KR-102959994-B1 - 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반사형 마스크의 수정 방법

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Abstract

박막 흡수막에 사용되는 재료가 EUV광에 대한 소쇠 계수 k가 큰 경우라도, 전자선 수정 에칭에 요하는 시간을 단축하는 것이 가능한 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반사형 마스크의 수정 방법을 제공한다. 본 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(10)는 기판(1)과, 다층 반사막(2)과, 캐핑층(3)과, 저반사부(5)를 갖고, 저반사부(5)는 흡수막 (A)와 흡수막 (B)를 교호로 적층한 것이며, 흡수막 (A)의 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭 레이트는, 흡수막 (B)의 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭 레이트보다도 크고, 흡수막 (B)는, 주석, 인듐, 백금, 니켈, 텔루륨, 은, 및 코발트로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하고 있다.

Inventors

마츠이 가즈아키
고지마 요스케

Assignees

테크센드 포토마스크 가부시키가이샤

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20201210
Priority Date: 20191218

Claims (18)

기판과, 상기 기판 위에 형성된 다층막 구조를 갖는 EUV광을 반사하는 반사막과, 상기 반사막 위에 형성된 상기 반사막을 보호하는 보호막과, 상기 보호막 위에 형성된 2층 이상의 다층막을 포함하는 EUV광을 흡수하는 흡수막 을 갖는 반사형 마스크 블랭크이며, 상기 흡수막은 제1 흡수막과, 제2 흡수막을 교호로 적층한 것이며, 상기 제1 흡수막의 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭 레이트는, 상기 제2 흡수막의 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭 레이트보다도 크고, 상기 제2 흡수막은 주석, 인듐, 텔루륨 및 은으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
제1항에 있어서, 상기 제1 흡수막은 탄탈, 규소, 몰리브덴, 티타늄, 바나듐, 코발트, 니켈, 지르코늄, 니오븀, 및 하프늄으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 흡수막 및 상기 제2 흡수막 중 적어도 한쪽은 질소, 산소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흡수막 전체의 막 두께는 60㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
제4항에 있어서, 상기 제1 흡수막의 막 두께는 0.5㎚ 이상 6㎚ 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 흡수막의 막 두께는 35㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 흡수막의 최표층은, 상기 제1 흡수막인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크.
기판과, 상기 기판 위에 형성된 다층막 구조를 갖는 EUV광을 반사하는 반사막과, 상기 반사막 위에 형성된 상기 반사막을 보호하는 보호막과, 상기 보호막 위에 형성된 2층 이상의 다층막을 포함하는 EUV광을 흡수하는 흡수막 을 갖는 반사형 마스크이며, 상기 흡수막에는 전사 패턴이 형성되어 있고, 상기 흡수막은 제1 흡수막과, 제2 흡수막을 교호로 적층한 것이며, 상기 제1 흡수막의 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭 레이트는, 상기 제2 흡수막의 전자선 수정 시에 있어서의 수정 에칭 레이트보다도 크고, 상기 제2 흡수막은 주석, 인듐, 텔루륨 및 은으로부터 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
제8항에 있어서, 상기 제1 흡수막은 탄탈, 규소, 몰리브덴, 티타늄, 바나듐, 코발트, 니켈, 지르코늄, 니오븀, 및 하프늄으로 선택되는 1종 이상의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제1 흡수막 및 상기 제2 흡수막 중 적어도 한쪽은 질소, 산소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 흡수막 전체의 막 두께는 60㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
제11항에 있어서, 상기 제1 흡수막의 막 두께는 0.5㎚ 이상 6㎚ 이하의 범위 내인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제2 흡수막의 막 두께는 35㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 흡수막의 최표층은, 상기 제1 흡수막인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제2 흡수막의 상기 전사 패턴이 형성된 측면에는, 상기 제2 흡수막의 면내 방향에 있어서 가장 돌출된 부분인 볼록부와, 상기 제2 흡수막의 면내 방향에 있어서 가장 후퇴된 부분인 오목부를 구비하고, 상기 제2 흡수막의 면내 방향에 있어서의 상기 볼록부로부터 상기 오목부까지의 거리를 사이드 에칭양으로 한 경우에, 상기 사이드 에칭양은 5㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제2 흡수막의 조성과는 다른 조성을 갖고, 상기 제2 흡수막의 상기 전사 패턴이 형성된 측면의 적어도 일부를 덮어서 상기 제2 흡수막의 상기 측면을 보호하는 에칭 내성막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크.
제8항 또는 제9항에 기재된 반사형 마스크의 제조 방법이며, 상기 제1 흡수막을 전자선 수정 에칭하는 공정과, 상기 제2 흡수막을 전자선 수정 에칭하는 공정 을 갖고, 상기 제1 흡수막을 전자선 수정 에칭하는 공정에서는, 상기 제1 흡수막을 전자선 수정 에칭할 때에 상기 제2 흡수막의 측면에 에칭 내성막을 형성하고, 상기 제2 흡수막을 전자선 수정 에칭하는 공정에서는, 사이드 에칭양이 5㎚ 이하가 되도록, 상기 제2 흡수막을 전자선 수정 에칭하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법.
제8항 또는 제9항에 기재된 반사형 마스크의, 전자선 수정 에칭에 의한 수정 방법이며, 상기 제1 흡수막을, 산소를 포함한 에칭 가스로 전자선 수정하고, 상기 제2 흡수막을, 산소를 포함하지 않는 에칭 가스로 전자선 수정하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 수정 방법.

