KR100225661B1 - 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명 기판상에 텅스텐, 탄탈, 크롬 또는 티타늄, 실리콘 및 질소로부터 선택된 전이 금속을 적어도 함유하는 광반투과막을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크와. 5 내지 70 at% 의 질소를 함유하는 광반투과막을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크에 관한 것이다. 광반투과막이 작은 표면 조도 (nmRa)를 갖기 때문에, 소정의 위상 시프트 마스크는 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막을 패터닝하여 얻어질 수 있다.

Description

위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법
반도체 LSI의 제조에 있어서, 위상 시프트 마스크는 미세 패턴의 전위용 포토 마스크의 하나로 사용된다. 상기 위상 시프트 마스크 하부로부터 생기는 하프-톤 (half-tone) 형 위상 시프트 마스크는 단일 홀 (hole) 이나 도트 (dot)의 전위용이나 선 또는 공간과 같은 고립된 패턴으로 적당하다고 공지되었다.
하프-톤형 위상 시프트 마스크에서, 투명 기판면상에 형성된 마스크 패턴은 실질적으로 노광에 기여하는 강도를 갖는 투과광용 광투과부 및 실질적으로 노광에 기여하지 못하는 강도를 갖는 투과광용 광반투과부로 이루어져 있고, 또한 광투과부를 통과하는 광의 위상과 광반투과부를 통과하는 광의 위상은 구별이 되며, 이와 같은 이유로 인해 통과된 광선은, 계면에서 양호한 대조를 유지하기 위하여, 광투과부와 광반투과부 사이의 계면 근방에서 상호 오프셋 (offset) 된다. 예를 들면, 일본 특개평 5-127361 호 공보에는 180。다른 위상을 주는 하프-톤형 위상 시프트 마스크를 발표하였다.
상기 공보에 기재된 하프-톤형 위상 시프트 마스크에서, 광반투과부를 구성하는 광반투과막은 CrOXCrNX,CrOXNY,CrOXNYCZ또는 이와 유사한 막과 같은 동질 조성을 갖는 재료로 형성된 단일층 막으로 구성되어있다.
광반투과부가 고투과율 (예를 들면, SOG 라고 약칭하는 유리상 회전) 및 저투과율 (예를 들면, 크롬)을 갖는 층으로 형성된 적층 구조를 갖는 하프-톤형 위상 시프트 마스크와 비교해보면, 단일층 막으로 형성된 광반투과부를 갖는 하프-톤형 위상 시프트 마스크는 제조 공정의 감소, 간략화, 패턴 형상의 수직화. 결함 발생율의 저감과 같은 점에서 유리하다.
CrOXCrNX,CrOXNY,CrOXNYCZ또는 이와 유사한 광반투과막의 형성 방법에 의하면, 상기 공보에는 스퍼터링 타겟(target) 으로 사용된 크롬 및 산소, 질소, 산소/질소 또는 크롬의 산소/질소/탄소가 증착 분위기중의 산소, 질소 가스로 존재하는 투명 기판상에 집적되는 방법, 즉 반응 스퍼터링 방법이 발표되었다.
상기 스퍼터링이 방법에 의해 형성된 CrOXCrNX,CrOXNY,CrOXNYCZ의 광반투과막은, 광이 노광에 기여하지 못한 정도의 광을 투과하는 특성을 동시에 만족시킬 정도로 형성될 때, 즉 노광광에 대한 투과율이 4 내지 20% 가 요구되고 광반투과부가 소정이 위상 차이를 주는 것을 요구할 때, 전기적 전도성이 나쁘다.
따라서 광반투과막은 제공된 레지스트를 패터닝하기 위하여 전자선으로 레지스트상에 묘마에 있어서, 어떠한 정밀 패턴도 형성될 수 없도록, 쏘아진 전자는 레지스트에 대전 (차아지-업) 되는 문제를 가진다. 게다가, 전기적 전도성의 결여는 정전기 대전을 일으키며, 또한 마스크가 제조되거나 사용될 때, 패턴이 파손되거나 이물질 또는 먼지가 흡착되는 문제가 생긴다. 정전기 현상을 방지하기 위하여, 투명 기판상에 전기를 전도하고 확산하는 전기적 전도층을 형성하는 것이 요구되고 제조 공정의 수가 증가되는 결점이 있다.
게다가, 이하의 다른 문제점이 있다. 투명 기판과 광반투과막 사이에서 형성되는 전기적 전도층은 노광광에 대하여 투명하게되는 것이 필요하다. 특히, 최근에 요구되는 고해상도의 패턴으로 사용되는 단파장을 갖는 노광광을 복사(copy) 하기 위하여, 상기 노광광에 대하여 새로운 투명 전기적 전도층 재료가 요구된다.
본 발명자는 전기적 전도성이 불량한 크롬 화합물계 광반투과막을 대체하는 텅스텐, 탄탈 또는 크롬 및 실리콘과 같은 전이금속을 함유하는 광반투과막을 제안해왔다. 본 발명자는 광반투과 특성과 투명 기판상에 전이 금속과 실리콘을 함유하는 광반투과막의 전위에 의해 전기적 전도성을 가지며, 또한 레지스트의 전자선 묘화에 의한 패터닝시 대전의 문제와. 마스크 제조 공정시 또는 사용시 패턴 파손의 문제 및 이물질이나 먼지 흡착의 문제를 해소하는 위상 시프트 마스크 블랭크를 제공할 수 있었다.
