KR20230161430A - 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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마사노리 나카가와
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호야 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 수소 분위기 중에서의 EUV 노광 환경하에 있어서, 기판 에지부의 블리스터의 발생을 억제할 수 있는 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공한다.
반사형 마스크 블랭크(100)는, 기판(10)과, 기판(10) 상의 다층 반사막(12)과, 다층 반사막(12) 상의 보호막(14)과, 보호막(14) 상의 흡수체막(16)을 구비한다. 기판(10)의 중심에서의 흡수체막(16)의 막 두께가 Tnm일 때, 기판(10)의 측면(10c)에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 흡수체막(16)의 막 두께가 35nm 이하 또는 (T-5)nm 이하의 어느 작은 개소가 적어도 하나 존재한다.

Description

반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법
본 발명은, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
근래에 있어서의 초(超)LSI 디바이스의 고밀도화, 고정밀도화의 한층 더한 요구에 수반하여, 극자외(Extreme Ultra Violet, 이하 「EUV」라고 한다.)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.
EUV 리소그래피에 이용되는 반사형 마스크는, 기판 상에 형성되고, 노광광을 반사하기 위한 다층 반사막과, 다층 반사막 위에 형성되고, 노광광을 흡수하기 위한 패턴상(狀)의 흡수체막인 흡수체 패턴을 갖는다. 반도체 기판 상에 패턴 전사를 행하기 위한 노광 장치에 탑재된 반사형 마스크에 입사한 EUV 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 전사됨으로써 원하는 회로 패턴을 형성할 수 있다.
예를 들면 특허문헌 1에는, 기판 상에, EUV 광을 반사하는 다층 반사막, 해당 다층 반사막을 보호하기 위한 보호막, EUV 광을 흡수하는 흡수체막 및 레지스트막이 순서대로 형성된 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 기판의 중심에서부터 상기 다층 반사막의 외주단(外周端)까지의 거리를 L(ML), 상기 기판의 중심에서부터 상기 보호막의 외주단까지의 거리를 L(Cap), 상기 기판의 중심에서부터 상기 흡수체막의 외주단까지의 거리를 L(Abs), 상기 기판의 중심에서부터 상기 레지스트막의 외주단까지의 거리를 L(Res)이라고 했을 때, L(Abs)＞L(Res)＞L(Cap)≥L(ML)이고, 또한, 상기 레지스트막의 외주단이 상기 기판의 외주단보다도 중심측에 존재하는 반사형 마스크 블랭크가 기재되어 있다.
또 예를 들면 특허문헌 2에는, 기판과, 해당 기판 상에 순차 형성된 노광광을 반사하는 다층 반사막과 노광광을 흡수하는 흡수막을 구비하고, 상기 다층 반사막은 굴절률이 다른 중원소(重元素) 재료막과 경원소(輕元素) 재료막을 교대로 적층하여 이루어지는 노광용 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 다층 반사막 중의 적어도 중원소 재료막의 둘레 단부를 보호하는 보호층을 갖는 노광용 반사형 마스크 블랭크가 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, 다층 반사막의 성막 영역보다 크게 되는 성막 영역에 흡수막을 성막하는 것이 기재되어 있다.
국제공개 제2014/021235호 공보 일본국 특개2003-257824호 공보
상술한 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크는, 기판 상에, 다층 반사막, 보호막, 흡수체막 등이 순서대로 적층된 구조를 갖고 있다. 반사형 마스크를 제조하는 경우, 우선 반사형 마스크 블랭크의 표면에 전자선 묘화용의 레지스트막을 형성한다. 다음으로, 이 레지스트막에 대하여 원하는 패턴을 전자선으로 묘화하고, 패턴의 현상을 행하여 레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 흡수체막을 드라이 에칭해 흡수체 패턴(전사 패턴)을 형성한다. 이것에 의해, 다층 반사막 상에 흡수체 패턴이 형성된 반사형 마스크를 제조할 수 있다.
그런데, 반사형 마스크에 반사시킨 EUV 광에 의해 반도체 기판 상에 집적회로 패턴을 전사하는 EUV 노광 장치에 있어서, EUV 광은 가스 분자에 의해 강하게 흡수되기 때문에, 일반적으로는 광학계 용기 내를 고(高)진공으로 유지할 필요가 있다. 그러나, 고진공 중이어도 수분이나 탄화수소 등의 불순물을 완전히 없애지는 못하여, 이들 불순물이 EUV 광에 노출되면, 미러 표면에 탄소막 등이 퇴적하여, 반사율의 저하를 초래한다. EUV 노광 장치에서는, 이와 같은 컨테미네이션을 억제하기 위해, EUV 광의 투과성이 높은 수소 분위기 중에서의 노광이 행하여지고 있다.
그러나, 반사형 마스크에 EUV 광을 조사한 경우, 유리 기판과 그 표면에 성막된 막과의 계면의 일부에 물집 모양의 결함(이하 「블리스터」라고 한다.)이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 블리스터에서 발생한 막 벗겨짐이 다층 반사막 상이나 흡수체막 상 등에 비산하면, EUV 노광에 영향을 주는 치명적인 결함이 되어, 반사형 마스크로서의 사용을 할 수 없게 된다는 과제가 발생한다. 이와 같은 블리스터 발생의 주된 요인으로는, EUV 광에 의해 분해된 수소가 적층막의 내부에 도입되어, 특정의 막 계면에서 수소 내압이 높아지는 것, 및 수소 내압이 높은 계면에 막의 응력이 부하를 주는 것을 들 수 있다.