Description

반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반사형 마스크의 수정 방법 본 발명은, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 반사형 마스크의 제조 방법 및 반사형 마스크의 수정 방법에 관한 것이다. 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 포토리소그래피 기술의 미세화에 대한 요구가 높아지고 있다. 포토리소그래피에 있어서는, 전사 패턴의 최소 해상 치수는, 노광 광원의 파장에 크게 의존하고, 파장이 짧을수록 최소 해상 치수를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 종래의 파장 193㎚의 ArF 엑시머 레이저광을 사용한 노광 광원으로부터, 파장 13.5㎚의 EUV 노광 광원으로 치환되고 있다. EUV광은 파장이 짧으므로, 대부분의 물질이 높은 광흡수성을 갖는다. 이 때문에, EUV용 포토마스크(EUV 마스크)는, 종래의 투과형 마스크와 달리, 반사형 마스크이다(예를 들어, 특허문헌 1, 특허문헌 2). 특허문헌 1에는, EUV 리소그래피에 사용되는 반사형 노광 마스크에 있어서, 하지 기판 위에 2종류 이상의 재료층을 주기적으로 적층시킨 다층막을 형성하고, 다층막 위에 질소를 포함하는 금속막으로 이루어지는 패턴 또는 질화 금속막과 금속막의 적층 구조를 포함하는 마스크 패턴을 형성하는 것이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 다층 반사막 위에 흡수체층으로서, 위상 제어막과, 그 위상 제어막 위에 고굴절률 재료층과 저굴절률 재료층을 교호로 적층한 적층 구조체를 구비한 반사형 EUV 마스크가 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, OD(광학 농도) 1.5 이상, 특허문헌 2에서는, 흡수체층으로부터의 반사율이 입사광에 대하여 2％ 이하이면 패턴 전사 가능한 광 강도 콘트라스트가 얻어지는 것이 기재되어 있다. 또한, EUV 리소그래피는, 상술한 바와 같이, 광의 투과를 이용하는 굴절 광학계를 사용할 수 없다는 점에서, 노광기의 광학계 부재는 렌즈가 아니라, 미러가 된다. 이 때문에, EUV 포토마스크에 대한 입사광과 반사광이 동축상에 설계되지 않는 문제가 있으며, 통상 EUV 리소그래피에서는 광축을 EUV 마스크의 수직 방향으로부터 6° 기울여 EUV광을 입사하고, -6°의 각도로 반사되는 반사광을 반도체 기판에 조사하는 방법이 채용되어 있다. 이와 같이, EUV 리소그래피는 광축을 경사시킨다는 점에서, EUV 마스크에 입사하는 EUV광이 EUV 마스크의 패턴(흡수층 패턴)의 그림자를 만듦으로써, 전사 성능이 악화되는 「사영 효과」라고 불리는 문제가 발생한다. 이 문제에 대하여, 특허문헌 2에서는, 위상 제어막 및 저굴절률 재료층으로서, EUV에 대한 소쇠 계수 k가 0.03 이상인 재료를 채용함으로써, 종래보다도 흡수체층의 막 두께를 얇게(60㎚ 이하) 하는 것이 가능하게 되어, 사영 효과를 저감시킬 수 있는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, 종래의 탄탈이 주성분인 흡수막 혹은 위상 시프트막에 대하여 EUV광에 대한 흡수성(소쇠 계수 k)이 높은 화합물 재료를 채용함으로써, 각 막의 막 두께를 얇게 하여, 사영 효과를 저감시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 2 및 특허문헌 3에 기재된, EUV광에 대한 소쇠 계수 k가 높은 재료는, 포토마스크 제작 공정의 결함 수정 공정에 있어서 전자선 수정 에칭을 할 때, 종래의 탄탈이 주성분인 흡수막과 비교해서 에칭 레이트가 극히 느리기 때문에, EUV광에 대한 소쇠 계수 k가 높은 재료를 사용한 EUV 마스크는, 결함의 수정이 곤란해지는 경우가 있다. 