KR20240070522A - 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
얕은 실효 반사면을 갖고, 저굴절률층과, 고굴절률층의 사이에서 재료가 되는 원자가 확산한다는 현상을 억제할 수 있는 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판을 제공한다. 기판(1)과, 해당 기판 위에 마련된 다층 반사막(2)을 갖는 다층 반사막 부착 기판이며, 상기 다층 반사막은, 저굴절률층(24)과, 규소(Si)를 포함하는 고굴절률층(22)을 교대로 적층시킨 다층막을 포함하고, 상기 다층 반사막은, 상기 저굴절률층과 상기 고굴절률층의 사이에 배치되는 적어도 하나의 중간층(26)을 더 포함하고, 상기 다층 반사막은, 질소(N), 탄소(C) 및 산소(O)로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가 원소를 포함하고, 상기 다층 반사막의 상기 첨가 원소의 함유량은, 40원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판이다.
Description
본 발명은 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
근년에 있어서의 초 LSI 디바이스의 고밀도화, 고정밀도화의 더한층의 요구에 수반하여, 극자외(Extreme Ultra Violet, 이하, EUV라고 칭함)광을 사용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 제안되어 있다.
반사형 마스크는, 기판의 위에 형성된 노광광을 반사하기 위한 다층 반사막과, 다층 반사막의 위에 형성되고, 노광광을 흡수하기 위한 패턴 형상의 흡수체막인 흡수체 패턴을 갖는다. 다층 반사막에 의해 반사된 광상이, 반사 광학계를 통해서 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판(피전사체) 위에 전사된다.
반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크 블랭크의 예로서, 특허문헌 1에는, 기판, 상기 기판 위에 적층된 반사막, 상기 반사막 위에 적층된 흡수막을 포함하는 EUV용 블랭크 마스크가 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 반사막이, Ru로 구성되거나, 또는 Ru에 Mo, Nb, Zr 중 1개 이상의 원소가 추가된 Ru 화합물로 구성된 제1 층 및 Si로 구성된 제2 층을 포함하는 페어가 복수회 적층된 구조를 갖는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 서로 굴절률이 다른 A, B, 2종류의 주 재료의 교호층으로 이루어지는 다층 박막 구조를 갖는 연 X선·진공 자외선용 다층 반사경이 기재되어 있다. 특허문헌 2에는, 적층 계면의 거칠음을 작게 하는 작용을 갖는 부 재료 박막이, 각 A-B층 간 및/또는 B-A층 간에 적어도 1층 이상 적층되고, 주기 구조를 형성하고 있는 것이 기재되어 있다. 특허문헌 2에는, 저굴절률층은 일반적으로 텅스텐, 몰리브덴 등의 고융점 금속 재료 또는 이들을 주성분으로 한 화합물로 형성되는 것, 고굴절률층은 일반적으로 탄소, 실리콘, 붕소, 베릴륨 등의 경원소 또는 이들을 주성분으로 한 화합물로 형성되는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 부 재료의 예로서, 탄소 C, 붕소 B, 베릴륨 Be, 탄화규소 SiC, 질화규소 Si3N4, 산화규소 SiO2, 질화붕소 BN, 탄화 붕소 B4C, 질화알루미늄 AlN 등의 원자 번호 13 이하의 경원소의 도체 또는 이들의 화합물을 들 수 있는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 3에는, 브래그 회절 효과를 갖는 다층막 분광 소자의 중원소층과 경원소층의 사이에, Si와 C로 이루어지는 화합물 중간층을 사용한 것을 특징으로 하는 다층막 분광 반사경이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 중원소층으로서 Mo, Ru, Rh, Re를 사용하고, 경원소층에 Si를 사용하고, 중간층에 Si100-xCx를 사용하여 다층막을 제작한 것이 기재되어 있다.
특허문헌 4에는, 복수의 물질층을 주기적으로 적층한 다층막 X선 반사 거울이 기재되어 있다. 특허문헌 4에는, 물질층의 각 층간에 중간층을 형성하고, 상기 중간층으로서, 적어도 하나의 상기 물질층보다도 융점이 높은 물질을 사용하는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 4에는, 중원소층으로서 Mo를 사용하고, 경원소층으로서 Si를 사용하여 Mo/Si 다층막을 제작한 것이 기재되어 있다.
비특허문헌 1에는, Mo/Si 다층 반사막(Mo/Si multilayer reflector)에 B4C 중간막(interlayers)을 사용하는 것이 기재되어 있다. 또한, 비특허문헌 1에는, 다층 반사막으로서, Ru/Si 다층 반사막을 사용하는 것이 기재되어 있다.
Overt Wood et al. "Improved Ru/Si multilayer reflective coatings for advanced extreme-ultraviolet lithography photomasks". Proc. SPIE 9776, Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography VII, 977619(18 March 2016)
상술한 EUV 리소그래피는, 극자외광(EUV광)을 사용한 노광 기술이다. EUV광이란, 연 X선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장대의 광이며, 구체적으로는 파장이 0.2 내지 100㎚ 정도의 광임을 의미한다. EUV 리소그래피의 경우, 파장 13 내지 14㎚(예를 들어 파장 13.5㎚)의 EUV광을 사용할 수 있다.
EUV 리소그래피에는, 흡수체 패턴을 갖는 반사형 마스크가 사용된다. 반사형 마스크에 조사된 EUV광은, 흡수체 패턴이 존재하는 부분에서는 흡수되고, 흡수체 패턴이 존재하지 않는 부분에서는 반사된다. 흡수체 패턴이 존재하지 않는 부분에는, 다층 반사막이 노출되어 있다. 노출된 다층 반사막이 EUV광을 반사한다. EUV 리소그래피에서는, 다층 반사막(흡수체 패턴이 존재하지 않는 부분)에 의해 반사된 광상이, 반사 광학계를 통해서 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판(피전사체) 위에 전사된다.
다층 반사막으로서는, 일반적으로, 굴절률이 다른 원소가 주기적으로 적층된 다층막이 사용된다. 예를 들어, 파장 13 내지 14㎚(예를 들어 파장 13.5㎚)의 EUV광에 대한 다층 반사막으로서는, 저굴절률인 Mo막과, 고굴절률인 Si막을 교대로 40 내지 60주기 적층한 Mo/Si 주기 적층막이 사용되어 있다.
반사형 마스크를 사용하여 반도체 디바이스의 고밀도화, 고정밀도화를 달성하기 위해서는, 반사형 마스크에 있어서의 반사 영역(다층 반사막의 표면)이 노광광인 EUV광에 대하여 높은 반사율을 갖는 것이 필요하다.
반도체 기판 등의 피전사체에 전사되는 노드(최소 선폭)가 좁아짐에 따라서, 전사 특성에 부여하는 3D 효과의 영향이 커지고 있다. 3D 효과를 억제하기 위해서는 흡수체 패턴의 막 두께를 저감하는 것이 유효하다. 그러나, 반사 노광을 사용하는 EUV 리소그래피에서는, 흡수체 패턴을 형성하기 위한 흡수체막의 박막화만으로는 불충분하다. 그 때문에, EUV광이 반사하는 반사면의 제어도 필요하다. 반사면의 제어로서, 구체적으로는, 다층 반사막의 실효 반사면을 가능한 한 표면에 근접시켜, 다층 반사막으로부터 반사한 EUV광이 확장되지 않도록 제어할 필요가 있다. 본 명세서에서는, 다층 반사막의 표면에 비교적 가까운 실효 반사면임을, 「얕은 실효 반사면」이라고 하는 경우가 있다. 다층 반사막이, 얕은 실효 반사면을 가짐으로써, 3D 효과를 억제할 수 있어 다층 반사막의 적층 수를 저감시킬 수 있다.
다층 반사막의 실효 반사면을 가능한 한 표면에 근접하기 위해서는, EUV광의 반사율이 높아지도록, 다층 반사막의 재료를 선택할 필요가 있다. 다층 반사막은, 저굴절률층과, 고굴절률층의 적층 구조임으로써, EUV광을 반사한다. EUV광의 반사율이 높아지도록 다층 반사막의 재료를 선택한 경우, 재료에 따라서는, 저굴절률층과, 고굴절률층의 사이에서 재료가 되는 원자가 확산한다는 현상이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 확산 현상이 발생하면, 다층 반사막의 반사율은 저하되어 버린다.
이에, 본 발명은 얕은 실효 반사면을 갖고, 저굴절률층과, 고굴절률층의 사이에서 재료가 되는 원자가 확산한다는 현상을 억제할 수 있는 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 반사형 마스크를 사용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
본 발명의 구성 1은, 기판과, 해당 기판 위에 마련된 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판이며,
상기 다층 반사막은, 저굴절률층과, 규소(Si)를 포함하는 고굴절률층을 교대로 적층시킨 다층막을 포함하고,
상기 다층 반사막은, 상기 저굴절률층과 상기 고굴절률층의 사이에 배치되는 적어도 하나의 중간층을 더 포함하고,
상기 다층 반사막은, 질소(N), 탄소(C) 및 산소(O)로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가 원소를 포함하고,
상기 다층 반사막의 상기 첨가 원소의 함유량은, 40원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 2)
본 발명의 구성 2는, 상기 첨가 원소의 함유량이, 1원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1의 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 3)
본 발명의 구성 3은, 상기 중간층이, SiN, SiO, SiC, SiON, SiCN, SiOC 및 SiOCN으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2의 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 4)
본 발명의 구성 4는, 상기 저굴절률층이, 루테늄(Ru)을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 것의 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 5)
본 발명의 구성 5는, 상기 저굴절률층은, 루테늄(Ru)을 포함하고,
하나의 상기 저굴절률층과 하나의 상기 고굴절률층의 적층 구조를 1주기로 했을 때, 적층 구조가 40주기 미만인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 것의 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 6)
본 발명의 구성 6은, 상기 다층 반사막의 위에 보호막을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 것의 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 7)
본 발명의 구성 7은, 상기 보호막이, 상기 다층 반사막과 접하는 측에, 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 SiN 재료층 또는 규소(Si) 및 탄소(C)를 포함하는 SiC 재료층을 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 6의 다층 반사막 부착 기판이다.
