KR20230119120A - 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 전사용 패턴을 갖는 반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 제공한다. 기판과, 해당 기판 상의 다층 반사막과, 해당 다층 반사막 상의 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크이며, 상기 흡수체막은, 이리듐(Ir)과, 첨가 원소를 포함하고, 상기 첨가 원소는, 붕소(B), 규소(Si), 인(P), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru) 및 탄탈(Ta)로부터 선택되는 적어도 하나이며, 상기 흡수체막 중의 상기 이리듐(Ir)의 함유량은 50원자％ 초과인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
Description
본 발명은, 반도체 장치의 제조 등에 사용되는 노광용 마스크를 제조하기 위한 원판인 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 및 그 반사형 마스크를 사용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 제조에 있어서의 노광 장치의 광원의 종류는, 파장 436㎚의 g선, 동 365㎚의 i선, 동 248㎚의 KrF 레이저, 동 193㎚의 ArF 레이저이며, 파장이 서서히 짧아지고 있다. 보다 미세한 패턴 전사를 실현하기 위해, 파장이 13.5㎚ 근방인 극단 자외선(EUV: Extreme Ultra Violet)을 사용한 EUV 리소그래피가 개발되고 있다. EUV 리소그래피에서는, EUV광에 대하여 투명한 재료가 적기 때문에, 반사형 마스크가 사용된다. 반사형 마스크는, 저열팽창 기판 상에 노광광을 반사하기 위한 다층 반사막을 갖는다. 반사형 마스크의 기본 구조는, 당해 다층 반사막을 보호하기 위한 보호막 상에, 원하는 전사용 패턴이 형성된 구조이다. 또한, 대표적인 반사형 마스크로서, 바이너리형 반사 마스크와, 위상 시프트형 반사 마스크(하프톤 위상 시프트형 반사 마스크)가 있다. 바이너리형 반사 마스크의 전사용 패턴은, EUV광을 충분히 흡수하는 비교적 두꺼운 흡수체 패턴으로 이루어진다. 위상 시프트형 반사 마스크의 전사용 패턴은, EUV광을 광 흡수에 의해 감광시키고, 또한 다층 반사막으로부터의 반사광에 대하여 거의 위상이 반전(약 180°의 위상 반전)된 반사광을 발생시키는 비교적 얇은 흡수체 패턴으로 이루어진다. 위상 시프트형 반사 마스크(하프톤 위상 시프트형 반사 마스크)는, 투과형 광 위상 시프트 마스크와 마찬가지로, 위상 시프트 효과에 의해 높은 전사 광학상 콘트라스트가 얻어지므로, 해상도 향상 효과가 있다. 또한, 위상 시프트형 반사 마스크의 흡수체 패턴(위상 시프트 패턴)의 막 두께가 얇기 때문에, 고정밀도로 미세한 위상 시프트 패턴을 형성할 수 있다.
EUV 리소그래피에서는, 광투과율의 관계로부터 다수의 반사경으로 이루어지는 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 마스크 기판 수직면에 대하여 6°로 하는 것이 주류이다. 투영 광학계의 개구수(NA)의 향상과 함께 8° 정도의 보다 사입사가 되는 각도로 하는 방향으로 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 치수나 위치가 변화되는 현상이다. 흡수체 패턴의 입체 구조가 벽이 되어 응달측에 그림자가 생겨, 전사 형성되는 패턴의 치수나 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.
이와 같은 EUV 리소그래피용의 반사형 마스크 및 이것을 제작하기 위한 마스크 블랭크에 관련되는 기술이 특허문헌 1 및 2에 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 1에는, 쉐도잉 효과가 작고, 또한 위상 시프트 노광이 가능하여, 충분한 차광 프레임 성능을 갖는 반사형 마스크를 제공하는 것이 기재되어 있다. 종래, EUV 리소그래피용의 반사형 마스크로서 위상 시프트형 반사 마스크를 사용함으로써, 바이너리형 반사 마스크의 경우보다도 위상 시프트 패턴의 막 두께를 비교적 얇게 하는 것이 행해지고 있다. 위상 시프트 패턴의 막 두께를 비교적 얇게 함으로써, 쉐도잉 효과에 의한 전사 정밀도의 저하의 억제를 도모할 수 있다.
특허문헌 3에는, EUV 리소그래피용의 마스크가 기재되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 3에 기재된 마스크는, 기판과, 해당 기판에 실시한 다층 코팅과, 해당 다층 코팅에 실시하여 흡수체 재료를 갖는 마스크 구조를 구비한다. 특허문헌 3에는, 해당 마스크 구조는, 100㎚ 미만의 최대 두께를 갖는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 4에는, 극자외선(EUV) 마스크 블랭크를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 4에 기재된 방법은, 기판을 마련하는 것과, 상기 기판 상에 복수의 반사층의 적층체를 형성하는 것과, 상기 복수의 반사층의 적층체 상에 캐핑층을 형성하는 것과, 상기 캐핑층 상에 흡수층을 형성하는 것을 포함하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 4에는, 상기 흡수층이, 적어도 2개의 다른 흡수 재료의 합금을 포함하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 5에는, 기판과, 해당 기판 상에 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과, 해당 다층 반사막 상에 형성된 노광광을 흡수하는 흡수체막과, 버퍼층을 구비한 반사형 마스크 블랭크가 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 5에는, 버퍼층은, 다층 반사막과 상기 흡수체막 사이에 배치되며, 흡수체막과는 에칭 특성이 다른 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 5에는, 흡수체막이, 탄탈(Ta)을 주성분으로 하고, 또한 텔루륨(Te), 안티몬(Sb), 백금(Pt), 요오드(I), 비스무트(Bi), 이리듐(Ir), 오스뮴(Os), 텅스텐(W), 레늄(Re), 주석(Sn), 인듐(In), 폴로늄(Po), 철(Fe), 금(Au), 수은(Hg), 갈륨(Ga), 및 알루미늄(Al)으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 함유하는 재료로 이루어지는 것이 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 6에는, 원판으로서의 패턴이 형성되어 광원으로부터의 연X선혹은 진공 자외선을 반사하여 노광 대상에 상기 패턴을 투영하기 위해 사용되는 리소그래피용 반사형 마스크가 기재되어 있다. 특허문헌 6의 리소그래피용 반사형 마스크는, 상기 패턴이, 상기 연X선 혹은 진공 자외선을 반사하는 반사부 상에 마련된 흡수체 패턴으로 구성되고, 상기 연X선 혹은 진공 자외선의 파장을 λ라 하고, 상기 흡수체 패턴을 이루는 물질의 광학 상수를 1-δ-ik(δ, k는 실수, i는 허수 단위)로 나타낼 때, 0.29<k/|δ|<1.12가 성립하고, 상기 흡수체 패턴의 두께 d가 3λ/(16|δ|)<d<5λ/(16|δ|)를 충족한다.
EUV 리소그래피에서는, 반사형 마스크에 형성된 전사용 패턴을 사용하여, 피전사 기판(반도체 기판) 상에 형성되어 있는 레지스트층에, 레지스트 전사 패턴을 전사한다. 레지스트 전사 패턴을 사용하여 반도체 장치에 소정의 미세 회로를 형성한다.
반도체 장치의 전기 특성 등의 성능을 높여, 집적도를 향상시키고, 및 칩 사이즈를 저감하기 위해, 전사 패턴을 보다 미세하게 하는 것, 즉, 전사 패턴의 치수를 보다 작게 하는 것, 및 전사 패턴의 위치 정밀도를 높일 것이 요구되고 있다. 그 때문에, EUV 리소그래피에는, 종래보다도 한층 더 높은 고정밀도의 미세 치수의 전사 패턴을 전사하기 위한 전사 성능이 요구되고 있다. 현재는, hp16㎚(half pitch 16㎚) 세대 대응의 초미세 고정밀도의 전사 패턴 형성이 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 대해, 반사형 마스크에 형성된 전사용 패턴도, 한층 더한 미세화가 요구되고 있다. 또한, EUV 노광 시의 쉐도잉 효과를 작게 하기 위해, 반사형 마스크의 전사용 패턴을 구성하는 박막에는, 한층 더한 박막화가 요구되고 있다. 구체적으로는, 반사형 마스크의 흡수체막(위상 시프트막)의 막 두께를 50㎚ 이하로 할 것이 요구되고 있다.
또한, 상기 전사 패턴의 미세화와 함께, 전사 패턴의 패턴 형상도 다양화되고 있다. 그 때문에, 반사형 마스크에는, 다양화된 패턴 형상에 대응 가능한 전사용 패턴을 형성하기 위한 흡수체막이 요구되고 있다.
또한, 반도체 장치를 저비용으로 제조하기 위해서는, EUV 리소그래피의 EUV 노광을, 높은 스루풋으로 행할 수 있을 것이 요구되고 있다.
특허문헌 1 및 2에 개시되어 있는 바와 같이, 종래부터 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막(위상 시프트막)을 형성하는 재료로서 Ta가 사용되어 왔다. 그러나, EUV광(예를 들어, 파장 13.5㎚)에 있어서의 Ta의 굴절률(n)이 약 0.943이다. Ta 박막의 위상 시프트 효과를 이용한 경우, Ta만으로 형성되는 흡수체막(위상 시프트막)의 박막화는 60㎚가 한계이다. 보다 박막화를 행하기 위해서는, 예를 들어 바이너리형 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막으로서는, 소쇠 계수(k)가 높은(흡수 효과가 높은) 금속 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 특허문헌 3 및 특허문헌 4에는, 파장 13.5㎚에 있어서의 소쇠 계수(k)가 큰 금속 재료로서, 백금(Pt) 및 이리듐(Ir)이 기재되어 있다.
