KR20240046292A - 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크, 그리고 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크, 그리고 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노광광에 대한 반사율이 높고, 또한 막 응력이 작은 다층 반사막(5)을 갖는 반사형 마스크(200)를 제조하기 위해 이용되는 다층 반사막 부착 기판(110)을 제공한다.
기판(1) 상에 저굴절률층과 고굴절률층을 교대로 적층시킨 다층막으로 이루어지고, 노광광을 반사하기 위한 다층 반사막을 구비하는 다층 반사막 부착 기판으로서, 상기 다층 반사막은, 크립톤(Kr)을 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판이다.

Description

다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크, 그리고 반도체 장치의 제조 방법{SUBSTRATE WITH MULTILAYER REFLECTIVE FILM, REFLECTIVE MASK BLANK, REFLECTIVE MASK, AND METHOD FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 반도체 장치의 제조 등에 사용되는 반사형 마스크, 그리고 반사형 마스크를 제조하기 위해 이용되는 다층 반사막 부착 기판 및 반사형 마스크 블랭크에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 상기 반사형 마스크를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
근래, 반도체 산업에 있어서, 반도체 장치의 고집적화에 수반하여, 종래의 자외광을 이용한 포토리소그래피법의 전사 한계를 상회하는 미세 패턴이 필요하다고 여겨져 오고 있다. 이와 같은 미세 패턴 형성을 가능하게 하기 위해, 극자외(Extreme Ultra Violet: 이하, 「EUV」라고 부른다.)광을 이용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 유망시되고 있다. 여기에서, EUV 광이란, 연(軟)X선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장대의 광을 가리키고, 구체적으로는 파장이 0.2∼100nm 정도의 광인 것이다. 이 EUV 리소그래피에 있어서 이용되는 전사용 마스크로서 반사형 마스크가 제안되어 있다. 이와 같은 반사형 마스크는, 기판 상에 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 해당 다층 반사막 상에 노광광을 흡수하는 흡수체막이 패턴상(狀)으로 형성된 흡수체막 패턴을 갖는 것이다.
당해 반사형 마스크는, 기판과, 당해 기판 상에 형성된 다층 반사막과, 당해 다층 반사막 상에 형성된 흡수체막을 갖는 반사형 마스크 블랭크로 제조된다. 흡수체막 패턴은, 포토리소그래피법 등에 의해 흡수체막의 패턴을 형성함으로써 제조된다.
다층 반사막 부착 기판은, 근래의 패턴의 미세화에 수반하는 결함품질의 향상이나, 전사용 마스크에 요구되는 광학 특성의 관점에서, 보다 높은 평활성을 갖는 것이 요구되고 있다. 다층 반사막은, 마스크 블랭크용 기판의 표면 상에 고굴절률층 및 저굴절률층을 교대로 적층함으로써 형성된다. 이들 각층은, 일반적으로 그들의 층의 형성 재료로 이루어지는 스퍼터링 타겟을 사용한 스퍼터링에 의해 형성되어 있다.
스퍼터링의 수법으로는, 이온 빔 스퍼터링이 바람직하게 실시되고 있다. 이온 빔 스퍼터링은, 방전으로 플라스마를 만들 필요가 없으므로, 다층 반사막 중에 불순물이 섞이기 어렵고, 이온원(源)이 독립하고 있기 때문에, 조건 설정이 비교적 용이한 등의 이점이 있다. 평활성 및 면 균일성이 좋은 다층 반사막의 각층을 형성하기 위해, 마스크 블랭크용 기판의 주표면의 법선(상기 주표면에 직교하는 직선)에 대하여 큰 각도, 즉 기판 주표면에 대하여 경사 또는 평행에 가까운 각도를 가지도록, 스퍼터 입자를 기판에 도달시켜, 고굴절률층 및 저굴절률층을 성막하고 있다.
이와 같은 방법으로 다층 반사막 부착 기판을 제조하는 기술로서, 특허문헌 1에는, 기판 상에 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 다층 반사막을 성막할 때에, 기판을 그 중심축을 중심으로 회전시키면서, 기판의 법선과 기판에 입사하는 스퍼터 입자가 이루는 각도 α의 절대치를 35도≤α≤80도로 유지하여 이온 빔 스퍼터링을 실시하는 것이 기재되어 있다.
또, 상기 다층 반사막으로는, 상대적으로 굴절률이 높은 물질과 상대적으로 굴절률이 낮은 물질이, 수 nm 오더로 교대로 적층된 다층막이 통상 사용된다. 예를 들면, 13∼14nm의 EUV 광에 대한 반사율이 높은 것으로서, Si와 Mo의 박막을 교대로 적층한 다층막이 알려져 있다. 이와 같은 다층 반사막을 이용한 반사형 마스크에 있어서는, 단(短)파장의 광으로 고반사율을 얻기 위해 다층막의 각층의 막 밀도를 높게 할 필요가 있다. 그 때문에, 필연적으로 다층 반사막은 높은 압축 응력을 갖게 된다.
특허문헌 2에는, Mo/Si 다층 반사막의 형성 후, 약 100℃∼약 400℃로 약 30초간∼약 12시간 가열 처리를 실시함으로써, Mo/Si 다층 반사막의 반사 특성을 손상하는 일 없이, Mo/Si 다층 반사막의 막 응력을 완화할 수 있는 것이 기재되어 있다.
일본국 특표2009-510711호 공보 미국 특허 제6,309,705호 공보
반사형 마스크를 이용한 노광 시에는, 패턴상으로 형성된 흡수체막에 의해 노광광이 흡수되고, 다층 반사막이 노출된 부분에서 노광광이 다층 반사막에 의해 반사된다. 노광 시에 높은 콘트라스트를 얻기 위해, 다층 반사막의 노광광에 대한 반사율은, 높은 것이 바람직하다.
또, 다층 반사막의 형성 후의 가열 처리에 있어서, 가열 처리 온도를 높이면 높일수록 다층 반사막의 막 응력은 저감할 수 있다. 그러나, Mo/Si 다층 반사막을 구성하는 각층 계면에서의 믹싱이 진행되어 버린다. 믹싱이 너무 진행되면, 다층 반사막의 EUV 광에 대한 반사율이 저하된다는 문제가 발생한다. 다층 반사막의 노광광에 대한 반사율이 충분히 높은 경우에는, 이와 같은 믹싱이 발생한 경우라도, 사용에 견디는 반사율을 유지할 수 있다.
그래서 본 발명은, 노광광에 대한 반사율이 높고, 또한 막 응력이 작은 다층 반사막을 갖는 반사형 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 노광광에 대한 반사율이 높고, 또한 막 응력이 작은 다층 반사막을 갖는 반사형 마스크를 제조하기 위해 이용되는 다층 반사막 부착 기판 및 반사형 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명은, 상기 반사형 마스크를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 이온 빔 스퍼터링에 의해 다층 반사막을 성막할 때에, 타겟에 대해, 이온원으로부터 크립톤(Kr) 이온 입자를 공급하여 다층 반사막을 성막함으로써, 성막 후의 반사율을 높일 수 있는 것을 발견했다. 또, 본 발명자들은, 본 발명에 이용하는 다층 반사막의 반사율은 높으므로, 다층 반사막을 가열 처리하여 막 응력이 완화된 경우라도, 높은 반사율을 유지하는 것이 가능한 것을 발견했다. 이상의 지견에 의거하여, 본 발명자들은 본 발명에 이르렀다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
본 발명의 구성 1은, 기판 상에 저굴절률층과 고굴절률층을 교대로 적층시킨 다층막으로 이루어지고, 노광광을 반사하기 위한 다층 반사막을 구비하는 다층 반사막 부착 기판으로서,
상기 다층 반사막은, 크립톤(Kr)을 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 2)
본 발명의 구성 2는, 상기 다층 반사막의 크립톤(Kr) 함유량은, 3 원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재한 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 3)
본 발명의 구성 3은, 상기 저굴절률층은 몰리브덴(Mo) 층이고, 고굴절률층은 실리콘(Si) 층이며, 상기 저굴절률층은, 상기 고굴절률층에 비해 크립톤(Kr) 함유량이 상대적으로 적은 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재한 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 4)
본 발명의 구성 4는, 상기 다층 반사막 상에 보호막을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 5)
본 발명의 구성 5는, 구성 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막 상, 또는 구성 4에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 상기 보호막 상에, 흡수체막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 6)
본 발명의 구성 6은, 상기 다층 반사막 상에, 구성 5에 기재한 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝한 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크이다.
(구성 7)
본 발명의 구성 7은, 구성 6에 기재한 반사형 마스크를 이용하고, 노광장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하여, 피전사체 상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법이다.
본 발명에 의해, 노광광에 대한 반사율이 높고, 또한 막 응력이 작은 다층 반사막을 갖는 반사형 마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의해, 노광광에 대한 반사율이 높고, 또한 막 응력이 작은 다층 반사막을 갖는 반사형 마스크를 제조하기 위해 이용되는 다층 반사막 부착 기판 및 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법을 제공할 수 있다. 또한 본 발명에 의해, 상기 반사형 마스크를 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은　본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 일례의 단면 모식도이다.
도 2는　본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 다른 일례의 단면 모식도이다.
도 3은　본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 일례의 단면 모식도이다.
도 4는　본 발명의 반사형 마스크의 제조 방법을 단면 모식도로 나타낸 공정도이다.
도 5는　이온 빔 스퍼터링 장치의 내부 구조의 모식도이다.
도 6은　Kr 또는 Ar을 이용하여 제조된 다층 반사막 부착 기판의 어닐 온도에 대한 다층 반사막의 평탄도 및 EUV 광 반사율을 나타내는 그래프이다.
