KR20230148328A - 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형마스크, 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 보호막 중에 실리사이드가 형성됨으로써 다층 반사막의 반사율이 저하되는 것 등을 방지할 수 있는 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
다층 반사막 부착 기판(100)은, 기판(10)과, 기판(10)의 위에 설치된 다층 반사막(12)과, 다층 반사막(12)의 위에 설치된 보호막(18)을 갖는다. 보호막(18)은, 다층 반사막(12)과 접하는 측에, 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 SiN 재료층 또는 규소(Si) 및 탄소(C)를 포함하는 SiC 재료층을 포함한다. SiN 재료층 또는 SiC 재료층은, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 포함한다.
다층 반사막 부착 기판(100)은, 기판(10)과, 기판(10)의 위에 설치된 다층 반사막(12)과, 다층 반사막(12)의 위에 설치된 보호막(18)을 갖는다. 보호막(18)은, 다층 반사막(12)과 접하는 측에, 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 SiN 재료층 또는 규소(Si) 및 탄소(C)를 포함하는 SiC 재료층을 포함한다. SiN 재료층 또는 SiC 재료층은, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 포함한다.
Description
본 발명은, 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
근래에 있어서의 초(超)LSI 디바이스의 고밀도화, 고정밀도화의 한층 더한 요구에 수반하여, 극자외(Extreme Ultra Violet, 이하, EUV라고 칭한다)광을 이용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 유망시되고 있다. EUV 광이란, 연(軟)X선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장대의 광을 가리키며, 구체적으로는 파장이 0.2∼100nm 정도인 광을 말한다.
반사형 마스크는, 기판 위에 형성된 노광광을 반사하기 위한 다층 반사막과, 다층 반사막의 위에 형성되고, 노광광을 흡수하기 위한 패턴상(狀)의 흡수체막인 흡수체 패턴을 갖는다. 반도체 기판 상에 패턴 전사를 행하기 위한 노광기에 탑재된 반사형 마스크에 입사한 광은, 흡수체 패턴이 있는 부분에서는 흡수되고, 흡수체 패턴이 없는 부분에서는 다층 반사막에 의해 반사된다. 다층 반사막에 의해 반사된 광상(光像)이, 반사 광학계를 통하여 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판 상에 전사된다.
반사형 마스크를 이용하여 반도체 디바이스의 고밀도화, 고정밀도화를 달성하기 위해서는, 반사형 마스크에서의 반사 영역(다층 반사막의 표면)이, 노광광인 EUV 광에 대해 높은 반사율을 갖는 것이 필요하다.
다층 반사막으로는, 일반적으로, 굴절률이 다른 원소가 주기적으로 적층된 다층막이 이용된다. 예를 들면, 파장 13∼14nm의 EUV 광에 대한 다층 반사막으로는, Mo 막과 Si 막을 교대로 40 주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막이 바람직하게 이용된다.
특허문헌 1에는, 기판 상에 노광광을 반사하는 다층 반사막을 구비하는 다층 반사막 부착 기판이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 1에는, 다층 반사막을 보호하기 위한 보호막이 다층 반사막의 위에 형성되는 것, 및 보호막이, 반사율 저감 억제층과, 블로킹층과, 에칭 스토퍼층을 이 순서로 적층하여 형성되는 보호막인 것이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 1에는, 상기 에칭 스토퍼층은, 루테늄(Ru) 또는 그 합금으로 이루어지고, 상기 반사율 저감 억제층은, 규소(Si), 산화 규소, 질화 규소, 산화 질화 규소로부터 선택되는 재료로 이루어지며, 상기 블로킹층은, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 게르마늄(Ge), 지르코늄(Zr), 니오브(Nb), 로듐(Rh), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 및 텅스텐(W)으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 재료로 이루어지는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 기판과, 다층 반사막과, 다층 반사막 상에 형성된, 다층 반사막을 보호하기 위한 Ru계 보호막을 갖는 다층 반사막 부착 기판이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, 다층 반사막의 기판과 반대측의 표면층은 Si를 포함하는 층인 것, 및 다층 반사막과 Ru계 보호막 사이에, Si의 Ru계 보호막으로의 이행을 방해하는 블록층을 갖는 것이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, 상기 블록층이, Ti, Al, Ni, Pt, Pd, W, Mo, Co, Cu로부터 선택되는 적어도 1종의 금속 및 2종 이상의 금속의 합금, 이들의 질화물, 이들의 규화물 그리고 이들의 규질화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 것, 및 상기 Si를 포함하는 층과 상기 블록층 사이에, 상기 블록층을 구성하는 금속 성분의 함유량이 상기 기판을 향해 연속적으로 감소하는 경사 영역이 존재하는 것이 기재되어 있다.
다층 반사막의 위에는, 반사형 마스크의 제조 공정에 있어서의 드라이 에칭 및 세정에 의한 대미지로부터 다층 반사막을 보호하기 위한 보호막이 형성된다. 이 보호막에는 Ru계 재료가 이용되는 경우가 많다. 한편, 다층 반사막의 최상층은, 다층 반사막의 반사율을 떨어뜨리지 않도록 하는 관점에서, Si를 포함하는 재료에 의해 형성되는 경우가 많다.
다층 반사막의 최상층에 Si가 포함되는 경우, EUV 노광 시의 가열에 의해 다층 반사막의 최상층에 포함되는 Si가 보호막 중에 확산하기 때문에, 보호막 중에 포함되는 Ru와 Si가 결합하여 RuSi가 형성되는 경우가 있었다. 또, 반사형 마스크 블랭크를 제조할 때의 어닐 시의 가열에 의해, 대기 중의 산소(O2)가 보호막을 투과하여 Si와 결합함으로써 SiO2가 형성되는 경우가 있었다. 보호막 중에 RuSi나 SiO2 등의 실리사이드가 형성된 경우, 다층 반사막의 EUV 광에 대한 반사율이 계산치(Si의 확산이 없다고 가정한 경우의 계산치)보다도 크게 저하되어 버린다는 문제가 있다. 또, 화학적으로 안정성이 낮은 Si가 다층 반사막의 표층에 노출됨으로써, 반사형 마스크의 내구성이 열화된다는 문제가 있다. 또한, EUV 노광에 의해 반사형 마스크에 카본막이 퇴적한다는 노광 컨태미네이션이 발생하는 것이 알려져 있다. 이것을 억제하기 위해, 근래, 노광 중의 분위기에 수소 가스를 도입하는 기술이 도입되어 있다. 노광 중의 분위기에 수소 가스를 도입한 경우에, 흡수체막이 보호막의 표면으로부터 들떠 벗겨지거나, 보호막이 다층 반사막의 표면으로부터 들떠 벗겨지거나 하는 경우가 있다.(이하, 이와 같은 막 벗겨짐 현상을, 「블리스터」라고 부른다.) 보호막 중에 SiO2 층이 형성된 경우, 반사형 마스크의 노광 중의 블리스터 내성(H2 내성)이 열화된다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 보호막 중에 실리사이드가 형성됨으로써 다층 반사막의 반사율이 저하되는 것 등을 방지할 수 있는 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1) 기판과, 해당 기판의 위에 설치된 다층 반사막과, 해당 다층 반사막의 위에 설치된 보호막을 갖는 다층 반사막 부착 기판으로서,
상기 보호막은, 상기 다층 반사막과 접하는 측에, 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 SiN 재료층 또는 규소(Si) 및 탄소(C)를 포함하는 SiC 재료층을 포함하고,
상기 SiN 재료층 또는 SiC 재료층은, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판.
