KR20220167385A - 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크 - Google Patents
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Abstract
EUV 마스크의 흡수막으로서 고흡수성 재료를 사용한 경우에도, 미세한 흡수막 패턴이 형성되어 있고, 따라서 사영 효과를 경감할 수 있고, 또한 전자선 수정 에칭을 가능하게 하는 반사형 마스크, 및 그것을 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 제공한다. 본 실시 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크(10)는, 기판(1)과, 기판(1) 상에 형성된 다층막 구조를 갖는 EUV 광을 반사하는 다층 반사막(2)과, 다층 반사막(2) 상에 형성된 다층 반사막(2)을 보호하는 캐핑층(3)과, 캐핑층(3) 상에 형성된 EUV 광을 흡수하는 흡수막(4)을 갖고, 흡수막(4)은, 산화주석(SnO) 및 산화인듐(InO)의 적어도 한쪽을 구성하는 원소를 50원자% 이상 포함하고, 또한 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료를 포함한다.
Description
본 발명은 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 포토리소그래피 기술의 미세화에 대한 요구가 높아지고 있다. 포토리소그래피에 있어서는, 전사 패턴의 최소 해상 치수는, 노광 광원의 파장에 크게 의존하여, 파장이 짧을수록 최소 해상 치수를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 종래의 파장 193㎚의 ArF 엑시머 레이저 광을 사용한 노광 광원으로부터, 파장 13.5㎚의 EUV(Extreme Ultra Violet) 노광 광원으로 대치되고 있다.
EUV 광은 파장이 짧으므로, 거의 물질이 높은 광흡수성을 갖는다. 이 때문에, EUV용 포토마스크(EUV 마스크)는, 종래의 투과형 마스크와 달리, 반사형 마스크이다(예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2를 참조). 특허문헌 1에는, EUV 리소그래피에 사용되는 반사형 노광 마스크에 있어서, 하지 기판 상에 2종류 이상의 재료층을 주기적으로 적층시킨 다층막을 형성하고, 다층막 상에 질화물을 포함하는 금속막으로 이루어지는 패턴, 또는 질화 금속막과 금속막의 적층 구조로 이루어지는 마스크 패턴을 형성하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 다층 반사막 상에 흡수막으로서, 이온 주입을 받은 원소를 포함하는 금속막으로 이루어지는 패턴을 형성하는 반사형 EUV 마스크가 개시되어 있다.
또한, EUV 리소그래피는, 상술한 바와 같이 광의 투과를 이용하는 굴절 광학계를 사용할 수 없는 점에서, 노광기의 광학계 부재는 렌즈가 아니고, 미러가 된다. 이 때문에, EUV 포토마스크에 대한 입사광과 반사광이 동축 상에 설계되지 못하는 문제가 있고, 통상 EUV 리소그래피에서는 광축을 EUV 포토마스크의 수직 방향으로부터 6도 기울여서 EUV 광을 입사하고, 마이너스 6도의 각도로 반사되는 반사광을 반도체 기판에 조사하는 방법이 채용되고 있다.
이와 같이, EUV 리소그래피는, 광축을 경사시키는 점에서, EUV 포토마스크에 입사하는 EUV 광이 EUV 포토마스크의 패턴(흡수막 패턴)의 그림자를 만드는 것에 의해, 전사 성능이 악화되는, 소위 「사영 효과」라 불리는 문제가 발생하는 경우가 있다.
이 문제에 대해, 특허문헌 2에서는, 흡수막에 소쇠 계수 k가 높은 재료를 이온 주입함으로써, EUV 광에 대한 흡수를 높게 하여, EUV 반사율을 억제함으로써 종래보다 얇은 흡수체층의 막 두께(60㎚ 이하)가 가능해져서 사영 효과를 저감할 수 있는 방법이 개시되어 있다.
투과형 포토마스크에 있어서의 차광막의 패터닝에는, 미세화의 진전에 수반하여, 건식 에칭을 사용하는 것이 일반화하고 있고, EUV 마스크에 있어서의 흡수막의 패터닝에도 건식 에칭이 적용된다. 그러나, 일반적으로, 특허문헌 2에서 사용되는 EUV에 대한 소쇠 계수 k가 높은 재료는, 건식 에칭레이트가 낮은 재료이다. 그 때문에, 흡수막의 가공성이 나빠서, 에칭 마스크가 되는 레지스트도 두껍게 할 필요가 있고, 결과로서 고흡수성 재료에 의한 미세한 흡수막 패턴을 형성하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.
또한, 포토마스크 제작 공정의 결함 수정 공정에 있어서 전자선 수정 에칭을 할 때, 소쇠 계수 k가 높은 재료는 에칭레이트가 매우 느리고, 결함의 수정이 곤란한 재료인 것이 큰 문제가 되는 경우가 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, EUV 마스크의 흡수막으로서 고흡수성 재료를 사용한 경우에도, 미세한 흡수막 패턴이 형성되어 있고, 따라서 사영 효과를 경감할 수 있고, 또한 전자선 수정 에칭을 가능하게 하는 반사형 마스크, 및 그것을 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크는, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 다층막 구조를 갖는 EUV 광을 반사하는 반사막과, 상기 반사막 상에 형성된 해당 반사막을 보호하는 보호막과, 상기 보호막 상에 형성된 EUV 광을 흡수하는 흡수막을 갖는 반사형 마스크 블랭크이며, 상기 흡수막은, 산화주석 및 산화인듐의 적어도 한쪽을 구성하는 원소를 50원자% 이상 포함하고, 또한 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 반사형 마스크는, 기판과, 상기 기판 상에 형성된 다층막 구조를 갖는 EUV 광을 반사하는 반사막과, 상기 반사막 상에 형성된 해당 반사막을 보호하는 보호막과, 상기 보호막 상에 형성된 EUV 광을 흡수하는 흡수막을 갖고, 상기 흡수막은, 산화주석 및 산화인듐의 적어도 한쪽을 구성하는 원소를 50원자% 이상 포함하고, 또한 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크이다.
본 발명의 일 형태에 따른 반사형 마스크, 및 그것을 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크에 의하면, EUV 광 흡수율이 높고, 건식 에칭 가능한 흡수막을 사용하기 때문에, 종래보다 얇은 레지스트 막 두께를 사용할 수 있게 되어, 미세한 고흡수막 패턴을 형성하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 사영 효과를 경감할 수 있고, 웨이퍼 상에서 선폭 오차나 패턴의 위치 어긋남을 저감하는 것이 가능하게 된다. 또한, 전자선 수정 에칭이 가능해진다.
이와 같이, 본 발명의 일 형태에 따른 반사형 마스크, 및 그것을 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크이면, EUV 마스크의 흡수막으로서 고흡수성 재료를 사용한 경우에도, 미세한 흡수막 패턴이 형성되어 있고, 따라서 사영 효과를 경감할 수 있고, 또한 전자선 수정 에칭을 가능하게 하는 반사형 마스크, 및 그것을 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 EUV 광의 파장에 있어서의 각 금속의 광학 상수를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크의 EUV 광에 있어서의 반사율의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크의 EUV 광의 파장에 있어서의 OD값의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 산화주석으로 이루어지는 단층 흡수막을 전자선 수정 에칭한 후의 사이드 에칭을 도시하는 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크 블랭크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 수정 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 EUV 광의 파장에 있어서의 각 금속의 광학 상수를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크의 EUV 광에 있어서의 반사율의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크의 EUV 광의 파장에 있어서의 OD값의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 산화주석으로 이루어지는 단층 흡수막을 전자선 수정 에칭한 후의 사이드 에칭을 도시하는 개략 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크 블랭크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 수정 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 관한 반사형 포토마스크 블랭크 및 반사형 포토마스크의 각 구성에 대해서 설명한다.