도 7은　실시예 1에 있어서의 다층 반사막의 러더퍼드 후방 산란 분석법에 의한 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
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 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)은, 기판(1)의 위에 다층 반사막(5)을 구비한 것이다. 다층 반사막(5)은, 노광광을 반사하기 위한 막이고, 저굴절률층과 고굴절률층을 교대로 적층시킨 다층막으로 이루어진다. 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)에 있어서의 다층 반사막은, 크립톤(Kr)을 함유하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)의 제조 시에는, 이온 빔 스퍼터링에 의해, 기판(1) 상에 다층 반사막(5)을 성막한다. 구체적으로는, 이온 빔 스퍼터링은, 고굴절률 재료의 타겟 및 저굴절률 재료의 타겟에 대하여, 이온원으로부터 이온 입자를 공급함으로써 행한다. 다층 반사막(5)은, 이온 빔 스퍼터링 시에, 이온원으로부터, 타겟에 대해, 크립톤(Kr) 이온 입자가 공급됨으로써 형성된다. 이온원으로부터 공급된 Kr 이온 입자는, 타겟에 충돌하여, 타겟 재료의 스퍼터 입자를 발생시킨다. 스퍼터 입자가, 기판(1)의 표면에 퇴적함으로써, 기판(1)에 소정의 재료의 막을 성막할 수 있다.
Kr 이온 입자를 이용한 이온 빔 스퍼터링에 의해 다층 반사막(5)을 성막하면, Kr을 함유하는 다층 반사막(5)을 얻을 수 있어, 다층 반사막(5)의 노광광에 대한 반사율을 높일 수 있다. Kr 이온 입자를 이용한 경우에, Ar 이온 입자를 이용한 경우와 비교하여 반사율을 높일 수 있는 이유는, 이하와 같이 추찰할 수 있다. Kr은 Ar에 비해 원자량이 저굴절률층의 재료(예를 들면 Mo)에 가깝기 때문에, 타겟에 충돌한 후의 반사 Kr 이온 입자의 수 및/또는 운동 에너지가 작아진다. 그 때문에, 다층 반사막(5) 중에 포함되는 Kr 함유량을, 스퍼터 입자로서 Ar 이온 입자를 이용한 경우의 Ar 함유량보다도 적게 할 수 있다. 이온 빔 스퍼터링을 행한 경우, 고굴절률층의 재료(예를 들면 Si)가 저굴절률층(예를 들면 Mo 층)으로 확산되어 금속 확산층(예를 들면 MoSi 확산층)이 형성되어 버린다. 다층 반사막(5) 중에 포함되는 희(希)가스의 함유량을 적게 함으로써, 금속 확산층이 형성되는 것을 억제할 수 있으므로, 높은 반사율의 다층 반사막(5)을 얻을 수 있다고 생각된다.
따라서, Kr 이온 입자를 이용하여 다층 반사막(5)을 성막한 경우, 금속 확산층이 형성되기 어렵기 때문에, 다층 반사막 부착 기판(110)에 대해 고온으로 가열 처리를 실시하여 다층 반사막(5)의 막 응력을 작게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)은, 다층 반사막(5)의 높은 반사율을 유지한 채로, 막 응력을 저감할 수 있다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)을 이용하여, 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조할 수 있다. 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)을 이용한다면, 노광광에 대한 반사율이 높고, 또한 막 응력이 작은 다층 반사막(5)을 갖는 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조할 수 있다.
도 3에, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(100)의 일례의 단면 모식도를 나타낸다. 구체적으로는, 다층 반사막 부착 기판(110)의 최표면(예를 들면, 다층 반사막(5) 또는 보호막(6)의 표면)의 위에, 흡수체막(7)을 갖는 반사형 마스크 블랭크(100)로 할 수 있다. 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용함으로써, EUV 광에 대한 반사율이 높은 다층 반사막(5)을 갖는 반사형 마스크(200)를 얻을 수 있다.
본 명세서에 있어서, 「다층 반사막 부착 기판(110)」이란, 소정의 기판(1)의 위에 다층 반사막(5)이 형성된 것을 말한다. 도 1 및 도 2에, 다층 반사막 부착 기판(110)의 단면 모식도의 일례를 나타낸다. 또한, 「다층 반사막 부착 기판(110)」은, 다층 반사막(5) 이외의 박막, 예를 들면 보호막(6) 및/또는 이면 도전막(2)이 형성된 것을 포함한다. 본 명세서에 있어서, 「반사형 마스크 블랭크(100)」란, 다층 반사막 부착 기판(110)의 위에 흡수체막(7)이 형성된 것을 말한다. 또한, 「반사형 마스크 블랭크(100)」는, 에칭 마스크막 및 레지스트막 등의, 추가 박막이 형성된 것을 포함한다.
본 명세서에 있어서, 「다층 반사막(5)의 위(다층 반사막(5) 상)에 흡수체막(7)을 배치(형성)한다」란, 흡수체막(7)이, 다층 반사막(5)의 표면에 접하여 배치(형성)되는 것을 의미하는 경우 외에, 다층 반사막(5)과, 흡수체막(7)과의 사이에 다른 막을 갖는 것을 의미하는 경우도 포함한다. 그 외의 막에 대해서도 마찬가지이다. 또, 본 명세서에 있어서, 예를 들면 「막 A가 막 B의 표면에 접하여 배치된다」란, 막 A와 막 B의 사이에 다른 막을 개재하지 않고, 막 A와 막 B가 직접, 접하도록 배치되어 있는 것을 의미한다.
＜다층 반사막 부착 기판(110)＞
이하, 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)을 구성하는 기판(1) 및 각 박막에 대해 설명을 한다.
＜＜기판(1)＞＞
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)에 있어서의 기판(1)은, EUV 노광 시의 열에 의한 흡수체 패턴 왜곡의 발생을 방지하는 것이 필요하다. 그 때문에, 기판(1)으로는, 0±5 ppb/℃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(1)의 전사 패턴(후술의 흡수체막(7)이 이것을 구성한다)이 형성되는 측의 제 1 주표면은, 적어도 패턴 전사 정밀도, 및 위치 정밀도를 얻는 관점에서, 소정의 평탄도가 되도록 표면 가공된다. EUV 노광의 경우, 기판(1)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면의 132mm×132mm의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또, 흡수체막(7)이 형성되는 측과 반대측의 제 2 주표면(이면)은, 노광장치에 세트할 때에 정전 척되는 표면이다. 제 2 주표면은, 132mm×132mm의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또한, 반사형 마스크 블랭크(100)에 있어서의 제 2 주표면의 평탄도는, 142mm×142mm의 영역에 있어서, 평탄도가 1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.5㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3㎛ 이하이다.
또, 기판(1)의 표면 평활성의 높이도 지극히 중요한 항목이다. 전사용 흡수체 패턴이 형성되는 제 1 주표면의 표면 거칠기는, 제곱 평균 평방근 거칠기(Rms)로 0.15nm 이하, 보다 바람직하게는 Rms로 0.10nm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 표면 평활성은, 원자간력 현미경으로 측정할 수 있다.
또한, 기판(1)은, 기판(1)의 위에 형성되는 막(다층 반사막(5) 등)의 막 응력에 의한 변형을 방지하기 위해, 높은 강성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 특히, 기판(1)은, 65GPa 이상의 높은 영률을 갖고 있는 것이 바람직하다.
＜＜하지막(下地膜)＞＞
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)은, 기판(1)의 표면에 접하여 하지막을 가질 수 있다. 하지막은, 기판(1)과 다층 반사막(5)의 사이에 형성되는 박막이다. 하지막을 가짐으로써, 전자선에 의한 마스크 패턴 결함 검사 시의 차지 업을 방지하는 동시에, 다층 반사막(5)의 위상 결함이 적고, 높은 표면 평활성을 얻을 수 있다.
하지막의 재료로서, 루테늄 또는 탄탈을 주성분으로서 포함하는 재료가 바람직하게 이용된다. 예를 들면, Ru 금속 단체(單體), Ta 금속 단체여도 되고, Ru 또는 Ta에 티탄(Ti), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 붕소(B), 란탄(La), 코발트(Co), 및/또는 레늄(Re) 등의 금속을 함유한 Ru 합금 또는 Ta 합금이어도 된다. 하지막의 막 두께는, 예를 들면 1nm∼10nm의 범위인 것이 바람직하다.
＜＜다층 반사막(5)＞＞
다층 반사막(5)은, 반사형 마스크(200)에 있어서, EUV 광을 반사하는 기능을 부여하는 것이다. 다층 반사막(5)은, 굴절률이 다른 원소를 주성분으로 하는 각층이 주기적으로 적층된 다층막이다.
일반적으로는, 다층 반사막(5)으로서, 고굴절률 재료인 경(輕)원소 또는 그 화합물의 박막(고굴절률층)과, 저굴절률 재료인 중(重)원소 또는 그 화합물의 박막(저굴절률층)이 교대로 40에서 60 주기 정도 적층된 다층막이 이용된다.
다층 반사막(5)으로서 이용되는 다층막은, 기판(1)측부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층해도 되고, 기판(1)측부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층해도 된다. 또한, 다층 반사막(5)의 최표면의 층, 즉, 기판(1)측과 반대측의 다층 반사막(5)의 표면층은, 고굴절률층으로 하는 것이 바람직하다. 상술의 다층막에 있어서, 기판(1)측부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층하는 경우는, 최상층이 저굴절률층이 된다. 이 경우에, 저굴절률층이 다층 반사막(5)의 최표면을 구성하면 용이하게 산화되어 버려 반사형 마스크(200)의 반사율이 감소한다. 그 때문에, 최상층의 저굴절률층 상에 고굴절률층을 추가로 형성하여 다층 반사막(5)으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상술의 다층막에 있어서, 기판(1)측부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층하는 경우는, 최상층이 고굴절률층이 된다. 따라서, 이 경우에는, 추가 고굴절률층을 형성할 필요는 없다.