한편, 이러한 전이금속 및 실리콘을 함유하는 광반투과막이 스퍼터링법에 의해 투명기판상에 형성될 때, 일반적으로, 산소가스는 아르곤 가스와 같은 불활성 가스와 함께 도입된다. 불활성 가스와 함께 산소가스를 도입하는 목적은 막 내부로 침투되는 산소의 양을 제어하기 위해 산소가스 함량비를 조절함으로써, 투과율, 굴절률 및 전기 전도성 (저항) 과 같은 광반투과막의 성질을 소정의 값으로 조절하기 위한 것이다. 그러나, 새로이 스퍼터링을 하는 경우 산소가스의 도입은 이하와 같은 문제점을 유발시킨다. 즉, 스퍼터링시 도입된 산소가스는 스퍼터링 타겟의 표면을 산화시켜 산화물을 성장시키며, 이 산화물이 스퍼터링시 대전된 전기장으로 인해 파열되어, 기판표면에 큰 클러스터(cluster)로 뿌려지는 현상이 발생된다. 이러한 현상은, 소위, 비정상 방전에 의한 덩어리 점착으로 일컬어진다. 이 클러스터는 먼지 입자를 유발할 뿐만 아니라. 볼록부분을 형성한다. 한편, 기판에 클러스터가 점착된 상태로 박막 형성이 진행되는 경우, 이 단계에서 클러스터가 벗겨질 때, 볼록부분이 형성된다. 또한, 그 광반투과막의 표면상에 형성된 요철면 (concavo-convex)형태는 이하와 같은 단점을 발생시킨다.
①위상 시프트량에서 공간적인 불변성을 유발시킨다.
②광반투과막의 투과율이 노광의 불규칙 반사에 의해 감소된다
③블랭크 표면이 다른 물질과 접촉될 때. 특히 취급시간에서, 노광 특성의 감소를 유발시키는 먼지가 발생된다.
④미세 패턴의 형성이 곤란하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점 ①① 내지 ④④의 문제점을 극복할 수 있는 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조공정을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막을 패턴시켜 얻은 위상 시프트 마스크 블랭크를 제공하는데 있다.
본 발명은 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 또한 상기 마스크 블랭크로부터 얻어진 위상 시프트 마스크에 관한 것이다.
제1도는 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크 및 위상 시프트 마스크의 단면도.
제2도는 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 본 발명의 위상 시프트 마스크 제조 공정도.
제3도는 하프-톤형 위상 시프트 마스크의 작용 설명도.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자는 전이금속 및 실리콘을 함유하는 광반투과막이 투명기판상에 형성될 때, 사용된 가스내에 질소가스 또는 질소 혼합가스, 및 질소가스와 질소 혼합가스가 소정의 양으로 함유시켜, 전이금속, 실리콘 및 질소를 함유하는 광반투과막을 얻었다. 또한, 상기 광투과막의 성질을 측정하였으며, 요철부 표면 형태가 두드러지게 감소되면서도 상기 단점 ① 내지 ④를 극복할 수 있는, 상기 전이금속 및 실리콘을 함유한 광반투과막의 이점을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 또한, 상기 위상 시프트 마스크 블랭크는 광반투과막의 미세 가공성이 우수하며 바람직한 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
본 발명은 이러한 발견으로 완성되었으며, 본 발명의 요점을 다음과 같다.
(Ⅰ) 위상 시프트 마스크 블랭크는 투명 기판 상에 텅스텐, 탄탈, 크롬 또는 티타늄, 실리콘 및 질소로부터 선택된 전이금속을 적어도 함유하는 광반투과막을 가지며, 상기 광반투과막은 5 내지 70 at% 의 질소를 함유하는 것과, (Ⅱ) 질소 가스 및/ 또는 질소 화합물 가스중 적어도 함유하는 가스를 도입할 때, 투명 기판상에 텅스텐, 탄탈 크롬 또는 티타늄, 실리콘 및 질소로부터 선택된 전이금속을 적어도 함유하는 광반투과막 형성 공정을 포함하는 위상 시프트 마스크 블랭크 제조 공정에 있어서, 광반투과막 형성시 도입된 상기 가스는 가스의 총 유량을 기준으로 하여 5 내지 90 부피 %의 질소 가스 및/또는 질소 화합물 가스를 함유한다.
게다가, 본 발명의 요점은 이하를 포함한다.
(Ⅲ) 위상 시프트 마스크는 상기 (Ⅰ)에 상술된 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막이 소정의 패턴에 따라 선택적으로 제거된 패터닝 처리에 의해 얻어진 광투과부 및 광반투과부로 형성된 마스크 패턴을 갖는다.
첫번째로, 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크가 설명될 수 있을 것이다.
본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크는 투명 기판상에 텅스텐, 탄탈, 크롬 또는 티타늄, 실리콘 및 질소로부터 선택된 전이금속을 적어도 포함하는 광반투과막이라는 점과, 5 내지 70%의 질소를 함유하는 광반투과막이라는 특징을 갖고 있다.
투명 기판은 위상 시프트 마스크 블랭크용 투명 기판으로 사용될 수 있기만 한다면 특별히 제한이 없으며, 또한 사용된 노광광의 파장에 충분히 투과된 광 강도를 제공할 수 있는 기판으로부터 선택될 수 있다. 일반적으로 석영 유리 기판이 사용된다.
투명 기판상에 형성된 광반투과막은 본질적으로 텅스텐, 탄탈, 크롬 또는 티타늄, 실리콘 및 질소로부터 선택된 전이금속을 적어도 함유할 것을 필요로 한다. 필수 성분으로 전이금속과 실리콘을 함유하는 것을 허락하는 이유는, 전기적 대전이 감소하기 때문에, 상기 막이 광투과막성과 전도성을 갖고 있다는 점과, 광투과막상의 레지스터 패턴시 및 마스크 세정시의 충전하는 문제 및 먼지 흡착 문제 등을 갖고 있다는 것이다. 게다가, 광투과막중에 질소를 필수 성분으로 함유하는 이유는 이하와 같다.
(ⅰ)전이금속, 실리콘 및 산소로 형성된 종래의 광반투과막과 비교하여 보면, 질소를 함유하고 있는 광반투과막은 요철부 형태가 감소된 표면을 갖는다.
상기 ① 내지 ④ 의 결점, 즉 위상 시프트량의 공간적 변화성, 광반투과막의 투과율의 저하. 먼지의 발생을 감소하며, 또한 미세화 패턴으로의 변형 방해가 극복될 수 있다.
(ⅱ) 전이금속, 실리콘 및 산소로 형성된 종래의 광반투과막과 비교하여 보면, 질소를 함유하고 있는 광반투과막은 투과율을 향상시킬 뿐만 아니라 기판에 대한 고착력 및 대기중에서 화학적 안정성이 우수하다.