(전체 구조)
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(반사형 마스크 블랭크)(10)의 구조를 도시하는 개략 단면도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크(반사형 마스크)(20)의 구조를 도시하는 개략 단면도이다. 여기서, 도 2에 도시한 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크(20)는, 도 1에 도시한 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 흡수막(4)을 패터닝해서 형성된 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(10)는, 기판(1) 상에 다층 반사막(반사막)(2), 다층 반사막(2) 상에 캐핑층(보호층)(3)을 구비하고 있다. 이에 의해, 기판(1) 상에는 다층 반사막(2) 및 캐핑층(3)이 형성되어 있다. 캐핑층(3) 상에 흡수막(4)을 구비하고, 흡수막(4)은 적어도 1층 이상으로 구성되어 있다.
(기판)
본 발명의 실시 형태에 따른 기판(1)에는, 평탄한 Si 기판이나 합성 석영 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 기판(1)에는, 티타늄을 첨가한 저열팽창 유리를 사용할 수 있지만, 열팽창률이 작은 재료이면, 본 발명에서는 이들에 한정되는 것은 아니다.
(다층 반사막)
본 발명의 실시 형태에 따른 다층 반사막(2)은, 노광광인 EUV 광(극단 자외광)을 반사하는 것으로, EUV 광에 대한 굴절률이 크게 다른 재료의 조합에 의한 다층 반사막으로 구성되어 있다. 예를 들어, 다층 반사막(2)은, Mo(몰리브덴)와 Si(실리콘) 또는 Mo(몰리브덴)와 Be(베릴륨)라고 하는 조합의 층을 40주기 정도 반복해서 적층함으로써 형성할 수 있다.
(캐핑층)
본 발명의 실시 형태에 따른 캐핑층(3)은, 흡수막(4)의 패턴 형성 시에 있어서 행해지는 건식 에칭에 대하여 내성을 갖는 재질로 형성되어, 흡수막 패턴을 에칭할 때에 다층 반사막(2)에의 대미지를 방지하는 에칭 스토퍼로서 기능하는 것이다. 여기서, 다층 반사막(2)의 재질이나 에칭 조건에 의해, 캐핑층(3)은 없어도 상관없다. 또한, 도시하지 않았지만, 기판(1) 상의 다층 반사막(2)을 형성하지 않은 면에 이면 도전막을 형성할 수 있다. 이면 도전막은, 반사형 포토마스크(20)를 노광기에 설치할 때에 정전 척의 원리를 이용해서 고정하기 위한 막이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 흡수막(4)의 일부를 제거함으로써, 즉 흡수막(4)을 패터닝함으로써, 반사형 포토마스크(20)의 흡수 패턴(흡수막 패턴(14a))이 형성된다. EUV 리소그래피에 있어서, EUV 광은 비스듬히 입사하고, 반사막(12)에서 반사되지만, 흡수막 패턴(14a)이 광로의 방해가 되는 사영 효과에 의해, 웨이퍼(반도체 기판) 상으로의 전사 성능이 악화되는 경우가 있다. 이 전사 성능의 악화는, EUV 광을 흡수하는 흡수막 패턴(14a)의 두께를 얇게 하는 것으로 저감된다. 흡수막 패턴(14a)의 두께를 얇게 하기 위해서는, 종래의 재료보다 EUV 광에 대한 흡수성이 높은 재료, 즉 파장 13.5㎚에 대한 소쇠 계수 k의 높은 재료를 적용하는 것이 바람직하다.
도 3은 각 금속 재료의 EUV 광의 파장 13.5㎚에 대한 광학 상수를 나타내는 그래프이다. 도 3의 횡축은 굴절률 n을 나타내고, 종축은 소쇠 계수 k를 나타내고 있다. 종래의 흡수막(4)의 주재료인 탄탈(Ta)의 소쇠 계수 k는 0.041이다. 그것보다 큰 소쇠 계수 k를 갖는 화합물 재료이면, 종래에 비하여 흡수막(4)의 두께를 얇게 하는 것이 가능하다. 소쇠 계수 k가 0.06 이상인 재료를 주성분으로 해서 사용하면, 흡수막(4)의 두께를 충분히 얇게 하는 것이 가능하며, 사영 효과를 저감할 수 있다.
상기와 같은 광학 상수(nk값)의 조합을 충족하는 재료로서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 예를 들어, 은(Ag), 인듐(In), 주석(Sn), 니켈(Ni), 텔루륨(Te) 등 존재하고, 그들의 소쇠 계수 k는 0.07 내지 0.08의 범위 내에 있다. 상기 재료이면, 그 소쇠 계수 k를, 종래의 흡수막 재료인 탄탈(Ta)의 소쇠 계수 0.041에 대하여 약 2배로 대폭으로 크게 할 수 있기 때문에, 높은 광흡수성이 얻어진다. 그러나, 이들 고흡수성 재료는, 건식 에칭성이 나쁘기(환언하면, 이들 원소의 할로겐화물의 휘발성이 낮기) 때문에 마스크에 가공이 곤란하거나, 혹은 그 융점이 낮기 때문에 마스크 제작 시나 EUV 노광 시의 열에 견딜 수 없어, 마스크로서의 실용성이 부족한 것이 대부분이다.
그러한 결점을 회피하기 위해서, 본 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 흡수막(4) 및 반사형 포토마스크(20)의 흡수막 패턴(14a)은, 산화주석(SnO)막 또는 산화인듐(InO)막으로 형성되어 있다. 주석(Sn) 단체 또는 인듐(In) 단체에서는, 각각의 융점이 230℃ 부근, 160℃ 부근으로 낮고, 열적 안정성에 문제가 있지만, 산화주석(SnO)막 또는 산화인듐(InO)막으로 함으로써, 각각의 융점을 대폭으로 높게 할 수 있다. 실제로 반응성 스퍼터링에 의해 산화주석(SnO)막을 복수 제작하고, 열분석 장치에 의해 그 융점을 측정한바, 산화주석(SnO)막은 1630℃, 산화인듐(InO)막은 1910℃로 각각의 단체보다 융점이 높은 것을 알 수 있다.
또한, 산화주석(SnO)막이나 산화인듐(InO)막은 화학적으로 안정되기 때문에, 건식 에칭할 때에 일반적으로 사용되는 불소계 가스(예를 들어, CF4 가스나 SF6 가스 등의 불소를 포함하는 에칭 가스) 또는 염소계 가스(예를 들어, Cl2 가스나 HCl 가스 등의 염소를 포함하는 에칭 가스)에 의해 에칭되기 어려운 경향이 있다. 이 경우, 건식 에칭레이트가 낮기 때문에, 흡수막(4) 상에 형성되는 레지스트도 두껍게 할 필요가 있고, 결과로서 미세한 흡수막 패턴(14a)을 형성하는 것이 어려워지는 경향이 있다.
