KR20220021452A - 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 그리고 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수소 가스를 포함하는 분위기에서 EUV 노광을 행한 경우에, 흡수체 패턴이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 제공한다.
기판과, 기판 상의 다층 반사막과, 다층 반사막 상의 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 흡수체막은, 흡수층 및 반사율 조정층을 포함하고, 상기 흡수층은, 탄탈(Ta), 붕소(B) 및 질소(N)와, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함하며, 상기 흡수층의 상기 붕소(B)의 함유량은, 5 원자％ 초과이고, 상기 흡수층의 상기 첨가 원소의 함유량은, 0.1 원자％ 이상 30 원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
기판과, 기판 상의 다층 반사막과, 다층 반사막 상의 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 흡수체막은, 흡수층 및 반사율 조정층을 포함하고, 상기 흡수층은, 탄탈(Ta), 붕소(B) 및 질소(N)와, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함하며, 상기 흡수층의 상기 붕소(B)의 함유량은, 5 원자％ 초과이고, 상기 흡수층의 상기 첨가 원소의 함유량은, 0.1 원자％ 이상 30 원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
Description
본 발명은, 반도체 장치의 제조 등에 사용되는 반사형 마스크, 그리고 반사형 마스크를 제조하기 위해서 이용되는 반사형 마스크 블랭크에 관한 것이다. 또, 본 발명은, 상기 반사형 마스크를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 제조에 있어서의 노광 장치의 광원의 종류는, 파장 436㎚의 g선, 동(同) 365㎚의 i선, 동 248㎚의 KrF 레이저, 동 193㎚의 ArF 레이저로, 파장을 서서히 짧게 하면서 진화하고 있다. 보다 미세한 패턴 전사를 실현하기 위해, 파장이 13.5㎚ 근방인 극단 자외선(EUV: Extreme Ultra Violet)을 이용한 EUV 리소그래피가 개발되어 있다. EUV 리소그래피에서는, EUV 광에 대하여 투명한 재료가 적은 점에서, 반사형의 마스크가 이용된다. 이 반사형 마스크는, 저열팽창 기판, 다층 반사막, 보호막 및 전사용 패턴을 갖는 마스크 구조를 기본 구조로 하고 있다. 저열팽창 기판 상에 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성된다. 다층 반사막의 위에, 다층 반사막을 보호하기 위한 보호막이 형성된다. 보호막의 위에, 원하는 전사용 패턴이 형성된다. 또, 전사용 패턴의 대표적인 것으로서, EUV 광을 충분히 흡수하는 비교적 두꺼운 흡수체 패턴으로 이루어지는 바이너리형 반사 마스크와, EUV 광을 광 흡수에 의해 감광(減光)시키고, 또한 다층 반사막으로부터의 반사광에 대하여 거의 위상이 반전(약 180°의 위상 반전)된 반사광을 발생시키는 비교적 얇은 흡수체 패턴으로 이루어지는 위상 시프트형 반사 마스크(하프톤 위상 시프트형 반사 마스크)가 있다. 이 위상 시프트형 반사 마스크는, 투과형 광 위상 시프트 마스크와 마찬가지로, 위상 시프트 효과에 의해 높은 전사 광학상(像) 콘트라스트가 얻어진다. 그 때문에, 위상 시프트형 반사 마스크에는 해상도 향상 효과가 있다. 또, 위상 시프트형 반사 마스크의 흡수체 패턴(위상 시프트 패턴)의 막 두께가 얇기 때문에, 정밀도 좋고 미세한 위상 시프트 패턴을 형성할 수 있다.
이와 같은 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 및 이것을 제작하기 위한 마스크 블랭크에 관련된 기술이 특허문헌 1 및 2에 개시되어 있다.
특허문헌 1에는, 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층과, EUV 광을 흡수하는 흡수체층이 이 순서로 적어도 형성된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크가 기재되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크는, 상기 흡수체층이, 탄탈(Ta), 질소(N) 및 수소(H)를 함유하고, 상기 흡수체층에 있어서의, Ta 및 N의 합계 함유율이 50∼99.9at％이고, H의 함유율이 0.1∼50at％인 것이 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 특허문헌 1의 반사형 마스크 블랭크는, 흡수체층의 막의 결정 상태가 아몰퍼스가 되고, 또한 응력 및 표면 거칠기도 저감되는 것이 기재되어 있다.
또, 특허문헌 2에는, 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층과, EUV 광을 흡수하는 흡수체층이 이 순서로 형성된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크가 기재되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 2의 반사형 마스크 블랭크는, 상기 흡수체층이, 탄탈(Ta), 붕소(B), 질소(N) 및 수소(H)를 적어도 함유하고, 상기 흡수체층에 있어서, B의 함유율이 1at％ 이상 5at％ 미만이고, H의 함유율이 0.1∼5at％이며, Ta 및 N의 합계 함유율이 90∼98.9at％이고, Ta와 N의 조성비(Ta:N)가 8:1∼1:1인 것이 기재되어 있다. 그 결과, 특허문헌 2의 반사형 마스크 블랭크에서는, 흡수체층의 막의 결정 상태가 아몰퍼스가 되고, 또한 응력 및 표면 거칠기도 저감되는 것이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 2에는, 특허문헌 2의 반사형 마스크 블랭크는, 흡수체층에 있어서의 B의 함유율이 낮기(5at％ 미만) 때문에, 흡수체층을 성막할 때에, 성막 속도의 저하나, 성막 시에 방전이 불안정해짐으로써 발생하는 문제가 없는 것이 기재되어 있다. 구체적으로는, 특허문헌 2에는, 막 조성이나 막 두께에 불균일이 발생하거나, 더 나아가서는 성막 불능이 된다는 문제가 발생할 우려가 없는 것이 기재되어 있다.
EUV 리소그래피에서는, EUV 노광에 의해 반사형 마스크에 카본막이 퇴적되는 것과 같은 노광 컨테미네이션이 생기는 것이 알려져 있다. 이것을 억제하기 위해서, 최근, 노광 중의 분위기에 수소 가스를 도입하는 기술이 받아들여지고 있다.
특허문헌 1 및 2에 개시되어 있는 바와 같이, 종래부터 반사형 마스크 블랭크의 흡수체막을 형성하는 재료로서 탄탈(Ta)이 이용되어 왔다. 그러나, 상기의 수소 가스를 포함하는 분위기에서 EUV 노광을 행한 경우에, 흡수체 패턴이 벗겨진다는 문제가 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 문제가 발생하는 이유로는, 다음과 같이 생각된다. 즉, EUV 노광 시에, 수소 가스를 포함하는 노광 분위기 중의 수소 가스가 원자상(狀) 수소(H)로서 흡수체 패턴에 흡수됨으로써, 흡수체 패턴의 체적이 팽창되어, 압축 응력이 증대한다. 이것에 의해, 흡수체 패턴보다 기판측에 배치되는 박막(예를 들면 보호막 등)에 있어서, 밀착성이 약한 계면에 크랙이 발생한다. 흡수체 패턴의 기판측에 보호막이 배치되는 경우에는, 보호막에도 수소가 침입하는 경우가 있다. 보호막에 수소가 침입한 경우에는, 보호막과, 다층 반사막과의 계면에 있어서, 크랙이 많이 발생하는 경우가 있다. 발생한 크랙의 공간 내에 원자상 수소(H)가 모여 수소 가스가 됨으로써 공간이 팽창되어, 흡수체 패턴을 떼어낸다고 생각된다.
그래서, 본 발명은, 수소 가스를 포함하는 분위기에서 EUV 노광을 행한 경우에, 흡수체 패턴이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 흡수체 패턴이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 흡수체막에 미리 수소를 함유시킴으로써, 새로운 원자상 수소(H)가 흡수체막에 들어가는 여지를 없애고, 흡수체 패턴이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 것을 발견했다. 보다 구체적으로는, 흡수체 패턴의 수소 침입에 의한 막 응력 변동을 억제하여, 흡수체 패턴이 벗겨지기 쉬운 상태가 되거나, 흡수체 패턴이 실제로 박리된 상태가 되거나 하는 것을 억제할 수 있는 것을 발견했다. 흡수체막이 붕소를 함유함으로써, 결정 구조를 아몰퍼스화하는 것이 용이해지고, 평활성이 뛰어난 흡수체막으로 할 수 있다. 흡수체막이 수소를 함유하는 경우, 흡수체막의 막 밀도가 저하되기 때문에, 소쇠(消衰) 계수 k가 작아진다. 그 때문에, 수소의 첨가에 의한 흡수체막의 막 밀도의 저하를 억제하여 소쇠 계수의 저하를 방지하기 위해서, 또한 흡수체막을 아몰퍼스 구조로 함으로써 뛰어난 평활성을 얻기 위해서, 흡수체막에 붕소를 5 원자％ 초과 포함시키는 것이 필요하다. 본 발명자들은, 이상의 지견(知見)을 얻음으로써, 본 발명에 이르렀다.
또한, 본 발명자들이 추가로 얻은 지견에 의하면, 수소는, 흡수체막의 결정 구조의 아몰퍼스화에는 거의 기여하지 않는다. 그 때문에, 아몰퍼스화에 의해 평활성이 뛰어난 흡수체막을 얻기 위해서는, 흡수체막이 붕소를 함유하는 것이 필요하다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
본 발명의 구성 1은, 기판과, 해당 기판 상의 다층 반사막과, 해당 다층 반사막 상의 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크로서,
상기 흡수체막은, 흡수층 및 반사율 조정층을 포함하고,
상기 흡수층은, 탄탈(Ta), 붕소(B) 및 질소(N)와, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함하며,
상기 흡수층의 상기 붕소(B)의 함유량은, 5 원자％ 초과이고,
상기 흡수층의 상기 첨가 원소의 함유량은, 0.1 원자％ 이상 30 원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 2)
본 발명의 구성 2는, 상기 반사율 조정층은, 탄탈(Ta) 및 산소(O)와, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1의 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 3)
본 발명의 구성 3은, 상기 반사율 조정층은, 추가로 붕소(B)를 포함하고, 상기 붕소(B)의 함유량은 5 원자％ 초과인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2의 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 4)
본 발명의 구성 4는, 상기 흡수층은, 상기 기판측의 표면을 포함하는 하면(下面) 영역과, 상기 기판과는 반대측의 표면을 포함하는 상면(上面) 영역을 포함하고, 상기 하면 영역의 상기 첨가 원소의 농도(원자％)가, 상기 상면 영역의 상기 첨가 원소의 농도(원자％)보다 높은 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 것의 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 5)
본 발명의 구성 5는, 상기 흡수층은, 상기 기판측의 표면을 포함하는 하면 영역과, 상기 기판과는 반대측의 표면을 포함하는 상면 영역을 포함하고, 상기 상면 영역의 상기 첨가 원소의 농도(원자％)가, 상기 하면 영역의 상기 첨가 원소의 농도(원자％)보다 높은 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 것의 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 6)
본 발명의 구성 6은, 상기 다층 반사막과 상기 흡수체막의 사이에 보호막을 포함하고, 상기 보호막은, 루테늄(Ru)과, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 것의 반사형 마스크 블랭크이다.