본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 수소 분위기 중에서의 EUV 노광 환경하에 있어서, 기판 에지부의 블리스터의 발생을 억제할 수 있는 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1) 기판과, 해당 기판 상의 다층 반사막과, 해당 다층 반사막 상의 보호막과, 해당 보호막 상의 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 기판의 중심에서의 상기 흡수체막의 막 두께가 Tnm일 때, 상기 기판의 측면에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 상기 흡수체막의 막 두께가 35nm 이하 또는 (T-5)nm 이하의 어느 작은 개소가 적어도 하나 존재하는 반사형 마스크 블랭크.
(구성 2) 상기 기판의 중심에서부터 상기 다층 반사막의 외주단까지의 거리를 Lml, 상기 기판의 중심에서부터 상기 보호막의 외주단까지의 거리를 Lcap라고 했을 때, Lml＜Lcap이고, 상기 기판의 측면에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 상기 보호막 및 상기 흡수체막의 합계 막 두께가 4.5nm 이상인 개소가 적어도 하나 존재하는 구성 1에 기재한 반사형 마스크 블랭크.
(구성 3) 상기 흡수체막이, 탄탈(Ta), 팔라듐(Pd), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 이트륨(Y), 니오브(Nb), 바나듐(V), 티탄(Ti), 란탄(La) 및 스칸듐(Sc)으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 구성 1 또는 2에 기재한 반사형 마스크 블랭크.
(구성 4) 반사형 마스크 블랭크는, 상기 기판의 중심에서의 상기 흡수체막의 막 두께 Tnm가 30nm 이상인 구성 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크.
(구성 5) 반사형 마스크 블랭크는, 상기 보호막이 루테늄(Ru)을 포함하는 구성 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크.
(구성 6) 구성 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 흡수체막이 패터닝된 흡수체 패턴을 갖는 반사형 마스크.
(구성 7) EUV 광을 생성하는 노광 생성부를 갖는 노광 장치에, 구성 6에 기재한 반사형 마스크를 세트하고, 피(被)전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 수소 분위기 EUV 노광 환경하에서의 반사형 마스크의 블리스터의 발생을 억제할 수 있는 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 반사형 마스크 블랭크의 에지부의 종단면 구조를 예시하는 모식 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시형태에 의한 반사형 마스크 블랭크의 에지부의 종단면 구조를 추가로 예시하는 모식 단면도이다.
도 3은, 에지 린스 후의 반사형 마스크 블랭크의 에지부를 예시하는 모식 단면도이다.
도 4a는, 반사형 마스크의 제조 방법을 예시하는 모식도이다.
도 4b는, 반사형 마스크의 제조 방법을 추가로 예시하는 모식도이다.
도 4c는, 반사형 마스크의 제조 방법을 추가로 예시하는 모식도이다.
도 4d는, 반사형 마스크의 제조 방법을 추가로 예시하는 모식도이다.
도 4e는, 반사형 마스크의 제조 방법을 추가로 예시하는 모식도이다.
도 4f는, 반사형 마스크의 제조 방법을 추가로 예시하는 모식도이다.
도 5는, EUV 노광 장치의 개략 구성을 예시하는 도면이다.
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.
본 명세서에 있어서, 기판이나 막의 「위에」란, 그 기판이나 막의 상면에 접촉하는 경우뿐만 아니라, 그 기판이나 막의 상면에 접촉하지 않는 경우도 포함한다. 즉, 기판이나 막의 「위에」란, 그 기판이나 막의 위쪽에 새로운 막이 형성되는 경우나, 그 기판이나 막과의 사이에 다른 막이 개재되어 있는 경우 등을 포함한다. 또, 「위에」란, 반드시 연직 방향에서의 상측을 의미하는 것은 아니다. 「위에」란, 기판이나 막 등의 상대적인 위치 관계를 나타내고 있는 것에 불과하다.
도 1 및 2는, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 일례를 나타내는 모식 단면도이며, 기판(10)의 외주단부를 확대한 도면이다. 도 1 및 2에 나타내는 반사형 마스크 블랭크(100)는, 기판(10)과, 기판(10) 위에 형성된 다층 반사막(12)과, 다층 반사막(12) 위에 형성된 보호막(14)과, 보호막(14) 위에 형성된 흡수체막(16)을 갖는다. 또한, 흡수체막(16)은, 보호막(14)에 접하도록 형성된 버퍼층과, 버퍼층 위에 형성된 흡수층을 포함하는 2층 구조여도 된다. 흡수체막(16) 위에는, 에칭 마스크막(24)이 형성되어도 된다. 기판(10)의 이면(다층 반사막(12)이 형성된 주표면(10a)과는 반대측의 주표면(10b))에는, 정전 척용의 이면 도전막(22)이 형성되어도 된다.
＜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 주표면(10a)은, 평탄도를 높이기 위해 가공되는 것이 바람직하다. 기판(10)의 주표면(10a)의 평탄도를 높임으로써, 패턴의 위치 정밀도나 전사 정밀도를 높일 수 있다. 예를 들면, EUV 노광의 경우, 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면(10a)의 132mm×132mm의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또, 전사 패턴이 형성되는 측과는 반대측의 주표면(이면)(10b)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 표시되는 표면의 휨(변형량)을 나타내는 값으로, 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 절대값이다.
EUV 노광의 경우, 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면(10a)의 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. 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 또는 그 화합물의 박막(고굴절률층)과, 저굴절률 재료인 중원소 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)과는 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 반사막의 표면의 반사율이 감소되어 버리므로, 그 저굴절률층 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.
다층 반사막(12)에 포함되는 고굴절률층은, Si를 포함하는 재료로 이루어지는 층이다. 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.