이에 반해, 산화주석(SnO)막 또는 산화인듐(InO)막에, 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 특성을 갖는 재료를 각각 혼합함으로써, 불소계 가스 또는 염소계 가스를 사용했을 때의 에칭레이트가 개선 가능해진다. 이에 의해 흡수막(4) 상의 레지스트 막 두께를 얇게 할 수 있고, 결과로서 고흡수성 재료에 의한 미세한 흡수막 패턴(14a)을 형성하는 난도를 낮출 수 있다.
일반적으로, 건식 에칭은, 플라스마 안에서 도입 가스가 전자와 충돌하고, 활성 라디칼이나 여러 가지 형으로 해리한 반응성 이온이 발생해서 에칭을 야기하지만, 에칭 표면에 저비점의 휘발성 생성물을 형성할수록 에칭되기 쉽다. 그리고, 그 지표가 되는 것은, 피에칭 재료와 도입 가스에 의한 반응 생성물의 비점이나 증기압이다. 즉, 비점이 낮은 반응 생성물일수록 기화해서 증기압은 높아져서 배기되기 쉽다.
반사형 포토마스크 블랭크(10)의 흡수막(4)의 에칭에 있어서, 상술한 「에칭되기 쉽다」, 「에칭되기 어렵다」의 정의에 대해서, 이하 설명한다.
염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 경우란, 에칭에 의해 생성하는 적어도 1종의 염소계 화합물의 비점이 250℃ 이하인 것을 의미하고, 염소계 가스에 대하여 에칭되기 어려운 경우란, 에칭에 의해 생성하는 화학양론적으로 취할 수 있는 형태의 염화물의 비점이 300℃ 이상인 것을 의미한다. 또한, 불소계 가스에 대해서도 마찬가지이다.
본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(10)에 구비되는 흡수막(4) 및 반사형 포토마스크(20)에 구비되는 흡수막 패턴(14a)은, 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 혼합 재료를 포함하는 산화주석(SnO)막 또는 산화인듐(InO)막이며, 산화주석(SnO) 또는 산화인듐(InO)에 대한 상기 혼합 재료의 원자수비가 0% 초과 45% 이하인 범위 내의 막이다. 즉, 산화주석(SnO) 또는 산화인듐(InO)의 원자수비가 50%보다 많고, 100% 미만인 막이다. 이 범위의 화합물 재료이면, EUV 광에 대한 광학 상수인 굴절률은 거의 변화하지 않는다. 또한, 소쇠 계수 k는 원자수비에 따라 변화하지만, 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))에 대해서, 막 두께 45㎚ 이하, EUV 반사율 3% 이하를 달성할 수 있다. 이에 의해, 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 혼합 재료를 포함하는 산화주석(SnO)막 또는 산화인듐(InO)막은, 기존의 흡수막의 형성 재료인 탄탈(Ta)보다 높은 광흡수성이 얻어진다.
실제로, 산화주석(SnO)의 함유량이 50%보다 많고, 100% 미만인 범위이며, 각각의 금속의 함유량을 변화시킨 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막 샘플을 복수 제작하고, EUV 광파장(13.5㎚)에 있어서의 반사율을 측정하면, 기존의 탄탈(Ta) 흡수막의 막 두께(60㎚ 정도)의 보다 얇은 막 두께로 EUV 반사율 3% 이하를 달성할 수 있다.
즉, 본 실시 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크(10)는, 기판(1)과, 기판(1) 상에 형성된 다층막 구조를 갖는 EUV 광을 반사하는 반사막(2)과, 반사막(2) 상에 형성된 반사막(2)을 보호하는 캐핑층(3)과, 캐핑층(3) 상에 형성된 EUV 광을 흡수하는 흡수막(4)을 갖고, 흡수막(4)은, 산화주석(SnO) 및 산화인듐(InO)의 적어도 한쪽을 구성하는 원소를 50원자% 이상 포함하고, 또한 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료를 포함하고 있다.
또한, 본 실시 형태에 따른 반사형 마스크(20)는, 기판(11)과, 기판(11) 상에 형성된 다층막 구조를 갖는 EUV 광을 반사하는 반사막(12)과, 반사막(12) 상에 형성된 반사막(12)을 보호하는 캐핑층(13)과, 캐핑층(13) 상에 형성된 EUV 광을 흡수하는 흡수막 패턴(14a)을 갖고, 흡수막 패턴(14a)은, 산화주석(SnO) 및 산화인듐(InO)의 적어도 한쪽을 구성하는 원소를 50원자% 이상 포함하고, 또한 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료를 포함하고 있다.
흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))에 혼합하는 재료는, 상기 에칭 프로세스를 실현하기 위해서, 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료, 즉 불소계 화합물 또는 염소계 화합물의 비점이 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))에 혼합하는 재료로서는, 불소화 또는 염소화시킨 상태에 있어서, 그 비점이 보다 낮아지는 물질을 선택하는 것이 바람직하다.
표 1에, 본 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크(20)의 흡수재(주성분)로서 적합한 주석(Sn), 인듐(In) 및 혼합하는 재료로서 적합한 금속의 할로겐계 화합물의 비점을 나타냈다. 표 1의 수치는 각종 문헌(CRC Handbook of Chemistry and Ohysics, 97th Edition(2016) 등) 및 웹 사이트에서 보이는 값을 정리한 것이다. 표 1에 나타내는 바와 같이 불소계 가스에 에칭되기 쉬운 혼합 재료로서는 규소, 안티몬, 이리듐, 오스뮴, 레늄, 텅스텐, 게르마늄, 비소, 바나듐, 셀레늄, 몰리브덴, 탄탈이 바람직하다. 염소계 가스에 에칭되기 쉬운 혼합 재료로서는 규소, 크롬, 게르마늄, 비소, 바나듐, 티타늄, 탄탈, 알루미늄 등이 바람직하다. 또한, 이들의 혼합 재료 산화물, 질화물, 산질화물, 혹은 질화붕소화물을 사용해도 된다. 또한, 에칭 가스로서 불소계 가스 및 염소계 가스의 혼합 가스를 사용해도 되고, 반응 촉진을 위해서 산소 가스나 수소 가스 등의 비할로겐계의 가스를 포함하고 있어도 된다.
EUV 노광에 한하지 않고, 투영 노광에 의한 전사를 실현한 다음, 포토마스크에 요구되는 광학 특성은, 첫째 마스크 콘트라스트이다. 통상, 투과형 마스크에 있어서, 마스크 콘트라스트는, 투명 기판부를 투과한 투과율을 T0, 차광막을 포함하는 패턴부를 투과한 투과율을 T라 할 때, 하기 (1)식으로 평가된다.
OD=-log(T/T0)
··· (1)
여기서, OD는 광학 농도(Optical Density)라 불리며, 차광막의 차광성의 정도를 나타낸다.
EUV 마스크에 있어서도, 마스크 콘트라스트는 마찬가지로 평가할 수 있고, 다층 반사막(12)과 보호막(13)으로 이루어지는 고반사부에 의한 반사율을 R0, 흡수막 패턴(14a)을 포함하는 저반사부로부터의 반사율을 R이라 하면(도 2 참조), 투과형 마스크와 마찬가지로, 하기 (2)식으로 평가된다.