고굴절률층으로는, 규소(Si)를 포함하는 층을 이용할 수 있다. Si를 포함하는 재료로는, Si 단체 외에, Si에, 붕소(B), 탄소(C), 질소(N), 및/또는 산소(O)를 포함하는 Si 화합물을 이용할 수 있다. Si를 포함하는 고굴절률층을 이용함으로써, EUV 광의 반사율이 뛰어난 반사형 마스크(200)가 얻어진다. 또, 저굴절률층으로는, 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 및 백금(Pt)으로부터 선택되는 금속 단체, 또는 이들의 합금을 이용할 수 있다. 본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)에 있어서는, 저굴절률층이 몰리브덴(Mo) 층이고, 고굴절률층이 실리콘(Si) 층인 것이 바람직하다. 예를 들면, 파장 13nm에서 14nm의 EUV 광을 반사하기 위한 다층 반사막(5)으로는, Mo 층과 Si 층을 교대로 40에서 60 주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막이 바람직하게 이용된다. 또한, 다층 반사막(5)의 최상층인 고굴절률층을 규소(Si)로 형성하고, 최상층(Si)과 보호막(6)의 사이에, 규소와 산소를 포함하는 규소 산화물층을 형성할 수 있다. 이 구조의 경우에는, 마스크 세정 내성을 향상시킬 수 있다.
다층 반사막(5)은, 크립톤(Kr)을 함유하고 있다. 이 경우, 상술한 바와 같이, Ar 이온 입자를 사용한 이온 빔 스퍼터링의 경우와 비교하여, 금속 확산층이 형성되는 것이 억제되어, 반사율을 높일 수 있다. 다층 반사막(5) 중의 Kr 함유량은, 3 원자％ 이하가 바람직하고, 1.5 원자％ 이하가 보다 바람직하다. 또, Si 함유량에 대한 Kr 함유량의 비율은 0.06 이하인 것이 바람직하고, 0.03 이하인 것이 보다 바람직하다. Kr 함유량이 너무 많으면, 반사율이 저하하기 때문에, 바람직하지 않다.
또, 저굴절률층을 Mo 층으로 하고, 고굴절률층을 Si 층으로 한 경우, Mo 층은 Si 층에 비하여 Kr 함유량이 상대적으로 적은 것이 바람직하다. Mo 층의 Kr 함유량이 적은 경우, Mo 층의 표면 거칠기가 커지는 것을 억제할 수 있고, 그 결과, 다층 반사막(5)의 최표층의 표면 거칠기가 커지는 것을 억제할 수 있다. Mo 층의 Kr 함유량은, Si 층의 Kr 함유량보다도 0.5 원자％ 이상 적어도 되고, 1 원자％ 이상 적어도 된다. 또, Mo 층은 다결정의 구조이고, Si 층은 아몰퍼스상의 구조로 할 수 있다.
저굴절률층 또는 고굴절률층의 Kr 함유량은, 각층의 이온 빔 스퍼터링 시의 Kr 이온 입자의 공급량, Kr 이온 입자의 가속 전압, 및 입사 각도(기판의 법선과 기판에 입사하는 스퍼터 입자가 이루는 각도) 등을 조정함으로써, 바꾸는 것이 가능하다. 예를 들면, Mo 층을 성막할 시의 입사 각도를, Si 층을 성막할 시의 입사 각도보다도 작게 함으로써, Mo 층의 Kr 함유량을 Si 층의 Kr 함유량보다도 더욱 적게 할 수 있다.
저굴절률층 및 고굴절률층을 성막할 때의 입사 각도는, 0°∼40°인 것이 바람직하다. 입사 각도를 40° 초과로 하면, 금속 확산층을 얇게 할 수 있지만, 막 두께의 면내 균일성이 악화되어, 반사율의 면내 균일성을 해친다. 그 때문에, 입사 각도를 40° 초과로 하는 것은 바람직하지 않다. Kr 이온 입자를 사용하여 다층 반사막(5)을 성막함으로써, 저굴절률층 및 고굴절률층의 입사 각도를 0°∼40°로 한 경우라도 금속 확산층을 얇게 할 수 있다. 예를 들면, 저굴절률층이 Mo 층이고, 고굴절률층이 Si 층인 경우, MoSi 확산층의 막 두께는, 1.2nm 이하로 하는 것이 가능하다.
다층 반사막(5)의 단독에서의 반사율은 통상 65％ 이상이고, 상한은 통상 73％이다. 또한, 다층 반사막(5)의 각 구성층의 막 두께 및 주기는, 노광 파장에 의해 적절히 선택할 수 있다. 구체적으로는, 다층 반사막(5)의 각 구성층의 막 두께 및 주기는, 브래그 반사의 법칙을 만족시키도록 선택할 수 있다. 다층 반사막(5)에 있어서, 고굴절률층 및 저굴절률층은 각각 복수 존재하지만, 고굴절률층끼리의 막 두께, 또는 저굴절률층끼리의 막 두께는, 반드시 같지 않아도 된다. 또, 다층 반사막(5)의 최표면의 Si 층의 막 두께는, 반사율을 저하시키지 않는 범위에서 조정할 수 있다. 최표면의 Si(고굴절률층)의 막 두께는, 3nm에서 10nm로 할 수 있다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)의 제조 시에는, 이온 빔 스퍼터링에 의해, 기판(1) 상에 다층 반사막(5)을 성막한다. 도 5에, 이온 빔 스퍼터링 장치(500)의 내부 구조의 모식도를 나타낸다. 구체적으로는, 이온 빔 스퍼터링은, 고굴절률 재료의 타겟 및 저굴절률 재료의 타겟에 대해, 이온원으로부터 이온 입자를 공급함으로써 행한다. 다층 반사막(5)이 Mo/Si 주기 다층막인 경우, 이온 빔 스퍼터링법에 의해, 예를 들면, 우선 Si 타겟을 이용하여 막 두께 4nm 정도의 Si 층을 기판(1)의 위에 성막한다. 그 후 Mo 타겟을 이용하여 막 두께 3nm 정도의 Mo 층을 성막한다. 이 Si 층 및 Mo 층을 1 주기로 하여, 40에서 60 주기 적층하여, 다층 반사막(5)을 형성한다(최표면의 층은 Si 층으로 한다).
다음으로, 본 발명에 이용할 수 있는 이온 빔 스퍼터링 장치(500)에 대해, 도 5를 이용하여 설명한다.
도 5의 모식도에 나타나는 바와 같이, 본 발명에 이용할 수 있는 이온 빔 스퍼터링 장치(500)는, 대략 직사각형상의 진공 챔버(502)를 구비하고 있다. 진공 챔버(502)의 한쪽의 짧은쪽 면(도 5의 아랫변을 한 변으로 하는 벽면. 이하, 설명의 편의상, 적절히 「하측 짧은쪽 면」이라고 한다.)에는, 홀더 부착 로드(504)를 개재하여 기판 홀더(503)가 배설(配設)되어 있다. 기판 홀더(503)는, 상세를 후술하는 기판(1)을 홀딩한 상태로 자전할 수 있도록 구성되어 있다. 또, 기판 홀더(503)는, 모퉁이부에 누름 핀(518)이 설치된 톱 클램프(517)를 구비하고 있다. 기판(1)은, 기판 홀더(503) 상에 배치되고 나서, 기판(1)의 주표면의 모퉁이를 누름 핀(518)으로 누르는 형태로 톱 클램프(517)에 의해 클램프된다. 톱 클램프(517)는, 기판 홀더(503)와 함께 기판(1)을 홀딩하는 기능을 갖는 동시에, 기판(1) 측면에의 막 부착에 대한 쉴드로서도 기능한다. 톱 클램프(517)의 재료는, 기판(1)을 눌러 발진(發塵)을 억제하는 관점에서, 절연성의 재료, 예를 들면, 수지제인 것인 것이 바람직하다. 또한, 수지 중에서도, 비교적 경도가 높은 재질이 바람직하고, 예를 들면, 폴리이미드계 수지가 특히 적합하다.
또, 진공 챔버(502)의 다른쪽의 짧은쪽 면(도 5의 윗변을 한 변으로 하는 벽면. 이하, 적절히 「상측 ?F은쪽 면」이라고 한다) 부근에는, 평면도로 보아 대략 직사각형상의 기대(基臺)(506)가, 기판 홀더(503)에 대향하도록 배설되어 있다. 기대(506)의 한쪽의 긴 변측(한쪽의 긴 변을 포함하는 면)에는, 제 1 스퍼터링 타겟(507)이 배설되고, 기대(506)의 다른쪽의 긴 변측(다른쪽의 긴 변을 포함하는 면)에는, 제 2 스퍼터링 타겟(508)이 배설된다. 제 1 스퍼터링 타겟(507), 제 2 스퍼터링 타겟(508)을 구성하는 재료로는, 마스크 블랭크에 있어서의 소정의 광학 특성을 갖는 박막을 성막하기 위해, 금속, 합금, 비금속 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 상술의 소정의 광학 특성으로는, 반사율, 및 투과율 등이다. 이 이온 빔 스퍼터링 장치(500)를 사용하여, 고굴절률 재료와 저굴절률 재료를 교대로 적층한 다층 반사막(5)을 형성할 수 있다. 이 경우, 제 1 스퍼터링 타겟(507)을 구성하는 재료로는, Si 또는 Si 화합물의 고굴절률 재료를 이용할 수 있다. 또, 제 2 스퍼터링 타겟(508)을 구성하는 재료로는, Mo, Nb, Ru 또는 Rh 등의 저굴절률 재료를 이용할 수 있다. 여기에서는, 제 1 스퍼터링 타겟(507)에 실리콘(Si) 재료를, 제 2 스퍼터링 타겟(508)에 몰리브덴 재료를 이용한 경우에 대해서 설명한다. 또, 기대(506)의 중심부에는 회전축(509)이 배설되고, 기대(506)는 회전축(509)과 일체적으로 회전 가능하게 구성되어 있다.