(구성 2) 상기 금속은, Y 및 Zr로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재한 다층 반사막 부착 기판.
(구성 3) 상기 보호막은, 상기 SiN 재료층 또는 SiC 재료층의 위에 Ru계 재료층을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재한 다층 반사막 부착 기판.
(구성 4) 구성 1 내지 3 중 어느 것에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 상기 보호막의 위에, 흡수체막을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
(구성 5) 구성 4에 기재한 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝한 흡수체 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
(구성 6) 구성 5에 기재한 반사형 마스크를 이용해, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하여, 피전사체에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 보호막 중에 실리사이드가 형성됨으로써 다층 반사막의 반사율이 저하되는 것 등을 방지할 수 있는 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크의 다른 예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4a-도 4e는 반사형 마스크의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 5는 패턴 전사 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크의 다른 예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4a-도 4e는 반사형 마스크의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 5는 패턴 전사 장치를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 형태로서, 본 발명을 그 범위 내로 한정하는 것은 아니다.
도 1은, 본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(100)의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 도 1에 나타내는 다층 반사막 부착 기판(100)은, 기판(10)과, 기판(10)의 위에 형성된 다층 반사막(12)과, 다층 반사막(12)의 위에 형성된 보호막(14)을 포함한다. 기판(10)의 이면(裏面)(다층 반사막(12)이 형성된 측과 반대측의 면)에는, 정전 척용 이면 도전막(22)이 형성되어도 된다.
또한, 본 명세서에 있어서, 기판 또는 막의 「위에」란, 그 기판 또는 막의 상면에 접촉하는 경우 뿐만 아니라, 그 기판 또는 막의 상면에 접촉하지 않는 경우도 포함한다. 즉, 기판 또는 막의 「위에」란, 그 기판 또는 막의 위쪽에 새로운 막이 형성되는 경우, 및 새로운 막과 그 기판 또는 막 사이에 다른 막이 개재되어 있는 경우 등을 포함한다. 또, 「위에」란, 반드시 연직(鉛直) 방향에 있어서의 상측을 의미하는 것은 아니다. 「위에」란, 기판 또는 막 등의 상대적인 위치 관계를 나타내고 있는 것에 불과하다.
＜기판＞
기판(10)은, EUV 광에 의한 노광 시의 열에 의한 전사 패턴의 왜곡을 방지하기 위해, 0±5ppb/℃의 범위 내의 저열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하게 이용된다. 이 범위의 저열팽창 계수를 갖는 소재로는, 예를 들면, SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리 세라믹스 등을 이용할 수 있다.
기판(10)의 전사 패턴(후술의 흡수체 패턴)이 형성되는 측의 주표면은, 평탄도를 높이기 위해 가공되는 것이 바람직하다. 기판(10)의 주표면의 평탄도를 높임으로써, 패턴의 위치 정밀도나 전사 정밀도를 높일 수 있다. 예를 들면, EUV 노광의 경우, 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면의 132mm×132mm의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또, 전사 패턴이 형성되는 측과 반대측의 주표면(이면)은, 노광 장치에 정전 척에 의해 고정되는 면으로서, 그 142mm×142mm의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또한, 본 명세서에 있어서 평탄도는, TIR(Total Indicated Reading)로 나타내어지는 표면의 휨(변형량)을 표시하는 값이다. TIR은, 기판 표면을 기준으로 하여 최소 제곱법으로 정해지는 평면을 초평면(焦平面)으로 하고, 이 초평면보다 위에 있는 기판 표면의 가장 높은 위치와, 초평면보다 아래에 있는 기판 표면의 가장 낮은 위치와의 고저차의 절대치이다.
EUV 노광의 경우, 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면의 표면 거칠기는, 제곱 평균 평방근 거칠기(Rq)로 0.1nm 이하인 것이 바람직하다. 또한 표면 거칠기는, 원자간력 현미경으로 측정할 수 있다.
기판(10)은, 그 위에 형성되는 막(다층 반사막(12) 등)의 막 응력에 의한 변형을 방지하기 위해, 높은 강성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 기판(10)은, 특히, 65GPa 이상의 높은 영률을 갖고 있는 것이 바람직하다.
＜다층 반사막＞
다층 반사막(12)은, 굴절률이 다른 원소를 주성분으로 하는 복수의 층이 주기적으로 적층된 구성을 갖고 있다. 일반적으로, 다층 반사막(12)은, 고굴절률 재료인 경원소(輕元素) 또는 그 화합물의 박막(고굴절률층)과, 저굴절률 재료인 중 원소(重元素) 또는 그 화합물의 박막(저굴절률층)이 교대로 40∼60 주기 정도 적층된 다층막으로 이루어진다.
다층 반사막(12)을 형성하기 위해, 기판(10)측으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서로 복수 주기 적층해도 된다. 이 경우, 1개의(고굴절률층/저굴절률층)의 적층 구조가, 1 주기가 된다.
또한, 다층 반사막(12)의 최상층, 즉 다층 반사막(12)의 기판(10)과 반대측의 표면층은, 고굴절률층인 것이 바람직하다. 기판(10)측으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서로 적층하는 경우는, 최상층이 저굴절률층이 된다. 그러나, 저굴절률층이 다층 반사막(12)의 표면인 경우, 저굴절률층이 용이하게 산화됨으로써 다층 반사막(12)의 표면의 반사율이 감소되어 버린다. 그 때문에, 최상층의 저굴절률층의 위에 고굴절률층을 형성하는 것이 바람직하다. 한편, 기판(10)측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서로 적층하는 경우는, 최상층이 고굴절률층이 된다. 그 경우는, 최상층의 고굴절률층이, 다층 반사막(12)의 표면이 된다.
본 실시형태에 있어서, 고굴절률층은, Si를 포함하는 층이어도 된다. 고굴절률층은, Si 단체(單體)를 포함해도 되고, Si 화합물을 포함해도 된다. Si 화합물은, Si와, B, C, N, O 및 H로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함해도 된다. Si를 포함하는 층을 고굴절률층으로서 사용함으로써, EUV 광의 반사율이 뛰어난 다층 반사막이 얻어진다.
본 실시형태에 있어서, 저굴절률층은, Mo, Ru, Rh, 및 Pt로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 층, 또는, Mo, Ru, Rh, 및 Pt로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 합금을 포함하는 층이어도 된다.