(구성 7)
본 발명의 구성 7은, 구성 1 내지 6 중 어느 것의 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 흡수체막이 패터닝된 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크이다.
(구성 8)
본 발명의 구성 8은, 구성 1 내지 6 중 어느 것의 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하여 흡수체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법이다.
(구성 9)
본 발명의 구성 9는, EUV 광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에, 구성 7의 반사형 마스크를 세트하고, 피전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법이다.
본 발명에 의해, 수소 가스를 포함하는 분위기에서 EUV 노광을 행한 경우에, 흡수체 패턴이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크를 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의해, 흡수체 패턴이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크를 제조하기 위한 반사형 마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 실시형태의 개략 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 다른 실시형태의 개략 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 또 다른 실시형태의 개략 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다.
도 4a-4e는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 주요부 단면 모식도로 나타낸 공정도의 일례이다.
도 5a-5e는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 주요부 단면 모식도로 나타낸 공정도의 다른 일례이다.
도 2는 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 다른 실시형태의 개략 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 또 다른 실시형태의 개략 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다.
도 4a-4e는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 주요부 단면 모식도로 나타낸 공정도의 일례이다.
도 5a-5e는 반사형 마스크 블랭크로부터 반사형 마스크를 제작하는 공정을 주요부 단면 모식도로 나타낸 공정도의 다른 일례이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는, 본 발명을 구체화할 때의 일형태로서, 본 발명을 그 범위 내로 한정하는 것은 아니다. 또한, 도면 중, 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 간략화 내지 생략하는 경우가 있다.
＜반사형 마스크 블랭크(100)의 구성 및 그 제조 방법＞
도 1은, 본 발명의 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 구성을 설명하기 위한 주요부 단면 모식도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 기판(1)과, 제 1 주면(主面)(표면)측에 형성된 노광광인 EUV 광을 반사하는 다층 반사막(2)과, 다층 반사막(2)의 위에 형성된 EUV 광을 흡수하는 흡수체막(4)을 갖고, 이들이 이 순서로 적층된다. 또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 다층 반사막(2)과 흡수체막(4)의 사이에, 다층 반사막(2)을 보호하기 위해 설치되는 보호막(3)을 추가로 가질 수 있다. 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 흡수체막(4)이, 흡수층(42)과, 흡수층(42)의 위에 설치된 반사율 조정층(44)을 갖는다. 또, 기판(1)의 제 2 주면(이면)측에는, 정전 척용의 이면 도전막(5)이 형성된다.
도 2에, 다른 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)를 나타낸다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수체막(4)의 위에 형성된 에칭 마스크막(6)을 추가로 가질 수 있다.
또, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)는, 이면 도전막(5)이 형성되어 있지 않은 구성을 포함한다. 또한, 상기 반사형 마스크 블랭크(100)는, 에칭 마스크막(6)의 위에 레지스트막(11)을 형성한 레지스트막 부착 마스크 블랭크의 구성을 포함한다.
본 명세서에 있어서, 예를 들면, 「기판(1)의 위에 형성된 다층 반사막(2)」 또는 「기판(1) 상의 다층 반사막(2)」이라는 기재는, 다층 반사막(2)이, 기판(1)의 표면에 접하여 배치되는 것을 의미하는 경우 외에, 기판(1)과 다층 반사막(2)의 사이에 다른 막을 갖는 것을 의미하는 경우도 포함한다. 다른 막에 대해서도 마찬가지이다. 또, 본 명세서에 있어서, 예를 들면 「막 A가 막 B의 위에 접하여 배치된다」란, 막 A와 막 B의 사이에 다른 막을 개재하지 않고, 막 A와 막 B가 직접 접하도록 배치되어 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의, 흡수체막(4) 등의 박막에 포함되는 수소(H) 및/또는 중수소(D)를, 「첨가 원소」라고 한다. 또, 수소(H) 및 중수소(D)는, 마찬가지의 성질을 나타내므로, 특별히 설명하지 않는 한, 소정의 박막을 구성하는 수소(H)의 일부 또는 전부를 중수소(D)로 치환할 수 있다.
이하, 반사형 마스크 블랭크(100)의 각 구성에 대해서 구체적으로 설명을 한다.
＜＜기판(1)＞＞
기판(1)은, EUV 광에 의한 노광 시의 열에 의한 흡수체 패턴(4a)의 왜곡을 방지하기 위해, 0±5ppb/℃의 범위 내의 저열팽창 계수를 갖는 것이 바람직하게 이용된다. 이 범위의 저열팽창 계수를 갖는 소재로는, 예를 들면, SiO2-TiO2계 유리, 다성분계 유리 세라믹스 등을 이용할 수 있다.
기판(1)의 전사 패턴(후술의 흡수체막(4)을 패터닝한 것이 이것을 구성한다)이 형성되는 측의 제 1 주면은, 적어도 패턴 전사 정밀도, 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도가 되도록 표면 가공되어 있다. 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. 또, 흡수체막(4)이 형성되는 측과 반대측의 제 2 주면은, 노광 장치에 세트할 때에 정전 척되는 면으로서, 142㎜×142㎜의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.03㎛ 이하이다.
또, 기판(1)의 표면 평활도의 높이도 극히 중요한 항목이다. 전사용 흡수체 패턴(4a)이 형성되는 기판(1)의 제 1 주면의 표면 거칠기는, 제곱 평균 평방근 거칠기(RMS)로 0.1㎚ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 표면 평활도는, 원자간력 현미경으로 측정할 수 있다.
또한, 기판(1)은, 그 위에 형성되는 막(다층 반사막(2) 등)의 막 응력에 의한 변형을 방지하기 위해, 높은 강성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 특히, 65㎬ 이상의 높은 영률을 갖고 있는 것이 바람직하다.
＜＜다층 반사막(2)＞＞
다층 반사막(2)은, 반사형 마스크(200)에 있어서, EUV 광을 반사하는 기능을 부여한다. 다층 반사막(2)은, 굴절률이 다른 원소를 주성분으로 하는 각 층이 주기적으로 적층된 다층막이다.
일반적으로는, 고굴절률 재료인 경원소(輕元素) 또는 그 화합물의 박막(고굴절률층)과, 저굴절률 재료인 중원소(重元素) 또는 그 화합물의 박막(저굴절률층)이 교대로 40에서 60 주기 정도 적층된 다층막이, 다층 반사막(2)으로서 이용된다. 다층막은, 기판(1)측으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층해도 되고, 기판(1)측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층해도 된다. 또한, 다층 반사막(2)의 최표면의 층, 즉 다층 반사막(2)의 기판(1)과 반대측의 표면층은, 고굴절률층으로 하는 것이 바람직하다. 상술의 다층막에 있어서, 기판(1)으로부터 고굴절률층과 저굴절률층을 이 순서로 적층한 고굴절률층/저굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층하는 경우는 최상층이 저굴절률층이 된다. 이 경우, 저굴절률층이 다층 반사막(2)의 최표면을 구성하면 용이하게 산화되어 버려 반사형 마스크(200)의 반사율이 감소한다. 그 때문에, 최상층의 저굴절률층 상에 고굴절률층을 추가로 형성하여 다층 반사막(2)으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상술의 다층막에 있어서, 기판(1)측으로부터 저굴절률층과 고굴절률층을 이 순서로 적층한 저굴절률층/고굴절률층의 적층 구조를 1 주기로 하여 복수 주기 적층하는 경우는, 최상층이 고굴절률층이 되므로, 그대로여도 된다.
본 실시형태에 있어서, 고굴절률층으로는, 규소(Si)를 포함하는 층이 채용된다. Si를 포함하는 재료로는, Si 단체(單體) 외에, Si에, 붕소(B), 탄소(C), 질소(N) 및 산소(O)를 포함하는 Si 화합물이어도 된다. Si를 포함하는 층을 고굴절률층으로서 사용함으로써, EUV 광의 반사율이 뛰어난 EUV 리소그래피용 반사형 마스크(200)가 얻어진다. 또, 본 실시형태에 있어서 기판(1)으로는, 유리 기판이 바람직하게 이용된다. Si는 유리 기판과의 밀착성에 있어서도 뛰어나다. 또, 저굴절률층으로는, 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh) 및 백금(Pt)으로부터 선택되는 금속 단체, 또는 이들의 합금이 이용된다. 예를 들면 파장 13㎚에서 14㎚의 EUV 광에 대한 다층 반사막(2)으로는, 바람직하게는 Mo 막과 Si 막을 교대로 40에서 60 주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막이 이용된다. 또한, 다층 반사막(2)의 최상층인 고굴절률층을 규소(Si)로 형성하고, 당해 최상층(Si)과 Ru계 보호막(3)의 사이에, 규소와 산소를 포함하는 규소 산화물층을 형성하도록 해도 된다. 이것에 의해, 마스크 세정 내성을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 다층 반사막(2)의 단독에서의 반사율은 통상 65％ 이상이며, 상한은 통상 73％이다. 또한, 다층 반사막(2)의 각 구성층의 두께 및 주기는, 노광 파장에 따라 적절히 선택하면 되고, 브래그 반사의 법칙을 만족하도록 선택된다. 다층 반사막(2)에 있어서 고굴절률층 및 저굴절률층은 각각 복수 존재하지만, 고굴절률층끼리, 그리고 저굴절률층끼리의 두께가 동일하지 않아도 된다. 또, 다층 반사막(2)의 최표면의 Si 층의 막 두께는, 반사율을 저하시키지 않는 범위에서 조정할 수 있다. 최표면의 Si(고굴절률층)의 막 두께는, 3㎚에서 10㎚로 할 수 있다.