또한, 흡수체막이, 위상 시프트 효과를 갖는 경우에는, 흡수체막으로서, 굴절률(n)이 낮은 금속 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 굴절률(n)이 낮은 금속 재료를 사용함으로써, EUV 리소그래피에서의 노광 시에, 위상 시프트 효과에 의해 높은 전사 광학상 콘트라스를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명은, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 전사용 패턴을 갖는 반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로는, 굴절률(n)이 작고, 소쇠 계수(k)가 높고, 가공 특성도 양호한 흡수체막을 갖는 반사형 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 전사용 패턴을 갖는 반사형 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 피전사 기판 상에, 다양화된 미세한 패턴 형상을, 높은 스루풋으로 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시 형태는 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
본 실시 형태의 구성 1은, 기판과, 해당 기판 상의 다층 반사막과, 해당 다층 반사막 상의 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크이며,
상기 흡수체막은, 이리듐(Ir)과, 첨가 원소를 포함하고,
상기 첨가 원소는, 붕소(B), 규소(Si), 인(P), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru) 및 탄탈(Ta)로부터 선택되는 적어도 하나이며,
상기 흡수체막 중의 상기 이리듐(Ir)의 함유량은 50원자％ 초과인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 2)
본 실시 형태의 구성 2는, 상기 첨가 원소는, 탄탈(Ta)을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1의 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 3)
본 실시 형태의 구성 3은, 상기 첨가 원소는 탄탈(Ta)을 포함하고, 상기 흡수체막 중의 상기 탄탈(Ta)의 함유량은 2 내지 30원자％인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2의 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 4)
본 실시 형태의 구성 4는, 상기 흡수체막은, 또한 산소(O)를 포함하고, 상기 산소(O)의 함유량은 5원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 것 기재된 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 5)
본 실시 형태의 구성 5는, 상기 흡수체막은, 버퍼층과, 버퍼층 상에 마련된 흡수층을 포함하고,
상기 버퍼층은, 크롬(Cr)을 포함하고,
상기 흡수층은, 상기 이리듐(Ir)과, 상기 첨가 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 것의 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 6)
본 실시 형태의 구성 6은, 상기 흡수체막의 막 두께는, 50㎚ 이하이며, 상기 버퍼층의 막 두께는, 10㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 5의 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 7)
본 실시 형태의 구성 7은, 구성 1 내지 6 중 어느 것의 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 흡수체막이 패터닝된 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크이다.
(구성 8)
본 실시 형태의 구성 8은, 구성 1 내지 6 중 어느 것의 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하여 흡수체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법이다.
(구성 9)
본 실시 형태의 구성 9는, EUV광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에, 구성 7의 반사형 마스크를 세트하고, 피전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법이다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 전사용 패턴을 갖는 반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 제공할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 굴절률(n)이 작고, 소쇠 계수(k)가 높고, 가공 특성도 양호한 흡수체막을 갖는 반사형 마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 전사용 패턴을 갖는 반사형 마스크를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 형태에 따르면, 피전사 기판 상에, 다양화된 미세한 패턴 형상을, 높은 스루풋으로 형성할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 개략 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 다른 양태의 개략 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다.
도 3a 내지 도 3d는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 주요부 단면 모식도로 나타낸 공정도이다.
도 4는 시뮬레이션 #1a에 의해 얻어진 규격화 평가 함수의 값을 도시하는 도면이며, 반사형 마스크가, hp16㎚의 수직 L/S(라인 앤 스페이스) 패턴을 갖고, 보호막(Cap막)으로서 RuNb막을 사용한 경우의, 흡수체막의 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)에 대한 규격화 평가 함수의 값의 분포를 도시하는 도면이다.
도 5는 시뮬레이션에 의해 얻어진 규격화 평가 함수의 값의 분포를 조합한 도면이며, 시뮬레이션 #1a 내지 #3a 및 #1b 내지 #3b로서 얻어진 규격화 평가 함수의 값이 모두 1.015 이상인 경우(백색)와, 그 이외의 경우(흑색)의 분포를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 다른 양태의 개략 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다.
도 3a 내지 도 3d는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 주요부 단면 모식도로 나타낸 공정도이다.
도 4는 시뮬레이션 #1a에 의해 얻어진 규격화 평가 함수의 값을 도시하는 도면이며, 반사형 마스크가, hp16㎚의 수직 L/S(라인 앤 스페이스) 패턴을 갖고, 보호막(Cap막)으로서 RuNb막을 사용한 경우의, 흡수체막의 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)에 대한 규격화 평가 함수의 값의 분포를 도시하는 도면이다.
도 5는 시뮬레이션에 의해 얻어진 규격화 평가 함수의 값의 분포를 조합한 도면이며, 시뮬레이션 #1a 내지 #3a 및 #1b 내지 #3b로서 얻어진 규격화 평가 함수의 값이 모두 1.015 이상인 경우(백색)와, 그 이외의 경우(흑색)의 분포를 도시하는 도면이다.
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 블랭크(100)의 구성 및 그 제조 방법>
도 1은 본 발명의 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 기판(1)과, 기판(1) 상의 다층 반사막(2)과, 다층 반사막(2) 상의 흡수체막(4)을 구비한다. 본 명세서에서는, 다층 반사막(2)이 형성되는 기판(1)의 표면을, 제1 주면(표면)이라 하는 경우가 있다. 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)은, 이리듐(Ir)과, 소정의 첨가 원소를 포함한다. 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 다층 반사막(2)과 흡수체막(4) 사이에, 보호막(3)을 가질 수 있다. 또한, 기판(1)의 제2 주면(이면)측에는, 정전 척용의 이면 도전막(5)을 형성할 수 있다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용함으로써, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 전사용 패턴을 갖는 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다. 또한, 구체적으로는, 굴절률(n)이 작고, 소쇠 계수(k)가 높고, 가공 특성도 양호한 흡수체막을 갖는 반사형 마스크 블랭크(100)를 얻을 수 있다.
반사형 마스크 블랭크(100)는, 이면 도전막(5)이 형성되어 있지 않은 구성을 포함한다. 또한, 반사형 마스크 블랭크(100)는, 에칭 마스크막 상에 레지스트막(11)을 형성한 레지스트막 구비 마스크 블랭크의 구성을 포함한다.
본 명세서에 있어서, 예를 들어 「기판(1) 상의 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(1)>>
기판(1)은, EUV광에 의한 노광 시의 열에 의한 흡수체 패턴(4a)의 변형을 방지하기 위해, 0±5ppb/℃의 범위 내의 저열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하게 사용된다. 이 범위의 저열팽창 계수를 갖는 소재로서는, 예를 들어 SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리 세라믹스 등을 사용할 수 있다.
기판(1)의 전사 패턴(후술하는 흡수체막(4)을 패터닝한 흡수체 패턴(4a)이 이것에 상당함)이 형성되는 측의 제1 주면은, 적어도 패턴 전사 정밀도, 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도가 되도록 표면 가공되어 있다. EUV 노광의 경우, 기판(1)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면 132㎜×132㎜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 주면은, 노광 장치에 세트할 때 정전 척되는 면이며, 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 평활도의 높음도 매우 중요한 항목이다. 전사용 패턴(흡수체 패턴(4a))이 형성되는 기판(1)의 제1 주면의 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, 65㎬ 이상의 높은 영률을 갖고 있는 것이 바람직하다.
<<다층 반사막(2)>>
다층 반사막(2)은, 반사형 마스크(200)에 있어서, EUV광을 반사하는 기능을 부여한다. 다층 반사막(2)은, 굴절률이 다른 원소를 주성분으로 하는 각 층이 주기적으로 적층된 다층막의 구성이다.
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 된다. 또한, 다층막은, 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 된다. 이 경우, 저굴절률층이 다층 반사막(2)의 최표면을 구성하면 용이하게 산화되어 버리기 때문에, 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, 붕소(B), 탄소(C), 질소(N), 및 산소(O)를 포함하는 Si 화합물이어도 된다. Si를 포함하는 층을 고굴절률층으로서 사용함으로써, EUV광의 반사율이 우수한 EUV 리소그래피용의 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 막 두께 및 주기는, 노광 파장에 의해 적절히 선택하면 되고, 브래그 반사의 법칙을 충족하도록 선택된다. 다층 반사막(2)에 있어서 고굴절률층 및 저굴절률층은 각각 복수 존재한다. 고굴절률층끼리, 그리고 저굴절률층끼리의 막 두께가 동일하지 않아도 된다. 또한, 다층 반사막(2)의 최표면 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 공지이다. 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 성막한다. 그 후 Mo 타깃을 사용하여 두께 3㎚ 정도의 Mo막을 성막한다. 이와 같이 성막한 Si막 및 Mo막을 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. 또한, 다층 반사막(2)은, 적층 주기수의 증가에 의한 반사율의 향상, 및 공정수가 증가되는 것에 의한 스루풋의 저하 등의 점에서, 40주기 정도인 것이 바람직하다. 단, 다층 반사막(2)의 적층 주기수는, 40주기에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 60주기여도 된다. 60주기로 한 경우, 40주기보다도 공정수는 증가되지만, EUV광에 대한 반사율을 높일 수 있다.
<<보호막(3)>>
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 다층 반사막(2)과 흡수체막(4) 사이에, 보호막(3)을 갖는 것이 바람직하다. 다층 반사막(2) 상에 보호막(3)이 형성되어 있음으로써, 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여 반사형 마스크(200)(EUV 마스크)를 제조할 때의 다층 반사막(2)의 표면에 대한 대미지를 억제할 수 있다. 그 때문에, 보호막(3)을 가짐으로써, EUV광에 대한 반사율 특성이 양호해진다.
