KR102064643B1 - 마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 투과형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 투과형 마스크, 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판으로서, 상기 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(％)와 베어링 깊이(㎚)의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30％를 BA30, 베어링 에리어 70％를 BA70, 베어링 에리어 30％ 및 70％에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에, 상기 기판의 주 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)의 관계식을 만족하면서, 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚로 한 구성으로 하고 있다.
Description
본 발명은 고감도의 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서, 기판이나 막의 표면 조도에 기인하는 의사 결함을 억제하고, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 발견을 용이하게 하는 것이 가능한 마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 투과형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 투과형 마스크, 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치의 제조 공정에서는, 포토리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성이 행해지고 있다. 또한, 이 미세 패턴의 형성에는 통상 여러 장의 포토마스크라 불리고 있는 전사용 마스크가 사용된다. 이 전사용 마스크는, 일반적으로 투광성의 유리 기판 위에, 금속 박막 등을 포함하는 미세 패턴을 설치한 것이며, 이 전사용 마스크의 제조에 있어서도 포토리소그래피법이 이용되고 있다.
포토리소그래피법에 의한 전사용 마스크의 제조에는, 유리 기판 등의 투광성 기판 위에 전사 패턴(마스크 패턴)을 형성하기 위한 박막(예를 들어 차광막 등)을 갖는 마스크 블랭크가 사용된다. 이 마스크 블랭크를 사용한 전사용 마스크의 제조는, 마스크 블랭크 위에 형성된 레지스트막에 대하여 원하는 패턴 묘화를 실시하는 묘화 공정과, 묘화 후, 상기 레지스트막을 현상하여 원하는 레지스트 패턴을 형성하는 현상 공정과, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 박막을 에칭하는 에칭 공정과, 잔존하는 레지스트 패턴을 박리 제거하는 공정을 갖고 행해지고 있다. 상기 현상 공정에서는, 마스크 블랭크 위에 형성된 레지스트막에 대하여 원하는 패턴 묘화를 실시한 후에 현상액을 공급하여, 현상액에 가용인 레지스트막의 부위를 용해하고, 레지스트 패턴을 형성한다. 또한, 상기 에칭 공정에서는, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭에 의해, 레지스트 패턴이 형성되지 않은 박막이 노출된 부위를 제거하고, 이에 의해 원하는 마스크 패턴을 투광성 기판 위에 형성한다. 이와 같이 하여, 전사용 마스크가 완성된다.
또한, 전사용 마스크의 종류로서는, 종래의 투광성 기판 위에 크롬계 재료를 포함하는 차광막 패턴을 갖는 바이너리형 마스크 외에, 위상 시프트형 마스크가 알려져 있다. 이 위상 시프트형 마스크는, 투광성 기판 위에 위상 시프트막을 갖는 구조의 것으로, 이 위상 시프트막은, 소정의 위상차를 갖는 것이며, 예를 들어 몰리브덴 실리사이드 화합물을 포함하는 재료 등이 사용된다. 또한, 몰리브덴 등의 금속의 실리사이드 화합물을 포함하는 재료를 차광막으로서 사용하는 바이너리형 마스크도 사용되도록 되어 있다. 이들, 바이너리형 마스크, 위상 시프트형 마스크를 총칭하여, 본원에서는 투과형 마스크라 칭하고, 투과형 마스크에 사용되는 원판인 바이너리형 마스크 블랭크, 위상 시프트형 마스크 블랭크를 총칭하여 투과형 마스크 블랭크라 칭한다.
또한, 최근 들어, 반도체 산업에 있어서, 반도체 디바이스의 고집적화에 수반하여, 종래의 자외광을 이용한 포토리소그래피법의 전사 한계를 상회하는 미세 패턴이 필요하게 되었다. 이와 같은 미세 패턴 형성을 가능하게 하기 위해서, 극자외(Extreme Ultra Violet: 이하, 「EUV」라고 함)광을 이용한 노광 기술인 EUV 리소그래피가 유망시되고 있다. 여기서, EUV광이란, 연X선 영역 또는 진공 자외선 영역의 파장대의 광을 가리키고, 구체적으로는 파장이 0.2 내지 100㎚ 정도의 광을 말한다. 이 EUV 리소그래피에 있어서 사용되는 전사용 마스크로 하여 반사형 마스크가 제안되어 있다. 이와 같은 반사형 마스크는, 기판 위에 노광광을 반사하는 다층 반사막이 형성되고, 상기 다층 반사막 위에 노광광을 흡수하는 흡수체막이 패턴 형상으로 형성된 것이다.
이상과 같이, 리소그래피 공정에서의 미세화에 대한 요구가 높아짐으로써, 그 리소그래피 공정에서의 과제가 현저해지고 있다. 그 하나가, 리소그래피 공정에서 사용되는 마스크 블랭크용 기판 등의 결함 정보에 관한 문제이다.
마스크 블랭크용 기판은, 최근의 패턴의 미세화에 수반하는 결함 품질의 향상이나, 전사용 마스크에 요구되는 광학적 특성의 관점에서, 보다 평활성이 높은 기판이 요구되고 있다. 종래의 마스크 블랭크용 기판의 표면 가공 방법으로서는, 예를 들어, 특허문헌 1 내지 3에 기재된 바와 같은 것이 있다.
특허문헌 1에는, 평균 1차 입자 직경이 50㎚ 이하인 콜로이드성 실리카, 산 및 물을 포함하고, pH가 0.5 내지 4의 범위가 되도록 조정하여 이루어지는 연마 슬러리를 사용하여, SiO2를 주성분으로 하는 유리 기판의 표면을, 원자간력 현미경으로 측정한 표면 조도 Rms가 0.15㎚ 이하로 되도록 연마하는, 유리 기판의 연마 방법이 기재되어 있다.
특허문헌 2에는, 합성 석영 유리 기판 표면의 고감도 결함 검사 장치에 의해 검출되는 결함의 생성을 억제하기 위해서, 억제 콜로이드 용액 및 산성 아미노산을 포함한 합성 석영 유리 기판용의 연마제가 기재되어 있다.
특허문헌 3에는, 석영 유리 기판을 수소라디칼 에칭 장치 내에 적재하고, 석영 유리 기판에 수소라디칼을 작용시켜서, 표면 평탄도를 서브나노미터 레벨로 제어할 수 있도록 한, 석영 유리 기판의 표면 평탄도를 제어하는 방법이 기재되어 있다.
ArF 엑시머 레이저, EUV(Extreme Ultra-Violet)를 사용한 리소그래피에 있어서의 급속한 패턴의 미세화에 수반하여, 바이너리형 마스크나 위상 시프트형 마스크와 같은 투과형 마스크(옵티컬 마스크라고도 함)나, 반사형 마스크인 EUV 마스크의 결함 사이즈(Defect Size)도 해마다 미세해져서, 이와 같은 미세 결함을 발견하기 위해서, 결함 검사에서 사용하는 검사 광원 파장은 노광광의 광원 파장에 접근하고 있다.
예를 들어, 옵티컬 마스크나, 그 원판인 마스크 블랭크 및 서브 스트레이트의 결함 검사 장치로서는, 검사 광원 파장을 193㎚로 하는 고감도 결함 검사 장치가 보급되어 있으며, EUV 마스크나, 그 원판인 EUV 마스크 블랭크 및 서브 스트레이트의 결함 검사 장치로서는, 검사 광원 파장을 266㎚, 193㎚, 13.5㎚로 하는 고감도 결함 검사 장치가 보급, 또는 제안되어 있다.
여기서, 종래의 전사용 마스크에 사용되는 기판의 주 표면은, 그 제조 과정에 있어서 Rms(제곱 평균 평방근 조도) 및 Rmax(최대 높이)로 대표되는 표면 조도에 의해 관리하고 있었다. 그러나, 전술한 고감도 결함 검사 장치의 검출 감도가 높기 때문에, 결함 품질의 향상의 관점에서 아무리 Rms 및 Rmax에 준거하는 평활성을 높여도, 기판 주 표면 결함 검사를 행하면 다수의 의사 결함이 검출되어, 결함 검사를 마지막까지 실시할 수 없다는 문제가 발생하였다.
여기에서 말하는 의사 결함이란, 패턴 전사에 영향을 미치지 않는 기판 표면 위의 허용되는 요철로서, 고감도 결함 검사 장치에 의해 검사한 경우에, 결함이라고 오판정되어버리는 것을 말한다. 결함 검사에 있어서, 이와 같은 의사 결함이 다수 검출되면, 패턴 전사에 영향이 있는 치명 결함이 다수의 의사 결함에 묻혀버려, 치명 결함을 발견할 수 없게 된다. 예를 들어, 현재 보급되고 있는 검사 광원 파장을 266㎚나 193㎚로 하는 결함 검사 장치에서는, 100,000개를 초과하는 의사 결함이 검출되어버려, 치명 결함의 유무를 검사할 수 없다. 결함 검사에 있어서의 치명 결함의 간과는, 그 후의 반도체 장치의 양산 과정에 있어서 불량을 야기하여, 무용한 노동력과 경제적인 손실을 초래하게 된다.
이와 같은 의사 결함의 문제에 대하여, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 종래부터 관리되고 있던 조도 성분 외에, 표면 조도의 베어링 커브를 관리하는 것 및 베어링 깊이의 빈도(％)를 관리함으로써, 고감도 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서, 의사 결함의 검출을 대폭 억제할 수 있는 것을 발견하였다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 고감도의 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서, 기판이나 막의 표면 조도에 기인하는 의사 결함 검출을 억제하여, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 발견을 용이하게 하는 것이 가능한 마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 투과형 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 투과형 마스크, 반사형 마스크 및 반도체 장치의 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마스크 블랭크용 기판은, 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판으로서,
상기 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(％)와 베어링 깊이(㎚)의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30％를 BA30, 베어링 에리어 70％를 BA70, 베어링 에리어 30％ 및 70％에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에, 상기 기판의 주 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)의 관계식을 만족하면서, 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚로 한 구성으로 되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다층 반사막 부착 기판은, 전술한 본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면 위에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 구성으로 되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다층 반사막 부착 기판은, 리소그래피에 사용되는 다층 반사막 부착 기판으로서,
상기 다층 반사막 부착 기판은, 마스크 블랭크용 기판의 주 표면 위에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖고,
상기 다층 반사막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(％)와 베어링 깊이(㎚)의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30％를 BA30, 베어링 에리어 70％를 BA70, 베어링 에리어 30％ 및 70％에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에,
상기 다층 반사막의 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)의 관계식을 만족하면서, 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚로 한 구성으로 되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 투과형 마스크 블랭크는, 전술한 본 발명의 마스크 블랭크용 기판의 상기 주 표면 위에 전사 패턴으로 되는 차광성막을 갖는 구성으로 되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크는, 전술한 본 발명의 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막 또는 상기 보호막 위에 전사 패턴으로 되는 흡수체막을 갖는 구성으로 되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 투과형 마스크는, 전술한 본 발명의 투과형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 차광성막을 패터닝하여, 상기 주 표면 위에 차광성막 패턴을 갖는 구성으로 되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반사형 마스크는, 전술한 본 발명의 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하여, 상기 다층 반사막 위에 흡수체 패턴을 갖는 구성으로 되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 전술한 본 발명의 투과형 마스크를 사용하여, 노광 장치를 이용한 리소그래피 프로세스를 행하고, 피전사체 위에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 방법으로 되어 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 전술한 본 발명의 반사형 마스크를 사용하여, 노광 장치를 이용한 리소그래피 프로세스를 행하고, 피전사체 위에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 방법으로 되어 있다.
도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 사시도이고, 도 1의 (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다층 반사막 부착 기판의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 투과형 마스크 블랭크의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 투과형 마스크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2의 마스크 블랭크용 기판의 표면 조도의 베어링 커브 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8의 (a)는 실시예 1의 베어링 커브 측정 결과, 도 8의 (b)는 실시예 1의 베어링 깊이와 그 빈도(％)와의 관계를 플롯한 도수 분포를 나타내는 그래프이다.
도 9의 (a)는 비교예 1의 베어링 커브 측정 결과, 도 9의 (b)는 비교예 1의 베어링 깊이와 그 빈도(％)와의 관계를 플롯한 도수 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10의 (a)는 실시예 5의 베어링 커브 측정 결과, 도 10의 (b)는 실시예 5의 베어링 커브 깊이와 그 빈도(％)와의 관계를 플롯한 도수 분포를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다층 반사막 부착 기판의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반사형 마스크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 투과형 마스크 블랭크의 구성의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 투과형 마스크의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1 내지 4, 비교예 1 및 2의 마스크 블랭크용 기판의 표면 조도의 베어링 커브 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8의 (a)는 실시예 1의 베어링 커브 측정 결과, 도 8의 (b)는 실시예 1의 베어링 깊이와 그 빈도(％)와의 관계를 플롯한 도수 분포를 나타내는 그래프이다.
도 9의 (a)는 비교예 1의 베어링 커브 측정 결과, 도 9의 (b)는 비교예 1의 베어링 깊이와 그 빈도(％)와의 관계를 플롯한 도수 분포를 나타내는 그래프이다.
도 10의 (a)는 실시예 5의 베어링 커브 측정 결과, 도 10의 (b)는 실시예 5의 베어링 커브 깊이와 그 빈도(％)와의 관계를 플롯한 도수 분포를 나타내는 그래프이다.
·전반적 설명
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성으로 되어 있다.
(구성 1)
본 발명의 구성 1은 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판으로서,
상기 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(％)와 베어링 깊이(㎚)의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30％를 BA30, 베어링 에리어 70％를 BA70, 베어링 에리어 30％ 및 70％에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에, 상기 기판의 주 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)의 관계식을 만족하면서, 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚로 한, 마스크 블랭크용 기판이다.
