KR20230058395A - 반사형 마스크, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판(11) 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막(12)과, EUV광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막(14)과, EUV광을 차광하는 반 차광막(15)이 이 순서로 형성된 반사형 마스크 블랭크(10)이며, 상기 반 차광막의 표면에 EUV광이 조사되었을 때의 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율이 7% 미만이고, 상기 위상 시프트막의 표면에 EUV광이 조사되었을 때의 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율이 9% 이상, 15% 미만인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크에 관한 것이다.

Description

반사형 마스크, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크의 제조 방법
본 발명은 반도체 제조의 EUV(Etreme Ultra Violet: 극단자외) 노광 프로세스에서 사용되는 반사형 마스크, 및 그 원판인 반사형 마스크 블랭크, 그리고 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 13.53㎚의 EUV광을 사용한 노광 장치가 실용화되었다.
EUV광은 많은 물질에 대하여 흡수되기 쉽고, 노광 장치에 굴절 광학계를 사용할 수 없다. 이 때문에, EUV 노광에서는 반사 광학계 및 반사형 마스크가 사용되고 있다.
반사형 마스크에서는, 기판 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 다층 반사막 상에 EUV광을 흡수하는 흡수체막이 패턴상으로 형성되어 있다.
반사형 마스크에 입사한 EUV광은 흡수체막에서 흡수되고, 다층 반사막에서 반사된다. 다층 반사막에서 반사된 EUV광은 노광 장치의 축소 투영 광학계를 통해서 노광 재료(레지스트를 도포한 웨이퍼)의 표면에 결상된다.
흡수체막은 다층 반사막 상에 패턴상으로 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 재료의 표면에 마스크 패턴으로서 전사된다.
EUV 리소그래피에 있어서는, EUV광은 통상 약 6°경사진 방향으로부터 반사형 마스크로 입사하고, 약 6°경사진 방향으로 반사한다.
반사형 마스크의 노광 영역은 노광 장치 내에 설치된 마스크 블레이드에 의해 결정된다. 마스크 블레이드는 반사형 마스크와 접촉하지 않도록, 반사형 마스크의 수㎜ 상에 설치되어 있다. 마스크 블레이드에 의해 반사형 마스크의 노광 외 영역은 차광된다.
그러나, 반사형 마스크와 마스크 블레이드 사이에는 수㎜의 간극이 있기 때문에, 광의 회절이 발생하고, 인접 샷으로부터의 누설광이 발생한다. 인접 샷으로부터의 누설광을 방지하기 위하여, 반사형 마스크의 노광 외 영역, 또는 적어도 노광 프레임 부분에 대해서는, 당해 표면에 EUV광을 조사했을 때의 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율(이하, 본 명세서에 있어서, 「EUV광의 반사율」이라고 하는 경우가 있다.)을 0.5% 미만으로 할 필요가 있다.
반사형 마스크의 노광 외 영역의 EUV광의 반사율을 0.5% 미만으로 하기 위해, 특허문헌 1에서는, 도 2의 (a), (b)에 나타내는 반사형 마스크가 제안되고 있다.
도 2의 (a), (b)에 나타내는 반사형 마스크(30)는, 기판(31) 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막(32)과, 다층 반사막(32)의 보호막(33)과, EUV광을 흡수하는 흡수체막(36)이, 이 순서로 형성되어 있다. 반사형 마스크(30)의 노광 영역(100)에서는, 흡수체막(36)이 패턴상으로 형성되어 있다. 반사형 마스크(30)의 노광 외 영역(200)에서는, 흡수체막(36) 상에 차광막(37)이 형성되어 있다.
그러나, 노광 외 영역(200)의 반사율을 0.5% 미만으로 하기 위해서는, 흡수체막(36)과 차광막(37)의 합계 막 두께를 70㎚ 이상으로 할 필요가 있다. 이와 같이 막 두께가 두꺼우면, 칩 내에 있는 미세 패턴 에칭이 어려워지기 때문에, 현재 이 기술은 실용화되어 있지 않다.
반사형 마스크의 노광 프레임 부분의 EUV광의 반사율을 0.5% 미만으로 하기 위해, 특허문헌 1에서는, 도 3의 (a), (b)에 나타내는 반사형 마스크가 제안되어 있다.
도 3의 (a), (b)에 나타내는 반사형 마스크(40)는, 기판(41) 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막(42)과, 다층 반사막(42)의 보호막(43)과, EUV광을 흡수하는 흡수체막(46)이, 이 순서로 형성되어 있다. 반사형 마스크(40)의 노광 영역(100)에서는, 흡수체막(46)이 패턴상으로 형성되어 있다. 반사형 마스크(30)의 노광 영역(100)과 노광 외 영역(200) 사이에 위치하는 노광 프레임 영역(300)에서는, 다층 반사막(42), 보호막(43) 및 흡수체막(46)이 에칭에 의해 제거되어 기판(41) 표면이 노출되어 있다. 노광 프레임의 폭은 수백㎛로 굵기 때문에, 후막 레지스트를 사용하여, 기판(41) 표면이 노출될 때까지 에칭이 가능하다. 기판(41) 표면의 EUV광의 반사율은 0.1% 미만으로 충분히 낮다. 그 때문에, 노광 프레임 영역(300)은 거의 완전히 차광된다. 그 때문에, 현재, 이 기술이 실용화되고 있다.
종래, 흡수체막에는 탄탈을 포함하는 탄탈계 재료가 사용되고 있다. 탄탈계 재료를 사용한 흡수체막은, 바이너리형의 반사형 마스크의 조건에서 사용되고 있고, 통상 EUV광의 반사율이 2% 이하이다.
근년, EUV광의 반사율과 EUV광의 위상 시프트양의 조절에 의해, 위상 시프트 효과를 이용한 반사형 마스크의 개발이 진행되고 있다. 위상 시프트 효과를 이용한 반사형 마스크를 사용함으로써, 웨이퍼 상의 광학상의 콘트라스트가 향상되고, 노광 마진이 증가한다.
자외광 노광에서 사용되는 투과형의 위상 시프트 마스크의 경우, 위상 시프트 효과를 얻기 위해서 위상 시프트막의 투과율은 높고, 반사형 마스크의 경우와 마찬가지로 인접 샷의 누설 광이 문제가 된다. 특허문헌 2의 위상 시프트 마스크에서는, 도 2의 (a), (b)에 나타내는 반사형 마스크(30)와 같이, 노광 프레임을 차광막으로 덮음으로써 인접 샷의 누설 광을 억제하고 있다.