광반투과막에서, 전이금속, 실리콘 및 산소사이에서 질소 (N) 의 함량이 특히 중요하며, 또한 상기 막중의 전체 원소에 대해서 5 내지 70% 로 제한된다.
그에 대한 이유는 이하와 같다. 질소의 함량이 5% 미만이면, 투과율, 시트(sheet) 저항 및 중심선 평균 조도 (roughness) 중의 하나는 투과율(4~20%), 시트 저항(50~5×107Ω/�) 및 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막에 요구되는 중심선 평균 조도 (0.1~~50 nmRa)를 초과한다. 또한 질소의 함량이 70%을 초과한다면, 투과율은 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막에 요구되는 투과율을 초과한다. 반면에, 상기막에서 질소의 함량이 5 내지 70% 이면, 투과율, 시트 저항 및 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막에 요구되는 중심선 평균 조도의 모든 것을 만족하는 광반투과막을 얻을 수 있다.
본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크에서, 투과율을 시트 저항 및 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막에 요구되는 중심선 평균 조도와 같은 특성은 광반투과막중의 질소 함량을 5 내지 70% 범위에서 적절히 변화함으로써 균형이 잘 이루어져서 변화될 수 있다. 바람직하게는 질소의 함량이 10 내지 65% 이며, 더욱 바람직하게는 15 내지 60%이다.
상기 질소에 첨가하여, 광반투과막을 구성하는 전이 원소의 함량은 막중의 전체 원소에 대하여 5 내지 55% 가 바람직하며, 7 내지 50%가 더욱 바람직하며, 10 내지 45% 가 특히 바람직하다.
게다가. 광반투과막을 구성하는 실리콘 원소의 함량은 막중의 전체 원소에 대하여 5 내지 80% 가 바람직하며, 7 내지 75% 가 더욱 바람직하며, 10 내지 70%가 특히 바람직하다.
전이금속에 직접 결합하여 규화물을 형성하는 것과 같은 광투과막중에 함유된 실리콘 원자는 전체 실리콘 원자의 1/2 이하이며, 또한 나머지의 일부분은 질소에 결합하여 질화물을 형성하며, 다른 일부분은 산소에 결합하여 산화물을 형성하며, 또한 또 다른 일부분은 다른 결합을 형성한다. 반면에, 광반투과막중의 각 원소의 분포는 막 형성 방법에 따라 상이한데, 만약 막이 인-라인(in-line) 법에 따른 스퍼터링으로 형성된다면, 기판이 챔버에서 이동될 때 막은 형성된다. 결과적으로, 기판 근방 층에 함유된 전이 금속량 및 표면 근방에 있는 층에 함유된 전이 금속량을 상대적으로 크게하기 위해 각 원소의 분포는 프라즈마 밀도의 공간 분포에 의해 영향을 받는다.
본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크에서, 광반투과막은 산소를 함유할 수 있다. 광반투과막에 산소가 함유되는 것을 허락하는 이유는 광반투과막의 투과율의 향상, 기판 부착력의 향상 및 대기중에서 화학적 안정성의 향상을 위해서이다.
광반투과막에 있어서 산소 (0)의 함량은 막 중의 전체 원소에 대하여 70% 미만이 바람직하며 60% 미만이 더욱 바람직하며, 50%가 특히 바람직하다.
본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크에서, 광반투과막에 대한 투과율은 4 내지 20% 가 바람직하며, 5 내지 15%가 특히 바람직하다. 그 이유는 이하와 같다. 투과율이 4%미만이면, 광반투과부와 광투과부와의 계면부에서 위상 차이에 의해 얻어진 오프셋 효과는 충분하지 못하다. 투과율이 20%을 초과한다면, 레지스트는 광반투과부를 통과하는 광에 노출될 수 있다. 가시적인 영역에서 광에 대한 광반투과막의 투과율은 30 내지 70%이다.
본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크에서, 광반투과막의 시트저항은 50~5 X107Ω/□이다. 상기 막이 50Ω/□미만의 시트 저항을 주는 조성물을 갖는다면, 광반투과막의 투과율은 실질적으로 작으며, 또한 소정의 파장에서 바람직한 투과율은 더 이상 얻어질 수 없다. 따라서 위상 시프트 마스크는 하프-톤형 위상 시프트 마스크의 기능을 수행하지 못한다. 게다가, 시트 저항이 5 X107Ω/□을 초과한다면, 블랭크는 전자선 묘화에 의해 광반투과막 상의 수지의 패턴닝시 대전에 의해 손상을 받기 쉽다. 광반투과막의 막 두께 제어성 및 표면조도의 관점에서, 시트 저항은 특히 5 X102내지 1×106Ω/□가 바람직하다.
본 발명의 위상 시프트 마스크에서, 노광광이 입출하는 각 표면에서 노광광에 대한 광반투과막의 중심선 평균조도 (일본 공업 표준 규격에서 B0610으로 규정되고, nmRa 의 뜻으로 표현됨) 는 0.1 내지 50nmRa이 바람직하다. 그 이유는 이하에 설명한다.
일반적으로, 중심선 평균 조도의 약 10 배의 값은 막 표면의 요철부에서 최고점 부분과 최하점 부분의 고저차 (최고점에서 최하점) 와 거의 동등한 경향이 있다.
동시에, 광투과막 상의 요철부의 고저차가 거의 노광광의 파장과 동등할 때, 또한 광투과막과 같은 것을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크가 리소그래피(lithography)에 의해 패턴될 때, 공정에서 치수의 정확도는 위상 시프트량의 공간적 다양성 때문에 현저하게 감소된다.
광반투과막의 표면 상의 요철부의 고저차는 따라서 노광광의 파장보다 더욱 작게 되는 것이 필요하다. 대개, 리소그래피에서 노광광의 파장은 현재 468nm(g 선) 또는 365nm (i 선)이며, 반명에 미세한 공정 정확도가 필요할 때 248 nm(KrF 엑시머 (excimer) 레이저) 및 193 nm(ArF 엑시머 레이저) 가 또한 사용된다.