(구성 8)
본 발명의 구성 8은, 구성 6 또는 7의 다층 반사막 부착 기판의 상기 보호막의 위에, 흡수체막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 9)
본 발명의 구성 9는, 구성 1 내지 5 중 어느 것의 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막의 위에, 흡수체막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 10)
본 발명의 구성 10은, 구성 8 또는 9의 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝한 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크이다.
(구성 11)
본 발명의 구성 11은, 구성 10의 반사형 마스크를 사용하여, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하고, 피전사체에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법이다.
본 발명에 따르면, 얕은 실효 반사면을 갖고, 저굴절률층과, 고굴절률층의 사이에서 재료가 되는 원자가 확산한다는 현상을 억제할 수 있는 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 상기 반사형 마스크를 사용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다른 예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크의 다른 예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 5는 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크의 또 다른 예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 6a 내지 d는 본 실시 형태의 반사형 마스크의 제조 방법의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 7은 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 1을 나타내는 단면 모식도이다.
도 8은 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 2를 나타내는 단면 모식도이다.
도 9는 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 3을 나타내는 단면 모식도이다.
도 10은 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 4를 나타내는 단면 모식도이다.
도 11은 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 5를 나타내는 단면 모식도이다.
도 12는 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 6을 나타내는 단면 모식도이다.
도 13은 EUV 노광 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다른 예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크의 다른 예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 5는 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크의 또 다른 예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 6a 내지 d는 본 실시 형태의 반사형 마스크의 제조 방법의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 7은 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 1을 나타내는 단면 모식도이다.
도 8은 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 2를 나타내는 단면 모식도이다.
도 9는 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 3을 나타내는 단면 모식도이다.
도 10은 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 4를 나타내는 단면 모식도이다.
도 11은 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 5를 나타내는 단면 모식도이다.
도 12는 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판의 다층 반사막의 실시 형태 6을 나타내는 단면 모식도이다.
도 13은 EUV 노광 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 형태이며, 본 발명을 그 범위 내로 한정하는 것은 아니다.
도 1은, 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)은 기판(1)과, 기판(1)의 위에 마련된 다층 반사막(2)을 포함한다. 도 7 내지 12에 도시한 바와 같이, 다층 반사막(2)은 저굴절률층(24)과, 고굴절률층(22)을 교대로 적층시킨 다층막을 포함한다. 도 7 내지 12에 도시한 바와 같이, 다층 반사막(2)은 저굴절률층(24)과 고굴절률층(22)의 사이에 배치되는 적어도 하나의 중간층(26)을 더 갖는다. 기판(1)의 이면(다층 반사막(2)이 형성된 측과 반대측의 면)에는, 정전 척용의 이면 도전막(5)이 형성되어도 된다.
도 2는, 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 다른 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 도 2에 도시한 다층 반사막 부착 기판(90)은 기판(1)과, 기판(1)의 위에 형성된 다층 반사막(2)과, 다층 반사막(2)의 위에 형성된 보호막(3)을 포함한다. 도 7 내지 12에 도시한 바와 같이, 다층 반사막(2)은 저굴절률층(24), 고굴절률층(22) 및 저굴절률층(24)과 고굴절률층(22)의 사이에 배치되는 적어도 하나의 중간층(26)을 갖는다. 기판(1)의 이면(다층 반사막(2)이 형성된 측과 반대측의 면)에는, 정전 척용의 이면 도전막(5)이 형성되어도 된다.
본 명세서에 있어서, 「박막 A(또는 기판) 위에 박막 B를 배치(형성)한다」는 것은, 박막 B가, 박막 A(또는 기판)의 표면에 접해서 배치(형성)되는 것을 의미하는 경우 외에, 박막 A(또는 기판)와, 박막 B의 사이에 다른 박막 C를 갖는 것을 의미하는 경우도 포함한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 예를 들어 「박막 B가 박막 A(또는 기판)의 표면에 접해서 배치된다」는 것은, 박막 A(또는 기판)와 박막 B의 사이에 다른 박막을 통하지 않고, 박막 A(또는 기판)와 박막 B가 직접 접하도록 배치되어 있음을 의미한다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「위에」란, 반드시 연직 방향에 있어서의 상측을 의미하는 것은 아니다. 「위에」란, 박막 및 기판(1) 등의 상대적인 위치 관계를 나타내고 있는 데 불과하다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)에 대하여, 구체적으로 설명한다.
<기판(1)>
기판(1)은 EUV광에 의한 노광 시의 열에 의한 전사 패턴의 변형을 방지하기 위해서, 0±5ppb/℃의 범위 내의 저열 팽창 계수를 갖는 것이 바람직하게 사용된다. 이 범위의 저열 팽창 계수를 갖는 소재로서는, 예를 들어 SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리 세라믹스 등을 사용할 수 있다.
기판(1)의 전사 패턴(후술하는 흡수체 패턴(4a))이 형성되는 측의 주표면(제1 주표면)은 평탄도를 높이기 위해 가공되는 것이 바람직하다. 기판(1)의 주표면 평탄도를 높임으로써, 패턴의 위치 정밀도나 전사 정밀도를 높일 수 있다. 예를 들어, EUV 노광의 경우, 기판(1)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면의 132㎜×132㎜의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다. 또한, 전사 패턴이 형성되는 측과 반대측의 제2 주표면(이면)은 노광 장치에 정전 척에 의해 고정되는 표면이다. 이면의 142㎜×142㎜의 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 나타나는 표면의 휨(변형량)을 나타내는 값이다. 평탄도(TIR)는 기판(1)의 표면을 기준으로 하여 최소 제곱법으로 정해지는 평면을 초평면으로 하고, 이 초평면보다 위에 있는 기판(1)의 표면의 가장 높은 위치와, 초평면보다 아래에 있는 기판(1)의 표면의 가장 낮은 위치의 고저차의 절댓값이다.
EUV 노광의 경우, 기판(1)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주표면의 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rq)로 0.1㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또한 표면 조도는, 원자간력 현미경으로 측정할 수 있다.
기판(1)은 그 위에 형성되는 박막(다층 반사막(2) 등)의 막응력에 의한 변형을 방지하기 위해서, 높은 강성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 기판(1)으로서는, 특히 65GPa 이상의 높은 영률을 갖고 있는 것이 바람직하다.
<다층 반사막(2)>
도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)은 기판(1)과, 해당 기판(1)의 위에 마련된 다층 반사막(2)을 갖는다.
다층 반사막(2)은 굴절률이 다른 원소를 주성분으로 하는 복수의 층이 주기적으로 적층된 구성을 갖고 있다. 일반적으로, 다층 반사막(2)은 고굴절률 재료인 경원소 또는 그 화합물의 박막(고굴절률층(22))과, 저굴절률 재료인 중원소 또는 그 화합물의 박막(저굴절률층(24))이 교대로 적층된 다층막을 포함한다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 다층 반사막(2)은 저굴절률층(24)과, 규소(Si)를 포함하는 고굴절률층(22)을 교대로 적층시킨 다층막을 포함한다.
본 실시 형태에 있어서, 고굴절률층(22)은 규소(Si)를 포함하는 층이다. 고굴절률층(22)은 Si 단체를 포함해도 되며, Si 화합물을 포함해도 된다. Si 화합물은, Si와, B, C, N, O 및 H로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함해도 된다. Si를 포함하는 층을 고굴절률층(22)으로서 사용함으로써, EUV광의 반사율이 우수한 다층 반사막(2)이 얻어진다. 비교적 높은 반사율을 얻기 위해서, 고굴절률층(22)은 규소(Si)로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 「고굴절률층(22)이 규소(Si)로 이루어진다」는 것은, 불가피적으로 혼입되는 Si 이외의 불순물이, 고굴절률층(22) 내에 존재하는 것을 방해하지 않는다. 다른 박막 및 다른 원소에 대해서도 마찬가지이다.
본 실시 형태의 다층 반사막(2) 내의 규소(Si)의 함유량은, 50원자％ 이상이 바람직하고, 65원자％ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 다층 반사막(2) 내의 규소(Si)의 함유량은, 99원자％ 이하가 바람직하고, 95원자％ 이하가 보다 바람직하다. 또한, 다층 반사막(2) 내의 규소(Si)의 함유량은, 고굴절률층(22) 및 중간층(26)을 구성하는 Si의 합계 함유량이다.
본 실시 형태에 있어서, 저굴절률층(24)은 Mo, Ru, Rh 및 Pt로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 층 또는 Mo, Ru, Rh 및 Pt로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 합금을 포함하는 층일 수 있다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 저굴절률층(24)은 루테늄(Ru)을 포함하는 것이 바람직하다. Ru를 포함하는 저굴절률층(24)의 재료로서는, Ru 단체, RuRh, RuNb 및 RuMo 등을 들 수 있다. 저굴절률층(24)이 루테늄(Ru)을 포함함으로써, 얕은 실효 반사면을 얻을 수 있다.
본 실시 형태의 다층 반사막(2) 내의 저굴절률층(24)을 구성하는 원소의 함유량은, 40원자％ 이상이 바람직하고, 55원자％ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 다층 반사막(2) 내의 저굴절률층(24)을 구성하는 원소의 함유량은, 99원자％ 이하가 바람직하고, 85원자％ 이하가 보다 바람직하다. 또한, 다층 반사막(2) 내의 저굴절률층(24)을 구성하는 원소의 함유량은, 저굴절률층(24)을 구성하는 원소가 복수 포함되는 경우에는, 이들 원소의 합계 함유량이다.
