KR20230172589A - 반사형 포토마스크 블랭크 및 반사형 포토마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 극단 자외 영역의 파장의 광을 광원으로 한 패터닝 전사용의 반사형 포토마스크의 사영 효과를 억제 또는 경감하고, 또한 수소 라디칼 내성을 갖는 반사형 포토마스크 블랭크 및 반사형 포토마스크를 제공한다. 본 실시 형태에 관한 반사형 포토마스크 블랭크(10)는, 기판(1)과, 반사부(5)와, 저반사부(4)를 이 순서대로 구비하고, 반사부(5)는, 다층 반사막(2)과 캐핑층(3)을 구비하고, 저반사부(4)는, 고소쇠 계수 재료와, Ta와, Ti, Nb, W 및 Mo으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종을 포함하고, 또한 고소쇠 계수 재료를 50at％보다도 많이 포함하고, 저반사부(4)에 있어서의, Ti, Nb, W 및 Mo으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종의 함유율은 Ta의 함유율 이하이고, 저반사부(4)의 합계 막 두께는 45㎚ 이하이고, 저반사부(4)의 OD값은 1.0 이상이다.
Description
본 발명은, 자외 영역의 광을 광원으로 한 리소그래피에서 사용하는 반사형 포토마스크, 및 이를 제작하기 위한 반사형 포토마스크 블랭크에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 포토리소그래피 기술의 미세화에 대한 요구가 높아지고 있다. 포토리소그래피에 있어서의 전사 패턴의 최소 해상 치수는, 노광광원의 파장에 크게 의존하며, 파장이 짧을수록 최소 해상 치수를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 노광광원은 종래의 파장 193㎚의 ArF 엑시머 레이저 광으로부터, 파장 13.5㎚의 EUV(Extreme Ultra Violet: 극단 자외선) 영역의 광으로 치환되어 왔다.
EUV 영역의 광은 대부분의 물질에서 높은 비율로 흡수되기 때문에, EUV 노광용의 포토마스크(EUV 마스크)로서는, 반사형의 포토마스크가 사용된다(예를 들어 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에는, 유리 기판 상에 몰리브덴(Mo)층 및 실리콘(Si)층을 교호로 적층한 다층막으로 이루어지는 반사층을 형성하고, 그 위에 탄탈(Ta)을 주성분으로 하는 흡수층을 형성하고, 이 흡수층에 패턴을 형성함으로써 얻어진 EUV 포토마스크가 개시되어 있다.
또한, EUV 리소그래피는 상기한 바와 같이, 광의 투과를 이용하는 굴절 광학계를 사용할 수 없는 점에서, 노광기의 광학계 부재도 렌즈가 아니라 반사형(미러)이 된다. 이 때문에, 반사형 포토마스크(EUV 마스크)로의 입사광과 반사광을 동축 상으로 설계할 수 없는 문제가 있어, 통상, EUV 리소그래피에서는, 광축을 EUV 마스크의 수직 방향으로부터 6도 기울여서 입사하여, 마이너스 6도의 각도로 반사되는 반사광을 반도체 기판으로 유도하는 방법이 채용되고 있다.
이와 같이, EUV 리소그래피에서는 미러를 통해 광축을 경사지게 하는 점에서, EUV 마스크에 입사되는 EUV광이 EUV 마스크의 마스크 패턴(패턴화된 흡수층)의 그림자를 만드는, 소위 「사영 효과」라 칭해리는 문제가 발생하는 것이 알려져 있다.
현재의 EUV 마스크 블랭크에서는, 흡수층으로서 막 두께 60㎚ 내지 90㎚의 탄탈(Ta)을 주성분으로 한 막이 사용되고 있다. 이 마스크 블랭크를 사용하여 제작한 EUV 마스크로 패턴 전사의 노광을 행한 경우, EUV광의 입사 방향과 마스크 패턴의 방향의 관계에 따라서는, 마스크 패턴의 그림자가 되는 에지 부분에서, 콘트라스트의 저하를 일으킬 우려가 있다. 이에 수반하여, 반도체 기판 상의 전사 패턴의 라인 에지 러프니스의 증가나, 선폭을 목표로 한 치수로 형성할 수 없는 등의 문제가 생겨, 전사 성능이 악화되는 경우가 있다.
이에, 흡수층을 탄탈(Ta)로부터 EUV광에 대한 흡수성(소쇠 계수)이 높은 재료로 변경하는 것이나, 탄탈(Ta)에 흡수성이 높은 재료를 첨가한 반사형 포토마스크 블랭크가 검토되고 있다. 예를 들어 특허문헌 2에서는, 흡수층을, 탄탈(Ta)을 주성분으로서 50원자％(at％) 이상 포함하고, 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 선택된 적어도 1종의 원소를 포함하는 재료로 구성한 반사형 포토마스크 블랭크가 기재되어 있다.
또한 미러는, EUV 발생에 의한 부생성물(예를 들어 주석(Sn))이나 탄소(C) 등에 의해 오염되는 것이 알려져 있다. 오염 물질이 미러에 축적됨으로써, 미러 표면의 반사율이 감소하여, 리소그래피 장치의 스루풋이 저하되는 경우가 있다. 이 문제에 대해 특허문헌 3에서는, 장치 내에 수소 라디칼을 생성함으로써, 수소 라디칼과 오염 물질을 반응시켜, 미러로부터 이 오염 물질을 제거하는 방법이 개시되어 있다.
그러나, 특허문헌 2에 기재된 반사형 포토마스크 블랭크에서는, 수소 라디칼에 대한 내성에 대해서는 언급되어 있지 않다. 그 때문에, EUV 노광 장치로의 도입에 의해 흡수층에 형성된 전사 패턴(마스크 패턴)을 안정적으로 유지할 수 없어, 결과로서 전사성이 악화될 가능성이 있다.