OD=-log(R/R0)
··· (2)
반사형 포토마스크 블랭크(10) 및 반사형 포토마스크(20)에 있어서, 일반적으로, OD값은 높을수록 바람직하다. 도 4에 도시한 EUV 광 반사율 및 도 5에 도시한 OD값은, 각각 흡수막(4) 하에는 두께 2.5㎚의 Ru에 의한 캐핑층(보호층)(3), 또한 그 아래에는 Si와 Mo를 한 쌍으로 하는 적층막을 복수(예를 들어 40쌍) 적층시킨 다층 반사막(2), 그 아래에 평탄한 합성 석영 기판(기판 1), 또한 그 합성 석영 기판의 이면에는 질화크롬(CrN)으로 이루어지는 이면 도전막이 존재하는 반사형 포토마스크 블랭크(10)에 대하여, 각 층의 광학 상수(굴절률, 소쇠 계수) 및 막 두께를 사용해서 계산되어 있다. 즉, OD값은 도 1에 도시한 반사형 포토마스크 블랭크(10) 및 도 2에 도시한 반사형 포토마스크(20)의 각각의 기판(1)의 이면에 이면 도전막이 마련된 구성에 기초하여 계산되어 있다. 그러나, 본 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(10) 및 반사형 포토마스크(20)의 다층 반사막(2, 12), 캐핑층(3, 13), 이면 도전막 및 기판(1, 11)의 재료나 막 두께는, 이들에 한정되는 것은 아니다.
도 4에서 알 수 있듯이, 탄탈(Ta)막에 대하여, 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막은, 예를 들어 동일한 막 두께의 경우, EUV 광 반사율을 대폭으로 낮게 할 수 있다. 또한, 탄탈(Ta)막에 대하여, 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막은, 동일한 반사율의 경우에 막 두께를 대폭으로 저감할 수 있다. 이와 같이 탄탈(Ta)을 포함하는 산화주석(SnO)막은, EUV 광의 파장에 있어서의 고흡수막을 구성하는 구성 요소로서 유효하다.
도 5에서 알 수 있듯이, 1 이상의 OD값을 얻기 위해서는, 탄탈(Ta)막은 적어도 약 40㎚의 막 두께가 필요한 데 반해, 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막은 약 18㎚의 막 두께여도 된다. 이와 같이, 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막은, OD값이라고 하는 관점에서도, 탄탈(Ta)막과 비교해서, 흡수막(4)의 전체의 두께를 저감할 수 있는 구성 요소로서 유효한 것을 알 수 있다.
또한, 2 이상의 OD값을 얻기 위해서는, 탄탈(Ta)막은 적어도 약 70㎚의 막 두께가 필요한 데 반해, 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막은 33㎚의 막 두께여도 된다. 이와 같이, 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막은, 2 이상의 OD값에 있어서도, 탄탈(Ta)막과 비교해서, 흡수막(4)의 전체의 두께를 저감할 수 있는 구성 요소로서 유효한 것을 알 수 있다. 종래의 흡수막에서는, 70㎚(OD값이 2) 정도의 막 두께의 탄탈(Ta)막이 표준적으로 사용되고 있다.
이와 같이, 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막을 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))으로서 사용함으로써, 반사형 포토마스크 블랭크(10) 및 반사형 포토마스크(20)의 기본 성능을 나타내는 OD값을 유지한 채, 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))을 얇게 하는 것이 가능해진다.
이어서, 사영 효과의 영향을 평가하기 위해서, 탄탈(Ta)막과 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막의 각각에서, 막 두께를 변경했을 때에, HV 바이어스 값이 어떻게 변화할지를 시뮬레이션에 의해 비교했다. HV 바이어스 값은, 마스크 패턴의 배향에 의존한 전사 패턴의 선폭차, 즉 수평(Horizontal: H) 방향의 선폭과 수직(Vertical: V) 방향의 선폭의 차를 말한다. H 방향의 선폭은, 입사광과 반사광이 이루는 면(이하, 「입사면」이라고 칭하는 경우가 있다)에 직교하는 선상 패턴의 선폭을 나타내고, V 방향의 선폭은, 입사면에 평행한 선상 패턴의 선폭을 나타내고 있다. 즉, H 방향의 선폭은, 입사면에 평행한 방향의 길이이며, V 방향의 선폭은, 입사면에 직교하는 방향의 길이이다.
사영 효과에 의해 영향을 받는 것은, H 방향의 선폭이며, 전사 패턴의 에지부의 콘트라스트 저하나 H 방향의 선폭의 감소가 발생한다. 사영 효과의 영향을 받은 패턴은, 전사 후의 선폭이 원하는 선폭보다 작아진다. 한편, V 방향의 선폭은, 사영 효과의 영향을 거의 받지 않는다. 이 때문에, 입사면에 수직인 방향의 전사 패턴의 선폭과 입사면에 평행한 방향의 전사 패턴의 선폭에서, 선폭차(HV 바이어스)가 발생한다.
여기서, 기존의 탄탈(Ta)막(막 두께 60㎚) 및 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막(막 두께 26㎚)의 각각의 HV 바이어스 값을 비교한바, 표 2에 나타내는 바와 같이, HV 바이어스 값은, 탄탈(Ta)막에서는 7.3㎚로 매우 크지만, 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막에서는 4.0㎚로 대폭으로 저감할 수 있어, 개선되어 있다. 이와 같이, 본 실시 형태의 반사형 포토마스크 블랭크(10) 및 반사형 포토마스크(20)에서는, 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))의 형성 재료에 실리콘(Si)을 포함하는 산화주석(SnO)막을 사용함으로써, 사영 효과의 영향(HV 바이어스)을 대폭으로 저감할 수 있는 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 열적 내성을 갖게 하기 위해서 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))에 사용되는 재료는, 단체보다는 산화물인 것이 바람직하다. 열적 내성을 갖게 하기 위해서는 확실하게 단체와 산소가 결합하고 있는 상태인 것이 필요하다. 즉, 본 실시 형태의 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))에 사용되는 산화주석(SnO)막, 산화인듐(InO)막으로서는, 주석(Sn)에 대한 산소(O)의 원자수비(O/Sn)가 1.5 이상 2.5 이하의 사이에 있는 산화주석(SnO)막, 인듐(In)에 대한 산소(O)의 원자수비 (O/In)가 1.0 이상 2.0 이하의 사이에 있는 산화인듐(InO)막인 것이 바람직하다.
도 6은 흡수막(14)을 형성하는 주성분(형성 재료)으로서 산화주석(SnO)을 선택하고, 반사형 포토마스크(20)를 제작했을 때의 전자선 수정 에칭 처리 후의 흡수막 패턴(14a)을 도시하는 개략 단면도이다.
전자선 수정 에칭은, 예를 들어 불소계 가스(XeF2)와 같은 에칭 가스를 공급하면서, 피에칭 개소에 전자선을 조사함으로써, 불소의 에천트의 반응성을 촉진해서 산화주석(SnO)을 에칭한다. 그러나, 산화주석(SnO)은 불소계 가스에 대한 에칭 내성이 강하여, 에칭에 매우 긴 시간이 걸리기 때문에, 도 6의 14b로 나타내는 바와 같은 사이드 에칭 BS라고 불리는 에칭 방향과는 수직인 대미지가 발생하는 경우가 있다. 사이드 에칭 BS가 크면 전자선 수정 에칭한 개소의 선폭이 크게 어긋나기 때문에, 에칭 가스에 대한 에칭 내성이 강하여, 에칭에 매우 긴 시간이 걸리는 것은, 수정에 실패하는 원인 중 하나가 된다.
