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KR20110031906A - Ｅｕｖ 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크 - Google Patents

Ｅｕｖ 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크 Download PDF

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Publication number
KR20110031906A
KR20110031906A KR1020107026273A KR20107026273A KR20110031906A KR 20110031906 A KR20110031906 A KR 20110031906A KR 1020107026273 A KR1020107026273 A KR 1020107026273A KR 20107026273 A KR20107026273 A KR 20107026273A KR 20110031906 A KR20110031906 A KR 20110031906A
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KR
South Korea
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layer
low reflection
reflection layer
mask blank
euv
Prior art date
Application number
KR1020107026273A
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English (en)
Inventor
가즈유키 하야시
Original Assignee
아사히 가라스 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 아사히 가라스 가부시키가이샤 filed Critical 아사히 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

EUV 광 및 마스크 패턴의 검사광의 파장역에 대한 반사율이 낮고, 특히 마스크 패턴의 검사광의 전체 파장역 (190 ∼ 260 ㎚) 에 대해 저반사 특성을 나타내며, 또한 염소계 가스 에칭에 대해 에칭 속도가 빠른 저반사층을 갖는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제공. 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층과, EUV 광을 흡수하는 흡수체층과, 마스크 패턴의 검사광 (파장 190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층이 이 순서로 형성된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크로서, 상기 저반사층이 규소 (Si) 및 질소 (N) 를 합계 함유율로 95 at％ 이상 함유하고, Si 의 함유율이 5 ∼ 80 at％ 이며, N 의 함유율이 15 ∼ 90 at％ 인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.

Description

ＥＵＶ 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크{REFLECTIVE MASK BLANK FOR EUV LITHOGRAPHY}
본 발명은 반도체 제조 등에 사용되는 EUV (Extreme Ultra Violet : 극단 자외) 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크 (이하, 본 명세서에서 「EUV 마스크 블랭크」라고 한다) 에 관한 것이다.
종래, 반도체 산업에 있어서 Si 기판 등에 미세한 패턴으로 이루어지는 집적 회로를 형성하는 데에 있어서 필요한 미세 패턴의 전사 기술로서, 가시광이나 자외광을 사용한 포토리소그래피법이 이용되어 왔다. 그러나, 반도체 디바이스의 미세화가 가속되고 있는 한편, 종래의 포토리소그래피법의 한계에 가까워져 왔다. 포토리소그래피법의 경우, 패턴의 해상 한계는 노광 파장의 1/2 정도이며, 액침법을 이용해도 노광 파장의 1/4 정도인 것으로 알려져 있어, ArF 레이저 (193 ㎚) 의 액침법을 이용해도 45 ㎚ 정도가 한계일 것으로 예상된다. 그래서 45 ㎚ 이후의 노광 기술로서, ArF 레이저보다 더욱 단파장인 EUV 광을 사용한 노광 기술인 EUV 리소그래피 (EUVL) 가 유망시되고 있다. 본 명세서에서 EUV 광이란, 연(軟) X 선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장의 광선을 가리키며, 구체적으로는 파장 10 ∼ 20 ㎚ 정도, 특히 13.5 ㎚ ± 0.3 ㎚ 정도의 광선을 가리킨다.
EUV 광은 모든 물질에 대해 흡수되기 쉽고, 또한 이 파장에서 물질의 굴절률이 1 에 가깝기 때문에, 종래의 가시광 또는 자외광을 사용한 포토리소그래피와 같은 굴절 광학계를 사용할 수 없다. 이 때문에, EUV 광 리소그래피에서는 반사 광학계, 즉 반사형 포토마스크와 미러가 사용된다.
마스크 블랭크는 포토마스크 제조에 사용되는 패터닝 전의 적층체이다. EUV 마스크 블랭크의 경우, 유리 등의 기판 상에 EUV 광을 반사하는 반사층과, EUV 광을 흡수하는 흡수체층이 이 순서로 형성된 구조를 갖고 있다. 반사층으로는, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층시킴으로써 EUV 광을 층 표면에 조사했을 때의 광선 반사율이 높아진 다층 반사막이 통상적으로 사용된다. 흡수체층에는, EUV 광에 대한 흡수 계수가 높은 재료, 구체적으로는 예를 들어 Ta 나 Cr 을 주성분으로 하는 재료가 사용된다.
EUV 마스크 블랭크의 흡수체층 상에는, 마스크 패턴 검사광에 대한 저반사층이 통상적으로 형성되어 있다. 마스크 패턴 형성 후에 있어서의 패턴 결함의 유무에는, 심(深) 자외광의 파장역 (190 ∼ 260 ㎚) 의 광선이 사용된다. 상기 파장역의 광선을 사용한 패턴 검사에서는, 패터닝 공정에 의해 저반사층 및 흡수체층이 제거된 영역과, 저반사층 및 흡수체층이 남아 있는 영역의 반사율의 차, 즉 이들 영역의 표면에서의 반사광의 콘트라스트에 의해 패턴 결함의 유무가 검사된다. 마스크 패턴의 검사 감도를 향상시키기 위해서는, 콘트라스트를 크게 할 필요가 있고, 이를 위해서는 저반사층이 상기 파장역에 대해 저반사 특성일 것, 즉, 상기 파장역에 대한 반사율이 15 ％ 이하일 것이 요구된다.
특허문헌 1 에는, 탄탈붕소 합금의 질화물 (TaBN) 로 이루어지는 흡수체층 상에, 탄탈붕소 합금의 산화물 (TaBO) 또는 탄탈붕소 합금의 산질화물 (TaBNO) 로 이루어지는 저반사층을 형성하는 것이, 마스크 패턴의 검사광의 파장역 (190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 반사율이 낮은 점에서 바람직한 것으로 되어 있다.
또, 특허문헌 2, 3 에는, 마스크 패턴의 검사광의 파장역 (190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 반사율을 조정하기 위해, 흡수체층 상에 금속, 규소 (Si), 산소 (O) 및 질소 (N) 로 이루어지는 저반사층을 형성하는 것이 바람직한 것으로 되어 있다.
일본 공개특허공보 2004-6798호 일본 공개특허공보 2006-228767호 일본 공개특허공보 2007-335908호
특허문헌 1 내지 3 의 모든 경우에, 저반사층으로서 산화물 내지는 산질화물이 사용되고 있다. 이것은 저반사층에 산소를 가함으로써 190 ㎚ ∼ 260 ㎚ 부근의 파장에 대해 저반사 기능을 향상시키기 위한 것인데, 그 한편 저반사층에 산소를 가하면 이하에 서술하는 에칭 속도가 저하된다는 문제가 있다.
EUVL 용 마스크의 제조시, 흡수체층 및 저반사층에 패턴을 형성할 때에는, 통상적으로는 드라이 에칭 프로세스가 사용되고, 에칭 가스로는 염소계 가스 (또는 염소계 가스를 함유하는 혼합 가스) (이하, 이들을 총칭하여 염소계 가스라고 한다) 내지는 불소 가스 (또는 불소계 가스를 함유하는 혼합 가스) (이하, 이들을 총칭하여 불소계 가스라고 한다) 가 통상적으로 사용된다. 에칭 프로세스에 의해 반사층이 데미지를 받는 것을 방지할 목적에서, 반사층 상에 보호층으로서 Ru 또는 Ru 화합물을 함유하는 막이 형성되어 있는 경우에 보호층의 데미지가 적다는 점에서, 흡수체층에 대해서는 에칭 가스로서 주로 염소계 가스가 사용된다. 한편, 저반사층은 산소를 함유하기 때문에, 염소계 가스에서는 불소계 가스와 비교하여 에칭 레이트가 느려진다. 그 때문에, 저반사층의 에칭 프로세스에는 일반적으로는 불소계 가스가 사용되고 있다.
흡수체층 및 저반사층에 패턴을 형성하는 경우, 통상적으로는 상기와 같은 2 단계의 에칭 프로세스, 즉 저반사층에 대해서는 불소계 가스를 사용한 에칭 프로세스를 실시하고, 흡수체층에 대해서는 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스를 실시할 필요가 있다. 그러나, 이러한 2 단계의 에칭 프로세스를 실시한 경우, 2 개의 에칭 챔버가 필요해지기 때문에, 프로세스가 복잡해짐과 함께 챔버 이동 간의 오염도 염려된다. 또, 1 개의 챔버로 2 개의 에칭 프로세스를 실시하는 경우, 불소계 가스 및 염소계 가스라는 상이한 가스 종이 혼재하기 때문에, 챔버의 오염이 발생하거나 프로세스가 불안정화된다는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, EUV 마스크 블랭크로서의 특성이 우수하고, 특히 패턴 검사광의 파장역의 반사율이 낮고, 또한 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 있어서 충분한 에칭 속도를 갖는 저반사층을 구비한 EUV 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 저반사층을 Si 및 N 을 함유하는 막 (SiN 막) 으로 함으로써, 마스크 패턴의 검사광의 전체 파장역 (190 ∼ 260 ㎚) 에 대해 저반사층 특성을 갖고, 또한 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 대해 에칭 속도를 향상시킬 수 있는 것을 알아내었다.
또, 본 발명자들은 저반사층을 SiN 막에 Ge 또는 B 를 첨가한 막 (SiGeN 막, SiBN 막, SiGeBN 막 등) 으로 함으로써 더욱 저반사층 특성을 갖고, 또한 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 대해 에칭 속도를 향상시킬 수 있는 것을 알아내었다.
본 발명은 상기 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 이하의 요지를 갖는다.