예를 들면, 파장 13∼14nm의 EUV 광을 위한 다층 반사막(12)으로는, 바람직하게는, Mo 막과 Si 막을 교대로 40∼60 주기 정도 적층한 Mo/Si 다층막을 이용할 수 있다. 그 외에, EUV 광의 영역에서 사용되는 다층 반사막으로서, 예를 들면, Ru/Si 주기 다층막, Mo/Be 주기 다층막, Mo 화합물/Si 화합물 주기 다층막, Si/Nb 주기 다층막, Si/Mo/Ru 주기 다층막, Si/Mo/Ru/Mo 주기 다층막, Si/Ru/Mo/Ru 주기 다층막 등을 이용할 수 있다. 노광 파장을 고려하여, 다층 반사막의 재료를 선택할 수 있다.
또, 저굴절률층의 재료로는, Ru를 포함하는 재료, 예를 들면 Ru 단체, RuRh, RuNb 및 RuMo 등을 들 수 있다. 저굴절률층이 Ru를 포함함으로써, 얕은 실효 반사면을 얻을 수 있다. 저굴절률층이 Ru를 포함하는 경우, 다층 반사막(12)의 적층 구조는 40 주기 미만이 바람직하고, 35 주기 이하가 보다 바람직하다. 또, 적층 구조는, 20 주기 이상인 것이 바람직하고, 25 주기 이상인 것이 보다 바람직하다.
이와 같은 다층 반사막(12)의 단독에서의 반사율은, 예를 들면 65％ 이상이다. 다층 반사막(12)의 반사율의 상한은, 예를 들면 73％이다. 또한, 다층 반사막(12)에 포함되는 층의 두께 및 주기는, 브래그의 법칙을 만족시키도록 선택할 수 있다.
다층 반사막(12)은, 공지의 방법에 의해 형성할 수 있다. 다층 반사막(12)은, 예를 들면, 이온 빔 스퍼터법에 의해 형성할 수 있다.
예를 들면, 다층 반사막(12)이 Mo/Si 다층막인 경우, 이온 빔 스퍼터법에 의해, Mo 타겟을 이용하여, 두께 3nm 정도의 Mo 막을 기판(10) 위에 형성한다. 다음으로, Si 타겟을 이용하여, 두께 4nm 정도의 Si 막을 형성한다. 이와 같은 조작을 반복함으로써, Mo/Si 막이 40∼60 주기 적층된 다층 반사막(12)을 형성할 수 있다. 이때, 다층 반사막(12)의 기판(10)과 반대측의 표면층은, Si를 포함하는 층(Si 막)이다. 1 주기의 Mo/Si 막의 두께는, 7nm가 된다.
＜보호막＞
후술하는 반사형 마스크(200)의 제조 공정에서의 드라이 에칭 및 세정으로부터 다층 반사막(12)을 보호하기 위해, 다층 반사막(12)의 위에, 또는 다층 반사막(12)의 표면에 접하도록 보호막(14)을 형성할 수 있다. 또, 보호막(14)은, 전자선(EB)을 이용한 전사 패턴(흡수체 패턴)의 흑결함 수정 시에, 다층 반사막(12)을 보호하는 기능도 갖고 있다. 다층 반사막(12)의 위에 보호막(14)이 형성됨으로써, 반사형 마스크(200)를 제조할 때의 다층 반사막(12)의 표면에의 대미지를 억제할 수 있다. 그 결과, 다층 반사막(12)의 EUV 광에 대한 반사율 특성이 양호해진다.
보호막(14)은, 공지의 방법을 이용하여 성막하는 것이 가능하다. 보호막(14)의 성막 방법으로서, 예를 들면, 이온 빔 스퍼터링법, 마그네트론 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, 기상 성장법(CVD), 및 진공 증착법을 들 수 있다.
본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(100)에 있어서, 보호막(14)은, 다층 반사막(12)과 접하는 측의 Si 재료층(16)과, Si 재료층(16)의 위에 형성된 보호층(18)을 포함한다.
본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(100)에 있어서, Si 재료층(16)은, 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 SiN 재료층, 또는 규소(Si) 및 탄소(C)를 포함하는 SiC 재료층이다.
SiN 재료층은, 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 층이다. SiN 재료층은, 추가로 다른 원소, 예를 들면, O, C, B 및/또는 H를 포함해도 된다. SiN 재료층은, 예를 들면, 질화 규소(SixNy(x 및 y는 1 이상의 정수)), 및 산화 질화 규소(SixOyNz(x, y 및 z는 1 이상의 정수))로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함해도 된다. SiN 재료층은, 예를 들면, SiN, Si3N4, 및 SiON으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함해도 된다.
SiC 재료층은, 규소(Si) 및 탄소(C)를 포함하는 층이다. SiN 재료층은, 추가로 다른 원소, 예를 들면, O, N, B 및/또는 H를 포함해도 된다. SiC 재료층은, 예를 들면, 탄화 규소(SiC)를 포함한다.
Si 재료층(16)은, 다층 반사막(12)의 고굴절률층이 Si 막으로서, 기판(10)측으로부터 저굴절률층(예를 들면 Mo 막)과 고굴절률층(Si 막)이 이 순서로 적층된 경우에, 다층 반사막(12)의 최상층으로서 설치되는 고굴절률층으로서의 SiN 재료층 또는 SiC 재료층이어도 된다. 또, 기판(10)측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층(Si 막)이 이 순서로 적층된 경우에, 다층 반사막(12)의 최상층으로서 고굴절률층(Si 막)을 설치하고, 그 위에 SiN 재료층 또는 SiC 재료층을 설치해도 된다.
본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(100)에 있어서, SiN 재료층 또는 SiC 재료층은, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 한다. SiN 재료층 또는 SiC 재료층이 이들의 금속으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 포함함으로써, 보호막(14) 중에 RuSi 및 SiO2 등의 실리사이드가 형성되는 것을 방지할 수 있다.
Si 재료층(16)에 포함되는 Si가 EUV 노광 시의 가열에 의해 보호층(18)으로 확산된 경우, 보호층(18)에 포함되는 금속(예를 들면 Ru)과 Si가 결합하여 금속 실리사이드가 형성되는 경우가 있다. 보호층(18) 중에 금속 실리사이드가 형성된 경우, 다층 반사막(12)의 EUV 광에 대한 반사율이 계산치(Si의 확산이 없다고 가정한 경우의 계산치)보다도 크게 저하되어 버린다는 문제가 있다. 본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(100)에 의하면, Si 재료층(16)이 SiN 재료층 또는 SiC 재료층이므로, Si의 보호층(18)으로의 확산을 방지할 수 있기 때문에, 보호층(18) 중에 금속 실리사이드(예를 들면 RuSi)가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 다층 반사막(12)의 EUV 광에 대한 반사율이 계산치보다도 크게 저하되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
반사형 마스크 블랭크를 제조할 때의 어닐 시의 가열에 의해, 대기 중의 산소(O2)가 보호층(18)을 투과하여 Si와 결합함으로써 SiO2를 포함하는 층이 형성되는 경우가 있다. 이와 같이 하여 보호막(14) 중에 SiO2층이 형성된 경우, 반사형 마스크의 노광 중의 블리스터 내성(H2 내성)이 열화되어 버린다는 문제가 있다. 본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(100)에 의하면, 보호막(14) 중에 SiO2층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 반사형 마스크의 노광 중의 블리스터 내성(H2 내성)이 열화되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
보호막(14) 중에 SiO2층이 형성되는 것을 방지할 수 있는 것은 이하의 이유에 의한다.