그래서, 불소계 가스에 대하여 에칭이 되기 쉬운 재료, 즉 불소계 화합물의 비점이 250℃ 이하인 재료를 함유하는 산화주석(SnO)을 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))으로서 사용함으로써, 수정 에칭레이트가 개선하고, 사이드 에칭 BS를 2㎚ 이하로 억제할 수 있기 때문에, 전자선 수정 에칭의 성공률을 향상시키는 것이 가능하다. 따라서, 불소계 가스에 의해 수정 사이드 에칭 BS가 2㎚ 이하인 경우, 수정 에칭레이트가 빠른 재료라 할 수 있다. 산화인듐(InO)을 4(흡수막 패턴(14a))로서 사용한 경우에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 불소계 가스에 의한 전자선 수정 에칭으로 하지의 보호막(13)이 에칭되어버리는 경우, 염소계 가스(NOCl)에 의한 전자선 수정 에칭이 가능하다. 산화인듐(InO)은 염소계 가스에 대하여 에칭되기 어렵기 때문에, 마찬가지로 사이드 에칭 BS가 발생해버리는 경우가 있다. 그 경우, 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료, 즉 염소계 화합물의 비점이 250℃ 이하인 재료를 함유하는 산화인듐(InO)을 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))으로서 사용함으로써, 수정 에칭레이트가 개선하고, 사이드 에칭 BS를 억제할 수 있기 때문에, 전자선 수정 에칭의 성공률을 향상시키는 것이 가능하다.
흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))에 혼합하는 재료는, 상기 에칭 프로세스를 실현하기 위해서, 불소계 가스 또는 염소계 가스에 의해 전자선 수정 에칭이 가능한 재료, 즉 불소계 화합물 또는 염소계 화합물의 비점이 250℃ 이하인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 표 1에 나타내는 바와 같이 불소계 가스에 에칭되기 쉬운 혼합 재료로서는 규소, 안티몬, 이리듐, 오스뮴, 레늄, 텅스텐, 게르마늄, 비소, 바나듐, 셀레늄, 몰리브덴, 탄탈이 바람직하다. 염소계 가스에 에칭되기 쉬운 혼합 재료로서는 규소, 크롬, 게르마늄, 비소, 바나듐, 티타늄, 탄탈, 알루미늄 등이 바람직하다. 또한, 이들의 혼합 재료 산화물, 질화물, 산질화물, 혹은 질화붕소화물을 사용해도 된다. 또한, 에칭 가스로서 불소계 가스와 염소계 가스의 혼합 가스를 사용해도 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a))은, 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭레이트가, 산화주석(SnO) 및 산화인듐(InO)의 적어도 1종만으로 구성된 흡수막(흡수막 패턴)의 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭레이트에 비해서, 빠른 재료를 포함하고 있다. 여기서, 「전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭레이트가 빠른 재료」란, 상술한 「불소계 가스 또는 염소계 가스에 의해 전자선 수정 에칭이 가능한 재료」를 의미한다.
또한, 상술한 혼합 재료를 사용함으로써 마스크 세정에 일반적으로 사용되는 SPM(황산과수)이나 APM(암모니아·과산화수소수 혼합액)과 같은 약액에 대한 내성이 저하되고, 흡수막 표면이 거칠어져서, 반사율에 악영향을 미치게 하는 등의 폐해가 발생하는 경우, 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a)) 상에 세정 내성이 있는 층을 1 내지 5㎚ 정도 마련해도 된다. 다른 방법으로서는 마스크 표면에 노출되어 있는 흡수막(4)(흡수막 패턴(14a)), 혹은 캐핑층(3, 13)을 덮도록, 세정 내성이 있는 피복막을 마련해도 된다.
세정 내성이 있는 층 또는 피복막에 사용되는 재료로서는, 예를 들어 SiO2, SiON, TaO, TaN, TaBN, CrN, CrON, CrO, TiO2 등의 화합물을 적어도 하나 포함한 재료를 들 수 있다.
[실시예 1]
이하, 본 발명에 관한 반사형 포토마스크 블랭크 및 포토마스크에 대해서 도면과 표를 사용해서 실시예를 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 저열팽창 특성을 갖는 합성 석영의 기판(11) 상에, 실리콘(Si)과 몰리브덴(Mo)을 한 쌍으로 하는 적층막이 40매 적층되어 형성된 다층 반사막(12)을 형성했다. 다층 반사막(12)의 막 두께는 280㎚로 하였다.
이어서, 다층 반사막(12) 상에, 중간막으로서 루테늄(Ru)으로 형성된 캐핑층(13)을, 그 막 두께가 2.5㎚가 되도록 성막했다. 이에 의해, 기판(11) 상에는 다층 반사막(12) 및 캐핑층(13)을 갖는 반사부가 형성되어 있다. 캐핑층(13) 상에 산화주석(SnO)과 규소(Si)로 형성된 흡수막(14)을 그 막 두께가 26㎚가 되도록 성막했다. 주석(Sn), 산소(O), 규소(Si)의 원자수 비율은, XPS(X선 광전자 분광법)로 측정한바 31.7:63.3:5.0이었다. 또한, XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 조금 결정성이 보이기는 하지만, 아몰퍼스인 것을 알 수 있다.
이어서, 기판(11)의 다층 반사막(12)이 형성되어 있지 않은 측에 질화크롬(CrN)으로 형성된 이면 도전막(15)을 100㎚의 두께로 성막하고, 반사형 포토마스크 블랭크(100)를 제작했다.
기판(11) 상으로의 각각의 막의 성막은, 다원 스퍼터링 장치를 사용했다. 각각의 막의 막 두께는, 스퍼터링 시간으로 제어했다.
상기 규소(Si)를 포함하는 산화주석(SnO)막에 대해서, 반사층 영역의 반사율 R0과, 흡수막 영역의 반사율 R을, EUV 광에 의한 반사율 측정 장치로 측정했다. 그 측정 결과로부터, 마스크 특성인 OD값을 계산한 결과, 표 2에 나타내는 바와 같이, EUV 반사율이 0.08%, OD값이 2.9로 제작되어 있는 것을 알 수 있다.
이어서, 반사형 포토마스크(200)의 제작 방법에 대해서 도 8 내지 도 10을 사용해서 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 반사형 포토마스크 블랭크(100)에 구비된 흡수막(14) 상에, 포지티브형 화학 증폭형 레지스트(SEBP9012: 신에쓰 가가꾸사제)를 120㎚의 막 두께로 스핀 코트로 성막하고, 110℃에서 10분간 베이크하고, 레지스트막(16)을 형성했다.