(1) 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층과, EUV 광을 흡수하는 흡수체층과, 마스크 패턴의 검사광 (파장 190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층이 이 순서로 형성된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크로서,
상기 저반사층이, 규소 (Si) 및 질소 (N) 를 합계 함유율로 95 at％ 이상 함유하고,
Si 의 함유율이 5 ∼ 80 at％ 이며,
N 의 함유율이 15 ∼ 90 at％ 인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(2) 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층과, EUV 광을 흡수하는 흡수체층과, 마스크 패턴의 검사광 (파장 190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층이 이 순서로 형성된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크로서,
상기 저반사층이, 규소 (Si) 및 질소 (N) 를 함유하고, 추가로 게르마늄 (Ge) 및 붕소 (B) 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상을 함유하고,
Si, N, Ge 및 B 의 합계 함유율이 95 at％ 이상이고,
Si, Ge 및 B 의 합계 함유율이 5 ∼ 80 at％ 이고,
Si, Ge 및 B 의 조성비가 Si : (Ge ＋ B) ＝ 4 : 1 ∼ 9 : 1 이며,
N 의 함유율이 15 ∼ 90 at％ 인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(3) 상기 저반사층은, 산소 (O) 의 함유율이 5 at％ 미만인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(4) 상기 저반사층 표면의 표면 거칠기 (rms) 가 0.5 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(5) 상기 저반사층 표면의 결정 구조가 아모르퍼스인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(6) 상기 저반사층의 막 두께가 3 ∼ 30 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(7) 상기 흡수체층이 탄탈 (Ta) 을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(8) 상기 흡수체층이, 탄탈 (Ta) 을 주성분으로 하고, 하프늄 (Hf), 규소 (Si), 지르코늄 (Zr), 게르마늄 (Ge), 붕소 (B), 질소 (N) 및 수소 (H) 에서 선택되는 적어도 1 종류의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(9) 상기 흡수체층은, 산소 (O) 의 함유율이 25 at％ 미만인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(10) 상기 흡수체층 및 상기 저반사층의 합계 막 두께가 40 ∼ 200 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(11) 상기 반사층과 상기 흡수체층 사이에, 상기 흡수체층에 대한 패턴 형성시에 상기 반사층을 보호하기 위한 보호층이 형성되어 있고,
하기 식으로 나타내는 콘트라스트가 60 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
콘트라스트 (％) ＝ ((R2 - R1) / (R2 ＋ R1)) × 100
(식 중, R2 는 마스크 패턴의 검사광의 파장 (190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 보호층 표면에서의 반사율이며, R1 은 마스크 패턴의 검사광의 파장 (190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층 표면에서의 반사율이다)
(12) 상기 보호층이, Ru, Ru 화합물, SiO2 및 CrN 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 (11) 에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(13) 상기 마스크 패턴의 검사광의 파장 (190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한, 상기 저반사층 표면의 반사율이 15 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(14) 상기 저반사층이, 질소 (N) 를 함유하는 불활성 가스 분위기 중에서 Si 타깃을 사용한 스퍼터링법을 실시함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(15) 상기 저반사층이, 질소 (N) 를 함유하는 불활성 가스 분위기 중에서,
규소 (Si) 및 질소 (N) 를 함유하고, 추가로 게르마늄 (Ge) 및 붕소 (B) 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 타깃을 사용한 스퍼터링법을 실시함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 상기 (2) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
(16) 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층, EUV 광을 흡수하는 흡수체층, 및 마스크 패턴의 검사광 (파장 190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층을 이 순서로 형성함으로써 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조하는 방법으로서,
상기 저반사층이, 질소 (N) 를 함유하는 불활성 가스 분위기 중에서 Si 타깃을 사용한 스퍼터링법을 실시함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법.
(17) 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층, EUV 광을 흡수하는 흡수체층, 및 마스크 패턴의 검사광 (파장 190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층을 이 순서로 형성함으로써 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조하는 방법으로서,
상기 저반사층이, 질소 (N) 를 함유하는 불활성 가스 분위기 중에서 규소 (Si) 및 질소 (N) 를 함유하고, 추가로 게르마늄 (Ge) 및 붕소 (B) 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 타깃을 사용한 스퍼터링법을 실시함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법.
(18) 상기 (1) 내지 (15) 중 어느 하나에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 흡수체층 및 저반사층에 패터닝을 실시한 EUV 리소그래피용 반사형 마스크.
(19) 상기 (18) 에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 사용하여 피노광체에 노광을 실시함으로써 반도체 집적 회로를 제조하는 반도체 집적 회로의 제조 방법.
또한, 본 명세서에서는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 EUV 마스크 블랭크, 또 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 EUV 마스크라고 하는 경우도 있다.
본 발명의 EUV 마스크 블랭크는 저반사층에 산소를 함유하지 않기 때문에, 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 있어서도 종래의 저반사층과 비교하여 충분히 빠른 에칭 속도가 얻어진다. 그 때문에, 염소계 가스만으로 저반사층 및 흡수체층을 에칭할 수 있어, 에칭 프로세스 및 에칭 장치의 간이화가 기대됨과 함께, 에칭 프로세스에 있어서의 오염의 저감도 기대된다. 또한, 본 발명에서는 저반사층의 에칭 속도가 종래의 저반사층과 비교하여 빠르기 때문에, 레지스트를 현상황보다 얇게 할 수 있고, 결과적으로 더욱 미세한 패터닝 가공도 가능해질 것으로 기대된다.
도 1 은 본 발명의 EUV 마스크 블랭크의 일 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2 는 도 1 에 나타내는 EUV 마스크 블랭크 (1) 의 흡수체층 (14) 및 저반사층 (15) 에 패턴을 형성한 상태를 나타내고 있다.
발명을 실시하기 위한 형태
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 EUV 마스크 블랭크를 설명한다.
도 1 은 본 발명의 EUV 마스크 블랭크의 일 실시형태를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1 에 나타내는 마스크 블랭크 (1) 는, 기판 (11) 상에 EUV 광을 반사하는 반사층 (12) 과, EUV 광을 흡수하는 흡수체층 (14) 이 이 순서로 형성되어 있다. 반사층 (12) 과 흡수체층 (14) 사이에는, 흡수체층 (14) 에 패턴을 형성할 때에 반사층 (12) 을 보호하기 위한 보호층 (13) 이 형성되어 있다. 흡수체층 (14) 상에는 마스크 패턴의 검사광에 대한 저반사층 (15) 이 형성되어 있다. 단, 본 발명의 EUV 마스크 블랭크 (1) 에 있어서, 도 1 에 나타내는 구성 중, 기판 (11), 반사층 (12), 흡수체층 (14) 및 저반사층 (15) 만이 필수이며, 보호층 (13) 은 임의의 구성 요소이다.
이하, 마스크 블랭크 (1) 의 개개의 구성 요소에 대해 설명한다.
기판 (11) 은 EUV 마스크 블랭크용 기판으로서의 특성을 만족할 것이 요구된다. 그 때문에, 기판 (11) 은 저열팽창 계수 (구체적으로는, 20 ℃ 에서의 열팽창 계수가 0 ± 0.05 × 10-7/℃ 인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 0 ± 0.03 × 10-7/℃) 를 갖고, 평활성, 평탄도, 및 마스크 블랭크 또는 패턴 형성 후의 포토마스크의 세정 등에 사용하는 세정액에 대한 내성이 우수한 것이 바람직하다. 기판 (11) 으로는, 구체적으로는 저열팽창 계수를 갖는 유리, 예를 들어 SiO2-TiO2 계 유리 등을 사용하는데, 이것에 한정되지 않고 β 석영 고용체를 석출한 결정화 유리나 석영 유리나 실리콘이나 금속 등의 기판을 사용할 수도 있다.
기판 (11) 은 표면 거칠기 (rms) 0.15 ㎚ 이하의 평활한 표면과 100 ㎚ 이하의 평탄도를 갖고 있는 것이 패턴 형성 후의 포토마스크에 있어서 고반사율 및 전사 정밀도가 얻어지기 때문에 바람직하다. 또한, 여기에서 표면 거칠기 (rms) 는 JIS-B 0601 에 따른다.
기판 (11) 의 크기나 두께 등은 마스크의 설계값 등에 따라 적절히 결정되는 것이다. 이후에 나타내는 실시예에서는 외형적으로 가로세로 약 6 인치 (152 ㎜) 이고, 두께 약 0.25 인치 (6.3 ㎜) 인 SiO2-TiO2 계 유리를 사용하였다.
기판 (11) 의 반사층 (12) 이 형성되는 측의 표면에는 결점이 존재하지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 존재하는 경우라도, 오목 형상 결점 및/또는 볼록 형상 결점에 의해 위상 결점이 발생하지 않도록, 오목 형상 결점의 깊이 및 볼록 형상 결점의 높이가 2 ㎚ 이하이며, 또한 이들 오목 형상 결점 및 볼록 형상 결점의 반치폭이 60 ㎚ 이하인 것이 바람직하다.
반사층 (12) 은 EUV 마스크 블랭크의 반사층으로서 원하는 특성을 갖는 것인 한 특별히 한정되지 않는다. 여기에서 반사층 (12) 에 특히 요구되는 특성은, 고(高) EUV 광선 반사율일 것이다. 구체적으로는 EUV 광의 파장 영역의 광선을 입사각 6 도로 반사층 (12) 표면에 조사했을 때에, 파장 13.5 ㎚ 부근의 광선 반사율의 최대값이 60 ％ 이상인 것이 바람직하고, 65 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또, 반사층 (12) 상에 보호층 (13) 이나 저반사층 (15) 을 형성한 경우라도, 파장 13.5 ㎚ 부근의 광선 반사율의 최대값이 60 ％ 이상인 것이 바람직하고, 65 ％ 이상인 것이 보다 바람직하다.
반사층 (12) 은 고 EUV 광선 반사율을 달성할 수 있는 점에서, 통상적으로는 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 복수 회 적층시킨 다층 반사막이 반사층 (12) 으로서 사용된다. 반사층 (12) 을 이루는 다층 반사막에 있어서, 고굴절률층에는 Mo 가 널리 사용되고, 저굴절률층에는 Si 가 널리 사용된다. 즉, Mo/Si 다층 반사막이 가장 일반적이다. 단, 다층 반사막은 이것에 한정되지 않고, Ru/Si 다층 반사막, Mo/Be 다층 반사막, Mo 화합물/Si 화합물 다층 반사막, Si/Mo/Ru 다층 반사막, Si/Mo/Ru/Mo 다층 반사막, Si/Ru/Mo/Ru 다층 반사막도 사용할 수 있다.
반사층 (12) 을 이루는 다층 반사막을 구성하는 각 층의 막 두께 및 층의 반복 단위의 수는, 사용하는 막 재료 및 반사층에 요구되는 EUV 광선 반사율에 따라 적절히 선택할 수 있다. Mo/Si 반사막을 예로 들면, EUV 광선 반사율의 최대값이 60 ％ 이상인 반사층 (12) 으로 하기 위해서는, 다층 반사막은 막 두께 2.3 ± 0.1 ㎚ 의 Mo 층과, 막 두께 4.5 ± 0.1 ㎚ 의 Si 층을 반복 단위수가 30 ∼ 60 이 되도록 적층시키면 된다.
또한, 반사층 (12) 을 이루는 다층 반사막을 구성하는 각 층은, 마그네트론 스퍼터링법, 이온 빔 스퍼터링법 등, 주지된 성막 방법을 이용하여 원하는 두께가 되도록 성막하면 된다. 예를 들어, 이온 빔 스퍼터링법을 이용하여 Si/Mo 다층 반사막을 형성하는 경우, 타깃으로서 Si 타깃을 사용하고, 스퍼터 가스로서 Ar 가스 (가스압 1.3 × 10-2 ㎩ ∼ 2.7 × 10-2 ㎩) 를 사용하여, 이온 가속 전압 300 ∼ 1500 V, 성막 속도 0.03 ∼ 0.3 ㎚/sec 로 두께 4.5 ㎚ 가 되도록 Si 막을 성막하고, 다음으로 타깃으로서 Mo 타깃을 사용하고, 스퍼터 가스로서 Ar 가스 (가스압 1.3 × 10-2 ㎩ ∼ 2.7 × 10-2 ㎩) 를 사용하여, 이온 가속 전압 300 ∼ 1500 V, 성막 속도 0.03 ∼ 0.3 ㎚/sec 로 두께 2.3 ㎚ 가 되도록 Mo 막을 성막하는 것이 바람직하다. 이것을 1 주기로 하여 Si 막 및 Mo 막을 바람직하게는 40 ∼ 50 주기 적층시킴으로써 Si/Mo 다층 반사막이 성막된다.