상술한 바와 같이, Si 재료층(16)을 구성하는 SiN 재료층 또는 SiC 재료층은, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 포함한다. 이들 금속의 산화물의 표준 생성 자유에너지(ΔG)와, SiO2의 표준 생성 자유에너지(ΔG)의 대소 관계는, 이하와 같다.
SiO2＞TiO2＞ZrO2＞Al2O3＞MgO＞Y2O3
따라서, 보호층(18)을 투과한 대기 중의 산소(O2)는, Si보다도 상기의 금속 원소 중 적어도 하나의 금속 원소와 결합하여 금속 산화물을 형성하는 경향이 강하기 때문에, SiO2의 형성을 억제할 수 있는 것으로 생각된다.
또, 본 실시형태의 다층 반사막 부착 기판(100)에 의하면, 화학적으로 안정성이 낮은 Si가 다층 반사막(12)의 표층에 노출됨으로써, 반사형 마스크의 내구성이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
SiN 재료층 또는 SiC 재료층에 포함되는 금속 산화물은, Y 및 Zr로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 원소의 산화물인 것이 바람직하다. Y 및 Zr의 파장 13.5nm의 광에 대한 소쇠 계수(k)는 0.01 이하로 낮으므로, SiN 재료층 또는 SiC 재료층에 이들 금속의 산화물이 포함되는 경우, 다층 반사막(12)의 EUV 광에 대한 반사율이 거의 저하되는 경우가 없기 때문이다.
SiN 재료층(16)은, SiN 소결체를 타겟으로서 이용한 PVD법(예를 들면, 마그네트론 스퍼터링법)에 의해 성막하는 것이 바람직하다. SiN 소결체를 제작할 때에는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 소결 조제(助劑)로서 첨가하는 것이 바람직하다. 소결 조제를 첨가함으로써, 밀도가 높은 SiN 소결체를 제작할 수 있다. 밀도가 높은 SiN 소결체를 타겟으로서 이용함으로써, 결함이 적고 품질이 높은 SiN 재료층을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 형성된 SiN 재료층에는, 소결 조제로서 첨가된 상기 금속의 산화물이 포함된다.
SiC 재료층(16)은, SiC 소결체를 타겟으로서 이용한 PVD법(예를 들면, 마그네트론 스퍼터링법)에 의해 성막하는 것이 바람직하다. SiC 소결체를 제작할 때에는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 소결 조제로서 첨가하는 것이 바람직하다. 소결 조제를 첨가함으로써, 밀도가 높은 SiC 소결체를 제작할 수 있다. 밀도가 높은 SiC 소결체를 타겟으로서 이용함으로써, 결함이 적고 품질이 높은 SiC 재료층을 형성할 수 있다. 이와 같이 하여 형성된 SiC 재료층에는, 소결 조제로서 첨가된 상기 금속의 산화물이 포함된다.
SiN 재료층 또는 SiC 재료층은, 단층(單層)으로 할 수 있다. 여기에서 말하는 「단층」이란, SiN 재료층 또는 SiC 재료층 중의 금속(Mg, Al, Ti, Y 및 Zr로부터 선택되는 적어도 하나의 금속)의 함유량(원자％)이, 막의 두께 방향 전체에 걸쳐 거의 일정(±20 원자％ 이내, 바람직하게는 ±10 원자％ 이내)한 것을 의미한다. 또, SiN 재료층 또는 SiC 재료층은, 경사막(금속의 함유량이 막의 두께 방향에 걸쳐 연속적으로 변화하는 막)으로 할 수 있다. SiN 재료층 또는 SiC 재료층은, 다층 반사막(12)과 접하는 측보다도, 보호층(18)과 접하는 측의 금속 산화물의 함유량이 많은 쪽이 바람직하다. 이 경우, 다층 반사막 부착 기판(100)을 가열했을 때에 Si가 보호층(18)으로 확산하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
Si 재료층(16)의 위에는, 보호층(18)이 형성된다. 보호층(18)은, 공지의 방법을 이용하여 성막하는 것이 가능하다. 보호층(18)의 성막 방법으로서, 예를 들면, 이온 빔 스퍼터링법, 마그네트론 스퍼터링법, 반응성 스퍼터링법, 기상 성장법(CVD), 및 진공 증착법을 들 수 있다.
보호층(18)은, 후술의 흡수체막(24)과 에칭 선택성이 다른 재료에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 보호층(18)의 재료의 예로는, Ru, Ru-(Nb, Rh, Zr, Y, B, Ti, La, Mo), Si-(Ru, Rh, Cr, B), Si, Zr, Nb, La 및 B 등을 들 수 있다. 보호층(18)은, 특히, 루테늄(Ru)을 포함하는 Ru계 재료층인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 보호층(18)의 재료는, Ru, 또는 Ru-(Nb, Rh, Zr, Y, B, Ti, La, Mo)인 것이 바람직하다. 이와 같은 보호층(18)은, 특히, 흡수체막(24)이 Ta계 재료로 형성되어 있고, Cl계 가스를 이용한 드라이 에칭으로 흡수체막(24)을 패터닝하는 경우에 유효하다.
보호층(18)은, 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 및 붕소(B)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 원소를 추가로 포함해도 된다.
다층 반사막(12), Si 재료층(16), 및 보호층(18)은, 동일 방법에 의해 성막해도 되고, 다른 방법에 의해 성막해도 된다. 예를 들면, 다층 반사막(12)을 이온 빔 스퍼터링법에 의해 성막한 후, Si 재료층(16) 및 보호층(18)을 마그네트론 스퍼터링법에 의해 연속적으로 성막해도 된다. 또는, 다층 반사막(12) 및 Si 재료층(16)을 이온 빔 스퍼터링법에 의해 연속적으로 성막한 후, 보호층(18)을 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막해도 된다. 또는, 다층 반사막(12)부터 보호층(18)까지를 이온 빔 스퍼터링법에 의해 연속적으로 성막해도 된다. 이들의 막을 성막할 때에는, 단일의 타겟을 사용해도 되고, 2 이상의 타겟을 사용해도 된다. 또, 다층 반사막(12), Si 재료층(16), 및 보호층(18)을 성막한 다층 반사막 부착 기판에 대해, 대기 분위기 중 또는 질소 분위기 중에서 100℃∼300℃의 가열 처리를 행하여, 다층 반사막(12)의 막 응력을 완화할 수 있다.