이어서, 전자선 묘화기 (JBX3030: 니혼덴시사제)에 의해 포지티브형 화학 증폭형 레지스트로 형성된 레지스트막(16)에 소정의 패턴을 묘화했다. 그 후, 110℃, 10분간 베이크 처리를 실시하고, 이어서 스프레이 현상(SFG3000: 시그마멜텍크사제)했다. 이에 의해, 도 9에 도시한 바와 같이, 레지스트 패턴(16a)을 형성했다.
이어서, 도 9에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴(16a)을 에칭 마스크로 하여, 염소계 가스와 불소계의 혼합 가스를 주체로 한 건식 에칭에 의해 흡수막(14)의 패터닝을 행하여, 흡수막 패턴(14a)을 형성했다. 여기서, 레지스트막(16)에 대한 에칭 선택비(레지스트 선택비)의 계산을 행하여, 기존의 산화주석(SnO) 100%의 막 또는 산화인듐(InO) 100%의 막에 대하여, 선택비가 향상되어 있는 경우를 「○」, 선택비가 악화되어 있는 경우를 「×」로 하였다. 비교 대상은 주성분의 막과 동일한 막이다.
표 2에 나타내는 바와 같이 본 블랭크의 레지스트 선택비는 산화주석(SnO) 100%의 막과 비교해서 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
이어서, 도 10에 도시한 바와 같이 잔존한 레지스트 패턴(16a)의 박리를 행하여, 흡수막 패턴(14a)을 형성하여, 실시예 1의 반사형 포토마스크(200)를 제작했다. 실시예 1에 있어서, 저반사층으로서 기능하는 흡수막(14)으로 형성된 흡수막 패턴(14a)은, 선폭 64㎚LS(라인 앤 스페이스) 패턴으로 하였다. 이 선폭 64㎚LS 패턴은, EUV 조사에 의한 사영 효과의 영향이 보이기 쉬워지도록, x 방향과 y 방향으로 각각 설계했다.
EUV 노광 장치(NXE3300B: ASML사제)를 사용하여, EUV 포지티브형 화학 증폭형 레지스트를 도포한 반도체 웨이퍼 상에 후술하는 각 실시예 및 후술하는 각 비교예에서 제작한 반사형 포토마스크(200)의 흡수막 패턴(14a)을 전사 노광했다. 이때, 노광량은, x 방향의 LS 패턴이 설계대로 전사되도록 조절했다. 전자선 치수 측정기에 의해 전사된 레지스트 패턴의 관찰 및 선폭 측정을 실시하고, 해상성과 HV 바이어스의 확인을 행하였다. 보다 상세하게는, 실시예 1에서는, y 방향의 LS 패턴이 적절하게 전사되고, 기존의 탄탈(Ta) 마스크를 사용한 경우와 비교했을 때의 HV 바이어스의 대소로 평가했다. 즉, x 방향의 LS 패턴이 설계대로 전사되도록 조절한 상태에서, y 방향의 LS 패턴이 설계대로 전사되고, HV 바이어스가 기존의 탄탈(Ta) 마스크를 사용한 경우보다 작은 경우를 「합격」이라 하고, 설계대로 전사되지 않은 경우(y 방향의 LS 패턴이 해상하지 않은 경우), 혹은 HV 바이어스가 기존의 탄탈(Ta) 마스크를 사용한 경우보다 큰 경우를 「불합격」이라 하였다. 표 2에 나타내는 바와 같이, y 방향의 LS 패턴 치수는 설계값 16.0㎚에 대하여, 12.0㎚, HV 바이어스가 4.0㎚였다. 즉, 실시예 1의 반사형 포토마스크(200)는, 사용상 문제가 없는 패턴 전사성을 구비하고 있었다.
또한, 상술한 「기존의 탄탈(Ta) 마스크」에 대해서는, 표 2에 있어서 「참고예」라고 기재했다.
도 11에 반사형 포토마스크(200)에 있어서의 흡수막 패턴(14a)의 일부를 확대한 도면을 나타낸다. 여기에서는, 레지스트 패턴(16a)을 사용해서 건식 에칭 처리에 의해, 형성한 흡수막 패턴(14a)에 대하여 전자선 수정 에칭을 행할 때의 구체적인 방법에 대해서 해설한다. 먼저, 최표층인 흡수막 패턴(14a)에 대하여 전자선 수정기(MeRiT MG45: CarlZeiss사제)를 사용하여, 불소계 가스와 산소를 혼합한 가스 분위기에서 전자선을 조사하여 전자선 수정 에칭을 행하였다. 이때의 불소 가스 유량은 온도로 제어되는 콜드 트랩 기술을 사용했다. 그 온도는 불소가 -26℃(이후, 제어 온도라 한다), 산소가 -43℃였다. 그 때의 사이드 에칭 BS는 SEM(LWM9045: ADVANTEST사제)으로 선폭을 계측하여, 1㎚ 미만인 것을 확인했다.
또한, 표 2의 「판정」의 란에는, 기존의 탄탈(Ta) 마스크와 비교하여, OD값 및 전사성의 양쪽 관점에 있어서 우위성을 찾아낸 경우에는 「○」을, OD값 및 전사성의 적어도 한쪽의 관점에 있어서 우위성을 찾아내지 못한 경우에는 「△」를, OD값 및 전사성의 적어도 한쪽의 관점에 있어서 떨어져 있는 경우에는 「×」를 기재했다.
[실시예 2]
흡수막(14)을 산화주석(SnO)과 규소(Si)로 형성하고, 그 막 두께가 45㎚가 되도록 성막했다. 주석(Sn)과 산소(O)와 규소(Si)의 원자수 비율은, XPS(X선 광전자 분광법)로 측정한바 16.7:33.3:50.0이었다. 그 외의 막의 형성 방법과 마스크 제작 방법은 실시예 1과 마찬가지이다. 레지스트막(16)에 대한 에칭 선택비(레지스트 선택비)를 계산한바, 산화주석(SnO) 100%의 막보다 나은 것을 알 수 있다.
또한, EUV 광에 의한 반사율 측정 장치로 측정을 행함과 함께, 마스크 특성인 OD값을 계산한 결과, 표 2에 나타내는 바와 같이, EUV 반사율이 1.8%, OD값이 1.6으로 제작되어 있는 것을 알 수 있다.
EUV 노광에 의한 전사성 평가에서는, y 방향의 LS 패턴 치수는 설계값 16.0㎚에 대하여, 10.7㎚, HV 바이어스가 5.3㎚였다. 즉, 실시예 2의 반사형 포토마스크(200)는, 사용상 문제가 없는 패턴 전사성을 구비하고 있었다.
전자선 에칭 수정에서는, 불소 가스 유량의 제어 온도를 -20℃로 하고, 산소가 -43℃였다. 그 때의 사이드 에칭 BS는 1㎚ 미만인 것을 확인했다.
[비교예 1]
흡수막(14)을 산화주석(SnO)과 규소(Si)로 형성하고, 그 막 두께가 45㎚가 되도록 성막했다. 주석(Sn)과 산소(O)와 규소(Si)의 원자수 비율은, XPS(X선 광전자 분광법)로 측정한바 10.0:20.0:70.0이었다. 그 외의 막의 형성 방법과 마스크 제작 방법은 실시예 1과 마찬가지이다. 레지스트막(16)에 대한 에칭 선택비(레지스트 선택비)를 계산한바, 산화주석(SnO) 100%의 막보다 나은 것을 알 수 있다.