이에, 본 발명은, 극단 자외 영역의 파장의 광을 광원으로 한 패터닝 전사용의 반사형 포토마스크의 사영 효과를 억제 또는 경감하고, 또한 수소 라디칼 내성을 갖는 반사형 포토마스크 블랭크 및 반사형 포토마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 보다 구체적으로는, 본 발명은, 광 흡수층에 수소 라디칼 내성을 부여함으로써, 전사성이 악화될 가능성을 저감한 반사형 포토마스크, 및 그것을 제작하기 위한 반사형 포토마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에 관한 반사형 포토마스크 블랭크는, 극단 자외선을 광원으로 한 패턴 전사용의 반사형 포토마스크를 제작하기 위한 반사형 포토마스크 블랭크이며, 기판과, 상기 기판 상에 형성되어, 입사된 광을 반사하는 반사부와, 상기 반사부 상에 형성되어, 입사된 광을 흡수하는 저반사부를 구비하고, 상기 반사부는, 다층 반사막과, 캐핑층을 구비하고, 상기 저반사부는, EUV광에 대한 소쇠 계수가 0.041보다도 큰 재료인 고소쇠 계수 재료와, 탄탈(Ta)과, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종을 포함하고, 또한 상기 고소쇠 계수 재료를 50at％보다도 많이 포함하고, 상기 저반사부에 있어서의, 상기 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종의 함유율은, 상기 탄탈(Ta)의 함유율 이하이고, 상기 저반사부의 합계 막 두께는 45㎚ 이하이고, 상기 저반사부의 OD값(Optical Density: 광학 농도)은 1.0 이상이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 양태에 관한 반사형 포토마스크는, 극단 자외선을 광원으로 한 패턴 전사용의 반사형 포토마스크이며, 기판과, 상기 기판 상에 형성되어, 입사된 광을 반사하는 반사부와, 상기 반사부 상에 형성되어, 입사된 광을 흡수하는 저반사부를 구비하고, 상기 반사부는, 다층 반사막과, 캐핑층을 구비하고, 상기 저반사부는, EUV광에 대한 소쇠 계수가 0.041보다도 큰 재료인 고소쇠 계수 재료와, 탄탈(Ta)과, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종을 포함하고, 또한 상기 고소쇠 계수 재료를 50at％보다도 많이 포함하고, 상기 저반사부에 있어서의, 상기 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종의 함유율은, 상기 탄탈(Ta)의 함유율 이하이고, 상기 저반사부의 합계 막 두께는 45㎚ 이하이고, 상기 저반사부의 OD값(Optical Density: 광학 농도)은 1.0 이상이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 극단 자외 영역의 파장의 광을 광원으로 한 패터닝에 있어서 반도체 기판으로의 전사 성능이 향상되어, 포토마스크의 제조 시 및 사용 시에 있어서 외부 환경에 대해 내성을 기대할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 양태에 관한 반사형 포토마스크 블랭크 및 반사형 포토마스크이면, 극단 자외 영역의 파장의 광을 광원으로 한 패터닝 전사용의 반사형 포토마스크의 사영 효과를 억제 또는 경감하고, 또한 수소 라디칼 내성을 갖는다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 반사형 포토마스크 블랭크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관한 반사형 포토마스크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은, EUV광의 파장에 있어서의 굴절률 n과 소쇠 계수 k를 나타내는 맵이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태의 변형예에 관한 반사형 포토마스크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크 블랭크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 설계 패턴의 형상을 도시하는 개략 평면도이다.
도 11은, 본 발명의 비교예에 관한 반사형 포토마스크 블랭크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 비교예에 관한 반사형 포토마스크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관한 반사형 포토마스크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은, EUV광의 파장에 있어서의 굴절률 n과 소쇠 계수 k를 나타내는 맵이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태의 변형예에 관한 반사형 포토마스크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크 블랭크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 8은, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 제조 공정을 도시하는 개략 단면도이다.
도 9는, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 10은, 본 발명의 실시예에 관한 반사형 포토마스크의 설계 패턴의 형상을 도시하는 개략 평면도이다.
도 11은, 본 발명의 비교예에 관한 반사형 포토마스크 블랭크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
도 12는, 본 발명의 비교예에 관한 반사형 포토마스크의 구조를 도시하는 개략 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이하에 나타내는 실시 형태에 한정되지 않는다. 이하에 나타내는 실시 형태에서는, 본 발명을 실시하기 위해 기술적으로 바람직한 한정이 이루어져 있는데, 이 한정은 본 발명의 필수 요건은 아니다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 구조를 도시하는 개략 단면도이다. 또한 도 2는, 본 발명의 실시 형태에 관한 반사형 포토마스크(20)의 구조를 도시하는 개략 단면도이다. 여기서, 도 2에 도시하는 본 발명의 실시 형태에 관한 반사형 포토마스크(20)는, 도 1에 도시하는 본 발명의 실시 형태에 관한 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 저반사부(4)를 패터닝하여 형성한 것이다.
(전체 구조)
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 관한 반사형 포토마스크 블랭크(10)는, 기판(1)과, 기판(1) 상에 형성된 다층 반사막(2)과, 다층 반사막(2) 상에 형성된 캐핑층(3)을 구비하고 있다. 이것에 의해, 기판(1) 상에는 다층 반사막(2) 및 캐핑층(3)을 갖는 반사부(5)가 형성되어 있고, 반사부(5) 상에 저반사부(4)를 구비하고 있다.
(기판)
본 발명의 실시 형태에 관한 기판(1)으로는, 예를 들어 평탄한 실리콘(Si) 기판이나 합성 석영 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 기판(1)에는, 티타늄(Ti)을 첨가한 저열팽창 유리를 사용할 수 있는데, 열팽창률이 작은 재료이면, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
(다층 반사막)
본 발명의 실시 형태에 관한 다층 반사막(2)은, 노광광인 EUV광(극단 자외광)을 반사하는 것이면 되고, EUV광에 대한 굴절률이 크게 다른 재료의 조합에 의한 다층 반사막이어도 된다. 다층 반사막(2)으로서는, 예를 들어 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si), 또는 몰리브덴(Mo)과 베릴륨(Be)의 조합의 층을 40주기 정도 반복하여 적층함으로써 형성한 것이어도 된다.
(캐핑층)
본 발명의 실시 형태에 관한 캐핑층(3)은, 저반사부(4)에 전사 패턴(마스크 패턴)을 형성할 때 행해지는 건식 에칭에 대해 내성을 갖는 재질로 형성되어 있어, 저반사부(4)를 에칭할 때, 다층 반사막(2)으로의 대미지를 방지하는 에칭 스토퍼로서 기능하는 것이다. 캐핑층(3)은, 예를 들어 Ru(루테늄)로 형성되어 있다. 여기서, 다층 반사막(2)의 재질이나 에칭 조건에 따라, 캐핑층(3)은 형성되어 있지 않더라도 상관없다. 또한, 도시하지는 않지만, 기판(1)의 다층 반사막(2)을 형성하지 않은 면에 이면 도전막을 형성할 수 있다. 이면 도전막은, 반사형 포토마스크(20)를 노광기에 설치할 때에 정전 척의 원리를 이용하여 고정하기 위한 막이다.
(저반사부)
도 2에 도시한 바와 같이, 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 저반사부(4)의 일부를 제거함으로써, 즉 저반사부(4)를 패터닝함으로써, 반사형 포토마스크(20)의 저반사부 패턴(4a)이 형성된다. EUV 리소그래피에 있어서, EUV광은 비스듬히 입사되어 반사부(5)에서 반사되는데, 저반사부 패턴(4a)이 광로의 방해가 되는 사영 효과에 의해, 웨이퍼(반도체 기판) 상으로의 전사 성능이 악화되는 경우가 있다. 이러한 전사 성능의 악화는, EUV광을 흡수하는 저반사부(4)의 두께를 얇게 함으로써 저감된다. 저반사부(4)의 두께를 얇게 하기 위해서는, 종래의 재료보다 EUV광에 대해 흡수성이 높은 재료, 즉 파장 13.5㎚에 대한 소쇠 계수 k가 높은 재료를 적용하는 것이 바람직하다.