다층 반사막(2)의 형성 방법은 당해 기술 분야에 있어서 공지이다. 예를 들면 이온 빔 스퍼터링법에 의해, 다층 반사막(2)의 각 층을 성막함으로써 형성할 수 있다. 상술한 Mo/Si 주기 다층막의 경우, 예를 들면 이온 빔 스퍼터링법에 의해, 우선 Si 타겟을 이용하여 두께 4㎚ 정도의 Si 막을 기판(1) 상에 성막하고, 그 후 Mo 타겟을 이용하여 두께 3㎚ 정도의 Mo 막을 성막한다. 이와 같이 성막한 Si 막 및 Mo 막을 1 주기로 하여, 40에서 60 주기 적층해, 다층 반사막(2)을 형성한다(최표면의 층은 Si 층으로 한다). 또, 다층 반사막(2)의 성막 시에, 이온원(源)으로부터 크립톤(Kr) 이온 입자를 공급하여, 이온 빔 스퍼터링을 행함으로써 다층 반사막(2)을 형성하는 것이 바람직하다.
＜＜보호막(3)＞＞
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 다층 반사막(2)과 흡수체막(4)의 사이에, 보호막(3)을 갖는 것이 바람직하다. 다층 반사막(2) 상에 보호막(3)이 형성되어 있음으로써, 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여 반사형 마스크(200)(EUV 마스크)를 제조할 때의 다층 반사막(2) 표면에의 대미지를 억제할 수 있다. 그 때문에, EUV 광에 대한 반사율 특성이 양호해진다.
보호막(3)은, 후술하는 반사형 마스크(200)의 제조 공정에 있어서의 드라이 에칭 및 세정으로부터 다층 반사막(2)을 보호하기 위해, 다층 반사막(2)의 위에 형성된다. 또, 보호막(3)은, 전자선(EB)을 이용한 흡수체 패턴(4a)의 흑결함 수정 시의 다층 반사막(2)의 보호도 겸비한다. 보호막(3)은, 에천트 및 세정액 등에 대하여 내성을 갖는 재료로 형성된다. 여기에서, 도 1에서는 보호막(3)이 1층인 경우를 나타내고 있지만, 3층 이상의 적층 구조로 할 수도 있다. 예를 들면, 최하층과 최상층을, 상기 Ru를 함유하는 물질로 이루어지는 층으로 하고, 최하층과 최상층의 사이에, Ru 이외의 금속, 또는 합금을 개재시킨 보호막(3)으로 해도 상관없다. 예를 들면, 보호막(3)은, 루테늄을 주성분으로서 포함하는 재료에 의해 구성될 수도 있다. 즉, 보호막(3)의 재료는, Ru 금속 단체여도 되고, Ru에 티탄(Ti), 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 지르코늄(Zr), 이트륨(Y), 붕소(B), 란탄(La), 코발트(Co), 및 레늄(Re) 등으로부터 선택되는 적어도 1종의 금속을 함유한 Ru 합금이어도 되고, 질소를 포함하고 있어도 상관없다. 이와 같은 보호막(3)은, 특히, 흡수체막(4) 중 흡수층(42)을, 염소계 가스(Cl계 가스)의 드라이 에칭으로 패터닝하는 경우에 유효하다. 보호막(3)은, 염소계 가스를 이용한 드라이 에칭에 있어서의 보호막(3)에 대한 흡수체막(4)의 에칭 선택비(흡수체막(4)의 에칭 속도/보호막(3)의 에칭 속도)가 1.5 이상, 바람직하게는 3 이상이 되는 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
이 Ru 합금의 Ru 함유량은 50 원자％ 이상 100 원자％ 미만, 바람직하게는 80 원자％ 이상 100 원자％ 미만, 더욱 바람직하게는 95 원자％ 이상 100 원자％ 미만이다. 특히, Ru 합금의 Ru 함유량이 95 원자％ 이상 100 원자％ 미만인 경우는, 보호막(3)에의 다층 반사막(2)을 구성하는 원소(규소)의 확산을 억제하면서, EUV 광의 반사율을 충분히 확보하면서, 마스크 세정 내성, 흡수체막(4)을 에칭 가공했을 때의 에칭 스토퍼 기능, 및 다층 반사막(2)의 경시(經時) 변화 방지의 보호막 기능을 겸비하는 것이 가능해진다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 보호막(3)은, 루테늄(Ru)과, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 보호막(3)이 첨가 원소(수소(H) 및/또는 중수소(D))를 포함하는 경우, 첨가 원소의 합계 함유량은, 5 원자％ 초과인 것이 바람직하고, 10 원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 다층 반사막(2)과 흡수체막(4)의 사이에, 보호막(3)을 가짐으로써, 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여 반사형 마스크(200)를 제조할 때의 다층 반사막(2)의 표면에의 대미지를 억제할 수 있다. 또, 보호막(3)의 재료로서 소정의 재료를 이용함으로써, 다층 반사막(2)과 흡수체막(4)의 사이의 밀착성을 보다 높일 수 있다. 그 때문에, 보호막(3)과 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을, 보다 확실히 억제할 수 있다. 또한, 보호막(3)이, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함함으로써, 보호막(3)의 계면에 기인하는 막 벗겨짐을 억제할 수 있다.
또한, 보호막(3) 중의 첨가 원소(수소(H) 및/또는 중수소(D))의 합계 함유량이, 흡수층(42) 중의 첨가 원소의 합계 함유량보다 많은 경우에는, 보호막(3) 중의 수소(H) 또는 중수소(D)의 합계 함유량이, 반드시 5 원자％ 초과일 필요는 없고, 5 원자％ 이하일 수 있다.
또한, 본 발명자들의 지견에 의하면, 보호막(3)의 첨가 원소(수소(H) 및/또는 중수소(D))의 합계 함유량이, 5 원자％ 초과인 경우에는, 보호막(3)의 계면에 기인하는 막 벗겨짐을 충분히 방지할 수 있는 가능성이 있다. 그 경우에는, 흡수체막(4) 중에, 반드시 첨가 원소를 함유시킬 필요는 없거나, 또는 저농도의 첨가 원소이면 되는 경우가 있다.
즉, 그 경우의 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 기판(1) 상에, 다층 반사막(2), 보호막(3) 및 흡수체막(4)을 이 순서로 갖는 반사형 마스크 블랭크(100)이다. 이 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)은, 탄탈(Ta)과, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함한다. 이 반사형 마스크 블랭크(100)의 보호막(3)은, 루테늄(Ru)과, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함한다. 이 반사형 마스크 블랭크(100)의 보호막(3)의 첨가 원소의 함유량이 5 원자％ 초과이다. 이와 같은 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하는 것에 의해서도, 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 막 벗겨짐을 억제할 수 있다.
EUV 리소그래피에서는, 노광광에 대하여 투명한 물질이 적기 때문에, 마스크 패턴면에의 이물 부착을 방지하는 EUV 펠리클이 기술적으로 간단하지는 않다. 이 점에서, 펠리클을 이용하지 않는 펠리클레스 운용이 주류로 되어 있다. 또, EUV 리소그래피에서는, EUV 노광에 의해 마스크에 카본막이 퇴적하거나, 산화막이 성장하거나 하는 노광 컨테미네이션이 일어난다. 그 때문에, EUV 반사형 마스크(200)를 반도체 장치의 제조에 사용하고 있는 단계에서, 자주 세정을 행하여 마스크 상의 이물이나 컨테미네이션을 제거할 필요가 있다. 이 때문에, EUV 반사형 마스크(200)에서는, 광 리소그래피용의 투과형 마스크에 비해 현격한 차이의 마스크 세정 내성이 요구되고 있다. Ti를 함유한 Ru계 보호막(3)을 이용하면, 황산, 황산과수(SPM), 암모니아, 암모니아과수(APM), OH 라디칼 세정수, 또는 농도가 10ppm 이하인 오존수 등의 세정액에 대한 세정 내성이 특히 높고, 마스크 세정 내성의 요구를 만족시키는 것이 가능해진다.
이와 같은 Ru 또는 그 합금 등에 의해 구성되는 보호막(3)의 두께는, 그 보호막(3)으로서의 기능을 다할 수 있는 한 특별히 제한되지 않는다. EUV 광의 반사율의 관점에서, 보호막(3)의 두께는, 바람직하게는, 1.0㎚에서 8.0㎚, 보다 바람직하게는, 1.5㎚에서 6.0㎚이다.
보호막(3)의 형성 방법으로는, 공지의 막 형성 방법과 마찬가지의 것을 특별히 제한없이 채용할 수 있다. 구체예로는, 스퍼터링법 및 이온 빔 스퍼터링법을 들 수 있다.
＜＜흡수체막(4)＞＞
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 다층 반사막(2)의 위(보호막(3)이 형성되어 있는 경우에는, 보호막(3)의 위)에, EUV 광을 흡수하는 흡수체막(4)이 형성된다. 흡수체막(4)은, EUV 광을 흡수하는 기능을 갖는다. 본 실시형태의 흡수체막(4)은, 흡수층(42)과, 흡수층(42)의 위(흡수층(42)의 2개의 표면 중, 기판(1)과는 반대측의 표면의 위)에 설치된 반사율 조정층(44)을 갖는다.
본 실시형태의 흡수체막(4)은, 흡수층(42)을 갖는다. 흡수층(42)은, 탄탈(Ta), 붕소(B) 및 질소(N)와, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함한다. 흡수체막(4)이 소정의 첨가 원소를 포함함으로써, 수소 가스를 포함하는 분위기에서 EUV 노광을 행한 경우에, 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크(200)를 얻을 수 있다.
흡수층(42) 중의 탄탈 함유량은, 40 원자％ 이상인 것이 바람직하고, 50 원자％ 이상인 것이 바람직하며, 60 원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 흡수층(42) 중의 탄탈 함유량은, 95 원자％ 이하인 것이 바람직하다. 흡수층(42) 중의 질소와 붕소의 합계 함유량의 상한은, 50 원자％ 이하인 것이 바람직하고, 45 원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 흡수층(42) 중의 질소와 붕소의 합계 함유량의 하한은, 5 원자％ 초과인 것이 바람직하고, 10 원자％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 흡수층(42) 중의 질소의 함유량은 적은 편이 바람직하다. 질소의 함유량이 적은 편이 염소 가스에서의 에칭 레이트가 빨라져, 흡수층(42)을 제거하기 쉽기 때문이다.