다층 반사막(12)에 포함되는 저굴절률층은, 전이금속을 포함하는 재료로 이루어지는 층이다. 저굴절률층에 포함되는 전이금속은, Mo, Ru, Rh 및 Pt로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 전이금속인 것이 바람직하다. 저굴절률층은, Mo를 포함하는 재료로 이루어지는 층인 것이 보다 바람직하다.
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.
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 만족하도록 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＞
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 다층 반사막(12) 위에 형성된 보호막(14)을 갖는다. 보호막(14)은, 후술하는 반사형 마스크(110)의 제조 공정에 있어서의 드라이 에칭 및 세정으로부터 다층 반사막(12)을 보호하는 기능을 갖는다. 또, 보호막(14)은, 전자선(EB)을 이용한 전사 패턴의 흑결함 수정 시에, 다층 반사막(12)을 보호하는 기능도 갖고 있다. 다층 반사막(12) 위에 보호막(14)을 형성함으로써, 반사형 마스크(110)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. 보호막(14)은, 다층 반사막(12)의 성막 후에, 이온 빔 스퍼터링법에 의해 연속적으로 성막해도 된다.
보호막(14)은, 흡수체막(16)과 에칭 선택성이 다른 재료에 의해 형성할 수 있다. 보호막(14)의 재료로는, 예를 들면, Ru, Ru-(Nb, Rh, Zr, Y, B, Ti, La, Mo), Si-(Ru, Rh, Cr, B), Si, Zr, Nb, La, B 등의 재료를 사용할 수 있다. 이들 중, 루테늄(Ru)을 포함하는 재료를 적용하면, 다층 반사막(12)의 반사율 특성이 보다 양호해진다. 구체적으로는, Ru, Ru-(Nb, Rh, Zr, Y, B, Ti, La, Mo)인 것이 바람직하다. 이와 같은 보호막(14)은, 특히, 흡수체막(16)을 Ta계 재료로 하고, Cl계 가스의 드라이 에칭으로 해당 흡수체막(16)을 패터닝하는 경우에 유효하다.
＜흡수체막＞
전사 패턴이 형성되는 흡수체막(16)은, EUV 광의 흡수를 목적으로 한 층이어도 되고, EUV 광의 위상차도 고려한 위상 시프트 기능을 갖는 층이어도 된다. 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(16)이란, EUV 광을 흡수하는 동시에 일부를 반사시켜 위상을 시프트시키는 것이다. 즉, 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(16)이 패터닝된 반사형 마스크에 있어서, 흡수체막(16)이 형성되어 있는 부분에서는, EUV 광을 흡수하여 감광(減光)하면서 패턴 전사에 악영향이 없는 레벨에서 일부의 광을 반사시킨다. 또, 흡수체막(16)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(16)으로부터의 반사광과, 필드부로부터의 반사광과의 사이에 원하는 위상차가 발생한다. 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(16)은, 흡수체막(16)으로부터의 반사광과, 다층 반사막(12)으로부터의 반사광과의 위상차가 170도에서 190도가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 180도 근방의 반전된 위상차의 광끼리가 패턴 에지부에서 서로 간섭함으로써, 투영 광학상(像)의 상 콘트라스트가 향상된다. 그 상 콘트라스트의 향상에 수반하여 해상도가 올라가, 노광량 여유도(裕度) 및 초점 여유도 등의 노광에 관한 각종 여유도를 크게 할 수 있다.
흡수체막(16)은 단층의 막이어도 되고, 복수의 막으로 이루어지는 다층막이어도 된다. 단층막인 경우는, 마스크 블랭크 제조 시의 공정수를 삭감할 수 있어 생산 효율이 향상된다. 다층막인 경우에는, 상층의 흡수층이, 광을 이용한 마스크 패턴 결함 검사 시의 반사 방지막이 되도록, 그 광학 상수와 막 두께를 적당히 설정할 수 있다. 이것에 의해, 광을 이용한 마스크 패턴 결함 검사 시의 검사 감도가 향상된다. 또, 상층의 흡수층에 산화 내성이 향상되는 산소(O) 및 질소(N) 등이 첨가된 막을 이용하면, 경시(經時) 안정성이 향상된다. 이와 같이, 흡수체막(16)을 다층막으로 함으로써, 흡수체막(16)에 다양한 기능을 부가하는 것이 가능해진다. 흡수체막(16)이 위상 시프트 기능을 갖는 경우에는, 다층막으로 함으로써, 광학면에서의 조정의 범위를 크게 할 수 있으므로, 원하는 반사율을 얻는 것이 용이하게 된다.