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, 에천트, 및 세정액 등에 대하여 내성을 갖는 재료로 형성된다. 도 1에는, 보호막(3)이 1층인 경우를 나타내고 있지만, 3층 이상의 적층 구조로 할 수도 있다. 예를 들어, 최하층과 최상층을, 상기 Ru를 함유하는 물질로 이루어지는 층으로 하고, 최하층과 최상층 사이에, Ru 이외의 금속, 혹은 합금을 개재시킨 보호막(3)으로 하는 것이 가능하다. 예를 들어, 보호막(3)은, 루테늄을 주성분으로서 포함하는 재료에 의해 구성될 수도 있다. 구체적으로는, 보호막(3)의 재료는, Ru 금속 단체일 수 있다. 또한, 보호막(3)의 재료는, Ru에 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), Rh(로듐), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 붕소(B), 란탄(La), 코발트(Co), 및 레늄(Re) 등으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 함유한 Ru 합금일 수 있다. 또한, Ru 금속 단체 또는 Ru 합금은, 질소를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 보호막(3)은, 특히 흡수체막(4)(또는 후술하는 버퍼층(42))을, 불소계 가스(F계 가스) 또는 산소를 포함하지 않는 염소계 가스(Cl계 가스)를 에칭 가스로서 사용한 드라이 에칭으로 패터닝하는 경우에 유효하다. 보호막(3)은, 이들 에칭 가스를 사용한 드라이 에칭에 있어서의 보호막(3)에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비(흡수체막(4)의 에칭 속도/보호막(3)의 에칭 속도)가 1.5 이상, 바람직하게는 3 이상이 되는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
불소계 가스로서는, CF4, CHF3, C2F6, C3F6, C4F6, C4F8, CH2F2, CH3F, C3F8, SF6, 및/또는 F2 등의 가스를 사용할 수 있다. 염소계 가스로서는, Cl2, SiCl4, CHCl3, CCl4, 및/또는 BCl3 등의 가스를 사용할 수 있다. 또한, 불소계 가스 및/또는 염소계 가스와, O2를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스를 사용할 수 있다. 이들 에칭 가스는, 필요에 따라서, 또한, He 및/또는 Ar 등의 불활성 가스를 포함할 수 있다.
보호막(3)의 재료가 Ru 합금인 경우, 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)에 대한 다층 반사막(2)을 구성하는 원소(규소)의 확산을 억제하면서, EUV광의 반사율을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 이 보호막(3)의 경우에는, 마스크 세정 내성, 흡수체막(4)을 에칭 가공하였을 때의 에칭 스토퍼 기능, 및 다층 반사막(2)의 경시 변화 방지라고 하는 보호막(3)으로서의 기능을 겸비하는 것이 가능해진다.
보호막(3)의 재료는, 규소(Si)를 포함하는 재료일 수 있다. 규소(Si)를 포함하는 재료는, 예를 들어 규소(Si), 산화규소(SiO, SiO2, 및 Si3O2 등의 SixOy(x 및 y는 1 이상의 정수)), 질화규소(SiN 및 Si3N4 등의 SixNy(x 및 y는 1 이상의 정수)), 및 산화질화규소(SiON 등의 SixOyNz(x, y 및 z는 1 이상의 정수))로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함한다. 이와 같은 보호막(3)은, 특히, 흡수체막(4)의 하층으로서 후술하는 버퍼층(42)을 마련하고, 버퍼층을, 산소 가스를 포함하는 염소계 가스(Cl계 가스)의 드라이 에칭으로 패터닝하는 경우에 유효하다. 보호막(3)은, 산소 가스를 포함하는 염소계 가스를 사용한 드라이 에칭에 있어서의 보호막(3)에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비(흡수체막(4)의 에칭 속도/보호막(3)의 에칭 속도)가 1.5 이상, 바람직하게는 3 이상이 되는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 보호막(3)이, 루테늄(Ru) 또는 규소(Si)를 포함하는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 보호막(3)이, 루테늄(Ru)을 포함하는 재료(예를 들어 Ru 단체 또는 Ru 합금)에 의해 형성됨으로써, 다층 반사막(2)의 표면에 대한 대미지를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 보호막(3)이 규소(Si)를 포함하는 재료에 의해 형성됨으로써, 흡수체막(4)의 재료의 선택의 자유도를 크게 할 수 있다.
EUV 리소그래피에서는, 노광광에 대하여 투명한 물질이 적기 때문에, 마스크 패턴면에 대한 이물 부착을 방지하는 EUV 펠리클이 기술적으로 간단하지는 않다. 이것으로부터, 펠리클을 사용하지 않는 펠리클리스 운용이 주류로 되어 있다. 또한, EUV 리소그래피에서는, EUV 노광에 의해 마스크에 카본막이 퇴적되거나, 산화막이 성장하거나 한다고 하는 노광 콘타미네이션이 일어난다. 그 때문에, EUV 반사형 마스크(200)를 반도체 장치의 제조에 사용하고 있는 단계에서, 자주 세정을 행하여 마스크 상의 이물이나 콘타미네이션을 제거할 필요가 있다. 이 때문에, EUV 반사형 마스크(200)에서는, 광 리소그래피용의 투과형 마스크에 비해 현격한 차이가 나는 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 충족시키는 것이 가능해진다.
이와 같은 루테늄(Ru) 혹은 그 합금, 또는 규소(Si) 등에 의해 구성되는 보호막(3)의 막 두께는, 그 보호막(3)으로서의 기능을 행할 수 있는 한 특별히 제한되지는 않는다. EUV광의 반사율의 관점에서, 보호막(3)의 막 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, 스퍼터링법 및 이온빔 스퍼터링법을 들 수 있다.
<<흡수체막(4)>>
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 다층 반사막(2) 또는 보호막(3) 상에, EUV광을 흡수하는 흡수체막(4)이 형성된다. 흡수체막(4)은, EUV광을 흡수하는 기능을 갖는다. 흡수체막(4)은, EUV광의 흡수를 목적으로 한 흡수체막(4)이어도 되고, EUV광의 위상차도 고려한 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)이어도 된다.
먼저, 제1 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에 사용되는 흡수체막(4)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태(제1 실시 형태)의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)은, 이리듐(Ir)과, 첨가 원소를 포함한다. 먼저, 본 실시 형태의 흡수체막(4)이, 이리듐(Ir)을 포함하는 이유를 설명한다.
반도체 장치의 고집적화 및 저비용화를 위해, EUV 노광 공정에 있어서, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을, 높은 스루풋으로 형성할 필요가 있다. 미세한 패턴 형상을 전사하기 위해서는, 쉐도잉 효과를 억제할 필요가 있다. 그를 위해서는, 흡수체 패턴(4a)의 막 두께를, 종래의 것보다 얇게 할 필요가 있다. 또한, 전사 패턴을 높은 스루풋으로 형성하기 위해서는, EUV 노광 공정에서의 콘트라스트를 높게 할 필요가 있다.
상술한 요구를 충족하기 위해, 흡수체막(4)의 재료를 적절하게 선택할 필요가 있다. 흡수체막(4)의 재료를 선택하기 위한 지침으로서, 「평가 함수」를 사용한다. 「평가 함수」란, 정규화 화상 대수 구배(NILS)와, 소정의 레지스트의 감광을 위한 광 강도의 역치의 곱이다. 또한, 흡수체막(4)의 재료를 선택하기 위한 지침으로서, 「평가 함수」를 규격화한 「규격화 평가 함수」를 사용할 수 있다.
정규화 화상 대수 구배(NILS)란, 하기의 식 1로서 나타내어지는 것을 말한다. 또한, 식 1 중, W(단위: ㎚)는, 패턴 사이즈를 나타내고, I는 광 강도를 나타낸다. 「I=Ithreshold」는, 미분이, 패턴 사이즈 W의 패턴의 에지에 상당하는 장소(즉, 광 강도가 후술하는 역치(threshold)인 장소)에서의 소정의 미분값인 것을 나타낸다. 또한, 본 명세서에서는, 정규화 화상 대수 구배를, 단순히 「NILS」라 하는 경우가 있다.
(식 1)
본 명세서에 있어서, 「정규화 화상 대수 구배(NILS)」는, 횡축을 위치, 종축을 노광광의 광 강도의 대수로 하였을 때의 기울기의 크기를 나타낸다. 즉, NILS가 높을수록, 콘트라스트도 높아진다. EUV 리소그래피에서는, 피전사 기판 상의 레지스트층에 소정의 전사 패턴을 전사한다. 레지스트층의 레지스트는, 노광광의 도우즈양(광 강도에 시간을 곱한 것)에 따라서 감광한다. 그 때문에, 노광 후의 레지스트를 현상하면, 콘트라스트(NILS)가 높을수록, 전사 패턴의 패턴 에지의 부분의 형상의 기울기는 커지게 된다. 패턴 에지의 부분의 형상의 기울기가 큰(급준) 경우에는, 노광광의 도우즈양에 대한 패턴 에지의 위치의 의존이 작아진다. 그 때문에, 도우즈양에 변동이 있었던 경우라도, 전사 패턴의 형상의 변화가 작아진다. 이상으로부터, 미세하면서 또한 높은 정밀도의 전사 패턴을 얻기 위해, 정규화 화상 대수 구배(NILS)가 높은 것이 바람직하다. 또한, 정규화 화상 대수 구배(NILS)가 높을수록, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하다고 할 수 있다. 또한, 피전사 기판 상에 형성되는 전사 패턴을, 레지스트 전사 패턴이라 하는 경우가 있다.
본 명세서에 있어서, 소정의 레지스트의 감광을 위한 광 강도의 「역치」란, 소정의 half pitch(본 명세서에서는, 간단히 「hp」로 기재하는 경우가 있음)의 라인 앤 스페이스 패턴(본 명세서에서는, 간단히 「L/S」로 기재하는 경우가 있음)의 레지스트 전사 패턴을 형성하기 위한 EUV 노광 시에, 소정의 hp로 레지스트가 감광하기 위한 광 강도를 말한다. 예를 들어, 종축을 광 강도, 횡축을 L/S의 hp를 나타내는 형상의 그래프(에어리얼 이미지)에 있어서, 「역치」란, 소정의 hp로 레지스트가 감광하는 광 강도를 말한다. 구체적으로는, 예를 들어 레지스트로서 네가티브형 감광성 재료를 사용하는 경우, 소정의 광 강도로 노광한 후에 현상을 하였을 때, 역치는, 네가티브형 감광성 재료가 완전히 불용으로 되는 광 강도를 의미한다. 역치가 높을수록, EUV 노광 시의 노광광의 도우즈양이 적어도 되기 때문에, EUV 노광 공정의 스루풋이 높아진다. 따라서, EUV 노광 공정의 스루풋을 높게 하기 위해서는, 역치는, 높은 것이 바람직하다.