상기 구성 1에 의하면, 상기 주 표면을 구성하는 요철(표면 조도)이 매우 높은 평활성을 유지하면서, 매우 정렬된 표면 형태로 되기 때문에, 결함 검사에 있어서 의사 결함의 검출 요인인 요철(표면 조도)의 변동을 저감할 수 있으므로, 고감도 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있어, 또 다른 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 2)
본 발명의 구성 2는, 상기 주 표면은, 상기 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어진 베어링 깊이와, 얻어진 베어링 깊이의 빈도(％)와의 관계를 플롯한 도수 분포도에 있어서, 상기 플롯한 점으로부터 구한 근사 곡선, 혹은 상기 플롯한 점에 있어서의 최고 빈도로부터 구해지는 반값폭의 중심에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값이, 상기 기판의 주 표면의 표면 조도에 있어서의 최대 높이(Rmax)의 1/2에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값보다도 작은, 구성 1에 기재된 마스크 블랭크용 기판이다.
상기 구성 2에 의하면, 기판 주 표면을 구성하는 요철에 있어서, 기준면에 대하여 볼록부보다도 오목부를 구성하는 비율이 높은 표면 형태로 된다. 따라서, 상기 주 표면 위에 복수의 박막을 적층하는 경우에 있어서는, 주 표면의 결함 사이즈가 작아지는 경향으로 되므로 결함 품질상 바람직하다. 특히, 상기 주 표면 위에 후술하는 다층 반사막을 형성하는 경우에 특히 효과가 발휘된다.
(구성 3)
본 발명의 구성 3은, 상기 주 표면은, 촉매 기준 에칭에 의해 표면 가공된 표면인, 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크용 기판이다.
상기 구성 3에 의하면, 촉매 기준 에칭에 의해, 기준면인 촉매 표면에 접촉하는 볼록부로부터 선택적으로 표면 가공되기 때문에, 주 표면을 구성하는 요철(표면 조도)이 매우 높은 평활성을 유지하면서, 매우 정렬된 표면 형태로 되고, 더구나 기준면에 대하여 볼록부보다도 오목부를 구성하는 비율이 높은 표면 형태로 된다. 따라서, 상기 주 표면 위에 복수의 박막을 적층하는 경우에 있어서는, 주 표면의 결함 사이즈가 작아지는 경향으로 되므로 결함 품질상 바람직하다. 특히, 상기 주 표면 위에 후술하는 다층 반사막을 형성하는 경우에 특히 효과가 발휘된다. 또한, 전술한 바와 같이 주 표면을 촉매 기준 에칭에 의한 표면 처리함으로써, 상기 구성 1 또는 2에서 규정하고 있는 범위의 표면 조도, 베어링 커브 특성의 표면을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
(구성 4)
본 발명의 구성 4는, 상기 기판이, EUV 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판인, 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판이다.
상기 구성 4에 의하면, EUV 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판으로 함으로써, 상기 주 표면 위에 형성되는 다층 반사막 표면의 표면 형태도 고평활로 되므로, EUV광에 대한 반사율 특성도 양호해진다.
(구성 5)
본 발명의 구성 5는, 상기 기판 다성분계의 유리 재료를 포함하는 기판의 상기 주 표면 위에 금속, 합금 또는 이들 중 어느 하나에 산소, 질소, 탄소 중 적어도 1개를 함유한 재료를 포함하는 박막을 갖는, 구성 4에 기재된 마스크 블랭크용 기판이다.
일반적으로, EUV 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판에 있어서는, 저열팽창의 특성이 요구되기 때문에, 후술하는 바와 같은 다성분계의 유리 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 다성분계의 유리 재료는, 합성 석영 유리와 비교하여 높은 평활성이 얻어지기 어렵다고 하는 성질이 있다. 이로 인해, 다성분계의 유리 재료를 포함하는 기판의 상기 주 표면 위에 금속, 합금 또는 이들 중 어느 하나에 산소, 질소, 탄소 중 적어도 1개를 함유한 재료를 포함하는 박막이 형성된 기판으로 한다. 그리고, 이와 같은 박막의 표면을 표면 가공함으로써 상기 구성 1 또는 2에 규정한 표면 형태를 갖는 기판을 용이하게 얻어진다.
(구성 6)
본 발명의 구성 6은, 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 주 표면 위에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판이다.
상기 구성 6에 의하면, 상기 주 표면 위에 형성되는 다층 반사막 표면의 표면 형태도 고평활로 되므로, EUV광에 대한 반사율 특성도 양호해진다. 또한, 고감도 결함 검사 장치를 이용한 다층 반사막 표면의 결함 검사에 있어서의 의사 결함의 검출도 충분히 억제할 수 있어, 또 다른 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 7)
본 발명의 구성 7은 리소그래피에 사용되는 다층 반사막 부착 기판으로서,
상기 다층 반사막 부착 기판은, 마스크 블랭크용 기판의 주 표면 위에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖고,
상기 다층 반사막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(％)와 베어링 깊이(㎚)의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30％를 BA30, 베어링 에리어 70％를 BA70, 베어링 에리어 30％ 및 70％에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에,
상기 다층 반사막의 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)의 관계식을 만족하면서, 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚로 한, 다층 반사막 부착 기판이다.
상기 구성 7에 의하면, 상기 다층 반사막 표면을 구성하는 요철(표면 조도)이 매우 높은 평활성을 유지하면서, 매우 정렬된 표면 형태로 되기 때문에, 결함 검사에 있어서 의사 결함의 검출 요인인 요철(표면 조도)의 변동을 저감할 수 있으므로, 고감도 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있어, 또 다른 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 8)
본 발명의 구성 8은, 상기 다층 반사막 부착 기판은, 상기 다층 반사막 위에 보호막을 갖는 구성 6 또는 7에 기재된 다층 반사막 부착 기판이다.
상기 구성 8에 의하면, 상기 다층 반사막 부착 기판은, 상기 다층 반사막 위에 보호막을 갖는 구성으로 함으로써, 전사용 마스크(EUV 마스크)를 제조할 때의 다층 반사막 표면으로의 대미지를 억제할 수 있으므로, EUV광에 대한 반사율 특성이 더욱 양호해진다. 또한, 고감도 결함 검사 장치를 이용한 보호막 표면의 결함 검사에 있어서의 의사 결함의 검출도 충분히 억제할 수 있어, 또 다른 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 9)
본 발명의 구성 9는, 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크용 기판의 상기 주 표면 위에 전사 패턴으로 되는 차광성막을 갖는 투과형 마스크 블랭크이다.
상기 구성 9에 의하면, 투과형 마스크 블랭크에 있어서, 차광성막 표면을 구성하는 요철(표면 조도)이 매우 정렬된 표면 형태로 되기 때문에, 결함 검사에 있어서 의사 결함의 검출 요인인 요철(표면 조도)의 변동을 저감할 수 있으므로, 고감도 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있어, 또 다른 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 10)
본 발명의 구성 10은, 구성 7 또는 8에 기재된 다층 반사막 부착 기판의 상기 다층 반사막 혹은 상기 보호막 위에 전사 패턴으로 되는 흡수체막을 갖는 반사형 마스크 블랭크이다.
상기 구성 10에 의하면, 반사형 마스크 블랭크에 있어서, 흡수체막 표면을 구성하는 요철(표면 조도)이 매우 정렬된 표면 형태로 되기 때문에, 결함 검사에 있어서 의사 결함의 검출 요인인 요철(표면 조도)의 변동을 저감할 수 있으므로, 고감도 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있어, 또 다른 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 11)
본 발명의 구성 11은, 구성 9에 기재된 투과형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 차광성막을 패터닝하여, 상기 주 표면 위에 차광성막 패턴을 갖는 투과형 마스크이다.
(구성 12)
본 발명의 구성 12는, 구성 10에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하여, 상기 다층 반사막 위에 흡수체 패턴을 갖는 반사형 마스크이다.
상기 구성 11, 12에 의하면, 투과형 마스크나 반사형 마스크에 있어서, 고감도 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있어, 또 다른 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
(구성 13)
본 발명의 구성 13은, 구성 11에 기재된 투과형 마스크를 사용하여, 노광 장치를 이용한 리소그래피 프로세스를 행하고, 피전사체 위에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이다.
(구성 14)
본 발명의 구성 14는, 구성 12에 기재된 반사형 마스크를 사용하여, 노광 장치를 이용한 리소그래피 프로세스를 행하고, 피전사체 위에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법이다.
상기 구성 13, 14에 의하면, 고감도의 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서, 이물이나 흠집 등의 치명 결함을 배제한 투과형 마스크나 반사형 마스크를 사용할 수 있으므로, 반도체 기판 등의 피전사체 위에 형성된 레지스트막에 전사하는 회로 패턴에 결함이 없어, 미세하면서 고정밀도의 전사 패턴을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
·발명의 효과
전술한 본 발명의 마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 투과형 마스크 블랭크, 반사형 마스크, 투과형 마스크에 의하면, 고감도의 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서, 기판이나 막의 표면 조도에 기인하는 의사 결함의 검출을 억제하고, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 발견을 용이하게 하는 것이 가능해진다. 특히, EUV 리소그래피에 사용하는 마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크에 있어서는, 의사 결함을 억제하면서, 기판 주 표면 위에 형성한 다층 반사막은 높은 반사율이 얻어진다.
또한, 전술한 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 고감도의 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서, 이물이나 흠집 등의 치명 결함을 배제한 반사형 마스크나 투과형 마스크를 사용할 수 있으므로, 반도체 기판 등의 피전사체 위에 형성된 레지스트막에 전사하는 회로 패턴 등의 전사 패턴에 결함이 없어, 미세하면서 고정밀도의 회로 패턴을 갖는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
·도시된 실시 형태의 설명
[마스크 블랭크용 기판]
우선, 본 발명에 있어서의 마스크 블랭크용 기판에 대하여 이하에 설명한다.
도 1의 (a)는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 사시도이다. 도 1의 (b)는, 본 실시 형태의 마스크 블랭크용 기판(10)을 나타내는 단면 모식도이다.
마스크 블랭크용 기판(10)(또는, 단순히 '기판(10)'이라고 함)은 직사각 형상의 판상체이며, 2개의 대향 주 표면(2)과, 단부면(1)을 갖는다. 2개의 대향 주 표면(2)은 이 판상체의 상면 및 하면이며, 서로 대향하도록 형성되어 있다. 또한, 2개의 대향 주 표면(2) 중 적어도 한쪽은, 전사 패턴이 형성되어야 할 주 표면이다.
단부면(1)은 이 판상체의 측면이며, 대향 주 표면(2)의 외측 테두리에 인접한다. 단부면(1)은 평면 형상의 단부면 부분(1d) 및 곡면 형상의 단부면 부분(1f)을 갖는다. 평면 형상의 단부면 부분(1d)은 한쪽의 대향 주 표면(2)의 변과, 다른 쪽의 대향 주 표면(2)의 변을 접속하는 면이며, 측면부(1a) 및 모따기 경사면부(1b)를 포함한다. 측면부(1a)는 평면 형상의 단부면 부분(1d)에 있어서의, 대향 주 표면(2)과 거의 수직인 부분(T면)이다. 모따기 경사면부(1b)는 측면부(1a)와 대향 주 표면(2)의 사이에 있어서의 모따기된 부분(C면)이며, 측면부(1a)와 대향 주 표면(2)의 사이에 형성된다.
곡면 형상의 단부면 부분(1f)은 기판(10)을 평면에서 보았을 때, 기판(10)의 코너부(10a) 근방에 인접하는 부분(R부)이며, 측면부(1c) 및 모따기 경사면부(1e)를 포함한다. 여기서, 기판(10)을 평면에서 보았을 때란, 예를 들어 대향 주 표면(2)과 수직인 방향에서, 기판(10)을 보는 것이다. 또한, 기판(10)의 코너부(10a)란, 예를 들어 대향 주 표면(2)의 외측 테두리에 있어서의, 2변의 교점 근방이다. 2변의 교점이란, 2변 각각의 연장선의 교점이어도 된다. 본 예에 있어서, 곡면 형상의 단부면 부분(1f)은 기판(10)의 코너부(10a)를 둥글게 함으로써, 곡면 형상으로 형성되어 있다.
본 실시 형태에 있어서, 상기 목적을 달성하기 위해서, 적어도 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면, 즉, 후술하는 바와 같이 투과형 마스크 블랭크(50)에 있어서는, 차광성막(51)이 형성되는 측의 주 표면, 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서는, 다층 반사막(21), 보호막(22), 흡수체막(24)이 형성되는 측의 주 표면이, 어떤 일정한 표면 조도와, 일정한 관계식을 만족하는 베어링 커브 특성을 갖고 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 실시 형태의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면의 표면 형태를 나타내는 파라미터인 표면 조도(Rmax, Rms)와, 베어링 커브의 관계에 대하여 설명한다.
우선, 대표적인 표면 조도의 지표인 Rms(Root means square)는 제곱 평균 평방근 조도이며, 평균선으로부터 측정 곡선까지의 편차의 제곱을 평균한 값의 평방근이다. Rms는 하기 수학식 1로 표현된다.
수학식 1에 있어서, l은 기준 길이이며, Z는 평균선으로부터 측정 곡선까지의 높이이다.
동일하게, 대표적인 표면 조도의 지표인 Rmax는, 표면 조도의 최대 높이이며, 조도 곡선의 산의 높이의 최댓값과 산골짜기의 깊이의 최댓값과의 절댓값의 차이이다.
Rms 및 Rmax는, 종래부터 마스크 블랭크용 기판의 표면 조도의 관리에 이용되고 있으며, 표면 조도를 수치로 파악할 수 있는 점에서 우수하다. 그러나, 이들Rms 및 Rmax는, 모두 높이의 정보이며, 미세한 표면 형상의 변화에 관한 정보를 포함하지 않는다.
이에 반하여, 베어링 커브는, 기판(10)의 주 표면 위의 측정 영역 내에 있어서의 요철을 임의의 등고면(수평면)으로 절단하고, 이 절단 면적이 측정 영역의 면적에 차지하는 비율을 플롯한 것이다. 베어링 커브에 의해, 기판(10)의 표면 조도의 변동을 시각화 및 수치화할 수 있다.