반사층 (12) 표면이 산화되는 것을 방지하기 위해, 반사층 (12) 을 이루는 다층 반사막의 최상층은 잘 산화되지 않는 재료의 층으로 하는 것이 바람직하다. 잘 산화되지 않는 재료의 층은 반사층 (12) 의 캡층으로서 기능한다. 캡층으로서 기능하는 잘 산화되지 않는 재료의 층의 구체예로는 Si 층을 예시할 수 있다. 반사층 (12) 을 이루는 다층 반사막이 Si/Mo 막인 경우, 최상층을 Si 층으로 함으로써, 그 최상층을 캡층으로서 기능시킬 수 있다. 그 경우 캡층의 막 두께는 9 ∼ 13 ㎚ 인 것이 바람직하다.
보호층 (13) 은 에칭 프로세스, 통상적으로는 드라이 에칭 프로세스에 의해 흡수체층 (14) 에 패턴을 형성할 때에, 반사층 (12) 이 에칭 프로세스에 의한 데미지를 받지 않도록 반사층 (12) 을 보호할 것을 목적으로 하여 형성된다. 따라서 보호층 (13) 의 재질로는 흡수체층 (14) 의 에칭 프로세스에 의한 영향을 잘 받지 않는, 요컨대 이 에칭 속도가 흡수체층 (14) 보다 느리고, 게다가 이 에칭 프로세스에 의한 데미지를 잘 받지 않는 물질이 선택된다. 이 조건을 만족하는 물질로는, 예를 들어 Cr, Al, Ta 및 이들의 질화물, Ru 및 Ru 화합물 (RuB, RuSi 등), 그리고 SiO2, Si3N4, Al2O3 이나 이들의 혼합물이 예시된다. 이들 중에서도, Ru 및 Ru 화합물 (RuB, RuSi 등), CrN 및 SiO2 가 바람직하고, Ru 및 Ru 화합물 (RuB, RuSi 등) 이 특히 바람직하다.
보호층 (13) 의 두께는 1 ∼ 60 ㎚ 인 것이 바람직하고, 1 ∼ 20 ㎚ 인 것이 보다 바람직하다.
보호층 (13) 은 마그네트론 스퍼터링법, 이온 빔 스퍼터링법 등 주지된 성막 방법을 이용하여 성막한다. 마그네트론 스퍼터링법에 의해 Ru 막을 성막하는 경우, 타깃으로서 Ru 타깃을 사용하고, 스퍼터 가스로서 Ar 가스 (가스압 1 × 10-2 ㎩ ∼ 10 × 10-1 ㎩) 를 사용하여 투입 전력 30 ∼ 1500 V, 성막 속도 0.02 ∼ 1 ㎚/sec 로 두께 2 ∼ 5 ㎚ 가 되도록 성막하는 것이 바람직하다.
흡수체층 (14) 에 특히 요구되는 특성은 EUV 광선 반사율이 매우 낮을 것이다. 구체적으로는, EUV 광의 파장 영역의 광선을 흡수체층 (14) 표면에 조사했을 때에, 파장 13.5 ㎚ 부근의 최대 광선 반사율이 5 ％ 이하, 특히 3 ％ 이하, 나아가서는 1 ％ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 EUV 마스크 블랭크 (1) 에 있어서는, EUV 광의 파장 영역의 광선을 저반사층 (15) 표면에 조사했을 때에도, 파장 13.5 ㎚ 부근의 최대 광선 반사율이 5 ％ 이하, 특히 3 ％ 이하, 나아가서는 1 ％ 이하인 것이 바람직하다.
상기 특성을 달성하기 위해, 흡수체층 (14) 은 EUV 광의 흡수 계수가 높은 재료로 구성된다. EUV 광의 흡수 계수가 높은 재료로는, 탄탈 (Ta) 을 주성분으로 하는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 「탄탈 (Ta) 을 주성분으로 하는 재료」라고 한 경우, 당해 재료 중 Ta 를 40 at％ (원자％, 이하 동일) 이상, 바람직하게는 50 at％ 이상, 보다 바람직하게는 55 at％ 이상 함유하는 재료를 의미한다.
흡수체층 (14) 에 사용하는 Ta 를 주성분으로 하는 재료는, Ta 이외에 하프늄 (Hf), 규소 (Si), 지르코늄 (Zr), 게르마늄 (Ge), 붕소 (B) 및 질소 (N) 에서 선택되는 적어도 하나의 원소를 함유해도 된다. Ta 이외의 상기 원소를 함유하는 재료의 구체예로는, 예를 들어 TaN, TaHf, TaHfN, TaBSi, TaBSiN, TaB, TaBN, TaSi, TaSiN, TaGe, TaGeN, TaZr, TaZrN 등을 들 수 있다.
단, 흡수체층 (14) 중의 산소 (O) 함유율이 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로는 흡수체층 (14) 중의 O 의 함유율이 25 at％ 미만인 것이 바람직하다. 흡수체층 (14) 에 패턴을 형성할 때에는, 통상적으로는 드라이 에칭 프로세스가 사용되고, 에칭 가스로는 염소계 가스 또는 불소계 가스가 통상적으로 사용된다. 에칭 프로세스에 의해 반사층이 데미지를 받는 것을 방지할 목적에서, 반사층 상에 보호층으로서 Ru 또는 Ru 화합물을 함유하는 막이 형성되어 있는 경우, 보호층의 데미지가 적은 점에서, 에칭 가스로서 주로 염소계 가스가 사용된다. 그러나, 염소계 가스를 사용하여 드라이 에칭 프로세스를 실시하는 경우에, 흡수체층 (14) 이 산소를 함유하고 있으면 에칭 속도가 저하되고, 레지스트 데미지가 커져 바람직하지 않다. 흡수체층 (14) 중의 산소의 함유율은, 15 at％ 이하인 것이 바람직하고, 10 at％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 5 at％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또한 후술하는 저반사층 및 흡수체층의 산소 함유량이 양자 모두 10 at％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 특히 5 at％ 이하인 것이 바람직하다.
흡수체층 (14) 은 흡수체층 (14) 과 저반사층 (15) 의 합계 막 두께가 40 ∼ 200 ㎚ 가 되도록 막 두께를 설정하는 것이 바람직하고, 양자의 합계 막 두께가 50 ∼ 200 ㎚ 가 되도록 막 두께를 설정하는 것이 보다 바람직하다. 양자의 합계 막 두께가 50 ∼ 150 ㎚ 가 되도록 막 두께를 설정하는 것이 더욱 바람직하고, 특히 50 ∼ 100 ㎚ 가 되도록 막 두께를 설정하는 것이 바람직하다.
상기한 구성의 흡수체층 (14) 은 공지된 성막 방법, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링법 또는 이온 빔 스퍼터링법을 실시함으로써 형성할 수 있다.
예를 들어, 흡수체층 (14) 으로서, 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 TaHf 막을 형성하는 경우, 이하의 조건에서 실시하면 된다.
스퍼터링 타깃 : TaHf 화합물 타깃 (Ta ＝ 30 ∼ 70 at％, Hf ＝ 70 ∼ 30 at％)
스퍼터 가스 : Ar 가스 등의 불활성 가스 (가스압 1 × 10-1 ㎩ ∼ 50 × 10-1 ㎩, 바람직하게는 1 × 10-1 ㎩ ∼ 40 × 10-1 ㎩, 보다 바람직하게는 1 × 10-1 ㎩ ∼ 30 × 10-1 ㎩)
성막 전 진공도 : 1 × 10-4 ㎩ 이하, 바람직하게는 1 × 10-5 ㎩ 이하, 보다 바람직하게는 10-6 ㎩ 이하
투입 전력 : 30 ∼ 1000 W, 바람직하게는 50 ∼ 750 W, 보다 바람직하게는 80 ∼ 500 W
성막 속도 : 2 ∼ 60 ㎚/min, 바람직하게는 3.5 ∼ 45 ㎚/min, 보다 바람직하게는 5 ∼ 30 ㎚/min
또, 흡수체층 (14) 으로서, 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 TaN 층을 형성하는 경우, 이하의 조건에서 실시하면 된다.
스퍼터링 타깃 : Ta 타깃
스퍼터 가스 : Ar 가스 등의 불활성 가스로 희석시킨 N2 가스 (가스압 1 × 10-1 ㎩ ∼ 50 × 10-1 ㎩, 바람직하게는 1 × 10-1 ㎩ ∼ 40 × 10-1 ㎩, 보다 바람직하게는 1 × 10-1 ㎩ ∼ 30 × 10-1 ㎩)
성막 전 진공도 : 1 × 10-4 ㎩ 이하, 바람직하게는 1 × 10-5 ㎩ 이하, 보다 바람직하게는 10-6 ㎩ 이하
투입 전력 : 30 ∼ 1000 W, 바람직하게는 50 ∼ 750 W, 보다 바람직하게는 80 ∼ 500 W
성막 속도 : 2 ∼ 60 ㎚/min, 바람직하게는 3.5 ∼ 45 ㎚/min, 보다 바람직하게는 5 ∼ 30 ㎚/min
저반사층 (15) 은 마스크 패턴의 검사에 사용하는 검사광의 파장에 대해 저반사 특성을 나타내는 막으로 구성된다. EUV 마스크를 제작할 때, 흡수체층에 패턴을 형성한 후, 이 패턴이 설계대로 형성되어 있는지 여부를 검사한다. 이 마스크 패턴의 검사에서는 검사광으로서 현재는 257 ㎚ 정도의 광을 사용한 검사기가 사용되고 있다. 그러나, 패턴 폭이 작아짐에 따라 검사광에 사용되는 파장도 짧아져, 향후 190 ∼ 199 ㎚ 의 파장이 사용될 것으로 예측된다. 요컨대, 이러한 파장의 검사광에 대한 반사율의 차 (구체적으로는, 흡수체층 (14) 이 패턴 형성에 의해 제거되어 노출된 면과, 패턴 형성에 의해 제거되지 않고 남은 흡수체층 (14) 표면의 반사율의 차), 즉, 이들 면에서의 반사광의 콘트라스트에 의해 검사된다. 여기에서 전자는 반사층 (12) 표면이다. 단, 반사층 (12) 상에 보호층 (13) 이 형성되어 있는 경우, 보호층 (13) 표면이다. 따라서, 검사광의 파장에 대한 반사층 (12) 표면 또는 보호층 (13) 표면과, 흡수체층 (14) 표면의 반사율의 차가 작으면, 검사시의 콘트라스트가 나빠져 정확한 검사를 할 수 없게 된다.