이러한 경향을 근거로 하여, 중심선 평균 조도가 50nm 미만일 때 요철부의 고저차는 약 500nm 미만이며, 또한 노광은 468nm 의 파장을 갖는 g 선으로 수행될 수 있다. 이것은 중심선 평균 조도가 50 nmRa 미만이 바람직하다는 것을 말해준다. 게다가, i선 (360 nm) 또는 KrF 레이저 (248 nm) 에 의한 노광이 고려될 때, 중심선 평균 조도는 20 nmRa 미만이 더욱 바람직하며, 또한 ArF 레이저(193 nm) 에 의한 노광이 고려될 때, 중심선 평균 조도는 특히 10nmRa 미만이 바람직하다.
게다가, 중심선 평균 조도를 0.1nmRa 하한으로 정한 이유는 이하와 같다.
평탄면을 얻기 위한 시도일지라도, 표면상의 요철부가 기판상의 요철부 및 스퍼터링 입자의 크기 (입자의 직경) 에 의해 결정되기 때문에, 0.1 nmRa의 한계보다 낮은 것은 현실적으로 불가능할 뿐만 아니라, 어떠한 현저한 효과도 얻을 수 없다.
본 발명에 의해 제공된, 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조용 공정은 이하에서 설명될 것이다.
본 발명의 공정은 본질적인 단계로써, 투명 기판상에 텅스텐, 탄탈, 크롬 또는 티타늄, 실리콘 및 질소로부터 선택된 전이 금속을 적어도 함유하며, 또한 이 단계는 실질적으로 스퍼터링 방법에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
스퍼터링 방법에 의한 광반투과막의 형성에 있어서, 전이 금속 및 실리콘상에 형성된 타겟은 스퍼터링 타겟으로 사용된다. 게다가, 형성된 광반투과막에 질소를 도입하는 것이 필요하며, 질소 가스 및 /또는 질소 화합물 가스중 적어도 함유하는 가스는 스퍼터링 장치에 도입된 가스로써 사용된다. 상기 질소 화합물 가스는 암모니아 N2O, NO, NF3또는 그와 유사한 것으로부터 선택된다.
본 발명의 공정에 있어서, 스퍼터링 장치에 도입된 가스의 전체 유량을 기준으로 한 질소 가스 및/ 또는 질소 화합물 가스 (이하, 질소계 가스로 일반적으로 언급될 것이다.)는 또한 필수적이며, 5 내지 90 부피 %에서 한정적이다. 이와 같은 이유는 이하와 같다. 질소계 가스의 양이 5 부피 %미만일 때, 형성된 광반투과막은 굴절률이 증가하며, 또한 소정의 위상 시프트량을 얻기 위해 막두께의 감소가 필요하다. 그러나, 광반투과막이 작은 두께를 가질때, 막두께에서의 변화에 대한 위상 시프트량의 변화가 크기 때문에 막 두께의 정확한 조절이 필요하다. 반면에, 질소계 가스의 양이 증가할 때, 굴절률은 감소하는 경향이 있으며, 또한 투과율 및 저항이 증가하는 경향이 있다. 특히, 총 유량을 근거로한 질소계 가스의 양이 90 부피 % 일 때, 투과율은 증가하여 초과되며, 또한 형성된 광반투과막은 더 이상 하프- 톤형 위상 시프트 마스크 블랭크에 적당하지 않다.
막 두께 제어성 및 투과율 제어성의 관점에서, 질소계 가스의 양은 15 내지 85 부피 % 가 바람직하며, 20 내지 75 부피 % 가 더욱 바람직하다.
본 발명에 있어서, 형성된 광반투과막에 산소가 함유되는 것을 허락하는 것이 바람직할 때, 스퍼터링 장치에 도입된 가스는 산소 가스 및 /또는 산소 화합물 가스를 함유할 수 있다. 산소 화함물 가스는 O3,N2O, NO 및 H2O를 포함한다.
산소가 함유될 때, 가스의 총 유량을 기준으로한 산소 가스 및/ 또는 산소 화합물 가스(이하, 산소계 가스로 일반적으로 언급될 것이다) 는 55부피 % 미만이 바람직하다.
기판이 플라즈마(plasma) 에 노출될 때, 기판은 가열함이 없이 스퍼터링 분위기에서 실온 내지 100℃ 의 온도를 대개 가진다. 그러나, 기판을 100~350℃로 가열하는 것이 바람직하다. 이유는, 기판의 가열은 막의 부착 강도를 향상시키며, 또한 막이 강화됨에 따라 밀도를 향상시키기 위해 막을 치밀하게 한다는 것이다.
본 발명에 의해 제공된, 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조용 공정에서 필수 조건은 이상에서 설명되었지만, 투명 기판상의 광반투과막 제조의 다른 방법은 일반적인 스퍼터링 방법의 조건으로부터 선택될 수 있다..
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 아르곤 가스와 같은 주입 가스는 스퍼터링 장치에 도입된 가스로 단지 사용되며, 어떠한 질소계 가스도 사용될 수 없다, 이경우에 있어서, 텅스텐, 탄탈, 크롬 또는 티타늄 및 실리콘으로부터 선택된 전이금속을 함유하고 노광광이 입출되는 각각의 표면에서 중심선 평균 조도가 0.1 내지 50 nmRa 인 광반투과막을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻을 수 있다. 그렇게 얻어진 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서, 상술한 결점 ① 내지 ④ 즉 광반투과막의 투과율의 감소, 먼지의 발생 및 미세화 패턴의 형성을 방해하는 것과 같은 위상 시프트량에 있어 공간적 다양성의 문제를 해소하기 위해, 광반투과막은 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막으로 소정의 표면 조도를 가진다. 게다가, 상기 위상 시프트 마스크 블랭크는 매우 낮은 저항에서 특징적인 형상을 가진다. 질소를 함유한 광반투과막과 비교해보면, 상기 위상 시프트 마스크 블랭크는 굴절률 및 노광광의 파장에 대한 투과율을 조절하기 곤란하다는 결점을 가진다.