본 명세서에 있어서, 「평가 함수」란, 정규화 화상 대수 구배(NILS)와, 소정의 레지스트의 감광을 위한 광 강도의 역치의 곱이다. 소정의 재료의 흡수체 패턴(4a)을 갖는 반사형 마스크(200)의 평가 함수의 값이 클수록, 피전사 기판 상에 형성되는 미세한 패턴 형상의 전사 패턴(레지스트 전사 패턴)을 보다 확실하게 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있다고 할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 「규격화 평가 함수」란, 파장 13.5㎚의 EUV광에 대한 굴절률(n)이 0.95이며, 또한 소쇠 계수(k)가 0.03인 막(본 명세서에서는, 「기준 막」이라 함)의 패턴(기준막 패턴)을 흡수체 패턴(4a)으로서 사용한 반사형 마스크(200)의 평가 함수의 값을 1로 하여, 비교 대상의 막의 평가 함수의 값을 규격화한, 평가 함수의 값의 비율을 의미한다.
「평가 함수」 및 「규격화 평가 함수」의 값은, 시뮬레이션에 의해 얻을 수 있다. 따라서, 시뮬레이션에 의해, 파장 13.5㎚의 광으로 노광하는 경우에 대하여, 반사형 마스크(200)의 흡수체막(4)(흡수체 패턴(4a))의 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)를 변화시켰을 때의 규격화 평가 함수의 값을 구하였다. 또한, 시뮬레이션을 위해 사용한 반사형 마스크(200)는, 기판(1)(SiO2-TiO2계 유리 기판) 상에, Mo와 Si로 이루어지는 다층 반사막(2)(4.2㎚의 Si막 및 2.8㎚의 Mo막의 페어를 40주기 적층) 및 RuNb막의 보호막(3)(n=0.9016, k=0.0131, 막 두께 3.5㎚)을 형성하고, 보호막(3) 상에 흡수체 패턴(4a)을 배치한 구조로 하였다. 흡수체 패턴(4a)의 막 두께는, 가장 높은 평가 함수의 값이 되도록, 최적화한 막 두께로 하였다.
도 4에, 상술한 시뮬레이션의 반사형 마스크(200)(보호막(3)이 RuNb막)에 대하여, 흡수체 패턴(4a)이 hp16㎚의 수직 L/S(라인 앤 스페이스) 패턴인 경우의 시뮬레이션(시뮬레이션 #1a)에 의해 얻어진 규격화 평가 함수의 값을 나타낸다. 도 4는, 시뮬레이션 #1a의 반사형 마스크(200)에 있어서, 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)가 다른 흡수체 패턴(4a)에 대하여, 소정의 입사광을 조사시킨 경우의 규격화 평가 함수의 값의 분포를 도시하는 도면이다. 도 4에 도시한 시뮬레이션에서는, 도 4에 도시한 범위의 다수의 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)의 조합의 흡수체막(4)을 가정하여, 다수의 시뮬레이션을 행하였다. 도 4에는, 규격화 평가 함수의 값을 그레이스케일로 나타내고 있다.
도 4에 결과를 나타내는 시뮬레이션 #1a와 마찬가지의 시뮬레이션을, 흡수체 패턴(4a)이 수평 L/S 패턴(Horizontal L/S, hp=16㎚)인 경우(시뮬레이션 #2a), 및, 콘택트 홀 패턴(Contact Hole, 직경 24㎚)인 경우(시뮬레이션 #3a)에 대하여 행하였다. 또한, 시뮬레이션 #1a의 보호막(3)의 재료를, RuRh막(n=0.8898, k=0.0155, 막 두께 3.5㎚)으로 변경하고, 시뮬레이션 #1a, #2a 및 #3a와 마찬가지로, 시뮬레이션 #1b, #2b 및 #3b를 행하였다.
도 5에, 시뮬레이션 #1a 내지 #3a 및 #1b 내지 #3b를 모두 조합함으로써 얻어진 규격화 평가 함수의 값의 분포를 나타낸다. 도 5에서는, 모든 시뮬레이션에 있어서 규격화 평가 함수의 값이 모두 1.015 이상인 경우(백색)와, 그 이외의 경우(흑색)로 2치화한 분포를 도시하는 도면이다.
상기 시뮬레이션의 결과로부터, 흡수체 패턴(4a)(흡수체막(4))의 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)의 분포에 있어서, 규격화 평가 함수의 값이 모두 1.015 이상인 영역은, 도 5에 백색으로서 나타내어진 영역인 것을 이해할 수 있다. 규격화 평가 함수의 값이 모두 1.015 이상인 영역에 속하는 단체의 재료는, Ag, Co, Pt, Au, Fe, Pd, Ir, W, Cr, Rh 및 Ru 등이다. 따라서, 이들 재료를 사용하여 흡수체막(4)을 형성하면, 종래의 TaBN막 및 TaN막 등을 재료로 하는 흡수체막(4)과 비교하여, 피전사 기판 상에, 보다 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 보다 확실하게 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있다고 할 수 있다.
본 발명자는, 이리듐(Ir)이, 규격화 평가 함수의 값이 모두 1.015 이상인 영역에 포함되는 것에 주목하였다. 단, 이리듐(Ir)의 에칭 속도는 느려, 가공성이 나쁘다. 그 때문에, Ir만으로 이루어지는 흡수체막(4)을 사용한 경우, 흡수체 패턴(4a)을 형성하는 것이 용이하지는 않다고 하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명자는, 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)의 재료로서, Ir과, 소정의 첨가 원소를 포함하는 재료를 사용함으로써, Ir의 가공성의 문제를 해결할 수 있음을 알아냈다. 그 때문에, 본 실시 형태의 소정의 흡수체막(4)(Ir 및 소정의 첨가 원소를 포함하는 흡수체막(4))을 갖는 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용함으로써, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 전사용 패턴을 갖는 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 흡수체막(4) 중의 이리듐(Ir)의 함유량은 50원자％ 초과이며, 60원자％ 이상인 것이 바람직하고, 70원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 파장 13.5㎚의 EUV광에 대한 이리듐(Ir)의 굴절률은 0.905이며, 소쇠 계수는 0.044이다. 즉, 이리듐(Ir)의 소쇠 계수는 탄탈(Ta) 등과 비교하여 높고, 이리듐(Ir)의 굴절률은 탄탈(Ta) 등과 비교하여 낮다. 그 때문에, 흡수체막(4)의 이리듐(Ir) 함유량이 비교적 높음으로써, 콘트라스트가 높고, 얇은 막 두께의 흡수체 패턴(4a)을 갖는 반사형 마스크(200)를 얻을 수 있다. 그 결과, 노광 시의 쉐도잉 효과를 저감할 수 있다.
이리듐(Ir)만으로 이루어지는 흡수체막(4)을 사용한 경우, 에칭에 의해 흡수체 패턴(4a)을 형성하는 것이 용이하지는 않다. 그 때문에, 흡수체막(4) 중의 이리듐(Ir)의 함유량(상한)은, 90원자％ 이하인 것이 바람직하고, 80원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 흡수체막(4)은, 첨가 원소를 포함한다. 첨가 원소는, 붕소(B), 규소(Si), 인(P), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru) 및 탄탈(Ta)로부터 선택되는 적어도 하나이다. 흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가, 이들 원소임으로써, 적절한 에칭 가스(예를 들어, 불소계 에칭 가스)에 대한 흡수체막(4)의 에칭 속도를 향상시킬 수 있어, 흡수체막(4)의 가공성을 향상시킬 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소는, 탄탈(Ta), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb) 및 붕소(B)로부터 선택되는 적어도 하나인 것이 바람직하다. 흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가, 이들 원소임으로써, 불소계 에칭 가스에 대한 흡수체막(4)의 에칭 속도를, 보다 향상시킬 수 있다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소는, 탄탈(Ta)을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
이리듐(Ir)은 압축 응력을 갖는 재료이기 때문에, 첨가 원소로서는 인장 응력을 갖는 탄탈(Ta)을 선택하는 것이 바람직하다. 따라서, 흡수체막(4)이 탄탈(Ta)을 포함함으로써, 응력의 밸런스가 잡힌 흡수체막(4)을 얻을 수 있다. 또한, 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)의 재료로서, 근년, 탄탈(Ta)이, 많이 사용되고 있고, 신뢰성이 높다. 또한, 이리듐(Ir) 및 탄탈(Ta)을 포함하는 흡수체막(4)은, 불소계 에칭 가스를 사용함으로써 용이하게 에칭할 수 있으므로, 가공성이 좋다. 그 때문에, 흡수체막(4)이 탄탈(Ta)을 포함함으로써, 신뢰성이 높고, 가공성이 좋은 반사형 마스크 블랭크(100)를 얻을 수 있다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 첨가 원소가 탄탈(Ta)을 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 탄탈(Ta)의 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 10원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 탄탈(Ta)의 함유량은, 30원자％ 이하인 것이 바람직하고, 20원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 탄탈(Ta)의 함유량은 2 내지 30원자％임으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 붕소(B)를 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 B 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, B 함유량은, 25원자％ 이하인 것이 바람직하고, 20원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 B 함유량이 상기 범위임으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 규소(Si)를 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 Si 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Si 함유량은, 25원자％ 이하인 것이 바람직하고, 20원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 Si 함유량이 상기 범위임으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 인(P)을 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 P 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, P 함유량은, 20원자％ 이하인 것이 바람직하고, 10원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 P 함유량이 상기 범위임으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 티타늄(Ti)을 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 Ti 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 10원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Ti 함유량은, 30원자％ 이하인 것이 바람직하고, 20원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 Ti 함유량이 상기 범위임으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 게르마늄(Ge)을 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 Ge 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Ge 함유량은, 30원자％ 이하인 것이 바람직하고, 20원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 Ge 함유량이 상기 범위임으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 비소(As)를 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 As 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, As 함유량은, 30원자％ 이하인 것이 바람직하고, 20원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 As 함유량이 상기 범위임으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 