흡수층(42)의 붕소(B)의 함유량은, 5 원자％ 초과, 바람직하게는 10 원자％ 이상 30 원자％ 이하이다. 흡수체막(4)이 붕소를 함유함으로써, 결정 구조를 아몰퍼스화하는 것이 용이해지고, 평활성이 뛰어난 흡수체막(4)으로 할 수 있다. 또, 본 실시형태에서는, 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을 억제하기 위해서, 흡수체막(4)이 수소를 함유한다. 흡수체막(4)이 수소를 함유하는 경우, 흡수체막(4)의 막 밀도가 저하되기 쉽다. 본 실시형태의 흡수체막(4)이 붕소를 함유함으로써, 막 밀도의 저하를 억제한, 아몰퍼스 구조의 흡수체막(4)을 얻을 수 있다.
흡수층(42)의 첨가 원소(수소(H) 및/또는 중수소(D))의 함유량(수소(H) 및 중수소(D)의 양쪽이 포함되는 경우에는, 양쪽의 합계 함유량)은, 0.1 원자％ 이상 30 원자％ 이하이며, 5 원자％ 이상이 바람직하고, 10 원자％ 이상이 보다 바람직하며, 15 원자％ 초과인 것이 더욱 바람직하다. 흡수층(42)이, 첨가 원소로서 수소(H) 및/또는 중수소(D)를 포함함으로써, 수소 가스를 포함하는 노광 분위기 중에서의 EUV 노광 시에, 새로운 원자상 수소(H)가 흡수체막(4)에 들어가는 여지를 없앨 수 있다. 그 때문에, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용함으로써, 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을 억제할 수 있다. 또, 첨가 원소의 함유량이 30 원자％ 초과인 경우, 흡수층(42)의 막 밀도가 저하되고, 소쇠 계수(k)가 작아져, EUV 광을 흡수하는 기능을 갖는 것이 곤란해져 버린다.
수소 가스를 포함하는 노광 분위기 중에서의 EUV 노광 시에, 흡수층(42)에의 원자상 수소(H)의 침입을 저감한다는 점에서는, 수소(H) 및 중수소(D) 중 어느 첨가 원소를 이용한 경우라도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 단, 수소(H)와 비교하여, 중수소(D)는, 다른 원소와의 결합이 강하므로, 흡수층(42) 중에서 안정적으로 존재할 수 있다. 따라서, 흡수층(42)의 첨가 원소로서, 중수소(D)를 이용하는 것이 바람직하다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수층(42)은, 기판(1)측의 표면을 포함하는 하면 영역(46)과, 기판(1)과는 반대측의 표면을 포함하는 상면 영역(48)을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 명세서에 있어서, 흡수층(42) 중, 하면 영역(46)을 포함하는 층을 하층이라고 하는 경우가 있다. 마찬가지로, 상면 영역(48)을 포함하는 층을 상층이라고 하는 경우가 있다. 또한, 도 3의 예에서는, 하층이 하면 영역(46)과 동일하고, 상층이 상면 영역(48)과 동일하며, 중간 영역을 갖지 않는 경우를 나타내고 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 하면 영역(46)은, 흡수체막(4)의 흡수층(42)에 있어서, 기판(1)측의 표면을 포함하는 영역이다. 도 3에 나타내는 예에서는, 하면 영역(46)은, 흡수체막(4)의 표면(계면) 중, 보호막(3)과 접하는 표면(본 명세서에서는, 「하면」이라고 한다.)을 포함하고, 그 표면 근방의 영역이다. 또, 상면 영역(48)은, 흡수체막(4)의 흡수층(42)의 2개의 표면(계면) 중, 기판(1)과는 반대측의 표면(본 명세서에서는, 「상면」이라고 한다.)을 포함하는 영역이다. 도 3에 나타내는 예에서는, 상면 영역(48)은, 흡수체막(4)의 반사율 조정층(44)과 접하는 표면을 포함하고, 그 표면 근방을 포함하는 영역이다. 흡수층(42)은, 하면 영역(46) 및 상면 영역(48)의 2개의 영역만을 가질 수 있다. 또, 흡수층(42)은, 하면 영역(46) 및 상면 영역(48)의 사이에, 중간 영역(도시하지 않음)을 포함할 수 있다. 하면 영역(46) 및 상면 영역(48)은, 첨가 원소의 농도가 서로 다르다. 단, 첨가 원소 이외의 원소, 특히, 탄탈(Ta), 붕소(B) 및 질소(N)의 3개의 원소의 농도의 비율은, 기본적으로 동일하게 할 수 있다. 또, 하면 영역(46) 및 상면 영역(48) 중의 소정의 원소의 농도 분포는 균일할 필요는 없다. 하면 영역(46) 및 상면 영역(48) 중의 소정의 원소의 농도는, 각 영역 내에서의 소정의 원소의 농도의 평균값일 수 있다.
본 실시형태에서는, 하면 영역(46)의 첨가 원소의 농도(원자％)가, 상면 영역(48)의 첨가 원소의 농도(원자％)보다 높게 할 수 있다. 상면 영역(48)에 비해, 하면 영역(46)의 첨가 원소의 농도를 높게 함으로써, 흡수체 패턴(4a)의 측벽으로부터 수소가 침입하고자 하는 경우라도, 수소가 하면 영역(46)으로부터, 흡수층(42)과 그 아래의 층과의 계면으로 침입하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 보호막(3)과 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을, 보다 확실히 억제할 수 있다. 흡수층(42)의 막 두께에 대한 하면 영역(46)의 막 두께의 비율(하면 영역(46)의 막 두께/흡수층(42)의 막 두께)은, 0.1 이상이 바람직하고, 0.2 이상이 보다 바람직하다.
본 실시형태에서는, 상면 영역(48)의 첨가 원소의 농도(원자％)가, 하면 영역(46)의 첨가 원소의 농도(원자％)보다 높게 할 수 있다. 하면 영역(46)에 비해, 상면 영역(48)의 첨가 원소의 농도를 높게 함으로써, 흡수체 패턴(4a)의 표면으로부터 수소가 침입하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 보호막(3)과 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을, 보다 확실히 억제할 수 있다. 흡수층(42)의 막 두께에 대한 상면 영역(48)의 막 두께의 비율(상면 영역(48)의 막 두께/흡수층(42)의 막 두께)은, 0.1 이상이 바람직하고, 0.2 이상이 보다 바람직하다.
첨가 원소(수소(H) 및/또는 중수소(D))의 함유량은, 하면 영역(46) 및 상면 영역(48)을 포함하는 흡수층(42)의 전체에 걸쳐, 균일, 또는 실질적으로 균일할 수 있다. 또, 첨가 원소의 함유량은, 상술한 바와 같이, 소정의 농도 분포를 가질 수 있다. 흡수층(42)에의 첨가 원소의 첨가에 의해, 흡수체막(4)의 막 밀도가 저하되기 쉬워진다. 따라서, 흡수층(42)에의 첨가 원소의 첨가는, 필요한 영역에만 행하는 것이 바람직하다. 따라서, 상술한 바와 같이, 상면 영역(48) 및 하면 영역(46) 중 한쪽의 첨가 원소의 농도가, 다른 쪽보다 높은 농도인 것이 바람직하다. 상면 영역(48) 및 하면 영역(46)의 농도는, 노광 분위기의 수소 가스의 농도 등을 고려하여, 상면 영역(48) 및 하면 영역(46) 중 어느 쪽으로부터 수소의 침입이 일어나기 쉬운지를 검토함으로써, 결정할 수 있다.
흡수층(42)의 하면 영역(46)과, 상면 영역(48)의 사이에, 중간 영역을 가질 수 있다. 중간 영역의 첨가 원소의 농도 분포는 임의이다. 하면 영역(46) 및 상면 영역(48), 그리고 중간 영역을 포함하는 경우에는 중간 영역의, 첨가 원소의 농도 분포는, 깊이 방향으로 단조(單調) 감소 또는 단조 증가하는 분포일 수 있다. 첨가 원소의 농도는, 흡수층(42)의 깊이 방향으로 상면 영역(48)으로부터 하면 영역(46)을 향해, 단조 감소할 수 있다. 또, 첨가 원소의 농도는, 흡수층(42)의 깊이 방향으로 상면 영역(48)으로부터 하면 영역(46)을 향해, 단조 증가할 수 있다. 첨가 원소의 농도의 깊이 방향의 농도 변화는, 경사적일 수 있고, 또, 스텝상으로 변화(증가 또는 감소)할 수도 있다. 본 명세서에 있어서, 원소의 농도의 단조 감소란, 원소의 농도가 스텝상으로 감소하는 것을 포함한다. 본 명세서에 있어서, 원소의 농도의 단조 증가란, 원소의 농도가 스텝상으로 증가하는 것을 포함한다.
상술한 바와 같이, 흡수층(42)의 재료는, 탄탈(Ta), 붕소(B) 및 질소(N), 그리고 소정의 첨가 원소(수소(H) 및/또는 중수소(D))를 포함한다. 흡수층(42)은, 본 실시형태의 효과가 얻어지는 범위에서, 탄소(C) 및/또는 산소(O)를 함유할 수 있다. 흡수층(42)은, TaBNH 막 또는 TaBND 막인 것이 바람직하다. 하면 영역(46) 및 상면 영역(48) 중 한쪽이, 첨가 원소를 포함하지 않는 경우는, TaBN 막을 이용하는 것이 바람직하다.
상술의 재료로 이루어지는 흡수층(42)은, DC 스퍼터링법 및 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 흡수층(42)은, 탄탈 및 붕소를 포함하는 타겟을 이용하여, 질소 가스 및 첨가 원소 가스(수소(H) 가스 및/또는 중수소(D) 가스)를 첨가한 아르곤(Ar) 가스, 크립톤(Kr) 가스 및/또는 크세논(Xe) 가스 등의 희가스를 이용한 반응성 스퍼터링법에 의해, 성막할 수 있다. 또한, 하면 영역(46) 및 상면 영역(48) 중 한쪽이, 첨가 원소를 포함하지 않는 경우의 성막은, 첨가 원소 가스를 포함하지 않고, 질소 가스를 첨가한 희가스를 이용한 반응성 스퍼터링법에 의해, 성막할 수 있다.