진공 챔버(502)의 한쪽의 긴쪽 면(도 5의 왼쪽 변을 한 변으로 하는 벽면. 이하, 적절히 「좌측 긴쪽 면」이라고 한다)에는, 진공 펌프(511)가 배설된 급배(給排) 통로(510)가 접속되어 있다. 또, 급배 통로(510)에는, 밸브(도시하지 않음)가 개폐 자유롭게 설치되어 있다.
진공 챔버(502)의 다른쪽의 긴쪽 면(도 5의 오른쪽 변을 한 변으로 하는 벽면. 이하, 적절히 「우측 긴쪽 면」이라고 한다)에는, 진공 챔버(502) 내의 압력을 측정하기 위한 압력 센서(512), 이온화된 입자를 공급하기 위한 이온원(505)이 각각 배설되어 있다. 이온원(505)은, 플라스마 가스 공급 수단(도시하지 않음)에 접속되어, 이 플라스마 가스 공급 수단으로부터 플라스마 가스의 이온 입자(크립톤이온)가 공급된다. 또, 이온원(505)은, 기대(506)에 대향하도록 배설되고, 플라스마 가스 공급 수단으로부터 공급되는 이온 입자를, 기대(506)의 스퍼터링 타겟(507 또는 508)의 어느 쪽으로 공급하도록 구성되어 있다.
또, 이온원(505)으로부터의 이온 입자를 중성화하기 위한 전자를 공급하기 위해, 뉴트럴라이저(513)가 배설되어 있다. 뉴트럴라이저(513)에는, 소정의 가스의 플라스마로부터 전자를 인출하는 것에 의한 전자 공급원(도시하지 않음)이 설치되어, 이온원(505)으로부터 스퍼터링 타겟(507 또는 508)으로 향하는 이온 입자의 경로를 향해, 전자를 조사하도록 구성되어 있다. 또한, 뉴트럴라이저(513)에 의해 모든 이온 입자가 반드시 중성화되는 것은 아니다. 그 때문에, 본 명세서에서는, 뉴트럴라이저(513)에 의해 일부 중성화된 이온 입자(Kr+ 입자)에도, 「이온 입자(Kr+ 입자)」의 용어를 이용하는 것으로 한다.
그리고, 홀더 부착 로드(504), 이온원(505), 회전축(509), 진공 펌프(511), 및 압력 센서(512) 등의 각 기기는, 제어장치(도시하지 않음)에 접속되고, 이 제어장치에 의해 동작이 제어되도록 구성되어 있다.
이상과 같은 구성을 구비한 이온 빔 스퍼터링 장치(500)를 이용한 다층 반사막(5)의 형성 방법에 대해 설명한다.
우선, 진공 펌프(511)를 작동시켜, 진공 챔버(502) 내로부터 가스를, 급배 통로(510)를 개재하여 배출한다. 그리고, 압력 센서(512)에 의해 계측한 진공 챔버(502) 내의 압력이 소정의 진공도(형성하는 막의 특성에 영향을 주지 않는 진공도, 예를 들면, 10-8 Torr(1.33×10-6 Pa))에 이를 때까지 기다린다.
다음으로, 박막 형성용 기판인 기판(1)을, 로봇 아암(도시하지 않음)을 개재하여 진공 챔버(502) 내에 도입하고, 기판(1)의 주표면이 노출되도록 기판 홀더(503)의 개구부에 수용한다. 그리고, 기판 홀더(503)에 배치된 기판(1)을, 기판(1)의 주표면의 모퉁이를 누름 핀(518)으로 누른 형태로 톱 클램프(517)에 의해 클램프한다.
또한, 진공 챔버(502)에 인접하는 로봇 아암 수용실(도시하지 않음) 내도, 소정의 진공 상태로 유지되어 있다. 그 때문에, 기판(1)을 도입할 때에도, 진공 챔버(502)를 상술한 진공 상태로 유지할 수 있다.
그리고, 플라스마 가스 공급 수단으로부터 이온원(505)을 개재하여, 플라스마 가스(크립톤 가스)를 진공 챔버(502) 내에 도입한다. 이때, 진공 챔버(502)의 진공도는, 스퍼터링을 행하는 데 적합한 10-4∼10-2 Torr(1.33×10-2∼1.33 Pa)로 유지되도록 제어된다.
그리고, 이온원(505)으로부터 이온화한 입자(즉 Kr+ 입자)를, 기대(506)에 배치된 제 1 스퍼터링 타겟(507)에 공급한다. 이 입자를 제 1 스퍼터링 타겟(507)에 충돌시켜, 타겟(507)을 구성하는 실리콘 입자를 그 표면으로부터 두드려내어(스퍼터하여), 이 실리콘 입자를 기판(1)의 주표면에 부착시킨다. 이 공정 중, 뉴트럴라이저(513)를 작동시켜, 이온화한 입자(Kr+ 입자)를 중성화한다. 또, 이 공정 중에 있어서, 기판 홀더(503)의 로드(504)가 소정의 회전 속도로 회전하도록, 그리고 제 1 스퍼터링 타겟(507)의 경사 각도가 일정 범위 내에서 변동하도록, 기판 홀더(503)의 로드(504) 및 기대(506)의 회전축(509)이 제어 기기에 의해 제어된다. 이것에 의해, 기판(1)의 주표면 상에 있어서, 균일하게 실리콘막을 성막할 수 있다.
실리콘막의 성막이 완료된 후, 기대(506)의 회전축(509)을 대략 180° 회전시켜, 제 2 스퍼터링 타겟(508)을 기판(1)의 주표면에 대향시킨다. 그리고, 이온원(505)으로부터 Kr+ 입자를, 기대(506)에 배치된 제 2 스퍼터링 타겟(508)에 공급한다. Kr+ 입자에 의해, 타겟(508)을 구성하는 몰리브덴 입자를 그 표면으로부터 두드려내어(스퍼터하여), 이 몰리브덴 입자를 기판(1)의 주표면에 성막된 실리콘막 표면에 부착시킨다. 이 공정 중, 뉴트럴라이저(513)를 작동시켜, 이온화한 입자(Kr+ 입자)를 중성화한다. 또, 상술한 실리콘막의 성막 처리와 마찬가지로, 기판 홀더(503)의 로드(504)나 회전축(509)을 제어함으로써, 기판(1) 상에 성막된 실리콘막 상에 있어서, 균일한 두께로 몰리브덴막을 성막할 수 있다. 그리고, 이들의 실리콘막 및 몰리브덴막의 성막 처리를, 소정 횟수(예를 들면 40에서 60회) 반복하여 행함으로써, 실리콘막과 몰리브덴막이 교대로 적층된, 노광광인 EUV 광에 대해 소정의 반사율을 갖는 다층 반사막(5)이 얻어진다.
본 발명에서는, 상술한 바와 같이 다층 반사막(5)의 형성을 위한 이온 빔 스퍼터링 시에, 이온원으로부터, 타겟에 대해, 크립톤(Kr) 이온 입자를 공급함으로써, Kr을 함유하여, 금속 확산층이 작고, 노광광에 대한 반사율이 높은 다층 반사막(5)을 기판(1) 상에 형성할 수 있다.
＜＜보호막(6)＞＞
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 다층 반사막(5) 상에 보호막(6)을 형성하는 것이 바람직하다. 다층 반사막(5) 상에 보호막(6)이 형성되어 있음으로써, 다층 반사막 부착 기판(110)을 이용하여 반사형 마스크(200)를 제조할 때의 다층 반사막(5) 표면에의 데미지를 억제할 수 있다. 그 때문에, 얻어지는 반사형 마스크(200)의 EUV 광에 대한 반사율 특성이 양호해진다.
보호막(6)은, 후술하는 반사형 마스크(200)의 제조 공정에 있어서의 드라이 에칭 및 세정으로부터 다층 반사막(5)을 보호하기 위해, 다층 반사막(5)의 위에 형성된다. 또, 보호막(6)은, 전자선(EB)을 이용한 마스크 패턴의 흑(黑)결함 수정 시의 다층 반사막(5)의 보호라는 기능도 겸비한다. 여기에서, 도 2에서는, 보호막(6)이 1층인 경우를 나타내고 있다. 그러나, 보호막(6)을 3층 이상의 적층 구조로 하고, 최하층 및 최상층을, 예를 들면 Ru를 함유하는 물질로 이루어지는 층으로 하고, 최하층과 최상층의 사이에, Ru 이외의 금속, 또는 합금을 개재시킨 것으로 할 수 있다. 보호막(6)은, 예를 들면, 루테늄을 주성분으로서 포함하는 재료에 의해 형성된다. 루테늄을 주성분으로서 포함하는 재료로는, Ru 금속 단체, Ru에 티탄(Ti), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 붕소(B), 란탄(La), 코발트(Co), 및/또는 레늄(Re) 등의 금속을 함유한 Ru 합금, 그리고 그들에 질소를 포함하는 재료를 들 수 있다. 이 중에서도 특히 Ti를 함유한 Ru계 재료로 이루어지는 보호막(6)을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 다층 반사막(5)의 구성 원소인 규소가, 다층 반사막(5)의 표면으로부터 보호막(6)으로 확산한다는 현상을 억제할 수 있다. 이 때문에, 마스크 세정 시의 표면 거침이 적어지고, 또, 막 벗겨짐도 일으키기 어려워진다. 표면 거침의 저감은, EUV 노광광에 대한 다층 반사막(5)의 반사율 저하 방지로 직결되므로, EUV 노광의 노광 효율 개선, 스루풋 향상을 위해 중요하다.