SiN 재료층 중의 N의 함유량은, 바람직하게는 20 원자％∼70 원자％이고, 보다 바람직하게는 40 원자％∼60 원자％이다. SiN 재료층 중의 N의 함유량이 20 원자％ 미만인 경우, Si가 보호층(18)으로 확산하는 것을 방지하는 효과가 충분히 얻어지지 않는다. SiN 재료층 중의 N의 함유량이 70 원자％를 넘는 경우, SiN 재료층의 막 밀도가 낮아지고, 내구성이 오히려 악화되는 동시에 반사율도 저하되어 버린다.
SiC 재료층 중의 C의 함유량은, 바람직하게는 20 원자％∼80 원자％이고, 보다 바람직하게는 40 원자％∼70 원자％이다. SiC 재료층 중의 C의 함유량이 20 원자％ 미만인 경우, Si가 보호층(18)으로 확산하는 것을 방지하는 효과가 충분히 얻어지지 않는다. SiC 재료층 중의 C의 함유량이 80 원자％를 넘는 경우, SiC 재료층의 막 밀도가 낮아지고, 내구성이 오히려 악화되어 버린다.
상술한 바와 같이, Si 재료층(16)(SiN 재료층 또는 SiC 재료층)은, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 포함한다. SiN 재료층 중의 산소(O)의 함유량은, 바람직하게는 0.5 원자％∼20 원자％이고, 보다 바람직하게는 1.5 원자％∼15 원자％이다. SiN 재료층 중의 O의 함유량이 0.5 원자％ 미만인 경우, SiO2의 형성을 억제할 수 없게 되어 내구성이 저하된다. SiN 재료층 중의 O의 함유량이 20 원자％를 넘는 경우, 다층 반사막의 반사율이 급격하게 저하되어 버린다. SiC 재료층 중의 산소(O)의 함유량은, 바람직하게는 0.1 원자％∼15 원자％이고, 보다 바람직하게는 0.2 원자％∼12 원자％이다. SiC 재료층 중의 O의 함유량이 0.1 원자％ 미만인 경우, SiO2의 형성을 억제할 수 없게 되어 내구성이 저하된다. SiC 재료층 중의 O의 함유량이 15 원자％를 넘는 경우, 다층 반사막의 반사율이 급격하게 저하되어 버린다.
또, SiN 재료층 중 상기 금속(Mg, Al, Ti, Y 및 Zr로부터 선택되는 적어도 하나의 금속)의 함유량은, 바람직하게는 0.1 원자％∼10 원자％이고, 보다 바람직하게는 0.5 원자％∼6.0 원자％이다. SiN 재료층 중 상기 금속의 함유량이 0.1 원자％ 미만인 경우, SiO2의 형성을 억제할 수 없게 되어 내구성이 저하된다. SiN 재료층 중 상기 금속의 함유량이 10 원자％를 넘는 경우, 다층 반사막의 반사율이 급격하게 저하되어 버린다. SiC 재료층 중 상기 금속(Mg, Al, Ti, Y 및 Zr로부터 선택되는 적어도 하나의 금속)의 함유량은, 바람직하게는 0.05 원자％∼3.0 원자％이고, 보다 바람직하게는 0.1 원자％∼2.5 원자％이다. SiC 재료층 중 상기 금속의 함유량이 0.05 원자％ 미만인 경우, SiO2의 형성을 억제할 수 없게 되어 내구성이 저하된다. SiC 재료층 중 상기 금속의 함유량이 3.0 원자％를 넘는 경우, 다층 반사막의 반사율이 급격하게 저하되어 버린다.
도 2는, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(110)의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 도 2에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(110)는, 상술의 다층 반사막 부착 기판(100)의 보호막(14) 위에, EUV 광을 흡수하기 위한 흡수체막(24)을 갖는다. 또한, 반사형 마스크 블랭크(110)는, 흡수체막(24)의 위에, 레지스트막(26) 등의 다른 박막을 추가로 가질 수 있다.
도 3은, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(110)의 다른 예를 나타내는 단면 모식도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(110)는, 흡수체막(24)과 레지스트막(26) 사이에, 에칭 마스크막(28)을 가져도 된다.
＜흡수체막＞
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(110)의 흡수체막(24)은, 보호막(14)의 위에 형성된다. 흡수체막(24)의 기본적인 기능은, EUV 광을 흡수하는 것이다. 흡수체막(24)은, EUV 광의 흡수를 목적으로 한 흡수체막(24)이어도 되고, EUV 광의 위상차도 고려한 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(24)이어도 된다. 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(24)이란, EUV 광을 흡수하는 동시에, EUV 광의 일부를 반사시켜 위상을 시프트시키는 것이다. 즉, 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(24)이 패터닝된 반사형 마스크(200)에 있어서, 흡수체막(24)이 형성되어 있는 부분에서는, EUV 광을 흡수하여 감광하면서, 패턴 전사에 악영향이 없는 레벨에서 일부의 EUV 광을 반사시킨다. 또, 흡수체막(24)이 형성되어 있지 않은 영역(필드부)에서는, EUV 광은, 보호막(14)을 개재하여 다층 반사막(12)에서 반사된다. 그 때문에, 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(24)으로부터의 반사광과, 필드부로부터의 반사광 사이에 원하는 위상차가 발생한다. 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(24)은, 흡수체막(24)으로부터의 반사광과, 다층 반사막(12)으로부터의 반사광과의 위상차가 170도에서 190도가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 180도 근방의 반전한 위상차의 광끼리가 패턴 에지부에서 서로 간섭함으로써, 투영 광학상의 상 콘트라스트가 향상된다. 그 상 콘트라스트의 향상에 수반하여 해상도가 오르고, 노광량 여유도, 및 초점 여유도 등의 노광에 관한 각종 여유도를 크게 할 수 있다.
흡수체막(24)은 단층의 막이어도 되고, 복수의 막(예를 들면, 하층 흡수체막 및 상층 흡수체막)으로 이루어지는 다층막이어도 된다. 단층막의 경우는, 마스크 블랭크 제조 시의 공정 수를 삭감할 수 있어 생산 효율이 향상된다. 다층막의 경우에는, 상층 흡수체막이, 광을 이용한 마스크 패턴 결함 검사 시의 반사 방지막이 되도록, 그 광학 정수와 막 두께를 적당히 설정할 수 있다. 이것에 의해, 광을 이용한 마스크 패턴 결함 검사 시의 검사 감도가 향상된다. 또, 상층 흡수체막에 산화 내성이 향상되는 산소(O) 및 질소(N) 등이 첨가된 막을 이용하면, 경시(經時) 안정성이 향상된다. 이와 같이, 흡수체막(24)을 다층막으로 함으로써, 흡수체막(24)에 다양한 기능을 부가하는 것이 가능해진다. 흡수체막(24)이 위상 시프트 기능을 갖는 경우에는, 다층막으로 함으로써 광학면에서의 조정의 범위를 크게 할 수 있으므로, 원하는 반사율을 얻는 것이 용이해진다.