반도체 기판(60)과 같은 피전사체에 전사되는 노드(최소 선폭)가 좁아짐에 따라서, 전사 특성에 부여하는 3D 효과의 영향이 커지고 있다. 3D 효과란, 반사형 마스크(200)의 높이 방향의 구조를 포함한 3차원적인 구조가, 마스크 패턴에 대한 전사 패턴의 충실도에 영향을 미친다는 것을 말한다. EUV 리소그래피에 있어서, 3D 효과를 억제하기 위해서는, 반사형 마스크(200)의 반사면 제어가 필요하다. 반사면의 제어로서, 구체적으로는, 다층 반사막(2)의 실효 반사면을 가능한 한 표면에 근접시킬 필요가 있다. 반사형 마스크(200)가 얕은 실효 반사면을 가짐으로써, 다층 반사막(2)으로부터 반사한 EUV광이 확장되지 않도록 제어할 수 있으므로, 3D 효과를 억제할 수 있다. 다층 반사막(2)이 루테늄(Ru)을 포함하는 저굴절률층(24)과, 규소(Si)를 포함하는 고굴절률층(22)을 교대로 적층시킨 다층막을 포함함으로써, 종래의 Mo/Si 다층 반사막과 비교하여, 다층 반사막(2)의 실효 반사면을 얕게 할 수 있다.
한편, 저굴절률층(24)으로서 Ru를 포함하는 재료를 사용한 경우, 고굴절률층(22)의 Si가 저굴절률층(24)으로 확산하여, 다층 반사막(2)의 EUV광에 대한 반사율이 저하한다는 문제가 발생하는 경우가 있다. 본 실시 형태에서는, 도 7 내지 12에 도시한 바와 같이, 다층 반사막(2)이 저굴절률층(24)과 고굴절률층(22)의 사이에 배치되는 적어도 하나의 소정의 중간층(26)을 더 포함함으로써, 이 문제의 발생을 억제할 수 있다.
도 7 내지 12에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 다층 반사막(2)은 저굴절률층(24)과 고굴절률층(22)의 사이에 배치되는 적어도 하나의 중간층(26)을 더 포함한다. 다층 반사막(2)이 중간층(26)을 포함함으로써, 고굴절률층(22)의 Si가, 저굴절률층(24)으로 확산하는 것을 억제할 수 있다.
다층 반사막(2)은 질소(N), 탄소(C) 및 산소(O)로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가 원소를 포함한다. 또한, 이들 원소는, 중간층(26)에 포함되는 경우가 있다. 중간층(26)의 막 두께는, 상당히 얇다. 중간층(26)의 막 두께는 1.2㎚ 이하이며, 예를 들어 0.3㎚ 정도이다. 이와 같은 막 두께의 중간층(26)을 형성한 경우, 중간층(26)과 저굴절률층(24)의 경계, 및/또는 중간층(26)과 고굴절률층(22)의 경계가, 명확하게 정해지지 않는 경우가 있다. 따라서, 소정의 첨가 원소는, 중간층(26)을 형성하기 위해서 첨가하는 원소이지만, 다층 반사막(2) 내(중간층(26), 저굴절률층(24) 및 고굴절률층(22) 내)에 존재하는 원소라고 할 수 있다.
중간층(26)의 막 두께는, 0.1㎚ 내지 1.2㎚인 것이 바람직하고, 0.3㎚ 내지 1.0㎚인 것이 보다 바람직하다. 중간층(26)의 막 두께가, 소정의 범위임으로써, 고굴절률층(22)의 Si가, 저굴절률층(24)으로 확산하는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 다층 반사막(2)의 첨가 원소의 함유량은 40원자％ 이하이다. 첨가 원소의 함유량이 너무 많은 경우에는, 다층 반사막(2)의 EUV광에 대한 반사율에 악영향을 미칠 가능성이 있다. 질소(N)가 첨가 원소인 경우, 다층 반사막(2)의 첨가 원소(N)의 함유량은, 35원자％ 이하인 것이 바람직하고, 20원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 탄소(C)가 첨가 원소인 경우, 다층 반사막(2)의 첨가 원소(C)의 함유량은, 40원자％ 이하인 것이 바람직하고, 30원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 산소(O)가 첨가 원소인 경우, 다층 반사막(2)의 첨가 원소(O)의 함유량은, 15원자％ 이하인 것이 바람직하고, 10원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 다층 반사막(2)의 첨가 원소의 함유량은, 1원자％ 이상이 바람직하다. 다층 반사막(2)의 첨가 원소의 함유량이, 소정의 함유량임으로써, 고굴절률층(22)의 Si가, 저굴절률층(24)으로 확산하는 것을 억제하는 것을 보다 확실하게 할 수 있다.
고굴절률층(22)의 Si의 저굴절률층(24)으로의 확산을, 보다 효율적으로 억제하기 위해서, 질소(N)가 첨가 원소인 경우, 다층 반사막(2)의 첨가 원소(N)의 함유량은, 5원자％ 이상인 것이 바람직하고, 10원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 탄소(C)가 첨가 원소인 경우, 다층 반사막(2)의 첨가 원소(C)의 함유량은, 10원자％ 이상인 것이 바람직하고, 20원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 산소(O)가 첨가 원소인 경우, 다층 반사막(2)의 첨가 원소(O)의 함유량은, 3원자％ 이상인 것이 바람직하고, 5원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 다층 반사막(2)의 중간층(26)은 SiN, SiO, SiC, SiON, SiCN, SiOC 및 SiOCN으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 바람직하다. 중간층(26)이 이들의 규소 화합물임으로써, 저굴절률층(24)과 고굴절률층(22)의 사이에 배치되는 중간층(26)에 의해, 고굴절률층(22)의 Si가, 저굴절률층(24)으로 확산하는 것을 더욱 확실하게 억제할 수 있다. 또한, 중간층(26)은 B4C 및 BN으로부터 선택되는 적어도 하나의 붕소 화합물을 포함할 수 있다. 중간층(26)은 B4C 및 BN으로부터 선택되는 적어도 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 중간층(26)이 소정의 붕소 화합물을 포함함으로써, 고굴절률층(22)의 Si가, 저굴절률층(24)으로 확산하는 것을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
다층 반사막(2)을 형성하기 위해서, 일반적으로, 기판(1) 측으로부터 고굴절률층(22)과 저굴절률층(24)을 이 순서로 복수 주기 적층할 수 있다. 이 경우, 하나(고굴절률층(22)/저굴절률층(24))의 적층 구조가 1주기가 된다. 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)에서는, 다층 반사막(2)이 중간층(26)을 포함하므로, 고굴절률층(22)과 저굴절률층(24)의 사이에, 중간층(26)을 적절히 배치할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 다층 반사막(2)의 실시 형태 1에서는, 기판(1) 측으로부터 고굴절률층(22), 중간층(26), 저굴절률층(24) 및 중간층(26)을 이 순서로 복수 주기 적층한 구조로 할 수 있다. 이 경우, 「고굴절률층(22)/중간층(26)/저굴절률층(24)/중간층(26)」이라고 하는 구조가, 하나의 단위(1주기)이다. 도 7에는, 기판(1)의 위에 1주기의 실시 형태 1의 다층 반사막(2)을 배치한 예를 나타낸다. 실시 형태 1에서는, 기판(1)의 위에 복수 주기의 다층 반사막(2)을 배치한 경우, 최상의 1주기(가장 기판(1)으로부터 먼 1주기)의 표면층은, 중간층(26)(Si 함유층)이다.
다층 반사막(2)의 실시 형태 2에서는, 기판(1) 측으로부터 고굴절률층(22), 중간층(26) 및 저굴절률층(24)을 이 순서로 복수 주기 적층한 구조로 할 수 있다. 도 8에는, 기판(1)의 위에 1주기의 실시 형태 2의 다층 반사막(2)을 배치한 예를 나타낸다. 이 경우, 「고굴절률층(22)/중간층(26)/저굴절률층(24)」이라고 하는 구조가, 하나의 단위(1주기)이다. 실시 형태 2에서는, 기판(1)의 위에 복수 주기의 다층 반사막(2)을 배치한 경우, 최상의 1주기의 표면층은 저굴절률층(24)이다.
다층 반사막(2)의 실시 형태 3에서는, 기판(1) 측으로부터 고굴절률층(22), 저굴절률층(24) 및 중간층(26)을 이 순서로 복수 주기 적층한 구조로 할 수 있다. 도 9에는, 기판(1)의 위에 1주기의 실시 형태 3의 다층 반사막(2)을 배치한 예를 나타낸다. 이 경우, 「고굴절률층(22)/저굴절률층(24)/중간층(26)」이라고 하는 구조가, 하나의 단위(1주기)이다. 실시 형태 3에서는, 기판(1)의 위에 복수 주기의 다층 반사막(2)을 배치한 경우, 최상의 1주기의 표면층은, 중간층(26)(Si 함유층)이다.
다층 반사막(2)의 실시 형태 4에서는, 기판(1) 측으로부터 저굴절률층(24), 중간층(26), 고굴절률층(22) 및 중간층(26)을 이 순서로 복수 주기 적층한 구조로 할 수 있다. 도 10에는, 기판(1)의 위에 1주기의 실시 형태 4의 다층 반사막(2)을 배치한 예를 나타낸다. 이 경우, 「저굴절률층(24)/중간층(26)/고굴절률층(22)/중간층(26)」이라고 하는 구조가, 하나의 단위(1주기)이다. 실시 형태 4에서는, 기판(1)의 위에 복수 주기의 다층 반사막(2)을 배치한 경우, 최상의 1주기의 표면층은, 중간층(26)(Si 함유층)이다.
다층 반사막(2)의 실시 형태 5에서는, 기판(1) 측으로부터 저굴절률층(24), 중간층(26) 및 고굴절률층(22)을 이 순서로 복수 주기 적층한 구조로 할 수 있다. 도 11에는, 기판(1)의 위에 1주기의 실시 형태 5의 다층 반사막(2)을 배치한 예를 나타낸다. 이 경우, 「저굴절률층(24)/중간층(26)/고굴절률층(22)」이라고 하는 구조가, 하나의 단위(1주기)이다. 실시 형태 5에서는, 최상의 1주기의 표면층은, 고굴절률층(22)이다.