보호막(6)에 이용하는 Ru 합금의 Ru 함유 비율은 50 원자％ 이상 100 원자％ 미만, 바람직하게는 80 원자％ 이상 100 원자％ 미만, 보다 바람직하게는 95 원자％ 이상 100 원자％ 미만이다. 특히, Ru 합금의 Ru 함유 비율이 95 원자％ 이상 100 원자％ 미만의 경우에는, 보호막(6)에 대한 다층 반사막(5)의 구성 원소(규소)의 확산을 억제하는 것이 가능해진다. 또, 이 경우의 보호막(6)은, EUV 광의 반사율을 충분히 확보하면서, 마스크 세정 내성, 흡수체막(7)을 에칭 가공했을 때의 에칭 스토퍼 기능, 및 다층 반사막(5)의 경시(經時) 변화 방지의 기능을 겸비하는 것이 가능해진다.
EUV 리소그래피에서는, 노광광에 대하여 투명한 물질이 적으므로, 마스크 패턴면에의 이물 부착을 방지하는 EUV 펠리클이 기술적으로 간단하지 않다. 이 점에서, 펠리클을 이용하지 않는 펠리클레스 운용이 주류로 되어 있다. 또, EUV 리소그래피에서는, EUV 노광에 의해 마스크에 카본막이 퇴적하거나 산화막이 성장한다는 노광 컨테미네이션이 일어난다. 이 때문에, 마스크를 반도체 장치의 제조에 사용하고 있는 단계에서, 자주 세정을 행하여, 마스크 상의 이물 및 컨테미네이션을 제거할 필요가 있다. 이 점에서, EUV 반사형 마스크(200)에서는, 광 리소그래피용의 투과형 마스크에 비하여 현격한 차이의 마스크 세정 내성이 요구되고 있다. Ti를 함유한 Ru계 재료로 이루어지는 보호막(6)을 이용하면, 황산(硫酸), 황산과수(SPM), 암모니아, 암모니아과수(APM), OH 라디칼 세정수, 및 농도가 10ppm 이하의 오존수 등의 세정액에 대한 세정 내성이 특히 높아져, 마스크 세정 내성의 요구를 만족시키는 것이 가능해진다.
보호막(6)의 막 두께는, 보호막(6)으로서의 기능을 다할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. EUV 광의 반사율의 관점에서, 보호막(6)의 막 두께는, 바람직하게는, 1.0nm에서 8.0nm, 보다 바람직하게는, 1.5nm에서 6.0nm이다.
보호막(6)의 형성 방법으로는, 공지의 막 형성 방법을 특별히 제한 없이 채용할 수 있다. 구체예로는, 보호막(6)의 형성 방법으로서, 스퍼터링법 및 이온 빔 스퍼터링법을 들 수 있다.
＜가열 처리＞
상술한 바와 같이, 다층 반사막(5)의 형성 후의 가열 처리(어닐)에 있어서, 가열 처리 온도를 높이면 높일수록 다층 반사막(5)의 막 응력은 저감할 수 있지만, 다층 반사막(5)의 EUV 광에 대한 반사율이 저하한다는 문제가 발생한다. 그래서, 이온 빔 스퍼터링에 의한 다층 반사막(5)의 성막 시에, 크립톤(Kr) 이온 입자를 이용한 경우와, 아르곤(Ar) 이온 입자를 이용한 경우에서, 어닐 온도를 바꿔 평탄도의 측정을 행함으로써, 어느 정도, 다층 반사막 부착 기판(110)의 다층 반사막(5)의 막 응력을 저감할 수 있는지 평가했다.
후술하는 실시예 1에 준한 방법에 의해, 다층 반사막(5)의 성막 시에, 이온원(505)으로부터 크립톤(Kr) 이온 입자를 공급해, 이온 빔 스퍼터링을 행함으로써 다층 반사막(5)을 형성하여, 다층 반사막 부착 기판(110)을 시작(試作)했다(시료 1). 또, 이온 빔 스퍼터링 시에, 이온원(505)으로부터 아르곤(Ar) 이온 입자를 공급한 것 이외에는 시료 1과 동일 조건으로 다층 반사막(5)을 형성하여, 다층 반사막 부착 기판(110)을 시작(試作)했다(시료 2).
Kr 이온 입자를 이용한 시료 1의 경우에는, 어닐 온도를 150℃, 200℃, 240℃ 및 280℃로 하고, Ar 이온 입자를 이용한 시료 2의 경우에는, 어닐 온도를 180℃, 200℃, 210℃ 및 220℃로 했다. 시료 1 및 시료 2의 어닐 후, 다층 반사막(5)의 평탄도 및 EUV 광에 대한 반사율을 측정했다. 다층 반사막 부착 기판(110)의 다층 반사막(5)의 평탄도의 측정은, 평탄도 측정장치(트로펠사 제조 UltraFlat200)를 이용하여, 다층 반사막(5)의 성막 에어리어 내의 132mm 평방(角)에서의 TIR로 평가했다. 이 결과를 도 6에 나타낸다.
도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, Kr 이온 입자를 이용한 시료 1의 경우에는, 어닐 온도의 상승에 수반하는 반사율의 저하도 완만하고, 어닐 온도가 280℃에서도 반사율이 67.2％라는 높은 반사율이었다. 또, 어닐 온도가 250℃ 부근에서 TIR이 0nm가 되었다. 한편, Ar 이온 입자를 이용한 시료 2의 경우에는, 어닐 온도가 200℃에서 반사율이 65.4％로, Kr 이온 입자를 이용한 시료 1의 경우보다도 낮고, 210℃ 이상에서 급격하게 반사율이 저하하여, 220℃에서 64.9％였다. 또, 어닐 온도가 220℃에서 TIR이 283nm이고, TIR이 0nm가 되는 어닐 온도는 시료 1의 경우보다도 높아지는 것이 추찰된다.
이것에 의해, Kr 이온 입자를 이용한 경우에는, 어닐 온도를 조정함으로써, 다층 반사막(5)의 막 응력을 제로로 하는 것이 가능한 것을 알 수 있다. 또, 이온 빔 스퍼터링 시에 Ar 이온 입자보다도 Kr 이온 입자를 이용한 쪽이, 다층 반사막(5)의 어닐 내성이 향상되어, 어닐해도 높은 반사율을 유지할 수 있는 것을 알았다.
다층 반사막(5)이 형성된 상태, 또는 다층 반사막(5) 상에 보호막(6)이 형성된 상태의 다층 반사막 부착 기판(110)에 대해, 150℃ 이상 300℃ 이하, 바람직하게는 200℃ 이상 280℃ 이하에서 열처리(어닐)하는 것이 바람직하다. 이 어닐에 의해, 응력이 완화되어, 마스크 블랭크 응력 왜곡에 의한 평탄도의 저하를 방지할 수 있는 동시에, 다층 반사막(5)의 EUV 광 반사율 경시 변화를 방지할 수 있다. 또, 상기 다층 반사막 부착 기판(110)에 대해, 210℃ 이상에서 어닐함으로써, 높은 반사율을 유지하면서, 막 응력을 제로로 하는 것이 가능해진다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110)에 형성된 다층 반사막(5)의 EUV 광에 대한 반사율은 높으므로, 다층 반사막 부착 기판(110)에 대하여 가열 처리를 실시한 경우라도, 반사형 마스크(200)로서의 사용에 견디는 다층 반사막(5)의 반사율을 유지할 수 있다.
＜반사형 마스크 블랭크(100)＞
본 발명의 반사형 마스크 블랭크(100)에 대해 설명한다.
＜＜흡수체막(7)＞＞
반사형 마스크 블랭크(100)는, 상술의 다층 반사막 부착 기판(110)의 위에, 흡수체막(7)을 갖는다. 즉, 흡수체막(7)은, 다층 반사막(5)의 위(보호막(6)이 형성되어 있는 경우에는, 보호막(6)의 위)에 형성된다. 흡수체막(7)의 기본적인 기능은, EUV 광을 흡수하는 것이다. 흡수체막(7)은, EUV 광의 흡수를 목적으로 한 흡수체막(7)이어도 되고, EUV 광의 위상차도 고려한 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(7)이어도 된다. 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(7)이란, EUV 광을 흡수하는 동시에 일부를 반사시켜 위상을 시프트시키는 것이다. 즉, 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(7)이 패터닝된 반사형 마스크(200)에 있어서, 흡수체막(7)이 형성되어 있는 부분에서는, EUV 광을 흡수하여 감광하면서 패턴 전사에 악영향이 없는 레벨로 일부의 광을 반사시킨다. 또, 흡수체막(7)이 형성되어 있지 않은 영역(필드부)에서는, EUV 광은, 보호막(6)을 개재하여 다층 반사막(5)으로부터 반사한다. 그 때문에, 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(7)으로부터의 반사광과, 필드부로부터의 반사광과의 사이에 원하는 위상차를 갖게 된다. 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(7)은, 흡수체막(7)으로부터의 반사광과, 다층 반사막(5)으로부터의 반사광과의 위상차가 170도에서 190도가 되도록 형성된다. 180도 근방의 반전한 위상차의 광끼리가 패턴 에지부에서 서로 간섭함으로써, 투영 광학상(像)의 상 콘트라스트가 향상된다. 그 상 콘트라스트의 향상에 수반하여 해상도가 올라가고, 노광량 여유도(裕度), 및 초점 여유도 등의 노광에 관한 각종 여유도를 크게 할 수 있다.
흡수체막(7)은 단층의 막이어도 되고, 도 4(a)에 나타나는 바와 같이 복수의 막(예를 들면, 하층 흡수체막(71) 및 상층 흡수체막(72))으로 이루어지는 다층막이어도 된다. 단층막의 경우는, 마스크 블랭크 제조 시의 공정수를 삭감할 수 있어 생산 효율이 오른다는 특징이 있다. 다층막의 경우에는, 상층 흡수체막(72)이, 광을 이용한 마스크 패턴 검사 시의 반사 방지막이 되도록, 그 광학 정수와 막 두께를 적당히 설정할 수 있다. 이것에 의해, 광을 이용한 마스크 패턴 검사 시의 검사 감도가 향상된다. 또, 상층 흡수체막(72)에 산화 내성이 향상되는 산소(O) 및 질소(N) 등이 첨가된 막을 이용하면, 경시 안정성이 향상된다. 이와 같이, 흡수체막(7)을 다층막으로 함으로써 다양한 기능을 부가시키는 것이 가능해진다. 흡수체막(7)이 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(7)인 경우에는, 다층막으로 함으로써 광학면에서의 조정의 범위를 크게 할 수 있으므로, 원하는 반사율을 얻는 것이 용이해진다.