본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크는 이하 설명될 것이다. 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크는, 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반 투과막이 소정의 패턴에 따라서 선택적으로 제거되는 곳에서 광투과부 및 광반투과부로 형성된 마스크 패턴이 패터닝 처리로써 형성되었다는 점에서, 특징적인 형상을 가진다. 다시말해, 본 발명의 위상 시프트 마스크의 특징은 본 발명의 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 얻어진다는 것이며, 또한 종래 공지된 방법은 마스크 패턴을 형성하기 위한 방법으로 직접적으로 채용될 수 있다.
본 발명은 이하 실시예를 참고로 하여 더욱 상세히 설명될 수 있으며, 본 발명은 이와 같은 실시예에 제한을 두지 않는다.
[실시예]
도1a 및 도1b는 실시예 1에서 하프-톤형 위상 시프트 마스크 블랭크 및 위상 시프트 마스크의 단면도를 나타낸다.
도1a에 도시된 것처럼, 하프-톤형 위상 시프트 마스크 블랭크는 투명 기판 (1) 상에 광반투과막 (2a) 가진다. 게다가, 도1b에 도시된 것처럼, 하프-톤형 위상 시프트 마스크 블랭크 패턴은 광반투과부로 형성되었고, 또한 소정의 패턴 및 광투과부 (3)에 따라서 도1a에 도시된 하프-톤형 위상 시프트 마스크의 광반투과막을 선택적으로 제거하여 패터닝 처리에 의해 얻어진다.
(위상 시프트 마스크 블랭크의 제조)
도1a에 도시된 것 처럼, 하프-톤형 위상 시프트 마스크 블랭크는 이하와 같이 준비된다. 주, 표면이 거울처럼 연마된 석영 유리 기판 (5 인치 길이×5 인치 폭×0.9인치 두께)이 투명 기판으로써 사용된다. 텅스텐 (w),실리콘(Si) 및 질소(N)의 광반투과막은 RF 마그네트론 (magnetron) 스퍼터링 방법에 의해 투명 기판 (2) 상에 형성된다.
RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 있어서, w 및 Si 로 형성된 타겟은 w/Si=1/1 (at/at) 의 비율로 형성된 타겟이 사용된다. 타겟 및 투명기판 (1) 은 RF 마그네트론 스퍼터링 장치에서 소정의 장소로 위치되며, 또한 투명 기판은 약 200 ℃로 가열된다. 반면에 아르곤 (Ar) 가스 및 질소 (N2) 가스를 함유하고 77/23 (부피 %/ 부피%)의 Ar/N2가스 혼합 비율을 갖는 가스 혼합물이 도입되며, 또한 광반투과막 (2a) 은 RF 출력 1.3 KW의 조건하에서 RF 마그네트론 스퍼터링에 의해 투명 기판 (1) 상에 형성되어 도1a(이하에는 실시예 1a의 위상 시프트 마스크 블랭크 로 언급함)에 도시된 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻는다.
상기 얻어진 실시예 1a의 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막은 X선 전자 분광법에 의해 원소 조성비를 조사하기 위해 연구되어, 표 1 에 도시된 것처럼 W/Si/N =40 at%42 at%/18 at%로 조사되거나 또는 N 의 조성이 18at%로 조사되었다. 광반투과막이 약 10% 의 텅스텐 규화물(WSi)을 함유하기 위하여, 기판은 스퍼터링시에 약 200℃로 가열된다.
실시예 1a의 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막(2a) 은 표 1 에 표시된 것처럼 2.5의 굴절률을 가진다.
게다가, 막 두께가 855 옹스트롬(Å)으로 조정될 때, 막은 λ=248nm에서 5.4 % 의 투과율을 가진다. 광반투과막의 두께는 아래 방정식 (1)을 기초로 하여 결정된다.
D= (Φ/360)×{λ/(n-1)} ...(1)
상기 식에서,Φ 는 위상 시프트량이며, n 은 굴절률이며, 또한 λ은 노광광의 파장이다.
식 (1)에서, 위상 시프트량 (Φ)은 이론적으로 말하면 180。이지만, 실험적으로는 위상 시프트량이 160°≤Φ≤200°라고 가정하여 실행된다.
실시예 1a 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막 (2a)은 표 1 에 표시된 것처럼 1.8nmRa 의 표면 조도 (중심선 평균 조도 nmRa 은 일본 공업 표준 규격 B 0610 로 규정됨)를 가진다.
그 다음, RF 마그네트론 스퍼터링은 실시예 1b, 1c, 1d, 1e 의 위상시프트 마스크 블랭크를 얻기 위해 Ar/N2의 가스 혼합비가 25/75, 20/80, 17/83 또는 100/0 (부피 %/부피 %)로 변한다는 것을 제외하고, 실시예 1a 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조 방법과 동일한 조건하에서 수행된다.
표 1은 얻어진 실시예 1b, 1c, 1d 및 1e 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 각각의 원소 조성비, 굴절률, 막 두께, 투과율, 시트 저항 및 표면 조도(nmRa)를 요약한 것이다.
대조적으로, RF 마그네트론 스퍼터링은 도입된 가스가 N2가스, O2가스 또는 Ar-O2혼합 가스로 대체되는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1a의 위상 시프트 마스크 블랭크의 준비 단계에서와 같은 조건하에서 실행되어 결과적으로 실시예 1x, 1y 및 1z 의 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻는다.
표 1 은 얻어진 실시예 1x, 1y 및 1z 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 각각의 원소 조성비, 굴절률, 막 두께, 투과율, 시트 저항 및 표면 조도 (nmRa)를 요약한 것이다.
[표 1]
Figure kpo00002
표 1은 이하의 특징들을 나타낸다.
(ⅰ) 스퍼터링 장치에 도입된 가스로서 Ar 가스와 결합한 N2가스의 사용으로 인해, 실시예 1a 내지 1d 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 각각 광반투과막은 막 두께 제어성 및 투과율과 저항의 상호 특성 사이에서의 균형을 이루는데 우수하다. 게다가, 광투과막의 각각 표면 조도는 작고, 광반투과막은 가공시 치수 정밀도가 우수하다.