노광 영역 내에는, 칩 외에 반도체 제조의 최종 공정에서 칩을 절단하는 스크라이브선이 존재한다. 스크라이브선 내에는 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같은 얼라인먼트 마크나, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같은 오버레이 마크가 배치되어 있다. 얼라인먼트 마크는 노광 장치와 웨이퍼의 위치 정렬에, 오버레이 마크는 하층 패턴 P2와 상층 패턴 P1의 중첩 오차 측정에 사용된다. 이들 마크의 선 폭은 수㎛ 내지 수십㎛ 정도이고, 칩 내의 수십㎚ 정도의 미세 패턴에 비해 훨씬 크다.
투과형의 위상 시프트 마스크에 있어서, 위상 시프트 효과를 얻기 위해서 위상 시프트막의 투과율을 높이면, 얼라인먼트 마크나 오버레이 마크와 같은 선폭이 큰 대패턴의 사이드로브가 커져서, 웨이퍼 상의 레지스트에 대한 전사가 문제가 된다.
이 문제를 해결하기 위해, 자외광에서 사용되는 투과형의 위상 시프트 마스크에서는, 특허문헌 3의 위상 시프트 마스크와 같이 스크라이브선 내의 얼라인먼트 마크나 오버레이 마크에도 차광막을 마련하고 있다.
일본특허공개 2009-141223호 공보 일본특허공개 평6-282063호 공보 일본특허 제2942816호 공보
EUV 노광에서 사용되는 반사형의 위상 시프트 마스크의 경우에도, 위상 시프트 효과를 높이기 위해서 위상 시프트막의 EUV광의 반사율을 크게 하면, 스크라이브선 내에 있는 얼라인먼트 마크나 오버레이 마크 등의 대패턴의 사이드로브가 커져서, 웨이퍼 상의 레지스트에 대한 전사가 문제가 된다.
그러나, EUV 노광용의 반사형의 위상 시프트 마스크의 경우, 도 2의 (a), (b)에 나타내는 반사형 마스크(30)와 같은 후막의 차광막(37)을 스크라이브선 상에 형성하면, 에칭에 의한 패턴 형성이 곤란해진다. 또한, 도 3의 (a), (b)에 나타내는 반사형 마스크(40)와 같이, 차광하고 싶은 부분을 기판 표면이 노출될 때까지 에칭하는 것은, 스크라이브선 내에 얼라인먼트 마크나 오버레이 마크가 있기 때문에 어렵다.
본 발명은 대패턴의 사이드로브 전사를 억제할 수 있는 반사형 마스크를 제조할 수 있는 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 반사형 마스크의 제조 방법 제공을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 이하의 구성에 의해 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견했다.
[1] 기판 상에, EUV광을 반사하는 다층 반사막과, EUV광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막과, EUV광을 차광하는 반 차광막이 이 순서로 형성된 반사형 마스크 블랭크이며,
상기 반 차광막의 표면에 EUV광이 조사되었을 때의 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율이 7% 미만이고,
상기 위상 시프트막의 표면에 EUV광이 조사되었을 때의 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율이 9% 이상, 15% 미만인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
[2] 상기 반 차광막의 막 두께가 3㎚ 이상, 10㎚ 이하인, [1]에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
[3] 상기 위상 시프트막의 EUV광의 위상 시프트양이 210도 이상, 250도 이하인, [1] 또는 [2]에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
[4] 상기 위상 시프트막이, Ru를 포함하는 Ru계 재료로 이루어지는, [1] 내지 [3]의 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
[5] 상기 반 차광막이, Cr을 포함하는 Cr계 재료 또는 Ta를 포함하는 Ta계 재료로 이루어지는, [1] 내지 [4]의 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
[6] 상기 위상 시프트막의 막 두께가 20㎚ 이상, 60㎚ 이하인, [1] 내지 [5]의 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
[7] 상기 다층 반사막과 상기 위상 시프트막 사이에, 상기 다층 반사막의 보호막을 갖는 [1] 내지 [6]의 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크.
[8] [1] 내지 [7]의 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 반 차광막 및 상기 위상 시프트막에, 칩 영역 및 스크라이브선 영역을 갖는 패턴이 형성된 반사형 마스크이며,
상기 패턴의 상기 칩 영역은, 상기 위상 시프트막 상에 상기 반 차광막을 갖고 있지 않고, 상기 패턴의 상기 스크라이브선 영역은, 상기 위상 시프트막 상에 상기 반 차광막을 갖고 있는, 반사형 마스크.
[9] 상기 패턴은 노광 프레임 영역을 갖고 있어, 상기 노광 프레임 영역은, 상기 다층 반사막, 상기 위상 시프트막 및 상기 반 차광막을 갖고 있지 않고, 상기 기판 표면이 노출되어 있는, [8]에 기재된 반사형 마스크.
[10] [1] 내지 [7]의 어느 것에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 반 차광막 및 상기 위상 시프트막에, 칩 영역 및 스크라이브선 영역을 갖는 패턴을 형성하는 공정과, 상기 칩 영역의 상기 반 차광막을 제거하는 공정과, 상기 반 차광막, 상기 위상 시프트막 및 상기 다층 반사막의 노광 프레임 영역을 상기 기판 표면이 노출될 때까지 에칭하는 공정을 포함하는 반사형 마스크의 제조 방법.
본 발명의 반사형 마스크는, 대패턴의 사이드로브 전사를 억제할 수 있다. 본 발명의 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크의 제조 방법에 의하면, 대패턴의 사이드로브 전사를 억제할 수 있는 반사형 마스크를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 일 구성예의 개략 단면도이다.
도 2는 특허문헌 1에 기재된 반사형 마스크의 일 구성예를 도시한 도면이며, 도 2의 (a)는 평면도, 도 2의 (b)는 개략 단면도이다.
도 3은 특허문헌 1에 기재된 반사형 마스크가 다른 일 구성예를 도시한 도면이며, 도 3의 (a)는 평면도, 도 3의 (b)는 개략 단면도이다.
도 4의 (a)는 얼라인먼트 마크의 일 구성예를 도시한 도면이고, 도 4의 (b)는 오버레이 마크의 일 구성예를 도시한 도면이다.
도 5는 Ru와 Cr의 합금 비율이 다른 위상 시프트막을 비교한 그래프이며, 도 5의 (a)는 위상 시프트막의 막 두께와, EUV광의 반사율의 관계를 나타낸 그래프이고, 도 5의 (b)는 위상 시프트막의 막 두께와, EUV광의 위상 시프트양의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 노광 시뮬레이션에 사용한 마스크 패턴을 도시한 도면이다.