도 3은, 일부 금속 재료의, EUV광의 파장 13.5㎚에 대한 광학 상수를 나타내는 그래프이다. 도 3의 횡축은 굴절률 n을 나타내고, 종축은 소쇠 계수 k를 나타내고 있다. 종래의 저반사부(4)의 주재료인 탄탈(Ta)의 소쇠 계수 k는 0.041이다. 그보다 큰 소쇠 계수 k를 갖는 재료이면, 종래에 비해 저반사부(4)의 두께를 얇게 하는 것이 가능하다.
상기와 같은 소쇠 계수 k를 충족하는 재료로서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 은(Ag), 백금(Pt), 인듐(In), 코발트(Co), 주석(Sn), 니켈(Ni), 텔루륨(Te)이 있다.
반사부(5)로부터의 반사광의 강도를 Rm이라 하고, 저반사부(4)로부터의 반사광의 강도를 Ra라 하며, 반사부(5)와 저반사부(4)의 광 강도의 콘트라스트를 나타내는 지표인 광학 농도(OD: Optical Density)값은, 이하의 식 (1)로 규정된다.
OD=-log(Ra/Rm) … 식 (1)
OD값은 큰 쪽이 콘트라스트는 좋고, 높은 전사성이 얻어진다. 패턴 전사에는 OD>1이 필요하지만, 상기 종래와의 비교에 따라, OD값은 1.5 이상이면 더 바람직하다.
종래의 EUV 반사형 포토마스크의 저반사부(4)에는, 상술한 바와 같이 Ta를 주성분으로 하는 화합물 재료가 적용되어 왔다. 이 경우, OD값으로 1 이상을 얻기 위해서는, 저반사부(4)의 막 두께는 40㎚ 이상 필요하고, OD값으로 2 이상을 얻기 위해서는, 저반사부(4)의 막 두께는 70㎚ 이상 필요하였다. 탄탈(Ta)의 소쇠 계수 k는 0.041이고, 소쇠 계수 k가 0.041보다도 큰 재료를 주성분으로 하는 경우, 탄탈(Ta)을 주성분으로 사용한 경우에 비해 저반사부(4)의 박막화가 가능한데, 특히 주석(Sn)과 인듐(In)의 각 산화물은 염소계 가스에 의한 에칭 가공이 가능하기 때문에 저반사부(4)의 후보 재료로서 바람직하다.
예를 들어, 소쇠 계수 k가 0.06 이상인 주석(Sn)과 산소(O)를 포함하는 재료, 혹은 인듐(In)과 산소(O)를 포함하는 재료를 저반사부(4)에 적용함으로써, 적어도 OD값이 1 이상이면 저반사부(4)의 막 두께를 17㎚까지 박막화하는 것이 가능하고, OD값이 2 이상이면 저반사부(4)의 막 두께를 45㎚ 이하로 하는 것이 가능하다. 단, 저반사부(4)의 막 두께가 45㎚를 초과하면, 종래의 Ta를 주성분으로 한 화합물 재료로 형성된 막 두께 60㎚의 저반사부(4)와 사영 효과가 동일한 정도로 되어 버린다.
그 때문에, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 저반사부(4)는, 소쇠 계수 k가 0.041보다도 큰 재료(이하, 고소쇠 계수 재료라고도 칭함)를 50at％보다도 많이 포함하고, 그의 막 두께가 45㎚ 이하인 것을 특징으로 한다. 즉, 저반사부(4)의 막 두께가 45㎚ 이하의 범위 내이면, 탄탈(Ta)을 주성분으로 한 화합물 재료로 형성된 종래의 저반사부(4)에 비해 사영 효과를 충분히 저감할 수 있어, 전사 성능이 향상된다. 또한, 상술한 고소쇠 계수 재료의 함유량은, 저반사부(4) 전체의 원자수에 대해 55at％ 이상이면 바람직하고, 60at％ 이상이면 더 바람직하다.
또한, 상술한 「주성분」이란, 저반사부(4) 전체의 원자수에 대해 50at％ 이상 포함하고 있는 성분을 말한다.
또한, 미세한 패턴을 전사하기 위해서는, 반사부(5)와 저반사부(4)로부터 반사된 광의 강도의 콘트라스트는 높은 쪽이 바람직하다. 따라서, 저반사부(4)의 OD값은 1.5 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 고소쇠 계수 재료 중 주석(Sn)과 산소(O)를 포함하는 재료, 혹은 인듐(In)과 산소(O)를 포함하는 재료는, 염소계 가스에 대한 에칭 가공성이 우수하고, 또한 고융점이기 때문에 노광에 의한 내열성이 높다는 특징을 갖는다.
또한, 고소쇠 계수 재료 중 주석(Sn)과 산소(O)를 포함하는 재료는, 세정 내성도 우수하다는 특징을 갖는다.
또한, 반사형 포토마스크(20)는, 수소 라디칼 환경 하에 노출되기 때문에, 저반사부(4)를 구성하는 재료가 수소 라디칼 내성이 높은 광 흡수 재료가 아니면, 반사형 포토마스크(20)는 장기간의 사용을 견디지 못한다. 본 실시 형태에 있어서는, 마이크로파 플라스마를 사용하여, 전력 1㎾에서 수소 압력이 0.36밀리바(mbar) 이하인 수소 라디칼 환경 하에서, 막 감소 속도 0.1㎚/s 이하의 재료 또는 그 재료로 형성된 층을, 수소 라디칼 내성이 높은 재료 또는 층으로 한다.
그러나, 고소쇠 계수 재료에는 수소 라디칼 내성이 낮은 재료가 존재하며, 예를 들어 저반사부(4)를 구성하는 재료로서 산화주석만을 사용한 경우나, 예를 들어 주석(Sn)과 산소(O)의 원자수비가 1:2 이하(즉, 주석(Sn)과 산소(O)의 원자수비(O/Sn)가 0.5 미만)인 재료를 사용한 경우에는, 수소 라디칼 내성이 양호하지 않은 것이 확인되었다.
또한 상기 원자수비는, 막 두께 1㎛로 성막된 재료를 EDX(에너지 분산형 X선 분석)로 측정한 결과이다.
여기서, 후술하는 탄탈(Ta)을 포함하고, 또한 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군(이하, 첨가 합금 재료라고도 칭함) 중 적어도 1종을 포함하는 재료는, 저반사부(4)의 수소 라디칼 내성을 높이는 재료로서의 조건을 충족한다.
탄탈(Ta)은, 수소 라디칼 내성의 향상에 기여하는 재료이고, 상술한 첨가 합금 재료를 포함하는 재료는, 탄탈(Ta)과 조합함으로써 재료 전체의 기계적 강도가 높아져, 화합물로서의 안정성의 향상에 기여하는 재료이다.