셀레늄(Se)을 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 Se 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Se 함유량은, 30원자％ 이하인 것이 바람직하고, 20원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 Se 함유량이 상기 범위임으로써 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 니오븀(Nb)을 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 Nb 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Nb 함유량은, 30원자％ 이하인 것이 바람직하고, 25원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 Nb 함유량이 상기 범위임으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 몰리브덴(Mo)을 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 Mo 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Mo 함유량은, 49원자％ 이하인 것이 바람직하고, 45원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 Mo 함유량이 상기 범위임으로써 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 루테늄(Ru)을 포함하는 경우, 흡수체막(4) 중의 Ru 함유량은, 2원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, Ru 함유량은, 49원자％ 이하인 것이 바람직하고, 45원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 Ru 함유량이 상기 범위임으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 탄탈(Ta)을 포함하고, Ir과 Ta의 함유 비율(Ir:Ta)은 4:1 내지 22:1인 것이 바람직하고, 6:1 내지 15:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 Ta의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 붕소(B)를 포함하는 경우, Ir과 B의 함유 비율(Ir:B)은 3:1 내지 20:1인 것이 바람직하고, 4:1 내지 9:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 B의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 규소(Si)를 포함하는 경우, Ir과 Si의 함유 비율(Ir:Si)은 3:1 내지 20:1인 것이 바람직하고, 4:1 내지 9:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 Si의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 인(P)을 포함하는 경우, Ir과 P의 함유 비율(Ir:P)은 4:1 내지 30:1인 것이 바람직하고, 9:1 내지 20:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 P의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 티타늄(Ti)을 포함하는 경우, Ir과 Ti의 함유 비율(Ir:Ti)은 2.2:1 내지 30:1인 것이 바람직하고, 4:1 내지 24:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 Ti의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 게르마늄(Ge)을 포함하는 경우, Ir과 Ge의 함유 비율(Ir:Ge)은 2.2:1 내지 30:1인 것이 바람직하고, 4:1 내지 24:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 Ge의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 비소(As)를 포함하는 경우, Ir과 As의 함유 비율(Ir:As)은 2.2:1 내지 30:1인 것이 바람직하고, 4:1 내지 24:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 As의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 셀레늄(Se)을 포함하는 경우, Ir과 Se의 함유 비율(Ir:Se)은 2.2:1 내지 30:1인 것이 바람직하고, 4:1 내지 24:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 Se의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 니오븀(Nb)을 포함하는 경우, Ir과 Nb의 함유 비율(Ir:Nb)은 2.2:1 내지 30:1인 것이 바람직하고, 4:1 내지 24:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 Nb의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 몰리브덴(Mo)을 포함하는 경우, Ir과 Mo의 함유 비율(Ir:Mo)은 1.2:1 내지 9:1인 것이 바람직하고, 1.5:1 내지 4:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 Mo의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
흡수체막(4)에 포함되는 첨가 원소가 루테늄(Ru)을 포함하는 경우, Ir과 Ru의 함유 비율(Ir:Ru)은 1.2:1 내지 9:1인 것이 바람직하고, 1.5:1 내지 4:1인 것이 보다 바람직하다. Ir과 Ru의 함유 비율을 소정의 범위로 함으로써, 광학 특성, 가공 특성 및 응력의 밸런스가 우수한 흡수체막(4)을 얻는 것을 확실하게 할 수 있다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 흡수체막(4)은, 또한 산소(O), 질소(N) 및 탄소(C)로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 산소(O), 질소(N) 및/또는 탄소(C)의 함유량은 5원자％ 이상인 것이 바람직하고, 10원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4)이, 또한 산소(O), 질소(N) 및/또는 탄소(C)를 소정량 포함함으로써, Ir 단체로 이루어지는 흡수체막(4)과 비교하여, 흡수체막(4)의 에칭에 의한 가공성을 향상시킬 수 있다.
또한, 흡수체막(4) 중의 산소(O), 질소(N) 및/또는 탄소(C)의 함유량이 너무 많은 경우에는, 흡수체막(4)의 소쇠 계수(k)가 저하될 우려가 있다. 그 때문에, 흡수체막(4) 중의 산소(O), 질소(N) 및/또는 탄소(C)의 함유량은, 60원자％ 이하인 것이 바람직하고, 50원자％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 25원자％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)은, 산소(O)를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 흡수체막(4)의 산소(O)의 함유량은 5원자％ 이상인 것이 바람직하고, 10원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 흡수체막(4) 중의 산소(O)의 함유량의 상한은, 60원자％ 이하인 것이 바람직하고, 50원자％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 25원자％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
산소(O)를 포함하는 IrTaO막(흡수체막(4))은, 불소계의 에칭 가스(예를 들어, CF4 가스 및 산소 가스의 혼합 가스)를 사용하여 용이하게 에칭할 수 있다. 불소계 가스의 유량비는, 예를 들어 CF4:O2=90:10으로 할 수 있다. 따라서, 흡수체막(4)이, 산소(O)를 소정량 포함함으로써, 흡수체막(4)의 에칭에 의한 가공성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 흡수체막(4)이 산소(O)를 소정량 포함함으로써, 흡수체막(4)의 막 응력의 조정이 가능해져, 광학 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 흡수체막(4)의 재료의 굴절률이 0.86 내지 0.95의 범위이며, 흡수체막(4)의 재료의 소쇠 계수는 0.015 내지 0.065의 범위인 것이 바람직하다. 흡수체막(4)의 굴절률 및 소쇠 계수가 상기 범위가 되도록, Ir과 첨가 원소의 조성비를 조정하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)은, 크롬(Cr)을 포함하는 버퍼층(42)과, 버퍼층(42) 상에 마련된 흡수층(44)을 포함할 수 있다. 이 경우에는, 상술한 흡수체막(4)의 재료는, 흡수층(44)의 재료로서 사용할 수 있다. 즉, 흡수층(44)은, 이리듐(Ir)과, 첨가 원소를 포함할 수 있다.
버퍼층(42)은, 흡수층(44)(흡수체막(4))의 재료와, 다층 반사막(2) 또는 보호막(3)의 재료의 에칭 선택비가 높지 않은 경우에 배치할 수 있다. 버퍼층(42)을 배치함으로써, 흡수체 패턴(4a)의 형성이 용이해지므로, 흡수체 패턴(4a)의 박막화가 가능해진다. 또한, 상술한 흡수체막(4)의 재료(이리듐(Ir) 및 첨가 원소를 포함하는 재료)는, 흡수층(44)의 재료로서 사용할 수 있다. 이때, 버퍼층(42)의 재료는, 흡수층(44)의 재료에 대한 에칭 선택비가 1.5 이상이 되는 재료로 하는 것이 바람직하다. 버퍼층(42)을 마련함으로써, 본 발명의효과를 저감시키지 않고, 흡수층(44) 및 보호막(3)의 재료의 선택의 폭을 확대하는 것이 가능해진다.
이리듐(Ir)을 포함하는 흡수층(44)(예를 들어, IrTaO막)을 에칭할 때, 불소계의 에칭 가스(예를 들어, CF4 가스 및 O2 가스의 혼합 가스)를 사용할 수 있다. 한편, 산소를 포함하는 불소계의 에칭 가스로의 에칭의 경우, 보호막(3)(예를 들어, Ru계 보호막)에 대하여 대미지가 발생하는 경우가 있다. 흡수체막(4)이, 흡수층(44)과, 보호막(3) 사이에 배치되는 버퍼층(42)을 갖고, 버퍼층(42)이 크롬(Cr)을 포함함으로써, 흡수층(44)을 에칭할 때의, 보호막(3)에 대한 대미지를 피할 수 있다.
또한, 버퍼층(42)의 재료는, 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B) 및 수소(H)로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 할 수 있다. 버퍼층(42)의 재료는, 구체적으로는 CrN, CrO, CrC, CrON, CrOC, CrCN 또는 CrOCN 등을 들 수 있다. 크롬을 포함하는 버퍼층(42)은, 염소계 가스(예를 들어, Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스)를 사용하여 에칭할 수 있다.
버퍼층(42)의 막 두께는, 흡수체막(4)(흡수층(44) 및 버퍼층(42)) 전체의 막 두께에 대하여, 1/3 이하가 되는 것이 바람직하다. 버퍼층(42)의 막 두께는, 10㎚ 이하인 것이 바람직하고, 5㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 버퍼층(42)의 막 두께의 하한은, 2㎚ 이상, 바람직하게는 3㎚ 이상으로 할 수 있다. 흡수체막(4)의 막 두께를 가능한 한 얇게 하여, 쉐도잉 효과를 작게 하기 위해, 버퍼층(42)의 막 두께는, 흡수층(44)의 광학 특성에 대한 영향을 적게 하고, 버퍼층(42)로서의 효과를 발휘하기 위한 최저한에 가까운 막 두께로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 제2 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에 사용되는 흡수체막(4)에 대하여 설명한다.
제2 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 기판(1)과, 기판(1) 상의 다층 반사막(2)과, 다층 반사막(2) 상의 흡수체막(4)을 구비한다. 상기 흡수체막(4)은, 최상층과, 그것 이외의 하층을 포함한다. 상기 최상층의 막 두께는, 0.5㎚ 이상 5㎚ 미만이다. 상기 최상층은, 이리듐(Ir) 단체, 또는 이리듐(Ir)과 상기 첨가 원소를 포함해도 된다. 상기 첨가 원소는, 붕소(B), 규소(Si), 인(P), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru) 및 탄탈(Ta)로부터 선택되는 적어도 하나이다. 제1 실시 형태의 흡수체막(4)의 재료(이리듐(Ir) 및 첨가 원소를 포함하는 재료)는, 최상층의 재료로서 사용할 수 있다.