다층 반사막(2)의 실시 형태 6에서는, 기판(1) 측으로부터 저굴절률층(24), 고굴절률층(22) 및 중간층(26)을 이 순서로 복수 주기 적층한 구조로 할 수 있다. 도 12에는, 기판(1)의 위에 1주기의 실시 형태 6의 다층 반사막(2)을 배치한 예를 나타낸다. 이 경우, 「저굴절률층(24)/고굴절률층(22)/중간층(26)」이라고 하는 구조가, 하나의 단위(1주기)이다. 실시 형태 6에서는, 최상의 1주기의 표면층은, 중간층(26)(Si 함유층)이다.
다층 반사막(2)의 실시 형태 2에 있어서, 예를 들어 저굴절률층(24)이 다층 반사막(2)의 표면인 경우, 경시적 변화를 억제하기 위해서, 최상의 1주기의 저굴절률층(24)의 위에 또한 고굴절률층(22)과 마찬가지의 Si를 포함하는 층(Si 함유층)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, Si 함유층은, 후술하는 보호막(3)의 적어도 일부로 할 수 있다. 후술하는 보호막(3)은 Si 함유층을 포함할 수 있다.
또한, 다층 반사막(2)의 실시 형태 1 등에 있어서, 최상의 1주기의 표면층(중간층(26))을 후술하는 보호막(3)의 일부인 Si 함유층과 겸용할 수 있다. 이 경우, 표면층의 중간층(26)은 SiN, SiC 또는 SiCN인 것이 바람직하다.
또한, 다층 반사막(2)의 실시 형태 5에 있어서, 최상의 1주기의 표면층이 고굴절률층(22)인 경우에는, 고굴절률층(22) 위에 보호막(3)을 형성할 수 있다.
다음으로, 중간층(26)의 재료와, 보호막(3)의 적어도 일부인 Si 함유층과의 관계에 대하여 설명한다. 이 설명의 Si 함유층, SiN 재료층 및 SiC 재료층에 대해서는, 보호막(3)에 관한 설명 중에서 설명한다.
중간층(26)의 재료와, Si 함유층의 재료는 동일할 수 있다. 또한, Si 함유층은 산소를 포함하지 않을 수 있다.
중간층(26)이 SiN을 재료로 하여 형성되는 경우, Si 함유층은, SiN 재료층 또는 SiC 재료층인 것이 바람직하다. Si 함유층은, SiN 재료층인 것이 보다 바람직하다. 또한, SiN 재료층의 N 함유량은, 중간층(26)의 N 함유량보다 많은 것이 더욱 바람직하다. 이 결과, 후술하는 보호막(3)으로의 Si의 확산을 억제할 수 있다.
중간층(26)이 SiC를 재료로 하여 형성되는 경우, Si 함유층은, SiN 재료층 또는 SiC 재료층인 것이 바람직하다. Si 함유층은, SiC 재료층인 것이 보다 바람직하다. 또한, SiC 재료층의 C 함유량은, 중간층(26)의 C 함유량보다 많은 것이 더욱 바람직하다. 이 결과, 후술하는 보호막(3)으로의 Si의 확산을 억제할 수 있다.
중간층(26)이 SiO를 재료로 하여 형성되는 경우, Si 함유층은, SiN 재료층 또는 SiC 재료층인 것이 바람직하다. 이 결과, 후술하는 보호막(3)으로의 Si의 확산을 억제할 수 있다.
중간층(26)의 재료와, Si 함유층의 재료는 다를 수 있다.
중간층(26)이 B4C를 재료로 하여 형성되는 경우, Si 함유층은, SiN 재료층 또는 SiC 재료층인 것이 바람직하다. Si 함유층은, SiN 재료층인 것이 보다 바람직하다. 이 결과, 고굴절률층(22)과 저굴절률층(24) 사이의 확산을 억제하면서, 높은 반사율을 유지할 수 있다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 저굴절률층(24)이 루테늄(Ru)을 포함하는 경우, 하나의 저굴절률층(24)과, 하나의 고굴절률층(22)을 포함하는 적층 구조를 1주기로 했을 때, 적층 구조가 40주기 미만인 것이 바람직하다. 저굴절률층(24)이 Ru를 포함하는 경우, 다층 반사막(2)의 적층 구조는, 35주기 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 실시 형태의 다층 반사막(2)의 실효 반사면은 얕기 때문에, 종래의 다층 반사막(2)과 비교해서 적은 주기수로 적절한 반사율을 얻을 수 있다. 그 때문에, 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)을 사용함으로써, 3D 효과를 억제할 수 있다. 또한, 다층 반사막(2)으로서 적절한 반사율을 갖기 위해서, 적층 구조는, 20주기 이상인 것이 바람직하고, 25주기 이상인 것이 보다 바람직하다.
다층 반사막(2)의 고굴절률층(22)이 아몰퍼스이며, 다층 반사막(2)의 저굴절률층(24)이 아몰퍼스인 경우에는, 고굴절률층(22)의 Si의 확산이 용이하게 된다. 그 때문에, 다층 반사막(2)의 고굴절률층(22)이 아몰퍼스인 경우, 다층 반사막(2)의 저굴절률층(24)은 결정성을 갖는 결정 구조인 것이 바람직하다. 저굴절률층(24)이 결정 구조인 경우, 저굴절률층(24)의 막 두께는, 2.5㎚ 이상 3.5㎚ 이하인 것이 바람직하다.
본 실시 형태의 다층 반사막(2)의 저굴절률층(24)이 루테늄(Ru)을 포함하는 경우, 다층 반사막(2)의 최상층을 저굴절률층(24)으로 할 수 있다. Ru는, 후술하는 반사형 마스크(200)의 제조 공정에 있어서의 건식 에칭 및 세정으로부터 다층 반사막(2)을 보호한다는 기능을 갖기 때문이다. 이 경우, 다층 반사막(2)의 최상층의 저굴절률층(24)은 보호막(3)으로서의 기능을 겸할 수 있다.
본 실시 형태에 사용하는 다층 반사막(2)의 단독으로의 반사율은, 예를 들어 65％ 이상이다. 다층 반사막(2)의 반사율의 상한은, 예를 들어 73％이다. 또한, 다층 반사막(2)에 포함되는 층의 두께 및 주기는, 브래그의 법칙을 충족하도록 선택할 수 있다. 파장 13.5㎚의 EUV광을 반사하기 위한 다층 반사막(2)의 경우에는, 1주기(고굴절률층(22) 및 저굴절률층(24)의 1페어, 그리고 적어도 하나의 중간층(26))의 막 두께는, 7㎚ 정도인 것이 바람직하다.
다층 반사막(2)은 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다. 다층 반사막(2)은, 예를 들어 이온빔 스퍼터링법, DC 스퍼터링법 및 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 마그네트론 스퍼터링법은, 고굴절률층(22), 저굴절률층(24) 및 중간층(26)을 연속해서 성막할 수 있기 때문에, 바람직하다.
중간층(26)은 Si 타깃을 사용하여, 소정 가스 분위기 중에서 마그네트론 스퍼터링법(반응성 스퍼터링법)에 의해 성막할 수 있다. 또한, 중간층(26)은 SiN 소결체, SiC 소결체 또는 SiO 소결체를 타깃으로 하여 사용한 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다. SiN 소결체, SiC 소결체 또는 SiO 소결체를 제작할 때에는, 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 산화물을 소결 보조제로서 첨가할 수 있다. 소결 보조제를 첨가함으로써, 밀도가 높은 소결체를 제작할 수 있다. 이와 같이 하여 형성된 중간층(26)에는, 소결 보조제로서 첨가된 상기 금속의 산화물이 포함된다.
다층 반사막(2)은 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 이트륨(Y) 및 지르코늄(Zr)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속 산화물을 포함할 수 있다. 다층 반사막(2) 내의 상기 금속(Mg, Al, Ti, Y 및 Zr로부터 선택되는 적어도 하나의 금속)의 함유량은, 바람직하게는 0.05원자％ 내지 3.0원자％이며, 보다 바람직하게는 0.1원자％ 내지 2.5원자％이다.
예를 들어, 다층 반사막(2)이 고굴절률층(22)으로서 Si, 중간층(26)으로서 SiN 및 저굴절률층(24)으로서 Ru를 사용하는 Si/SiN/Ru 다층막인 경우, 마그네트론 스퍼터링법에 의해, Si 타깃을 사용하여, Kr 가스 분위기 중에서 막 두께 3.9㎚ 정도의 Si막(고굴절률층(22))을 기판(1)의 위에 형성한다. 다음으로, 마그네트론 스퍼터링(반응성 스퍼터링)에 의해, Si 타깃을 사용하여, Kr 가스 및 질소 가스 분위기 중에서 막 두께 0.3㎚ 정도의 SiN막(중간층(26))을 형성한다. 다음으로, 마그네트론 스퍼터링법에 의해, Ru 타깃을 사용하여, Kr 가스 분위기 중에서 막 두께 2.8㎚ 정도의 Ru막(저굴절률층(24))을 형성한다. 이와 같은 조작을 반복함으로써, Si/SiN/Ru막이 20 내지 39주기 적층한 다층 반사막(2)을 형성할 수 있다. 1주기의 Si/SiN/Ru막의 합계 막 두께는, 7㎚인 것이 바람직하다.
<보호막(3)>
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)은 다층 반사막(2)의 위에 보호막(3)을 갖는 것이 바람직하다.
후술하는 반사형 마스크(200)의 제조 공정에 있어서의 건식 에칭 및 세정으로부터 다층 반사막(2)을 보호하기 위해서, 다층 반사막(2)의 위에, 또는 다층 반사막(2)의 표면에 접하도록 보호막(3)을 형성할 수 있다. 또한, 보호막(3)은 전자선(EB)을 사용한 전사 패턴(흡수체 패턴(4a))의 흑색 결함 수정 시에, 다층 반사막(2)을 보호하는 기능도 갖고 있다. 다층 반사막(2)의 위에 보호막(3)이 형성됨으로써, 반사형 마스크(200)를 제조할 때의 다층 반사막(2)의 표면에 대한 대미지를 억제할 수 있다. 그 결과, 다층 반사막(2)의 EUV광에 대한 반사율 특성이 양호해진다.