도 7은 Ru와 Cr의 합금 비율이 다른 위상 시프트막에 대해서, 위상 시프트막의 막 두께와, NILS의 관계를 도시한 도면이다.
도 8은 EUV광의 반사율과, 최대 NILS의 관계를 도시한 도면이다.
도 9는 노광 시뮬레이션에 사용한 마스크 패턴의 22㎚ 밀집 홀 패턴의 웨이퍼 상의 광 강도 단면도이다.
도 10의 (a)는 노광 시뮬레이션에 사용한 패턴(HP)의 모서리 주변의 확대도이고, 도 10의 (b)는 패턴(HP)의 모서리 주변의 웨이퍼 상의 광 강도 분포를 도시한 도면이다.
도 11은 EUV광의 반사율과, 사이드로브 광 강도의 관계를 도시한 도면이다.
도 12는 두께 45㎚, Ru80Cr20의 합금 위상 시프트막의 상에 반 차광막으로서 CrN막을 설치한 경우의 CrN막의 막 두께와, EUV광의 반사율의 관계를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 반사형 마스크의 일 구성예를 도시한 도면이며, 도 13의 (a)는 평면도, 도 13의 (b)는 개략 단면도이다.
도 14의 (a) 내지 도 14의 (f)는 도 13에 도시한 반사형 마스크(20)의 제조 수순을 도시한 도면이다.
도 15는 예 1의 반사형 마스크 블랭크의 개략 단면도이다.
도 16은 예 3에서의 TaON막의 막 두께와, EUV광의 반사율의 관계를 도시한 도면이다.
반사형 마스크의 위상 시프트 효과를 조사하기 위해, 위상 시프트막의 재료로서 Ru와 Cr의 합금을 사용하여, Ru와 Cr의 합금 비율을 바꾸어, 굴절률 및 흡수 계수를 변화시킨 노광 시뮬레이션을 행하였다.
표 1에 Ru와 Cr의 합금의 굴절률 n 및 흡수 계수 k를 나타낸다. 표 중, Ru 및 Cr에 부기한 숫자는, 합금 비율(원자비)을 나타낸다. 표 중, 최상단에 기재한 Ru는 Ru의 금속막, 최하단에 기재한 Cr은 Cr의 금속막이다.
도 5는 Ru와 Cr의 합금 비율이 다른 위상 시프트막을 비교한 그래프이며, 도 5의 (a)는 위상 시프트막의 막 두께와, EUV광의 반사율의 관계를 나타낸 그래프이며, 도 5의 (b)는 위상 시프트막의 막 두께와, EUV광의 위상 시프트양의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 5의 (a), (b)에 나타내는 바와 같이, 합금 비율에 의해, EUV광의 반사율 및 위상 시프트양은 크게 변화한다. 그 때문에, 위상 시프트 효과도 위상 시프트막에 사용하는 합금 재료에 따라 크게 다르다.
Figure pct00001
노광 시뮬레이션의 광학 조건은 NA0.33이고 σ0.6/0.3의 윤대 조명으로 하였다. 마스크 패턴은 도 6에 도시한 CD(Critical Dimension) 22㎚의 밀집 홀 패턴(HP)으로 하였다. 이때의 노광 시뮬레이션 결과를 도 7에 나타낸다. 도 7은 Ru와 Cr의 합금 비율이 다른 위상 시프트막에 대해서, 위상 시프트막의 막 두께와, NILS의 관계를 도시한 도면이다. NILS(Normalized Image Log Slope)가 클수록 위상 시프트 효과는 높다. NILS는 위상 시프트 막 두께에 의존하고, NILS가 최대가 되는 막 두께는, 위상 시프트막에 사용하는 합금 재료에 따라 다르다.
표 2에, Ru와 Cr의 합금 비율이 다른 위상 시프트막의 최대 NILS값과 그때의 막 두께, EUV광의 반사율 및 위상 시프트양을 나타낸다.
Figure pct00002
모두 EUV광의 위상 시프트양이 217 내지 247도가 되고, 자외광 노광에서의 위상 시프트양의 최적값인 180도로부터 어긋나 있다. 이것은 EUV 노광에서 사용되는 반사형 마스크의 경우, 위상 시프트막이 두꺼워, 마스크 3차원 효과를 무시할 수 없기 때문이다. 마스크 3차원 효과란, 위상 시프트막의 패턴 입체 구조가, 웨이퍼 상의 마스크 패턴 투영상에 다양한 영향을 주는 것을 말한다.
도 8은 EUV광의 반사율과, 최대 NILS의 관계를 도시한 도면이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 최대 NILS는 EUV광의 반사율이 높아짐에 따라 높아진다. 단, EUV광의 반사율이 너무 높아지면 최대 NILS는 저하된다. 도 8로부터, EUV광의 반사율 의 최적값은 9% 이상 15% 미만이 된다.
EUV광의 반사율이 13%인 경우에 대해서, 스크라이브선 내의 대패턴에 발생하는 사이드로브가 전사하는지를 조사했다. 위상 시프트막의 재료는 Ru80Cr20의 합금으로 하고, 막 두께는 45㎚로 하였다. 도 9에 칩 내에 존재하는 22㎚ 밀집 홀 패턴(HP)의 웨이퍼 상의 광 강도 단면도를 도시한다. CD=22㎚가 될 때의 광 강도 I는 0.17, 22㎚+10%가 될 때의 광 강도 I는 0.14, 22㎚+20%가 될 때의 광 강도 I는 0.11로 되고 있다. 광 강도는 입사광의 강도를 1로 한 경우의 상대값이다.
스크라이브선 내에는 도 4의 (a)에 나타내는 얼라인먼트 마크나 도 4의 (b)에 나타내는 오버레이 마크 등의 대패턴이 존재한다. 사이드로브가 가장 발생하기 쉬운 것은, 도 10의 (a)에 나타내는 바와 같은, 대패턴의 각의 위치이다. 또한, 도 10의 (a)에서는, 대패턴으로서, 도 4의 (b)에 나타내는 오버레이 패턴의 패턴(P1)을 나타내고 있다. 도 10의 (b)에 웨이퍼 상의 광 강도 분포를 시뮬레이션한 결과를 나타낸다. 도 10의 (b)는 패턴(P1)의 모서리 주변의 웨이퍼 상의 광 강도 분포를 나타내고 있다. 도 10의 (b)에는 칩 내 22㎚ 홀 패턴(HP)을 전사할 때의 광 강도 I＞0.17의 부위, 광 강도 I＜0.17의 부위가 나타나 있다. 대패턴의 각의 위치에서 사이드로브(sl)가 발생하고, 광 강도 I가 0.17을 초과하고 있다. 이 부분이 레지스트에 전사해버린다.