제2 실시 형태의 흡수체막(4)의 하층은, EUV광을 흡수하는 기능을 갖고, 또한 보호막(3)에 대하여 에칭 선택성을 갖는 재료인 한, 특별히 한정되지는 않는다. 그와 같은 재료로서, 팔라듐(Pd), 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 코발트(Co), 망간(Mn), 주석(Sn), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 니켈(Ni), 하프늄(Hf), 철(Fe), 구리(Cu), 텔루륨(Te), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 및 규소(Si)로부터 선택되는 적어도 하나의 금속, 2 이상의 금속을 포함하는 합금 또는 이들 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태의 흡수체막(4)의 하층은, 상술한 규격화 평가 함수의 값이 1.015 이상인 영역에 속하는 Ag, Co, Pt, Au, Fe, Pd, W, Cr, Rh 및 Ru 중으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속, 2 이상의 금속을 포함하는 합금 또는 이들 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 흡수체막(4)의 하층은, 상기 금속 또는 합금을, 50원자％ 초과 포함하는 것이 바람직하고, 60원자％ 이상 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상기 화합물은, 상기 금속 또는 합금에, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 및/또는 붕소(B)를 포함해도 된다.
제1 및 제2 실시 형태에 있어서, EUV광의 흡수를 목적으로 한 흡수체막(4)의 경우, 흡수체막(4)에 대한 EUV광의 반사율이 2％ 이하, 바람직하게는 1％ 이하가 되도록, 막 두께가 설정된다.
또한, 제1 및 제2 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)의 막 두께는, 50㎚ 이하인 것이 바람직하고, 45㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)의 막 두께가, 50㎚ 이하임으로써, EUV 노광 시의 쉐도잉 효과를 작게 할 수 있다. 또한, EUV광의 충분한 흡수를 위해, 흡수체막(4)의 막 두께의 하한으로서는 35㎚ 이상, 바람직하게는 40㎚ 이상으로 할 수 있다.
제1 및 제2 실시 형태의 흡수체막(4)은, Ir 타깃 및 첨가 원소 단체의 타깃을 사용한 스퍼터링법(코스퍼터법)에 의해 성막할 수 있다. 혹은, 흡수체막(4)은, Ir 및 첨가 원소로 이루어지는 합금 타깃을 사용한 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다.
<< 에칭 마스크막>>
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 에칭 마스크막을 포함할 수 있다. 에칭 마스크막의 막 두께는 0.5㎚ 이상 14㎚ 이하이다.
적절한 에칭 마스크막을 가짐으로써, 반사형 마스크(200)의 쉐도잉 효과를 보다 저감함과 함께, 미세하고 고정밀도의 흡수체 패턴(4a)을 형성할 수 있는 반사형 마스크 블랭크(100)를 얻을 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 에칭 마스크막은, 흡수체막(4) 상에 형성된다. 에칭 마스크막의 재료로서는, 에칭 마스크막에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비가 높은 재료를 사용한다. 여기서, 「A에 대한 B의 에칭 선택비」란, 에칭을 행하고 싶지 않은 층(마스크가 되는 층)인 A와, 에칭을 행하고 싶은 층인 B의 에칭 속도의 비를 말한다. 구체적으로는 「A에 대한 B의 에칭 선택비=B의 에칭 속도/A의 에칭 속도」의 식에 의해 특정된다. 또한, 「선택비가 높다」란, 비교 대상에 대하여, 상기 정의의 선택비의 값이 큰 것을 말한다. 에칭 마스크막에 대한 흡수층(44)의 에칭 선택비는, 1.5 이상이 바람직하고, 3 이상이 더욱 바람직하다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 에칭 마스크막의 재료가, 크롬(Cr)과, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B) 및 수소(H)로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료인 것이 바람직하다. 에칭 마스크막의 재료는, 구체적으로는 CrN, CrO, CrC, CrON, CrOC, CrCN 또는 CrOCN 등을 들 수 있다.
에칭 마스크막의 막 두께는, 전사 패턴을 고정밀도로 흡수체막(4)에 형성하는 에칭 마스크로서의 기능을 얻는 관점에서, 0.5㎚ 이상이며, 1㎚ 이상인 것이 바람직하고, 2㎚ 이상인 것이 보다 바람직하고, 3㎚ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 레지스트막(11)의 막 두께를 얇게 하는 관점에서, 에칭 마스크막의 막 두께는, 14㎚ 이하이며, 12㎚ 이하인 것이 바람직하고, 10㎚ 이하가 보다 바람직하다.
흡수체막(4)이 버퍼층(42) 및 흡수층(44)의 2층으로 이루어지는 경우에는, 에칭 마스크막과 버퍼층(42)은, 동일한 재료로 해도 된다. 또한, 에칭 마스크막과 버퍼층(42)은, 동일한 금속을 포함하는 조성비가 다른 재료로 해도 된다. 에칭 마스크막 및 버퍼층(42)이 크롬을 포함하는 경우, 에칭 마스크막의 크롬 함유량이 버퍼층(42)의 크롬 함유량보다 많고, 또한 에칭 마스크막의 막 두께를 버퍼층(42)의 막 두께보다도 두껍게 해도 된다. 에칭 마스크막 및 버퍼층(42)이 수소를 포함하는 경우, 에칭 마스크막의 수소 함유량이 버퍼층(42)의 수소 함유량보다도 많아도 된다.
<<레지스트막(11)>>
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 에칭 마스크막 상에 레지스트막(11)을 가질 수 있다. 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에는, 레지스트막(11)을 갖는 형태도 포함된다. 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 적절한 재료 및/또는 적절한 막 두께의 흡수체막(4) 및 에칭 가스를 선택함으로써, 레지스트막(11)의 박막화가 가능하다.
레지스트막(11)의 재료로서는, 예를 들어 화학 증폭형 레지스트(CAR: chemically-amplified resist)를 사용할 수 있다. 레지스트막(11)을 패터닝하고, 흡수체막(4)(버퍼층(42) 및 흡수층(44))을 에칭함으로써, 소정의 전사 패턴을 갖는 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다.
<<이면 도전막(5)>>
기판(1)의 제2 주면(이면)측(다층 반사막(2)을 형성하는 표면의 반대측의 표면)에는, 일반적으로, 정전 척용의 이면 도전막(5)이 형성된다. 정전 척용의 이면 도전막(5)에 요구되는 전기적 특성(시트 저항)은 통상 100Ω/□(Ω/Square) 이하이다. 이면 도전막(5)의 형성 방법으로서는, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링법 및 이온빔 스퍼터링법을 사용할 수 있다. 스퍼터링 시의 타깃은, 크롬(Cr) 및 탄탈(Ta) 등의 금속 타깃, 그리고 그것들의 합금의 타깃 등으로부터 선택할 수 있다.
이면 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.
이면 도전막(5)의 탄탈(Ta)을 포함하는 재료로서는, Ta(탄탈), Ta를 함유하는 합금, 또는 이들 중 어느 것에 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 이면 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 이면 도전막(5)에 있어서, 표층의 질소 함유량이 적은 쪽이, 내마모성이 높아지기 때문이다.
이면 도전막(5)은, 탄탈 및 붕소를 포함하는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이면 도전막(5)이, 탄탈 및 붕소를 포함하는 재료로 이루어짐으로써, 내마모성 및 약액 내성을 갖는 이면 도전막(5)을 얻을 수 있다. 이면 도전막(5)이, 탄탈(Ta) 및 붕소(B)를 포함하는 경우, B 함유량은 5 내지 30원자％인 것이 바람직하다. 이면 도전막(5)의 성막에 사용하는 스퍼터링 타깃 중의 Ta 및 B의 비율(Ta:B)은 95:5 내지 70:30인 것이 바람직하다.
이면 도전막(5)의 막 두께는, 정전 척용으로서의 기능을 만족시키는 한 특별히 한정되지는 않는다. 이면 도전막(5)의 막 두께는, 통상 10㎚ 내지 200㎚이다. 또한, 이 이면 도전막(5)은 반사형 마스크 블랭크(100)의 제2 주면측의 응력 조정도 겸비하고 있다. 즉, 이면 도전막(5)은, 제1 주면측에 형성된 각종 막으로부터의 응력과 밸런스를 취하여, 평탄한 반사형 마스크 블랭크(100)가 얻어지도록 조정되어 있다.
<반사형 마스크(200) 및 그 제조 방법>
본 실시 형태는, 상술한 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)이 패터닝된 흡수체 패턴(4a)을 갖는 반사형 마스크(200)이다. 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 사용함으로써, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있다.
반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)이 EUV광을 흡수하고, 흡수체 패턴(4a)의 개구부에서 EUV광을 반사할 수 있다. 그 때문에, 소정의 광학계를 사용하여 EUV광을 반사형 마스크(200)에 조사함으로써, 소정의 미세한 전사 패턴을 피전사물에 대하여 전사할 수 있다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)을 패터닝함으로써, 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다. 여기에서는 반사형 마스크(200)의 제조 방법의 개요 설명만을 설명하고, 후에 실시예에 있어서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
반사형 마스크 블랭크(100)를 준비한다. 반사형 마스크 블랭크(100)의 제1 주면의 흡수체막(4) 상에, 레지스트막(11)을 형성한다(반사형 마스크 블랭크(100)로서 레지스트막(11)을 구비하고 있는 경우에는 불필요). 이 레지스트막(11)에 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 또한 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성한다.
반사형 마스크 블랭크(100)의 경우에는, 이 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여 흡수체막(4)을 에칭함으로써, 흡수체 패턴(4a)이 형성된다. 레지스트 패턴(11a)을 산소 애싱 또는 열 황산 등의 웨트 처리로 박리한다. 마지막으로, 산성이나 알칼리성의 수용액을 사용한 웨트 세정을 행한다.
이상의 공정에 의해, 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다.
<반도체 장치의 제조 방법>
본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법은, EUV광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에, 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 세트하고, 피전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트층에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는다. 본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법으로부터, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있다.
본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 사용함으로써, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 사용함으로써, EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있다.
본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 사용하여 EUV 노광을 행함으로써, 높은 치수 정밀도로 원하는 패턴을, 높은 스루풋으로 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 자세하게 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. EUV 노광용 반사형 마스크(200)는, 그 제2 주면(이면)에 형성된 이면 도전막(5)에 의해 정전 흡착되어 마스크 스테이지에 적재된다.