도 2에서는, 보호막(3)이 1층인 경우를 나타내고 있다. 그러나, 보호막(3)을 2층의 적층 구조로 할 수 있다. 또한, 보호막(3)을 3층 이상의 적층 구조로 하고, 최하층 및 최상층을, 예를 들어 루테늄(Ru)을 함유하는 물질로 이루어지는 층으로 하고, 최하층과 최상층의 사이에, Ru 이외의 금속, 또는 합금을 개재시킨 구조로 할 수 있다. 보호막(3)은, 예를 들어 Ru를 주성분으로서 포함하는 재료에 의해 형성된다. Ru를 주성분으로서 포함하는 재료로서는, Ru 금속 단체, Ru에 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 로듐(Rh), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 붕소(B), 란탄(La), 코발트(Co) 및 레늄(Re)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 함유한 Ru 합금, 및 이들에 질소를 더 포함하는 재료를 들 수 있다. 보호막(3)은, 예를 들어 로듐(Rh)을 주성분으로서 포함하는 재료에 의해 형성된다. Rh를 주성분으로서 포함하는 재료로서는, Rh 금속 단체, Rh에 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 붕소(B), 란탄(La), 코발트(Co) 및 레늄(Re)으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속을 함유한 Rh 합금, 및 이들에 질소를 더 포함하는 재료를 들 수 있다.
보호막(3)에 사용하는 Ru 합금의 Ru 함유 비율은 50원자％ 이상 100원자％ 미만, 바람직하게는 80원자％ 이상 100원자％ 미만, 보다 바람직하게는 95원자％ 이상 100원자％ 미만이다. 보호막(3)에 사용하는 Rh 합금의 Rh 함유 비율은 50원자％ 이상 100원자％ 미만, 바람직하게는 80원자％ 이상 100원자％ 미만, 보다 바람직하게는 95원자％ 이상 100원자％ 미만이다. 이 경우의 보호막(3)은 EUV광의 반사율을 충분히 확보하면서, 마스크 세정 내성, 흡수체막(4)을 에칭 가공했을 때의 에칭 스토퍼 기능 및 다층 반사막(2)의 경시적 변화 방지의 기능을 겸비하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 보호막(3)은 저굴절률층(24)과 동일한 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 보호막(3)은 루테늄(Ru) 및 로듐(Rh)으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
상술한 바와 같이, 저굴절률층(24)은 루테늄(Ru)을 포함하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 보호막(3)도, 저굴절률층(24)과 동일한 재료(Ru)를 포함하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)에 있어서, 보호막(3)이 저굴절률층(24)과 동일한 재료를 포함함으로써, 다층 반사막(2)의 일부로서의 기능을 하는 것을 기대할 수 있게 된다. 그 때문에, 다층 반사막(2)의 반사율의 향상을 기대할 수 있다. 또한, 저굴절률층(24)과 동일한 재료를 사용함으로써, 보호막(3)을 보다 용이하게 형성할 수 있다. 또한, 보호막(3)은 저굴절률층(24)과 동일한 원소이고 동일한 조성비의 재료로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
보호막(3)의 막 두께는, 보호막(3)으로서의 기능을 하는 것이 가능한 한 특별히 제한되지는 않는다. EUV광의 반사율의 관점에서, 보호막(3)의 막 두께는, 바람직하게는 1.0㎚ 내지 8.0㎚, 보다 바람직하게는, 1.5㎚ 내지 6.0㎚이다.
보호막(3)의 형성 방법으로서는, 공지된 막 형성 방법을 특별히 제한 없이 채용할 수 있다. 구체예로서는, 보호막(3)의 형성 방법으로서, 이온빔 스퍼터링법, DC 스퍼터링법 및 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법, 기상 성장법(CVD) 및 진공 증착법을 들 수 있다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)에 있어서, 보호막(3)은 Si 함유층 및 보호층을 포함할 수 있다. 보호막(3)의 Si 함유층은 다층 반사막(2)과 접하는 측에 형성되고, 보호층은 Si 함유층의 위에 형성된다. 또한, 보호층은, 상술한 보호막(3)과 마찬가지의 재료로 할 수 있고, 보호막(3)의 기능과 마찬가지의 기능을 갖는 박막일 수 있다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)의 보호막(3)은 다층 반사막(2)과 접하는 측에, Si 함유층을 포함하는 것이 바람직하다. Si 함유층은, 규소(Si) 단체층, 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 SiN 재료층, 규소(Si) 및 탄소(C)를 포함하는 SiC 재료층, 또는 규소(Si), 질소(N) 및 탄소(C)를 포함하는 SiNC층을 포함하는 것이 바람직하다. 보호막(3)이 소정의 Si 함유층(SiN 재료층, SiC 재료층 또는 SiNC층)을 포함함으로써, Si의 보호층으로의 확산을 방지할 수 있다. 그 때문에, 다층 반사막(2)의 EUV광에 대한 반사율이 계산값보다도 크게 저하되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
보호막(3)의 Si 함유층은, 복수의 다른 조성의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, Si 함유층은, 다층 반사막(2)에 접해서 형성되는 Si를 포함하는 층, 그리고 Si를 포함하는 층의 위에 형성되는 Si 및 첨가 원소를 포함하는 층의 2층을 포함할 수 있다. Si를 포함하는 층은, Si만으로 이루어지는 층(Si층)일 수 있다. Si 및 첨가 원소를 포함하는 층은, Si 및 첨가 원소만으로 이루어지는 층일 수 있다. 첨가 원소는, 질소(N) 및/또는 탄소(C)인 것이 바람직하다. Si 함유층은, Si층과, SiN층, SiC층 또는 SiNC층의 2층인 것이 보다 바람직하다. 또한, 첨가 원소가 다층 반사막(2) 측으로부터 보호층 측으로 막 두께 방향으로 증가하는 조성이 경사진 조성 경사막으로 해도 된다. Si 함유층이 소정의 2층 또는 조성 경사막으로 이루어짐으로써, 보호층으로의 Si의 확산을 억제하여 EUV광에 대한 다층 반사막(2)의 반사율을 높게 할 수 있다.
SiN 재료층은, 규소(Si) 및 질소(N)를 포함하는 층이다. SiN 재료층은, 또 다른 원소, 예를 들어 O, C, B 및/또는 H를 포함해도 된다. SiN 재료층은, 예를 들어 질화규소(SixNy(x, y는 1 이상의 정수)) 및 산화질화규소(SixOyNz(x, y, z는 1 이상의 정수))로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함해도 된다. SiN 재료층은, 예를 들어 SiN, Si3N4 및 SiON으로부터 선택되는 적어도 하나의 재료를 포함해도 된다.
SiC 재료층은, 규소(Si) 및 탄소(C)를 포함하는 층이다. SiC 재료층은, 또 다른 원소, 예를 들어 O, N, B 및/또는 H를 포함해도 된다. SiC 재료층은, 예를 들어 탄화규소(SiC)를 포함한다.
Si 함유층에 포함되는 Si가 EUV 노광 시의 가열에 의해 보호층으로 확산한 경우, 보호층에 포함되는 금속(예를 들어 Ru)과 Si가 결합해서 금속 실리사이드가 형성되는 경우가 있다. 보호층 중에 금속 실리사이드가 형성된 경우, 다층 반사막(2)의 EUV광에 대한 반사율이 계산값(Si의 확산이 없다고 가정한 경우의 계산값)보다도 크게 저하되어 버린다는 문제가 있다. 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)에 의하면, Si 함유층이 SiN 재료층 또는 SiC 재료층이므로, Si 함유층이 존재함으로써, Si의 보호층으로의 확산을 방지할 수 있다. 그 때문에, 보호층 중에 금속 실리사이드(예를 들어 RuSi)가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 다층 반사막(2)의 EUV광에 대한 반사율이 계산값보다도 크게 저하되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
반사형 마스크 블랭크(100)를 제조할 때의 어닐 시의 가열에 의해, 대기 중의 산소(O2)가 보호층을 투과해서 Si와 결합함으로써 SiO2를 포함하는 층이 형성되는 경우가 있다. 이와 같이 하여 보호막(3) 내에 SiO2층이 형성된 경우, 반사형 마스크(200)의 노광기 중의 블리스터 내성(H2 내성)이 열화된다는 문제가 있다. 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(90)에 의하면, 보호막(3) 내에 SiO2층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 반사형 마스크(200)의 노광기 중의 블리스터 내성(H2 내성)이 열화되어 버리는 것을 방지할 수 있다.
SiN 재료층 중의 N의 함유량은, 바람직하게는 5원자％ 내지 35원자％이며, 보다 바람직하게는 10원자％ 내지 20원자％이다. SiN 재료층 중의 N의 함유량이 5원자％ 미만인 경우, Si가 보호층으로 확산하는 것을 방지하는 효과가 충분히 얻어지지 않는다. SiN 재료층 중의 N의 함유량이 35원자％를 초과하는 경우, SiN 재료층의 막 밀도가 낮아져, 내구성이 오히려 악화됨과 함께 반사율도 저하되어 버린다.
SiC 재료층 중의 C의 함유량은, 바람직하게는 10원자％ 내지 40원자％이며, 보다 바람직하게는 20원자％ 내지 30원자％이다. SiC 재료층 중의 C의 함유량이 10원자％ 미만인 경우, Si가 보호층으로 확산하는 것을 방지하는 효과를 충분히 얻지 못한다. SiC 재료층 중의 C의 함유량이 40원자％를 초과하는 경우, SiC 재료층의 막 밀도가 낮아져, 내구성이 오히려 악화되어 버린다.
<흡수체막(4)>
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는 상술한 다층 반사막 부착 기판(90)의 다층 반사막(2)의 위에, 또는 다층 반사막(2)의 표면에 접하도록 형성된 보호막(3)의 위에, 흡수체막(4)을 구비한다.