또한, 흡수층(42) 중에 수소를 함유시키기 위해서는, 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성막할 때의 파워를 낮추는 것이 바람직하다. 한편, 성막 시의 파워를 낮추면, 성막되는 박막 중의 인장 응력이 증대하여, 기판(1)의 변형량이 커진다는 다른 문제가 발생하는 경우가 있다. 본 발명자들은, 흡수층(42) 중의 수소와 질소의 조성비를 규정함으로써, 흡수체막(4)의 막 응력을 저감하면서, 흡수체 패턴(4a)의 막 벗겨짐을 방지할 수 있는 것을 발견했다. 즉, 흡수층(42)의 조성에 있어서, 질소(N)의 함유량을 0.1 원자％ 이상 40 원자％ 이하, 첨가 원소의 함유량을 0.1 원자％ 이상 30 원자％ 이하, 첨가 원소와 질소(N)의 조성비(첨가 원소:질소)가 5:95∼50:50, 바람직하게는 15:85∼40:60인 것에 의해, 성막되는 흡수층(42)의 박막 중의 인장 응력이 증대하여, 기판(1)의 변형량이 커진다는 다른 문제를 억제할 수 있다.
흡수층(42)의 막 두께는, 30㎚ 이상이 바람직하고, 40㎚ 이상이 보다 바람직하다. 또, 흡수층(42)의 막 두께는, 80㎚ 이하가 바람직하고, 70㎚ 이하가 보다 바람직하다.
도 1∼도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 흡수체막(4)은, 흡수층(42)의 위(기판(1)과는 반대측)에 반사율 조정층(44)을 갖는다.
흡수체막(4)을, 흡수층(42)의 위에 반사율 조정층(44)을 갖는 적층막으로 하여, 반사율 조정층(44)의 막 두께를 소정의 막 두께로 함으로써, 예를 들면, DUV 광 등의 검사광을 이용한 마스크 패턴 결함 검사 시, 이 반사율 조정층(44)이 반사율을 조정하는 막이 된다. 그 때문에, 마스크 패턴 결함 검사 시의 검사 감도를 올릴 수 있다. 예를 들면, 반사율 조정층(44)의 재료가 TaBO인 경우에는, 막 두께를 약 14㎚로 함으로써, 마스크 패턴 결함 검사 시의 반사율을 조정하는 막으로서 유효하게 기능한다.
반사율 조정층(44)은, 탄탈(Ta) 및 산소(O)와, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함하는 것이 바람직하다. 흡수층(42)과 마찬가지로, 반사율 조정층(44)이 소정의 첨가 원소를 포함함으로써, 수소 가스를 포함하는 분위기에서 EUV 노광을 행한 경우에, 반사율 조정층(44)으로부터의 원자상 수소(H)의 침입을 억제할 수 있다. 그 때문에, 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크(200)를 얻을 수 있다.
반사율 조정층(44)이 소정의 첨가 원소를 포함하는 경우, 반사율 조정층(44) 중의 첨가 원소의 함유량은, 0.1 원자％ 이상 30 원자％ 이하인 것이 바람직하고, 15 원자％ 초과 또한 30 원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또, 반사율 조정층(44) 중의 첨가 원소의 함유량은, 흡수층(42) 중의 첨가 원소의 함유량에 비해, 10 원자％ 이상 높은 것이 바람직하다. 반사율 조정층(44) 중의 첨가 원소의 함유량이 소정의 범위인 것에 의해, 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크(200)를 얻는 것이, 보다 확실해진다.
반사율 조정층(44)은, 붕소(B)를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 반사율 조정층(44)이 붕소를 함유함으로써, 결정 구조를 아몰퍼스화하는 것이 용이해지고, 평활성이 뛰어난 흡수체막(4)으로 할 수 있다. 아몰퍼스화를 확실히 하기 위해서, 반사율 조정층(44) 중의 붕소(B)의 함유량은, 5 원자％ 초과가 바람직하고, 10 원자％ 이상 30 원자％ 이하인 것이 보다 바람직하다.
상술한 바와 같이, 반사율 조정층(44)의 재료는, 탄탈(Ta) 및 산소(O), 그리고 필요에 따라서, 소정의 첨가 원소(수소(H) 및/또는 중수소(D)) 및/또는 붕소(B)를 포함한다. 반사율 조정층(44)은, TaO 막 또는 TaBO 막인 것이 바람직하다. 반사율 조정층(44)이, 첨가 원소를 포함하는 경우에는, TaOH 막(또는 TaOD 막), TaBOH 막(또는 TaBOD 막)을 이용하는 것이 바람직하다.
상술의 재료로 이루어지는 반사율 조정층(44)은, DC 스퍼터링법 및 RF 스퍼터링법 등의 마그네트론 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 소정의 첨가 원소 및 붕소(B)를 포함하는 반사율 조정층(44)은, 탄탈 및 붕소를 포함하는 타겟을 이용하고, 산소 가스 및 첨가 원소 가스(수소(H) 가스 및/또는 중수소(D) 가스)를 첨가한 아르곤(Ar) 가스, 크립톤(Kr) 가스 및/또는 크세논(Xe) 가스 등의 희가스를 이용한 반응성 스퍼터링법에 의해, 성막할 수 있다. 또, 예를 들면, 반사율 조정층(44)이, 소정의 첨가 원소를 포함하지 않는 경우에는, 탄탈 및 붕소를 포함하는 타겟을 이용하고, 산소 가스를 첨가한 희가스를 이용한 반응성 스퍼터링법에 의해, 반사율 조정층(44)을 성막할 수 있다. 반사율 조정층(44)이, 붕소(B)를 포함하지 않는 경우에는, 탄탈로 이루어지는 타겟을 이용하여 반사율 조정층(44)을 성막할 수 있다.
반사율 조정층(44)의 막 두께는, 15㎚ 이하가 바람직하고, 8㎚ 이하가 보다 바람직하다. 또, 흡수체막(4)의 막 두께는, 90㎚ 이하가 바람직하고, 80㎚ 이하가 보다 바람직하다. 또, 흡수체막(4)의 표면의 표면 거칠기(RMS)는, 0.5㎚ 이하인 것이 바람직하다.
본 실시형태의 흡수체막(4)의 재료인 Ta는, EUV 광의 흡수 계수(소쇠 계수)가 크고, 염소계 가스 및/또는 불소계 가스로 용이하게 드라이 에칭하는 것이 가능한 재료이다. 그 때문에, Ta는, 가공성이 뛰어난 흡수체막(4)의 재료라고 할 수 있다. 또한 Ta에 B(더 나아가서는 Si 및/또는 Ge 등)를 첨가함으로써, 아몰퍼스상의 재료를 용이하게 얻을 수 있다. 이 결과, 흡수체막(4)의 평활성을 향상시킬 수 있다. 또, Ta에 N 및/또는 O를 첨가하면, 흡수체막(4)의 산화에 대한 내성이 향상되기 때문에, 경시적인 안정성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
본 실시형태의 흡수체막(4)의 에칭을 위해서, 불소계 가스로는, CF4, CHF3, C2F6, C3F6, C4F6, C4F8, CH2F2, CH3F, C3F8, SF6, 및 F2 등을 이용할 수 있다. 염소계 가스로는, Cl2, SiCl4, CHCl3, CCl4, 및 BCl3 등을 이용할 수 있다. 또, 이들 에칭 가스는, 필요에 따라서, 추가로, He 및/또는 Ar 등의 불활성 가스를 포함할 수 있다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 상술의 흡수체막(4)을 이용함으로써, 수소 가스를 포함하는 분위기에서 EUV 노광을 행한 경우에, 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크(200)를 얻을 수 있다.
본 실시형태의 흡수체막(4)은, EUV 광의 위상차도 고려한 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)일 수 있다. 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)이란, EUV 광을 흡수하는 동시에 일부를 반사시켜서 위상을 시프트시키는 것이다. 즉, 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)이 패터닝된 반사형 마스크(200)에 있어서, 흡수체막(4)이 형성되어 있는 부분에서는, EUV 광을 흡수하여 감광하면서 패턴 전사에 악영향이 없는 레벨로 일부의 광을 반사시킨다. 또, 흡수체막(4)이 형성되어 있지 않은 영역(필드부)에서는, EUV 광은, 보호막(3)을 개재하여 다층 반사막(2)으로부터 반사한다. 그 때문에, 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)으로부터의 반사광과, 필드부로부터의 반사광과의 사이에 원하는 위상차를 갖게 된다. 위상 시프트 기능을 갖는 흡수체막(4)은, 흡수체막(4)으로부터의 반사광과, 다층 반사막(2)으로부터의 반사광과의 위상차가 170도에서 190도가 되도록 형성된다. 180도 근방의 반전된 위상차의 광끼리가 패턴 에지부에서 서로 간섭함으로써, 투영 광학상의 상 콘트라스트가 향상된다. 그 상 콘트라스트의 향상에 수반하여 해상도가 올라가, 노광량 여유도(裕度), 초점 여유도 등의 노광에 관한 각종 여유도를 크게 할 수 있다.
＜＜에칭 마스크막(6)＞＞
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수체막(4)의 위에 에칭 마스크막(6)을 구비할 수 있다.
에칭 마스크막(6)에 대한 흡수체막(4)(특히 반사율 조정층(44))의 에칭 선택 비가 높은 에칭 마스크막(6)의 재료로는, 크롬 및 크롬 화합물의 재료를 들 수 있다. 이 경우, 흡수체막(4)은 불소계 가스 또는 염소계 가스로 에칭할 수 있다. 크롬 화합물로는, 크롬(Cr)과, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 및 붕소(B)로부터 선택되는 적어도 1개의 원소를 포함하는 재료를 들 수 있다. 크롬 화합물로는, 예를 들면, CrN, CrC, CrO, CrON, CrOC, CrCN, CrCON, CrBN, CrBC, CrBO, CrBON, CrBCN 및 CrBOCN을 들 수 있다. 또, 이들 크롬 화합물에, 수소(H) 및/또는 중수소(D)가 첨가된 재료를 들 수 있다. 염소계 가스에서의 에칭 선택비를 올리기 위해서는, 에칭 마스크막(6)을, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 재료로 하는 것이 바람직하다. 실질적으로 산소를 포함하지 않는 크롬 화합물로서, 예를 들면 CrN, CrC, CrCN, CrBN, CrBC 및 CrBCN, 이들 크롬 화합물에 H 및/또는 D가 첨가된 재료를 들 수 있다. 에칭 마스크막(6)의 크롬 화합물의 Cr 함유량은, 50 원자％ 이상 100 원자％ 미만인 것이 바람직하고, 80 원자％ 이상 100 원자％ 미만인 것이 보다 바람직하다. 또, 「실질적으로 산소를 포함하지 않는다」란, 크롬 화합물에 있어서의 산소의 함유량이 10 원자％ 이하, 바람직하게는 5 원자％ 이하인 것이 해당된다. 또한, 상기 재료는, 본 발명의 실시형태의 효과가 얻어지는 범위에서, 크롬 이외의 금속을 함유할 수 있다.