베어링 커브는, 통상, 종축을 베어링 에리어(％), 횡축을 베어링 깊이(㎚)로서 플롯된다. 베어링 에리어 0(％)가 측정하는 기판 표면의 최고점을 나타내고, 베어링 에리어 100(％)가 측정하는 기판 표면의 최저점을 나타낸다. 따라서, 베어링 에리어 0(％)의 깊이와, 베어링 에리어 100(％)의 깊이의 차는, 전술한 최대 높이(Rmax)로 된다. 또한, 본 발명에서는 「베어링 깊이」라고 칭하고 있지만, 이것은 「베어링 높이」와 동의이다. 「베어링 높이」의 경우에는, 상기와 반대로, 베어링 에리어 0(％)가 측정하는 기판 표면의 최저점을 나타내고, 베어링 에리어 100(％)가 측정하는 기판 표면의 최고점을 나타낸다. 이하, 본 실시 형태의 마스크 블랭크 기판(10)에 있어서의 베어링 커브의 관리에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 마스크 블랭크용 기판(10)은 상기 목적을 달성하기 위해서, 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(％)와 베어링 깊이(㎚)의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30％를 BA30, 베어링 에리어 70％를 BA70, 베어링 에리어 30％ 및 70％에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에, 기판(10)의 주 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)의 관계식을 만족하면서, 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚로 한 구성으로 되어있다.
즉, 전술한 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)(단위: ％/㎚)는 베어링 에리어 30％ 내지 70％에 있어서의 베어링 커브의 기울기를 나타내는 것이며, 그 기울기를 350(％/㎚) 이상으로 함으로써 보다 얕은 베어링 깊이(㎚)로 베어링 에리어가 100％에 도달하게 된다. 즉, 기판(10)의 주 표면을 구성하는 요철(표면 조도)이 매우 높은 평활성을 유지하면서, 매우 정렬된 표면 형태로 되기 때문에, 결함 검사에 있어서 의사 결함의 검출 요인인 요철(표면 조도)의 변동을 저감할 수 있으므로, 고감도 결함 검사 장치를 이용한 결함 검사에 있어서의 의사 결함의 검출을 억제할 수 있어, 또 다른 치명 결함의 현재화를 도모할 수 있다.
기판(10)의 주 표면은, 의사 결함의 검출을 억제하는 관점에서는, 상기 주 표면을 구성하는 요철(표면 조도)이 매우 정렬된 표면 형태인 것이 좋으며, 바람직하게는 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥400(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥450(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥500(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥750(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥800(％/㎚), 더욱 바람직하게는 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥900(％/㎚)로 하는 것이 바람직하다. 또한, 마찬가지의 관점에서, 기판(10)의 주 표면의 표면 조도도 높은 평활성을 갖는 것이 좋으며, 바람직하게는 최대 높이(Rmax)≤1.1㎚, 더욱 바람직하게는, 최대 높이(Rmax)≤1.0㎚, 더욱 바람직하게는, 최대 높이(Rmax)≤0.75㎚, 더욱 바람직하게는, 최대 높이(Rmax)≤0.5㎚로 하는 것이 바람직하다.
또한, 기판(10)의 주 표면의 표면 조도는, 전술한 최대 높이(Rmax) 외에, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)로 관리함으로써, 예를 들어 기판(10)의 주 표면 위에 형성되는 다층 반사막, 보호막, 흡수체막, 차광성막의 반사율 등의 광학 특성 향상의 관점에서 바람직하다. 기판(10)의 주 표면의 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)≤0.12㎚가 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)≤0.10㎚, 더욱 바람직하게는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)≤0.08㎚, 더욱 바람직하게는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)≤0.05㎚로 하는 것이 바람직하다.
또한, 기판(10)의 주 표면은, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어진 베어링 깊이와, 얻어진 베어링 깊이의 빈도(％)와의 관계를 플롯한 도수 분포도에 있어서, 상기 플롯한 점으로부터 구한 근사 곡선, 혹은 상기 플롯한 점에 있어서의 최고 빈도로부터 구해지는 반값폭의 중심에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값이, 상기 기판의 주 표면의 표면 조도에 있어서의 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값보다도 작은 표면 형태로 하는 것이 바람직하다. 이 표면 형태는, 기판(10)의 주 표면을 구성하는 요철에 있어서, 기준면에 대하여 볼록부보다도 오목부를 구성하는 비율이 높은 표면 형태로 된다. 따라서, 기판(10)의 주 표면 위에 복수의 박막을 적층하는 경우에 있어서는, 상기 주 표면의 결함 크기가 작아지는 경향으로 되므로 결함 품질상 바람직하다. 특히, 상기 주 표면 위에 후술하는 다층 반사막을 형성하는 경우에 특히 효과가 발휘된다.
또한, 기판(10)의 주 표면은, 촉매 기준 에칭에 의해 표면 가공된 표면으로 하는 것이 바람직하다. 촉매 기준 에칭(Catalyst Referred Etching: 이하, 'CARE'라고도 함)이란, 기판(10)의 주 표면과 촉매의 사이에, 정상적인 상태에서는 용해성을 나타내지 않는 처리 유체를 개재시킨 상태에서, 양자를 접근 또는 접촉시킴으로써, 촉매에 흡착하고 있는 처리액 중의 분자로부터 생성된 활성종에 의해, 주 표면에 존재하는 미소한 볼록부를 선택적으로 제거하여 평활화시키는 표면 가공 방법이다.
기판(10)의 주 표면이, 촉매 기준 에칭에 의해, 기준면인 촉매 표면에 접촉하는 볼록부로부터 선택적으로 표면 가공되기 때문에, 주 표면을 구성하는 요철(표면 조도)이 매우 높은 평활성을 유지하면서, 매우 정렬된 표면 형태로 되고, 더구나 기준면에 대하여 볼록부보다도 오목부를 구성하는 비율이 높은 표면 형태로 된다. 따라서, 상기 주 표면 위에 복수의 박막을 적층하는 경우에 있어서는, 주 표면의 결함 사이즈가 작아지는 경향으로 되므로 결함 품질상 바람직하다. 특히, 상기 주 표면 위에 후술하는 다층 반사막을 형성하는 경우에 특히 효과가 발휘된다. 또한, 전술한 바와 같이 주 표면을 촉매 기준 에칭에 의해 표면 처리함으로써, 상기 구성 1 또는 2에서 규정하고 있는 범위의 표면 조도, 베어링 커브 특성의 표면을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
또한, 기판(10)의 재료가 유리 재료인 경우, 촉매로서는, 백금, 금, 전이 금속 및 이들 중 적어도 1개를 함유하는 합금을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종의 재료를 사용할 수 있다. 또한, 처리액으로서는, 순수, 오존수나 수소수 등의 기능수, 저농도의 알칼리성 수용액, 저농도의 산성 수용액을 포함하는 군에서 선택되는 적어도 1종의 수용액을 사용할 수 있다.
상기한 바와 같이 기판(10)의 주 표면의 표면 조도, 베어링 커브 특성을 상기 범위로 함으로써, 150㎚ 내지 365㎚의 파장 영역의 검사광을 사용하는 고감도 결함 검사 장치나, 0.2㎚ 내지 100㎚의 파장 영역의 검사광(EUV광)을 이용하는 고감도 결함 검사 장치, 예를 들어 레이저텍사 제조의 EUV 노광용의 마스크·서브 스트레이트/블랭크 결함 검사 장치 「MAGICS M7360」(검사 광원 파장: 266㎚)이나, KLA-Tencor사 제조의 레티클, 옵티컬·마스크/블랭크 및 EUV·마스크/블랭크 결함 검사 장치 「Teron 600 시리즈」(검사 광원 파장: 193㎚)에 의한 결함 검사, EUV광을 검사 광원에 이용한 결함 검사 장치(검사 광원 파장: 13.5㎚)에 있어서, 의사 결함의 검출을 대폭 억제할 수 있다.
또한, 상기 검사 광원 파장은, 266㎚, 193㎚ 및 13.5㎚로 한정되지 않는다. 검사 광원 파장으로서, 532㎚, 488㎚, 364㎚, 257㎚를 사용하여도 상관없다.
상기한 검사 광원 파장을 갖는 고감도 결함 검사 장치를 이용하여 결함 검사하는 마스크 블랭크용 기판으로서는, 투과형 마스크 블랭크용 기판, 반사형 마스크 블랭크용 기판을 들 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 마스크 블랭크용 기판(10)은 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면은, 적어도 패턴 전사 정밀도, 위치 정밀도를 얻는 관점에서 고평탄도로 되도록 표면 가공되어 있는 것이 바람직하다. EUV의 반사형 마스크 블랭크용 기판의 경우, 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면의 132㎜×132㎜의 영역 또는 142㎜×142㎜의 영역에 있어서, 평탄도가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 0.05㎛ 이하이다. 또한, 전사 패턴이 형성되는 측과 반대측의 주 표면은, 노광 장치에 세트할 때의 정전 척되는 면으로서, 142㎜×142㎜의 영역에 있어서, 평탄도가 1㎛ 이하, 특히 바람직하게는 0.5㎛ 이하이다. ArF 엑시머 레이저 노광용의 투과형 마스크 블랭크에 사용하는 마스크 블랭크용 기판(10)의 경우, 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면의 132㎜×132㎜의 영역 또는 142㎜×142㎜의 영역에서는, 평탄도가 0.3㎛ 이하인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는, 0.2㎛ 이하이다.
ArF 엑시머 레이저 노광용의 투과형 마스크 블랭크용 기판의 재료로서는, 노광 파장에 대하여 투광성을 갖는 것이면 어느 것이어도 된다. 일반적으로는, 합성 석영 유리가 사용된다. 그 밖의 재료로서는, 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리, 붕규산 유리, 무알칼리 유리이어도 상관없다.
또한, EUV 노광용의 반사형 마스크 블랭크용 기판의 재료로서는, 저열팽창의 특성을 갖는 것이면 어느 것이어도 된다. 예를 들어, 저열팽창의 특성을 갖는 SiO2-TiO2계 유리(2원계(SiO2-TiO2) 및 3원계(SiO2-TiO2-SnO2 등)), 예를 들어 SiO2-Al2O3-Li2O계의 결정화 유리 등의 소위, 다성분계 유리를 사용할 수 있다. 또한, 상기 유리 이외에 실리콘이나 금속 등의 기판을 사용할 수도 있다. 상기 금속 기판의 예로서는, 인바 합금(Fe-Ni계 합금) 등을 들 수 있다.
전술한 바와 같이, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판의 경우, 기판에 저열팽창의 특성이 요구되기 때문에, 다성분계 유리 재료를 사용하지만, 합성 석영 유리와 비교하여 높은 평활성을 얻기 어렵다고 하는 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 다성분계 유리 재료를 포함하는 기판 위에, 금속, 합금을 포함하거나 또는 이들 중 어느 하나에 산소, 질소, 탄소 중 적어도 1개를 함유한 재료를 포함하는 박막을 형성한다. 그리고, 이와 같은 박막 표면을 경면 연마, 표면 처리함으로써, 상기 범위의 표면 조도, 베어링 커브 특성의 표면을 비교적 용이하게 형성할 수 있다.
상기 박막의 재료로서는, 예를 들어 Ta(탄탈륨), Ta을 함유하는 합금, 또는 이들 중 어느 하나에 산소, 질소, 탄소 중 적어도 1개를 함유한 Ta 화합물이 바람직하다. Ta 화합물로서는, 예를 들어 TaB, TaN, TaO, TaON, TaCON, TaBN, TaBO, TaBON, TaBCON, TaHf, TaHfO, TaHfN, TaHfON, TaHfCON, TaSi, TaSiO, TaSiN, TaSiON, TaSiCON 등을 적용할 수 있다. 이들 Ta 화합물 중, 질소(N)를 함유하는 TaN, TaON, TaCON, TaBN, TaBON, TaBCON, TaHfN, TaHfON, TaHfCON, TaSiN, TaSiON, TaSiCON이 보다 바람직하다. 또한, 상기 박막은, 박막 표면의 고평활성의 관점에서, 바람직하게는 아몰퍼스 구조로 하는 것이 바람직하다. 박막의 결정 구조는, X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 상기에 규정한 표면 조도, 베어링 커브 특성을 얻기 위한 가공 방법은, 특별히 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 마스크 블랭크용 기판의 표면 조도에 있어서의 베어링 커브 및 베어링 깊이의 빈도를 관리하는 점에 특징이 있으며, 이와 같은 표면 조도는, 예를 들어 후술하는 실시예 1 내지 3에 예시한 바와 같은 가공 방법에 의해 실현할 수 있다.
[다층 반사막 부착 기판]
다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 다층 반사막 부착 기판(20)에 대하여 이하에 설명한다.
도 2는, 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(20)을 나타내는 모식도이다.
본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(20)은, 상기 설명한 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면 위에 다층 반사막(21)을 갖는 구성으로 하고 있다. 이 다층 반사막(21)은 EUV 리소그래피용 반사형 마스크에 있어서 EUV광을 반사하는 기능을 부여하는 것이며, 굴절률이 서로 다른 원소가 주기적으로 적층된 다층막의 구성을 취하고 있다.
다층 반사막(21)은 EUV광을 반사하는 한 그 재질은 특별히 한정되지 않지만, 그 단독으로의 반사율은 통상 65％ 이상이며, 상한은 통상 73％이다. 이와 같은 다층 반사막(21)은 일반적으로는, 고굴절률의 재료를 포함하는 박막(고굴절률층)과, 저굴절률의 재료를 포함하는 박막(저굴절률층)이 교대로 40 내지 60 주기 정도 적층된 다층 반사막으로 할 수 있다.