여기서, 저반사부(4) 전체의 원자수에 대해 탄탈(Ta)의 함유량이 10at％ 이상이고, 또한 첨가 합금 재료의 함유량이 탄탈(Ta)의 원자수에 대해 2.5at％ 이상이면, 상술한 수소 라디칼 내성 시험에 있어서의 저반사부(4)의 막 감소 속도가 0.1㎚/s 이하로 되었다. 이것에 의해, 상기 조성의 재료는, 수소 라디칼 내성이 높은 재료인 것이 확인되었다.
또한, 상술한 탄탈(Ta)의 함유량은, 저반사부(4) 전체의 원자수에 대해 15at％ 이상이면 바람직하고, 20at％ 이상이면 더 바람직하다. 또한, 탄탈(Ta)의 함유량은, 저반사부(4) 전체의 원자수에 대해 50at％ 미만이면, 고소쇠 계수 재료의 전사성의 영향이 커지기 때문에 바람직하다. 또한, 탄탈(Ta)의 함유량은, 저반사부(4) 전체의 원자수에 대해 40at％ 미만이면, 고소쇠 계수 재료의 전사성의 영향이 더 커지기 때문에 보다 바람직하고, 35at％ 미만이면 더 바람직하다.
또한, 상술한 첨가 합금 재료의 함유량은, 탄탈(Ta)의 원자수에 대해 2.5at％ 이상이면 우수한 수소 라디칼 내성을 부여할 수 있기 때문에 바람직하고, 5.0at％ 이상이면 더 바람직하다. 또한, 첨가 합금 재료의 함유량은, 탄탈(Ta)의 원자수에 대해 15at％ 이하이면 바람직하고, 10at％ 이하이면, 저반사부(4)의 광학 상수에 대한 영향이 미량으로 되어 더 바람직하다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 저반사부(4)는, EUV광에 대한 소쇠 계수가 0.041보다도 큰 재료인 고소쇠 계수 재료와, 탄탈(Ta)과, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종을 포함하는 첨가 합금 재료를 함유하고, 또한 고소쇠 계수 재료를, 저반사부(4)를 구성하는 전체 원자수에 대해 50at％보다도 많이 포함하고, 저반사부(4)에 있어서의, 첨가 합금 재료의 함유율은, 탄탈(Ta)의 함유율 이하이고, 저반사부(4)의 합계 막 두께는 45㎚ 이하이고, 저반사부(4)의 OD값은, 1.0 이상이다.
이와 같은 구성이면, 저반사부(4)에 우수한 수소 라디칼 내성이 부여되어 저반사부(4)의 내구성이 향상되어, 전사성의 악화를 저감한 반사형 포토마스크(20), 및 그것을 제작하기 위한 반사형 포토마스크 블랭크(10)를 제공할 수 있다.
또한, 저반사부(4)에 있어서의, 첨가 합금 재료의 함유율은, 탄탈(Ta)의 전체 원자수에 대해 2.5at％ 이상이면 바람직하고, 5at％ 이상이면 더 바람직하다.
또한, 저반사부(4)에 있어서의, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo)의 함유율은, 탄탈(Ta)의 전체 원자수에 대해 2.5at％ 이상이고, 또한 저반사부(4)에 있어서의 탄탈(Ta)의 함유율 이하여도 된다.
또한, 저반사부(4)를 구성하는 재료는, 예를 들어 베릴륨(Be), 칼슘(Ca), 스칸듐(Sc), 바나듐(V), 망간(Mn), 철(Fe), 구리(Cu), 게르마늄(Ge), 비소(As), 스트론튬(Sr), 테크네튬(Tc), 로듐(Rh), 바륨(Ba), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 금(Au) 등을 함유함으로써, 조도, 면내 치수 균일성, 전사 상의 면내 균일성이 향상되어, 충분히 아몰퍼스인 재료로 할 수 있다.
또한, 저반사부(4)를 구성하는 재료는, 예를 들어 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 규소(Si), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 이트륨(Y), 납(Pb), 갈륨(Ga) 등을 함유함으로써, 수소 라디칼과의 반응이 생기기 어려워, 보다 수소 라디칼 내성이 있는 재료로 할 수 있다. 또한, 상술한 재료의 각 함유량은, 저반사부(4) 전체의 원자수에 대해 1at％ 이상 10at％ 이하의 범위 내이면 바람직하고, 2at％ 이상 5at％ 이하의 범위 내이면 더 바람직하다.
또한, 저반사부(4)를 구성하는 재료는, 예를 들어 탄탈(Ta), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 알루미늄(Al), 바나듐(V), 하프늄(Hf) 등을 함유함으로써, 도 4에 도시한 바와 같이, 수소 라디칼 내성을 갖는 산화 피막(6)을, 저반사부(4)의 노출된 표면을 덮도록 형성할 수 있다. 또한, 상술한 재료의 각 함유량은, 저반사부(4) 전체의 원자수에 대해 1at％ 이상 10at％ 이하의 범위 내이면 바람직하고, 2at％ 이상 5at％ 이하의 범위 내이면 더 바람직하다.
또한, 저반사부(4)를 구성하는 재료는, 예를 들어 로듐(Rh), 니오븀(Nb), 백금(Pt), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd) 등을 함유함으로써, 마스크 세정에 일반적으로 사용되는 SPM이나 APM과 같은 약액에 대해 반응성이 낮아, 보다 세정 내성이 있는 재료로 할 수 있다.
또한, 저반사부(4)를 구성하는 재료는, 예를 들어 질화규소(SiN), 산화탄탈(TaO) 등을 함유함으로써, 파장 190㎚ 내지 260㎚의 광 흡수가 높아 검사광의 콘트라스트 향상성이 있는 재료로 할 수 있다.
또한, 저반사부(4)를 구성하는 재료는, 예를 들어 코발트(Co), 루테늄(Ru), 이리듐(Ir), 금(Au), 팔라듐(Pd), 백금(Pt), 몰리브덴(Mo) 등을 함유함으로써, 13.5㎚의 파장에 대한 굴절률 n이 0.95 미만이고 위상 시프트성을 향상시키는 재료로 할 수 있다.
이상, 저반사부(4)에 함유 가능한 재료의 효과의 일례를 기술하였지만, 각 재료의 효과는 상기 예에 한정되지 않으며, 복수에 해당해도 된다.
또한, 반사형 포토마스크(20)는 상술한 바와 같이, 수소 라디칼 환경 하에 노출되기 때문에, 저반사부(4)를 구성하는 재료가 수소 라디칼 내성이 높은 재료가 아니면, 장기간의 사용을 견디지 못한다. 본 실시 형태에 있어서는, 0.36밀리바(mbar) 이하의 진공 중에서, 전력 1㎾의 마이크로파 플라스마를 사용하여 수소 플라스마를 발생시켜, 수소 라디칼이 리치한 환경 하에 있어서, 막 감소 속도가 0.1㎚/s 이하인 재료를, 수소 라디칼 내성이 높은 재료하 한다.