흡수체막(16)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 대하여 에칭 선택비가 높은 재료인 한 특별히 한정되지 않는다. 그와 같은 기능을 갖는 재료로는, 탄탈(Ta), 팔라듐(Pd), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 이트륨(Y), 니오브(Nb), 바나듐(V), 티탄(Ti), 란탄(La), 스칸듐(Sc), 은(Ag), 백금(Pt), 금(Au), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 코발트(Co), 망간(Mn), 주석(Sn), 니켈(Ni), 철(Fe), 동(Cu), 텔루르(Te), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo) 및 규소(Si)로부터 선택되는 적어도 하나의 금속, 또는 이들의 화합물을 바람직하게 이용할 수 있다. 또, 흡수체막(16)은, 특히 수소의 흡장(吸藏) 특성이 비교적 높은 탄탈(Ta), 팔라듐(Pd), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 이트륨(Y), 니오브(Nb), 바나듐(V), 티탄(Ti), 란탄(La) 및 스칸듐(Sc)으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 경우라도, 기판 에지부의 블리스터의 발생을 억제할 수 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 중심에서의 흡수체막(16)의 막 두께(이것을 「중심부 막 두께(Tc_abs)」라고 한다.)는 30nm 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40nm 이상이다. 흡수체막(16)의 전면(全面)에 걸친 평균 막 두께는, 80nm 이하가 바람직하고, 70nm 이하가 보다 바람직하다. 또, 기판(10)의 측면(10c)에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서 측정되는 흡수체막(16)의 최대 막 두께(이것을 「에지부 막 두께(Te_abs)」라고 한다.)가 35nm 이하인 개소가 적어도 하나 존재하는 것이 바람직하다. 또, 중심부 막 두께(Tc_abs)가 40nm보다도 작은 경우라도, 그 막 두께(Tc_abs)를 Tnm라고 했을 때, 기판(10)의 측면(10c)에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서 측정되는 에지부 막 두께(Te_abs)가 (T-5)nm 이하인 개소가 적어도 하나 존재하는 것이 바람직하다. 또, 에지부 막 두께(Te_abs)가 35nm 이하 또한 (T-5)nm 이하인 개소가 적어도 하나 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(10)의 4개의 측면(10c)의 전부에 있어서, 에지부 막 두께(Te_abs)가 35nm 이하 또한 (T-5)nm 이하인 개소가 적어도 하나 존재하는 것이 바람직하다.
또한, 본 명세서에 있어서, 「기판의 중심(中心)」이란, 기판(10)의 중심(重心)이 있는 주표면(10a)(또는 10b) 상의 위치를 의미한다. 예를 들면 기판(10)이 사각형인 경우에는, 주표면(10a)(또는 10b) 상의 2개의 대각선이 교차하는 점의 위치가 「기판의 중심」에 해당된다. 또, 「기판의 측면」이란, 기판(10)의 외주단부에 있어서의 2개의 주표면(10a, 10b)에 대략 수직인 면(10c)을 의미하고, 「T 면」이라고 불리는 경우도 있다. 또, 막 또는 층의 「외주단」이란, 기판(10)의 중심에서부터 가장 떨어진 위치에 있는 막 또는 층의 단(端)을 의미한다.
흡수체막(16)은, DC 스퍼터링법 및 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 탄탈 화합물 등의 흡수체막(16)은, 탄탈 및 붕소를 포함하는 타겟을 이용하고, 산소 또는 질소를 첨가한 아르곤 가스를 이용한 반응성 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다. 기판(10)의 에지부에서의 흡수체막(16)의 성막 영역(기판의 중심에서부터 외주단까지의 거리) 및 경사 단면 형상(기울기(句配) 프로파일) 등은, PVD 실드의 개구 치수, 개구부의 테이퍼 형상, 실드와 기판과의 간격 등에 따라 적절히 조정이 가능하다. 또, 흡수체막(16)의 막 두께는, 마그네트론 스퍼터링법에 의한 성막 시간에 의해 조정이 가능하다.
또한, 중심에 개구부를 갖는 PVD 실드를 개재한 스퍼터링에 의해 에지부 부근에 성막되는 흡수체막(16)의 막 두께는, 기판(10)의 측면(10c)에서부터 중심을 향함에 따라 단조(單調) 증가적으로 두꺼워져 있다. 그와 같은 막 두께의 경사를 전제로 하면, 예를 들면, 기판(10)의 측면(10c)에서부터 중심을 향해 2.5mm의 위치에서 막 두께를 측정하고, 그 위치의 적어도 1 개소에서 35nm 이하의 막 두께가 측정되면, 「기판(10)의 측면(10c)에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 막 두께가 35nm 이하인 개소가 적어도 하나 존재한다」라고 할 수 있다.
흡수체막(16)을 형성하기 위한 탄탈 화합물은, Ta와 상술의 금속과의 합금을 포함한다. 흡수체막(16)이 Ta의 합금인 경우, 평활성 및 평탄성의 점에서, 흡수체막(16)의 결정 상태는, 아몰퍼스상 또는 미(微)결정의 구조인 것이 바람직하다. 흡수체막(16)의 표면이 평활 또는 평탄하지 않은 경우, 후술하는 흡수체 패턴의 에지 러프니스가 커져, 패턴의 치수 정밀도가 나빠지는 경우가 있다. 흡수체막(16)의 바람직한 표면 거칠기는, 제곱 평균 평방근 거칠기(Rms)로, 0.5nm 이하이고, 보다 바람직하게는 0.4nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.3nm 이하이다.
흡수체막(16)을 형성하기 위한 탄탈 화합물의 예로서, Ta와 B를 포함하는 화합물, Ta와 N을 포함하는 화합물, Ta와 O와 N을 포함하는 화합물, Ta와 B를 포함하고, 추가로 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(16)의 재료라고 할 수 있다. 또한 Ta에 B, Si 및/또는 Ge 등을 첨가함으로써, 아몰퍼스상의 재료를 용이하게 얻을 수 있다. 그 결과, 흡수체막(16)의 평활성을 향상시킬 수 있다. 또, Ta에 N 및/또는 O를 첨가하면, 흡수체막(16)의 산화에 대한 내성이 향상되기 때문에, 경시적인 안정성을 향상시킬 수 있다.
＜에칭 마스크막＞
흡수체막(16) 위에는, 에칭 마스크막(24)을 형성해도 된다. 에칭 마스크막(24)의 재료로는, 에칭 마스크막(24)에 대한 흡수체막(16)의 에칭 선택비가 높은 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 에칭 마스크막(24)에 대한 흡수체막(16)의 에칭 선택비는, 1.5 이상이 바람직하고, 3 이상이 더욱 바람직하다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수체막(16) 위에, 크롬(Cr)을 포함하는 에칭 마스크막(24)을 갖는 것이 바람직하다. 흡수체막(16)을 불소계 가스로 에칭하는 경우에는, 에칭 마스크막(24)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(24)은, CrN, CrO, CrC, CrON, CrOC, CrCN 또는 CrOCN을 포함하는 것이 보다 바람직하고, 크롬 및 산소를 포함하는 CrO계 막(CrO 막, CrON 막, CrOC 막 또는 CrOCN 막)인 것이 더욱 바람직하다.