예를 들어, 파장 13 내지 14㎚의 EUV광에 대한 다층 반사막(21)으로서는, Mo막과 Si막을 교대로 40 주기 정도 적층한 Mo/Si 주기 적층막으로 하는 것이 바람직하다. 그 밖에, EUV광의 영역에서 사용되는 다층 반사막으로서, Ru/Si 주기 다층막, Mo/Be 주기 다층막, Mo 화합물/Si 화합물 주기 다층막, Si/Nb 주기 다층막, Si/Mo/Ru 주기 다층막, Si/Mo/Ru/Mo 주기 다층막, Si/Ru/Mo/Ru 주기 다층막 등으로 하는 것이 가능하다.
다층 반사막(21)의 형성 방법은 상기 기술 분야에 있어서 공지이지만, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링법이나, 이온빔 스퍼터링법 등에 의해, 각 층을 성막함으로써 형성할 수 있다. 전술한 Mo/Si 주기 다층막의 경우, 예를 들어 이온빔 스퍼터링법에 의해, 우선 Si 타깃을 사용하여 두께 수㎚ 정도의 Si막을 기판(10) 위에 성막하고, 그 후, Mo 타깃을 사용하여 두께 수㎚ 정도의 Mo막을 성막하고, 이것을 1 주기로 하여, 40 내지 60 주기 적층하여, 다층 반사막(21)을 형성한다.
상기에서 형성된 다층 반사막(21)의 위에 EUV 리소그래피용 반사형 마스크의 제조 공정에 있어서의 드라이 에칭이나 웨트 세정으로부터의 다층 반사막(21)의 보호를 위해, 보호막(22: 도 3을 참조)을 형성할 수도 있다. 이와 같이, 마스크 블랭크용 기판(10) 위에 다층 반사막(21)과, 보호막(22)을 갖는 형태도 본 발명에 있어서의 다층 반사막 부착 기판이라 할 수 있다.
또한, 상기 보호막(22)의 재료로서는, 예를 들어 Ru, Ru-(Nb, Zr, Y, B, Ti, La, Mo), Si-(Ru, Rh, Cr, B), Si, Zr, Nb, La, B 등의 재료를 사용할 수 있지만, 이들 중, 루테늄(Ru)을 함유하는 재료를 적용하면, 다층 반사막의 반사율 특성이 보다 양호해진다. 구체적으로는, Ru, Ru-(Nb, Zr, Y, B, Ti, La, Mo)인 것이 바람직하다. 이와 같은 보호막은, 특히, 흡수체막을 Ta계 재료로 하고, Cl계 가스의 드라이 에칭에 의해 상기 흡수체막을 패터닝하는 경우에 유효하다.
또한, 상기한 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 상기 다층 반사막(21) 또는 상기 보호막(22)의 표면은, 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(％)와 베어링 깊이(㎚)의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30％를 BA30, 베어링 에리어 70％를 BA70, 베어링 에리어 30％ 및 70％에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에, 상기 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)의 관계식을 만족하면서, 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 앞의 설명에서 예들 든 검사 광원 파장을 사용한 고감도 결함 검사 장치에 의해 다층 반사막 부착 기판(20)의 결함 검사를 행하는 경우, 의사 결함의 검출을 대폭 억제할 수 있다. 또한, 다층 반사막(21) 또는 보호막(22)의 표면의 평활성이 향상되고, 표면 조도(Rmax)가 작아지므로, 고반사율이 얻어진다고 하는 효과도 있다.
다층 반사막(21) 또는 보호막(22)의 표면은, 바람직하게는 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥250(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥300(％/㎚), (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥400(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥450(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥500(％/㎚)로 하는 것이 바람직하다. 또한, 마찬가지의 관점에서, 상기 다층 반사막, 보호막의 표면 조도는, 바람직하게는 최대 높이(Rmax)≤1.3㎚, 더욱 바람직하게는, 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚, 더욱 바람직하게는, 최대 높이(Rmax)≤1.1㎚, 더욱 바람직하게는, 최대 높이(Rmax)≤1.0㎚로 하는 것이 바람직하다.
상기 범위의 기판(10)의 주 표면의 표면 형태를 유지하여, 다층 반사막(21) 또는 보호막(22)의 표면이, 상기 범위의 표면 조도 및 베어링 커브 특성을 얻기 위해서는, 다층 반사막(21)을 기판(10)의 주 표면의 법선에 대하여 비스듬히 고굴절률층과 저굴절률층이 퇴적하도록, 스퍼터링법에 의해 성막함으로써 얻어진다. 보다 구체적으로는, 기판(10)의 주 표면의 표면 형태를 유지하여, 다층 반사막(21) 또는 보호막(22)의 표면이, 상기 범위의 표면 조도 및 베어링 커브 특성을 얻고, 또한, 다층 반사막(12), 보호막(13)의 반사율 특성을 양호하게 하기 위해서는, 기판(10)의 주 표면의 법선에 대하여 다층 반사막(21)을 구성하는 저굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사 각도가, 고굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사 각도보다 커지도록, 이온빔 스퍼터링법으로 형성한다. 더욱 상세하게는, Mo 등의 저굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사 각도는, 40°이상 90°미만으로 하고, Si 등의 고굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사 각도는, 0°이상 60°이하로 하여 성막하면 된다. 또한, 다층 반사막(21) 또는 보호막(22)의 표면이, 기판(10)의 주 표면의 표면 형태를 개선시켜서, 상기 범위의 표면 조도 및 베어링 커브 특성을 얻기 위해서는, 기판(10)의 주 표면의 법선에 대하여 다층 반사막(21)을 구성하는 저굴절률층과 고굴절률층의 스퍼터 입자의 입사 각도가, 0°이상 30°이하로 하여 성막하면 된다. 나아가서는, 다층 반사막(21) 위에 형성하는 보호막(22)도 다층 반사막(21)의 성막 후, 연속하여, 기판(10)의 주 표면의 법선에 대하여 비스듬히 보호막(22)이 퇴적하도록 이온빔 스퍼터링법에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 다층 반사막 부착 기판(20)에 있어서, 기판(10)의 다층 반사막(21)과 접하는 면과 반대측의 면에는, 정전 척의 목적을 위해 이면 도전막(23: 도 3을 참조)을 형성할 수도 있다. 이와 같이, 마스크 블랭크용 기판(10) 위의 전사 패턴이 형성되는 측에 다층 반사막(21)과, 보호막(22)을 갖고, 다층 반사막(21)과 접하는 면과 반대측의 면에 이면 도전막(23)을 갖는 형태도 본 발명에 있어서의 다층 반사막 부착 기판(20)이라 할 수 있다. 또한, 이면 도전막(23)에 요구되는 전기적 특성(시트 저항)은 통상 100Ω/□ 이하이다. 이면 도전막(23)의 형성 방법은 공지이며, 예를 들어 마그네트론 스퍼터링법이나 이온빔 스퍼터링법에 의해, Cr, Ta 등의 금속이나 합금의 타깃을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 다층 반사막 부착 기판(20)으로서는, 기판(10)과 다층 반사막(21)의 사이에 하지층을 형성하여도 된다. 하지층은, 기판(10)의 주 표면의 평활성 향상의 목적, 결함 저감의 목적, 다층 반사막(21)의 반사율 증강 효과의 목적과 다층 반사막(21)의 응력 저감의 목적으로 형성할 수 있다.
[반사형 마스크 블랭크]
다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반사형 마스크 블랭크(30)에 대하여 이하에 설명한다.
도 3은, 본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(30)를 나타내는 모식도이다.
본 실시 형태의 반사형 마스크 블랭크(30)는 상기 설명한 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막(22) 위에 전사 패턴으로 되는 흡수체막(24)을 형성한 구성으로 하고 있다.
상기 흡수체막(24)의 재료는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, EUV광을 흡수하는 기능을 갖는 것으로, Ta(탄탈륨) 단체, 또는 Ta을 주성분으로 하는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. Ta을 주성분으로 하는 재료는, 통상, Ta의 합금이다. 이와 같은 흡수체막의 결정 상태는, 평활성, 평탄성의 관점에서, 아몰퍼스 형상 또는 미결정의 구조를 갖고 있는 것이 바람직하다. Ta을 주성분으로 하는 재료로서는, 예를 들어 Ta과 B를 함유하는 재료, Ta과 N를 함유하는 재료, Ta과 B를 함유하고, 또한 O와 N 중 적어도 어느 하나를 함유하는 재료, Ta과 Si를 함유하는 재료, Ta과 Si와 N를 함유하는 재료, Ta과 Ge을 함유하는 재료, Ta과 Ge과 N를 함유하는 재료 등을 사용할 수 있다. 또한 예를 들어, Ta에 B, Si, Ge 등을 첨가함으로써, 아몰퍼스 구조가 용이하게 얻어져서, 평활성을 향상시킬 수 있다. 또한, Ta에 N, O를 첨가하면, 산화에 대한 내성이 향상되기 때문에, 경시적인 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 흡수체막(24)의 표면은, 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(％)와 베어링 깊이(㎚)의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30％를 BA30, 베어링 에리어 70％를 BA70, 베어링 에리어 30％ 및 70％에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에, 상기 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)의 관계식을 만족하면서, 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚로 하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥400(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥450(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥500(％/㎚)로 하는 것이 바람직하다. 또한, 흡수체막(24)의 표면 조도는, 바람직하게는 최대 높이(Rmax)≤1.1㎚, 더욱 바람직하게는, 최대 높이(Rmax)≤1.0㎚로 하는 것이 바람직하다.
상기 범위의 기판(10)이나, 다층 반사막 부착 기판(20)의 표면 형태를 유지하여, 흡수체막(24)의 표면이, 상기 범위의 표면 조도 및 베어링 커브 특성을 얻기 위해서는, 흡수체막(24)을 아몰퍼스 구조로 하는 것이 바람직하다. 결정 구조에 대해서는, X선 회절 장치(XRD)에 의해 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크는, 도 3에 도시한 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 흡수체막(24)의 위에 흡수체막(24)을 패터닝하기 위한 마스크로 되는 레지스트막을 형성할 수도 있고, 레지스트막 부착 반사형 마스크 블랭크도, 본 발명의 반사형 마스크 블랭크라 할 수 있다. 또한, 흡수체막(24)의 위에 형성하는 레지스트막은, 포지티브형이어도 네가티브형이어도 상관없다. 또한, 전자선 묘화용이어도 레이저 묘화용이어도 상관없다. 또한, 흡수체막(24)과 상기 레지스트막의 사이에, 소위 하드 마스크(에칭 마스크)막을 형성할 수도 있으며, 이 형태도 본 발명에 있어서의 반사형 마스크 블랭크라 할 수 있다.
[반사형 마스크]
다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반사형 마스크(40)에 대하여 이하에 설명한다.
도 4는, 본 실시 형태의 반사형 마스크(40)를 나타내는 모식도이다.
본 실시 형태의 반사형 마스크(40)는 상기한 반사형 마스크 블랭크(30)에 있어서의 흡수체막(24)을 패터닝하여, 상기 보호막(22) 위에 흡수체 패턴(27)을 형성한 구성이다. 본 실시 형태의 반사형 마스크(40)는 EUV광 등의 노광광으로 노광하면, 마스크 표면에서 흡수체막(24)이 있는 부분에서는 노광광이 흡수되고, 그 이외의 흡수체막(24)을 제거한 부분에서는 노출된 보호막(22) 및 다층 반사막(21)에서 노광광이 반사됨으로써, 리소그래피용의 반사형 마스크(40)로서 사용할 수 있다.
[투과형 마스크 블랭크]
다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 투과형 마스크 블랭크(50)에 대하여 이하에 설명한다.
도 5는, 본 실시 형태의 투과형 마스크 블랭크(50)를 나타내는 모식도이다.
본 실시 형태의 투과형 마스크 블랭크(50)는 상기 설명한 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면 위에 전사 패턴으로 되는 차광성막(51)을 형성한 구성으로 되어 있다.
투과형 마스크 블랭크(50)로서는, 바이너리형 마스크 블랭크, 위상 시프트형 마스크 블랭크를 들 수 있다. 상기 차광성막(51)에는, 노광광을 차단하는 기능을 갖는 차광막 외에, 노광광을 감쇠시키면서, 위상 시프트시키는 소위 하프톤막 등이 포함된다.
바이너리형 마스크 블랭크는, 마스크 블랭크용 기판(10) 위에 노광광을 차단하는 차광막을 성막한 것이다. 이 차광막을 패터닝하여 원하는 전사 패턴을 형성한다. 차광막으로서는, 예를 들어 Cr막, Cr에 산소, 질소, 탄소, 불소를 선택적으로 함유하는 Cr 합금막, 이들 적층막, MoSi막, MoSi에 산소, 질소, 탄소를 선택적으로 함유하는 MoSi 합금막, 이들 적층막 등을 들 수 있다. 또한, 차광막의 표면에는, 반사 방지 기능을 갖는 반사 방지층이 포함되어도 된다.
또한, 위상 시프트형 마스크 블랭크는, 마스크 블랭크용 기판(10) 위에 노광광의 위상차를 변화시키는 위상 시프트막을 성막한 것이다. 이 위상 시프트막을 패터닝하여 원하는 전사 패턴을 형성한다. 위상 시프트막으로서는, 위상 시프트 기능만을 갖는 SiO2막 외에, 위상 시프트 기능 및 차광 기능을 갖는 금속 실리사이드 산화물막, 금속 실리사이드 질화물막, 금속 실리사이드 산화질화물막, 금속 실리사이드 산화탄화물막, 금속 실리사이드 산화질화탄화물막(금속: Mo, Ti, W, Ta 등의 전이 금속), CrO막, CrF막, SiON막 등의 하프톤막을 들 수 있다. 이 위상 시프트형 마스크 블랭크에 있어서, 위상 시프트막 위에 상기한 차광막을 형성한 형태도 포함된다.