상기한 구성의 흡수체층 (14) 은 EUV 광선 반사율이 매우 낮고, EUV 마스크 블랭크 (1) 의 흡수체층으로서 우수한 특성을 갖고 있지만, 검사광의 파장에 대해 본 경우, 광선 반사율이 반드시 충분히 낮다고는 할 수 없다. 이 결과, 검사광의 파장에 대한 흡수체층 (14) 표면의 반사율과 보호층 (13 (또는 반사층 (12)) 표면의 반사율의 차가 작아져, 검사시의 콘트라스트가 충분히 얻어지지 않을 가능성이 있다. 검사시의 콘트라스트가 충분히 얻어지지 않으면, 마스크 패턴의 검사에 있어서 패턴의 결함을 충분히 판별할 수 없어, 정확한 결함 검사를 실시할 수 없게 된다.
본 발명의 EUV 마스크 블랭크 (1) 에서는, 흡수체층 (14) 상에 마스크 패턴의 검사광에 대한 저반사층 (15) 을 형성함으로써, 검사시의 콘트라스트가 양호해진다. 또한, 본 발명의 EUV 마스크 블랭크 (1) 의 경우, 반사광의 콘트라스트는 검사광의 파장에 대한, 반사층 (12) 표면과 저반사층 (15) 표면의 반사율의 차이다. 단, 반사층 (12) 상에 보호층 (13) 이 형성되어 있는 경우, 보호층 (13) 표면과 저반사층 (15) 표면의 반사율의 차이다.
본 발명의 EUV 마스크 블랭크 (1) 에서는, 흡수체층 (14) 상에 저반사층 (15) 을 형성함으로써, 마스크 패턴의 검사광의 전체 파장역 (190 ∼ 260 ㎚) 에 대해 광선 반사율이 매우 낮아진다. 구체적으로는, 마스크 패턴의 검사광의 파장역 (190 ∼ 260 ㎚) 의 광선을 저반사층 (15) 표면에 조사했을 때에, 그 검사광의 전체 파장역 (190 ∼ 260 ㎚) 에 대해 저반사층 (15) 표면의 광선 반사율이 15 ％ 이하인 것이 바람직하고, 10 ％ 이하인 것이 보다 바람직하며, 8 ％ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
마스크 패턴의 검사광의 전체 파장역 (190 ∼ 260 ㎚) 에 대해 저반사층 (15) 표면의 최대 광선 반사율이 15 ％ 이하이면, 마스크 패턴의 검사광의 파장을 불문하고 검사시의 콘트라스트가 양호하다. 구체적으로는, 마스크 패턴의 검사광의 전체 파장역 (190 ∼ 260 ㎚) 에 대해, 반사층 (12) 표면에서의 반사광 (반사층 (12) 상에 보호층 (13) 이 형성되어 있는 경우에는 보호층 (13) 표면에서의 반사광) 과, 저반사층 (15) 표면에서의 반사광의 콘트라스트가 60 ％ 이상이 된다.
본 명세서에서 콘트라스트는 하기 식을 이용하여 구할 수 있다.
콘트라스트 (％) ＝ ((R2 - R1) / (R2 ＋ R1)) × 100
여기에서 R2 는 검사광의 파장에 대한 반사층 (12) 표면에서의 반사율이다. 단, 반사층 (12) 상에 보호층 (13) 이 형성되어 있는 경우에는 보호층 (13) 표면에서의 반사율이다. R1 은 검사광의 파장에 대한 저반사층 (15) 표면에서의 반사율이다. 또한, 상기 R1 및 R2 는 도 2 에 나타내는 바와 같이, 도 1 에 나타내는 EUV 마스크 블랭크 (1) 의 흡수체층 (14) 및 저반사층 (15) 에 패턴을 형성한 상태에서 측정한다. 상기 R2 는 도 2 중, 패턴 형성에 의해 흡수체층 (14) 및 저반사층 (15) 이 제거되어 외부에 노출된 반사층 (12) 표면 또는 보호층 (13) 표면에서 측정한 값이며, R1 은 패턴 형성에 의해 제거되지 않고 남은 저반사층 (15) 표면에서 측정한 값이다.
본 발명에 있어서 상기 식으로 나타내는 콘트라스트가 65 ％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 70 ％ 이상인 것이 더욱 바람직하다.
저반사층 (15) 은 상기 특성을 달성하기 위해, 마스크 패턴의 검사광의 파장역에 대한 굴절률이 흡수체층 (14) 보다 높은 재료로 구성되고, 그 결정 상태가 아모르퍼스인 것이 바람직하다. 이것에 추가하여, 저반사층 (15) 은 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에서 충분한 에칭 속도를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 EUV 마스크 블랭크 (1) 의 저반사층 (15) 에서는, 규소 (Si) 및 질소 (N) 를 합계 함유율로 95 at％ 이상 함유함으로써 상기 특성을 달성한다.
저반사층 (15) 은 이들 원소를 이하에 서술하는 특정한 비율로 함유하는 것이 바람직하다.
저반사층 (15) 은 Si 의 함유율이 5 ∼ 80 at％ 인 것이 바람직하고, N 의 함유율이 15 ∼ 90 at％ 인 것이 바람직하다 (이러한 조성을 갖는 저반사층 (15) 을 이하 「SiN 막」이라고도 한다). Si 의 함유율이 5 at％ 미만이면, 저반사층 (15) 의 도전성이 저하되어 저반사층 (15) 에 전자선 묘화할 때에 차지 업의 문제가 발생할 가능성이 있다. Si 의 함유율이 80 at％ 초과이면, 마스크 패턴의 검사광의 파장역에 대한 광선 반사율을 충분히 낮게 할 수 없을 가능성이 있다. 또, N 의 함유율이 15 at％ 보다 낮은 경우, 마스크 패턴의 검사광의 파장역에 대한 광선 반사율을 충분히 낮게 할 수 없을 가능성이 있다. N 의 함유율이 90 at％ 보다 높은 경우, 저반사층 (15) 의 내산성이 저하되고, 저반사층 (15) 의 절연성이 증가하여 저반사층 (15) 에 전자선 묘화할 때에 차지 업이 일어나거나 하는 문제가 발생할 가능성이 있다.
Si 의 함유율은 10 ∼ 80 at％ 인 것이 보다 바람직하고, 20 ∼ 80 at％ 인 것이 더욱 바람직하며, 30 ∼ 70 at％ 인 것이 특히 바람직하다. 또, N 의 함유율은 15 ∼ 85 at％ 인 것이 보다 바람직하고, 15 ∼ 75 at％ 인 것이 더욱 바람직하며, 25 ∼ 65 at％ 인 것이 특히 바람직하다.
또한, 저반사층 (15) 은 필요에 따라 Si 및 N 이외의 원소를 함유하고 있어도 된다. 이 경우, 저반사층 (15) 에 함유시키는 원소는, 마스크 패턴의 검사광의 파장역에 대한 저반사 특성 등의 마스크 블랭크로서의 적성을 만족시킬 필요가 있다.
저반사층 (15) 에 함유시킬 수 있는 원소의 일례로서, 게르마늄 (Ge) 및 붕소 (B) 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상을 들 수 있다. Ge 나 B 를 함유시킴으로써 결정 입경을 더욱 작게 할 수 있어, 저반사층 (15) 표면의 평활성을 향상시키는 효과를 갖는다. Ge 및 B 의 합계 첨가량은 0.5 ∼ 16 at％, 특히 1 ∼ 14 at％ 인 것이 바람직하다.
저반사층 (15) 이 Ge 나 B 를 함유하는 경우, Si, N, Ge 및 B 의 합계 함유율이 95 at％ 이상이고, Si, Ge 및 B 의 합계 함유율이 5 ∼ 80 at％ 이며, Si, Ge 및 B 의 조성비가 Si : (Ge ＋ B) ＝ 4 : 1 ∼ 9 : 1 인 것이 바람직하다. Si, N, Ge 및 B 의 합계 함유율이 95 at％ 미만이면, 저반사층 (15) 의 도전성이 저하되어 저반사층 (15) 에 전자선 묘화할 때에 차지 업의 문제가 발생할 가능성이 있다. Si, Ge 및 B 의 합계 함유율이 80 at％ 초과이면, 마스크 패턴의 검사광의 파장역에 대한 광선 반사율을 충분히 낮게 할 수 없을 가능성이 있다. 또한, (Ge ＋ B) 란, Ge 와 B 를 양방 모두 함유하는 것을 의미하는 것이 아니라, 어느 일방을 함유하는 경우도 포함한다.
저반사층 (15) 이 Ge 또한/또는 B 를 함유하는 경우, 저반사층 (15) 에서의 N 의 함유율은 15 ∼ 90 at％ 인 것이 바람직하다. N 의 함유율이 15 at％ 보다 낮은 경우, 마스크 패턴의 검사광의 파장역에 대한 광선 반사율을 충분히 낮게 할 수 없을 가능성이 있다. N 의 함유율이 90 at％ 보다 높은 경우, 저반사층 (15) 의 내산성이 저하되고, 저반사층 (15) 의 절연성이 증가하여 저반사층 (15) 에 전자선 묘화할 때에 차지 업이 일어나거나 하는 문제가 발생할 가능성이 있다.
상기 이유에 의해, Si, Ge 및 B 의 합계 함유율은 7 ∼ 80 at％ 인 것이 보다 바람직하고, 10 ∼ 80 at％ 인 것이 더욱 바람직하다. 또, Si, Ge 및 B 의 조성비는 4 : 1 ∼ 8 : 1 인 것이 보다 바람직하고, 4 : 1 ∼ 7 : 1 인 것이 더욱 바람직하다. 또, N 의 함유율은 15 ∼ 88 at％ 인 것이 보다 바람직하고, 15 ∼ 85 at％ 인 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 EUV 마스크 블랭크는 저반사층을 종래의 마스크 블랭크와 같은 산화물, 산질화물과 같은 산소를 함유하는 조성이 아니라, Si 및 N 을 합계 함유율로 95 at％ 이상, 나아가서는 98 at％ 이상 함유하는 조성으로 함으로써, 마스크 패턴의 검사광의 파장역에 대한 광선 반사율을 충분히 낮게 하여, 검사시에 양호한 콘트라스트를 얻을 수 있다. 또한 Ge 나 B 를 함유함으로써, 더욱 더 마스크 패턴의 검사광의 파장역에 대한 광선 반사율을 충분히 낮게 하여, 검사시에 양호한 콘트라스트를 얻을 수 있다.
그리고, 산소를 함유하지 않는 조성으로 저반사층에 요구되는 특성을 달성함으로써, 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 대해 충분한 에칭 속도를 갖는다.
또한, 저반사층이 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 대해 충분한 에칭 속도를 갖는 것을 나타내는 지표로는, 반사층 (단, 통상적으로는 반사층 상에 보호층이 형성되어 있기 때문에 보호층) 과의 에칭 선택비를 사용할 수 있다. 반사층 (또는 보호층) 과의 에칭 선택비는, 흡수체층이 반사층 (또는 보호층) 과의 관계에서 충분한 에칭 속도를 갖는 것을 나타내는 지표로서 사용되는 것이다. 이것을 저반사층에 적용함으로써 저반사층이 충분한 에칭 속도를 갖고 있다는 것을 판단할 수 있다.