또한, 표 1에 나타내는 「수소 라디칼 내성」(막 감소 속도의 평가 시험의 결과)에서는, 막 감소 속도의 측정을 복수 회 반복하여, 그 모두에 있어서 막 감소 속도가 0.1㎚/s 이하였던 경우를 「○」로 평가하고, 수소 라디칼 처리 개시 직후에 수 ㎚의 막 감소가 있었기는 하지만, 그 후 막 감소 속도가 0.1㎚/s 이하였던 경우를 「△」로 평가하고, 그 모두에 있어서 막 감소 속도가 0.1㎚/s 초과였던 경우를 「×」로 평가하였다.
이하, 본 발명에 관한 반사형 포토마스크 블랭크 및 반사형 포토마스크의 실시예에 대해 설명한다.
[실시예 1]
도 5에 도시한 바와 같이, 저열팽창 특성을 갖는 합성 석영의 기판(11) 상에, 실리콘(Si)과 몰리브덴(Mo)을 한 쌍으로 하는 적층막이 40매 적층되어 형성된 다층 반사막(12)을 형성한다. 다층 반사막(12)의 막 두께는 280㎚였다.
다음으로, 다층 반사막(12) 상에, 중간막으로서 루테늄(Ru)으로 형성된 캐핑층(13)을, 막 두께가 2.5㎚로 되도록 성막하였다. 이것에 의해 기판(11) 상에는, 다층 반사막(12) 및 캐핑층(13)을 갖는 반사부(16)가 형성되어 있다.
다음으로, 캐핑층(13) 상에, 저반사부(14)를 산화은(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 54:45:1의 비율로 균질해지는 재료로, 그의 막 두께가 35㎚로 되도록 성막하였다. 이때의 조성비는 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의한 분석 결과에 기초하여 산출하였다. 또한, 저반사부(14)의 결정성을 XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 아몰퍼스인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 저반사부(14)가 형성되어 있다.
다음으로, 기판(11)의 다층 반사막(12)이 형성되지 않은 측의 면에 질화크롬으로 형성된 이면 도전막(15)을 100㎚의 두께로 성막하여, 실시예 1의 반사형 포토마스크 블랭크(100)를 제작하였다.
기판(11) 상으로의 각각의 막의 성막에는, 다원 스퍼터링 장치를 사용하였다. 각각의 막의 막 두께는, 스퍼터링 시간으로 제어하였다.
다음으로, 반사형 포토마스크(200)의 제작 방법에 대해 도 6 내지 도 9를 이용하여 설명한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 반사형 포토마스크 블랭크(100)에 구비된 저반사부(14) 상에, 포지티브형 화학 증폭형 레지스트(SEBP9012: 신에쓰 가가쿠사제)를 120㎚의 막 두께로 스핀 코트로 성막하고, 110℃에서 10분간 베이크하여, 레지스트막(17)을 형성하였다.
이어서, 전자선 묘화기(JBX3030: 니혼 덴시사제)에 의해, 포지티브형 화학 증폭형 레지스트로 형성된 레지스트막(17)에 소정의 패턴을 묘화하였다. 그 후, 110℃, 10분간 베이크 처리를 실시하고, 이어서 스프레이 현상(SFG3000: 시그마 멜텍사제)하였다. 이것에 의해, 도 7에 도시한 바와 같이 레지스트 패턴(17a)을 형성하였다.
다음으로, 염소계 가스를 주체로 한 건식 에칭에 의해 저반사부(14)의 패터닝을 행하여, 저반사부 패턴을 형성하였다. 이것에 의해, 도 8에 도시한 바와 같이 저반사부 패턴(14a)을 형성하였다.
다음으로, 남은 레지스트 패턴(17a)의 박리를 행하여, 도 9에 도시한 바와 같이 본 실시예에 관한 반사형 포토마스크(200)를 제작하였다.
다음으로, 본 실시예에 의한 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행하였다. 그 후, AFM(원자간력 현미경)으로 막 두께를 측정하여, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 본 실시예에 관한 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있다.
본 실시예에 있어서, 저반사부(14)에 형성한 저반사부 패턴(14a)은, 전사 평가용의 반사형 포토마스크(200) 상에서, 선폭 64㎚ LS(라인 앤드 스페이스) 패턴, AFM을 사용한 저반사부(14)의 막 두께 측정용의 선폭 200㎚ LS 패턴, EUV 반사율 측정용의 한 변이 4㎜인 정사각형의 저반사부 제거부를 포함하고 있다. 선폭 64㎚ LS 패턴은, EUV의 비스듬한 조사에 의한 사영 효과의 영향이 보이기 쉬워지도록, 도 10에 도시한 바와 같이 x 방향과 y 방향 각각으로 설계하였다.
[실시예 2]
저반사부(14)를 산화은(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 53.9:44:2.1의 비율로 균질해지는 재료로, 그의 막 두께가 35㎚로 되도록 성막하였다. 이때의 조성비는 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의한 분석 결과에 기초하여 산출하였다. 또한, 저반사부(14)의 결정성을 XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 아몰퍼스인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 저반사부(14)가 형성되어 있다. 또한, 저반사부(14) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 실시예 2의 반사형 포토마스크 블랭크(100) 및 반사형 포토마스크(200)를 제작하였다.
[실시예 3]
저반사부(14)를 산화주석(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 53.9:44:2.1의 비율로 균질해지는 재료로, 그의 막 두께가 35㎚로 되도록 성막하였다. 이때의 조성비는 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의한 분석 결과에 기초하여 산출하였다. 또한, 저반사부(14)의 결정성을 XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 아몰퍼스인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 저반사부(14)가 형성되어 있다. 또한, 저반사부(14) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 실시예 3의 반사형 포토마스크 블랭크(100) 및 반사형 포토마스크(200)를 제작하였다.
[실시예 4]
저반사부(14)를 산화은(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로, 그의 막 두께가 26㎚로 되도록 성막하였다. 이때의 조성비는 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의한 분석 결과에 기초하여 산출하였다. 또한, 저반사부(14)의 결정성을 XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 아몰퍼스인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 저반사부(14)가 형성되어 있다. 또한, 저반사부(14) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 실시예 4의 반사형 포토마스크 블랭크(100) 및 반사형 포토마스크(200)를 제작하였다.
[실시예 5]
저반사부(14)를 산화주석(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로, 그의 막 두께가 26㎚로 되도록 성막하였다. 이때의 조성비는 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의한 분석 결과에 기초하여 산출하였다. 또한, 저반사부(14)의 결정성을 XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 아몰퍼스인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 저반사부(14)가 형성되어 있다. 또한, 저반사부(14) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 실시예 5의 반사형 포토마스크 블랭크(100) 및 반사형 포토마스크(200)를 제작하였다.