또한, 본 발명의 투과형 마스크 블랭크는, 도 5에 도시한 구성으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 차광성막(51)의 위에 차광성막(51)을 패터닝하기 위한 마스크로 되는 레지스트막을 형성할 수도 있으며, 레지스트막 부착 투과형 마스크 블랭크도, 본 발명의 투과형 마스크 블랭크라 할 수 있다. 또한, 전술과 마찬가지로, 차광성막(51)의 위에 형성하는 레지스트막은, 포지티브형이어도 네가티브형이어도 상관없다. 또한, 전자선 묘화용이어도 레이저 묘화용이어도 상관없다. 또한, 차광성막(51)과 상기 레지스트막의 사이에, 소위 하드 마스크(에칭 마스크)막을 형성할 수도 있으며, 이 형태도 본 발명에 있어서의 투과형 마스크 블랭크라 할 수 있다.
또한, 상기 차광성막(51)의 표면은, 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(％)와 베어링 깊이(㎚)의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30％를 BA30, 베어링 에리어 70％를 BA70, 베어링 에리어 30％ 및 70％에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에, 상기 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)의 관계식을 만족하면서, 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚로 하는 것이 바람직하다.
더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥400(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥450(％/㎚), 더욱 바람직하게는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥500(％/㎚)로 하는 것이 바람직하다. 또한, 차광성막(51)의 표면 조도는, 바람직하게는 최대 높이(Rmax)≤1.1㎚, 더욱 바람직하게는, 최대 높이(Rmax)≤1.0㎚로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 범위의 기판(10)의 표면 형태를 유지하여, 차광성막(51)의 표면이, 상기 범위의 표면 조도 및 베어링 커브 특성을 얻기 위해서는, 차광성막(51)을 아몰퍼스 구조로 하는 것이 바람직하다. 결정 구조에 대해서는, X선 회절 장치(XRD)에 의해 확인할 수 있다.
[투과형 마스크]
다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 투과형 마스크(60)에 대하여 이하에 설명한다.
도 6은, 본 실시 형태의 투과형 마스크(60)를 나타내는 모식도이다.
본 실시 형태의 투과형 마스크(60)는 상기한 투과형 마스크 블랭크(50)에 있어서의 차광성막(51)을 패터닝하여, 상기 마스크 블랭크용 기판(10) 위에 차광성막 패턴(61)을 형성한 구성이다. 본 발명의 투과형 마스크(60)는 바이너리형 마스크에 있어서는, ArF 엑시머 레이저광 등의 노광광으로 노광하면, 마스크 표면에서 차광성막(51)이 있는 부분에서는 노광광이 차단되고, 그 이외의 차광성막(51)을 제거한 부분에서는 노출된 마스크 블랭크용 기판(10)을 노광광이 투과함으로써, 리소그래피용의 투과형 마스크(60)로서 사용할 수 있다. 또한, 위상 시프트형 마스크의 하나인 하프톤형 위상 시프트 마스크에 있어서는, ArF 엑시머 레이저광 등의 노광광으로 노광하면, 마스크 표면에서 차광성막(51)이 제거된 부분에서는, 노출된 마스크 블랭크용 기판(10)을 노광광이 투과하고, 차광성막(51)이 있는 부분에서는, 노광광이 감쇠한 상태이면서, 소정의 위상 시프트량을 갖고 투과됨으로써, 리소그래피용의 투과형 마스크(60)로서 사용할 수 있다. 또한, 위상 시프트형 마스크로서는, 전술한 하프톤형 위상 시프트 마스크에 한하지 않고, 레벤슨형 위상 시프트 마스크 등의 각종 위상 시프트 효과를 이용한 위상 시프트 마스크이어도 된다.
[반도체 장치의 제조 방법]
이상 설명한 반사형 마스크(40)나 투과형 마스크(60)와, 노광 장치를 이용한 리소그래피 프로세스에 의해, 반도체 기판 등의 피전사체 위에 형성된 레지스트막에, 상기 반사형 마스크(40)의 흡수체 패턴(27)이나, 상기 투과형 마스크(60)의 차광성막 패턴(61)에 기초하는 회로 패턴 등의 전사 패턴을 전사하고, 그 외 다양한 공정을 거침으로써, 반도체 기판 위에 다양한 패턴 등이 형성된 반도체 장치를 제조할 수 있다.
또한, 전술한 마스크 블랭크용 기판(10), 다층 반사막 부착 기판(20), 반사형 마스크 블랭크(30), 투과형 마스크 블랭크(50)에, 기준 마크를 형성하고, 이 기준 마크와, 전술한 고감도 결함 검사 장치에 의해 검출된 치명 결함의 위치를 좌표 관리할 수 있다. 얻어진 치명 결함의 위치 정보(결함 데이터)에 기초하여, 반사형 마스크(40)나 투과형 마스크(60)를 제작할 때, 전술한 결함 데이터와 피전사 패턴(회로 패턴) 데이터를 기본으로, 치명 결함이 존재하고 있는 개소에 흡수체 패턴(27)이나, 차광성막 패턴(61)이 형성되도록 묘화 데이터를 보정하여, 결함을 저감시킬 수 있다.
·실시예
이하, 본 발명의 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크의 실시 형태를 포함하는 실시예 1 내지 3 및 실시예 5 내지 7, 이들에 대한 비교예 1 및 2, 본 발명의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 마스크 블랭크용 기판, 투과형 마스크 블랭크, 투과형 마스크의 실시 형태를 포함하는 실시예 4에 대하여, 도 7 내지 도 10을 참조하면서 설명한다.
[실시예 1]
우선, 본 발명에 따른 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, EUV 노광용 반사형 마스크 블랭크, 반사형 마스크에 관한 실시예 1에 대하여 설명한다.
<마스크 블랭크용 기판의 제작>
마스크 블랭크용 기판(10)으로서, 크기가 152.4㎜×152.4㎜, 두께가 6.35㎜인 SiO2-TiO2계의 유리 기판을 준비하고, 양면 연마 장치를 이용하여, 상기 유리 기판의 표리면을, 산화세륨 지립이나 콜로이드성 실리카 지립에 의해 단계적으로 연마한 후, 저농도의 규불산으로 표면 처리하였다. 이에 의해 얻어진 유리 기판 표면의 표면 조도를 원자간력 현미경으로 측정한 바, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)는 0.15㎚이었다.
상기 유리 기판의 표리면에 있어서의 148㎜×148㎜의 영역의 표면 형상(표면 형태, 평탄도), TTV(판 두께 변동)를 파장 변조 레이저를 사용한 파장 시프트 간섭계로 측정하였다. 그 결과, 유리 기판의 표리면의 평탄도는 290㎚(볼록 형상)이었다. 유리 기판 표면의 표면 형상(평탄도)의 측정 결과는, 측정점마다 어떤 기준면에 대한 높이가 정보로서 컴퓨터에 보존됨과 함께, 유리 기판에 필요한 표면 평탄도의 기준값 50㎚(볼록 형상), 이면 평탄도의 기준값 50㎚와 비교하여, 그 차분(필요 제거량)을 컴퓨터로 계산하였다.
이어서, 유리 기판 면 내를 가공 스폿 형상 영역마다, 필요 제거량에 따른 국소 표면 가공의 가공 조건을 설정하였다. 사전에 더미 기판을 사용하여, 실제의 가공과 동일하도록 더미 기판을, 일정 시간 기판을 이동시키지 않고 스폿으로 가공하고, 그 형상을 상기 표리면의 표면 형상을 측정하는 장치와 동일한 측정기로 측정하고, 단위 시간당에 있어서의 스폿의 가공 체적을 산출한다. 그리고, 스폿의 정보와 유리 기판의 표면 형상의 정보로부터 얻어진 필요 제거량에 따라서, 유리 기판을 래스터 주사할 때의 주사 스피드를 결정하였다.
설정한 가공 조건에 따라서, 자기 유체에 의한 기판 마무리 처리 장치를 이용하여, 자기 점탄성 유체 연마(Magneto Rheological Finishing: MRF) 가공법에 의해, 유리 기판의 표리면 평탄도가 상기한 기준값 이하로 되도록 국소적 표면 가공 처리를 하여 표면 형상을 조정하였다. 또한, 이때 사용한 자성 점탄성 유체는, 철 성분을 함유하고 있으며, 연마 슬러리는, 알칼리 수용액+연마제(약 2wt％), 연마제: 산화세륨으로 하였다. 그 후, 유리 기판을 농도 약 10％의 염산 수용액(온도 약 25℃)이 들어간 세정 조에 약 10분간 침지한 후, 순수에 의한 린스, 이소프로필알코올(IPA) 건조를 행하였다.
얻어진 유리 기판 표면의 표면 형상(표면 형태, 평탄도)을 측정한 바, 표리면의 평탄도는 약 40 내지 50㎚이었다. 또한, 유리 기판 표면의 표면 조도를, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역에 있어서, 원자간력 현미경을 사용하여 측정한 바, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)는 0.37㎚가 되었으며, MRF에 의한 국소 표면 가공 전의 표면 조도보다 거칠어진 상태로 되었다.
그로 인해, 유리 기판의 표리면에 대하여, 유리 기판 표면의 표면 형상이 유지 또는 개선되는 연마 조건에 의해 양면 연마 장치를 이용하여 양면 연마를 행하였다. 이 마무리 연마는, 이하의 연마 조건에 의해 행하였다.
가공액: 알칼리 수용액(NaOH)+연마제(농도: 약 2wt％)
연마제: 콜로이드성 실리카, 평균 입경: 약 70㎚
연마 정반 회전수: 약 1 내지 50rpm
가공 압력: 약 0.1 내지 10kPa
연마 시간: 약 1 내지 10분
그 후, 유리 기판을 알칼리 수용액(NaOH)으로 세정하고, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)을 얻었다.
얻어진 마스크 블랭크용 기판(10)의 표리면의 평탄도, 표면 조도를 측정한 바, 표리면 평탄도는 약 40㎚로 양면 연마 장치에 의한 가공 전의 상태를 유지 또는 개선되어 양호하였다. 또한, 얻어진 마스크 블랭크용 기판(10)에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정한 바, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)는 0.13㎚, 최대 높이(Rmax)는 1.2㎚이었다.
또한, 본 발명에 있어서의 마스크 블랭크용 기판(10)의 국소 가공 방법은, 전술한 자기 점탄성 유체 연마 가공법으로 한정되는 것은 아니다. 가스 클러스터 이온빔(Gas Cluster Ion Beams: GCIB)이나 국소 플라즈마를 사용한 가공 방법이어도 된다.
다음으로, 전술한 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면 위에 DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, TaBN막을 성막하였다. TaB 타깃을 마스크 블랭크용 기판의 주 표면에 대향시켜서, Ar+N2 가스 분위기 중에서 반응성 스퍼터링을 행하였다. 러더포드 후방 산란 분석법에 의해 TaBN막의 원소 조성을 측정한 바, Ta: 80원자％, B: 10원자％, N: 10원자％이었다. 또한, TaBN막의 막 두께는 150㎚이었다. 또한, 상기 TaBN막의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한 바, 아몰퍼스 구조이었다.
다음으로, 편면 연마 장치를 이용하여, TaBN막의 표면을 초정밀 연마하였다. 이 초정밀 연마는, 이하의 연마 조건에 의해 행하였다.
가공액: 알칼리 수용액(NaOH)+연마제(콜로이드성 실리카의 평균 지립 50㎚, 농도: 5wt％)
가공 압력: 50g/㎠
연마 시간: 약 1 내지 10분
그 후, TaBN막의 표면을 불산 수용액(HF: 농도 0.2wt％)으로 428초간 세정하고, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판을 얻었다.
본 실시예 1에 의해 얻어진 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 TaBN막 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)가 0.085㎚, 최대 높이(Rmax)가 1.1㎚이었다. 또한, 본 실시예 1의 TaBN막 표면의 베어링 커브 측정 결과를, 도 7 및 도 8의 (a)의 그래프 중의 짙은 실선 「실시예 1」로 나타내었다. 각 그래프의 종축은 베어링 에리어(％), 횡축은 베어링 깊이(㎚)이다.
이들 도면에 있어서, 본 실시예 1의 TaBN막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.322㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.410㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.410-0.322)=455(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 1의 TaBN막 표면의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚를 충족하였다.
여기서, 본 실시예 1의 TaBN막 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어진 베어링 깊이와, 그 빈도와의 관계를 플롯한 도수 분포도를, 도 8의 (b)의 그래프로 나타내었다. 그래프의 종축은 빈도(％), 횡축은 베어링 깊이(㎚)이다.
도 8의 (b)의 도수 분포도에 있어서, 본 실시예 1의 TaBN막 표면에 있어서의 측정 영역 내의 요철 중, 가장 높은 빈도(최고 빈도) fmax의 값은, 빈도(Hist.)가1.118％이고 그에 대응하는 베어링 깊이(Depth)는 0.361㎚이었다. 이에 기초하여, 1/2fmax(0.5fmax)에 대응하는 2개의 베어링 깊이(BD1, BD2)를 특정하고, 반값폭 FWHM(Full Width at Half Maximum)의 중심에 대응하는 베어링 깊이(BDM)를 구하였다. 이 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이(BDM)를 도면 중의 일점쇄선으로 나타낸다. 또한, 본 실시예 1의 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이(1/2Rmax=0.5Rmax)를 도면 중의 점선으로 나타내었다. 이들 일점쇄선과 점선을 비교하면, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이(BDM)가 1/2Rmax에 대응하는 베어링 깊이보다도 도면 중 좌측에 위치하고 있다. 보다 구체적으로는, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이는 0.34㎚, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이는 0.56㎚이었다. 따라서, 본 실시예 1의 TaBN막 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값이, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이보다도 작다고 하는 조건을 충족하였다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 1의 TaBN막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 18,789개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다. 합계 18,789개 정도의 결함 검출 개수이면, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검사할 수 있다. 또한, 구상당 직경 SEVD는, 결함의 면적을 (S), 결함의 높이를 (h)라 했을 때, SEVD=2(3S/4πh)1/3의 식에 의해 산출할 수 있다(이하의 실시예, 비교예도 마찬가지임). 결함의 면적(S), 결함의 높이(h)는 원자간력 현미경(AFM)에 의해 측정할 수 있다.