대패턴의 사이드로브가 전사하지 않기 위해, 반사율을 어느 정도 낮추면 좋을지 조사했다. 도 11은 EUV광의 반사율과, 사이드로브 광 강도의 관계를 도시한 도면이다. 도 11에서는, 사이드로브 광 강도는 EUV광의 반사율이 높아지면 커진다. 노광량 마진으로서 CD+20%를 취하면, 사이드로브를 억제하기 위해서는 반사율을 7% 미만으로 할 필요가 있다.
반사율을 낮추기 위해서, 도 2의 (a), (b)에 나타내는 특허문헌 1의 반사형 마스크(30)에서는 흡수체막(36) 상에 차광막(37)을 마련하고 있었다. 이때, 차광막(37) 표면에 EUV광이 조사되었을 때의 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율은 0.5% 미만이다. 이때, 흡수체막(36)과 차광막(37)의 합계 막 두께는 70㎚ 이상 필요하였다. 이러한 후막이면, 에칭에 의한 패턴 형성은 어렵다.
이에 반해, 대패턴의 사이드로브의 전사를 억제하기 위해서는, EUV광의 반사율을 7% 미만으로 하면 된다. 그 때문에, 위상 시프트막 상에 반 차광막을 마련함으로써, 사이드로브 전사의 억제는 가능하다.
도 12는 두께 45㎚, Ru80Cr20의 합금 위상 시프트막 상에 반 차광막으로서 CrN막을 마련한 경우의 CrN막의 막 두께와, EUV광의 반사율의 관계를 도시한 도면이다. 도 12로부터, EUV광의 반사율을 7% 미만으로 하기 위해서는 CrN막의 막 두께를 4㎚로 하면 된다. 이때의 위상 시프트막과 반 차광막과의 합계 막 두께는 50㎚ 이하가 되어, 에칭에 의해 용이하게 패턴 형성할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명자는, 대패턴의 사이드로브를 억제하기 위해서는 EUV광의 반사율을 7% 미만으로 하면 되는 것을 발견했다.
이를 위해서는, 막 두께 10㎚ 이하의 반 차광막을 위상 시프트막 상에 형성하면 되고, 반 차광막의 막 두께는 얇기 때문에, 에칭에 의한 패턴 형성은 용이하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 반사형 마스크 블랭크 및 본 발명의 반사형 마스크를 설명한다.
도 1은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 일 구성예를 도시하는 개략 단면도이다. 도 1에 도시한 반사형 마스크 블랭크(10)는, 기판(11) 상에 EUV광을 반사하는 다층 반사막(12)과, 다층 반사막(12)의 보호막(13)과, EUV광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막(14)과, EUV광을 차광하는 반 차광막(15)이, 이 순서로 형성되어 있다. 단, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크에 있어서, 도 1에 도시한 구성중, 기판(11), 다층 반사막(12), 위상 시프트막(14) 및 반 차광막(15)만이 필수이며, 보호막(13)은 임의의 구성 요소이다.
또한, 다층 반사막(12)의 보호막(13)이란, 위상 시프트막(14)의 패턴 형성 시에 다층 반사막(12)을 보호할 목적으로 마련되는 층이다.
이하, 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 위상 시프트막에 형성되는 패턴에 변형이 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 않다. 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 거칠기 Rq로, 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 위함이다. 기판은 제1 주면의 소정의 영역(예를 들어, 132㎜×132㎜의 영역)에 있어서, 평탄도가 100㎚ 이하가 바람직하고, 50㎚ 이하가 보다 바람직하고, 30㎚ 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 기판(11)은 반사형 마스크 블랭크, 패턴 형성 후의 반사형 마스크의 세정 등에 사용하는 세정액에 대하여 내성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 기판(11)은 기판 상에 형성되는 막(다층 반사막(12), 위상 시프트막(14) 등)의 막 응력에 의한 변형을 방지하기 위해, 높은 강성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 기판(11)은 65㎬ 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) 상에 보호막(13)이 적층되어 있는 경우에도, 마찬가지로, EUV광의 반사율 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 감소할 가능성이 있다.
고굴절률막으로서는, Si를 포함하는 막을 사용할 수 있다. Si를 포함하는 재료로서는, Si 단체 외에, Si에 B, C, N 및 O로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 Si 화합물을 사용할 수 있다. Si를 포함하는 고굴절률막을 사용함으로써, EUV광의 반사율이 우수한 반사형 마스크가 얻어진다. 저굴절률막으로서는, Mo, Ru, Rh 및 Pt로 이루어지는 군에서 선택되는 금속, 또는 이들의 합금을 사용할 수 있다. 본 발명의 반사형 마스크 블랭크에서는, 저굴절률막이 Mo층이며, 고굴절률막이 Si층인 것이 바람직하다. 또한, 이 경우, 다층 반사막의 최상층을 고굴절률막(Si막)으로 함으로써, 최상층(Si막)과 보호막(13) 사이에, Si와 O를 포함하는 규소 산화물층을 형성하고, 반사형 마스크 블랭크의 세정 내성을 향상할 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 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들어, 다층 반사막(12)이 EUV광의 반사율 최댓값을 60% 이상으로 하는 경우, 저굴절률막(Mo층)과 고굴절률막(Si층)을 교대로 30 내지 60주기 적층한 Mo/Si 다층 반사막이 바람직하게 사용된다. 고반사율을 얻기 위해서 Mo/Si 다층막의 1주기의 막 두께는 6.0㎚ 이상이 바람직하고, 6.5㎚ 이상이 보다 바람직하다. 또한 고반사율을 얻기 위해서 Mo/Si 다층막의 1주기의 막 두께는 8.0㎚ 이하가 바람직하고, 7.5㎚ 이하가 보다 바람직하다.
또한, 다층 반사막(12)을 구성하는 각 층은 마그네트론 스퍼터링법, 이온빔 스퍼터링법 등 공지된 성막 방법을 사용해서 원하는 두께가 되도록 성막할 수 있다. 예를 들어, 이온빔 스퍼터링법을 사용해서 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 먼저 Si타깃을 사용하여, 소정의 막 두께의 Si층을 기판 상에 성막한다. 그 후, Mo 타깃을 사용하여, 소정의 막 두께의 Mo층을 성막한다. 이 Si층 및 Mo층을 1주기로 하여, 30 내지 60주기 적층시킴으로써, Mo/Si 다층 반사막이 성막된다.