본 명세서에서 에칭 선택비는, 하기 식을 이용하여 계산할 수 있다.
에칭 선택비
＝ (저반사층 (또는 흡수체층) 의 에칭 속도) / (반사층 (또는 보호층) 의 에칭 속도)
흡수체층의 경우, 상기 식에 의해 얻어지는 에칭 선택비가 10 이상이 바람직하고, 11 이상인 것이 더욱 바람직하고, 12 이상인 것이 더욱 바람직한 것으로 되어 있다. 따라서, 저반사층의 경우에 상기 식에 의해 얻어지는 에칭 선택비가 상기 범위이면, 저반사층이 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 대해 충분한 에칭 속도를 갖게 된다.
상기 서술한 점에서 분명한 바와 같이, 저반사층 (15) 중에는 산소 (O) 를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 흡수체층 (15) 중의 O 의 함유율이 5 at％ 미만인 것이 바람직하다. 흡수체층 (14) 에 대해 상기 서술한 같이 흡수체층 (14) 및 그 위에 있는 저반사층 (15) 에 패턴을 형성할 목적에서 염소계 가스를 사용하여 드라이 에칭 프로세스를 실시하는 경우에, 저반사층 (15) 이 산소를 함유하고 있으면, 에칭 속도가 저하되고 레지스트 데미지가 커져 바람직하지 않다.
흡수체층 (15) 중의 산소의 함유율은 4 at％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 3 at％ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 불가피 불순물 이외에 산소를 실질적으로 함유하지 않는 것이 특히 바람직하다.
저반사층 (15) 이 SiN 막인 경우, 성막시에 사용하는 타깃으로부터의 B 를 0.1 ∼ 5 at％ 함유해도 된다.
저반사층 (15) 은 상기 구성인 점에서 그 결정 상태는 아모르퍼스인 것이 바람직하다. 또한, 본 명세서에서 「결정 상태가 아모르퍼스인」이라고 한 경우, 전혀 결정 구조를 갖지 않는 아모르퍼스 구조로 되어 있는 것 이외에, 미(微)결정 구조인 것을 포함한다.
저반사층 (15) 이 아모르퍼스 구조의 막 또는 미결정 구조의 막인 점에서, 저반사층 (15) 표면의 표면 거칠기 (rms) 가 0.5 ㎚ 이하인 것이 바람직하다. 여기에서 흡수체층 (15) 표면의 표면 거칠기는 원자간력 현미경 (Atomic Force Microscope) 을 사용하여 측정할 수 있다. 저반사층 (15) 표면의 표면 거칠기가 크면, 저반사층 (15) 에 형성되는 패턴의 에지 러프니스가 커져, 패턴의 치수 정밀도가 나빠진다. 패턴이 미세해짐에 따라 에지 러프니스의 영향이 현저해지기 때문에, 저반사층 (15) 표면은 평활할 것이 요구된다.
저반사층 (15) 표면의 표면 거칠기 (rms) 가 0.5 ㎚ 이하이면, 저반사층 (15) 표면이 충분히 평활하기 때문에, 에지 러프니스의 영향에 의해 패턴의 치수 정밀도가 악화될 우려가 없다. 저반사층 (15) 표면의 표면 거칠기 (rms) 는 0.4 ㎚ 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.3 ㎚ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 저반사층 (15) 의 결정 상태가 아모르퍼스인 것, 즉 아모르퍼스 구조인 것, 또는 미결정 구조인 것은, X 선 회절 (XRD) 법에 의해 확인할 수 있다. 저반사층 (15) 의 결정 상태가 아모르퍼스 구조이거나 또는 미결정 구조이면, XRD 측정에 의해 얻어지는 회절 피크에서 샤프한 피크를 볼 수 없다.
상기 서술한 바와 같이, 흡수체층 (14) 과 저반사층 (15) 의 합계 막 두께가 40 ∼ 200 ㎚ 인 것이 바람직하고, 50 ∼ 200 ㎚ 인 것이 보다 바람직하고, 50 ∼ 150 ㎚ 인 것이 더욱 바람직하며, 50 ∼ 100 ㎚ 인 것이 특히 바람직하다. 단, 저반사층 (15) 의 막 두께가 흡수체층 (14) 의 막 두께보다 크면, 흡수체층 (14) 에서의 EUV 광 흡수 특성이 저하될 우려가 있기 때문에, 저반사층 (15) 의 막 두께는 흡수체층의 막 두께보다 작은 것이 바람직하다. 이 때문에, 저반사층 (15) 의 두께는 3 ∼ 30 ㎚ 인 것이 바람직하고, 5 ∼ 20 ㎚ 인 것이 보다 바람직하다.
상기한 구성의 저반사층 (15) 은, 저반사층 (15) 이 SiN 막인 경우, Si 타깃을 사용한 스퍼터링법, 예를 들어, 마그네트론 스퍼터링법 또는 이온 빔 스퍼터링법을 실시함으로써 형성할 수 있다. Si 타깃은 B 를 0.1 ∼ 10 at％ 함유해도 된다.
또, Si 타깃에 Ge 나 B 를 함유시킨 타깃을 사용하여 스퍼터링법, 예를 들어, 마그네트론 스퍼터링법 또는 이온 빔 스퍼터링법을 실시함으로써, 규소 (Si) 및 질소 (N) 를 함유하고, 추가로 게르마늄 (Ge) 및 붕소 (B) 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 저반사막을 형성할 수 있다.
상기한 구성의 저반사층 (15) 은, 아르곤 (Ar) 등의 불활성 가스로 희석시킨 질소 (N2) 가스 분위기 중에서, Si 타깃 (또는 Si 타깃에 Ge 나 B 를 함유시킨 타깃) 을 방전시킴으로써 형성한다. 에칭 속도의 면에서, 형성되는 저반사층 (15) 에 산소 원자가 함유되지 않도록, 스퍼터 가스 중의 산화성 가스 (예를 들어, O2, CO, CO2, H2O, NO 등) 의 합계 분압이 1 × 10-4 ㎩ 이하인 환경에서 실시하는 것이 바람직하다.
상기한 방법으로 흡수체층 (14) 상에 저반사층 (15) 을 형성하기 위해서는, 구체적으로는 이하의 성막 조건에서 실시하면 된다.
저반사층 (15 ; SiN 막) 의 성막 조건
타깃 : Si 타깃
스퍼터 가스 : Ar 과 N2 의 혼합 가스 (Ar 가스 농도 3 ∼ 80 vol％, 바람직하게는 5 ∼ 70 vol％, 보다 바람직하게는 10 ∼ 60 vol％, N2 가스 농도 3 ∼ 80 vol％, 바람직하게는 5 ∼ 70 vol％, 보다 바람직하게는 10 ∼ 60 vol％ ; 가스압 바람직하게는 1 × 10-2 ㎩ ∼ 40 × 10-1 ㎩, 보다 바람직하게는 1 × 10-1 ㎩ ∼ 30 × 10-1 ㎩)
투입 전력 : 30 ∼ 1000 W, 바람직하게는 50 ∼ 750 W, 보다 바람직하게는 80 ∼ 500 W
성막 속도 : 0.1 ∼ 60 ㎚/min, 바람직하게는 0.5 ∼ 45 ㎚/min, 보다 바람직하게는 1 ∼ 30 ㎚/min
또한, Ar 이외의 불활성 가스를 사용하는 경우, 그 불활성 가스의 농도가 상기한 Ar 가스 농도와 동일한 농도 범위로 한다.
저반사층 (15 ; SiGeN 막) 의 성막 조건
타깃 : SiGe 합금 타깃
스퍼터 가스 : Ar 과 N2 의 혼합 가스 (Ar 가스 농도 3 ∼ 80 vol％, 바람직하게는 5 ∼ 70 vol％, 보다 바람직하게는 10 ∼ 60 vol％, N2 가스 농도 3 ∼ 80 vol％, 바람직하게는 5 ∼ 70 vol％, 보다 바람직하게는 10 ∼ 60 vol％ ; 가스압 바람직하게는 1 × 10-2 ㎩ ∼ 40 × 10-1 ㎩, 보다 바람직하게는 1 × 10-1 ㎩ ∼ 30 × 10-1 ㎩)
투입 전력 : 30 ∼ 1000 W, 바람직하게는 50 ∼ 750 W, 보다 바람직하게는 80 ∼ 500 W
성막 속도 : 0.1 ∼ 60 ㎚/min, 바람직하게는 0.5 ∼ 45 ㎚/min, 보다 바람직하게는 1 ∼ 30 ㎚/min
저반사층 (15 ; SiBN 막) 의 성막 조건
타깃 : SiB 합금 타깃
스퍼터 가스 : Ar 과 N2 의 혼합 가스 (Ar 가스 농도 3 ∼ 80 vol％, 바람직하게는 5 ∼ 70 vol％, 보다 바람직하게는 10 ∼ 60 vol％, N2 가스 농도 3 ∼ 80 vol％, 바람직하게는 5 ∼ 70 vol％, 보다 바람직하게는 10 ∼ 60 vol％ ; 가스압 바람직하게는 1 × 10-2 ㎩ ∼ 40 × 10-1 ㎩, 보다 바람직하게는 1 × 10-1 ㎩ ∼ 30 × 10-1 ㎩)
투입 전력 : 30 ∼ 1000 W, 바람직하게는 50 ∼ 750 W, 보다 바람직하게는 80 ∼ 500 W
성막 속도 : 0.1 ∼ 60 ㎚/min, 바람직하게는 0.5 ∼ 45 ㎚/min, 보다 바람직하게는 1 ∼ 30 ㎚/min
저반사층 (15 ; SiGeBN 막) 의 성막 조건
타깃 : SiGeB 합금 타깃
스퍼터 가스 : Ar 과 N2 의 혼합 가스 (Ar 가스 농도 3 ∼ 80 vol％, 바람직하게는 5 ∼ 70 vol％, 보다 바람직하게는 10 ∼ 60 vol％, N2 가스 농도 3 ∼ 80 vol％, 바람직하게는 5 ∼ 70 vol％, 보다 바람직하게는 10 ∼ 60 vol％ ; 가스압 바람직하게는 1 × 10-2 ㎩ ∼ 40 × 10-1 ㎩, 보다 바람직하게는 1 × 10-1 ㎩ ∼ 30 × 10-1 ㎩)
투입 전력 : 30 ∼ 1000 W, 바람직하게는 50 ∼ 750 W, 보다 바람직하게는 80 ∼ 500 W
성막 속도 : 0.1 ∼ 60 ㎚/min, 바람직하게는 0.5 ∼ 45 ㎚/min, 보다 바람직하게는 1 ∼ 30 ㎚/min
또한, Ar 이외의 불활성 가스를 사용하는 경우, 그 불활성 가스의 농도가 상기한 Ar 가스 농도와 동일한 농도 범위로 한다.