흡수체막(7)의 재료로는, EUV 광을 흡수하는 기능을 갖고, 에칭 등에 의해 가공이 가능(바람직하게는 염소(Cl)나 불소(F)계 가스의 드라이 에칭으로 에칭 가능)한 한, 특별히 한정되지 않는다. 그와 같은 기능을 갖는 것으로서, 탄탈(Ta) 단체 또는 Ta을 주성분으로서 포함하는 탄탈 화합물을 바람직하게 이용할 수 있다.
상술의 탄탈 및 탄탈 화합물 등의 흡수체막(7)은, DC 스퍼터링법 및 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 탄탈 및 붕소를 포함하는 타겟을 이용하고, 산소 또는 질소를 첨가한 아르곤 가스를 이용한 반응성 스퍼터링법에 의해, 흡수체막(7)을 성막할 수 있다.
흡수체막(7)을 형성하기 위한 탄탈 화합물은, Ta의 합금을 포함한다. 흡수체막(7)이 Ta의 합금인 경우, 평활성 및 평탄성의 점에서, 흡수체막(7)의 결정 상태는, 아몰퍼스상 또는 미(微)결정의 구조인 것이 바람직하다. 흡수체막(7)의 표면이 평활·평탄하지 않으면, 흡수체 패턴(7a)의 에지 러프니스가 커져, 패턴의 치수 정밀도가 나빠지는 일이 있다. 흡수체막(7)의 바람직한 표면 거칠기는, 제곱 평균 평방근 거칠기(Rms)로, 0.5nm 이하이고, 보다 바람직하게는 0.4nm 이하, 더욱 바람직하게는 0.3nm 이하이다.
흡수체막(7)의 형성을 위한 탄탈 화합물로는, Ta과 B를 포함하는 화합물, Ta과 N를 포함하는 화합물, Ta과 O와 N를 포함하는 화합물, Ta과 B를 포함하고, 추가로 O와 N 중 적어도 어느 것을 포함하는 화합물, Ta과 Si를 포함하는 화합물, Ta과 Si와 N를 포함하는 화합물, Ta과 Ge을 포함하는 화합물, 및 Ta과 Ge과 N를 포함하는 화합물 등을 이용할 수 있다.
Ta은, EUV 광의 흡수 계수가 크고, 또, 염소계 가스나 불소계 가스로 용이하게 드라이 에칭하는 것이 가능한 재료이다. 그 때문에, Ta은, 가공성이 뛰어난 흡수체막(7) 재료라고 할 수 있다. 또한 Ta에 B, Si 및/또는 Ge 등을 첨가함으로써, 아몰퍼스상의 재료를 용이하게 얻을 수 있다. 그 결과, 흡수체막(7)의 평활성을 향상시킬 수 있다. 또, Ta에 N 및/또는 O를 첨가하면, 흡수체막(7)의 산화에 대한 내성이 향상되기 때문에, 경시적인 안정성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
흡수체막(7)을, TaBN의 하층 흡수체막(71) 및 TaBO의 상층 흡수체막(72)으로 이루어지는 적층막으로 하고, 상층 흡수체막(72)인 TaBO의 막 두께를 약 14nm로 함으로써, 광을 이용한 마스크 패턴 결함 검사 시, 이 상층 흡수체막(72)이 반사 방지막이 된다. 그 때문에, 마스크 패턴 결함 검사 시의 검사 감도를 올릴 수 있다.
또, 흡수체막(7)을 구성하는 재료로는, 탄탈 또는 탄탈 화합물 이외에, Cr, CrN, CrCON, CrCO, CrCOH, 및 CrCONH 등의 크롬 및 크롬 화합물, 그리고, WN, TiN 및 Ti 등의 재료를 들 수 있다.
＜＜이면 도전막(2)＞＞
기판(1)의 제 2 주표면(이면)의 위(다층 반사막(5)의 형성면의 반대측이고, 기판(1)에 수소 침입 억제막 등의 중간층이 형성되어 있는 경우에는 중간층의 위)에는, 정전 척용의 이면 도전막(2)이 형성된다. 정전 척용으로서, 이면 도전막(2)에 요구되는 시트 저항은, 통상 100Ω/□ 이하이다. 이면 도전막(2)의 형성 방법은, 예를 들면, 크롬 또는 탄탈 등의 금속, 또는 그들의 합금의 타겟을 사용한 마그네트론 스퍼터링법 또는 이온 빔 스퍼터링법이다. 이면 도전막(2)의 크롬(Cr)을 포함하는 재료는, Cr에 붕소, 질소, 산소, 및 탄소로부터 선택한 적어도 하나를 함유한 Cr 화합물인 것이 바람직하다. Cr 화합물로는, 예를 들면, CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN 및 CrBOCN 등을 들 수 있다. 이면 도전막(2)의 탄탈(Ta)을 포함하는 재료로는, Ta(탄탈), Ta을 함유하는 합금, 또는 이들의 어느 것인가에 붕소, 질소, 산소, 및 탄소 중 적어도 하나를 함유한 Ta 화합물을 이용하는 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(2)의 막 두께는, 정전 척용으로서의 기능을 만족하는 한 특별히 한정되지 않지만, 통상 10nm에서 200nm이다. 또, 이 이면 도전막(2)은 마스크 블랭크(100)의 제 2 주표면측의 응력 조정도 겸비하고 있다. 즉, 이면 도전막(2)은, 제 1 주표면측에 형성된 각종 막으로부터의 응력과 밸런스를 맞춰, 평탄한 반사형 마스크 블랭크(100)가 얻어지도록 조정된다.
또한, 상술의 흡수체막(7)을 형성하기 전에, 다층 반사막 부착 기판(110)에 대하여 이면 도전막(2)을 형성할 수 있다. 그 경우에는, 도 2에 나타내는 바와 같은 이면 도전막(2)을 구비한 다층 반사막 부착 기판(110)을 얻을 수 있다.
＜그 외의 박막＞
본 발명의 제조 방법으로 제조되는 다층 반사막 부착 기판(110) 및 반사형 마스크 블랭크(100)는 흡수체막(7) 상에 에칭용 하드 마스크막(「에칭 마스크막」이라고도 한다.) 및/또는 레지스트막을 구비할 수 있다. 에칭용 하드 마스크막의 대표적인 재료로는, 규소(Si), 그리고 규소에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 및/또는 수소(H)를 첨가한 재료, 또는, 크롬(Cr), 그리고 크롬에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 및/또는 수소(H)를 첨가한 재료 등이 있다. 구체적으로는, SiO2, SiON, SiN, SiO, Si, SiC, SiCO, SiCN, SiCON, Cr, CrN, CrO, CrON, CrC, CrCO, CrCN, 및 CrOCN 등을 들 수 있다. 단, 흡수체막(7)이 산소를 포함하는 화합물인 경우, 에칭용 하드 마스크막으로서 산소를 포함하는 재료(예를 들면 SiO2)는 에칭 내성의 관점에서 피하는 편이 좋다. 에칭용 하드 마스크막을 형성한 경우에는, 레지스트막의 막 두께를 얇게 하는 것이 가능해져, 패턴의 미세화에 대해 유리하다.
본 발명의 다층 반사막 부착 기판(110) 및 반사형 마스크 블랭크(100)는, 그들의 기판(1)인 유리 기판과, 탄탈 또는 크롬을 함유하는 이면 도전막(2)과의 사이에, 기판(1)으로부터 이면 도전막(2)으로 수소가 침입하는 것을 억제하는 수소 침입 억제막을 구비하는 것이 바람직하다. 수소 침입 억제막의 존재에 의해, 이면 도전막(2) 중으로 수소가 도입되는 것을 억제할 수 있어, 이면 도전막(2)의 압축 응력의 증대를 억제할 수 있다.
수소 침입 억제막의 재료는, 수소가 투과되기 어려워, 기판(1)으로부터 이면 도전막(2)으로의 수소의 침입을 억제할 수 있는 재료이면 어떤 종류여도 된다. 수소 침입 억제막의 재료로는, 구체적으로는, 예를 들면, Si, SiO2, SiON, SiCO, SiCON, SiBO, SiBON, Cr, CrN, CrON, CrC, CrCN, CrCO, CrCON, Mo, MoSi, MoSiN, MoSiO, MoSiCO, MoSiON, MoSiCON, TaO 및 TaON 등을 들 수 있다. 수소 침입 억제막은, 이들의 재료의 단층일 수 있고, 또, 복수층 및 조성 경사막이어도 된다.
＜반사형 마스크(200)＞
본 발명은, 상술의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(7)을 패터닝하여, 다층 반사막(5) 상에 흡수체 패턴(7a)을 갖는 반사형 마스크(200)이다. 본 발명의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용함으로써, EUV 광에 대한 반사율이 높고, 또한 막 응력이 작은 다층 반사막(5)을 갖는 반사형 마스크(200)를 얻을 수 있다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 반사형 마스크(200)를 제조한다. 여기에서는 개요 설명만을 행하고, 나중에 실시예에 있어서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
반사형 마스크 블랭크(100)를 준비하여, 그 제 1 주표면의 최표면(이하의 실시예에서 설명하는 바와 같이 흡수체막(7) 상)에, 레지스트막(8)을 형성하고(반사형 마스크 블랭크(100)로서 레지스트막을 구비하고 있는 경우는 불요), 이 레지스트막(8)에 회로 패턴 등의 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 추가로 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(8a)을 형성한다.