[실시예 6]
저반사부(14)를 산화인듐(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로, 그의 막 두께가 26㎚로 되도록 성막하였다. 이때의 조성비는 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의한 분석 결과에 기초하여 산출하였다. 또한, 저반사부(14)의 결정성을 XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 아몰퍼스인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 저반사부(14)가 형성되어 있다. 또한, 저반사부(14) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 실시예 6의 반사형 포토마스크 블랭크(100) 및 반사형 포토마스크(200)를 제작하였다.
[실시예 7]
저반사부(14)를 산화주석(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 티타늄(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로, 그의 막 두께가 26㎚로 되도록 성막하였다. 이때의 조성비는 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의한 분석 결과에 기초하여 산출하였다. 또한, 저반사부(14)의 결정성을 XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 아몰퍼스인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 저반사부(14)가 형성되어 있다. 또한, 저반사부(14) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 실시예 7의 반사형 포토마스크 블랭크(100) 및 반사형 포토마스크(200)를 제작하였다.
[실시예 8]
저반사부(14)를 산화주석(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 니오븀(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로, 그의 막 두께가 26㎚로 되도록 성막하였다. 이때의 조성비는 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의한 분석 결과에 기초하여 산출하였다. 또한, 저반사부(14)의 결정성을 XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 아몰퍼스인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 저반사부(14)가 형성되어 있다. 또한, 저반사부(14) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 실시예 8의 반사형 포토마스크 블랭크(100) 및 반사형 포토마스크(200)를 제작하였다.
[실시예 9]
저반사부(14)를 산화주석(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 몰리브덴(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로, 그의 막 두께가 26㎚로 되도록 성막하였다. 이때의 조성비는 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의한 분석 결과에 기초하여 산출하였다. 또한, 저반사부(14)의 결정성을 XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 아몰퍼스인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 저반사부(14)가 형성되어 있다. 또한, 저반사부(14) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 실시예 9의 반사형 포토마스크 블랭크(100) 및 반사형 포토마스크(200)를 제작하였다.
[비교예 1]
저반사부(14)를 산화은(고소쇠 계수 재료)과 탄탈이 55:45의 비율로 균질해지는 재료로, 그의 막 두께가 35㎚로 되도록 성막하였다. 이때의 조성비는 러더포드 후방 산란 분석법(RBS)에 의한 분석 결과에 기초하여 산출하였다. 또한, 저반사부(14)의 결정성을 XRD(X선 회절 장치)로 측정한바, 아몰퍼스인 것을 알 수 있었다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 저반사부(14)가 형성되어 있다. 또한, 저반사부(14) 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 비교예 1의 반사형 포토마스크 블랭크(100) 및 반사형 포토마스크(200)를 제작하였다.
[비교예 2]
도 11에 도시한 바와 같이, 흡수층(241)을 질화탄탈로 형성하고, 그의 막 두께가 58㎚로 되도록 성막하였다. 또한, 최표층(242)은 산화탄탈로 형성하고, 그의 막 두께가 2㎚로 되도록 성막하였다. 이것에 의해, 반사부(16) 상에는 흡수층(241) 및 최표층(242)을 갖는 저반사부(24)가 형성되어 있다. 본 비교예는, 종래의 탄탈을 주성분으로 한 기존 막의 반사형 포토마스크를 상정한 것이다.
단, 질화탄탈과 산화탄탈은 상층 하층으로 나뉘어 있어, 연속적으로 조성이 변화하는 막은 아니다.
또한, 흡수층(241), 최표층(242)의 성막 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로, 도 11 및 도 12에 도시하는 비교예 2의 반사형 포토마스크 블랭크(101) 및 저반사부 패턴(24a)을 구비한 반사형 포토마스크(201)를 제작하였다.
전술한 실시예 및 비교예에 있어서 제작한 반사형 포토마스크의 반사부 영역의 반사율 Rm과 저반사부 영역의 반사율 Ra를 EUV광에 의한 반사율 측정 장치로 각각 측정하였다. 반사율 Rm의 측정은, 한 변이 4㎜인 정사각형의 저반사부 제거부에서 행하였다. 그 측정 결과로부터, 상술한 식 (1)을 이용하여 OD값을 산출하였다.
(웨이퍼 노광 평가)
EUV 노광 장치(NXE3300B: ASML사제)를 사용하여, EUV 포지티브형 화학 증폭형 레지스트를 도포한 반도체 웨이퍼 상에, 실시예 및 비교예에서 제작한 반사형 포토마스크의 저반사부 패턴(14a, 24a)을 전사 노광하였다. 이때, 노광량은, 도 10의 x 방향의 LS 패턴이 설계한 바와 같이 전사되도록 조절하였다. 그 후, 전자선 치수 측정기에 의해 전사된 레지스트 패턴의 관찰 및 선폭 측정을 실시하여, 해상성의 확인을 행하였다.
이때, HV-바이어스는 기존 막의 6.1㎚를 「△」, 6.1㎚ 미만이면 「○」, 4.5㎚ 이하이면 「◎」로 하고, OD값은 1.5 이상이면 「○」, 1.6 이상이면 「◎」로 하였다. 또한, HV-바이어스에 대해서는, 「△」 이상의 평가이면, 사용상 전혀 문제는 없기 때문에 합격으로 하였다. 또한, OD값에 대해서는, 「○」 이상의 평가이면, 사용상 전혀 문제는 없기 때문에 합격으로 하였다.
이들 평가 결과를 표 1에 나타내었다.
표 1에 있어서, 비교예 2에서는, 흡수층(241)이 질화탄탈로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 58㎚, 최표층(242)이 산화탄탈로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 2㎚인, Ta계 기존 막에 있어서의 포토마스크의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 비교예 2의 반사형 포토마스크(201)일 때, 수소 라디칼 내성 평가에 의한 막 감소 속도는 0.1㎚/s 이하로 되었다. OD값은 1.5로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스(수평-수직 치수 차)는 6.1㎚로 되어, 해상되지만 섀도잉 효과의 영향이 커서, 전사성이 낮은 결과로 되었다.
또한, 비교예 2의 반사형 포토마스크(201)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 비교예 2의 반사형 포토마스크(201)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
표 1에 있어서, 실시예 1에서는, 저반사부(14)가 산화은(고소쇠 계수)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 54:45:1의 비율로 균질해지는 재료로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 35㎚인 포토마스크에 있어서의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 실시예 1의 반사형 포토마스크(200)일 때, 수소 라디칼 처리 개시 직후에 1㎚의 막 감소가 있었기는 하지만, 그 후 막 감소는 관측되지 않았다. OD값은 2.5로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스는 5.7㎚로 되어, 비교예 2에 비해 우수한 패턴 전사성이 얻어졌다.
또한, 실시예 1의 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 실시예 1의 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
표 1에 있어서, 실시예 2에서는, 저반사부(14)가 산화은(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 53.9:44:2.1의 비율로 균질해지는 재료로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 35㎚인 포토마스크에 있어서의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 실시예 2의 반사형 포토마스크(200)일 때, 수소 라디칼 내성 평가에 의한 막 감소는 관측되지 않아, 우수한 수소 라디칼 내성이 얻어졌다. OD값은 2.4로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스는 5.6㎚로 되어, 비교예 2에 비해 우수한 패턴 전사성이 얻어졌다.