즉, EUV광에 대한 소쇠 계수 k가 높은 재료를 사용하여 형성된 EUV 마스크는, 사영 효과를 저감시키는 것은 가능하지만, 포토마스크 제작 공정의 결함 수정 공정에 있어서는 전자선 수정 에칭에 시간을 요하는 경우가 있다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 3은 EUV광의 파장에 있어서의 각 금속의 광학 상수를 나타내는 그래프이다. 도 4는 주석을 포함하는 단층 흡수막을 전자선 수정 에칭한 후의 사이드 에칭을 나타내는 개략 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크의 다층 흡수막을 전자선 수정 에칭한 후의 사이드 에칭을 나타내는 개략 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크의 다층 흡수막을 한창 전자선 수정 에칭하고 있는 중의 사이드 에칭을 나타내는 개략 단면 확대도이다. 도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크의 다층 흡수막을 전자선 수정 에칭한 후의 사이드 에칭의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 포토마스크 블랭크의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도이다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도이다. 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도이다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 개략 단면도이다. 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 수정 공정 전의 구조를 나타내는 개략 평면도 (a) 및 개략 단면도 (b)이다. 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 수정 공정을 나타내는 개략 단면도이다. 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 수정 공정을 나타내는 개략 단면도이다. 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 포토마스크의 수정 공정 후의 구조를 나타내는 개략 평면도 (a) 및 개략 단면도 (b)이다. 이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(반사형 마스크 블랭크) 및 반사형 포토마스크(반사형 마스크)의 각 구성에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 또한, 도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크(20)의 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 여기서, 도 2에 도시한 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크(20)는, 도 1에 도시한 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 저반사부(흡수막)(5)를 패터닝하여 형성된다. (전체 구조) 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 반사형 포토마스크 블랭크(10)는, 기판(1) 위에 다층 반사막(반사막)(2), 다층 반사막(2) 위에 캐핑층(보호막)(3)을 이 순서로 구비하고 있다. 