또한, EUV 광에 의한 반사율 측정 장치로 측정을 행함과 함께, 마스크 특성인 OD값을 계산한 결과, 표 2에 나타내는 바와 같이, EUV 반사율이 5.1%, OD값이 1.1로 제작되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 기존의 탄탈(Ta) 마스크보다 EUV 광 반사율이 높아져버렸다.
EUV 노광에 의한 전사성 평가에서는, y 방향의 LS 패턴 치수는 설계값 16.0㎚에 대하여, 12.9㎚, HV 바이어스가 3.1㎚였다.
전자선 에칭 수정에서는, 불소 가스 유량의 제어 온도를 -20℃로 하고, 산소가 -43℃였다. 그 때의 사이드 에칭 BS는 1㎚ 미만인 것을 확인했다.
[실시예 3]
흡수막(14)을 산화인듐(InO)과 몰리브덴(Mo)으로 형성하고, 그 막 두께가 27㎚가 되도록 성막했다. 인듐(In)과 산소(O)와 몰리브덴(Mo)의 원자수 비율은, XPS(X선 광전자 분광법)로 측정한바 38.0:57.0:5.0이었다. 그 외의 막의 형성 방법과 마스크 제작 방법은 실시예 1과 마찬가지이다. 레지스트막(16)에 대한 에칭 선택비(레지스트 선택비)를 계산한바, 산화인듐(InO) 100%의 막보다 나은 것을 알 수 있다.
또한, EUV 광에 의한 반사율 측정 장치로 측정을 행함과 함께, 마스크 특성인 OD값을 계산한 결과, 표 2에 나타내는 바와 같이, EUV 반사율이 1.0%, OD값이 1.8로 제작되어 있는 것을 알 수 있다.
EUV 노광에 의한 전사성 평가에서는, y 방향의 LS 패턴 치수는 설계값 16.0㎚에 대하여, 11.5㎚, HV 바이어스가 4.5㎚였다. 즉, 실시예 3의 반사형 포토마스크(200)는, 사용상 문제가 없는 패턴 전사성을 구비하고 있었다.
전자선 에칭 수정에서는, 불소 가스 유량의 제어 온도를 -20℃로 하고, 산소가 -43℃였다. 그 때의 사이드 에칭 BS는 1㎚ 미만인 것을 확인했다.
[실시예 4]
흡수막(14)을 산화인듐(InO)과 몰리브덴(Mo)으로 형성하고, 그 막 두께가 34㎚가 되도록 성막했다. 인듐(In)과 산소(O)와 몰리브덴(Mo)의 원자수 비율은, XPS(X선 광전자 분광법)로 측정한바 24.0:36.0:40.0이었다. 그 외의 막의 형성 방법과 마스크 제작 방법은 실시예 1과 마찬가지이다. 레지스트막(16)에 대한 에칭 선택비(레지스트 선택비)를 계산한바, 산화인듐(InO) 100%의 막보다 나은 것을 알 수 있다.
또한, EUV 광에 의한 반사율 측정 장치로 측정을 행함과 함께, 마스크 특성인 OD값을 계산한 결과, 표 2에 나타내는 바와 같이, EUV 반사율이 2.3%, OD값이 1.4로 제작되어 있는 것을 알 수 있다.
EUV 노광에 의한 전사성 평가에서는, y 방향의 LS 패턴 치수는 설계값 16.0㎚에 대하여, 11.0㎚, HV 바이어스가 5.0㎚였다. 즉, 실시예 4의 반사형 포토마스크(200)는, 사용상 문제가 없는 패턴 전사성을 구비하고 있었다.
전자선 에칭 수정에서는, 불소 가스 유량의 제어 온도를 -20℃로 하고, 산소가 -43℃였다. 그 때의 사이드 에칭 BS는 1㎚ 미만인 것을 확인했다.
[비교예 2]
흡수막(14)을 산화인듐(InO)과 몰리브덴(Mo)으로 형성하고, 그 막 두께가 42㎚가 되도록 성막했다. 인듐(In)과 산소(O)와 몰리브덴(Mo)의 원자수 비율은, XPS(X선 광전자 분광법)로 측정한바 24.0:36.0:40.0이었다. 그 외의 막의 형성 방법과 마스크 제작 방법은 실시예 1과 마찬가지이다. 레지스트막(16)에 대한 에칭 선택비(레지스트 선택비)를 계산한바, 산화인듐(InO) 100%의 막보다 나은 것을 알 수 있다.
또한, EUV 광에 의한 반사율 측정 장치로 측정을 행함과 함께, 마스크 특성인 OD값을 계산한 결과, 표 2에 나타내는 바와 같이, EUV 반사율이 1.0%, OD값이 1.8로 제작되어 있는 것을 알 수 있다.
EUV 노광에 의한 전사성 평가에서는, y 방향의 LS 패턴 치수는 설계값 16.0㎚에 대하여, 7.0㎚, HV 바이어스가 9.0㎚였다. 즉, 비교예 3의 반사형 포토마스크(200)는, 기존의 탄탈(Ta) 마스크보다 패턴 전사성이 나빠서, 우위성은 찾아내지 못했다.
전자선 에칭 수정에서는, 불소 가스 유량의 제어 온도를 -20℃로 하고, 산소가 -43℃였다. 그 때의 사이드 에칭 BS는 1㎚ 미만인 것을 확인했다.
[비교예 3]
흡수막(14)을 산화인듐(InO)과 몰리브덴(Mo)으로 형성하고, 그 막 두께가 50㎚가 되도록 성막했다. 인듐(In)과 산소(O)와 몰리브덴(Mo)의 원자수 비율은, XPS(X선 광전자 분광법)로 측정한바 24.0:36.0:40.0이었다. 그 외의 막의 형성 방법과 마스크 제작 방법은 실시예 1과 마찬가지이다. 레지스트막(16)에 대한 에칭 선택비(레지스트 선택비)를 계산한바, 산화인듐(InO) 100%의 막보다 나은 것을 알 수 있다.
또한, EUV 광에 의한 반사율 측정 장치로 측정을 행함과 함께, 마스크 특성인 OD값을 계산한 결과, 표 2에 나타내는 바와 같이, EUV 반사율이 0.7%, OD값이 2.0으로 제작되어 있는 것을 알 수 있다.
EUV 노광에 의한 전사성 평가에서는, y 방향의 LS 패턴 치수는 설계값 16.0㎚에 대하여, 해상하지 않았다. 즉, 비교예 4의 반사형 포토마스크(200)는, 기존의 탄탈(Ta) 마스크보다 패턴 전사성이 나빠서, 우위성은 찾아내지 못했다.
전자선 에칭 수정에서는, 불소 가스 유량의 제어 온도를 -20℃로 하고, 산소가 -43℃였다. 그 때의 사이드 에칭 BS는 1㎚ 미만인 것을 확인했다.
[비교예 4]
흡수막(14)을 산화인듐(InO)과 몰리브덴(Mo)으로 형성하고, 그 막 두께가 45㎚가 되도록 성막했다. 인듐(In)과 산소(O)와 몰리브덴(Mo)의 원자수 비율은, XPS(X선 광전자 분광법)로 측정한바 16.0:24.0:60.0이었다. 그 외의 막의 형성 방법과 마스크 제작 방법은 실시예 1과 마찬가지이다. 레지스트막(16)에 대한 에칭 선택비(레지스트 선택비)를 계산한바, 산화인듐(InO) 100%의 막보다 나은 것을 알 수 있다.