또한, 실시예 2의 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 실시예 2의 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
표 1에 있어서, 실시예 3에서는, 저반사부(14)가 산화주석(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 53.9:44:2.1의 비율로 균질해지는 재료로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 35㎚인 포토마스크에 있어서의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 실시예 3의 반사형 포토마스크(200)일 때, 수소 라디칼 내성 평가에 의한 막 감소는 관측되지 않아, 우수한 수소 라디칼 내성이 얻어졌다. OD값은 1.7로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스는 4.6㎚로 되어, 비교예 2에 비해 우수한 패턴 전사성이 얻어졌다.
또한, 실시예 3의 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 실시예 3의 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
표 1에 있어서, 실시예 4에서는, 저반사부(14)가 산화은(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 26㎚의 포토마스크에 있어서의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 실시예 4의 반사형 포토마스크(200)일 때, 수소 라디칼 내성 평가에 의한 막 감소는 관측되지 않아, 우수한 수소 라디칼 내성이 얻어졌다. OD값은 1.6으로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스는 3.8㎚로 되어, 비교예 2에 비해 우수한 패턴 전사성이 얻어졌다
또한, 실시예 4의 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 실시예 4의 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
표 1에 있어서, 실시예 5에서는, 저반사부(14)가 산화주석(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 26㎚의 포토마스크에 있어서의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 실시예 5의 반사형 포토마스크(200)일 때, 수소 라디칼 내성 평가에 의한 막 감소는 관측되지 않아, 우수한 수소 라디칼 내성이 얻어졌다. OD값은 1.7로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스는 3.0㎚로 되어, 비교예 2에 비해 우수한 패턴 전사성이 얻어졌다.
또한, 실시예 5의 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 실시예 5의 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
표 1에 있어서, 실시예 6에서는, 저반사부(14)가 산화인듐(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 텅스텐(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 26㎚의 포토마스크에 있어서의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 실시예 6의 반사형 포토마스크(200)일 때, 수소 라디칼 내성 평가에 의한 막 감소는 관측되지 않아, 우수한 수소 라디칼 내성이 얻어졌다. OD값은 1.7로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스는 3.0㎚로 되어, 비교예 2에 비해 우수한 패턴 전사성이 얻어졌다.
또한, 실시예 6의 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 실시예 6의 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
표 1에 있어서, 실시예 7에서는, 저반사부(14)가 산화주석(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 티타늄(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 26㎚의 포토마스크에 있어서의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 실시예 7의 반사형 포토마스크(200)일 때, 수소 라디칼 내성 평가에 의한 막 감소는 관측되지 않아, 우수한 수소 라디칼 내성이 얻어졌다. OD값은 1.7로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스는 3.0㎚로 되어, 비교예 2에 비해 우수한 패턴 전사성이 얻어졌다.
또한, 실시예 7의 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 실시예 7의 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
표 1에 있어서, 실시예 8에서는, 저반사부(14)가 산화주석(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 니오븀(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 26㎚의 포토마스크에 있어서의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 실시예 8의 반사형 포토마스크(200)일 때, 수소 라디칼 내성 평가에 의한 막 감소는 관측되지 않아, 우수한 수소 라디칼 내성이 얻어졌다. OD값은 1.7로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스는 3.0㎚로 되어, 비교예 2에 비해 우수한 패턴 전사성이 얻어졌다.
또한, 실시예 8의 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 실시예 8의 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
표 1에 있어서, 실시예 9에서는, 저반사부(14)가 산화주석(고소쇠 계수 재료)과 탄탈과 몰리브덴(첨가 합금 재료)이 78:20:2의 비율로 균질해지는 재료로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 26㎚의 포토마스크에 있어서의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 실시예 9의 반사형 포토마스크(200)일 때, 수소 라디칼 내성 평가에 의한 막 감소는 관측되지 않아, 우수한 수소 라디칼 내성이 얻어졌다. OD값은 1.7로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스는 3.0㎚로 되어, 비교예 2에 비해 우수한 패턴 전사성이 얻어졌다.
또한, 실시예 9의 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 실시예 9의 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
표 1에 있어서, 비교예 1에서는, 저반사부(14)가 산화은(고소쇠 계수 재료)과 탄탈이 55:45의 비율로 균질해지는 재료로 구성되고, 또한 그의 막 두께가 35㎚인 포토마스크에 있어서의 웨이퍼 상의 레지스트 패턴 치수와 마스크 특성을 나타내고 있다. 비교예 1의 반사형 포토마스크(200)일 때, 수소 라디칼 내성 평가에 의한 막 감소 속도는 0.11㎚/s였다. OD값은 2.4로 패턴 전사 가능한 콘트라스트가 얻어졌다. EUV광에 의한 패터닝의 결과, H-V 바이어스는 5.7㎚로 되어, 비교예 2에 비해 우수한 패턴 전사성이 얻어졌다.
또한, 비교예 1의 반사형 포토마스크(200)를 80℃의 황산에 10분간 침지하고, 그 후 암모니아와 과산화수소와 물을 1:1:20의 비율로 혼합한 세정액을 채운 세정조에, 500W의 메가소닉을 사용하여 10분간 침지하고, 10분간 물을 흘려 세정을 행한 후, 성막 시의 막 두께와 비교하였는데, 막 두께에 변화는 보이지 않았다. 이 결과로부터, 비교예 1의 반사형 포토마스크(200)는 우수한 세정 내성을 구비하는 것을 알 수 있었다.
실시예 1과 기존 막(비교예 2)을 비교하면, 실시예 1의 반사형 포토마스크의 수소 라디칼 내성은 기존 막을 사용한 반사형 포토마스크에 비해 약간 떨어지기는 하지만, 실시예 1의 반사형 포토마스크의 패턴 전사성은 기존 막을 사용한 반사형 포토마스크보다도 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 실시예 1의 반사형 포토마스크는, 기존 막의 그것보다 수소 라디칼 내성이 약간 떨어지고 패턴 전사성은 우수한 점에서, 판정 결과를 「△」로 표기하여 「합격」으로 취급하였다.
실시예 2 내지 9와 기존 막(비교예 2)을 비교하면, 실시예 2 내지 9의 각 반사형 포토마스크의 수소 라디칼 내성은 기존 막을 사용한 반사형 포토마스크와 동등하고, 실시예 2 내지 9의 각 반사형 포토마스크의 패턴 전사성은 기존 막을 사용한 반사형 포토마스크보다도 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 실시예 2 내지 9의 각 반사형 포토마스크는, 수소 라디칼 내성과 패턴 전사성의 양쪽이 기존 막(비교예 4)의 그것보다도 우수하기 때문에, 판정 결과를 「○」로 표기하여 「합격」으로 취급하였다.