또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」)를 이용하여, 최고의 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 1의 TaBN막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과, 결함 검출 개수의 합계는, 모두 100,000개를 하회하여, 치명 결함의 검사가 가능하였다.
<다층 반사막 부착 기판의 제작>
전술한 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 TaBN막의 표면에, 이온빔 스퍼터링법에 의해, 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막(21)과, 보호막(22)을 형성하여 다층 반사막 부착 기판(20)을 제작하였다.
다층 반사막(21)은 막 두께 4.2㎚의 Si막과, 막 두께 2.8㎚의 Mo막을 1페어로 하고, 40페어 성막하였다(막 두께의 합계 280㎚). 또한, 상기 다층 반사막(21)의 표면에, 막 두께 2.5㎚의 Ru을 포함하는 보호막(22)을 성막하였다. 또한, 다층 반사막(21)은 기판 주 표면의 법선에 대하여 Si막의 스퍼터 입자의 입사 각도가 5°, Mo막의 스퍼터 입자의 입사 각도가 65°가 되도록 이온빔 스퍼터링법에 의해 성막하였다.
얻어진 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)가 0.141㎚, 최대 높이(Rmax)가 1.49㎚이었다.
본 실시예 1의 보호막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.575㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.745㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.745-0.575)=235(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚를 충족하였다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 19,132개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다. 또한, EUV광에 대한 반사율을 측정한 바, 65％로 양호한 결과가 얻어졌다.
또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」) 및 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치를 이용하여, 본 실시예 1의 다층 반사막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과, 결함 검출 개수의 합계는, 모두 100,000개를 하회하여, 치명 결함의 검사가 가능하였다. 또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」)에서는 최고의 검사 감도 조건에 의해, 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치에서는, 구상당 직경 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해 결함 검사를 행하였다.
또한, 본 실시예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막(22) 및 다층 반사막(21)에 대하여 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 외측 4개소에, 상기 결함의 위치를 좌표 관리하기 위한 기준 마크를 집속 이온 빔에 의해 형성하였다.
<EUV 노광용 반사형 마스크 블랭크의 제작>
전술한 다층 반사막 부착 기판(20)의 다층 반사막(21)을 형성하지 않는 이면에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, 이면 도전막(23)을 형성하였다. 상기 이면 도전막(23)은 Cr 타깃을 다층 반사막 부착 기판(20)의 이면에 대향시켜서, Ar+N2 가스(Ar:N2=90％:10％) 분위기 중에서 반응성 스퍼터링을 행하였다. 러더포드 후방 산란 분석법에 의해 이면 도전막(23)의 원소 조성을 측정한 바, Cr: 90원자％, N: 10원자％이었다. 또한, 이면 도전막(23)의 막 두께는 20㎚이었다.
또한, 전술한 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막(22)의 표면에, DC 마그네트론 스퍼터링법에 의해, TaBN막을 포함하는 흡수체막(24)을 성막하고, 반사형 마스크 블랭크(30)를 제작하였다. 상기 흡수체막(24)은 TaB 타깃(Ta:B=80:20)에 다층 반사막 부착 기판(20)의 흡수체막(24)을 대향시켜서, Xe+N2 가스(Xe:N2=90％:10％) 분위기 중에서 반응성 스퍼터링을 행하였다. 러더포드 후방 산란 분석법에 의해 흡수체막(24)의 원소 조성을 측정한 바, Ta: 80원자％, B: 10원자％, N: 10원자％이었다. 또한, 흡수체막(24)의 막 두께는 65㎚이었다. 또한, 흡수체막(24)의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한 바, 아몰퍼스 구조이었다.
전술한 흡수체막(24)의 표면에, 스핀 코팅법에 의해 레지스트를 도포하고, 가열 및 냉각 공정을 거쳐, 막 두께 150㎚의 레지스트막(25)을 성막하였다. 이어서, 원하는 패턴의 묘화 및 현상 공정을 거쳐, 레지스트 패턴 형성하였다. 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, Cl2+He 가스의 드라이 에칭에 의해, 흡수체막(24)인 TaBN막의 패터닝을 행하고, 보호막(22) 위에 흡수체 패턴(27)을 형성하였다. 그 후, 레지스트막(25)을 제거하고, 상기와 마찬가지의 약액 세정을 행하여, 반사형 마스크(40)를 제작하였다. 또한, 전술한 묘화 공정에 있어서는, 상기 기준 마크를 기본으로 작성된 결함 데이터에 기초하여, 결함 데이터와 피전사 패턴(회로 패턴) 데이터를 기본으로, 치명 결함이 존재하고 있는 개소에 흡수체 패턴(27)이 배치되도록 묘화 데이터를 보정하여, 반사형 마스크(40)를 제작하였다. 얻어진 반사형 마스크(40)에 대하여, 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여 결함 검사를 행한 바, 결함은 확인되지 않았다.
[실시예 2]
<마스크 블랭크용 기판의 제작>
실시예 1과 마찬가지로, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)으로서, 크기가 152.4㎜×152.4㎜, 두께가 6.35㎜인 SiO2-TiO2계의 유리 기판을 준비하고, 실시예 1과 마찬가지로, 유리 기판의 표리면에 대하여, 양면 연마 장치에 의한 연마로부터 자기 점탄성 유체 연마 가공법에 의한 국소 표면 가공 처리까지의 공정을 행하였다.
그 후, 국소 표면 가공 처리의 마무리 연마로서, 유리 기판의 표리면에 비접촉 연마를 실시하였다. 본 실시예 2에서는, 비접촉 연마로서 EEM(Elastic Emission Machining)을 행하였다. 이 EEM은, 이하의 가공 조건에 의해 행하였다.
가공액(1단계째): 알칼리 수용액(NaOH)+미세 입자(농도: 5wt％)
가공액(2단계째): 순수
미세 분말 입자: 콜로이드성 실리카, 평균 입경: 약 100㎚
회전체: 폴리우레탄 롤
회전체 회전수: 10 내지 300rpm
워크 홀더 회전수: 10 내지 100rpm
연마 시간: 5 내지 30분
본 실시예 2에 의해 얻어진 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)는 0.10㎚, 최대 높이(Rmax)는 0.92㎚이었다. 또한, 얻어진 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면의 베어링 커브 측정 결과를, 도 7의 그래프 중의 짧고 짙은 점선 「실시예 2」로 나타내었다.
도 7에 있어서, 본 실시예 2의 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.388㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.499㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.499-0.388)=364(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면은, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚를 충족하였다.
또한, 도시를 생략하였지만, 실시예 1과 마찬가지로 베어링 깊이와, 그 빈도와의 관계를 플롯한 도수 분포도에 있어서, 본 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이와, 최대 높이(Rmax)의1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이를 구한 바, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이는 0.44㎚, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이는 0.46㎚이었다. 따라서, 본 실시예 2의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값이, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이보다도 작다고 하는 조건을 충족하였다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 2의 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 29,129개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다. 합계 29,129개 정도의 결함 검출 개수이면, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검사할 수 있다.
또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」)를 이용하여, 최고의 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 2의 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과, 결함 검출 개수의 합계는, 모두 100,000개를 하회하여, 치명 결함의 검사가 가능하였다.
<다층 반사막 부착 기판의 제작>
전술한 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에, 실시예 1과 마찬가지의 Si막과 Mo막을 교대로 적층한 막 두께 280㎚의 다층 반사막(21)을 형성하고, 그 표면에 막 두께 2.5㎚의 Ru을 포함하는 보호막(22)을 성막하였다. 또한, 다층 반사막(21)의 이온빔 스퍼터링 조건은, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
얻어진 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)가 0.143㎚, 최대 높이(Rmax)가 1.50㎚이었다.
본 실시예 2의 보호막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.612㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.785㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.785-0.612)=231(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 2의 다층 반사막 부착 기판의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚를 충족하였다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 2의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 30,011개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다.
또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」) 및 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치를 이용하여, 본 실시예 2의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과, 결함 검출 개수의 합계는, 모두 100,000개를 하회하여, 치명 결함의 검사가 가능하였다. 또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」)에서는 최고의 검사 감도 조건에 의해, 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치에서는, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해 결함 검사를 행하였다.
전술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 반사형 마스크 블랭크(30) 및 반사형 마스크(40)를 제작하였다. 얻어진 반사형 마스크(40)에 대하여, 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여 결함 검사를 행한 바, 결함은 확인되지 않았다.
[실시예 3]
<마스크 블랭크용 기판의 제작>
본 실시예 3에서는, 실시예 1 및 2와 마찬가지로, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)으로서, 크기가 152.4㎜×152.4㎜, 두께가 6.35㎜인 SiO2-TiO2계의 유리 기판을 준비하고, 실시예 2와 거의 마찬가지의 공정을 거쳐, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)을 제작하였다. 단, 본 실시예 3에서는, 실시예 2의 국소 표면 가공 처리의 마무리 연마에 있어서, 가공액에 순수를 사용한 2단계째의 EEM 가공을 생략하였다. 이 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 마스크 블랭크용 기판(10)을 제작하였다.
본 실시예 3에 의해 얻어진 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)는 0.11㎚, 최대 높이(Rmax)는 0.98㎚이었다. 또한, 얻어진 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면의 베어링 커브 측정 결과를, 도 7의 그래프 중의 길고 짙은 점선 「실시예 3」으로 나타내었다.
도 7에 있어서, 본 실시예 3의 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.480㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.589㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.589-0.480)=367(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면은, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚를 충족하였다.
또한, 도시를 생략하였지만, 실시예 1과 마찬가지로 베어링 깊이와, 그 빈도와의 관계를 플롯한 도수 분포도에 있어서, 본 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이와, 최대 높이(Rmax)의1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이를 구한 바, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이는 0.53㎚, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이는 0.49㎚이었다. 따라서, 본 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값이, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이보다도 작다고 하는 조건은 충족하지 않았다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 3의 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 36,469개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다. 합계 36,469개 정도의 결함 검출 개수이면, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검사할 수 있다.
또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」)를 이용하여, 최고의 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 3의 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과, 결함 검출 개수의 합계는, 모두 100,000개를 하회하여, 치명 결함의 검사가 가능하였다.
<다층 반사막 부착 기판의 제작>
전술한 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에, 실시예 1과 마찬가지의 Si막과 Mo막을 교대로 적층한 막 두께 280㎚의 다층 반사막(21)을 형성하고, 그 표면에 막 두께 2.5㎚의 Ru을 포함하는 보호막(22)을 성막하였다. 또한, 다층 반사막(21)의 이온빔 스퍼터링 조건은, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
얻어진 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)가 0.146㎚, 최대 높이(Rmax)가 1.50㎚이었다.
본 실시예 3의 보호막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.648㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.821㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.821-0.648)=231(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 3의 다층 반사막 부착 기판의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚를 충족하였다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 3의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 38,856개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다.
또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」) 및 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치를 이용하여, 본 실시예 3의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과, 결함 검출 개수의 합계는, 모두 100,000개를 하회하여, 치명 결함의 검사가 가능하였다. 또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」)에서는 최고의 검사 감도 조건에 의해, 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치에서는, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해 결함 검사를 행하였다.
전술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 반사형 마스크 블랭크(30) 및 반사형 마스크(40)를 제작하였다. 얻어진 반사형 마스크(40)에 대하여, 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여 결함 검사를 행한 바, 결함은 확인되지 않았다.
전술한 실시예 1, 2, 3의 마스크 블랭크용 기판 주 표면의 결함 검출 개수에 대한 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면의 결함 검출 개수의 증가를 조사한 바, 실시예 1은 343개 증가, 실시예 2는 882개 증가, 실시예 3은 2387개 증가한 결과로 되었다. 이것은, 실시예 1, 2의 마스크 블랭크용 기판 주 표면을 구성하는 요철에 있어서, 기준면에 대하여 볼록부보다도 오목부를 구성하는 비율이 높은 표면 형태로 되어 있으므로, 기판 주 표면 위에 다층 반사막이나 보호막을 적층한 경우에, 기판 주 표면에 존재하는 결함 크기가 작아지는 경향이 되므로, 결함수의 증가는 억제된 것이라고 생각한다. 한편, 실시예 3의 마스크 블랭크용 기판 주 표면은, 그 주 표면을 구성하는 요철에 있어서, 기준면에 대하여 오목부보다도 볼록부를 구성하는 비율이 높은 표면 형태로 되어 있으므로, 기판 주 표면 위에 다층 반사막이나 보호막을 적층한 경우에, 기판 주 표면에 존재하는 결함 크기가 커지는 경향으로 되므로, 결함수의 증가가 많아졌다고 생각한다.
전술한 결과로부터, EUV 노광용의 반사형 마스크 블랭크에 사용하는 기판으로서는, 실시예 1, 2가 최적의 기판이라고 할 수 있다.
또한, 실시예 2, 3에 있어서의 국소 표면 가공 처리의 마무리 연마로서의 비접촉 연마는, 전술한 EEM으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 플로트 폴리시 또는 촉매 기준 에칭법(Catalyst Referred Etching)을 적용할 수 있다. 마스크 블랭크용 기판 주 표면을 구성하는 요철에 있어서, 기준면에 대하여 볼록부보다도 오목부를 구성하는 비율이 높은 표면 형태를 얻기 위해서는, 유리 기판의 주 표면의 최종 마무리 연마는, 물 또는 순수를 사용한 비접촉 연마가 바람직하다.
[비교예 1]
<마스크 블랭크용 기판의 제작>
비교예 1에서는, 실시예 2와 마찬가지로, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)으로서, 크기가 152.4㎜×152.4㎜, 두께가 6.35㎜인 SiO2-TiO2계의 유리 기판을 준비하였다.