(ⅱ) 스퍼터링 장치에 도입된 가스 혼합물의 가스 혼합비 Ar/N2를 적당히 변화함으로써, 굴절률, 투과율, 저항 및 표면 조도(nmRa) 는 필요시 변화될 수 있다. 예를 들면, N2가스 함량이 상대적으로 작게하기 위해 가스 혼합물의 가스 혼합비 Ar/N2가 77/23 (부피 %/부피 %) 인 실시예 1a에서, 광반투과막의 굴절률은 한편으로는 높지만 투과율, 시트 저항 및 표면 조도 (nmRa)는 다른 한편으로는 작다. N2가스 함량이 가스 혼합물의 가스 혼합비 Ar/N2가 25/75, 20/80 및 17/83 인 방법으로 순차 증가하는 실시예 1b, 1c 및 1d 에 있어서, 한편으로는 굴절률은 하나의 광반투과막에서 다른 광반투과막까지 순차 감소하며, 다른 한편으로 투과율, 저항 및 표면 조도(nmRa)는 순차 증가한다. 광반투과막의 다양한 물리적 특성 값은 상술한 것처럼 가스 혼합물의 가스 혼합비 Ar/N2조절함으로써 우수한 균형에서 소정의 값으로 조정될 수 있다.
(ⅲ) 가스 혼합물의 가스 혼합비 Ar/N2가 100/0(부피 %/부피%)인 Ar 가스가 단지 사용된 실시예 1e에 있어서, 표면 조도 (nmRa)는 실시예 1a 내지 1d 에 있어서의 표면 조도보다 더 작으며, 또한 저항 값이 낮은 광반투과막을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻는다.
(ⅳ) 스퍼터링 장치에 도입된 가스로서 단지 N2가 사용된 비교예 1x에 있어서, 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막은 높은 투과율을 가지며, 또한 하프-톤형 시프트 마스크로서의 충분한 성능을 얻을 수 없다. 게다가, 시트 저항 값은 높다.
스퍼터링 장치에 도입된 가스로서 단지 O2가 사용된 비교예 1y 에 있어서, 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막은 높은 투과율을 가지며, 또한 하프-톤형 위상 시프트 마스크로서의 충분한 성능을 얻을 수 없다. 게다가, 시트 저항값 및 표면 조도가 크며, 또한 하프-톤형 위상 시프트 마스크로서의 충분한 성능을 얻을 수 없다.
Ar 가스와 O2가스를 함유하는 가스 혼합물 및 스퍼터링 장치에 도입된 가스로서 사용된 가스 혼합비 Ar/O2가 50/50 (부피 %/ 부피 %)를 갖는 비교예 1z 에 있어서, 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막은 비교예 1y 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막과 같이 높은 투과율을 가지며, 또한 하프-톤형 위상 시프트 마스크로서의 충분한 성능을 얻을 수 없다. 게다가, 시트 저항값은 높다. 또한 표면 조도는 크며, 위상 시프트 마스크로서의 충분한 성능을 얻을 수 없다.
(위상 시프트 마스크의 제조)
위상 시프트 마스크는 상기 실시예 1a 내지 1e의 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 준비된다. 상세한 설명은 도2를 참고하여 설명될 것이다.
첫번째로, 투명 기판 (1) 상에 광반투과막 (2a)을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크가 준비된다 (도2a를 참조)
그 다음, 전자선 저항막 (4a) (도소 주식회사 제품 CMS-M8)은 저항막의 두께가 6,000 옹스트롬인 위상 시프트 마스크 블랭크 상부의 광반투과막(2a) 상에 형성된다(도2b 참조). 그 후, 레지스트막은 소정의 패턴을 따라서 전자선에 노출되며, 또한 레지스트는 레지스트 패턴을 형성하기 위해 전개된다 (도2c 참조).
상기 실시예 1a 내지 1e 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 각 광반투과막(2a)에 있어서, 투명 기판 (1) 과의 선택비 (광반투과막의 에칭 속도/투명 기판의 에칭 속도)는 3이상이며, 또한 광반투과막 (2a)은 적절한 조건하에서 에칭을 실행함으로써 투명 기판을 실제적으로 손상시키지 않고 에칭한다._
그 다음, 광반투과막 (2a) 은 반응성 드라이-에칭법 (RIE)에 따른 평행 평판형 드라이 에칭 장치와 레지스트 패턴을 따라서 드라이 에칭된다 (도2d 참조).
드라이 에칭 후, 잔존 레지스트 패턴 (4) 은 박리되고, 잔존부는 세척되어 광반투과부 (2) 및 광 투과부 (3)을 갖는 위상 시프트 마스크를 얻는다 (도2e 참조).
실시예 1a 내지 1e의 각 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막 (2a) (광반투과부 (2) )이 투명 기판과의 충분한 고착 강도를 갖기 때문에, 위상 시프트 마스크 블랭크는 통상의 포토-마스크 작성의 세정 공정 단계에서 행해지는 초음파 세정 및 스크루빙 (scrubbing)에 견디며, 또한 위상 시프트 마스크 블랭크가 내산성이 우수하기 때문에, 상기 세정 단계에서 행해지는 열농축 황산으로의 세정 또는 과산화 수소와 농축산과의 혼합물로 세정에 완전히 견딘다.
도3에 도시된 것처럼, 노광광 (LO)의 조사가 위상 시프트 마스크를 통해 행해질 때 노광광 (LO)은 비가시적인 리셉터(recepter)에 도달하기 위해 광반투과부 (2)를 통과하는 광(L1)및 비가시적 리셉터에 도달하기 위해 광투과부 (3)를 통과하는 광 (L2) 으로 분할된다. 이 경우에 있어서, 광반투과부 (2)를 통과하는 광 (L1)은 레지스트의 노출에 실질적으로 기여하지 못할 정도의 강도를 가진다. 반면에, 광투과부 (3)를 통과하는 광 (L2)은 노출에 실질적으로 기여하는 강한 광이기 때문에, 패턴 노출이 가능하다. 이 경우에 있어서, 광반투과부 (2)와 광투과부 (3) 사이의 계면 통과하는 각각의 광선은 다른 영역으로 순회하지만, 상기 두 개 광선의 위상은 계면부 근처에서 상호 광이 오프셋 하기 위해 거의 반전된 관계에 있다. 따라서, 경계부는 명확해지며, 해상도가 향상된다.