(보호막)
보호막(13)은 후술하는 반사형 마스크의 제조 시에 있어서, 위상 시프트막(14)을 에칭(통상, 건식 에칭)해서 패턴을 형성할 때, 다층 반사막(12)의 표면 에칭에 의한 대미지를 억제하고, 다층 반사막을 보호한다. 또한, 에칭 후의 반사형 마스크에 남아있는 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, 위상 시프트막(14)의 에칭 시에, 에칭에 의한 손상을 받기 어려운 물질이 선택된다. 이 조건을 충족하는 물질로서는, 예를 들어 Ru 금속 단체, Ru에, Si, Ti, Nb, Rh, Ta 및 Zr로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 함유한 Ru 합금, Ru 합금에 질소를 포함하는 질화물 등의 Ru계 재료; Cr, Al 및 Ta의 금속 단체, 그리고 이들에 질소를 포함하는 질화물; SiO2, Si3N4, Al2O3 및 이들의 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, 위상 시프트막(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)에 확산하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 보호막(13)은 EUV광의 반사율을 충분히 확보하면서, 위상 시프트막(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 제한되지 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 바람직하고, 2 내지 5㎚가 더욱 바람직하다.
(위상 시프트막)
위상 시프트막(14)을 사용하면, 웨이퍼 상의 광학상의 콘트라스트가 향상되고, 노광 마진이 증가한다. 그 효과는 도 8에 EUV광의 반사율과, 최대 NILS의 관계를 나타낸 바와 같이 EUV광의 반사율에 의존한다. 위상 시프트 효과를 충분히 얻기 위해서는, 위상 시프트막(14)은 EUV광의 반사율이 9% 이상, 15% 미만이고, 9% 이상, 13% 이하가 바람직하다.
또한, 위상 시프트막(14)은 EUV광의 위상 시프트양이 210도 이상, 250도 이하가 바람직하고, 220도 이상 240도 이하가 보다 바람직하다.
위상 시프트막(14)은 상기의 특성에 더하여, 용이하게 에칭할 수 있는 것, 세정액에 대한 세정 내성이 높은 것, 등 원하는 특성을 갖고 있을 필요가 있다. 위상 시프트막(14)의 형성 재료로서는 Ru 산화물, Ru 산질화물, Ru에 Cr, Au, Pt, Re, Hf, Ti 및 Si로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 금속을 함유한 Ru 합금, Ru 합금에 산소를 포함하는 산화물, 질소를 포함하는 질화물, 산소 및 질소를 포함하는 산질화물 등의 Ru계 재료가 바람직하다. 또한, Ru 합금으로서는, Ru와 Cr의 합금, 특히, Ru와 Cr이 원자비 60:40 내지 80:20인 합금이, NILS가 커지고, 위상 시프트 효과를 최대화할 수 있기 때문에 바람직하다.
위상 시프트막(14)의 형성 재료가 Ru계 재료인 경우, 산소 및 질소의 적어도 한쪽을 포함함으로써, 위상 시프트막(14)의 산화에 대한 내성을 향상할 수 있기 때문에, 경시적인 안정성이 향상된다. 또한, Ru계 재료가 산소나 질소의 적어도 한쪽을 포함함으로써, 위상 시프트막(14)은 결정 상태가 비정질 또는 미결정의 구조가 된다. 이에 의해, 위상 시프트막(14)의 표면 평활성 및 평탄도가 향상된다. 위상 시프트막(14)의 표면 평활성 및 평탄도가 향상됨으로써, 위상 시프트막 패턴의 에지 러프니스가 작아져서, 치수 정밀도가 향상된다.
그 때문에, 위상 시프트막(14)의 형성 재료는 Ru 산화물, Ru 산질화물, 상기한 Ru 합금에 산소를 포함하는 산화물, 질소를 포함하는 질화물, 산소 및 질소를 포함하는 산질화물이 보다 바람직하고, Ru 산화물이 더욱 바람직하다.
위상 시프트막(14)은 단층의 막이어도 되고 복수의 막으로 이루어지는 다층막이어도 된다. 위상 시프트막(14)이 단층막의 경우, 마스크 블랭크 제조 시의 공정수를 삭감할 수 있어서 생산 효율을 높일 수 있다. 위상 시프트막(14)이 다층막인 경우, 위상 시프트막(14)의 상층측의 층의 광학 상수나 막 두께를 적절하게 설정함으로써, 검사광을 사용해서 위상 시프트막 패턴을 검사할 때의 반사 방지막으로서 사용할 수 있다. 이에 의해, 위상 시프트막 패턴의 검사 시에 있어서의 검사 감도를 향상할 수 있다.
위상 시프트막(14)의 막 두께는 20㎚ 이상, 60㎚ 이하가 바람직하다. 막 두께의 최적값은 위상 시프트막(14)의 굴절률에 따라 다르다.
위상 시프트막(14)은 마그네트론 스퍼터링법이나 이온빔 스퍼터링법 등의 공지된 성막 방법을 사용해서 형성할 수 있다. 예를 들어, 위상 시프트막으로서, 마그네트론 스퍼터링법을 사용해서 Ru 산화물 막을 형성하는 경우, Ru 타깃을 사용하고, Ar 가스 및 산소 가스를 사용한 스퍼터링법에 의해, 위상 시프트막을 성막할 수 있다.
Ru계 재료로 이루어지는 위상 시프트막(14)은 산소 가스 또는 산소 가스와 할로겐계 가스(염소계 가스, 불소계 가스)의 혼합 가스를 에칭 가스로 하는 건식 에칭에 의해 에칭 가능하다.
(반 차광막)
위상 시프트막(14)은 반사율이 높기 때문에, 노광 시의 웨이퍼 상 광 강도 분포에 있어서, 패턴의 주위에 사이드로브가 발생한다. 사이드로브의 광 강도는 패턴이 크면 강해져서, 대패턴의 사이드로브가 웨이퍼 상의 레지스트에 전사하는 경우가 있다. 스크라이브선 내의 대패턴의 사이드로브를 억제하기 위해, 스크라이브선 영역에 반 차광막(15)을 마련하는 것이 유효하다. 스크라이브선 내의 대패턴의 사이드로브가 레지스트에 전사하는 것을 억제하기 위하여, 반 차광막(15)은 EUV광의 반사율이 7% 미만인 것이 바람직하다.