도 3은, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 도 3에 도시한 반사형 마스크 블랭크(100)는 도 1에 도시한 다층 반사막 부착 기판(90)의 다층 반사막(2)의 위에 EUV광을 흡수하기 위한 흡수체막(4)을 갖는다. 또한, 반사형 마스크 블랭크(100)는 흡수체막(4)의 위에 레지스트막(11) 등의 다른 박막을 추가로 가질 수 있다. 도 3에 도시한 구조의 경우, 다층 반사막(2)의 최상층은, Ru를 포함하는 저굴절률층(24)으로 할 수 있다.
도 4는, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 도 4에 도시한 반사형 마스크 블랭크(100)는 도 2에 도시한 다층 반사막 부착 기판(90)의 보호막(3)의 위에 EUV광을 흡수하기 위한 흡수체막(4)을 갖는다. 또한, 반사형 마스크 블랭크(100)는 흡수체막(4)의 위에 레지스트막(11) 등의 다른 박막을 추가로 가질 수 있다.
도 5는, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 다른 예를 나타내는 단면 모식도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(100)는 흡수체막(4)의 위에 에칭 마스크막(6)을 가질 수 있다. 또한, 반사형 마스크 블랭크(100)는 에칭 마스크막(6)의 위에 레지스트막(11) 등의 다른 박막을 추가로 가질 수 있다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 흡수체막(4)이 EUV광을 흡수할 수 있기 때문에, 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)을 패터닝함으로써, 본 발명의 반사형 마스크(200)(EUV 마스크)를 제조할 수 있다. 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에 의해, 얕은 실효 반사면을 갖고, 저굴절률층(24)과, 고굴절률층(22)의 사이에서 재료가 되는 원자가 확산한다는 현상을 억제할 수 있는 다층 반사막(2)을 갖는 반사형 마스크 블랭크(100)를 얻을 수 있다.
흡수체막(4)의 기본적인 기능은, EUV광을 흡수하는 것이다. 흡수체막(4)은 EUV광의 흡수를 목적으로 한 흡수체막(4)이어도 되고, EUV광의 위상차도 고려한 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)이어도 된다. 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)란, EUV광을 흡수함과 함께, EUV광의 일부를 반사시켜 위상을 시프트시키는 것이다. 즉, 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)이 패터닝된 반사형 마스크(200)에 있어서, 흡수체막(4)이 형성되어 있는 부분에서는, EUV광을 흡수해서 감광하면서 패턴 전사에 악영향이 없는 레벨로 일부의 광을 반사시킨다. 또한, 흡수체막(4)이 형성되어 있지 않은 영역(필드부)에서는, EUV광은, (보호막(3)이 있는 경우에는 보호막(3)을 통해) 다층 반사막(2)으로 반사된다. 그 때문에, 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)으로부터의 반사광과, 필드부에서의 반사광과의 사이에 원하는 위상차가 발생한다. 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)은 흡수체막(4)으로부터의 반사광과, 다층 반사막(2)으로부터의 반사광과의 위상차가 170도에서 260도가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 반전한 위상차의 광끼리가 패턴 에지부에서 서로 간섭함으로써, 투영 광학상의 상 콘트라스트가 향상된다. 그 상 콘트라스트의 향상에 수반하여 해상도가 높아지고, 노광량 여유도 및 초점 여유도 등의 노광에 관한 각종 여유도를 크게 할 수 있다.
흡수체막(4)은 단층의 막이어도 되고, 복수의 막(예를 들어, 하층 흡수체막 및 상층 흡수체막)으로 이루어지는 다층막이어도 된다. 단층막의 경우에는, 마스크 블랭크 제조 시의 공정 수를 삭감할 수 있어 생산 효율이 향상된다. 다층막의 경우에는, 상층 흡수체막이, 광을 사용한 마스크 패턴 결함 검사 시의 반사 방지막이 되도록, 그 광학 상수와 막 두께를 적당히 설정할 수 있다. 이것에 의해, 광을 사용한 마스크 패턴 결함 검사 시의 검사 감도가 향상된다. 또한, 상층 흡수체막에 산화 내성이 향상되는 산소(O) 및 질소(N) 등이 첨가된 막을 사용하면, 경시 안정성이 향상된다. 이와 같이, 흡수체막(4)을 다층막으로 함으로써, 흡수체막(4)에 다양한 기능을 부가하는 것이 가능해진다. 흡수체막(4)이 위상 시프트 기능을 갖는 경우에는, 다층막으로 함으로써 광학면에서의 조정의 범위를 크게 할 수 있으므로, 원하는 반사율을 얻는 것이 용이해진다.
흡수체막(4)의 재료로서는, EUV광을 흡수하는 기능을 갖고, 에칭 등에 의해 가공이 가능(바람직하게는 염소(Cl)계 가스 및/또는 불소(F)계 가스의 건식 에칭에서 에칭 가능)하며, 보호막(3)에 대하여 에칭 선택비가 높은 재료인 한, 특별히 한정되지는 않는다. 그러한 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), 텔루륨(Te), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 루테늄(Ru), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y) 및 규소(Si)로부터 선택되는 적어도 하나의 금속, 2 이상의 금속을 포함하는 합금 또는 이들의 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 화합물은, 상기 금속 또는 합금에, 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 및/또는 붕소(B)를 포함해도 된다.
흡수체막(4)은 DC 스퍼터링법 및 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 탄탈 화합물 등의 흡수체막(4)은 탄탈 및 붕소를 포함하는 타깃을 사용하고, 산소 또는 질소를 첨가한 아르곤 가스를 사용한 반응성 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다.
또한, 평활성 및 평탄성의 점에서, 흡수체막(4)의 결정 상태는, 아몰퍼스 상 또는 미결정의 구조인 것이 바람직하다. 흡수체막(4)의 표면이 평활 혹은 평탄하지 않은 경우, 흡수체 패턴(4a)의 에지 러프니스가 커져서 패턴의 치수 정밀도가 나빠지는 경우가 있다. 흡수체막(4)의 바람직한 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)로, 0.5㎚ 이하이며, 보다 바람직하게는 0.4㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 0.3㎚ 이하이다.
<에칭 마스크막(6)>
도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는 흡수체막(4)의 위에 에칭 마스크막(6)을 가질 수 있다. 에칭 마스크막(6)의 재료로서는, 에칭 마스크막(6)에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비(흡수체막(4)의 에칭 속도/에칭 마스크막(6)의 에칭 속도)가 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 에칭 마스크막(6)에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비는 1.5 이상이 바람직하고, 3 이상이 더욱 바람직하다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는 흡수체막(4)의 위에 에칭 마스크막(6)을 갖는 것이 바람직하다.
에칭 마스크막(6)의 재료로서는, 크롬 또는 크롬 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 크롬 화합물의 예로서는, Cr과, N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다. 에칭 마스크막(6)은 CrN, CrO, CrC, CrON, CrOC, CrCN 또는 CrOCN을 포함하는 것이 보다 바람직하고, 크롬 및 산소를 포함하는 CrO계 막(CrO막, CrON막, CrOC막 또는 CrOCN막)인 것이 더욱 바람직하다.
에칭 마스크막(6)의 재료로서는, 탄탈 또는 탄탈 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 탄탈 화합물의 예로서, Ta와, N, O, B 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다. 에칭 마스크막(6)은 TaN, TaO, TaON, TaBN, TaBO 또는 TaBON을 포함하는 것이 보다 바람직하다.
에칭 마스크막(6)의 재료로서는, 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 예로서는, 금속과, Si와, N, O, C 및 H로부터 선택되는 적어도 하나의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다.
에칭 마스크막(6)의 막 두께는, 패턴을 고정밀도로 흡수체막(4)에 형성하기 위해서, 3㎚ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 에칭 마스크막(6)의 막 두께는, 레지스트막(11)의 막 두께를 얇게 하기 위해서, 15㎚ 이하인 것이 바람직하다.
<이면 도전막(5)>
기판(10)의 이면(다층 반사막(2)이 형성된 측과 반대측의 면)의 위에 정전 척용의 이면 도전막(5)을 형성할 수 있다. 정전 척용으로서, 이면 도전막(5)에 요구되는 시트 저항은, 통상 100Ω/□(Ω/square) 이하이다. 이면 도전막(5)은, 예를 들어 크롬 또는 탄탈 등의 금속, 또는 그들의 합금의 타깃을 사용한 마그네트론 스퍼터링법 또는 이온빔 스퍼터링법에 의해 형성할 수 있다. 이면 도전막(5)의 재료는, 크롬(Cr) 또는 탄탈(Ta)을 포함하는 재료인 것이 바람직하다. 예를 들어, 이면 도전막(5)의 재료는, Cr에, 붕소, 질소, 산소 및 탄소로부터 선택되는 적어도 하나를 함유한 Cr 화합물인 것이 바람직하다. Cr 화합물로서는, 예를 들어 CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN 및 CrBOCN 등을 들 수 있다. 또한, 이면 도전막(5)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 화합물로서는, 예를 들어 TaB, TaN, TaO, TaON, TaCON, TaBN, TaBO, TaBON, TaBCON, TaHf, TaHfO, TaHfN, TaHfON, TaHfCON, TaSi, TaSiO, TaSiN, TaSiON 및 TaSiCON 등을 들 수 있다.
이면 도전막(5)의 막 두께는, 정전 척용의 막으로서 기능하는 한 특별히 한정되지는 않는다. 이면 도전막(5)의 막 두께는, 예를 들어 10㎚ 내지 200㎚이다.
<반사형 마스크(200)>
도 6d에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)는 상술한 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)을 패터닝한 흡수체 패턴(4a)을 구비한다.
도 6a 내지 도 6d는, 반사형 마스크(200)의 제조 방법의 일례를 나타내는 모식도이다. 상술한 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하고, 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다. 이하, 반사형 마스크(200)의 제조 방법의 예에 대하여 설명한다.
우선, 기판(1)과, 기판(1)의 위에 형성된 다층 반사막(2)과, 다층 반사막(2)의 위에 형성된 보호막(3)과, 보호막(3)의 위에 형성된 흡수체막(4)을 갖는 반사형 마스크 블랭크(100)를 준비한다. 이어서, 흡수체막(4)의 위에 레지스트막(11)을 형성하고, 레지스트막(11) 부착 반사형 마스크 블랭크(100)를 얻는다(도 6a). 레지스트막(11)에, 전자선 묘화 장치에 의해 패턴을 묘화하고, 또한 현상·린스 공정을 거침으로써, 레지스트 패턴(11a)을 형성한다(도 6b).