실시예 1a 내지 1e 의 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 얻어진 위상 시프트 마스크는 상술된 문제점 ① 내지 ④를 해소할 수 있으며, 즉 위상 시프트량에 있어 공간적 다양성의 문제, 광반투과막의 투과율의 감소, 먼지의 발생 및 미세 패턴 형성의 방해가 해소되며, 또한 종래 위상 시프트 마스크보다 만족할 만한 우수한 성능을 가진다.
게다가, 얻어진 위상 시프트 마스크는 가시광 영역에서 약 20% 이상이 투과율을 나타내기 때문에 나타내기 때문에, 마스크의 위치 (얼라이먼트)를 위해 사용되는 새로운 얼라이먼트를 형성하기 위한 막을 형성할 필요가 없다는 장점이 있다.
실시예 1a 내지 1e 이 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 얻어진 위상 시프트 마스크가 사용될 때, 종래 위상 시프트 마스크로 얻어진 것과 같은 초점 깊이가 얻어진다.
[실시예 2]
(위상 시프트 마스크의 제조)
실시예 2a, 2b, 2c, 2d 및 2e의 위상 시프트 마스크 블랭크는 가스 혼합물의 Ar/N2혼합비가 77/23, 25/75, 20/80, 17/83 또는 100/0 (부피 %/부피 %)일 때, 타겟의 조성비 W/Si 가 1/2 로 변한다는 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일 방법에 이해 얻어진다.
표 2 는 얻어진 실시예 2a, 2b, 2c, 2d 및 2e 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 각각의 원소 조성비, 굴절률, 막 두께, 투과율, 시트 저항 및 표면 조도 (nmRa)를 나타낸다.
대조적으로, 비교예 2x의 위상 시프트 마스크 블랭크는 혼합 가스가 Ar 가스와 O2가스를 함유하며, 50/50 (부피%/부피 %) 의 Ar/N2의 혼합비를 갖는 혼합 가스로 교체된다는 것을 제외하고는 실시예 2 에서와 동일 방법에 의해 얻어진다.
[표 2]
Figure kpo00003
표 2는 아래의 특징들을 나타낸다.
(ⅰ) 스퍼터링 장치에 도입된 가스로서 Ar 가스와 결합한 N2가스의 사용으로 인해, 실시예 2a 내지 2d 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 각각 광반투과막은 막 두께 제어성 및 투과율과 저항의 상호 특성 사이에서의 균형을 이루는데 우수하다. 게다가, 광투과막이 각각 표면 조도는 작고, 광반투과막은 가공시 치수 정밀도가 우수하다.
(ⅱ) 스퍼터링 장치에 도입된 가스 혼합물의 가스 혼합비 Ar/N2를 적당히 변화함으로써, 굴절률 투과율, 저항 및 표면 조도 (nmRa)는 필요시 변화될 수 있다. 예를 들면, N2가스 함량을 상대적으로 작게하기 위해 가스 혼합물의 가스 혼합비 Ar/N2가 77/23 (부피 %/부피% ) 인 실시예 2a에서, 광반투과막의 굴절률은 한편으로는 높지만 투과율, 시트 저항 및 표면 조도 (nmRa) 는 다른 한편으로는 작다. N2가스 함량이, 가스 혼합물의 가스 혼합비 Ar/N2가 25/75, 20/80 및 17/83 인 방법으로, 순차 증가하는 실시예 2b, 2c 및 2d 에 있어서, 한편으로 굴절률은 하나의 광반투과막에서 다른 광반투과막까지 순차 감소하며, 다른 한편으로 투과율, 저항 및 표면 조도 (nmRa)는 순차 증가한다.
광반투과막의 다양한 물리적 특성 값은 상술한 것처럼 가스 혼합물의 가스 혼합비 Ar/N2를 조절함으로써 우수한 소정의 값으로 조정될 수 있다.
(ⅲ) 가스 혼합물의 가스 혼합비 Ar/N2가 100/0 (부피%/부피 %) 인 Ar 가스가 단지 사용된 실시예 2e에 있어서, 표면 조도 (nmRa) 가 실시예 2a 내지 2d 에 있어서의 표면 조도보다 더 작으며, 또한 저항 값이 낮은 광반투과막을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크를 얻는다.
(ⅳ) 스퍼터링 장치에 도입된 가스로서 Ar 가스와 O2가스를 함유하며 50/50 (부피 %/부피%)의 Ar/O2의 혼합비를 갖는 혼합 가스가 사용된 비교예 2x 있어서, 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막은 높은 투과율을 가지며, 또한 하프-톤형 위상 시프트 마스크로서의 충분한 성능을 얻을 수 없다. 게다가, 시트 저항 및 표면 조도가 크며, 또한 위상 시프트 마스크로서의 충분한 성능을 얻을 수 없다.
(위상 시프트 마스크의 제조예)
위상 시프트 마스크는 상기 얻어진 실시예 2a 내지 2e의 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 실시예 1 에 있어서와 동일한 방법에 의해 얻어진다.
얻어진 다섯 개의 위상 시프트 마스크는 종래 위상 시프트 마스크의 문제점 ① 내지 ④를 해소하며, 종래 위상 시프트 마스크보다 우수한 성능을 나타낸다.
[실시예 3]
실시예 3a 내지 3f 의 위상 시프트 마스크 블랭크는 스퍼터링 장치에 도입된 가스가 Ar 가스 , N2가스 및 O2가스를 함유하는 가스 혼합물로 교체된다는 점과 가스 혼합비 Ar/N2/O2가 적절히 변화된다는 점을 제외하고는 실시예 1에서 와 같은 방법에 의해 얻어진다. 표 3 은 원소 조성비 및 실시예 3a 내지 3f의 위상 시프트 마스크 블랭크의 다양한 특성 값을 나타낸다.
[표 3]
Figure kpo00004
표 3는 아래의 특징을 나타낸다.