에칭 마스크막(6)을 형성한 경우에는, 레지스트막(11)의 막 두께를 얇게 하는 것이 가능해져, 패턴의 미세화에 대해 유리하다. 에칭 마스크막(6)의 막 두께는, 전사 패턴을 정밀도 좋게 흡수체막(4)에 형성하는 에칭 마스크로서의 기능을 얻는 관점에서, 3㎚ 이상인 것이 바람직하다. 또, 에칭 마스크막(6)의 막 두께는, 레지스트막(11)의 막 두께를 얇게 하는 관점에서, 15㎚ 이하인 것이 바람직하고, 10㎚ 이하가 보다 바람직하다.
＜＜레지스트막(11)＞＞
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수체막(4)의 위(에칭 마스크막(6)이 형성되는 경우에는, 에칭 마스크막(6)의 위)에 레지스트막(11)을 가질 수 있다. 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에는, 레지스트막(11)을 갖는 형태도 포함된다. 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)에서는, 적절한 재료 및/또는 적절한 막 두께의 흡수체막(4)(흡수층(42) 및 반사율 조정층(44)) 및 에칭 가스를 선택함으로써, 레지스트막(11)의 박막화도 가능하다.
레지스트막(11)의 재료로는, 예를 들면 화학 증폭형 레지스트(CAR: chemically-amplified resist)를 이용할 수 있다. 레지스트막(11)을 패터닝하여, 흡수체막(4)(흡수층(42) 및 반사율 조정층(44))을 에칭함으로써, 소정의 전사 패턴을 갖는 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다.
＜＜이면 도전막(5)＞＞
기판(1)의 제 2 주면(이면)측(다층 반사막(2) 형성면의 반대측)에는, 일반적으로, 정전 척용의 이면 도전막(5)이 형성된다. 정전 척용의 이면 도전막(5)에 요구되는 전기적 특성(시트 저항)은 통상 100Ω/□(Ω/Square) 이하이다. 이면 도전막(5)의 형성 방법은, 예를 들면 마그네트론 스퍼터링법 또는 이온 빔 스퍼터링법에 의해, 크롬, 탄탈 등의 금속이나 합금의 타겟을 사용하여 형성할 수 있다.
이면 도전막(5)의 크롬(Cr)을 포함하는 재료는, Cr에 붕소, 질소, 산소 및 탄소로부터 선택한 적어도 1개를 함유한 Cr 화합물인 것이 바람직하다. Cr 화합물로는, 예를 들면, CrN, CrON, CrCN, CrCON, CrBN, CrBON, CrBCN 및 CrBOCN 등을 들 수 있다.
이면 도전막(5)의 탄탈(Ta)을 포함하는 재료로는, Ta(탄탈), Ta를 함유하는 합금, 또는 이들 중 어느 것에 붕소, 질소, 산소 및 탄소 중 적어도 1개를 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.
탄탈(Ta) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 재료로는, 그 표층에 존재하는 질소(N)가 적은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 탄탈(Ta) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 재료의 이면 도전막(5)의 표층의 질소의 함유량은, 5 원자％ 미만인 것이 바람직하고, 실질적으로 표층에 질소를 함유하지 않는 것이 보다 바람직하다. 탄탈(Ta) 또는 크롬(Cr)을 포함하는 재료의 이면 도전막(5)에 있어서, 표층의 질소의 함유량이 적은 쪽이, 내마모성이 높아지기 때문이다.
이면 도전막(5)은, 탄탈 및 붕소를 포함하는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이면 도전막(5)이, 탄탈 및 붕소를 포함하는 재료로 이루어짐으로써, 내마모성 및 약액 내성을 갖는 도전막(23)을 얻을 수 있다. 이면 도전막(5)이, 탄탈(Ta) 및 붕소(B)를 포함하는 경우, B 함유량은 5∼30 원자％인 것이 바람직하다. 이면 도전막(5)의 성막에 이용하는 스퍼터링 타겟 중의 Ta 및 B의 비율(Ta:B)은 95:5∼70:30인 것이 바람직하다.
이면 도전막(5)의 두께는, 정전 척용으로서의 기능을 만족하는 한 특별히 한정되지 않는다. 이면 도전막(5)의 두께는, 통상 10㎚에서 200㎚이다. 또, 이 이면 도전막(5)은 마스크 블랭크(100)의 제 2 주면측의 응력 조정도 겸비하고 있다. 이면 도전막(5)은, 제 1 주면측에 형성된 각종 막으로부터의 응력과 밸런스를 잡아, 평탄한 반사형 마스크 블랭크(100)를 얻을 수 있도록 조정되어 있다.
＜반사형 마스크(200) 및 그 제조 방법＞
본 실시형태의 반사형 마스크(200)는, 상술의 반사형 마스크 블랭크(100)에 있어서의 흡수체막(4)이 패터닝된 흡수체 패턴(4a)을 갖는다.
반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)이 EUV 광을 흡수하여, 흡수체 패턴(4a)의 개구부에서 EUV 광을 반사할 수 있기 때문에, 소정의 광학계를 이용하여 EUV 광을 반사형 마스크(200)에 조사함으로써, 소정의 미세한 전사 패턴을 피전사물에 대해 전사할 수 있다.
본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 반사형 마스크(200)를 제조한다. 여기에서는 개요 설명만을 행하고, 후에 실시예에 있어서 상세하게 설명한다. 또, 여기에서는, 도 4a에서 도 4d에 나타내는 바와 같이, 반사형 마스크 블랭크(100)가 에칭 마스크막(6)을 구비하는 경우에 대해서 설명한다.
반사형 마스크 블랭크(100)를 준비하고, 그 제 1 주면의 흡수체막(4)의 위에 형성된 에칭 마스크막(6)의 위에, 레지스트막(11)을 형성하여(도 4a 참조, 반사형 마스크 블랭크(100)로서 레지스트막(11)을 구비하고 있는 경우는 불요), 이 레지스트막(11)에 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 추가로 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성한다(도 4b 참조).
반사형 마스크 블랭크(100)의 경우는, 이 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여 에칭 마스크막(6)을 에칭해, 에칭 마스크 패턴(6a)을 형성한다(도 4c 참조). 레지스트 패턴(11a)을 산소 애싱 또는 열 황산 등의 웨트 처리로 박리한다. 다음으로, 에칭 마스크 패턴(6a)을 마스크로 하여 흡수체막(4)(반사율 조정층(44) 및 흡수층(42))을 에칭함으로써, 흡수체 패턴(4a)(반사율 조정층 패턴(44a) 및 흡수층 패턴(42a))이 형성된다(도 4d 참조). 에칭 마스크 패턴(6a)을 제거하여, 흡수체 패턴(4a)(반사율 조정층 패턴(44a) 및 흡수층 패턴(42a))을 형성한다(도 4e 참조). 마지막으로, 산성이나 알칼리성의 수용액을 이용한 웨트 세정을 행함으로써, 반사형 마스크(200)를 제조할 수 있다.
또한, 에칭 마스크 패턴(6a)의 제거는, 흡수층(42)의 패터닝 시에, 흡수층(42)과 동시에 에칭하여 제거하는 것도 가능하다.
본 실시형태의 반사형 마스크(200)에서는, 에칭 마스크 패턴(6a)을 제거하지 않고, 흡수체 패턴(4a)의 위에 남길 수 있다. 단, 그 경우, 에칭 마스크 패턴(6a)을 균일한 박막으로서 남길 필요가 있다. 에칭 마스크 패턴(6a)의 박막으로서의 불균일성을 피하는 점에서, 본 실시형태의 반사형 마스크(200)에서는, 에칭 마스크 패턴(6a)을 배치하지 않고, 제거하는 것이 바람직하다.
본 실시형태의 반사형 마스크(200)의 제조 방법은, 상술의 본 실시형태의 반사형 마스크 블랭크(100)의 에칭 마스크막(6)을, 염소계 가스와 산소 가스를 포함하는 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 것이 바람직하다. 크롬(Cr)을 함유하는 에칭 마스크막(6)의 경우에는, 염소계 가스 및 산소 가스를 이용하여 적합하게 드라이 에칭을 할 수 있다. 또, 반사율 조정층(44)을, 불소계 가스를 포함하는 드라이 에칭 가스에 의해 패터닝하는 것이 바람직하다. 탄탈(Ta) 및 산소(O)를 함유하는 재료로 이루어지는 반사율 조정층(44)의 경우에는, 불소계 가스를 이용하여 적합하게 드라이 에칭을 할 수 있다. 흡수층(42)을, 불소계 가스 또는 산소를 포함하지 않는 염소계 가스를 포함하는 드라이 에칭 가스에 의해 패터닝하는 것이 바람직하다. 탄탈(Ta) 및 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지는 흡수층(42)의 경우에는, 불소계 가스 또는 산소를 포함하지 않는 염소계 가스를 이용하여 적합하게 드라이 에칭을 할 수 있다. 이와 같이 하여, 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)을 형성할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 수소 가스를 포함하는 분위기에서 EUV 노광을 행한 경우에, 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크(200)를 얻을 수 있다.
＜반도체 장치의 제조 방법＞
본 실시형태의 반도체 장치의 제조 방법은, EUV 광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에, 본 실시형태의 반사형 마스크(200)를 세트하고, 피전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는다.
본 실시형태의 반도체 장치의 제조 방법에서는, 상술의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여 제조되므로, 본 실시형태의 반사형 마스크(200)를 이용하여, 수소 가스를 포함하는 분위기에서 EUV 노광을 행한 경우에, 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 반도체 장치의 제조 시에, 높은 수율로, 미세하고 또한 고정밀도의 전사 패턴을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
상기의 본 실시형태의 반사형 마스크(200)를 사용하여 EUV 노광을 행함으로써, 반도체 기판 상에 반사형 마스크(200) 상의 흡수체 패턴(4a)에 의거하는 원하는 전사 패턴을 형성할 수 있다. 이 리소그래피 공정에 더하여, 피가공막의 에칭, 절연막 및 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 그리고 어닐 등 여러 가지 공정을 거침으로써, 원하는 전자 회로가 형성된 반도체 장치를 제조할 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, EUV 노광 장치는, EUV 광을 발생시키는 레이저 플라스마 광원, 조명 광학계, 마스크 스테이지계, 축소 투영 광학계, 웨이퍼 스테이지계, 및 진공 설비 등으로 구성된다. 광원에는 데브리 트랩(debris trap) 기능과 노광광 이외의 장파장의 광을 커트하는 커트 필터 및 진공 차동(差動) 배기용 설비 등이 구비되어 있다. 조명 광학계와 축소 투영 광학계는 반사형 미러로 구성된다. EUV 노광용 반사형 마스크(200)는, 그 제 2 주면에 형성된 도전막에 의해 정전 흡착되어 마스크 스테이지에 재치된다.