본 발명의 EUV 마스크 블랭크 (1) 는, 반사층 (12), 보호층 (13), 흡수체층 (14) 및 저반사층 (15) 이외에, EUV 마스크 블랭크의 분야에서 공지된 기능막을 갖고 있어도 된다. 이러한 기능막의 구체예로는, 예를 들어 일본 공표특허공보 2003-501823호에 기재되어 있는 바와 같이, 기판의 정전 (靜電) 척킹을 재촉하기 위해, 기판의 이면측에 실시되는 고유전성 코팅을 들 수 있다. 여기에서 기판의 이면이란, 도 1 의 기판 (11) 에서 반사층 (12) 이 형성되어 있는 측과는 반대측의 면을 가리킨다. 이러한 목적에서 기판의 이면에 실시하는 고유전성 코팅은, 시트 저항이 100 Ω/□ 이하가 되도록 구성 재료의 전기 전도율과 두께를 선택한다. 고유전성 코팅의 구성 재료로는, 공지된 문헌에 기재되어 있는 것으로부터 폭 넓게 선택할 수 있다. 예를 들어, 일본 공표특허공보 2003-501823호에 기재된 고유전율의 코팅, 구체적으로는 실리콘, TiN, 몰리브덴, 크롬, 또는 TaSi 로 이루어지는 코팅을 적용할 수 있다. 고유전성 코팅의 두께는 예를 들어 10 ∼ 1000 ㎚ 로 할 수 있다.
고유전성 코팅은 공지된 성막 방법, 예를 들어, 마그네트론 스퍼터링법, 이온 빔 스퍼터링법과 같은 스퍼터링법, CVD 법, 진공 증착법, 전해 도금법을 이용하여 형성할 수 있다.
본 발명의 마스크 블랭크의 흡수체층을 적어도 패터닝함으로써 EUV 마스크를 제조할 수 있게 된다. 흡수체층의 패터닝 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 흡수체층 상에 레지스트를 도포하여 레지스트 패턴을 형성하고, 이것을 마스크로 하여 흡수체층을 에칭하는 방법을 채용할 수 있다. 레지스트의 재료나 레지스트 패턴의 묘화법은, 흡수체층의 재질 등을 고려하여 적절히 선택하면 된다. 흡수체층의 에칭 방법도 특별히 한정되지 않고, 반응성 이온 에칭 등의 드라이 에칭 또는 웨트 에칭을 채용할 수 있다. 흡수체층을 패터닝한 후, 레지스트를 박리액으로 박리시킴으로써 EUV 마스크가 얻어진다.
본 발명에 관련된 EUV 마스크를 사용한 반도체 집적 회로의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명은 EUV 광을 노광용 광원으로서 사용하는 포토리소그래피법에 의한 반도체 집적 회로의 제조 방법에 적용할 수 있다. 구체적으로는, 레지스트를 도포한 실리콘 웨이퍼 등의 기판을 스테이지 상에 배치하고, 반사경을 조합하여 구성한 반사형의 노광 장치에 상기 EUV 마스크를 설치한다. 그리고, EUV 광을 광원으로부터 반사경을 통해 EUV 마스크에 조사하고, EUV 광을 EUV 마스크에 의해 반사시켜 레지스트가 도포된 기판에 조사한다. 이 패턴 전사 공정에 의해 회로 패턴이 기판 상에 전사된다. 회로 패턴이 전사된 기판은, 현상에 의해 감광 부분 또는 비감광 부분을 에칭한 후, 레지스트를 박리시킨다. 반도체 집적 회로는 이러한 공정을 반복함으로써 제조된다.
실시예
이하, 실시예를 이용하여 본 발명을 더욱 설명한다.
실시예 1
본 실시예에서는 도 1 에 나타내는 EUV 마스크 블랭크 (1) 를 제조하였다.
성막용 기판 (11) 으로서, SiO2-TiO2 계 유리 기판 (외형적으로 가로세로 약 6 인치 (약 152 ㎜), 두께가 약 6.3 ㎜) 을 사용하였다. 이 유리 기판의 열팽창률은 0.02 × 10-7/℃, 영률은 67 ㎬, 푸아송비는 0.17, 비강성은 3.07 × 107 ㎡/s2 이다. 이 유리 기판을 연마에 의해 표면 거칠기 (rms) 가 0.15 ㎚ 이하의 평활한 표면과 100 ㎚ 이하의 평탄도로 형성하였다.
기판 (11) 의 이면측에는 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 두께 100 ㎚ 의 Cr 막을 성막함으로써, 시트 저항 100 Ω/□ 의 고유전성 코팅을 실시하였다.
평판 형상을 한 통상의 정전 척에, 형성한 Cr 막을 사용하여 기판 (11) (외형적으로 가로세로 약 6 인치 (152 ㎜), 두께 6.3 ㎜) 을 고정시키고, 그 기판 (11) 의 표면 상에 이온 빔 스퍼터링법을 이용하여 Si 막 및 Mo 막을 교대로 성막하는 것을 40 주기 반복함으로써, 합계 막 두께 272 ㎚ ((4.5 ㎚ ＋ 2.3 ㎚) × 40) 의 Si/Mo 다층 반사막 (반사층 (12)) 을 형성하였다.
또한, Si/Mo 다층 반사막 (반사층 (12)) 상에, 이온 빔 스퍼터링법을 이용하여 Ru 막 (막 두께 2.5 ㎚) 을 성막함으로써 보호층 (13) 을 형성하였다.
Si 막, Mo 막 및 Ru 막의 성막 조건은 이하와 같다.
Si 막의 성막 조건
타깃 : Si 타깃 (붕소 도프)
스퍼터 가스 : Ar 가스 (가스압 0.02 ㎩)
전압 : 700 V
성막 속도 : 0.077 ㎚/sec
막 두께 : 4.5 ㎚
Mo 막 의 성막 조건
타깃 : Mo 타깃
스퍼터 가스 : Ar 가스 (가스압 0.02 ㎩)
전압 : 700 V
성막 속도 : 0.064 ㎚/sec
막 두께 : 2.3 ㎚
Ru 막의 성막 조건
타깃 : Ru 타깃
스퍼터 가스 : Ar 가스 (가스압 0.02 ㎩)
전압 : 500 V
성막 속도 : 0.023 ㎚/sec
막 두께 : 2.5 ㎚
다음으로 보호층 (13) 상에, 흡수체층 (14) 으로서 Ta 와 Hf 를 함유하는 TaHf 막을 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 형성하였다.
흡수체층 (14 ; TaHf 막) 은 이하의 방법으로 성막하였다. 막 조성은 X 선 광전자 분광 장치 (X-ray Photoelectron Spectrometer) (PERKIN ELEMER-PHI 사 제조 : 번호 5500) 를 사용하여 측정한다. 흡수체층의 조성은 Ta : Hf ＝ 55 : 45 이다. 흡수체층에서의 O 함유율은 0.05 at％ 이하이다.
흡수체층 (14 ; TaHf 막) 의 성막 조건
타깃 : TaHf 화합물 타깃 (조성비 : Ta 55 at％, Hf 45 at％)
스퍼터 가스 : Ar 가스 (가스압 : 0.3 ㎩)
투입 전력 : 150 W
성막 속도 : 9.7 ㎚/min
막 두께 : 70 ㎚
성막 전 진공도 : 4 × 10-6 ㎩
다음으로 흡수체층 (14) 상에, Si 및 N 을 함유하는 저반사층 (15 ; SiN 막) 을 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 형성함으로써, 기판 (11) 상에 반사층 (12), 보호층 (13), 흡수체층 (14), 저반사층 (15) 이 이 순서로 형성된 EUV 마스크 블랭크 (1) 를 얻었다.
저반사층 (15 ; SiN 막) 의 성막 조건은 이하와 같다.
저반사층 (15 ; SiN 막) 의 성막 조건
타깃 : Si 타깃
스퍼터 가스 : Ar 과 N2 혼합 가스 (Ar : 20 vol％, N2 : 80 vol％, 가스압 : 0.3 ㎩)
투입 전력 : 150 W
성막 속도 : 2 ㎚/min
막 두께 : 10 ㎚
상기 순서로 얻어진 EUV 마스크 블랭크의 저반사층 (15 ; SiN 막) 에 대해 하기의 평가 (1) ∼ (5) 를 실시하였다.
(1) 막 조성
저반사층 (15 ; SiN 막) 의 조성을, X 선 광전자 분광 장치 (X-ray Photoelectron Spectrometer) (PERKIN ELEMER-PHI 사 제조 : 번호 5500) 를 사용하여 측정한다. 저반사층의 조성비 (at％) 는 Si : N ＝ 34 : 66 이다. 저반사층에서의 O 함유율은 5 at％ 이하이다.
(2) 결정 상태
저반사층 (15 ; SiN 막) 의 결정 상태를 X 선 회절 장치 (X-Ray Diffractmeter) (RIGAKU 사 제조) 로 확인하였다. 얻어지는 회절 피크에서는 샤프한 피크를 볼 수 없는 점에서, 저반사층 (15 ; SiN 막) 의 결정 상태가 아모르퍼스 구조 또는 미결정 구조인 것을 확인하였다.
(3) 표면 거칠기
저반사층 (15 ; SiN 막) 의 표면 거칠기는 원자간력 현미경 (SII 제조, SPI-3800) 을 사용하여 dynamic force mode 로 측정한다. 표면 거칠기의 측정 영역은 1 ㎛ × 1 ㎛ 이며, 캔틸레버에는 SI-DF40 (SII 제조) 을 사용하였다.
저반사층의 표면 거칠기 (rms) 는 0.45 ㎚ 였다.
(4) 패턴 검사 파장에 대한 반사 특성 평가 (콘트라스트 평가)
본 실시예에서는 보호층 (13 ; Ru 막) 까지 형성한 단계에서, 그 보호층 (13) 표면에서의 마스크 패턴의 검사광 (파장 257 ㎚, 199 ㎚, 193 ㎚) 의 반사율을 분광 광도계 (HITACH UV-4100) 를 사용하여 측정하였다. 또, 저반사층 (15 ; SiN 막) 을 형성한 후, 그 저반사층 표면에서의 마스크 패턴의 검사광의 반사율을 측정하였다. 그 결과, 보호층 (13) 표면에서의 파장 257 ㎚, 199 ㎚, 193 ㎚ 에 대한 반사율은 각각 56 ％, 53.6 ％, 55 ％ 였다. 한편, 저반사층 (15 ; SiN 막) 표면의 각 파장에 대한 반사율은 12.4 ％, 2.4 ％ 및 2.7 ％ 로서 모두 15 ％ 이하였다. 이들 결과와 상기한 식을 이용하여 콘트라스트를 구한 결과, 각 파장에서의 콘트라스트는 하기와 같았다.