비교예 1의 반사형 포토마스크는, 수소 라디칼 내성이 기존 막(비교예 2)의 그것보다도 명백히 떨어지기 때문에, 판정 결과를 「×」로 표기하여 「불합격」으로 취급하였다.
이것에 의해, 저반사부(14)가, EUV광에 대한 소쇠 계수가 0.041보다도 큰 재료인 고소쇠 계수 재료를 50at％보다도 많이 포함하고, 또한 탄탈(Ta)을 포함하고, 또한 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종을 포함하고, 그의 함유율(첨가 합금 재료의 함유율)이 저반사부(14)에 포함되는 탄탈(Ta)의 함유율 이하이고, 막 두께가 45㎚ 이하이고, OD값이 1.0 이상인 반사형 포토마스크(200)이면, 패턴 전사성, 수소 라디칼 내성은 양호하고, 사영 효과를 저감할 수 있으며, 장수명이면서 전사 성능이 높아진다는 결과로 되었다. 즉, 보다 전사 성능이 우수한 반사형 포토마스크(200)를 얻을 수 있는 것이 확인되었다. 달리 말하면, 상기 실시 형태에 관한 반사형 포토마스크 블랭크(100)를 사용함으로써, 극단 자외 영역의 파장의 광을 광원으로 한 패터닝 전사용의 반사형 포토마스크의 사영 효과를 억제 또는 경감할 수 있고, 우수한 수소 라디칼 내성을 갖는 반사형 포토마스크(200)를 제작할 수 있는 것이 확인되었다고 할 수 있다.
본 발명에 관한 반사형 포토마스크 블랭크 및 반사형 포토마스크는, 반도체 집적 회로 등의 제조 공정에 있어서, EUV 노광에 의해 미세한 패턴을 형성하는 데 적합하게 사용할 수 있다.
1: 기판
2: 다층 반사막
3: 캐핑층
4: 저반사부
4a: 저반사부 패턴
5: 반사부
6: 산화 피막
6a: 산화 피막 패턴
10: 반사형 포토마스크 블랭크
20: 반사형 포토마스크
11: 기판
12: 다층 반사막
13: 캐핑층
14: 저반사부
14a: 저반사부 패턴
24: 저반사부
241: 흡수층
242: 최표층
24a: 저반사부 패턴
15: 이면 도전막
16: 반사부
17: 레지스트막
17a: 레지스트 패턴
100: 반사형 포토마스크 블랭크
200: 반사형 포토마스크
101: 반사형 포토마스크 블랭크
201: 반사형 포토마스크
2: 다층 반사막
3: 캐핑층
4: 저반사부
4a: 저반사부 패턴
5: 반사부
6: 산화 피막
6a: 산화 피막 패턴
10: 반사형 포토마스크 블랭크
20: 반사형 포토마스크
11: 기판
12: 다층 반사막
13: 캐핑층
14: 저반사부
14a: 저반사부 패턴
24: 저반사부
241: 흡수층
242: 최표층
24a: 저반사부 패턴
15: 이면 도전막
16: 반사부
17: 레지스트막
17a: 레지스트 패턴
100: 반사형 포토마스크 블랭크
200: 반사형 포토마스크
101: 반사형 포토마스크 블랭크
201: 반사형 포토마스크
Claims (10)
- 극단 자외선을 광원으로 한 패턴 전사용의 반사형 포토마스크를 제작하기 위한 반사형 포토마스크 블랭크이며,
기판과,
상기 기판 상에 형성되어, 입사된 광을 반사하는 반사부와,
상기 반사부 상에 형성되어, 입사된 광을 흡수하는 저반사부를 구비하고,
상기 반사부는, 다층 반사막과, 캐핑층을 구비하고,
상기 저반사부는, EUV광에 대한 소쇠 계수가 0.041보다도 큰 재료인 고소쇠 계수 재료와, 탄탈(Ta)과, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종을 포함하고, 또한 상기 고소쇠 계수 재료를 50at％보다도 많이 포함하고,
상기 저반사부에 있어서의, 상기 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종의 함유율은, 상기 탄탈(Ta)의 함유율 이하이고,
상기 저반사부의 합계 막 두께는 45㎚ 이하이고,
상기 저반사부의 OD값(Optical Density: 광학 농도)은 1.0 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크. - 제1항에 있어서, 상기 저반사부에 있어서의, 상기 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종의 함유율은, 상기 탄탈(Ta)의 전체 원자수에 대해 2.5at％ 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
- 제1항에 있어서, 상기 저반사부에 있어서의, 상기 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종의 함유율은, 상기 탄탈(Ta)의 전체 원자수에 대해 5at％ 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
- 제1항에 있어서, 상기 저반사부에 있어서의, 상기 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo)의 함유율은, 상기 탄탈(Ta)의 전체 원자수에 대해 2.5at％ 이상이고, 또한 상기 탄탈(Ta)의 함유율 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
- 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저반사부는, 상기 고소쇠 계수 재료로서, 주석(Sn)과 산소(O)를 포함하는 재료, 및 인듐(In)과 산소(O)를 포함하는 재료 중 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크 블랭크.
- 극단 자외선을 광원으로 한 패턴 전사용의 반사형 포토마스크이며,
기판과,
상기 기판 상에 형성되어, 입사된 광을 반사하는 반사부와,
상기 반사부 상에 형성되어, 입사된 광을 흡수하는 저반사부를 구비하고,
상기 반사부는, 다층 반사막과, 캐핑층을 구비하고,
상기 저반사부는, EUV광에 대한 소쇠 계수가 0.041보다도 큰 재료인 고소쇠 계수 재료와, 탄탈(Ta)과, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종을 포함하고, 또한 상기 고소쇠 계수 재료를 50at％보다도 많이 포함하고,
상기 저반사부에 있어서의, 상기 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종의 함유율은, 상기 탄탈(Ta)의 함유율 이하이고,
상기 저반사부의 합계 막 두께는 45㎚ 이하이고,
상기 저반사부의 OD값(Optical Density: 광학 농도)은 1.0 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크. - 제6항에 있어서, 상기 저반사부에 있어서의, 상기 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종의 함유율은, 상기 탄탈(Ta)의 전체 원자수에 대해 2.5at％ 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크.
- 제6항에 있어서, 상기 저반사부에 있어서의, 상기 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 및 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 재료군 중 적어도 1종의 함유율은, 상기 탄탈(Ta)의 전체 원자수에 대해 5at％ 이상인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크.
- 제6항에 있어서, 상기 저반사부에 있어서의, 상기 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 텅스텐(W) 또는 몰리브덴(Mo)의 함유율은, 상기 탄탈(Ta)의 전체 원자수에 대해 2.5at％ 이상이고, 또한 상기 탄탈(Ta)의 함유율 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크.
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저반사부는, 상기 고소쇠 계수 재료로서, 주석(Sn)과 산소(O)를 포함하는 재료, 및 인듐(In)과 산소(O)를 포함하는 재료 중 적어도 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 포토마스크.
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2022
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