또한, 반 차광막(15)은 특허문헌 1의 차광막(37)과는 다르게, EUV광의 반사율을 0.5% 미만까지 차광할 필요는 없고, EUV광의 반사율을 7% 미만까지 차광할 수 있으면 충분하다.
반 차광막(15)은 에칭에 의해 용이하게 패턴 형성할 수 있을 것이 요구된다. 이 때문에, 반 차광막(15)의 막 두께는, EUV광의 반사율이 7% 미만이 되는 한 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 반 차광막(15)의 막 두께는 10㎚ 이하가 바람직하고, 5㎚ 이하가 보다 바람직하다. EUV광의 반사율을 7% 미만으로 하기 위하여, 반 차광막(15)의 막 두께는 3㎚ 이상이 바람직하다.
반 차광막(15)은 반사형 마스크의 제조 시에는, 위상 시프트 효과를 얻기 위해서, 반사형 마스크의 칩 영역에서는, 위상 시프트막(14) 상의 반 차광막(15)을 에칭에 의해 제거할 필요가 있다. 이 에칭 시, 위상 시프트막(14)은 영향을 받기 어려울 것이 요구된다.
상기한 조건을 충족하는 반 차광막(15)의 형성 재료로서는 Cr, CrO, CrN, CrON 등 Cr계 재료를 사용할 수 있다. 이들 Cr계 재료는 용이하게 습식 에칭으로 제거 가능하다. 에칭액으로서는, 예를 들어 질산 세륨 암모늄을 사용할 수 있다.
반 차광막(15)의 형성 재료가 Cr계 재료인 경우, 산소 및 질소의 적어도 한쪽을 포함함으로써, 반 차광막(15)의 산화에 대한 내성을 향상할 수 있기 때문에, 경시적인 안정성이 향상된다. 또한, Cr계 재료가 산소나 질소의 적어도 한쪽을 포함함으로써, 반 차광막(15)은 결정 상태가 비정질 또는 미결정의 구조가 된다. 이에 의해, 반 차광막(15)의 표면 평활성 및 평탄도가 향상된다. 반 차광막(15)의 표면 평활성 및 평탄도가 향상됨으로써, 반 차광막 패턴의 에지 러프니스가 작아지고, 치수 정밀도가 향상된다.
그 때문에, 반 차광막(15)의 형성 재료가 Cr계 재료의 경우, CrO, CrN, CrON이 바람직하다.
또한, 반 차광막(15)으로서, Ta, TaO, TaN, TaON 등의 Ta계 화합물을 사용할 수 있다. 이들 Ta계 재료는, 에칭 가스로서 불소계 가스를 사용한 건식 에칭으로 용이하게 제거 가능하다. 반 차광막(15)의 형성 재료가 Ta계 재료인 경우, 산소 및 질소의 적어도 한쪽을 포함함으로써, 반 차광막(15)의 산화에 대한 내성을 향상할 수 있기 때문에, 경시적인 안정성이 향상된다. 또한, Ta계 재료가 산소나 질소의 적어도 한쪽을 포함함으로써, 반 차광막(15)은 결정 상태가 비정질 또는 미결정의 구조가 된다. 이에 의해, 반 차광막(15)의 표면 평활성 및 평탄도가 향상된다. 반 차광막(15)의 표면 평활성 및 평탄도가 향상됨으로써, 반 차광막 패턴의 에지 러프니스가 작아지고, 치수 정밀도가 향상된다.
그 때문에, 반 차광막(15)의 형성 재료가 Ta계 재료인 경우, TaO, TaN, TaON이 바람직하다.
본 발명의 반사형 마스크 블랭크(10)는, 다층 반사막(12), 보호막(13), 위상 시프트막(14), 반 차광막(15) 이외에, EUV 마스크 블랭크의 분야에 있어서 공지된 기능 막을 갖고 있어도 된다.
(이면 도전막)
본 발명의 반사형 마스크 블랭크(10)는, 기판(11)의 다층 반사막(12)이 적층 되는 측과는 반대측인 제2 주면에, 정전 척용 이면 도전막을 구비하고 있어도 된다. 이면 도전막에는, 특성으로서, 시트 저항값이 낮을 것이 요구된다. 이면 도전막의 시트 저항값은, 예를 들어 200Ω/□ 이하가 바람직하다.
이면 도전막의 재료는, 예를 들어 Cr 또는 Ta 등의 금속 또는 Cr 및 Ta 중 적어도 1종을 포함하는 합금 또는 화합물을 사용할 수 있다. Cr을 포함하는 화합물로서는, Cr과, B, N, O 및 C로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 Cr계 재료를 사용할 수 있다. Cr계 재료로서는, 예를 들어 CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN 및 CrBOCN 등을 들 수 있다. Ta를 포함하는 화합물로서는, Ta와, B, N, O 및 C로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하는 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 TaSiCON 등을 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 밸런스를 잡아, 반사형 마스크 블랭크를 평탄하게 하도록 조정할 수 있다.
<반사형 마스크>
이어서, 상기의, 도 1에 도시한 반사형 마스크 블랭크를 사용해서 얻어지는 반사형 마스크에 대해서 설명한다. 도 13은 본 발명의 반사형 마스크의 일 구성예를 도시한 도면이며, 도 13의 (a)는 평면도, 도 13의 (b)는 개략 단면도이다.
반사형 마스크(20)의 노광 프레임 영역(300)은 다층 반사막(12), 보호막(13), 위상 시프트막(14) 및 반 차광막(15)이 제거되어 기판(11) 표면이 노출되어 있다. 이에 의해, 인접 샷으로부터의 누설 광은 거의 완전히 억제된다.
반사형 마스크(20)의 노광 영역(100)은 칩(C) 영역 및 스크라이브선(S) 영역을 갖는다. 칩(C) 영역 상에서는 반 차광막(15)이 제거되고, 위상 시프트막(14)이 노출되어 있다. 이에 의해, 칩(C) 영역의 미세 패턴에 대해서는, 위상 시프트 효과에 의해 광학상의 콘트라스트가 향상되고, 노광 마진이 증가한다.
스크라이브선(S) 영역은 반 차광막(15)을 갖고 있다. 이 때문에, 스크라이브선 내의 대패턴에 대해서는 사이드로브의 광 강도가 작아져, 레지스트에 대한 전사가 억제된다.