이 레지스트 패턴(8a)을 마스크로서 사용하여 흡수체막(7)을 드라이 에칭함으로써, 흡수체 패턴(7a)을 형성한다. 또한, 에칭 가스로는, Cl2, SiCl4, 및 CHCl3 등의 염소계의 가스, 염소계 가스와 O2를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 염소계 가스와 He을 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, 염소계 가스와 Ar을 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스, CF4, CHF3, C2F6, C3F6, C4F6, C4F8, CH2F2, CH3F, C3F8, SF6, 및 F2 등의 불소계의 가스, 그리고 불소계 가스와 O2를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스 등으로부터 선택한 것을 이용할 수 있다. 여기에서, 에칭의 최종 단계에서 에칭 가스에 산소가 포함되어 있으면, Ru계 보호막(6)에 표면 거침이 발생한다. 이 때문에, Ru계 보호막(6)이 에칭에 노출되는 오버 에칭 단계에서는, 산소가 포함되어 있지 않은 에칭 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
그 후, 애싱이나 레지스트 박리액에 의해 레지스트 패턴(8a)을 제거하여, 원하는 회로 패턴이 형성된 흡수체 패턴(7a)을 제작한다.
이상의 공정에 의해, 본 발명의 반사형 마스크(200)를 얻을 수 있다.
＜반도체 장치의 제조 방법＞
본 발명은, 상술의 반사형 마스크(200)를 이용하고, 노광장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하여, 피전사체 상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는, 반도체 장치의 제조 방법이다. 본 발명의 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, EUV 광에 대한 반사율이 높고, 또한 막 응력이 작은 다층 반사막(5)을 갖는 반사형 마스크(200)를 이용할 수 있으므로, 미세하고 또한 고정밀도의 전사 패턴을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
구체적으로는, 상기 본 실시형태의 반사형 마스크(200)를 사용하여 EUV 노광을 행함으로써, 반도체 기판 상에 원하는 전사 패턴을 형성할 수 있다. 이 리소그래피 공정에 더하여, 피가공막의 에칭이나 절연막, 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 또는 어닐 등 여러 가지의 공정을 거침으로써, 원하는 전자 회로가 형성된 반도체 장치를 높은 수율로 제조할 수 있다.
실시예
이하, 각 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.
(실시예 1)
실시예 1로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 기판(1)의 한쪽의 주표면에 다층 반사막(5)을 형성한 다층 반사막 부착 기판(110)을 제작했다. 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판(110)의 제작은, 다음과 같이 하여 행하였다.
((기판(1)))
제 1 주표면 및 제 2 주표면의 양 표면이 연마된 6025 사이즈(약 152mm×152mm×6.35mm)의 저열팽창 유리 기판인 SiO2-TiO2계 유리 기판을 준비하고, 기판(1)으로 했다. 평탄하고 평활한 주표면이 되도록, 조(粗)연마 가공 공정, 정밀 연마 가공 공정, 국소 가공 공정, 및 터치 연마 가공 공정으로 이루어지는 연마를 행하였다.
((다층 반사막(5)))
도 5에 나타내는 바와 같은 이온 빔 스퍼터링 장치(500)를 이용하여, 상술의 기판(1)의 제 1 주표면의 위에, 다층 반사막(5)을 형성했다. 이 다층 반사막(5)은, 파장 13.5nm의 EUV 광에 적합한 다층 반사막(5)으로 하기 위해, Si와 Mo으로 이루어지는 주기 다층 반사막(5)으로 했다. 구체적으로는, 고굴절률 재료의 타겟 및 저굴절률 재료의 타겟(제 1 및 제 2 스퍼터링 타겟(507 및 508))으로서, Si 타겟 및 Mo 타겟을 사용했다. 이들 타겟(507 및 508)에 대해, 이온원(505)으로부터 크립톤(Kr) 이온 입자를 공급하여, 이온 빔 스퍼터링을 행함으로써, 기판(1) 상에 Si 층 및 Mo 층을 교대로 적층했다.
여기에서, Si 및 Mo의 스퍼터 입자는, 기판(1)의 주표면의 법선에 대해 30도의 각도로 입사시켰다. 우선, Si 층을 4.2nm의 막 두께로 성막하고, 이어서, Mo 층을 2.8nm의 막 두께로 성막했다. 이것을 1 주기로 하고, 마찬가지로 하여 40 주기 적층하고, 마지막으로 Si 층을 4.0nm의 막 두께로 성막하여, 다층 반사막(5)을 형성했다. 따라서, 다층 반사막(5)의 최하층, 즉 기판(1)에 가장 가까운 다층 반사막(5)의 재료는 Si이고, 또 다층 반사막(5)의 최상층, 즉 보호막(6)과 접하는 다층 반사막(5)의 재료도 Si이다. 또한, 여기에서는 40 주기로 했지만, 그것에 한정하는 것은 아니며, 예를 들면 60 주기여도 된다. 60 주기로 한 경우, 40 주기보다 공정수는 늘어나지만, EUV 광에 대한 반사율을 높일 수 있다.
다층 반사막(5)의 성막 시, 뉴트럴라이저(513)를 작동하기 위한 가스로서, 크립톤을 이용했다. 따라서, 이온 빔 스퍼터링 시에 챔버 내에 도입한 가스는, 크립톤뿐이다. 뉴트럴라이저(513)에 있어서 크립톤은 플라스마화되어, 플라스마로부터 전자를 인출하였다. 전자의 인출은, 이온원(505)으로부터 스퍼터링 타겟(507 또는 508)으로 향하는 이온 입자의 경로를 향해 조사되도록 행하였다.
이상과 같이 하여, 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판(110)을 제조했다.
실시예 1의 다층 반사막 부착 기판(110)의 반사율을 측정했다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 파장 13.5nm의 반사율은, 68.4％였다. 또, 이때의 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판(110)의 다층 반사막(5)의 평탄도를, 평탄도 측정장치(트로펠사 제조 UltraFlat200)를 이용하여 측정한바, 표 1에 나타내는 바와 같이, 평탄도는 900nm였다.
또, 다층 반사막(5)의 조성을 러더퍼드 후방 산란 분석법에 의해 측정한바, 도 7에 나타내는 바와 같이, Kr 함유량은 1.1 원자％(at％), Mo 함유량은 43.6 원자％, Si 함유량은 55.3 원자％였다. Si 함유량에 대한 Kr 함유량의 비율은, 0.02였다. 또, X선 광전자 분광법에 의해 분석한바, Kr은, Mo 층에는 거의 포함되어 있지 않고, Si 층에 포함되어 있는 것을 알았다. 또한, 다층 반사막(5)의 단면(斷面)을 투과형 전자현미경으로 관찰한바, Mo 층은 다결정의 구조를 갖고 있고, Si 층은 아몰퍼스상의 구조를 갖고 있는 것을 알았다. 또, X선 반사율 측정법에 의해 금속 확산층의 두께를 측정한바, Si 층 상에 Mo 입자를 입사시켰을 때에 형성되는 Si 층 상의 MoSi 확산층은 1.1nm였다.
다음으로, 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판(110)에 대하여, 온도 230℃, 10분간 어닐(가열 처리)했다. 그 후, 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판(110)의 반사율을, 재차, 측정했다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 어닐 후의 파장 13.5nm의 반사율은, 67.7％였다. 또, 표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판(110)의, 어닐 후의 다층 반사막(5)의 평탄도를 측정한바, 평탄도는 350nm였다. 또, 어닐 후의 다층 반사막(5)의 조성은 거의 바뀌지 않았다.
(실시예 2)
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 2로서, 실시예 1과 마찬가지로, 기판(1)의 제 1 주표면에 다층 반사막(5)이 형성된 다층 반사막 부착 기판(110)을 제조했다.
어닐 온도를 200℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 2의 다층 반사막 부착 기판(110)을 어닐했다. 또, 어닐의 전후의 다층 반사막(5)의 반사율 및 평탄도를 측정했다. 이들의 측정 결과를, 표 1에 나타낸다.
(실시예 3)
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 3으로서, 실시예 1과 마찬가지로, 기판(1)의 제 1 주표면에 다층 반사막(5)이 형성된 다층 반사막 부착 기판(110)을 제조했다.
어닐 온도를 260℃로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 3의 다층 반사막 부착 기판(110)을 어닐했다. 또, 어닐의 전후의 다층 반사막(5)의 반사율 및 평탄도를 측정했다. 이들의 측정 결과를, 표 1에 나타낸다.
(실시예 4)
실시예 4로서, Si의 스퍼터 입자의 입사 각도를 25도로 바꾼 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로, 기판(1)의 제 1 주표면에 다층 반사막(5)이 형성된 다층 반사막 부착 기판(110)을 제조했다.
실시예 1과 마찬가지로, 다층 반사막 부착 기판(110)의 반사율 및 평탄도를 측정한바, 반사율은 68.4％이고, 평탄도는 850nm였다.
또, 다층 반사막(5)의 조성을 러더퍼드 후방 산란 분석법에 의해 측정한바, Kr 함유량은 1.0 원자％(at％), Mo 함유량은 43.6 원자％, Si 함유량은 55.4 원자％였다. Si 함유량에 대한 Kr 함유량의 비율은, 0.02였다. 또, X선 광전자 분광법에 의해 분석한바, Kr은, Mo 층에는 거의 포함되어 있지 않고, Si 층에 포함되어 있는 것을 알았다. 또한, 다층 반사막(5)의 단면을 투과형 전자현미경으로 관찰한바, Mo 층은 다결정의 구조를 갖고 있고, Si 층은 아몰퍼스상의 구조를 갖고 있는 것을 알았다. 또, X선 반사율 측정법에 의해 금속 확산층의 두께를 측정한바, Si 층 상에 Mo 입자를 입사시켰을 때에 형성되는 Si 층 상의 MoSi 확산층은 1.15nm였다.