레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여, 흡수체막(4)을 건식 에칭한다. 이에 의해, 흡수체막(4)의 레지스트 패턴(11a)에 의해 피복되어 있지 않은 부분이 에칭되고, 흡수체 패턴(4a)이 형성된다(도 6c).
흡수체막(4)의 에칭 가스로서는, 예를 들어 불소계 가스 및/또는 염소계 가스를 사용할 수 있다. 불소계 가스로서는, CF4, CHF3, C2F6, C3F6, C4F6, C4F8, CH2F2, CH3F, C3F8, SF6 및 F2 등을 사용할 수 있다. 염소계 가스로서는, Cl2, SiCl4, CHCl3, CCl4 및 BCl3 등을 사용할 수 있다. 또한, 불소계 가스 및/또는 염소계 가스와, O2를 소정의 비율로 포함하는 혼합 가스를 사용할 수 있다. 이들 에칭 가스는, 필요에 따라서, He 및/또는 Ar 등의 불활성 가스를 더 포함할 수 있다.
흡수체 패턴(4a)이 형성된 후, 레지스트 박리액에 의해 레지스트 패턴(11a)을 제거한다. 레지스트 패턴(11a)을 제거한 후, 산성이나 알칼리성의 수용액을 사용한 웨트 세정 공정을 거침으로써, 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 얻을 수 있다(도 6d).
또한, 흡수체막(4) 위에 에칭 마스크막(6)이 형성된 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용한 경우에는, 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여 사용하여 에칭 마스크막(6)에 패턴(에칭 마스크 패턴)을 형성한 후, 에칭 마스크 패턴을 마스크로 하여 사용하여 흡수체막(4)에 패턴을 형성하는 공정이 추가된이다.
이와 같이 하여 얻어진 반사형 마스크(200)는 기판(1)의 위에 다층 반사막(2), 보호막(3) 및 흡수체 패턴(4a)이 적층된 구조를 갖고 있다.
다층 반사막(2)(보호막(3)을 포함함)이 노출되어 있는 영역은, EUV광을 반사하는 기능을 갖고 있다. 다층 반사막(2)(보호막(3)을 포함함)이 흡수체 패턴(4a)에 의해 덮여 있는 영역은, EUV광을 흡수하는 기능을 갖고 있다. 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)는 얕은 실효 반사면을 갖고, 저굴절률층(24)과, 고굴절률층(22)의 사이에서 재료가 되는 원자가 확산한다는 현상을 억제할 수 있는 다층 반사막(2)을 갖는다. 그 때문에, 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 사용함으로써, 보다 미세한 패턴을 피전사체에 전사할 수 있다.
<반도체 장치의 제조 방법>
본 실시 형태의 반도체 장치의 제조 방법은, 상술한 반사형 마스크(200)를 사용하여, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하고, 피전사체에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는다.
본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 사용한 리소그래피에 의해, 반도체 기판(60)(피전사체) 위에 전사 패턴을 형성할 수 있다. 이 전사 패턴은, 반사형 마스크(200)의 패턴이 전사된 형상을 갖고 있다. 반도체 기판(60) 위에 반사형 마스크(200)에 의해 전사 패턴을 형성함으로써, 반도체 장치를 제조할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 얕은 실효 반사면을 갖고, 저굴절률층(24)과, 고굴절률층(22)의 사이에서 재료가 되는 원자가 확산한다는 현상을 억제할 수 있는 다층 반사막(2)을 갖는 반사형 마스크(200)를 사용하여, 반도체 장치를 제조할 수 있다. 그 때문에, 본 실시 형태의 반사형 마스크(200)를 사용함으로써, 반도체 장치를, 고밀도화, 고정밀도화할 수 있다.
도 13을 이용하여, 레지스트 부착 반도체 기판(60)에 EUV광에 의해 패턴을 전사하는 방법에 대하여 설명한다.
도 13은, 반도체 기판(60) 위에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하기 위한 장치인 EUV 노광 장치(50)의 개략 구성을 나타내고 있다. EUV 노광 장치(50)는 EUV광 생성부(51), 조사 광학계(56), 레티클 스테이지(58), 투영 광학계(57) 및 웨이퍼 스테이지(59)가 EUV광의 광로축을 따라 정밀하게 배치되어 있다. EUV 노광 장치(50)의 용기 내에는, 수소 가스가 충전되어 있다.
EUV광 생성부(51)는 레이저 광원(52), 주석 액적 생성부(53), 포착부(54), 콜렉터(55)를 갖고 있다. 주석 액적 생성부(53)로부터 방출된 주석 액적에, 레이저 광원(52)으로부터의 하이 파워의 탄산 가스 레이저가 조사되면, 액적 상태의 주석이 플라스마화하여 EUV광이 생성된다. 생성된 EUV광은, 콜렉터(55)로 집광되고, 조사 광학계(56)를 거쳐서 레티클 스테이지(58)에 설정된 반사형 마스크(200)에 입사된다. EUV광 생성부(51)는, 예를 들어 13.53㎚ 파장의 EUV광을 생성한다.
반사형 마스크(200)에서 반사된 EUV광은, 투영 광학계(57)에 의해 통상 1/4 정도로 패턴 상 광으로 축소되어 반도체 기판(60)(피전사 기판) 위에 투영된다. 이에 의해, 반도체 기판(60) 위의 레지스트막에 소여의 회로 패턴이 전사된다. 노광된 레지스트막을 현상함으로써, 반도체 기판(60) 위에 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 레지스트 패턴을 마스크로 하여 반도체 기판(60)을 에칭함으로써, 반도체 기판(60) 위에 집적 회로 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같은 공정 및 그 밖의 필요한 공정을 거침으로써, 반도체 장치가 제조된다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
(실시예 1 내지 8의 다층 반사막 부착 기판(90)의 제작)
우선, 제1 주표면 및 제2 주표면이 연마된 6025사이즈(약 152㎜×152㎜×6.35㎜)의 기판(1)을 준비하였다. 이 기판(1)은 저열팽창 유리(SiO2-TiO2계 유리)로 이루어지는 기판(1)이다. 기판(1)의 주표면은, 조연마 가공 공정, 정밀 연마 가공 공정, 국소 가공 공정 및 터치 연마 가공 공정에 의해 연마하였다.
다음으로, 기판(1)의 주표면(제1 주표면) 위에 고굴절률층(22), 중간층(26) 및 저굴절률층(24)으로 이루어지는 다층 반사막(2)(도 8 참조)을 형성하였다. 실시예 1 내지 8의 고굴절률층(22)의 재료는 Si이며, 저굴절률층(24)의 재료는 Ru이다. 표 1에, 실시예 1 내지 8의 중간층(26)의 재료 및 막 두께를 나타낸다. 또한, 표 1의 「다층 반사막 내의 첨가 원소 함유량(원자％)」에, 중간층(26)의 성막 시에 첨가한 첨가 원소의 종류 및 다층 반사막(2) 내의 첨가 원소의 함유량(원자％)을 나타낸다.
다층 반사막(2)은 Si 타깃과, Ru 타깃을 사용하고, 소정의 가스 분위기 중에서, DC 마그네트론 스퍼터링법(반응성 스퍼터링법)에 의해, 기판(1)의 위에 접해서 고굴절률층(22), 중간층(26) 및 저굴절률층(24)을 교대로 적층하여 형성하였다. 우선, 기판(1)의 주표면에 접하도록, Kr 가스 분위기 중에서, Si 타깃을 사용하여, Si 막으로 이루어지는 고굴절률층(22)을 표 1의 막 두께가 되도록 성막하였다.
다음으로, 중간층(26)을 표 1의 막 두께가 되도록 성막하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 중간층(26)으로서, SiN막 및 SiC막을 사용하였다. SiN막은, Kr 가스 및 N2 가스의 혼합 가스 분위기 중에서, Si 타깃을 사용하여 성막하였다. SiC막은, Kr 가스 분위기 중에서, SiC 타깃을 사용하여 성막하였다.
다음으로, Ru막으로 이루어지는 저굴절률층(24)을 성막하였다. Ru막은, Kr 가스 분위기 중에서, Ru 타깃을 사용하여, 2.8㎚의 막 두께로 성막하였다.
하나의 고굴절률층(22), 하나의 중간층(26) 및 하나의 저굴절률층(24)의 적층을 1주기(1세트)로 하여, 기판(1)의 주표면에, 35주기(세트) 적층함으로써 형성하였다.
다음으로, 실시예 1 내지 8의 다층 반사막(2)의 위에 Si 함유층 및 보호 층으로 이루어지는 보호막(3)을 형성하였다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 6의 보호막(3)의 Si 함유층은, Si 막으로 이루어진다. Si막은, Kr 가스 분위기 중에서, Si 타깃을 사용하여, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 3.5㎚의 막 두께로 성막하였다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 7의 Si 함유층은, Si막 및 SiN막의 2층으로 이루어진다. 우선, Si막을 다층 반사막(2)의 위에 성막하였다. Si막은, Kr 가스 분위기 중에서, Si 타깃을 사용하여, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 3.2㎚의 막 두께로 성막하였다. 다음으로, SiN막을 성막하였다. SiN막은, Kr 가스 및 N2 가스의 혼합 가스 분위기 중에서, Si 타깃을 사용하여, DC 마그네트론 스퍼터링법(반응성 스퍼터링법)에 의해, 0.3㎚의 막 두께로 성막하였다.
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 8의 Si 함유층은, Si막 및 SiC막의 2층으로 이루어진다. 우선, Si막을 다층 반사막(2)의 위에 성막하였다. Si막은, Kr 가스 분위기 중에서, Si 타깃을 사용하여, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 2.9㎚의 막 두께로 성막하였다. 다음으로, SiC층을 성막하였다. SiC막은, Kr 가스 분위기 중에서, SiC 타깃을 사용하여, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 0.6㎚의 막 두께로 성막하였다.