흡수체막(16)을, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스로 에칭하는 경우에는, 에칭 마스크막(24)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(24)의 막 두께는, 패턴을 정밀도 좋게 흡수체막(16)에 형성하기 위해, 3nm 이상인 것이 바람직하다. 또, 에칭 마스크막(24)의 막 두께는, 레지스트막(26)의 막 두께를 얇게 하기 위해, 15nm 이하인 것이 바람직하다.
＜이면 도전막＞
기판(10)의 이면(다층 반사막(12)이 형성된 측과 반대측의 주표면(10b)) 위에, 정전 척용의 이면 도전막(22)을 형성해도 된다. 정전 척용으로서, 이면 도전막(22)에 요구되는 시트 저항은, 통상 100Ω/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 척용의 막으로서 기능하는 한 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 10nm에서 200nm인 것이 바람직하다.
수소 분위기 중에서 행하여지는 EUV 리소그래피에 있어서는, 반사형 마스크의 적층체 내부에 블리스터가 발생한다는 과제가 있다. 특히 기판의 에지부에서 이와 같은 블리스터가 발생하면, 블리스터를 기점으로 하여 발생한 막 벗겨짐이 다층 반사막 상이나 흡수체막 상 등에 비산하여, 반사형 마스크로서의 사용을 할 수 없게 된다. 그래서 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 블리스터의 발생을 억제하기 위해, 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 측면(10c)에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 흡수체막(16)의 에지부 막 두께(Te_abs)가 35nm 이하이거나, 또는 기판(10)의 중심에서의 흡수체막(16)의 중심부 막 두께(Tc_abs)를 Tnm라고 했을 때, 흡수체막(16)의 에지부 막 두께(Te_abs)가 (T-5)nm 이하인 어느 작은 개소가 적어도 하나 존재하도록 한다. 또, 에지부 막 두께(Te_abs)가 35nm 이하 또한 (T-5)nm 이하인 개소가 적어도 하나 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(10)의 4개의 측면(10c)의 전부에 있어서, 에지부 막 두께(Te_abs)가 35nm 이하 또한 (T-5)nm 이하인 개소가 적어도 하나 존재하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, EUV 광에 의해 분해된 수소가 다층막층의 내부에 도입되어, 특정의 막 계면에서 수소 내압이 높아지는 것, 및 흡수체막(16)의 응력이 하층측의 수소 내압이 높은 계면에 부하를 주는 것을, 블리스터 발생의 요인으로 여기고 있다. 또, 수 nm에서 수 100nm의 두께의 막에 있어서, 막의 응력은 그 막의 두께에 비례한다. 그래서, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 흡수체막(16)의 에지부 막 두께(Te_abs)를 35nm 이하나, 또는 중심부 막 두께(Tc_abs)(＝Tnm)보다도 5nm 이하의 어느 작은 값으로 얇게 함으로써, 흡수체막(16)이 하층측의 다층 반사막(12) 등에 주는 응력의 부하를 줄이고 있다. 이것에 의해, 다층 반사막(12) 등의 계면에 가해지는 부하가 억제되고, 그 결과로서 그들 막의 계면에 가해지는 부하에 기인하는 블리스터의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 블리스터의 발생을 억제하는 관점에서는, 흡수체막(16)의 에지부 막 두께(Te_abs)를 0nm로 할 수도 있다.
또, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수체막(16)이, 탄탈(Ta), 팔라듐(Pd), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 이트륨(Y), 니오브(Nb), 바나듐(V), 티탄(Ti), 란탄(La) 및 스칸듐(Sc)으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함한다. 이들 원소는 수소의 흡장 특성이 비교적 높은 점에서, 흡수체막(16)의 재료가 이들 원소를 포함함으로써, EUV 노광하에서 수소를 흡수체막(16)에 도입하기 쉽다. 따라서, 흡수체막(16)의 에지부 막 두께(Te_abs)를 상기의 구성으로 함으로써, 흡수체막(16)의 재료가 이들 원소를 포함하는 것이라도, 블리스터의 발생을 억제할 수 있다.
상세는 후술하지만, 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여 반사형 마스크(110)를 제조하는 경우, 우선 반사형 마스크 블랭크(100)의 표면에 전자선 묘화용의 레지스트막(26)을 형성한다. 다음으로, 이 레지스트막(26)에 대하여 원하는 패턴을 전자선 묘화하고, 패턴의 현상을 행하여 레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 흡수체막을 드라이 에칭해 흡수체 패턴(전사 패턴)을 형성한다. 이것에 의해, 다층 반사막 상에 흡수체 패턴이 형성된 반사형 마스크를 제조할 수 있다.