EUV 광원의 광은, 조명 광학계를 통해 반사형 마스크(200)의 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)된다. 반사광은, 통상 1/4의 축소비를 갖는 반사형 투영 광학계로 유도되어, 웨이퍼 스테이지 상에 적재된 웨이퍼(반도체 기판) 상의 레지스트층에 대한 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 스캔하고, 슬릿을 통해 노광을 행하는 스캔 노광이 주류로 되어 있다. 그리고, 레지스트층의 노광 완료 레지스트를 현상함으로써, 반도체 기판 상에 레지스트 전사 패턴을 형성할 수 있다. 그리고, 이 레지스트 전사 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. 또한, 실시예에 있어서 마찬가지의 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 설명을 간략화 혹은 생략한다.
(실험 1 내지 7)
실험 1 내지 7에서는, 흡수체막(4)에 상당하는 박막(「실험용 흡수체막」이라 함)을 제조하였다. 실험 1 내지 7의 실험용 흡수체막의 조성, 막 두께, 광학 특성(굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)), 막 응력 및 에칭 특성을 평가함으로써, 실험용 흡수체막으로서의 사용의 양부를 평가하였다. 또한, 실험 5 및 6의 실험용 흡수체막은, 실시예 1 및 2의 반사형 마스크 블랭크(100)에 사용되는 흡수체막(4)이다.
표 1에, 실험 1 내지 7의 실험용 흡수체막의 재료 및 조성을 나타낸다. 또한, 실험 7의 실험용 흡수체막은, Ir만으로 이루어지는 박막이며, 실험 1 내지 6과의 비교를 위한 실험용 흡수체막이다.
실험 1 내지 7을 위해, 먼저, 기판(1)과, 다층 반사막(2)과, 보호막(3)을 갖는 다층 반사막 구비 기판을 제조하였다. 또한, 기판(1)의 이면에, 이면 도전막(5)을 형성하였다. 이 다층 반사막 구비 기판의 보호막(3) 상에 접하여 배치되도록 실험용 흡수체막을 형성하였다. 따라서, 실험용 흡수체막의 형성 후의 구조는, 도 1에 도시한 반사형 마스크 블랭크(100)와 마찬가지의 구조이다.
우선, 실험 1 내지 7을 위해 사용한 다층 반사막 구비 기판에 대하여 설명한다.
제1 주면 및 제2 주면의 양쪽 주표면이 연마된 6025사이즈(약 152㎜×152㎜×6.35㎜)의 저열팽창 유리 기판인 SiO2-TiO2계 유리 기판을 준비하여 기판(1)으로 하였다. 평탄하며 평활한 주표면이 되도록, 조연마 가공 공정, 정밀 연마 가공 공정, 국소 가공 공정, 및 터치 연마 가공 공정으로 이루어지는 연마를 행하였다.
다음에, SiO2-TiO2계 유리 기판(1)의 제2 주면(이면)에, CrN막으로 이루어지는 이면 도전막(5)을 마그네트론 스퍼터링(반응성 스퍼터링)법에 의해 하기의 조건에서 형성하였다.
이면 도전막(5)의 형성 조건: Cr 타깃, Ar과 N2의 혼합 가스 분위기(Ar: 90％, N: 10％), 막 두께 20㎚.
다음에, 이면 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 Si로 이루어지는 주기 다층 반사막(2)으로 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 막 두께로 성막하고, 계속해서, Mo막을 2.8㎚의 막 두께로 성막하였다. 이것을 1주기로 하고, 마찬가지로 하여 40주기 적층하고, 마지막으로 Si막을 4.0㎚의 막 두께로 성막하여, 다층 반사막(2)을 형성하였다.
계속해서, Ar 가스 분위기 중에서, RuNb 타깃을 사용한 이온빔 스퍼터링법에 의해 RuNb막으로 이루어지는 보호막(3)을 3.5㎚의 막 두께로 성막하였다.
이상과 같이 하여, 실험 1 내지 7에 사용한 다층 반사막 구비 기판을 제조하였다.
다음에, 보호막(3) 상에 CrON을 재료로 하는 버퍼층(42)을 형성하였다. 구체적으로는, 먼저, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, CrON막으로 이루어지는 버퍼층(42)을 형성하였다. CrON막은, Cr 타깃을 사용하여, Ar 가스, O2 가스 및 N2 가스의 혼합 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링으로, 6㎚의 막 두께로 성막하였다.
그 후, 표 1에 나타내는 재료의 실험용 흡수체막을 형성하였다. 구체적으로는, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 표 2에 나타내는 타깃 및 스퍼터링 가스를 사용하여, 실험용 흡수체막을 성막하였다. 또한, 산소(O)를 포함하는 실험 5 및 6의 경우에는, O2 가스를 포함하는 스퍼터링 가스를 사용하여, 반응성 스퍼터링에 의해 실험용 흡수체막을 성막하였다.
이상과 같이 하여 성막한 실험용 흡수체막에 대하여, 이하의 측정을 행하였다. 표 1에 측정 결과를 나타낸다.
실험 1 내지 7의 실험용 흡수체막의 원소 조성(원자％)은, X선 광전자 분광법(XPS법)에 의해 측정하였다. 또한, 이하의 설명에서는, 박막의 원소 조성(원자％)을, 「조성」 또는 「조성비」라 하는 경우가 있다.
실험 1 내지 7의 실험용 흡수체막의 막 두께는, XRR(X선 반사율법)에 의해 측정하였다.
실험 1 내지 7의 실험용 흡수체막의 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률(n) 및 소쇠 계수(k)는, EUV 반사율계에 의해 측정하였다.
실험 1 내지 7의 막 응력은, 실험용 흡수체막의 성막 전후의 평탄도를, 평탄도 측정 장치(트로펠사제 UltraFlat200)로 측정하고, 양자를 비교함으로써 평가하였다. 구체적으로는, 실험용 흡수체막의 성막 전의 평탄도와, 성막 후의 평탄도의 차분을 취함으로써 막 응력을 평가하였다. 평탄도의 차분의 측정 결과를, 표 1에 나타낸다.
실험 1 내지 7의 에칭 속도의 평가는, 다음과 같이 행하였다. 먼저, 실험 1 내지 7의 실험용 흡수체막을, 불소계 에칭 가스(CF4 가스 및 산소(O2) 가스의 혼합 가스, 유량비는 CF4:O2=90:10)로 에칭하였을 때의 에칭 속도를 측정하였다. 다음에, 실험 7(재료: Ir)의 에칭 속도를 1로 하였을 때의, 에칭 속도의 비(상대 에칭 속도)를 구함으로써, 에칭 속도를 평가하였다. 표 1에, 상대 에칭 속도를 나타낸다. 또한, 실험 7의 실험용 흡수체막은, Ir만으로 이루어지는 박막이며, 실험 1 내지 6과의 비교를 위한 실험용 흡수체막이다.
표 1로부터 명백한 바와 같이, 실험 1 내지 6의 실험용 흡수체막의 파장 13.5㎚에 있어서의 소쇠 계수(k)는, 0.03 초과였다. 또한, 후술하는 비교예 1의 흡수체막(4)으로서 사용한 TaBN막의 파장 13.5㎚에 있어서의 소쇠 계수(k)는 0.03이다. TaBN막은, 현재, 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)으로서, 일반적으로 사용되고 있는 재료의 하나이다. 따라서, 실험 1 내지 6의 조성을 갖는 실험용 흡수체막을 흡수체막(4)으로서 사용함으로써, 소쇠 계수(k)가 높은 흡수체막(4)을 얻을 수 있다고 할 수 있다. 또한, 실험 7의 실험용 흡수체막도, 실험 1 내지 6과 마찬가지로, 높은 소쇠 계수(k)를 갖는다.
표 1로부터 명백한 바와 같이, 실험 1 내지 6의 실험용 흡수체막의 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률(n)은, 0.95 미만이었다. 또한, 후술하는 비교예 1의 흡수체막(4)으로서 사용한 TaBN막의 파장 13.5㎚에 있어서의 굴절률(n)은 0.95이다. 따라서, 실험 1 내지 6의 조성을 갖는 실험용 흡수체막을 흡수체막(4)으로서 사용함으로써, 굴절률(n)이 낮은 흡수체막(4)을 얻을 수 있다고 할 수 있다. 또한, 실험 7의 실험용 흡수체막도, 실험 1 내지 6과 마찬가지로, 낮은 굴절률(n)을 갖는다.
표 1로부터 명백한 바와 같이, 실험 1 내지 6의 실험용 흡수체막의 평탄도 차분은, 300㎚ 이하였다. 이에 반해, 실험 7(재료: Ir)의 실험용 흡수체막의 평탄도 차분은, 811㎚였다. 따라서, 실험 1 내지 6의 실험용 흡수체막을 흡수체막(4)으로서 사용함으로써, 막 응력을 조정하여, 반사형 마스크 블랭크(100)의 변형을 억제할 수 있는 흡수체막(4)을 얻을 수 있다고 할 수 있다.
표 1로부터 명백한 바와 같이, 실험 7(재료: Ir)의 실험용 흡수체막의 에칭 속도를 1로 하였을 때의 실험 1 내지 6의 실험용 흡수체막의 상대 에칭 속도는, 1.3 내지 1.8이었다. 따라서, 실험 1 내지 6의 실험용 흡수체막을 흡수체막(4)으로서 사용함으로써, 에칭 속도가 빠르고, 가공성이 좋은 흡수체막(4)을 얻을 수 있다고 할 수 있다.
이상의 결과로부터, 실험 1 내지 6의 실험용 흡수체막을, 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)으로서 사용함으로써, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 전사용 패턴을 갖는 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다고 할 수 있다.
(실시예 1)
실시예 1로서, 실험 5의 실험용 흡수체막과 동일한 조성 및 막 두께의 박막을, 흡수체막(4)으로서 형성하여, 반사형 마스크(200)를 제조하였다.
실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 이면 도전막(5)과, 기판(1)과, 다층 반사막(2)과, 보호막(3)과, 흡수체막(4)(버퍼층(42) 및 흡수층(44))을 갖는다. 또한, 도 3a에 도시된 바와 같이, 흡수체막(4) 상에 레지스트막(11)을 형성한 구조도, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)이다. 도 3a 내지 도 3d는, 반사형 마스크 블랭크(100)로부터 반사형 마스크(200)를 제작하는 공정을 나타내는 주요부 단면 모식도이다.