파장 257 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 63.7 ％
파장 199 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 91.3 ％
파장 193 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 90.4 ％
마스크 패턴의 검사광의 모든 파장역에 대해, 보호층 (13) 표면과 저반사층 (15) 표면의 콘트라스트는 60 ％ 이상으로서, 충분한 콘트라스트가 얻어졌다. 얻어진 EUV 마스크 블랭크 (1) 에 대해, 저반사층 (15 ; SiN 막) 표면에 EUV 광 (파장 13.5 ㎚) 을 조사하여 EUV 광의 반사율을 측정한다. 그 결과, EUV 광의 반사율은 0.8 ％ 이다.
(5) 에칭 특성
에칭 특성에 대해서는 이하의 방법으로 평가하였다.
RF 플라스마 에칭 장치의 시료대 (4 인치 석영 기판) 상에, 시료로서 상기에 기재된 방법으로 SiN 막 또는 Ru 막이 각각 성막된 Si 칩 (10 ㎜ × 30 ㎜) 을 설치하였다. 이 상태에서 시료대에 설치된 Si 칩의 SiN 막 또는 Ru 막을 이하의 조건에서 플라스마 RF 에칭하였다.
바이어스 RF : 50 W
에칭 시간 : 120 sec
트리거 압력 : 3 ㎩
에칭 압력 : 1 ㎩
에칭 가스 : Cl2/Ar
가스 유량 (Cl2/Ar) : 20/80 sccm
전극 기판 간 거리 : 55 ㎜
상기 조건에서 성막한 Ru 막, 및 SiN 막에 대해 에칭 속도를 구하고, 하기 식을 이용하여 에칭 선택비를 구하여 저반사층의 에칭 특성을 평가하였다.
에칭 선택비
＝ (SiN 막의 에칭 속도) / (Ru 막의 에칭 속도)
SiN 막의 에칭 선택비는 이하와 같다.
SiN 의 에칭 속도 : 15.3 (㎚/min)
Ru 막의 에칭 속도 : 1.48 (㎚/min)
Ru 막과의 에칭 선택비 : 10.3
SiN 막은 Ru 막과의 에칭 선택비가 흡수체층에 요구되는 에칭 선택비 (10 이상) 를 만족하고 있어, 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 대해 충분한 에칭 속도를 갖는 것이 확인되었다.
실시예 2
본 실시예에서는 흡수체층 (14) 을 탄탈 (Ta) 과 질소 (N) 를 함유하는 TaN 막을 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 형성한 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 순서로 실시하였다.
흡수체층 (14 ; TaN 막) 은 이하의 방법으로 성막하였다. 막 조성은 실시예 1 과 동일하게 조사하였다. 흡수체층 (14) 의 조성은, Ta : N ＝ 57 : 43 이었다. 흡수체층에서의 O 함유율은 0.05 at％ 이하였다.
흡수체층 (14 ; TaN 막) 의 성막 조건
타깃 : Ta 타깃
스퍼터 가스 : Ar 과 N2 (Ar : 86 vol％, N2 : 14 vol％, 가스압 : 0.3 ㎩)
투입 전력 : 150 W
성막 속도 : 7.5 ㎚/min
막 두께 : 70 ㎚
성막 전 진공도 : 4 × 10-6 ㎩
다음으로 상기 흡수체층 (14 ; TaN) 막 상에, 실시예 1 과 동일한 순서로 저반사층 (15 ; SiN 막) 을 형성하여 EUV 마스크 블랭크 (1) 를 얻었다. 얻어진 EUV 마스크 블랭크 (1) 에 대해 실시예 1 과 동일한 순서로 반사 특성 평가 (콘트라스트 평가) 를 실시하였다.
저반사층 (15 ; SiN 막) 표면에서의 파장 257 ㎚, 199 ㎚, 193 ㎚ 에 대한 반사율은 12.9 ％, 3.5 ％ 및 6.3 ％ 로서, 모두 15 ％ 이하였다. 이들 결과 및 보호층 (13) 표면의 반사율로부터 상기한 식을 이용하여 콘트라스트를 구한 결과, 각 파장에서의 콘트라스트는 하기와 같았다.
파장 257 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 62.3 ％
파장 199 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 87.6 ％
파장 193 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 79.4 ％
마스크 패턴의 검사광의 모든 파장역에 대해, 보호층 (13) 표면과 저반사층 (15) 표면의 콘트라스트는 60 ％ 이상으로서, 충분한 콘트라스트가 얻어졌다. 얻어진 EUV 마스크 블랭크 (1) 에 대해, 저반사층 (15 ; SiN 막) 표면에 EUV 광 (파장 13.5 ㎚) 을 조사하여 EUV 광의 반사율을 측정한다. 그 결과, EUV 광의 반사율은 0.9 ％ 이다.
실시예 3
본 실시예에서는 저반사층 (15) 을 규소 (Si) 와 게르마늄 (Ge) 과 질소 (N) 를 함유하는 SiGeN 막을 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 형성한 것 이외에는 실시예 2 와 동일한 순서로 실시하여 EUV 마스크 블랭크 (1) 를 얻었다. 저반사층 (15 ; SiGeN 막) 은 이하의 방법으로 성막하였다.
저반사층 (15 ; SiGeN 막) 의 성막 조건
타깃 : SiGe 타깃
스퍼터 가스 : Ar 과 N2 혼합 가스 (Ar : 20 vol％, N2 : 80 vol％, 가스압 : 0.3 ㎩)
투입 전력 : 150 W
성막 속도 : 2 ㎚/min
막 두께 : 10 ㎚
저반사층 (15 ; SiGeN) 의 막 조성을 실시예 1 과 동일하게 조사한다. 저반사층 (15) 의 조성은 Si : Ge : N ＝ 29 : 5 : 66 이다. 저반사층에서의 O 함유율은 5 at％ 이하이다.
저반사층 (15 ; SiGeN) 의 결정 상태를 실시예 1 과 동일하게 조사하였다. 저반사층 (15) 의 결정 상태는 아모르퍼스 구조 또는 미결정 구조인 것을 확인하였다.
저반사층 (15 ; SiGeN) 의 표면 거칠기를 실시예 1 과 동일하게 조사하였다. 저반사층 (15) 의 표면 거칠기 (rms) 는 0.2 ㎚ 였다. 실시예 1 의 저반사층 (15 ; SiN) 과 비교하여, Ge 를 첨가함으로써 저반사층 (15 ; SiGeN) 의 표면 거칠기가 더욱 개선되는 것을 확인하였다.
얻어진 EUV 마스크 블랭크 (1) 에 대해 실시예 1 과 동일한 순서로 반사 특성 평가 (콘트라스트 평가) 를 실시하였다. 구체적으로는 저반사층 (15 ; SiGeN 막) 표면에서의 파장 257 ㎚, 199 ㎚, 193 ㎚ 에 대한 반사율은 10.9 ％, 10.0 ％ 및 11.0 ％ 로서, 모두 15 ％ 이하였다. 이들 결과 및 보호층 (13) 표면의 반사율로부터, 상기한 식을 이용하여 콘트라스트를 구한 결과, 각 파장에서의 콘트라스트는 하기와 같았다.
파장 257 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 70.8 ％
파장 199 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 80.3 ％
파장 193 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 78.3 ％
마스크 패턴의 검사광의 모든 파장역에 대해 보호층 (13) 표면과 저반사층 (15) 표면의 콘트라스트는 60 ％ 이상으로서, 충분한 콘트라스트가 얻어졌다. 얻어진 EUV 마스크 블랭크 (1) 에 대해 저반사층 (15 ; SiGeN 막) 표면에 EUV 광 (파장 13.5 ㎚) 을 조사하여 EUV 광의 반사율을 측정한다. 그 결과, EUV 광의 반사율은 0.9 ％ 였다.
저반사층 (15 ; SiGeN) 의 에칭 특성을 실시예 1 과 동일하게 조사한다. SiGeN 막의 에칭 선택비는 이하와 같다.
SiGeN 의 에칭 속도 : 15.0 (㎚/min)
Ru 막의 에칭 속도 : 1.48 (㎚/min)
Ru 막과의 에칭 선택비 : 10.1
SiGeN 막은 Ru 막과의 에칭 선택비가 흡수체층에 요구되는 에칭 선택비 (10 이상) 를 만족하고 있어, 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 대해 충분한 에칭 속도를 갖는 것이 확인된다.
비교예 1
비교예 1 은 저반사층이 탄탈하프늄 합금의 산질화물 (TaHfON 막) 인 것 이외에는 실시예 1 과 동일한 순서로 실시하였다. 즉 흡수체층 (14) 에 TaHf 막, 저반사층 (15) 에 TaHfON 의 구성으로 하였다. TaHfON 막은 TaHf 타깃 (Ta : Hf ＝ 55 at％ : 45 at％) 을 사용하여 이하의 조건에서 제조하였다. 저반사층 (15) 의 조성비 (at％) 는 실시예 1 과 동일한 방법으로 측정한다. 저반사층 (15) 의 조성비 (at％) 는 Ta : Hf : N : O ＝ 35 : 15 : 15 : 35 이다.
저반사층 (15 ; TaHfON 막) 의 성막 조건은 이하와 같다.
저반사층 (15 ; TaHfON 막) 의 성막 조건
타깃 : TaHf 화합물 타깃 (조성비 : Ta 55 at％, Hf 45 at％)
스퍼터 가스 : Ar 과 N2 와 O2 의 혼합 가스 (Ar : 45 vol％, N2 : 23 vol％, O2 : 32 vol％, 가스압 : 0.3 ㎩)
투입 전력 : 150 W
성막 속도 : 6.8 ㎚/min
막 두께 : 10 ㎚
상기 순서로 얻어지는 EUV 마스크 블랭크의 저반사층 (15 ; TaHfON 막) 에 대해, 실시예 1 과 동일하게 반사 특성의 평가를 실시하였다. 저반사층 (15 ; TaHfON 막) 표면에서의 파장 257 ㎚, 199 ㎚, 193 ㎚ 에 대한 반사율은 0.61 ％, 16.8 ％ 및 15.9 ％ 로서, 파장 199 ㎚ 및 193 ㎚ 에서는 반사율이 15 ％ 를 초과하였다. 이들 결과와 상기한 식을 이용하여 콘트라스트를 구한 결과, 각 파장에서의 콘트라스트는 하기와 같았다.
파장 257 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 97.8 ％
파장 199 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 52.1 ％
파장 193 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 55.1 ％
파장 257 ㎚ 에 대해서는 보호층 (13) 표면과 저반사층 (15) 표면의 콘트라스트는 90 ％ 이상으로 우수한 콘트라스트를 갖고 있었지만, 파장 193 및 199 ㎚ 에 대해서는 콘트라스트는 60 ％ 이하로서 충분한 콘트라스트가 얻어지지 않았다.
또, 실시예 1 과 동일하게 저반사층 (15 ; TaHfON) 의 에칭 특성의 평가를 실시하였다. TaHfON 의 에칭 선택비는 이하와 같다.