반사형 마스크(110)의 제조 프로세스에 있어서, 레지스트막(26)은 반사형 마스크 블랭크(100)의 전면에 형성되지만, 기판(10)의 에지에 있어서 레지스트막(26)이 박리되어 발진(發塵)하는 것을 방지하기 위해, 통상, 마스크 패턴이 형성되지 않는 에지부의 레지스트막(26)을 제거하는 에지 린스가 행하여진다(예를 들면 도 3 참조). 또, 다층 반사막(12) 상의 결함의 위치를 관리하기 위한 기준 마크(FM; Fiducial Mark)를 형성하는 경우도 있다. 이와 같은 마스크 제조 공정의 전처리에 있어서의 드라이 에칭이나 세정 등으로부터 에지부의 다층 반사막(12)을 보호하기 위해, 기판(10)의 중심에서부터 다층 반사막(12)의 외주단까지의 거리(Lml)에 대해, 기판(10)의 중심에서부터 보호막(14)의 외주단까지의 거리(Lcap)는 Lml＜Lcap인 것이 바람직하다. 또, 기판(10)의 중심에서부터 흡수체막(16)의 외주단까지의 거리(Labs)에 대해, Lcap≤Labs인 것이 바람직하다.
도 3에 나타나는 바와 같이, 에지 린스에 의해 레지스트막(26)이 제거된 영역(R)에서는, 기준 마크(FM)를 형성하거나, 전사 패턴을 형성하거나 할 때의 드라이 에칭에 의해, 고도상(孤島狀)의 보호막(14a)이 형성되는 경우가 있다. 이 고도상의 보호막(14a)은, 주위로부터 분리된 부분이며, 기판(10)의 중심측의 보호막(14)과는 연결되어 있지 않다. 이와 같은 고도상의 보호막(14a)이 존재하면, 패턴 형성을 위한 전자선 묘화 시에, 이들 고도상의 보호막(14a)에 대전된 전기가 단번에 방전하여 정전 파괴(ESD)가 일어나는 경우가 있다. 정전 파괴의 요인도 될 수 있는 고도상의 보호막(14a)의 형성을 방지하기 위해서는, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판(10)의 측면(10c)에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 보호막(14) 및 흡수체막(16)의 합계 막 두께(Te_cap＋Te_abs)가 4.5nm 이상인 개소가 적어도 하나 존재하는 것이 바람직하다. Lcap＜Labs인 경우에는, 상기 기판(10)의 측면(10c)에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 Te_cap가 제로인 경우도 포함한다. 이 경우에는, 기판(10)의 측면(10c)에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 흡수체막(16)의 막 두께(Te_abs)가 4.5nm 이상인 개소가 적어도 하나 존재하는 것이 바람직하다.
＜반사형 마스크의 제조 방법＞
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 본 실시형태의 반사형 마스크(110)를 제조할 수 있다. 이하, 반사형 마스크(110)의 제조 방법의 예에 대해서 설명한다.
도 4는, 반사형 마스크(110)의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 우선, 기판(10)과, 기판(10)의 주표면(10a) 상에 형성된 다층 반사막(12)과, 다층 반사막(12) 위에 형성된 보호막(14)과, 보호막(14) 위에 형성된 흡수체막(16)과, 기판(10)의 이면인 주표면(10b)에 형성된 이면 도전막(22)을 갖는 반사형 마스크 블랭크(100)를 준비한다(도 4a). 다음으로, 흡수체막(16) 위에, 레지스트막(26)을 형성한다(도 4b). 레지스트막(26)의 박리에 의한 발진을 억제하기 위해, 에지부의 레지스트막(26)을, 레지스트막(26)이 용해되는 용매에 의해 제거한다(에지 린스)(도 4c). 이 에지 린스는, 기판(10)의 주연부를 따라, 1∼1.5mm 정도의 폭으로 행하여진다. 레지스트막(26)에, 전자선 묘화 장치에 의해 패턴을 묘화하고, 추가로 현상·린스 공정을 거침으로써, 레지스트 패턴(26a)을 형성한다(도 4d).
레지스트 패턴(26a)을 마스크로 하여, 흡수체막(16)을 드라이 에칭한다. 이것에 의해, 흡수체막(16)의 레지스트 패턴(26a)에 의해 피복되어 있지 않은 부분이 에칭되어, 흡수체 패턴(16a)이 형성된다(도 4e).
흡수체막(16)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 따라서, 추가로, He 및/또는 Ar 등의 불활성 가스를 포함할 수 있다.
흡수체 패턴(16a)이 형성된 후, 레지스터 박리액에 의해 레지스트 패턴(26a)을 제거한다. 레지스트 패턴(26a)을 제거한 후, 산성이나 알칼리성의 수용액을 이용한 웨트 세정 공정을 거침으로써, 본 실시형태의 반사형 마스크(110)가 얻어진다(도 4f).
또한, 흡수체막(16) 위에 에칭 마스크막(24)을 갖는 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용한 경우에는, 레지스트 패턴(26a)을 마스크로서 이용하여 에칭 마스크막(24)에 패턴(에칭 마스크 패턴)을 형성한 후, 에칭 마스크 패턴을 마스크로서 이용하여 흡수체막(16)에 패턴을 형성하는 공정이 추가된다.
이와 같이 하여 얻어진 반사형 마스크(110)는, 기판(10) 위에, 다층 반사막(12), 보호막(14) 및 흡수체 패턴(16a)이 적층된 구성을 갖고 있다.
＜반도체 장치의 제조 방법＞
본 실시형태의 반사형 마스크(110)를 사용한 리소그래피에 의해, 반도체 기판(피전사 기판)(60) 상에 전사 패턴을 형성할 수 있다. 이 전사 패턴은, 반사형 마스크(110)의 패턴이 축소된 형상을 갖고 있다. 반도체 기판(60) 상에 반사형 마스크(110)에 의해 전사 패턴을 형성함으로써, 반도체 장치를 제조할 수 있다.