또한, EUV 광에 의한 반사율 측정 장치로 측정을 행함과 함께, 마스크 특성인 OD값을 계산한 결과, 표 2에 나타내는 바와 같이, EUV 반사율이 6.6%, OD값이 1.0으로 제작되어 있는 것을 알 수 있다. 즉, 기존의 탄탈(Ta) 마스크보다 EUV 광 반사율이 높아져버렸다.
EUV 노광에 의한 전사성 평가에서는, y 방향의 LS 패턴 치수는 설계값 16.0㎚에 대하여, 6.4㎚, HV 바이어스가 9.6㎚였다. 즉, 비교예 5의 반사형 포토마스크(200)는, 기존의 탄탈(Ta) 마스크보다 패턴 전사성이 나빠서, 우위성은 찾아낼 수 없었다.
전자선 에칭 수정에서는, 불소 가스 유량의 제어 온도를 -20℃로 하고, 산소가 -43℃였다. 그 때의 사이드 에칭 BS는 1㎚ 미만인 것을 확인했다.
본 발명에 관한 반사형 포토마스크는, 반도체 집적 회로 등의 제조 공정에 있어서, EUV 노광에 의해 미세한 패턴을 형성하기 데 적합하게 사용할 수 있다.
1: 기판
2: 다층 반사막
3: 캐핑층
4: 흡수막
10: 반사형 포토마스크 블랭크(반사형 마스크 블랭크)
11: 기판
12: 다층 반사막
13: 캐핑층
14: 흡수막
14a: 흡수막 패턴
14b: 흡수막 패턴에 있어서의 전자선 수정 에칭 개소
15: 이면 도전막
16: 레지스트막
16a: 레지스트 패턴
BS: 사이드 에칭
20: 반사형 포토마스크(반사형 마스크)
100: 반사형 포토마스크 블랭크(반사형 마스크 블랭크)
200: 반사형 포토마스크(반사형 마스크)
2: 다층 반사막
3: 캐핑층
4: 흡수막
10: 반사형 포토마스크 블랭크(반사형 마스크 블랭크)
11: 기판
12: 다층 반사막
13: 캐핑층
14: 흡수막
14a: 흡수막 패턴
14b: 흡수막 패턴에 있어서의 전자선 수정 에칭 개소
15: 이면 도전막
16: 레지스트막
16a: 레지스트 패턴
BS: 사이드 에칭
20: 반사형 포토마스크(반사형 마스크)
100: 반사형 포토마스크 블랭크(반사형 마스크 블랭크)
200: 반사형 포토마스크(반사형 마스크)
Claims (12)
- 기판과,
상기 기판 상에 형성된 다층막 구조를 갖는 EUV 광을 반사하는 반사막과,
상기 반사막 상에 형성된 해당 반사막을 보호하는 보호막과,
상기 보호막 상에 형성된 EUV 광을 흡수하는 흡수막을 갖는 반사형 마스크 블랭크이며,
상기 흡수막은, 산화주석 및 산화인듐의 적어도 한쪽을 구성하는 원소를 50원자% 이상 포함하고, 또한 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크 블랭크. - 제1항에 있어서,
상기 불소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료는, 규소, 안티몬, 이리듐, 오스뮴, 레늄, 텅스텐, 게르마늄, 바나듐, 셀레늄, 몰리브덴 및 탄탈, 그리고 그들의 산화물, 질화물, 산질화물 및 질화붕소화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크 블랭크. - 제1항에 있어서,
상기 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료는, 규소, 크롬, 게르마늄, 바나듐, 티타늄, 탄탈 및 알루미늄, 그리고 그들의 산화물, 질화물, 산질화물 및 질화붕소화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수막의 막 두께는, 45㎚ 이하이고,
OD값(Optical Density: 광학 농도)은, 1.0 이상인 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수막에 있어서의, 주석(Sn)에 대한 산소(O)의 원자수비(O/Sn)는, 1.5 이상 2.5 이하의 범위 내이고,
상기 흡수막에 있어서의, 인듐(In)에 대한 산소(O)의 원자수비(O/In)는, 1.0 이상 2.0 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수막은, 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭레이트가, 산화주석 및 산화인듐의 적어도 1종만으로 구성된 흡수막의 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭레이트에 비해서, 빠른 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크 블랭크. - 기판과,
상기 기판 상에 형성된 다층막 구조를 갖는 EUV 광을 반사하는 반사막과,
상기 반사막 상에 형성된 해당 반사막을 보호하는 보호막과,
상기 보호막 상에 형성된 EUV 광을 흡수하는 흡수막을 갖고,
상기 흡수막은, 산화주석 및 산화인듐의 적어도 한쪽을 구성하는 원소를 50원자% 이상 포함하고, 또한 불소계 가스 또는 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크. - 제7항에 있어서,
상기 불소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료는, 규소, 안티몬, 이리듐, 오스뮴, 레늄, 텅스텐, 게르마늄, 바나듐, 셀레늄, 몰리브덴 및 탄탈, 그리고 그들의 산화물, 질화물, 산질화물 및 질화붕소화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크. - 제7항에 있어서,
상기 염소계 가스에 대하여 에칭되기 쉬운 재료는, 규소, 크롬, 게르마늄, 바나듐, 티타늄, 탄탈 및 알루미늄, 그리고 그들의 산화물, 질화물, 산질화물 및 질화붕소화물로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1종인 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크. - 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수막의 막 두께는, 45㎚ 이하이고,
OD값(Optical Density: 광학 농도)은, 1.0 이상인 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크. - 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수막에 있어서의, 주석(Sn)에 대한 산소(O)의 원자수비(O/Sn)는, 1.5 이상 2.5 이하의 범위 내이고,
상기 흡수막에 있어서의, 인듐(In)에 대한 산소(O)의 원자수비(O/In)는, 1.0 이상 2.0 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크. - 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수막은, 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭레이트가, 산화주석 및 산화인듐의 적어도 1종만으로 구성된 흡수막의 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭레이트에 비해서, 빠른 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는, 반사형 마스크.
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| US11294270B2 (en) * | 2017-07-05 | 2022-04-05 | Toppan Printing Co., Ltd. | Reflective photomask blank and reflective photomask |
| JP6965833B2 (ja) * | 2017-09-21 | 2021-11-10 | Ａｇｃ株式会社 | 反射型マスクブランク、反射型マスク及び反射型マスクブランクの製造方法 |
| JP2019139085A (ja) * | 2018-02-13 | 2019-08-22 | 凸版印刷株式会社 | 反射型フォトマスクブランク及び反射型フォトマスク |
-
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-
2021
- 2021-05-12 EP EP21805092.0A patent/EP4152093A1/en active Pending
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- 2021-05-12 US US17/923,212 patent/US20230176467A1/en active Pending
- 2021-05-12 CN CN202180032346.8A patent/CN115485617A/zh active Pending
- 2021-05-12 KR KR1020227039528A patent/KR20220167385A/ko unknown
- 2021-05-13 TW TW110117221A patent/TW202201115A/zh unknown
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