흡수체막(24)의 재료로는, EUV 광을 흡수하는 기능을 갖고, 에칭 등에 의해 가공이 가능(바람직하게는 염소(Cl)계 가스 및/또는 불소(F)계 가스의 드라이 에칭으로 에칭 가능)하며, 보호막(14)에 대해 에칭 선택비가 높은 재료인 한, 특별히 한정되지 않는다. 그와 같은 기능을 갖는 것으로서, 팔라듐(Pd), 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 코발트(Co), 망간(Mn), 주석(Sn), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 니켈(Ni), 하프늄(Hf), 철(Fe), 구리(Cu), 텔루르(Te), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오브(Nb), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 및 규소(Si)로부터 선택되는 적어도 하나의 금속, 또는 이들의 화합물(합금)을 바람직하게 이용할 수 있다.
흡수체막(24)은, DC 스퍼터링법 및 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 탄탈 화합물 등의 흡수체막(24)은, 탄탈 및 붕소를 포함하는 타겟을 이용하며, 산소 또는 질소를 첨가한 아르곤 가스를 이용한 반응성 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다.
흡수체막(24)을 형성하기 위한 탄탈 화합물은, Ta와 상술한 금속과의 합금을 포함한다. 흡수체막(24)이 Ta의 합금인 경우, 평활성 및 평탄성의 점에서, 흡수체막(24)의 결정 상태는, 아몰퍼스상 또는 미결정의 구조인 것이 바람직하다. 흡수체막(24)의 표면이 평활 또는 평탄하지 않은 경우, 흡수체 패턴(24a)의 에지 러프니스가 커져, 패턴의 치수 정밀도가 나빠지는 경우가 있다. 흡수체막(24)의 바람직한 표면 거칠기는, 제곱 평균 평방근 거칠기(Rms)로, 0.5nm 이하이고, 보다 바람직하게는 0.4nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.3nm 이하이다.
흡수체막(24)을 형성하기 위한 탄탈 화합물의 예로서, Ta와 B를 포함하는 화합물, Ta와 N을 포함하는 화합물, Ta와 O와 N을 포함하는 화합물, Ta와 B를 포함하고, 또한 O와 N 중 적어도 어느 것을 포함하는 화합물, Ta와 Si를 포함하는 화합물, Ta와 Si와 N을 포함하는 화합물, Ta와 Ge를 포함하는 화합물, 및 Ta와 Ge와 N을 포함하는 화합물 등을 들 수 있다.
Ta는, EUV 광의 흡수 계수가 크고, 또, 염소계 가스 또는 불소계 가스로 용이하게 드라이 에칭하는 것이 가능한 재료이다. 그 때문에, Ta는, 가공성이 뛰어난 흡수체막(24)의 재료라고 할 수 있다. 또한 Ta에 B, Si 및/또는 Ge 등을 첨가함으로써, 아몰퍼스상의 재료를 용이하게 얻을 수 있다. 그 결과, 흡수체막(24)의 평활성을 향상시킬 수 있다. 또, Ta에 N 및/또는 O를 첨가하면, 흡수체막(24)의 산화에 대한 내성이 향상되기 때문에, 경시적인 안정성을 향상시킬 수 있다.
＜에칭 마스크막＞
흡수체막(24)의 위에는, 에칭 마스크막(28)을 형성해도 된다. 에칭 마스크막(28)의 재료로는, 에칭 마스크막(28)에 대한 흡수체막(24)의 에칭 선택비가 높은 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 에칭 마스크막(28)에 대한 흡수체막(24)의 에칭 선택비는, 1.5 이상이 바람직하고, 3 이상이 더욱 바람직하다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(110)는, 흡수체막(24)의 위에, 크롬(Cr)을 포함하는 에칭 마스크막(28)을 갖는 것이 바람직하다. 흡수체막(24)을 불소계 가스로 에칭하는 경우에는, 에칭 마스크막(28)의 재료로서, 크롬 또는 크롬 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 크롬 화합물의 예로는, Cr과, N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다. 에칭 마스크막(28)은, CrN, CrO, CrC, CrON, CrOC, CrCN 또는 CrOCN을 포함하는 것이 보다 바람직하고, 크롬 및 산소를 포함하는 CrO계막(CrO 막, CrON 막, CrOC 막 또는 CrOCN 막)인 것이 더욱 바람직하다.
흡수체막(24)을 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스로 에칭하는 경우에는, 에칭 마스크막(28)의 재료로서, 규소 또는 규소 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 규소 화합물의 예로서, Si와, N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료, 그리고 규소 및 규소 화합물에 금속을 포함하는 금속 규소(금속 실리사이드), 및 금속 규소 화합물(금속 실리사이드 화합물) 등을 들 수 있다. 금속 규소 화합물의 예로는, 금속과, Si와, N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다.
에칭 마스크막(28)의 막 두께는, 패턴을 정밀도 좋게 흡수체막(24)에 형성하기 위해, 3nm 이상인 것이 바람직하다. 또, 에칭 마스크막(28)의 막 두께는, 레지스트막(26)의 막 두께를 얇게 하기 위해, 15nm 이하인 것이 바람직하다.
＜이면 도전막＞
기판(100)의 이면(다층 반사막(12)이 형성된 측과 반대측의 면)의 위에, 정전 척용 이면 도전막(22)을 형성해도 된다. 정전 척용으로서, 이면 도전막(22)에 요구되는 시트 저항은, 통상 100Ω/□(Ω/square) 이하이다. 이면 도전막(22)은, 예를 들면, 크롬 또는 탄탈 등의 금속, 또는 그들의 합금의 타겟을 사용한 마그네트론 스퍼터링법 또는 이온 빔 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이면 도전막(22)의 재료는, 크롬(Cr) 또는 탄탈(Ta)을 포함하는 재료인 것이 바람직하다. 예를 들면, 이면 도전막(22)의 재료는, Cr에, 붕소, 질소, 산소, 및 탄소로부터 선택되는 적어도 하나를 함유한 Cr 화합물인 것이 바람직하다. Cr 화합물로는, 예를 들면, CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN 및 CrBOCN 등을 들 수 있다. 또, 이면 도전막(22)의 재료는, Ta(탄탈), Ta를 함유하는 합금, 또는 이들 중 어느 것에 붕소, 질소, 산소, 및 탄소 중 적어도 하나를 함유한 Ta 화합물인 것이 바람직하다. Ta 화합물로는, 예를 들면, 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 도전막(22)의 막 두께는, 정전 척용 막으로서 기능하는 한 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 10nm에서 200nm이다.
＜반사형 마스크＞
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(110)를 사용하여, 본 실시형태의 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다. 이하, 반사형 마스크의 제조 방법의 예에 대해 설명한다.