그리고, 비교예 1에서는, 실시예 2와 달리, 국소 표면 가공 처리의 마무리 연마로서, pH: 0.5 내지 4의 산성으로 조정한 콜로이드성 실리카(평균 입경 50㎚, 농도 5wt％)를 포함하는 연마 슬러리를 사용한 편면 연마 장치에 의한 초정밀 연마를 행한 후, 농도 0.1wt％의 수산화나트륨(NaOH)을 사용한 세정을, 세정 시간 200초간 행하였다.
비교예 1에 의해 얻어진 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)는 0.11㎚, 최대 높이(Rmax)는 1.18㎚이었다. 또한, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면의 베어링 커브 측정 결과를, 도 7 및 도 9의 (a)의 그래프 중의 얇은 실선 「비교예 1」로 나타내었다.
이들 도면에 있어서, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.520㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.652㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.652-0.520)=303(％/㎚)이었다. 따라서, 비교예 1의 TaBN막 표면의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)를 충족하지 않았다.
여기서, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어진 베어링 깊이와, 그 빈도와의 관계를 플롯한 도수 분포도를, 도 9의 (b)의 그래프로 나타내었다. 그래프의 종축은 빈도(％), 횡축은 베어링 깊이(㎚)이다.
도 9의 (b)의 도수 분포도에 있어서, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 측정 영역 내의 요철 중, 가장 높은 빈도(최고 빈도) fmax의 값은, 빈도(Hist.) 0.809％로 그에 대응하는 베어링 깊이(Depth)는 0.58㎚이었다. 이에 기초하여, 1/2fmax(0.5fmax)에 대응하는 2개의 베어링 깊이(BD3, BD4)를 특정하고, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이(BDm)를 구하였다. 이 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이(BDm)를 도면 중의 일점쇄선으로 나타내었다. 또한, 비교예 1의 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이(1/2Rmax=0.5Rmax)를 도면 중의 점선으로 나타내었다. 이들 일점쇄선과 점선을 비교하면, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이(BDm)가 1/2Rmax에 대응하는 베어링 깊이보다도 도면 중 우측에 위치하였다. 보다 구체적으로는, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이는 0.56㎚, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이는 0.59㎚이었다. 따라서, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값이, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이보다도 크다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 비교예 1의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 100,000개를 초과하여, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 검사할 수 없었다.
<다층 반사막 부착 기판의 제작>
전술한 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에, 실시예 1과 마찬가지의 Si막과 Mo막을 교대로 적층한 막 두께 280㎚의 다층 반사막(21)을 형성하고, 그 표면에 막 두께 2.5㎚의 Ru을 포함하는 보호막(22)을 성막하였다. 또한, 다층 반사막(21)의 이온빔 스퍼터링 조건은, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
얻어진 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)가 0.165㎚, 최대 높이(Rmax)가 1.61㎚이었다.
비교예 1의 보호막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.703㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.878㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.878-0.703)=229(％/㎚)이었다. 따라서, 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚를 충족하지 않았다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 100,000개를 초과하여, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 검사할 수 없었다.
또한, 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 비교예 1의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과도 마찬가지이며, 결함 검출 개수의 합계는, 100,000개를 초과하여, 치명 결함의 유무를 검사할 수 없었다. 전술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 반사형 마스크 블랭크(30) 및 반사형 마스크(40)를 제작하였다. 얻어진 반사형 마스크(40)에 대하여, 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여 결함 검사를 행한 바, 결함은 수십 개 확인되었지만, 결함 수정 장치에 의해 결함 수정을 행하고, 반사형 마스크를 얻었다.
[비교예 2]
비교예 2에서는, 실시예 2와 마찬가지로, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)으로서, 크기가 152.4㎜×152.4㎜, 두께가 6.35㎜인 SiO2-TiO2계의 유리 기판을 준비하였다.
그리고, 비교예 2에서는, 실시예 2와 달리, 국소 표면 가공의 마무리 연마로서, pH:10의 알칼리성으로 조정한 콜로이드성 실리카(평균 입경 50㎚, 농도 5wt％)를 포함하는 연마 슬러리를 사용한 편면 연마 장치에 의한 초정밀 연마를 행한 후, 농도 0.2wt％의 불산(HF)을 사용한 세정, 세정 시간 428초간 행하였다.
비교예 2에 의해 얻어진 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)는 0.15㎚, 최대 높이(Rmax)는 1.18㎚이었다. 또한, 비교예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면의 베어링 커브 측정 결과를, 도 7의 그래프 중의 얇고 짧은 점선 「비교예 2」로 나타내었다.
도 7에 있어서, 비교예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.755㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.900㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.901-0.756)=276(％/㎚)이었다. 따라서, 비교예 1의 TaBN막 표면의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)를 충족하지 않았다.
또한, 도시를 생략하였지만, 비교예 1과 마찬가지로 베어링 깊이와, 그 빈도와의 관계를 플롯한 도수 분포도에 있어서, 본 비교예 2의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이와, 최대 높이(Rmax)의1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이를 구한 바, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이는 0.74㎚, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이는 0.59㎚이었다. 따라서, 본 비교예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값이, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이보다도 크다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 비교예 2의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 100,000개를 초과하여, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 검사할 수 없었다.
<다층 반사막 부착 기판의 제작>
전술한 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에, 실시예 1과 마찬가지의 Si막과 Mo막을 교대로 적층한 막 두께 280㎚의 다층 반사막(21)을 형성하고, 그 표면에 막 두께 2.5㎚의 Ru을 포함하는 보호막(22)을 성막하였다. 또한, 다층 반사막(21)의 이온빔 스퍼터링 조건은, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
얻어진 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)가 0.173㎚, 최대 높이(Rmax)가 1.56㎚이었다.
비교예 2의 보호막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.725㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.903㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.903-0.725)=225(％/㎚)이었다. 따라서, 비교예 1의 다층 반사막 부착 기판의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚를 충족하지 않았다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 비교예 2의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 100,000개를 초과하여, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 검사할 수 없었다.
또한, 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 비교예 2의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과도 마찬가지이며, 결함 검출 개수의 합계는, 100,000개를 초과하여, 치명 결함의 유무를 검사할 수 없었다. 전술한 비교예 1과 마찬가지로 하여 반사형 마스크 블랭크(30) 및 반사형 마스크(40)를 제작하였다. 얻어진 반사형 마스크(40)에 대하여, 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여 결함 검사를 행한 바, 결함은 수십 개 확인되었지만, 결함 수정 장치에 의해 결함 수정을 행하고, 반사형 마스크를 얻었다.
[실시예 4]
다음으로, 본 발명에 따른 ArF 엑시머 레이저 노광용의 마스크 블랭크용 기판, 투과형 마스크 블랭크, 투과형 마스크에 관한 실시예 4에 대하여 설명한다.
<마스크 블랭크용 기판>
실시예 4에서는, 실시예 1 내지 3과 동일 치수의 합성 석영 유리 기판을 사용하였다. 이 이외에는, 전술한 실시예 2의 <마스크 블랭크용 기판의 제작>과 마찬가지의 공정을 거쳐, ArF 엑시머 레이저 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)을 제작하였다.
본 실시예 4에 의해 얻어진 ArF 엑시머 레이저 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)는 0.11㎚, 최대 높이(Rmax)는 0.98㎚이었다. 또한, 얻어진 ArF 엑시머 레이저 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면의 베어링 커브 측정 결과를, 도 7의 그래프 중의 가는 점선 「실시예 4」로 나타내었다.
도 7에 있어서, 본 실시예 4의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.389㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.500㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.500-0.389)=360(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면은, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.2㎚를 충족하였다.
또한, 도시를 생략하였지만, 실시예 1과 마찬가지로 베어링 깊이와, 그 빈도와의 관계를 플롯한 도수 분포도에 있어서, 본 실시예의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이와, 최대 높이(Rmax)의1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이를 구한 바, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이는 0.44㎚, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이는 0.49㎚이었다. 따라서, 본 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값이, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이보다도 작다고 하는 조건을 충족하고 있었다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 4의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 31,056개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다. 합계 31,056개 정도의 결함 검출 개수이면, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검사할 수 있다.
<투과형 마스크 블랭크의 제작>
전술한 ArF 엑시머 레이저 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)을 DC 마그네트론 스퍼터 장치에 도입하고, 그 주 표면에 TaO층을 성막하였다. DC 마그네트론 스퍼터 장치 내에, Xe+N2의 혼합 가스를 도입하고, Ta 타깃을 사용한 스퍼터링법을 행하였다. 이에 의해, 상기 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에, 막 두께 44.9㎚의 TaN층을 성막하였다.
이어서, DC 마그네트론 스퍼터 장치 내의 가스를, Ar+O2의 혼합 가스로 교체하여, 다시 Ta 타깃을 사용한 스퍼터링법을 행하였다. 이에 의해, TaN층의 표면에, 막 두께 13㎚의 TaO층을 성막하고, 마스크 블랭크용 기판(10) 위에 2층을 포함하는 차광성막(51)을 형성한 투과형 마스크 블랭크(바이너리형 마스크 블랭크)를 얻었다.
또한, 차광성막(51)의 결정 구조를 X선 회절 장치(XRD)에 의해 측정한 바, 아몰퍼스 구조이었다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 본 실시예 4의 마스크 블랭크용 기판(10) 위의 차광성막(51)에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 32,021개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다. 합계 32,021개 정도의 결함 검출 개수이면, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검사할 수 있다.
<투과형 마스크의 제작>
전술한 차광성막(51)의 표면에, 스핀·코팅법에 의해 레지스트를 도포하고, 가열 및 냉각 공정을 거쳐, 막 두께 150㎚의 레지스트막(25)을 성막하였다. 이어서, 원하는 패턴의 묘화 및 현상 공정을 거쳐, 레지스트 패턴 형성하였다. 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 불소계(CHF3) 가스를 사용한 드라이 에칭을 행하고, TaO층을 패터닝한 후, 계속해서, 염소계(Cl2) 가스의 드라이 에칭에 의해, TaN층의 패터닝을 행하고, 마스크 블랭크용 기판(10) 위에 차광성막 패턴(61)을 형성하였다. 그 후, 레지스트막(25)을 제거하고, 상기와 마찬가지의 약액 세정을 행하여, 투과형 마스크(60)를 제작하였다. 얻어진 투과형 마스크(60)에 대하여, 고감도 결함 검사 장치((KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여 결함 검사를 행한 바, 결함은 확인되지 않았다.
[실시예 5]
실시예 1과 마찬가지로, EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)으로서, 크기가 152.4㎜×152.4㎜, 두께가 6.35㎜인 SiO2-TiO2계의 유리 기판을 준비하고, 실시예 1과 마찬가지로, 유리 기판의 표리면에 대하여, 양면 연마 장치에 의한 연마로부터 자기 점탄성 유체 연마 가공법에 의한 국소 표면 가공 처리까지의 공정을 행하였다.
그 후, 국소 표면 가공 처리의 마무리 연마로서, 표면 조도 개선을 목적으로 하여, 콜로이드성 실리카 지립을 사용한 양면 터치 연마를 행한 후, 촉매 기준 에칭법(CARE: Catalyst Referred Etching)에 의한 표면 가공을 행하였다. 이 CARE는, 이하의 가공 조건에 의해 행하였다.
가공액: 순수
촉매: 백금
기판 회전수: 10.3회전/분
촉매 정반 회전수: 10회전/분
가공 시간: 50분
가공압: 250hPa
그 후, 유리 기판의 단부면을 스크럽 세정한 후, 상기 기판을 왕수(온도 약 65℃)가 들어간 세정 조에 약 10분 침지시키고, 그 후, 순수에 의한 린스, 건조를 행하였다. 또한, 왕수에 의한 세정은, 유리 기판의 표리면에 촉매인 백금의 잔류물이 없어질 때까지, 복수 회 행하였다.
본 실시예 5에 의해 얻어진 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)는 0.040㎚, 최대 높이(Rmax)는 0.40㎚이었다.
또한, 본 실시예 5의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면의 베어링 커브 측정 결과를 도 10의 (a)에 나타내었다.
이 도면에 있어서, 본 실시예 5의 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.135㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.177㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.177-0.135)=952(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 5의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면은, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚를 충족하였다.
또한, 도 10의 (b)의 도수 분포도에 있어서, 본 실시예 5의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이와, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이를 구한 바, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이는 0.157㎚, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이는 0.20㎚이었다. 따라서, 본 실시예 5의 마스크 블랭크용 기판의 주 표면은, 반값폭 FWHM의 중심에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값이, 최대 높이(Rmax)의 1/2(절반)에 대응하는 베어링 깊이보다도 작다고 하는 조건을 충족하였다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 5의 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 370개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다. 합계 370개 정도의 결함 검출 개수이면, 이물이나 흠집 등의 치명 결함의 유무를 용이하게 검사할 수 있다.
<다층 반사막 부착 기판의 제작>
전술한 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판(10)의 주 표면에, 실시예 1과 마찬가지의 Si막과 Mo막을 교대로 적층한 막 두께 280㎚의 다층 반사막(21)을 형성하고, 그 표면에 막 두께 2.5㎚의 Ru을 포함하는 보호막(22)을 성막하였다. 또한, 다층 반사막(21)의 이온빔 스퍼터링 조건은, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
얻어진 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)가 0.135㎚, 최대 높이(Rmax)가 1.27㎚이었다.
본 실시예 5의 보호막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.575㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.733㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.733-0.575)=253(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 5의 다층 반사막 부착 기판의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚를 충족하였다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 5의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 13,512개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다.
또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」) 및 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치를 이용하여, 본 실시예 5의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과, 결함 검출 개수의 합계는, 모두 100,000개를 하회하여, 치명 결함의 검사가 가능하였다. 또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」)에서는 최고의 검사 감도 조건에 의해, 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치에서는, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해 결함 검사를 행하였다.