도 5는, 반도체 기판(60) 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하기 위한 장치인 EUV 노광 장치(50)의 개략 구성을 나타내고 있다. EUV 노광 장치(50)는, EUV 광 생성부(51), 조사 광학계(56), 레티클 스테이지(58), 투영 광학계(57) 및 웨이퍼 스테이지(59)가, EUV 광의 광로축을 따라 정밀하게 배치되어 있다. EUV 노광 장치(50)의 용기 내에는, 수소 가스가 충전되어 있다.
EUV 광 생성부(51)는, 레이저 광원(52), 주석 액적(液滴) 생성부(53), 포착부(54), 컬렉터(55)를 갖고 있다. 주석 액적 생성부(53)로부터 방출된 주석 액적에, 레이저 광원(52)으로부터의 하이파워의 탄산 가스 레이저가 조사되면, 액적 상태의 주석이 플라스마화하여 EUV 광이 생성된다. 생성된 EUV 광은, 컬렉터(55)로 집광되어, 조사 광학계(56)를 거쳐 레티클 스테이지(58)에 설정된 반사형 마스크(110)에 입사된다. EUV 광 생성부(51)는, 예를 들면, 13.53nm 파장의 EUV 광을 생성한다.
반사형 마스크(110)에서 반사된 EUV 광은, 투영 광학계(57)에 의해 통상 1/4 정도의 패턴상(像) 광으로 축소되어 반도체 기판(60)(피전사 기판) 상에 투영된다. 이것에 의해, 반도체 기판(60) 상의 레지스트막에 소여(所與)의 회로 패턴이 전사된다.
노광된 레지스트막을 현상함으로써, 반도체 기판(60) 상에 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 레지스트 패턴을 마스크로 하여 반도체 기판(60)을 에칭함으로써, 반도체 기판(60) 상에 집적회로 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같은 공정 및 그 외의 필요한 공정을 거침으로써, 반도체 장치를 제조할 수 있다.
실시예
이하, 표 1을 참조하여, 본 발명에 관한 반사형 마스크 블랭크의 실시예(시료 No.1∼10) 및 비교예(시료 No.11∼13)를 설명한다.
여기에서, 표 1에 있어서,
Tc_abs는, 흡수체막의 중심부 막 두께,
Te_abs는, 기판의 측면에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 흡수체막의 최대 막 두께,
Te_cap는, 기판의 측면에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 보호막의 최대 막 두께,
Lml은, 기판의 중심에서부터 다층 반사막의 외주단까지의 거리,
Lcap는, 기판의 중심에서부터 보호막의 외주단까지의 거리,
ESD는, 정전 파괴,
를 각각 의미한다.
＜기판＞
시료 No.1∼13의 반사형 마스크 블랭크에 대해서, 각각 6025 사이즈(약 152mm×152mm×6.35mm)의 기판을 준비했다. 이 기판은, 저열팽창 유리(SiO2-TiO2계 유리)로 이루어진다. 기판의 주표면을, 조(粗)연마 가공, 정밀 연마 가공, 국소 가공 및 터치 연마 가공에 의해, 제곱 평균 평방근 거칠기(Rq)가 0.1nm 이하가 되도록 연마했다.
＜다층 반사막＞
준비한 기판의 주표면 상에 다층 반사막을 성막했다. 다층 반사막은, 파장 13.5nm의 EUV 광에 적합하게 하기 위해, Mo와 Si로 이루어지는 주기 다층 반사막으로 했다. Mo/Si 다층 반사막은, 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. 우선, Si 막을 4.2nm의 두께로 성막하고, 계속해서, Mo 막을 2.8nm의 두께로 성막했다. 이것을 1 주기로 하여, 마찬가지로 해서 40 주기 적층한 후, 마지막으로 Si 막을 4.0nm의 두께로 성막했다. 다층 반사막의 스퍼터링에 사용한 마스크 실드의 개구 치수는 147×147mm이다.
＜보호막＞
RuNb 타겟을 사용하고, Ar 가스 분위기 중에서 마그네트론 스퍼터링법에 의해 다층 반사막 위에, RuNb의 보호막을 성막했다. 각 시료의 보호막의 막 두께는 3.5nm였다.
시료 No.1∼12는, 기판의 중심에서부터 다층 반사막의 외주단까지의 거리를 Lml, 기판의 중심에서부터 보호막의 외주단까지의 거리를 Lcap라고 했을 때, Lml＜Lcap가 되도록 형성된 실시예 및 비교예이다. 이들 시료 No.1∼12의 보호막의 스퍼터링에 사용한 마스크 실드의 개구 치수는 150×150mm이다. 또, 시료 No.13에서는, Lml≥Lcap가 되도록 보호막을 형성했다.
＜흡수체막＞
다음으로, 마그네트론 스퍼터링법에 의해 보호막 위에 흡수체막을 성막했다. 시료 No.1∼7, 11∼13에서는, 흡수체막의 재료로서 TaBN을 이용했다. TaBN 막은, TaB 타겟을 이용하여, Ar 가스 및 N2 가스의 혼합 가스 분위기 중에서, 반응성 스퍼터링법에 의해 성막했다. 시료 No.8∼10에서는, 흡수체막의 재료로서 PdN을 이용했다. PdN 막은, Pd 타겟을 이용하여, Ar 가스 및 N2 가스의 혼합 가스 분위기 중에서, 반응성 스퍼터링법에 의해 성막했다.
시료 No.1, 2, 7∼9의 흡수체막의 성막에는, 에지부의 막 두께(Te_abs)가 표 1에 나타내는 수치가 되도록, 개구 치수 147×147mm의 마스크 실드를 사용했다.
시료 No.3∼6, 10의 흡수체막의 성막에는, 에지부의 막 두께(Te_abs)가 표 1에 나타내는 수치가 되도록, 개구 치수 148.5×148.5mm의 마스크 실드를 사용했다.