<반사형 마스크의 제조 방법>
도 13의 반사형 마스크(20)의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다. 도 14의 (a) 내지 도 14의 (f)는, 반사형 마스크(20)의 제조 수순을 도시한 도면이다.
처음에, 도 14 (a)에 나타내는 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(10) 상에 레지스트막을 도포하고, 노광, 현상하고, 칩(C) 영역의 미세 패턴 및 스크라이브선(S) 영역의 패턴에 대응하는 레지스트(60) 패턴을 형성한다.
이어서, 도 14의 (b)에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴을 마스크로 해서 반 차광막(15) 및 위상 시프트막(14)을 건식 에칭하고, 반 차광막(15) 패턴 및 위상 시프트막(14) 패턴을 형성한다. 또한, 도 14의 (b)에서는, 레지스트 패턴은 제거되어 있다.
이어서, 도 14의 (c)에 나타내는 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크 상에 레지스트막을 도포하고, 노광, 현상하여, 스크라이브선 영역에 대응하는 레지스트(60) 패턴을 형성한다.
그 후, 도 14의 (d)에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 칩 영역의 반 차광막(15)을 습식 에칭 혹은 건식 에칭으로 제거한다.
이어서, 도 14의 (e)에 나타내는 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크 상에 레지스트막을 도포하고, 노광, 현상하여, 노광 프레임 영역 이외의 영역에 대응하는 레지스트(60) 패턴을 형성한다. 그 후, 도 14의 (f)에 나타내는 바와 같이, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 노광 프레임 영역(300)을 기판(11) 표면이 노출될 때까지 건식 에칭한다. 이와 같이 해서 도 13에 도시한 반사형 마스크(20)를 제조할 수 있다.
실시예
이하에 실시예를 사용해서 본 발명을 또한 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 예 1 내지 예 4 중, 예 1이 비교예이고, 예 2 내지 예 4가 실시예이다.
<예 1>
예 1에서는, 도 15에 도시한 반사형 마스크 블랭크(50)를 제작했다.
성막용 기판(11)으로서, SiO2-TiO2계의 유리 기판(외형이 약 한 변이 152㎜인 정사각형, 두께가 약 6.3㎜)을 사용했다. 또한, 유리 기판의 열팽창 계수는 0.02×10-7/℃였다. 유리 기판을 연마하여, 표면 조도가 제곱 평균 평방근 거칠기 Rq로 0.15㎚ 이하이고, 평탄도가 100㎚ 이하의 평활한 표면으로 가공했다. 유리 기판의 이면 상에는, 마그네트론 스퍼터링법을 사용하여, 두께가 약 100㎚인 Cr층을 성막하고, 정전 척용의 이면 도전막을 형성했다. Cr층의 시트 저항값이 100Ω/□ 정도였다. Cr막을 사용해서 유리 기판을 고정한 후, 유리 기판의 표면 상에 이온빔 스퍼터링법을 사용하여, Si막 및 Mo막을 교대로 성막하는 것을 40주기 반복했다. Si막의 막 두께는, 약 4.5㎚로 하고, Mo막의 막 두께는, 약 2.3㎚로 하였다. 이에 의해, 합계의 막 두께가 약 272㎚((Si막:4.5㎚+Mo막:2.3㎚)×40)인 다층 반사막(12)을 형성했다. 그 후, 다층 반사막(12) 상에 이온빔 스퍼터링법을 사용해서 Ru층(막 두께가 약 2.5㎚)을 성막하고, 보호막(13)을 형성했다.
이어서, 보호막(13) 상에, RuCr막으로 이루어지는 위상 시프트막(14)을 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막했다. 스퍼터 가스에는 Ar 가스를 사용했다. 스퍼터에는 Ru와 Cr의 두 종류의 타깃을 사용했다. Ru 타깃에의 입력 파워와 Cr 타깃에의 입력 파워를 조정함으로써, Ru:Cr의 원자비 80:20의 막을 막 두께 45㎚로 제작했다. 위상 시프트막(14)은 EUV광의 반사율은 13%였다.
막 두께는 X선 회절 장치를 사용해서 X선 반사율법(XRR)으로 측정했다. 반사율의 측정은 마스크 블랭크용 EUV 반사율계를 사용해서 행하였다.
도 15의 반사형 마스크 블랭크(50)는 반 차광막을 갖고 있지 않다. 그 때문에, 반사형 마스크 블랭크(50)를 사용하여, 반사형 마스크를 제작한 경우, 스크라이브선 내의 얼라인먼트 마크 등의 대패턴은 노광 시에 사이드로브가 전사해버린다.
<예 2>
예 2에서는, 도 1에 도시한 반사형 마스크 블랭크(10)를 제작했다.
위상 시프트막(14) 형성까지는, 예 1과 동일한 수순으로 실시했다. 위상 시프트막(14) 상에, CrN막으로 이루어지는 반 차광막(15)을 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막했다. 스퍼터 가스에는 Ar 가스와 질소 가스의 혼합 가스를 사용했다. 스퍼터에는 Cr 타깃을 사용했다. CrN막을 4㎚ 성막했다. 반 차광막(15)은 EUV광의 반사율은 6%였다.
반사형 마스크 블랭크(10)를 사용하여, 도 13에 도시한 반사형 마스크(20)를 제작한 경우, 스크라이브선(S) 영역이 반 차광막(15)을 갖고 있기 때문에, 노광 시에 사이드로브가 전사하는 것을 방지할 수 있다.
<예 3>
예 3에서는, 도 1에 도시한 반사형 마스크 블랭크(10)를 제작했다. 예 3에서는, 위상 시프트막(14)으로서 RuO2막, 반 차광막(15)로서 TaON막을 사용했다. TaON막의 막 두께와, EUV광의 반사율의 관계를 시뮬레이션한 결과를 도 16에 나타낸다.
보호막(13)의 형성까지는 예 1과 동일한 수순을 실시했다. 보호막(13) 상에 RuO2막으로 이루어지는 위상 시프트막(14)을 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막했다. 스퍼터 가스에는 Ar 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 사용했다. 스퍼터에는 Ru 타깃을 사용했다. 위상 시프트막(14)으로서 RuO2막을 막 두께 52㎚로 제작했다. 위상 시프트막(14)은 EUV광의 반사율은 9%였다.
