는, 50㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 반사막과 상기 박막 사이에 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 기판의 주표면 상에, 다층 반사막 및 전사 패턴이 형성된 박막을 이 순으로 구비하는 반사형 마스크이며,
상기 박막은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소를 함유하고,
상기 박막의 산소 결손율은, 0.15 이상 0.28 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 제9항에 있어서,
상기 박막 중의 함유량이 가장 많은 금속 원소는, 주석인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 박막 중의 함유량이 가장 많은 원소는, 산소인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박막은, 주석, 탄탈, 니오븀 및 산소의 합계 함유량이 95원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박막은, 산소의 합계 함유량이 50원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
파장 13.5㎚의 광에 대한 상기 박막의 소쇠 계수 k는, 0.05 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 박막의 두께는, 50㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 반사막과 상기 박막 사이에 보호막을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크를 사용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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Citations (2)
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