도 4a-4e는, 반사형 마스크(200)의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 4a-4e에 나타내는 바와 같이, 우선, 기판(10)과, 기판(10)의 위에 형성된 다층 반사막(12)과, 다층 반사막(12)의 위에 형성된 보호막(14)(Si 재료층(16) 및 보호층(18))과, 보호막(14)의 위에 형성된 흡수체막(24)을 갖는 반사형 마스크 블랭크(110)를 준비한다(도 4a). 다음으로, 흡수체막(24)의 위에, 레지스트막(26)을 형성한다(도 4b). 레지스트막(26)에, 전자선 묘화 장치에 의해 패턴을 묘화하고, 추가로 현상·린스 공정을 거침으로써, 레지스트 패턴(26a)을 형성한다(도 4c).
레지스트 패턴(26a)을 마스크로 하여, 흡수체막(24)을 드라이 에칭한다. 이것에 의해, 흡수체막(24)의 레지스트 패턴(26a)에 의해 피복되어 있지 않은 부분이 에칭되어, 흡수체 패턴(24a)이 형성된다(도 4d).
흡수체막(24)의 에칭 가스로는, 예를 들면, 불소계 가스 및/또는 염소계 가스를 이용할 수 있다. 불소계 가스로는, CF4, CHF3, C2F6, C3F6, C4F6, C4F8, CH2F2, CH3F, C3F8, SF6, 및 F2 등을 이용할 수 있다. 염소계 가스로는, Cl2, SiCl4, CHCl3, CCl4, 및 BCl3 등을 이용할 수 있다. 또, 불소계 가스 및/또는 염소계 가스와, O2를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스를 이용할 수 있다. 이들 에칭 가스는, 필요에 따라, 추가로, He 및/또는 Ar 등의 불활성 가스를 포함할 수 있다.
흡수체 패턴(24a)이 형성된 후, 레지스트 박리액에 의해 레지스트 패턴(26a)을 제거한다. 레지스트 패턴(26a)을 제거한 후, 산성 또는 알칼리성의 수용액을 이용한 웨트 세정 공정을 거침으로써, 본 실시형태의 반사형 마스크(200)가 얻어진다(도 4e).
또한, 흡수체막(24)의 위에 에칭 마스크막(28)이 형성된 반사형 마스크 블랭크(110)를 이용한 경우에는, 레지스트 패턴(26a)을 마스크로서 이용하여 에칭 마스크막(28)에 패턴(에칭 마스크 패턴)을 형성한 후, 에칭 마스크 패턴을 마스크로서 이용하여 흡수체막(24)에 패턴을 형성하는 공정이 추가된다.
이렇게 하여 얻어진 반사형 마스크(200)는, 기판(10)의 위에, 다층 반사막(12), 보호막(14)(Si 재료층(16) 및 보호층(18)), 및 흡수체 패턴(24a)이 적층된 구성을 갖고 있다.
다층 반사막(12)(보호막(14)을 포함한다)이 노출되어 있는 영역(30)은, EUV 광을 반사하는 기능을 갖고 있다. 다층 반사막(12)(보호막(14)을 포함한다)이 흡수체 패턴(24a)에 의해 덮여 있는 영역(32)은, EUV 광을 흡수하는 기능을 갖고 있다. 본 실시형태의 반사형 마스크(200)에 의하면, 반사율이 예를 들면 2.5％ 이하가 되는 것과 같은 흡수체 패턴(24a)의 두께를 종래보다도 얇게 할 수 있기 때문에, 보다 미세한 패턴을 피전사체에 전사할 수 있다.
＜반도체 장치의 제조 방법＞
본 실시형태의 반사형 마스크(200)를 사용한 리소그래피에 의해, 반도체 기판 상에 전사 패턴을 형성할 수 있다. 이 전사 패턴은, 반사형 마스크(200)의 패턴이 전사된 형상을 갖고 있다. 반도체 기판 상에 반사형 마스크(200)에 의해 전사 패턴을 형성함으로써, 반도체 장치를 제조할 수 있다.
도 5를 이용하여, 레지스트 부착 반도체 기판(56)에 EUV 광에 의해 패턴을 전사하는 방법에 대해 설명한다.
도 5는, 패턴 전사 장치(50)를 나타내고 있다. 패턴 전사 장치(50)는, 레이저 플라스마 X선원(52), 반사형 마스크(200), 및 축소 광학계(54) 등을 구비하고 있다. 축소 광학계(54)로는, X선 반사 미러가 이용되고 있다.
반사형 마스크(200)에서 반사된 패턴은, 축소 광학계(54)에 의해, 통상 1/4 정도로 축소된다. 예를 들면, 노광 파장으로서 13∼14nm의 파장대를 사용하고, 광로가 진공 중이 되도록 미리 설정한다. 이와 같은 조건으로, 레이저 플라스마 X선원(52)에서 발생한 EUV 광을, 반사형 마스크(200)에 입사시킨다. 반사형 마스크(200)에 의해 반사된 광을, 축소 광학계(54)를 통하여, 레지스트 부착 반도체 기판(56) 상에 전사한다.
반사형 마스크(200)에 의해 반사된 광은, 축소 광학계(54)에 입사한다. 축소 광학계(54)에 입사한 광은, 레지스트 부착 반도체 기판(56) 상의 레지스트층에 전사 패턴을 형성한다. 노광된 레지스트층을 현상함으로써, 레지스트 부착 반도체 기판(56) 상에 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 레지스트 패턴을 마스크로 하여 반도체 기판(56)을 에칭함으로써, 반도체 기판 상에 예를 들면 소정의 배선 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같은 공정 및 그 외의 필요한 공정을 거침으로써, 반도체 장치가 제조된다.
실시예
이하, 실시예, 참고예 및 비교예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
(다층 반사막 부착 기판(100)의 제작)
우선, 제 1 주표면 및 제 2 주표면이 연마된 6025 사이즈(약 152mm×152mm×6.35mm)의 기판(10)을 준비했다. 이 기판(10)은, 저열팽창 유리(SiO2-TiO2계 유리)로 이루어지는 기판이다. 기판(10)의 주표면은, 조(粗)연마 가공 공정, 정밀 연마 가공 공정, 국소 가공 공정, 및 터치 연마 가공 공정에 의해 연마했다.
다음으로, 기판(10)의 주표면(제 1 주표면) 상에, 다층 반사막(12)을 형성했다. 기판(10) 상에 형성되는 다층 반사막(12)은, 파장 13.5nm의 EUV 광에 적합한 다층 반사막(12)으로 하기 위해, Mo와 Si로 이루어지는 주기 다층 반사막(12)으로 했다. 다층 반사막(12)은, Mo 타겟과 Si 타겟을 사용하고, 프로세스 가스로서 크립톤(Kr)을 이용한 이온 빔 스퍼터링법에 의해, 기판(10) 상에 Mo 막 및 Si 막을 교대로 적층하여 형성했다. 먼저, Si 막을 4.2nm의 두께로 성막하고, 계속해서, Mo 막을 2.8nm의 두께로 성막했다. 이것을 1 주기로 하고, 마찬가지로 하여 40 주기 적층해, 다층 반사막(12)을 형성했다.