TaHfON 의 에칭 속도 : 2.5 (㎚/min)
Ru 막의 에칭 속도 : 1.48 (㎚/min)
Ru 막과의 에칭 선택비 : 1.6
TaHfON 막은 Ru 막과의 에칭 선택비가 흡수체층에 요구되는 에칭 선택비 (10 이상) 를 만족하고 있지 않아, 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 대해 충분한 에칭 속도를 갖고 있지 않은 것이 확인되었다.
비교예 2
비교예 2 는 저반사층이 탄탈 (Ta) 의 산질화물 (TaON 막) 인 것 이외에는 실시예 2 와 동일한 순서로 실시하였다. 즉 흡수체층 (14) 에 TaN 막, 저반사층 (15) 에 TaON 인 구성으로 하였다. TaON 막은 Ta 타깃을 사용하여 이하의 조건에서 제조하였다.
저반사층의 조성은, 실시예 1 과 동일한 방법으로 측정한다. 저반사층의 조성비 (at％) 는 Ta : N : O ＝ 50 : 15 : 35 이다.
저반사층 (15 ; TaON 막) 의 성막 조건은 이하와 같다.
저반사층 (15 ; TaON 막) 의 성막 조건
타깃 : Ta 타깃
스퍼터 가스 : Ar 과 N2 와 O2 (Ar : 50 vol％, N2 : 13 vol％, O2 : 37 vol％, 가스압 : 0.3 ㎩)
투입 전력 : 150 W
성막 속도 : 5.1 ㎚/min
막 두께 : 10 ㎚
상기 순서로 얻어진 EUV 마스크 블랭크의 저반사층 (15 ; TaON 막) 에 대해, 실시예 1 과 동일하게 반사 특성의 평가를 실시하였다. 저반사층 (15 ; TaON 막) 표면에서의 파장 257 ㎚, 199 ㎚, 193 ㎚ 에 대한 반사율은 9 ％, 22 ％ 및 23 ％ 이며 파장 199 ㎚ 및 193 ㎚ 에서는 반사율이 15 ％ 를 초과하였다. 이들 결과와 상기한 식을 이용하여 콘트라스트를 구한 결과, 각 파장에서의 콘트라스트는 하기와 같았다.
파장 257 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 72.3 ％
파장 199 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 41.8 ％
파장 193 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 41 ％
파장 257 ㎚ 에 대해서는 보호층 (13) 표면과 저반사층 (15) 표면의 콘트라스트는 70 ％ 이상으로 충분한 반사 콘트라스트를 갖고 있었지만, 파장 193 및 199 ㎚ 에 대해서는 반사 콘트라스트는 50 ％ 이하로서, 충분한 콘트라스트가 얻어지지 않았다.
또, 실시예 1 과 동일하게 저반사층 (15 ; TaON) 의 에칭 특성을 평가하였다. TaON 의 에칭 선택비는 이하와 같다.
TaON 의 에칭 속도 : 3 (㎚/min)
Ru 막의 에칭 속도 : 1.48 (㎚/min)
Ru 막과의 에칭 선택비 : 2
TaON 막은 Ru 막과의 에칭 선택비가 흡수체층에 요구되는 에칭 선택비 (10 이상) 를 만족하고 있지 않아, 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 대해 충분한 에칭 속도를 갖고 있지 않은 것이 확인되었다.
비교예 3
비교예 3 은 저반사층이 규소 (Si) 의 산질화물 (SiON 막) 인 것 이외에는 실시예 2 와 동일한 순서로 실시하였다. 즉 흡수체층 (14) 에 TaN 막, 저반사층 (15) 에 SiON 인 구성으로 하였다. SiON 막은 Si 타깃을 사용하여 이하의 조건에서 제조하였다.
저반사층의 조성은 실시예 1 과 동일한 방법으로 측정한다. 저반사층의 조성비 (at％) 는 Si : N : O ＝ 45 : 15 : 40 이다.
저반사층 (15 ; SiON 막) 의 성막 조건은 이하와 같다.
저반사층 (15 ; SiON 막) 의 성막 조건
타깃 : Si 타깃
스퍼터 가스 : Ar 과 N2 와 O2 (Ar : 50 vol％, N2 : 13 vol％, O2 : 37 vol％, 가스압 : 0.3 ㎩)
투입 전력 : 150 W
성막 속도 : 3 ㎚/min
막 두께 : 10 ㎚
상기 순서로 얻어진 EUV 마스크 블랭크의 저반사층 (15 ; SiON 막) 에 대해 실시예 2 와 마찬가지로 반사 특성을 평가하였다. 저반사층 (15 ; SiON 막) 표면에서의 파장 257 ㎚, 199 ㎚, 193 ㎚ 에 대한 반사율은 23.7 ％, 19.8 ％ 및 15.1 ％ 로서, 어느 파장에 대해서도 반사율이 15 ％ 를 초과하였다.
이들 결과와 상기한 식을 이용하여 콘트라스트를 구한 결과, 각 파장에서의 콘트라스트는 하기와 같았다.
파장 257 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 40.5 ％
파장 199 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 46 ％
파장 193 ㎚ 에서의 콘트라스트 : 58.3 ％
어느 파장에 대해서도 반사 콘트라스트는 60 ％ 이하로서, 충분한 콘트라스트가 얻어지지 않았다.
또, 실시예 1 과 동일하게 저반사층 (15 ; SiON) 의 에칭 특성의 평가를 실시한다. SiON 의 에칭 선택비는 이하와 같다.
SiON 의 에칭 속도 : 3.2 (㎚/min)
Ru 막의 에칭 속도 : 1.48 (㎚/min)
Ru 막과의 에칭 선택비 : 2.2
SiON 막은 Ru 막과의 에칭 선택비가 흡수체층에 요구되는 에칭 선택비 (10 이상) 를 만족하고 있지 않아, 염소계 가스를 사용한 에칭 프로세스에 대해 충분한 에칭 속도를 갖지 않는 것이 확인된다.
산업상 이용가능성
본 발명의 EUV 마스크 블랭크는 염소계 가스만으로 저반사층 및 흡수체층을 에칭할 수 있기 때문에, 에칭 속도의 고속화, 그리고 에칭 프로세스 및 에칭 장치의 간이화를 실현할 수 있는 편리성이 높은 마스크 블랭크로서, 미세한 패턴이 요구되는 EUV 리소그래피에서 널리 이용할 수 있다.
또한, 2008년 6월 19일에 출원된 일본 특허출원 2008-160344호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 및 요약서의 전체 내용을 여기에 인용하여 본 발명의 명세서의 개시로서 도입한다.
1 : EUV 마스크 블랭크
11 : 기판
12 : 반사층 (다층 반사막)
13 : 보호층
14 : 흡수체층
15 : 저반사층

Claims (19)

  1. 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층과, EUV 광을 흡수하는 흡수체층과, 마스크 패턴의 검사광 (파장 190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층이 이 순서로 형성된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크로서,
    상기 저반사층이, 규소 (Si) 및 질소 (N) 를 합계 함유율로 95 at％ 이상 함유하고,
    Si 의 함유율이 5 ∼ 80 at％ 이며,
    N 의 함유율이 15 ∼ 90 at％ 인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  2. 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층과, EUV 광을 흡수하는 흡수체층과, 마스크 패턴의 검사광 (파장 190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층이 이 순서로 형성된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크로서,
    상기 저반사층이, 규소 (Si) 및 질소 (N) 를 함유하고, 추가로 게르마늄 (Ge) 및 붕소 (B) 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상을 함유하고,
    Si, N, Ge 및 B 의 합계 함유율이 95 at％ 이상이고,
    Si, Ge 및 B 의 합계 함유율이 5 ∼ 80 at％ 이고,
    Si, Ge 및 B 의 조성비가 Si : (Ge ＋ B) ＝ 4 : 1 ∼ 9 : 1 이며,
    N 의 함유율이 15 ∼ 90 at％ 인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 저반사층은, 산소 (O) 의 함유율이 5 at％ 미만인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저반사층 표면의 표면 거칠기 (rms) 가 0.5 ㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저반사층 표면의 결정 구조가 아모르퍼스인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저반사층의 막 두께가 3 ∼ 30 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체층이 탄탈 (Ta) 을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체층이, 탄탈 (Ta) 을 주성분으로 하고, 하프늄 (Hf), 규소 (Si), 지르코늄 (Zr), 게르마늄 (Ge), 붕소 (B), 질소 (N) 및 수소 (H) 에서 선택되는 적어도 1 종류의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체층은, 산소 (O) 의 함유율이 25 at％ 미만인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수체층 및 상기 저반사층의 합계 막 두께가 40 ∼ 200 ㎚ 인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사층과 상기 흡수체층 사이에, 상기 흡수체층에 대한 패턴 형성시에 상기 반사층을 보호하기 위한 보호층이 형성되어 있고,
    하기 식으로 나타내는 콘트라스트가 60 ％ 이상인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
    콘트라스트 (％) ＝ ((R2 - R1) / (R2 ＋ R1)) × 100
    (식 중, R2 는 마스크 패턴의 검사광의 파장 (190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 보호층 표면에서의 반사율이며, R1 은 마스크 패턴의 검사광의 파장 (190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층 표면에서의 반사율이다)
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보호층이, Ru, Ru 화합물, SiO2 및 CrN 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크 패턴의 검사광의 파장 (190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한, 상기 저반사층 표면의 반사율이 15 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저반사층이, 질소 (N) 를 함유하는 불활성 가스 분위기 중에서 Si 타깃을 사용한 스퍼터링법을 실시함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  15. 제 2 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저반사층이, 질소 (N) 를 함유하는 불활성 가스 분위기 중에서,
    규소 (Si) 및 질소 (N) 를 함유하고, 추가로 게르마늄 (Ge) 및 붕소 (B) 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 타깃을 사용한 스퍼터링법을 실시함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크.
  16. 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층, EUV 광을 흡수하는 흡수체층, 및 마스크 패턴의 검사광 (파장 190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층을 이 순서로 형성함으로써 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조하는 방법으로서,
    상기 저반사층이, 질소 (N) 를 함유하는 불활성 가스 분위기 중에서 Si 타깃을 사용한 스퍼터링법을 실시함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법.
  17. 기판 상에, EUV 광을 반사하는 반사층, EUV 광을 흡수하는 흡수체층, 및 마스크 패턴의 검사광 (파장 190 ㎚ ∼ 260 ㎚) 에 대한 저반사층을 이 순서로 형성함으로써 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크를 제조하는 방법으로서,
    상기 저반사층이, 질소 (N) 를 함유하는 불활성 가스 분위기 중에서 규소 (Si) 및 질소 (N) 를 함유하고, 추가로 게르마늄 (Ge) 및 붕소 (B) 로 이루어지는 군에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는 타깃을 사용한 스퍼터링법을 실시함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법.
  18. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크의 흡수체층 및 저반사층에 패터닝을 실시한 EUV 리소그래피용 반사형 마스크.
  19. 제 18 항에 기재된 EUV 리소그래피용 반사형 마스크를 사용하여 피노광체에 노광을 실시함으로써 반도체 집적 회로를 제조하는 반도체 집적 회로의 제조 방법.
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