다음으로, 실시예 1과 마찬가지로, 다층 반사막 부착 기판(110)에 대하여, 온도 230℃, 10분간 어닐(가열 처리)했다. 그 후, 실시예 5의 다층 반사막 부착 기판(110)의 반사율 및 평탄도를 측정한바, 반사율은 67.7％이고, 평탄도는 330nm였다. 또, 어닐 후의 다층 반사막(5)의 조성은 거의 바뀌지 않았다.
(비교예 1)
표 1에 나타내는 바와 같이, 비교예 1로서, 다층 반사막(5)의 성막 시에, 이온원으로부터 이온 입자로서 아르곤 이온을 이용하고, 뉴트럴라이저(513)를 작동하기 위한 가스로서 아르곤을 이용한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로, 기판(1)의 제 1 주표면에 다층 반사막(5)이 형성된 다층 반사막 부착 기판(110)을 제조했다. 즉, 비교예 1의 다층 반사막(5)의 성막 시에는, 크립톤을 이용하지 않았다.
다층 반사막(5)의 조성을 러더퍼드 후방 산란 분석법에 의해 측정한바, Ar 함유량은 1.3 원자％, Mo 함유량은 43.7 원자％, Si 함유량은 55.0 원자％였다. 또, X선 반사율 측정법에 의해 금속 확산층의 두께를 측정한바, Si 층 상의 MoSi 확산층은 1.3nm였다.
실시예 1과 마찬가지로, 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(110)을 어닐했다. 또, 어닐의 전후의 다층 반사막(5)의 반사율 및 평탄도를 측정했다. 이들의 측정 결과를, 표 1에 나타낸다.
(실시예 1∼4 및 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(110)의 평가 결과)
실시예 1, 4에서는 금속 확산층의 두께가 각각 1.1nm, 1.15nm이고, 비교예 1의 금속 확산층의 두께 1.3nm보다도 얇았다. 또, 표 1로부터 명확한 바와 같이, 이온원(505)으로부터 크립톤 이온을 공급하여 Kr을 함유하는 다층 반사막(5)을 형성한 실시예 1∼4의 다층 반사막 부착 기판(110)의 경우에는, 어닐 전의 다층 반사막(5)의 반사율이 68.4％라는, 높은 값의 반사율을 얻을 수 있었다. 이것에 반해 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(110)의 어닐 전의 다층 반사막(5)의 반사율은, 66.0％로 낮은 값이었다. 또, 실시예 1∼4의 어닐 후의 다층 반사막(5)의 반사율도, 67.5％ 이상이며, 비교예 1의 어닐 전의 다층 반사막(5)의 반사율보다도 높았다. 또, 실시예 3에서는, 비교예 1보다도 반사율이 높고, 또한 평탄도도 50nm로 높았다. 이상의 점에서, 실시예 1∼4의 다층 반사막 부착 기판(110)의 경우에는, 금속 확산층을 얇게 할 수 있고, 어닐에 의해 다층 반사막(5)의 막 응력을 저감시켜 다층 반사막 부착 기판(110)의 평탄도를 향상시키는 동시에, 반사형 마스크(200)로서의 사용에 견디는 다층 반사막(5)의 반사율을 유지할 수 있는 것이 명확해졌다.
(반사형 마스크 블랭크(100))
상술의 실시예 1∼4의 다층 반사막 부착 기판(110)을 이용하여, 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조할 수 있다. 이하, 반사형 마스크 블랭크(100)의 제조 방법에 대해서, 설명한다.
((보호막(6)))
상술의 다층 반사막 부착 기판(110)의 표면에, 보호막(6)을 형성했다. Ar 가스 분위기 중에서, Ru 타겟을 사용한 이온 빔 스퍼터링에 의해 Ru으로 이루어지는 보호막(6)을 2.5nm의 막 두께로 성막했다. 여기에서, Ru의 스퍼터 입자는, 기판(1)의 주표면의 법선에 대해 30도의 각도로 입사시켰다. 그 후, 대기 중에서 130℃의 어닐을 행하였다.
((흡수체막(7)))
다음으로, DC 스퍼터링법에 의해, 하층 흡수체막(71)으로서 막 두께 56nm의 TaBN 막을, 상층 흡수체막(72)으로서 막 두께 14nm의 TaBO 막을 적층하고, 이 2층막으로 이루어지는 흡수체막(7)을 형성했다. TaBN 막은, TaB를 타겟으로 이용하여, Ar 가스와 N2 가스의 혼합 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링법으로 형성했다. TaBO 막은, TaB를 타겟으로 이용하여, Ar 가스와 O2 가스의 혼합 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링법에 의해 형성했다. TaBO 막은 경시 변화가 적은 막인 동시에, 이 막 두께의 TaBO 막은 광을 이용한 마스크 패턴 검사 시에 반사 방지막으로서 기능하여, 검사 감도를 향상시킨다. EB로 마스크 패턴 검사를 행하는 경우라도, 스루풋의 관계에서, 광에 의한 마스크 패턴 검사를 병용하는 방법이 다용되고 있다. 즉, 메모리 셀부와 같은 미세 패턴이 이용되어 있는 영역에 대해서는 검사 감도가 높은 EB로 마스크 패턴 검사를 행하고, 간접 주변 회로부와 같은 비교적 큰 패턴으로 구성되어 있는 영역에 대해서는 스루풋이 높은 광으로 마스크 패턴 검사를 행한다.
((이면 도전막(2)))
다음으로, 기판(1)의 제 2 주표면(이면)에 CrN으로 이루어지는 이면 도전막(2)을 마그네트론 스퍼터링(반응성 스퍼터링)법에 의해 하기의 조건으로 형성했다. 이면 도전막(2)의 형성 조건: Cr 타겟, Ar과 N2의 혼합 가스 분위기(Ar: 90 원자％, N: 10 원자％), 막 두께 20nm.
이상과 같이 하여, 실시예 1∼4의 다층 반사막 부착 기판(110)을 이용하여, 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조했다.
(반사형 마스크(200))
다음으로, 실시예 1∼4의 상기의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 반사형 마스크(200)를 제조했다. 도 5를 참조하여 반사형 마스크(200)의 제조를 설명한다.
우선, 도 4(b)에 나타나는 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(100)의 상층 흡수체막(72)의 위에, 레지스트막(8)을 형성했다. 그리고, 이 레지스트막(8)에 회로 패턴 등의 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 추가로 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(8a)을 형성했다(도 4(c)). 다음으로, 레지스트 패턴(8a)을 마스크로 하여 TaBO 막(상층 흡수체막(72))을, CF4 가스를 이용하여 드라이 에칭하고, 계속해서, TaBN 막(하층 흡수체막(71))을, Cl2 가스를 이용하여 드라이 에칭함으로써, 흡수체 패턴(7a)을 형성했다(도 4(d)). Ru으로 이루어지는 보호막(6)은 Cl2 가스에 대한 드라이 에칭 내성이 지극히 높아, 충분한 에칭 스토퍼가 된다. 그 후, 레지스트 패턴(8a)을 애싱이나 레지스트 박리액 등으로 제거했다(도 4(e)).
이상과 같이 하여 실시예 1∼4의 반사형 마스크(200)를 제조했다.
(반도체 장치의 제조)
실시예 1∼4의 다층 반사막 부착 기판(110)을 이용하여 제조한 반사형 마스크(200)를 EUV 스캐너에 세트하고, 반도체 기판 상에 피가공막과 레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대하여 EUV 노광을 행하였다. 그리고, 이 노광이 끝난 레지스트막을 현상함으로써, 피가공막이 형성된 반도체 기판 상에 레지스트 패턴을 형성했다.
실시예 1∼4의 다층 반사막 부착 기판(110)을 이용하여 제조한 반사형 마스크(200)는, 노광광에 대한 반사율이 높은 다층 반사막(5)을 가지므로, 미세하고 또한 고정밀도의 전사 패턴을 형성할 수 있었다.
이 레지스트 패턴을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또, 절연막, 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 또는 어닐 등 여러 가지의 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 높은 수율로 제조할 수 있었다.
[표 1]
1: 기판 2: 이면 도전막
5: 다층 반사막 6: 보호막
7: 흡수체막　 7a: 흡수체 패턴
8: 레지스트막 8a: 레지스트 패턴
71: 흡수체막(하층 흡수체막) 71a: 흡수체 패턴(하층 흡수체 패턴)
72: 흡수체막(상층 흡수체막) 72a: 흡수체 패턴(상층 흡수체 패턴)
100: 반사형 마스크 블랭크 110: 다층 반사막 부착 기판
200 반사형 마스크　 500: 이온 빔 스퍼터링 장치
502: 진공 챔버　 503: 기판 홀더
504: 홀더 부착 로드 505: 이온원
506: 기대　 507: 제 1 스퍼터링 타겟
508: 제 2 스퍼터링 타겟 509: 회전축
510: 급배 통로　 511: 진공 펌프
512: 압력 센서 513: 뉴트럴라이저
517: 톱 클램프 518: 누름 핀

Claims (7)

  1. 기판 상에 저굴절률층과 고굴절률층을 교대로 적층시킨 다층막으로 이루어지고, 노광광을 반사하기 위한 다층 반사막을 구비하는 다층 반사막 부착 기판으로서,
    상기 다층 반사막은, 크립톤(Kr)을 함유하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층 반사막의 크립톤(Kr) 함유량은, 3 원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 저굴절률층은 몰리브덴(Mo) 층이고, 고굴절률층은 실리콘(Si) 층이며,
    상기 저굴절률층은, 상기 고굴절률층에 비해 크립톤(Kr) 함유량이 상대적으로 적은 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다층 반사막 상에 보호막을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막 상, 또는 제 4 항에 기재한 다층 반사막 부착 기판의 상기 보호막 상에, 흡수체막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
  6. 상기 다층 반사막 상에, 제 5 항에 기재한 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝한 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
  7. 제 6 항에 기재한 반사형 마스크를 이용하고, 노광장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하여, 피전사체 상에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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