이에 의해, 기판(1) 위에는 다층 반사막(2) 및 캐핑층(3)을 갖는 반사부(4)가 형성되어 있다. 반사부(4) 위에 저반사부(흡수막)(5)를 구비하고, 저반사부(5)는 적어도 2층 이상으로 구성되며, 그 중 1층을 흡수층(제1 흡수막) A라 하고, 다른 1층을 흡수층(제2 흡수막) B라 하고, 저반사부(5)의 저부(최하층)와 최표층(최상층)은 각각 흡수층 A로 구성되어 있다. (기판) 본 발명의 실시 형태에 따른 기판(1)에는, 예를 들어 평탄한 Si 기판이나 합성 석영 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 기판(1)에는, 티타늄을 첨가한 저열팽창 유리를 사용할 수 있지만, 열팽창률이 작은 재료이면, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. (반사층) 본 발명의 실시 형태에 따른 다층 반사막(2)은, 노광광인 EUV광(극단 자외광)을 반사하는 것이면 되며, EUV광에 대한 굴절률이 크게 다른 재료의 조합에 의한 다층 반사막이면 바람직하다. 다층 반사막(2)은, 예를 들어 Mo(몰리브덴)과 Si(실리콘) 또는 Mo(몰리브덴)과 Be(베릴륨)과 같은 조합의 층을 40주기 정도 반복해서 적층함으로써 형성한 것이 바람직하다. (캐핑층) 본 발명의 실시 형태에 따른 캐핑층(3)은, 흡수층 A의 패턴 형성 시에 행해지는 건식 에칭에 대하여 내성을 갖는 재질로 형성되어, 후술하는 저반사부 패턴(전사 패턴)(5a)을 에칭하여 형성할 때, 다층 반사막(2)에 대한 대미지를 방지하는 에칭 스토퍼로서 기능하는 것이다. 여기서, 다층 반사막(2)의 재질이나 에칭 조건에 따라서는, 캐핑층(3)은 마련하지 않아도 된다. 또한, 도시하지 않았지만, 기판(1) 위의 다층 반사막(2)을 형성하지 않은 면에 이면 도전막을 형성할 수 있다. 이면 도전막은, 후술하는 반사형 포토마스크(20)를 노광기에 설치할 때에 정전 척의 원리를 이용하여 고정하기 위한 막이다. (저반사부) 본 발명의 실시 형태에 따른 저반사부(5)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 저반사부(5)의 일부를 제거함으로써 저반사부 패턴(5a)이 형성되는 층이다. 저반사부(5) 전체의 두께는 60㎚ 이하인 것이 바람직하다. 저반사부(5) 전체의 두께가 60㎚ 이하이면 사영 효과를 효과적으로 저감시키는 것이 가능해진다. 또한, 저반사부(5)를 구성하는 흡수막 A의 막 두께는 0.5㎚ 이상 6㎚ 이하의 범위 내이면 바람직하고, 1㎚ 이상 3㎚ 이하의 범위 내이면 보다 바람직하며, 1.8㎚ 이상 2.2㎚ 이하의 범위 내이면 더욱 바람직하다. 저반사부(5)를 구성하는 흡수막 A의 막 두께가 상기 수치 범위 내이면, 포토마스크 제작 공정의 결함 수정 공정에서의 전자선 수정 에칭에 요하는 시간을 효과적으로 단축시킬 수 있다. 또한, 저반사부(5)를 구성하는 흡수막 B의 막 두께는 35㎚ 이하인 것이 바람직하다. 저반사부(5)를 구성하는 흡수막 B의 막 두께가 상기 수치 이하이면 사영 효과를 더 저감시키는 것이 가능해진다. 또한, 저반사부(5)의 최표층은 흡수막 A인 것이 바람직하다. 저반사부(5)의 최표층이 흡수막 A이면, 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 표면 조도 Ra를 작게 할 수 있다. 구체적으로는, 반사형 포토마스크 블랭크(10)의 표면 조도 Ra를 0.3㎚ 정도로 할 수 있다. 또한, 흡수막 A를 구비하지 않는 경우, 즉 흡수막 B가 최표층인 경우