EUV 광원의 광은, 조명 광학계를 통해 반사형 마스크(200) 수직면에 대해 6°에서 8° 기울인 각도로 반사형 마스크(200)에 조사된다. 이 입사광에 대한 반사형 마스크(200)로부터의 반사광은, 입사와는 역방향으로 또한 입사 각도와 동일한 각도로 반사(정반사)하고, 통상 1/4의 축소비를 갖는 반사형 투영 광학계로 유도되어, 웨이퍼 스테이지 상에 재치된 웨이퍼(반도체 기판) 상의 레지스트로의 노광이 행해진다. 이 동안, 적어도 EUV 광이 통과하는 장소는 진공 배기된다. 또한, 노광 컨테미네이션을 방지하기 위해서, 노광 중의 분위기에 수소 가스를 도입한다. 또, 이 노광에 있어서는, 마스크 스테이지와 웨이퍼 스테이지를 축소 투영 광학계의 축소비에 따른 속도로 동기시켜 스캔하고, 슬릿을 통해 노광을 행하는 스캔 노광이 주류로 되어 있다. 그리고, 이 노광 완료 레지스트막을 현상함으로써, 반도체 기판 상에 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 본 실시형태에서는, 수소 가스를 포함하는 분위기에서 EUV 노광을 행한 경우에, 흡수체 패턴(4a)이 벗겨지는 것을 억제할 수 있는 반사형 마스크(200)가 이용되고 있다. 이 때문에, 본 실시형태의 반사형 마스크(200)를 반복해서 EUV 노광에 사용했다고 해도, 반도체 기판 상에 형성된 레지스트 패턴은 높은 치수 정밀도를 갖는 원하는 것이 된다. 그리고, 이 레지스트 패턴을 마스크로서 사용하여 에칭 등을 실시함으로써, 예를 들면 반도체 기판 상에 소정의 배선 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같은 노광 공정이나 피가공막 가공 공정, 절연막이나 도전막의 형성 공정, 도펀트 도입 공정, 또는 어닐 공정 등 그 외의 필요한 공정을 거침으로써, 반도체 장치가 제조된다.
실시예
이하, 실시예에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 실시예에 있어서 마찬가지의 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하고, 설명을 간략화 또는 생략한다.
하기의 설명에 있어서, 성막한 박막의 Ta, B, N, 및 O의 원소 조성은, X선 광전자 분광법(XPS)에 의해 측정하고, H의 원소 조성은 탄성 반도(反跳) 검출 분석법(ERDA)에 의해 측정했다.
[실시예 1]
실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)에 대해서 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 이면 도전막(5)과, 기판(1)과, 다층 반사막(2)과, 보호막(3)과, 흡수체막(4)을 갖는다. 흡수체막(4)은, 흡수층(42) 및 반사율 조정층(44)으로 이루어진다. 그리고, 도 5a에 나타나는 바와 같이, 흡수체막(4)의 위에 레지스트막(11)을 형성한다. 도 5a에서 도 5e는, 반사형 마스크 블랭크(100)로부터 반사형 마스크(200)를 제작하는 공정을 나타내는 주요부 단면 모식도이다.
실시예 1의 기판(1)의 제작은, 다음과 같이 하여 행하였다. 즉, 제 1 주면 및 제 2 주면의 양 주표면이 연마된 6025 사이즈(약 152㎜×152㎜×6.35㎜)의 저열팽창 유리 기판인 SiO2-TiO2계 유리 기판을 준비하여 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.
SiO2-TiO2계 유리 기판(1)의 제 2 주면(이면)에, CrN 막으로 이루어지는 이면 도전막(5)을 마그네트론 스퍼터링(반응성 스퍼터링)법에 의해 하기의 조건으로 형성했다.
이면 도전막(5)의 형성 조건: Cr 타겟, Ar과 N2의 혼합 가스 분위기(Ar: 90％, N: 10％), 막 두께 20㎚.
다음으로, 이면 도전막(5)이 형성된 측과 반대측의 기판(1)의 주표면(제 1 주면) 상에, 다층 반사막(2)을 형성했다. 기판(1) 상에 형성되는 다층 반사막(2)은, 파장 13.5㎚의 EUV 광에 적합한 다층 반사막(2)으로 하기 위해, Mo와 Si로 이루어지는 주기 다층 반사막(2)으로 했다. 다층 반사막(2)은, Mo 타겟과 Si 타겟을 사용하고, Ar 가스 분위기 중에서 이온 빔 스퍼터링법에 의해 기판(1) 상에 Mo 층 및 Si 층을 교대로 적층하여 형성했다. 우선, Si 막을 4.2㎚의 두께로 성막하고, 계속해서, Mo 막을 2.8㎚의 두께로 성막했다. 이것을 1 주기로 하여, 마찬가지로 해서 40 주기 적층하고, 마지막으로 Si 막을 4.0㎚의 두께로 성막하여, 다층 반사막(2)을 형성했다. 여기에서는 40 주기로 했지만, 이것으로 한정하는 것은 아니며, 예를 들면 60 주기여도 된다. 60 주기로 한 경우, 40 주기보다도 공정수는 늘어나지만, EUV 광에 대한 반사율을 높일 수 있다.
계속해서, Ar 가스 분위기 중에서, RuNb 타겟을 사용한 이온 빔 스퍼터링법에 의해 RuNb 막으로 이루어지는 보호막(3)을 2.5㎚의 막 두께로 성막했다.
다음으로, 보호막(3)의 위에 흡수층(42) 및 반사율 조정층(44)으로 이루어지는 흡수체막(4)을 형성했다. 또한, 표 1에, 실시예 1의 보호막(3), 흡수층(42), 및 반사율 조정층(44)의 재료, 막 두께, 성막(스퍼터링) 시에 이용한 가스의 종류, 수소(H) 함유량, 붕소(B) 함유량, 및 재료의 조성비를 나타낸다. 표 1 중, 재료의 함유량 및 조성비의 「at％」는, 원자％(atomic％)를 의미한다. 표 1 중, 「RMS(㎚)」는, 흡수체막(4)을 형성 후의 마스크 블랭크의 제곱 평균 평방근 거칠기(RMS)를 나타낸다.
구체적으로는, 우선, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, TaBNH 막으로 이루어지는 흡수층(42)을 형성했다. TaBNH 막은, TaB 혼합 소결 타겟을 이용하여, Xe 가스, N2 가스, 및 H2 가스의 혼합 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링으로, 표 1에 나타내는 막 두께로 성막했다.
표 1에, 실시예 1의 TaBNH 막(흡수층(42))의 원소 비율을 나타낸다.
다음으로, 마그네트론 스퍼터링법에 의해, TaBO 막으로 이루어지는 반사율 조정층(44)을 형성했다. TaBO 막은, TaB 혼합 소결 타겟을 이용하여, Ar 가스와 O2 가스의 혼합 가스 분위기에서, 반응성 스퍼터링으로, 표 1에 나타내는 막 두께로 성막했다.
표 1에, 실시예 1의 TaBO 막(반사율 조정층(44))의 원소 비율을 나타낸다.또, 표 1에, TaBO 막(반사율 조정층(44))의 형성 후의 제곱 평균 평방근 거칠기 RMS를 나타낸다.
이상과 같이 하여, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조했다.
다음으로, 상기 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 실시예 1의 반사형 마스크(200)를 제조했다.
반사형 마스크 블랭크(100)의 흡수체막(4)의 위에, 레지스트막(11)을 150㎚의 두께로 형성했다(도 5a). 레지스트막(11)의 형성에는, 화학 증폭형 레지스트(CAR)를 이용했다. 이 레지스트막(11)에 원하는 패턴을 묘화(노광)하고, 추가로 현상, 린스함으로써 소정의 레지스트 패턴(11a)을 형성했다(도 5b). 다음으로, 레지스트 패턴(11a)을 마스크로 하여, TaBO 막(반사율 조정층(44))의 드라이 에칭을, CF4 가스를 이용하여 행함으로써, 반사율 조정층 패턴(44a)을 형성했다(도 5c). 그 후, Cl2 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, TaBNH 막(흡수층(42))을 패터닝하여, 흡수층 패턴(42a)을 형성했다(도 5d).
그 후, 레지스트 패턴(11a)을 산소 애싱으로 박리했다(도 5e). 마지막으로 순수(純水)(DIW)를 이용한 웨트 세정을 행하여, 실시예 1의 반사형 마스크(200)를 제조했다.
또한, 필요에 따라서 웨트 세정 후 마스크 결함 검사를 행하여, 마스크 결함 수정을 적절히 행할 수 있다.
실시예 1에서 제작한 반사형 마스크(200)를 EUV 스캐너에 세트하고, 반도체 기판 상에 피가공막과 레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대하여 EUV 노광을 행하였다. 노광 컨테미네이션을 방지하기 위해, EUV 노광 시에는, 노광 중의 분위기에 수소 가스를 도입했다. 그리고, 이 노광 완료 레지스트막을 현상함으로써, 피가공막이 형성된 반도체 기판 상에 레지스트 패턴을 형성했다.
이 레지스트 패턴을 에칭에 의해 피가공막에 전사하고, 또, 절연막 및 도전막의 형성, 도펀트의 도입, 그리고 어닐 등 여러 가지 공정을 거침으로써, 원하는 특성을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있었다.
실시예 1의 반사형 마스크(200)를 이용하여, 반복 1000회, 노광 중의 분위기에 수소 가스를 도입하여 EUV 노광을 행하였다. 1000회의 노광 후, 실시예 1의 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 막 벗겨짐을 평가한바, 막 벗겨짐이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 2]
실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)에 대해서 설명한다. 실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수층(42)의 수소 함유량이 실시예 1과는 다른 것 이외에는, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)와 마찬가지이다. 표 1에, 실시예 2의 흡수층(42)의 조성을 나타낸다. 즉, 실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수층(42)의 성막 시에, 표 1에 나타내는 흡수층(42)의 조성이 되도록, 반응성 스퍼터링 시의 혼합 가스 중, H2 가스의 유량만을 변경했다.