위상 시프트막(14) 상에, TaON막으로 이루어지는 반 차광막(15)을 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막했다. 스퍼터 가스에는 Ar 가스, 산소 가스, 질소 가스의 혼합 가스를 사용했다. 스퍼터에는 Ta타깃을 사용했다. 반 차광막(15)로서 TaON막을 막 두께 3㎚로 제작했다. 반 차광막(15)은 EUV광의 반사율은 5%였다.
반사형 마스크 블랭크(10)를 사용하여, 도 13에 도시한 반사형 마스크(20)를 제작한 경우, 스크라이브선(S) 영역은 반 차광막(15)을 갖고 있기 때문에, 노광 시에 사이드로브가 전사하는 것을 방지할 수 있다.
<예 4>
예 4에서는, 예 3에서 제작한 반사형 마스크 블랭크를 사용하여, 도 13에 도시한 반사형 마스크를 제작했다.
도 13에서 각 칩(C)의 크기는 X 방향 40㎜, Y 방향 32㎜로 한다. 이 치수는 마스크 상의 값이며, 웨이퍼 전사 시에는 1/4로 축소되고, X 방향 10㎜, Y 방향 8㎜가 된다. 스크라이브선(S)의 폭은 마스크 상 200㎛(웨이퍼 상 50㎛)이다. 마스크 상에 도 13과 같이, 8개의 칩(C)을 배치한 경우, 스크라이브선(S)을 포함하는 노광 영역(100)의 크기는 X 방향 80.4㎜, Y 방향 128.8㎜(웨이퍼 상 X 방향 20.1㎜, Y 방향 32.2㎜)가 된다. 노광 영역(100)의 외측에는 폭 1㎜의 노광 프레임이 배치되어 있다.
반사형 마스크의 제조 수순은, 도 14의 (a) 내지 도 14의 (f)의 수순에 따랐다. 최초로 레지스트를 도포하고, 칩 영역 내의 미세 패턴 및 스크라이브선 내의 패턴을 EB 노광했다. 레지스트 현상 후에, 레지스트(60) 패턴을 마스크로 하여, TaON막으로 이루어지는 반 차광막(15) 및 RuO2막으로 이루어지는 위상 시프트막(14)을 건식 에칭했다. TaON막의 에칭에는 불소계 가스, RuO2막의 에칭에는 염소와 산소의 혼합 가스를 사용했다. 건식 에칭 후에 애싱 및 세정에 의해 레지스트막을 제거했다.
그 후, 레지스트를 도포하고, 칩 영역을 노광했다. 노광 영역은 크므로, 레이저 노광기가 사용되었다. 현상 후의 레지스트(60) 패턴은, 칩 영역 전체면이 노출되어 있었다. 불소계 가스를 사용한 건식 에칭에 의해, 칩 영역의 TaON막으로 이루어지는 반 차광막(15)이 제거되었다.
다시 한번 레지스트를 도포하여, 노광 프레임 영역(300)을 레이저 노광했다. 노광 프레임 영역(300)의 에칭에는 바이어스 파워를 높게 한 물리적인 건식 에칭에 의해, 다층 반사막까지 제거하고, 기판 표면을 노출시켰다. 이와 같이 해서 도 13에 도시한 반사형 마스크(20)가 얻어졌다.
본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 양태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양하게 변경이나 수정을 할 수 있는 것은, 당업자에게 있어서 자명하다.
본 출원은, 2020년 9월 4일 출원의 일본특허출원 2020-148984에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로 해서 원용된다.
10: EUV 마스크 블랭크
11: 기판
12: 다층 반사막
13: 보호막
14: 위상 시프트막
15: 반 차광막
20: EUV 마스크
30: EUV 마스크
31: 기판
32: 다층 반사막
33: 보호막
36: 흡수체막
37: 차광막
100: 노광 영역
200: 노광 외 영역
40: EUV 마스크
41: 기판
42: 다층 반사막
43: 보호막
46: 흡수체막
60: 레지스트
100: 노광 영역
200: 노광 외 영역
300: 노광 프레임 영역
C: 칩
P1: 상층 패턴
P2: 하층 패턴
HP: 홀 패턴
sl: 사이드로브
S: 스크라이브선

Claims (10)

  1. 기판 상에, EUV광을 반사하는 다층 반사막과, EUV광의 위상을 시프트시키는 위상 시프트막과, EUV광을 차광하는 반 차광막이 이 순서로 형성된 반사형 마스크 블랭크이며,
    상기 반 차광막의 표면에 EUV광이 조사되었을 때의 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율이 7% 미만이고,
    상기 위상 시프트막의 표면에 EUV광이 조사되었을 때의 파장 13.5㎚에 있어서의 반사율이 9% 이상, 15% 미만인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반 차광막의 막 두께가 3㎚ 이상, 10㎚ 이하인, 반사형 마스크 블랭크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프트막의 EUV광의 위상 시프트양이 210도 이상, 250도 이하인, 반사형 마스크 블랭크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트막이, Ru를 포함하는 Ru계 재료로 이루어지는, 반사형 마스크 블랭크.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반 차광막이, Cr을 포함하는 Cr계 재료 또는 Ta를 포함하는 Ta계 재료로 이루어지는, 반사형 마스크 블랭크.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트막의 막 두께가 20㎚ 이상, 60㎚ 이하인, 반사형 마스크 블랭크.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다층 반사막과 상기 위상 시프트막 사이에, 상기 다층 반사막의 보호막을 갖는, 반사형 마스크 블랭크.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 반 차광막 및 상기 위상 시프트막에, 칩 영역 및 스크라이브선 영역을 갖는 패턴이 형성된 반사형 마스크이며,
    상기 패턴의 상기 칩 영역은, 상기 위상 시프트막 상에 상기 반 차광막을 갖고 있지 않고, 상기 패턴의 상기 스크라이브선 영역은, 상기 위상 시프트막 상에 상기 반 차광막을 갖고 있는, 반사형 마스크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 패턴은 노광 프레임 영역을 갖고 있고, 상기 노광 프레임 영역은, 상기 다층 반사막, 상기 위상 시프트막 및 상기 반 차광막을 갖고 있지 않고, 상기 기판 표면이 노출되어 있는, 반사형 마스크.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 반 차광막 및 상기 위상 시프트막에, 칩 영역 및 스크라이브선 영역을 갖는 패턴을 형성하는 공정과, 상기 칩 영역의 상기 반 차광막을 제거하는 공정과, 상기 반 차광막, 상기 위상 시프트막 및 상기 다층 반사막의 노광 프레임 영역을 상기 기판 표면이 노출될 때까지 에칭하는 공정을 포함하는 반사형 마스크의 제조 방법.
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