또, 비교예에 관한 시료 No.11∼13에서는, 흡수체막의 에지부의 막 두께(Te_abs)가 표 1에 나타내는 수치가 되도록, 개구 치수 150×150mm의 마스크 실드를 사용했다.
시료 No.1∼6, 8, 10은, 기판의 중심에서의 흡수체막의 막 두께(Tc_abs)가 40nm 이상이며, 또한, 기판의 측면에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 흡수체막의 막 두께(Te_abs)가 35nm 이하인 개소가 적어도 하나 존재하는 실시예이다.
시료 No.7, 9는, 기판의 중심에서의 흡수체막의 막 두께(Tc_abs)가 40nm보다도 작지만, 그 중심부 막 두께(Tc_abs)를 Tnm라고 했을 때, 에지부 막 두께(Te_abs)가 (T-5)nm 이하인 개소가 적어도 하나 존재하는 실시예이다.
＜평가＞
시료 No.1∼10의 실시예 및 시료 11∼13의 비교예에 의한 반사형 마스크 블랭크를 이용하여, 상술한 제조 방법에 의해 반사형 마스크를 제작했다. 또한, 흡수체막이 TaBN 막인 경우에는, Cl2 가스를 이용하여 드라이 에칭함으로써, 흡수체 패턴을 형성했다. 또, 흡수체막이 PdN 막인 경우에는, Cl2 가스를 이용하여 드라이 에칭함으로써, 흡수체 패턴을 형성했다. 시료 No.1∼10의 실시예에 의한 반사형 마스크 블랭크로 제조한 반사형 마스크를 사용하여 EUV 노광을 행한 경우, 최외주부의 상면을 광학 현미경으로 관찰한바, 어느 시료에 있어서도 블리스터는 발생하지 않았다. 한편, 시료 No.11∼13의 비교예에 의한 반사형 마스크 블랭크로 제조한 반사형 마스크를 사용한 경우에는, 기판 표면의 에지부와 보호막 사이에 블리스터가 관측되었다.
시료 No.1∼3, 5∼12의 반사형 마스크 블랭크는, 기판의 측면에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 보호막의 에지부 막 두께(Te_cap) 및 흡수체막의 에지부 막 두께(Te_abs)의 합계 막 두께가 4.5nm 이상인 예이다. 이들 시료 No.1∼3, 5∼12의 반사형 마스크 블랭크로 제조한 반사형 마스크에서는, 최외주부의 상면을 TEM으로 관찰한바, 기판의 에지부에 있어서 정전 파괴의 흔적은 확인되지 않았다. 한편, 보호막의 에지부 막 두께(Te_cap) 및 흡수체막의 에지부 막 두께(Te_abs)의 합계 막 두께가 4.5nm보다도 얇은 시료 No.4의 반사형 마스크 블랭크로 제조된 반사형 마스크에서는, 기판의 에지부에 전자선 묘화 프로세스에서 발생한 것으로 생각되는 정전 파괴의 흔적이 인정되었다.
10: 기판 12: 다층 반사막
14: 보호막 16: 흡수체막(16a: 흡수체 패턴)
22: 이면 도전막 24: 에칭 마스크막
26: 레지스트막 50: EUV 노광 장치
51: EUV 광 생성부(노광 생성부) 56: 조사 광학계
57: 투영 광학계 58: 레티클 스테이지
59: 웨이퍼 스테이지 60: 반도체 기판(피전사 기판)
100: 반사형 마스크 블랭크 110: 반사형 마스크
Lcap: 기판의 중심에서부터 보호막의 외주단까지의 거리
Lml: 기판의 중심에서부터 다층 반사막의 외주단까지의 거리
Tc_abs: 흡수체막의 중심부의 막 두께
Te_abs: 흡수체막의 에지부의 막 두께
Te_cap: 보호막의 에지부의 막 두께

Claims (8)

  1. 기판과, 상기 기판 상의 다층 반사막과, 상기 다층 반사막 상의 보호막과, 상기 보호막 상의 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크로서,
    상기 기판의 중심에서의 상기 흡수체막의 막 두께가 Tnm일 때, 상기 기판의 측면에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 상기 흡수체막의 막 두께가 35nm 이하 또는 (T-5)nm 이하의 어느 작은 개소가 적어도 하나 존재하는 반사형 마스크 블랭크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 중심에서부터 상기 다층 반사막의 외주단까지의 거리를 Lml, 상기 기판의 중심에서부터 상기 보호막의 외주단까지의 거리를 Lcap라고 했을 때, Lml＜Lcap이고,
    상기 기판의 측면에서부터 중심을 향해 2.5mm 이내의 범위에서의 상기 보호막 및 상기 흡수체막의 합계 막 두께가 4.5nm 이상인 개소가 적어도 하나 존재하는 반사형 마스크 블랭크.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 흡수체막이, 탄탈(Ta), 팔라듐(Pd), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 이트륨(Y), 니오브(Nb), 바나듐(V), 티탄(Ti), 란탄(La) 및 스칸듐(Sc)으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 반사형 마스크 블랭크.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 중심에서의 상기 흡수체막의 막 두께(Tnm)가 30nm 이상인 반사형 마스크 블랭크.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호막이 루테늄(Ru)을 포함하는, 반사형 마스크 블랭크.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크에서의 상기 흡수체막이 패터닝된 흡수체 패턴을 갖는 반사형 마스크.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하여 흡수체 패턴을 형성하는 반사형 마스크의 제조 방법.
  8. EUV 광을 생성하는 노광 생성부를 갖는 노광 장치에, 제 6 항에 기재한 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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