다음으로, Si 함유층의 위에 보호층으로서, Ru막을 성막하였다. Ru막은, Kr 가스 분위기 중에서, Ru 타깃을 사용하여, 3.5㎚의 막 두께로 성막하였다.
이상과 같이 하여, 실시예 1 내지 8의 다층 반사막 부착 기판(90)을 제조하였다.
(비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(90)의 제작)
다층 반사막(2)의 중간층(26)을 형성하지 않은 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로하여, 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(90)을 제조하였다. 또한, 비교예 1에서는, 고굴절률층의 막 두께를 4.2㎚로 하고, 1주기의 다층 반사막의 막 두께를, 실시예 1과 마찬가지로 7㎚로 하였다.
(다층 반사막 부착 기판(90)의 평가)
실시예 1 내지 8의 다층 반사막(2)과 마찬가지의 조건에서 제조한 다층 반사막(2)의 단면을, 투과형 전자 현미경(TEM)에 의해 관찰하였다. TEM 관찰의 결과, 실시예 1 내지 8의 다층 반사막(2)의 고굴절률층(22)과, 저굴절률층(24)의 사이에는, 중간층(26)이 형성되어 있다는 것을 확인하였다. 표 1에, 에너지 분산형 X선 분석(EDX)에 의해 측정한 다층 반사막(2) 내의 첨가 원소 함유량을 나타낸다. 또한, 다층 반사막(2) 내의 첨가 원소의 함유량은, 다층 반사막(2)의 표층 5㎚를 제외한 TEM-EDX 분석에 의한 단면 방향의 라인 프로파일에 있어서의 첨가 원소의 최댓값을 측정하였다.
상술한 바와 같이 제작한 실시예 및 비교예의 다층 반사막 부착 기판(90)을 사용하여, 다층 반사막 부착 기판(90)에 대한 열처리에 의한 반사율의 변화를 측정하였다.
구체적으로는, 우선, 실시예 및 비교예의 다층 반사막 부착 기판(90)의 EUV광(파장 13.5㎚)에 대한 반사율(R1, 단위％)을 측정하였다. 이어서, 다층 반사막 부착 기판(90)을 대기 분위기 중, 200℃에서, 10분간 가열함으로써 열처리를 하였다. 다층 반사막 부착 기판(90)을 열처리한 후, 다층 반사막 부착 기판(90)의 EUV광에 대한 반사율(R2, 단위％)을 측정하였다. 열처리 전의 다층 반사막 부착 기판(90)의 반사율(R1)의 값으로부터 열처리 후의 다층 반사막 부착 기판(90)의 반사율(R2)의 값을 차감함으로써, 다층 반사막 부착 기판(90)의 열처리에 의한 EUV 반사율의 변화를 얻었다. 표 1에, 열처리에 의한 EUV 반사율의 변화를 나타낸다.
표 1에 도시한 바와 같이, 실시예 1 내지 8의 다층 반사막 부착 기판(90)에서는, 200℃, 10분간의 열 처리 전후에 있어서, EUV광에 대한 반사율의 변화는 1.1％(실시예 4) 이하였다. 실시예 1 내지 8의 다층 반사막(2)은 소정의 중간층(26)을 포함하기 때문에, 고굴절률층(22)으로부터 저굴절률층(24)으로의 Si의 확산이 억제되었다. 그 때문에, 열 처리 전후에 있어서 반사율의 변화가 작았던 것으로 추정된다. 특히, 중간층(26)의 재료가 SiN인 실시예 2, 3, 7의 반사율의 변화는 0.1％로 작았다.
한편, 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(90)에서는, 200℃, 10분간의 열 처리 전후에 있어서, EUV광에 대한 다층 반사막 부착 기판(90)의 반사율이, 실시예 1 내지 8과 비교하여, 크게 변화하였다. 비교예 1에서는, 고굴절률층(22)으로부터 저굴절률층(24)으로 Si가 확산하고, 고굴절률층(22) 중에서 금속 실리사이드(RuSi)가 형성됨으로써, 반사율이 크게 변화한 것으로 추정된다.
(반사형 마스크 블랭크(100))
다음으로, 실시예 1 내지 8의 반사형 마스크 블랭크(100)에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이 하여 제조한 다층 반사막 부착 기판(90)의 기판(1)의 이면에 이면 도전막(5)을 형성하고, 보호막(3)의 위에, 흡수체막(4)을 형성함으로써, 실시예 1 내지 8의 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조하였다.
우선, 다층 반사막 부착 기판(90)의 기판(1)의 제2 주표면(이면)에, CrN 막으로 이루어지는 이면 도전막(5)을 마그네트론 스퍼터링(반응성 스퍼터링)법에 의해 하기의 조건에서 형성하였다.
이면 도전막(5)의 형성 조건: Cr 타깃, Ar과 N2의 혼합 가스 분위기(Ar: 90％, N: 10％), 막 두께 20㎚.
다음으로, 다층 반사막 부착 기판(90)의 보호막(3)의 위에, 흡수체막(4)으로서 막 두께 55㎚의 TaBN막을 형성하였다. 흡수체막(4)의 조성은, Ta:B:N=75:12:13(원자비)이며, 막 두께는 55㎚였다.
이상과 같이 하여, 실시예 1 내지 8의 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조하였다.
(반사형 마스크(200))
다음으로, 실시예 1 내지 8의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 반사형 마스크(200)를 제조하였다. 도 6a 내지 도 6d를 참조하여 반사형 마스크(200)의 제조를 설명한다.
우선, 도 6a에 도시한 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)의 위에 레지스트막(11)을 형성하였다. 그리고, 이 레지스트막(11)에 회로 패턴 등의 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 추가로 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성하였다(도 6b). 다음으로, 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여 흡수체막(4)(TaBN막)을 Cl2 가스를 사용하여 건식 에칭함으로써, 흡수체 패턴(4a)을 형성하였다(도 6c). 그 후, 레지스트 패턴(11a)을 제거하였다(도 6d).
마지막으로 순수(DIW)를 사용한 웨트 세정을 행하고, 실시예 1 내지 8의 반사형 마스크(200)를 제조하였다.
(반도체 장치의 제조)
실시예 1 내지 8의 반사형 마스크(200)를 EUV 스캐너에 세트하고, 피전사체인 반도체 기판(60) 위에 피가공막과 레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대하여 EUV 노광을 행하였다. 그리고, 이 노광 완료 레지스트막을 현상함으로써, 피가공막이 형성된 반도체 기판(56) 위에 레지스트 패턴을 형성하였다.
실시예 1 내지 8의 반사형 마스크(200)는 얕은 실효 반사면을 갖고, 저굴절률층과, 고굴절률층의 사이에서 재료가 되는 원자가 확산한다는 현상을 억제할 수 있는 다층 반사막(2)을 가지므로, 반도체 기판(60)(피전사 기판) 위에 미세하고 또한 고정밀도의 전사 패턴(레지스트 패턴)을 형성할 수 있었다.
이 레지스트 패턴을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또한 절연막, 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 혹은 어닐 등 다양한 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 높은 수율로 제조할 수 있었다.
1: 기판
2: 다층 반사막
3: 보호막
4: 흡수체막
4a: 흡수체 패턴
5: 이면 도전막
6: 에칭 마스크막
11: 레지스트막
11a: 레지스트 패턴
22: 고굴절률층
24: 저굴절률층
26: 중간층
50: EUV 노광 장치
51: EUV 광 생성부
52: 레이저 광원
53: 주석 액적 생성부
54: 포착부
55: 콜렉터
56: 조사 광학계
57: 투영 광학계
58: 레티클 스테이지
59: 웨이퍼 스테이지
60: 반도체 기판
90: 다층 반사막 부착 기판
100: 반사형 마스크 블랭크
200: 반사형 마스크
2: 다층 반사막
3: 보호막
4: 흡수체막
4a: 흡수체 패턴
5: 이면 도전막
6: 에칭 마스크막
11: 레지스트막
11a: 레지스트 패턴
22: 고굴절률층
24: 저굴절률층
26: 중간층
50: EUV 노광 장치
51: EUV 광 생성부
52: 레이저 광원
53: 주석 액적 생성부
54: 포착부
55: 콜렉터
56: 조사 광학계
57: 투영 광학계
58: 레티클 스테이지
59: 웨이퍼 스테이지
60: 반도체 기판
90: 다층 반사막 부착 기판
100: 반사형 마스크 블랭크
200: 반사형 마스크
Claims (11)
- 기판과, 해당 기판 위에 마련된 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판이며,
상기 다층 반사막은, 저굴절률층과, 규소(Si)를 포함하는 고굴절률층을 교대로 적층시킨 다층막을 포함하고,
상기 다층 반사막은, 상기 저굴절률층과 상기 고굴절률층의 사이에 배치되는 적어도 하나의 중간층을 더 포함하고,
상기 다층 반사막은, 질소(N), 탄소(C) 및 산소(O)로부터 선택되는 적어도 하나의 첨가 원소를 포함하고,
상기 다층 반사막의 상기 첨가 원소의 함유량은, 40원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제1항에 있어서,
상기 첨가 원소의 함유량은, 1원자％ 이상인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 중간층은, SiN, SiO, SiC, SiON, SiCN, SiOC 및 SiOCN으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저굴절률층은, 루테늄(Ru)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 저굴절률층은, 루테늄(Ru)을 포함하고,
하나의 상기 저굴절률층과 하나의 상기 고굴절률층의 적층 구조를 1주기로 했을 때, 적층 구조가 40주기 미만인 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 반사막의 위에 보호막을 갖는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제6항에 있어서,
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 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 제6항 또는 제7항에 기재된 다층 반사막 부착 기판의 상기 보호막의 위에, 흡수체막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막의 위에, 흡수체막을 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
- 제8항 또는 제9항에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝한 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제10항에 기재된 반사형 마스크를 사용하여, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하고, 피전사체에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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