다음으로, 다층 반사막(12)의 위에, Si 재료층(16)을 형성했다. Si 재료층(16)은, SiC 소결체 또는 SiN 소결체로 이루어지는 타겟을 이용하여, Ar 가스 분위기 중에서, 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 3.5nm의 두께로 성막했다. 또한, 타겟으로서 이용한 SiC 소결체 또는 SiN 소결체에는, 소결 조제로서, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 첨가했다. 한편, 참고예 1에서는, Si 재료층을 형성하기 위해, SiN 소결체를 타겟으로서 이용했다. 이 타겟에 소결 조제는 첨가하지 않았다. 참고예 2에서는, Si 재료층을 형성하기 위해, SiC 소결체를 타겟으로서 이용했다. 이 타겟에 소결 조제는 첨가하지 않았다. 비교예 1에서는, Si 재료층을 형성하기 위해, Si 단체를 타겟으로서 이용했다.
다음으로, Si 재료층(16)의 위에, 보호층(18)으로서 RuNb 막을 형성했다. 보호층(18)은, RuNb 타겟을 사용하고, Ar 가스 분위기 중에서, 마그네트론 스퍼터링법에 의해 3.5nm의 두께로 형성했다.
(다층 반사막 부착 기판(100)의 평가)
상기에서 제작한 실시예, 참고예 및 비교예의 다층 반사막 부착 기판(100)을 이용하여, 다층 반사막 부착 기판(100)을 가열한 후의 반사율의 변화의 유무, 및 보호막(14) 중의 SiO2 층의 형성의 유무를 확인했다.
구체적으로는, 우선, 실시예, 참고예 및 비교예의 다층 반사막 부착 기판(100)의 EUV 광에 대한 반사율을 측정했다. 다음으로, 다층 반사막 부착 기판(100)을, 대기 분위기 중, 200℃에서, 10분간 가열했다. 다층 반사막 부착 기판(100)을 가열한 후, 다층 반사막 부착 기판(100)의 EUV 광에 대한 반사율을 측정했다. 가열 후에 있어서의 다층 반사막 부착 기판(100)의 반사율(％)로부터 가열 전에 있어서의 다층 반사막 부착 기판(100)의 반사율(％)을 뺌으로써, 다층 반사막 부착 기판(100)의 반사율의 변화를 평가했다.
또, 다층 반사막 부착 기판(100)을, 200℃에서, 10분간 가열한 후, 보호막(14)의 단면을 전자현미경으로 관찰함으로써, 보호막(14) 중에 SiO2 층이 형성되어 있는지 여부를 확인했다.
이하의 표 1에, 다층 반사막 부착 기판(100)의 반사율의 변화의 유무, 및 보호막(14) 중의 SiO2 층의 형성의 유무의 확인 결과를 나타낸다. 또, 이하의 표 1에, 다층 반사막 부착 기판(100)을 가열한 후의, 실시예, 참고예 및 비교예에 있어서의, Si 재료층(16)의 막 조성 및 막 두께를 나타낸다. Si 재료층(16)의 막 조성 및 금속 산화물은, X선 광전자 분광법(XPS) 및 다이나믹 SIMS(2차 이온 질량 분석법)에 의해 측정했다. 또, RuNb 막의 조성은, X선 광전자 분광법(XPS)에 의해 측정한바, Ru:Nb＝80:20이었다.
[표 1]
표 1에 나타내는 결과를 보면 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1∼8, 참고예 1 및 2의 다층 반사막 부착 기판(100)에서는, 200℃에서 가열한 전후에 있어서, EUV 광에 대한 다층 반사막 부착 기판(100)의 반사율은 대부분 변화하고 있지 않았다. 특히, 실시예 3 및 4의 반사율의 변화는 적었다. 실시예 1∼8, 참고예 1 및 2에서는, Si 재료층(16)이 SiN 층 또는 SiC 층이기 때문에, Si 재료층(16)으로부터 보호층(18)으로의 Si의 확산이 억제되어 있으며, 보호층(18) 중의 금속 실리사이드(RuSi)의 형성이 억제된 것이 그 원인이라고 추찰(推察)된다.
한편, 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(100)에서는, 200℃에서 가열한 전후에 있어서, EUV 광에 대한 다층 반사막 부착 기판(100)의 반사율이 크게 변화하고 있었다. 비교예 1에서는, Si 재료층(16)으로부터 보호층(18)으로 Si가 확산됐기 때문에, 보호층(18) 중에서 금속 실리사이드(RuSi)가 형성된 것이 그 원인이라고 추찰된다.
또, 실시예 1∼8의 다층 반사막 부착 기판(100)에서는, 200℃에서 가열한 후에 있어서, 보호막(14) 중에 SiO2 층은 발생하고 있지 않았다. 실시예 1∼8에서는, Si 재료층(16)에 금속 산화물이 첨가되어 있기 때문에, 보호막(14) 중에 있어서의 SiO2의 발생이 억제된 것이 그 원인이라고 추찰된다. 한편, 참고예 1, 2 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(100)에서는, 200℃에서 가열한 후에 있어서, 보호막(14) 중에 SiO2 층이 발생하고 있었다. 참고예 1, 2 및 비교예 1에서는, Si 재료층(16)에 금속 산화물이 첨가되어 있지 않았기 때문에, 보호막(14) 중에 있어서 SiO2가 발생한 것이 그 원인이라고 추찰된다.
10: 기판
12: 다층 반사막
14: 보호막 16: Si 재료층
18: 보호층 22: 이면 도전막
24a: 흡수체 패턴 24: 흡수체막
26a: 레지스트 패턴 26: 레지스트막
28: 에칭 마스크막 50: 패턴 전사 장치
100: 다층 반사막 부착 기판 110: 반사형 마스크 블랭크
200: 반사형 마스크
14: 보호막 16: Si 재료층
18: 보호층 22: 이면 도전막
24a: 흡수체 패턴 24: 흡수체막
26a: 레지스트 패턴 26: 레지스트막
28: 에칭 마스크막 50: 패턴 전사 장치
100: 다층 반사막 부착 기판 110: 반사형 마스크 블랭크
200: 반사형 마스크
Claims (6)
- 기판과, 상기 기판의 위에 설치된 다층 반사막과, 상기 다층 반사막의 위에 설치된 보호막을 갖는 다층 반사막 부착 기판으로서,
상기 보호막은, 상기 다층 반사막과 접하는 측에, 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 SiN 재료층 또는 규소(Si) 및 탄소(C)를 포함하는 SiC 재료층을 포함하고,
상기 SiN 재료층 또는 SiC 재료층은, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속은, Y 및 Zr로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보호막은, 상기 SiN 재료층 또는 SiC 재료층의 위에 Ru계 재료층을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 상기 보호막의 위에, 흡수체막을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제 4 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝한 흡수체 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제 5 항에 기재한 반사형 마스크를 이용해, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하여, 피전사체에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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