우선, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)에 대하여 설명한다.
실험 1 내지 7과 마찬가지로 SiO2-TiO2계 유리 기판을 준비하여 기판(1)으로 하였다. 실험 1 내지 7과 마찬가지로, 조연마 가공 공정, 정밀 연마 가공 공정, 국소 가공 공정, 및 터치 연마 가공 공정으로 이루어지는 연마를 행하였다.
다음에, 실험 1 내지 7과 마찬가지로, SiO2-TiO2계 유리 기판(1)의 제2 주면(이면)에, CrN막으로 이루어지는 이면 도전막(5)을 마그네트론 스퍼터링(반응성 스퍼터링)법에 의해 하기의 조건에서 형성하였다.
이면 도전막(5)의 형성 조건: Cr 타깃, Ar과 N2의 혼합 가스 분위기(Ar: 90％, N: 10％), 막 두께 20㎚.
다음에, 실험 1 내지 7과 마찬가지로, 이면 도전막(5)이 형성된 측과 반대측의 기판(1)의 주표면(제1 주면) 상에, Si층(4.2㎚) 및 Mo층(2.8㎚)을 교대로 40주기 적층하고, 마지막으로 Si막을 4.0㎚의 막 두께로 성막하여, 다층 반사막(2)을 형성하였다.
계속해서, 실험 1 내지 7과 마찬가지로, RuNb막으로 이루어지는 보호막(3)을 3.5㎚의 막 두께로 성막하였다.
다음에, 보호막(3) 상에, CrON을 재료로 하는 버퍼층(42)을 형성하였다. 구체적으로는, CrON막은, Cr 타깃을 사용하여, Ar 가스, O2 가스 및 N2 가스의 혼합 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링으로, 6㎚의 막 두께로 성막하였다. 그 후, 실험 5와 마찬가지로, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, IrTaO막으로 이루어지는 흡수층(44)(조성비 Ir:Ta:O=52:4:44, 막 두께 40㎚)을 형성하였다. 따라서, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)는, CrON막의 버퍼층(42) 및 IrTaO막의 흡수층(44)으로 이루어지는 흡수체막(4)을 포함한다.
이상과 같이 하여, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조하였다.
실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수층(44)은, 실험 5의 실험용 흡수체막과 동일한 박막이다. 따라서, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용함으로써, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 전사용 패턴을 갖는 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다고 할 수 있다.
다음에, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 실시예 1의 반사형 마스크(200)를 제조하였다.
반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4) 상에, 레지스트막(11)을 80㎚의 두께로 형성하였다(도 3a). 레지스트막(11)의 형성에는, 화학 증폭형 레지스트(CAR)를 사용하였다. 이 레지스트막(11)에 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 또한 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성하였다(도 3b). 다음에, 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여, 흡수층(44)(IrTaO막)의 드라이 에칭을, CF4 가스와 O2 가스의 혼합 가스(CF4+O2 가스)를 사용하여 행하였다. 계속해서 CrON막(버퍼층(42))의 드라이 에칭을 Cl2 가스와 O2 가스의 혼합 가스(Cl2+O2 가스)를 사용하여 행함으로써, 흡수체 패턴(4a)을 형성하였다(도 3c).
그 후, 레지스트 패턴(11a)을 산소 애싱으로 박리하였다(도 3d). 마지막으로 순수(DIW)를 사용한 웨트 세정을 행하여, 실시예 1의 반사형 마스크(200)를 제조하였다.
또한, 필요에 따라서 웨트 세정 후에 마스크 결함 검사를 행하여, 마스크 결함 수정을 적절히 행할 수 있다.
실시예 1의 반사형 마스크(200)를 EUV 스캐너에 세트하고, 반도체 기판 상에 피가공막 및 레지스트층이 형성된 웨이퍼에 대하여 EUV 노광을 행하였다. 그리고, 레지스트층의 노광 완료 레지스트를 현상함으로써, 피가공막이 형성된 반도체 기판 상에 레지스트 전사 패턴을 형성하였다.
실시예 1의 반사형 마스크(200)를 사용하여 피전사 기판 상에 레지스트 전사 패턴을 형성함으로써, 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
이 레지스트 전사 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 2로서, 실시예 1과 마찬가지이지만, 실험 6의 실험용 흡수체막과 동일한 조성 및 막 두께의 박막을, 흡수층(44)으로서 형성하여, 반사형 마스크 블랭크(100) 및 반사형 마스크(200)를 제조하였다. 즉, 실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100) 및 반사형 마스크(200)는, 흡수층(44)(IrTaO막, 막 두께 40㎚)이 Ir:Ta:O=70:11:19(조성비)인 것을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지이다. 따라서, 실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)는, CrON막의 버퍼층(42) 및 IrTaO막의 흡수층(44)으로 이루어지는 흡수체막(4)을 포함한다.
실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수층(44)은, 실험 6의 실험용 흡수체막과 동일한 박막이다. 따라서, 실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용함으로써, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 전사용 패턴을 갖는 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다고 할 수 있다.
또한, 실시예 2의 반사형 마스크(200)를 사용하여 피전사 기판 상에 레지스트 전사 패턴을 형성함으로써, 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하고, 또한 EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
(비교예 1)
비교예 1로서, 실시예 1과 기본적으로 마찬가지이지만, 흡수체막(4)으로서 막 두께 55㎚의 TaBN막을 형성하여, 반사형 마스크 블랭크(100) 및 반사형 마스크(200)를 제조하였다. 즉, 비교예 1의 반사형 마스크 블랭크(100) 및 반사형 마스크(200)는, 흡수체막(4)이 TaBN막(Ta:B:N=75:12:13(조성비)), 막 두께가 55㎚이며, 버퍼층(42)이 없는 것을 제외하고, 실시예 1과 마찬가지이다. 또한, TaBN막의 막 두께를 55㎚로 한 이유는, TaBN막의 소쇠 계수(k)가 실시예 1 및 2에서 사용한 흡수체막(4)(IrTaO막)의 소쇠 계수(k)보다 낮기 때문이다.
또한, 비교예 1의 반사형 마스크(200)를 제조하기 위한, 흡수체막(4)(TaBN막)의 드라이 에칭 시에는, CF4 가스와 He 가스의 혼합 가스(CF4+He 가스)를 사용하여 TaBN막의 드라이 에칭을 행함으로써, 흡수체 패턴(4a)을 형성하였다(도 3c).
비교예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)은, TaBN막이다. 이 TaBN막의 파장 13.5㎚에 있어서의 소쇠 계수(k)는 0.03이며, 굴절률(n)은 0.95였다. 따라서, 비교예 1의 흡수체막(4)의 소쇠 계수(k)는, 실시예 1 및 2의 흡수체막(4)의 소쇠 계수(k)보다도 낮다. 또한, 비교예 1의 흡수체막(4)의 굴절률(n)은, 실시예 1 및 2의 흡수체막(4)의 굴절률(n)보다도 높다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, Ta를 포함하는 박막을 흡수체막(4)으로 하였을 때의 규격화 평가 함수의 값은, Ir을 포함하는 박막을 흡수체막(4)으로 하였을 때의 규격화 평가 함수의 값과 비교하여 높은 것은 명확하다. 그 때문에, 비교예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용한 경우에는, 실시예 1 및 2의 경우와 비교하여, 피전사 기판 상에 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성하는 것이 용이하지 않고, 또한, EUV 노광을 높은 스루풋으로 행할 수 있다고는 할 수 없었다.
또한, 비교예 1의 반사형 마스크(200)를 사용하여 피전사 기판 상에 레지스트 전사 패턴을 형성함으로써, 어느 정도, 미세한 패턴 형상의 전사 패턴을 형성할 수 있었다. 그러나, 실시예 1 및 2의 흡수체막(4)의 막 두께보다, 비교예 1의 흡수체막(4)의 막 두께가 두꺼웠기 때문에, 쉐도잉 효과에 의한다고 생각되는 전사 정밀도의 저하가 관찰되었다.
1: 기판
2: 다층 반사막
3: 보호막
4: 흡수체막
4a: 흡수체 패턴
5: 이면 도전막
42: 버퍼층
44: 흡수층
11: 레지스트막
11a: 레지스트 패턴
100: 반사형 마스크 블랭크
200: 반사형 마스크
2: 다층 반사막
3: 보호막
4: 흡수체막
4a: 흡수체 패턴
5: 이면 도전막
42: 버퍼층
44: 흡수층
11: 레지스트막
11a: 레지스트 패턴
100: 반사형 마스크 블랭크
200: 반사형 마스크
Claims (9)
- 기판과, 해당 기판 상의 다층 반사막과, 해당 다층 반사막 상의 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크이며,
상기 흡수체막은, 이리듐(Ir)과, 첨가 원소를 포함하고,
상기 첨가 원소는, 붕소(B), 규소(Si), 인(P), 티타늄(Ti), 게르마늄(Ge), 비소(As), 셀레늄(Se), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru) 및 탄탈(Ta)로부터 선택되는 적어도 하나이며,
상기 흡수체막 중의 상기 이리듐(Ir)의 함유량은 50원자％ 초과인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항에 있어서,
상기 첨가 원소는, 탄탈(Ta)을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 첨가 원소는 탄탈(Ta)을 포함하고, 상기 흡수체막 중의 상기 탄탈(Ta)의 함유량은 2 내지 30원자％인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수체막은, 또한 산소(O)를 포함하고, 상기 산소(O)의 함유량은 5원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수체막은, 버퍼층과, 버퍼층 상에 마련된 흡수층을 포함하고,
상기 버퍼층은, 크롬(Cr)을 포함하고,
상기 흡수층은, 상기 이리듐(Ir)과, 상기 첨가 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제5항에 있어서,
상기 흡수체막의 막 두께는, 50㎚ 이하이며,
상기 버퍼층의 막 두께는, 10㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 흡수체막이 패터닝된 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하여 흡수체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
- EUV광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에, 제7항에 기재된 반사형 마스크를 세트하고, 피전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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