전술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 반사형 마스크 블랭크(30) 및 반사형 마스크(40)를 제작하였다. 얻어진 반사형 마스크(40)에 대하여, 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여 결함 검사를 행한 바, 결함은 확인되지 않았다.
[실시예 6]
<다층 반사막 부착 기판의 제작>
전술한 실시예 5에 있어서, 다층 반사막(21)의 성막 조건을, 기판 주 표면의 법선에 대하여 Si막의 스퍼터 입자의 입사 각도가 30°, Mo막의 스퍼터 입자의 입사 각도가 30°가 되도록 이온빔 스퍼터링법에 의해 성막한 이외에는, 실시예 5와 마찬가지로, 다층 반사막 부착 기판을 제작하였다.
얻어진 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)가 0.116㎚, 최대 높이(Rmax)가 1.15㎚이었다.
본 실시예 6의 보호막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.622㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.753㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.753-0.622)=305(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 4의 다층 반사막 부착 기판의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚를 충족하였다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 6의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 4,768개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다.
또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」) 및 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치를 이용하여, 본 실시예 6의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과, 결함 검출 개수의 합계는, 모두 100,000개를 하회하여, 치명 결함의 검사가 가능하였다. 또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」)에서는 최고의 검사 감도 조건에 의해, 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치에서는, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해 결함 검사를 행하였다.
전술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 반사형 마스크 블랭크(30) 및 반사형 마스크(40)를 제작하였다. 얻어진 반사형 마스크(40)에 대하여, 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여 결함 검사를 행한 바, 결함은 확인되지 않았다.
[실시예 7]
전술한 비교예 1에 있어서의 EUV 노광용의 마스크 블랭크용 기판에 대하여 전술한 실시예 6의 성막 조건(기판 주 표면의 법선에 대하여 Si막의 스퍼터 입자의 입사 각도가 30°, Mo막의 스퍼터 입자의 입사 각도가 30°)에 의해 다층 반사막(21) 및 보호막(22)을 형성하여 다층 반사막 부착 기판을 제작하였다.
얻어진 다층 반사막 부착 기판의 보호막 표면에 대하여, 전사 패턴 형성 영역(132㎜×132㎜)의 임의의 개소인 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 바, 그 표면 조도는, 제곱 평균 평방근 조도(Rms)가 0.122㎚, 최대 높이(Rmax)가 1.32㎚이었다.
본 실시예 7의 보호막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을 원자간력 현미경으로 측정한 결과, 베어링 에리어 30％(BA30)에 대응하는 베어링 깊이 BD30은, 0.820㎚이었다. 또한, 베어링 에리어 70％(BA70)에 대응하는 베어링 깊이 BD70은, 0.967㎚이었다. 이 값을 (BA70-BA30)/(BD70-BD30)에 대입하면, (70-30)/(0.967-0.820)=272(％/㎚)이었다. 따라서, 본 실시예 7의 다층 반사막 부착 기판의 표면 조도는, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(％/㎚)이면서 최대 높이(Rmax)≤1.5㎚를 충족하였다.
검사 광원 파장 193㎚의 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해, 본 실시예 7의 다층 반사막 부착 기판(20)의 보호막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사하였다. 이 결과, 의사 결함을 포함하는 결함 검출 개수는, 합계 10,218개이며, 종래의 결함 검출 개수 100,000개 초과와 비교하여 의사 결함이 대폭 억제되었다. 또한, EUV광에 대한 반사율을 측정한 바, 65％로 양호한 결과가 얻어졌다.
또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」) 및 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치를 이용하여, 본 실시예 7의 다층 반사막 표면에 있어서의 132㎜×132㎜의 영역을 결함 검사한 결과, 결함 검출 개수의 합계는, 모두 100,000개를 하회하여, 치명 결함의 검사가 가능하였다. 또한, 검사 광원 파장 266㎚의 고감도 결함 검사 장치(레이저텍사 제조 「MAGICS M7360」)에서는 최고의 검사 감도 조건에 의해, 검사 광원 파장 13.5㎚의 고감도 결함 검사 장치에서는, 구상당 직경 SEVD(Sphere Equivalent Volume Diameter)로 20㎚ 이하의 결함을 검출할 수 있는 검사 감도 조건에 의해 결함 검사를 행하였다.
또한, 전술한 실시예 1과 마찬가지로 하여 반사형 마스크 블랭크(30) 및 반사형 마스크(40)를 제작하였다. 얻어진 반사형 마스크(40)에 대하여, 고감도 결함 검사 장치(KLA-Tencor사 제조 「Teron600 시리즈」)를 이용하여 결함 검사를 행한 바, 결함은 확인되지 않았다.
<반도체 장치의 제조 방법>
다음으로, 전술한 실시예 1 내지 7, 비교예 1 내지 2의 반사형 마스크, 투과형 마스크를 사용하고, 노광 장치를 이용하여, 반도체 기판인 피전사체 위의 레지스트막에 패턴 전사를 행하고, 그 후, 배선층을 패터닝하여, 반도체 장치를 제작하였다. 그 결과, 실시예 1 내지 7의 반사형 마스크 및 투과형 마스크를 사용한 경우에는, 패턴 결함은 없어, 반도체 장치를 제작할 수 있었지만, 비교예 1 내지 2의 반사형 마스크를 사용한 경우에는, 패턴 결함이 발생하여, 반도체 장치의 불량이 발생하였다. 이것은, 마스크 블랭크용 기판, 다층 반사막 부착 기판, 반사형 마스크 블랭크 및 반사형 마스크에 있어서의 결함 검사에 있어서, 치명 결함이 의사 결함에 묻혀 검출할 수 없었던 것에 의해, 적정한 묘화 보정, 마스크 수정이 행해지지 않음으로써, 반사형 마스크에 치명 결함이 존재함에 의한 것이었다.
또한, 전술한 다층 반사막 부착 기판(20), 반사형 마스크 블랭크(30)의 제작에 있어서, 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면 위에 다층 반사막(21) 및 보호막(22)을 성막한 후, 상기 주 표면과는 반대측의 이면에 이면 도전막(23)을 형성하였지만 이에 한정되지 않는다. 마스크 블랭크용 기판(10)의 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면과는 반대측의 주 표면에 이면 도전막(23)을 형성한 후, 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면 위에 다층 반사막(21)이나, 나아가 보호막(22)을 성막하여 다층 반사막 부착 기판(20), 더 나아가 보호막(22) 위에 흡수체막(24)을 성막하여 반사형 마스크 블랭크(30)를 제작하여도 상관없다.
또한, 전술한 실시예에서는, 도수 분포도에 있어서, 플롯한 점에 있어서의 최고 빈도 fmax의 값으로부터, 반값폭의 중심에 대응하는 베어링 깊이 BDM, BDm을 구하였지만, 이에 한정되지 않는다. 도수 분포도에 의해 플롯한 점으로부터 구한 근사 곡선으로부터, 최고 빈도 fmax를 구하고, 반값폭의 중심에 대응하는 베어링 깊이를 구하여도 상관없다.
10: 마스크 블랭크용 기판
20: 다층 반사막 부착 기판
21: 다층 반사막
22: 보호막
23: 이면 도전막
24: 흡수체막
27: 흡수체 패턴
30: 반사형 마스크 블랭크
40: 반사형 마스크
50: 투과형 마스크 블랭크
51: 차광성막
60: 투과형 마스크
20: 다층 반사막 부착 기판
21: 다층 반사막
22: 보호막
23: 이면 도전막
24: 흡수체막
27: 흡수체 패턴
30: 반사형 마스크 블랭크
40: 반사형 마스크
50: 투과형 마스크 블랭크
51: 차광성막
60: 투과형 마스크
Claims (19)
- 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법으로서,
상기 기판의 전사 패턴이 형성되는 측의 주 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(%)와 베어링 깊이(nm)와의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30%를 BA30, 베어링 에리어70%를 BA70, 베어링 에리어 30% 및 70%에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에,
상기 기판의 주 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(%/nm)의 관계식을 만족하고, 또한 최대 높이(Rmax)≤1.2nm로 되도록 표면 가공하고,
150nm 내지 365nm의 파장 영역의 검사광, 또는 0.2nm 내지 100nm의 파장 영역의 검사광을 사용하여, 상기 기판의 주 표면의 결함 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판의 주 표면은, 상기 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어진 베어링 깊이와, 얻어진 베어링 깊이의 빈도(%)와의 관계를 플롯한 도수 분포도에 있어서, 상기 플롯한 점으로부터 구한 근사 곡선, 혹은 상기 플롯한 점에 있어서의 최고 빈도로부터 구해지는 반값폭의 중심에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값이, 상기 기판의 주 표면의 표면 조도에 있어서의 최대 높이(Rmax)의 1/2에 대응하는 베어링 깊이의 절댓값보다도 작은 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 기판의 주 표면은, 촉매 기준 에칭에 의해 표면 가공된 표면인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크용 기판의 제조 방법. - 리소그래피에 사용되는 마스크 블랭크용 기판의 주 표면 위에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막을 갖는 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법으로서,
상기 다층 반사막 부착 기판의 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(%)와 베어링 깊이(nm)와의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30%를 BA30, 베어링 에리어70%를 BA70, 베어링 에리어 30% 및 70%에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에,
상기 다층 반사막 부착 기판의 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(%/nm)의 관계식을 만족하고, 또한 최대 높이(Rmax)≤1.5nm로 되도록 성막하고,
150nm 내지 365nm의 파장 영역의 검사광, 또는 0.2nm 내지 100nm의 파장 영역의 검사광을 사용하여, 상기 다층 반사막 부착 기판의 표면 결함 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법. - 제4항에 있어서,
상기 다층 반사막 위에 보호막을 갖는 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법. - 제4항에 있어서,
상기 다층 반사막은, 상기 기판의 주 표면에 있어서의 법선에 대하여, 상기 저굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사 각도가, 상기 고굴절률층의 성막을 위한 스퍼터 입자의 입사 각도보다 커지도록, 이온빔 스퍼터링법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법. - 제5항에 있어서,
상기 보호막은, 상기 다층 반사막의 성막 후, 연속해서, 상기 기판의 주 표면에 있어서의 법선에 대하여 비스듬히 퇴적하도록 이온빔 스퍼터링법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법. - 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 다층 반사막 부착 기판의 제조 방법으로 형성된 상기 다층 반사막 또는 상기 다층 반사막 위에 형성된 보호막 위에 전사 패턴이 되는 흡수체막을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법. - 반사형 마스크의 제조 방법으로서,
제8항에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 제조 방법으로 형성된 상기 흡수체막을 패터닝하여, 상기 다층 반사막 또는 상기 보호막 위에 흡수체 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크의 제조 방법. - 리소그래피에 사용되는 다층 반사막 부착 기판으로서,
상기 다층 반사막 부착 기판은, 마스크 블랭크용 기판의 주 표면 위에 고굴절률층과 저굴절률층을 교대로 적층한 다층 반사막과, 해당 다층 반사막 위에 형성된 보호막을 갖고,
상기 보호막 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(%)와 베어링 깊이(nm)와의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30%를 BA30, 베어링 에리어70%를 BA70, 베어링 에리어 30% 및 70%에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에,
상기 보호막의 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥230(%/nm)의 관계식을 만족하고, 또한 최대 높이(Rmax)≤1.5nm로 한 것을 특징으로 하는 다층 반사막 부착 기판. - 반사형 마스크 블랭크로서,
제10항에 기재된 다층 반사막 부착 기판의 상기 보호막 위에 전사 패턴이 되는 흡수체막을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크 블랭크. - 반사형 마스크로서,
제11항에 기재된 반사형 마스크 블랭크의 상기 흡수체막을 패터닝하여, 상기 보호막 위에 흡수체 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 반사형 마스크. - 반도체 장치의 제조 방법으로서,
제9항에 기재된 반사형 마스크의 제조 방법으로 제조된 반사형 마스크를 사용하여, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하고, 피전사체 위에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법. - 마스크 블랭크용 기판의 주 표면 위에 전사 패턴이 되는 차광성막을 갖는 투과형 마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
상기 차광성막의 표면에 있어서의 1㎛×1㎛의 영역을, 원자간력 현미경으로 측정하여 얻어지는 베어링 에리어(%)와 베어링 깊이(nm)와의 관계에 있어서, 베어링 에리어 30%를 BA30, 베어링 에리어70%를 BA70, 베어링 에리어 30% 및 70%에 대응하는 베어링 깊이를 각각 BD30 및 BD70이라 정의했을 때에,
상기 차광성막의 표면이, (BA70-BA30)/(BD70-BD30)≥350(%/nm)의 관계식을 만족하고, 또한 최대 높이(Rmax)≤1.2nm로 되도록 성막하고,
150nm 내지 365nm의 파장 영역의 검사광을 사용하여, 상기 차광성막의 표면 결함 검사를 행하는 것을 특징으로 하는 투과형 마스크 블랭크의 제조 방법. - 제14항에 있어서,
상기 기판의 주 표면은, 촉매 기준 에칭에 의해 표면 가공된 표면인 것을 특징으로 하는 투과형 마스크 블랭크의 제조 방법. - 제14항에 있어서,
상기 차광성막은, 아몰퍼스 구조인 것을 특징으로 하는 투과형 마스크 블랭크의 제조 방법. - 투과형 마스크의 제조 방법으로서,
제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 제조 방법으로 형성된 투과형 마스크 블랭크에 있어서의 상기 차광성막을 패터닝하여, 상기 기판의 주 표면 위에 차광성막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 투과형 마스크의 제조 방법. - 반도체 장치의 제조 방법으로서,
제17항에 기재된 투과형 마스크의 제조 방법으로 제조된 투과형 마스크를 사용하여, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하고, 피전사체 위에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법. - 반도체 장치의 제조 방법으로서,
제12항에 기재된 반사형 마스크를 사용하여, 노광 장치를 사용한 리소그래피 프로세스를 행하고, 피전사체 위에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
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