표 1에, 실시예 2의 TaBNH 막(흡수층(42))의 원소 비율을 나타낸다. 실시예 2의 TaBO 막(반사율 조정층(44))의 원소 비율은, 실시예 1과 동일했다.
이상과 같이 하여, 실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조했다.
다음으로, 상기 실시예 2의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 실시예 2의 반사형 마스크(200)를 제조했다. 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 2의 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 막 벗겨짐을 평가한바, 막 벗겨짐이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 3]
실시예 3의 반사형 마스크 블랭크(100)에 대해서 설명한다. 실시예 3의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 반사율 조정층(44)이 수소를 함유하는 점에서 실시예 1과는 다른 것 이외에는, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)와 마찬가지이다. 표 1에, 실시예 3의 흡수층(42)의 조성을 나타낸다. 즉, 실시예 3의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 반사율 조정층(44)의 성막 시에, 표 1에 나타내는 반사율 조정층(44)의 조성이 되도록, 반응성 스퍼터링 시의 혼합 가스로서, Ar 가스, O2 가스 및 H2 가스의 혼합 가스를 이용했다.
표 1에, 실시예 3의 TaBNH 막(흡수층(42)) 및 TaBOH 막(반사율 조정층(44))의 원소 비율을 나타낸다.
이상과 같이 하여, 실시예 3의 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조했다.
다음으로, 상기 실시예 3의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 실시예 3의 반사형 마스크(200)를 제조했다. 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 3의 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 막 벗겨짐을 평가한바, 막 벗겨짐이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 4]
실시예 4의 반사형 마스크 블랭크(100)에 대해서 설명한다. 실시예 4의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수층(42)이 하면 영역(46)인 하층과, 상면 영역(48)인 상층으로 이루어지는 점에서 실시예 1과는 다른 것 이외에는, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)와 마찬가지이다. 표 1에, 실시예 4의 흡수층(42)의 조성을 나타낸다. 즉, 실시예 4의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 하면 영역(46)인 하층의 성막 시에, 표 1에 나타내는 하층의 조성이 되도록, 반응성 스퍼터링 시의 혼합 가스로서, Xe 가스, N2 가스 및 H2 가스의 혼합 가스를 이용했다. 또, 상면 영역(48)인 상층의 성막 시에, 표 1에 나타내는 상층의 조성이 되도록, 반응성 스퍼터링 시의 혼합 가스로서, H2 가스를 이용하지 않고, Xe 가스 및 N2 가스의 혼합 가스를 이용했다.
표 1에, 실시예 4의 TaBNH 막(흡수층(42)의 하층) 및 TaBN 막(흡수층(42)의 상층)의 원소 비율을 나타낸다.
이상과 같이 하여, 실시예 4의 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조했다.
다음으로, 상기 실시예 4의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 실시예 4의 반사형 마스크(200)를 제조했다. 이때, 흡수체 패턴(4a)으로서, 패턴이 성긴 영역과 조밀한 영역이 형성되도록 했다. 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 4의 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 막 벗겨짐을 평가한바, 패턴이 성긴 영역 및 조밀한 영역 중 어느 쪽도 막 벗겨짐이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 5]
실시예 5의 반사형 마스크 블랭크(100)에 대해서 설명한다. 실시예 5의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수층(42)이 하면 영역(46)인 하층이 수소를 포함하지 않고, 상면 영역(48)인 상층이 수소를 포함하는 점에서 실시예 4와는 다른 것 이외에는, 실시예 4의 반사형 마스크 블랭크(100)와 마찬가지이다. 표 1에, 실시예 5의 흡수층(42)의 조성을 나타낸다. 즉, 실시예 5의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 하면 영역(46)인 하층의 성막 시에, 표 1에 나타내는 하층의 조성이 되도록, 반응성 스퍼터링 시의 혼합 가스로서, H2 가스를 이용하지 않고, Xe 가스 및 N2 가스의 혼합 가스를 이용했다. 또, 상면 영역(48)인 상층의 성막 시에, 표 1에 나타내는 상층의 조성이 되도록, 반응성 스퍼터링 시의 혼합 가스로서, Xe 가스, N2 가스 및 H2 가스의 혼합 가스를 이용했다.
표 1에, 실시예 5의 TaBN 막(흡수층(42)의 하층) 및 TaBNH 막(흡수층(42)의 상층)의 원소 비율을 나타낸다.
이상과 같이 하여, 실시예 5의 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조했다.
다음으로, 상기 실시예 5의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 실시예 5의 반사형 마스크(200)를 제조했다. 이때, 흡수체 패턴(4a)으로서, 패턴이 성긴 영역과 조밀한 영역이 형성되도록 했다. 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 5의 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 막 벗겨짐을 평가한바, 패턴이 성긴 영역에서는 막 벗겨짐이 발생했지만, 패턴이 조밀한 영역에서는 막 벗겨짐이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었다.
[실시예 6]
실시예 6의 반사형 마스크 블랭크(100)에 대해서 설명한다. 실시예 6의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수층(42)이 (수소가 아니라)중수소를 포함하는 것이 실시예 1과는 다른 것 이외에는, 실시예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)와 마찬가지이다. 표 1에, 실시예 6의 흡수층(42)의 조성을 나타낸다. 즉, 실시예 6의 반사형 마스크 블랭크(100)는, 흡수층(42)의 성막 시에, 표 1에 나타내는 흡수층(42)의 조성이 되도록, 반응성 스퍼터링 시의 혼합 가스 중, H2 가스 대신에 D2 가스를 이용하여 흡수층(42)을 성막했다.
표 1에, 실시예 6의 TaBND 막(흡수층(42)) 및 TaBO 막(반사율 조정층(44))의 원소 비율을 나타낸다. 실시예 6의 TaBO 막(반사율 조정층(44))의 원소 비율은, 실시예 1과 동일했다.
이상과 같이 하여, 실시예 6의 반사형 마스크 블랭크(100)를 제조했다.
다음으로, 상기 실시예 6의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 해서 실시예 6의 반사형 마스크(200)를 제조했다. 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 6의 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 막 벗겨짐을 평가한 바, 막 벗겨짐이 발생하지 않은 것을 확인할 수 있었다.
[비교예 1]
비교예 1로서, TaBN 막을 흡수층(42)으로 하는 마스크 블랭크를 제조했다. 비교예 1은, 흡수층(42)을 TaBN 막(단층막)으로 한 것 이외에는, 기본적으로 실시예 1과 마찬가지이다. 흡수층(42)의 TaBN 막의 성막은, 실시예 4의 흡수층(42)의 상층인 TaBN 막과 마찬가지로 해서 행하였다.
다음으로, 상기 비교예 1의 반사형 마스크 블랭크(100)를 이용하여, 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 비교예 1의 반사형 마스크(200)를 제조했다.
비교예 1에서 제작한 반사형 마스크(200)를 EUV 스캐너에 세트하고, 반도체 기판 상에 피가공막과 레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대하여 EUV 노광을 행하였다. 노광 컨테미네이션을 방지하기 위해, EUV 노광 시에는, 노광 중의 분위기에 수소 가스를 도입했다. 그리고, 이 노광 완료 레지스트막을 현상함으로써, 피가공막이 형성된 반도체 기판 상에 레지스트 패턴을 형성했다.
비교예 1의 반사형 마스크(200)를 이용하여, 반복 1000회, 노광 중의 분위기에 수소 가스를 도입하여 EUV 노광을 행하였다. 1000회의 노광 후, 비교예 1의 반사형 마스크(200)의 흡수체 패턴(4a)의 막 벗겨짐을 평가한바, 막 벗겨짐이 발생한 것을 확인할 수 있었다.
[표 1]
1: 기판
2: 다층 반사막
3: 보호막 4: 흡수체막
4a: 흡수체 패턴 5: 이면 도전막
6: 에칭 마스크막 6a: 에칭 마스크 패턴
11: 레지스트막 11a: 레지스트 패턴
42: 흡수층 42a: 흡수층 패턴
44: 반사율 조정층 44a: 반사율 조정층 패턴
46: 하면 영역 48: 상면 영역
100: 반사형 마스크 블랭크 200: 반사형 마스크
3: 보호막 4: 흡수체막
4a: 흡수체 패턴 5: 이면 도전막
6: 에칭 마스크막 6a: 에칭 마스크 패턴
11: 레지스트막 11a: 레지스트 패턴
42: 흡수층 42a: 흡수층 패턴
44: 반사율 조정층 44a: 반사율 조정층 패턴
46: 하면 영역 48: 상면 영역
100: 반사형 마스크 블랭크 200: 반사형 마스크
Claims (9)
- 기판과, 상기 기판 상의 다층 반사막과, 상기 다층 반사막 상의 흡수체막을 구비하는 반사형 마스크 블랭크로서,
상기 흡수체막은, 흡수층 및 반사율 조정층을 포함하고,
상기 흡수층은, 탄탈(Ta), 붕소(B) 및 질소(N)와, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함하며,
상기 흡수층의 상기 붕소(B)의 함유량은, 5 원자％ 초과이고,
상기 흡수층의 상기 첨가 원소의 함유량은, 0.1 원자％ 이상 30 원자％ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 1 항에 있어서,
상기 반사율 조정층은, 탄탈(Ta) 및 산소(O)와, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 반사율 조정층은, 추가로 붕소(B)를 포함하고, 상기 붕소(B)의 함유량은 5 원자％ 초과인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수층은, 상기 기판측의 표면을 포함하는 하면(下面) 영역과, 상기 기판과는 반대측의 표면을 포함하는 상면(上面) 영역을 포함하고,
상기 하면 영역의 상기 첨가 원소의 농도(원자％)가, 상기 상면 영역의 상기 첨가 원소의 농도(원자％)보다 높은 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡수층은, 상기 기판측의 표면을 포함하는 하면 영역과, 상기 기판과는 반대측의 표면을 포함하는 상면 영역을 포함하고,
상기 상면 영역의 상기 첨가 원소의 농도(원자％)가, 상기 하면 영역의 상기 첨가 원소의 농도(원자％)보다 높은 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 다층 반사막과 상기 흡수체막의 사이에 보호막을 포함하고,
상기 보호막은, 루테늄(Ru)과, 수소(H) 및 중수소(D)로부터 선택되는 적어도 1개의 첨가 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 흡수체막이 패터닝된 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하여 흡수체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
- EUV 광을 발하는 노광 광원을 갖는 노광 장치에, 제 7 항에 기재된 반사형 마스크를 세트하고, 피전사 기판 상에 형성되어 있는 레지스트막에 전사 패턴을 전사하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
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