(ⅰ) 스퍼터링 장치에 도입된 가스로서 Ar 가스와 결합한 N2가스의 사용으로 인해, W와 Si로 결합한 N을 함유하는 실시예 3a 내지 3f의 위상 시프트 마스크 블랭크의 각 광반투과막은 막 두께 제어성 및 투과율과 저항의 상호 특성사이에서의 균형을 이루는데 우수하다. 게다가, 각각 광투과막의 표면 조도가 작고, 광반투과막은 가공시 치수 정밀도가 우수하다. 게다가, O2가스가 결합하여 사용되었기 때문에, 상기 막은 증가된 투과율을 나타내는 경향이 있다.
(ⅱ) 가스 혼합물의 Ar/N2/O2가스 혼합비를 적당히 변화시켜, 광반투과막의 특성, 즉 굴절, 투과율 및 저항은, W 및 Si의 조성비를 변화함이 없이 N 및 O의 조성비를 변화시켜, 용이하게 위상 시프트 마스크 블랭크용 범위로 될 수 있다.
그러나, O의 함량이 소정의 범위보다 클 때, 막이 표면 조도는 증가하여 위상 시프트 마스크로서의 성능이 감소한다.
(위상 시프트 마스크의 제조)
위상 시프트 마스크는 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 실시예 3a 내지 3f 의 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 얻어진다.
얻어진 여섯 개 위상 시프트 마스크는 종래 위상 시프트 마스크의 문제점인 ① 내지 ④를 해소 하여 종래 위상 시프트 마스크보다 우수한 성능을 나타낸다.
[실시예 4]
(위상 시프트 마스크 블랭크의 제조)
실시예 4a 내지 4f의 위상 시프트 마스크 블랭크는 타겟의 조성비 W/Si가 1/2로 변한다는 점과, Ar 가스, N2가스 및 O2가스를 함유하는 가스 혼합물로 교체된다는 점과, 가스 혼합비 Ar/N2/O2가 적절히 변화된다는 점을 제외하고는 실시예 1에서와 같은 방법으로 얻어진다. 표 4는 원소 조성비 및 실시예 4a 내지 4f의 위상 시프트 마스크 블랭크의 다양한 특성 값을 나타낸다.
[표 4]
Figure kpo00005
표 4는 아래의 특징을 나타낸다.
(i) 스퍼터링 장치에 도입된 가스로서 Ar 가스와 결합한 N2가스의 사용으로 인해, W 와 Si로 결합한 N을 함유하는 실시예 3a 내지 3f의 위상 시프트 마스크 블랭크의 각 광반투과막은 막 두께 제어성 및 투과율과 저항의 상호 특성 사이에서의 균형을 이루는데 우수하다. 게다가, 각각 광투과막의 표면 조도가 작기 때문에, 광반투과막은 가공시 치수 정밀도가 우수하다. 게다가, O2가스가 결합하여 사용되었기 때문에, O는 막에 포함되며, 또한 상기 막은 증가된 투과율을 나타내는 경향이 있다.
(ii) 가스 혼합물의 Ar/N2/O2가스 혼합비를 적당히 변화시켜, 광반투과막의 특성, 즉 굴절율, 투과율 및 저항이 W 및 Si의 조성비를 변화함이 없이 N 및 O 의 조성비를 변화시켜 용이하게 위상 시프트 마스크 블랭크용 범위로 될 수 있다.
그러나, O의 함량이 소정의 범위보다 클 때, 막의 표면 조도는 증가하여 위상 시프트 마스크로서의 성능이 감소한다.
(위상 시프트 마스크의 제조)
위상 시프트 마스크는 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 실시예 4a 내지 4f 의 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 얻어진다.
얻어진 여섯 개 위상 시프트 마스크는 종래 위상 시프트 마스크의 문제점인 ①내지 ④를 해소하여 종래 위상 시프트 마스크보다 우수한 성능을 나타낸다.
[실시예 5]
(위상 시프트 마스크 블랭크의 제조)
실시예 5a, 5b 및 5c의 위상 시프트 마스크 블랭크는 타겟이 Ta 및 Si로 형성된 타겟과 1/1 의 Ta/Si 비를 갖는 타겟으로 교체된다는 점과, 도입된 가스인 Ar/N2/O2혼합비가 25/75/0, 25/50/25 또는 100/0/0(부피％ 부피％)로 변화된다는 점을 제외하고는 실시예 1에서와 같은 방법으로 얻어진다. 표 5는 실시예 5a 내지 5c의 위상 시프트 마스크 블랭크의 원소 조성비 및 다양한 특성값을 나타낸다.
대조적으로, 비교예 5x 내지 5z의 위상 시프트 마스크 블랭크는 혼합 가스가 N2가스, O2가스 또는 Ar/O2= 50/50 (부피 %/부피 %) 혼합 가스로 교체된다는 점을 제외하고는 실시예 1 과 같은 방법으로 얻어진다. 표 5는 상기 비교 위상 시프트 마스크 블랭크 광반투과막의 원소 조성비 및 다양한 특성 값을 나타낸다.
[표 5]
Figure kpo00006
표 5 는 아래의 특징들을 나타내고 있다.
(ⅰ)탄탈·실리콘 목적물이 사용된 실시예 5에서, 효과는 N2가스 및 O2가스를 함유하기 위해 스퍼터링 가스를 허락함으로써, 또한 텅스텐·실리콘 타겟이 사용된 실시예 1 내지 4에서의 가스 혼합비 Ar/N2/O2와 비슷한 가스 혼합비Ar/N2/O2로 변화함으로써 광반투명막의 특성을 일으킨다.
(위상 시프트 마스크 제조)
위상 시프트 마스크는 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 실시예 5a ,5b 및 5c의 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 얻어진다.
얻어진 세 개 위상 시프트 마스크는 종래 위상 시프트 마스크의 문제점인 ① 내지 ④를 해소하여 종래 위상 시프트 마스크보다 우수한 성능을 나타낸다.
[실시예 6]
(위상 시프트 마스크 블랭크의 제조)
6a, 6b, 및 6c의 위상 시프트 마스크 블랭크는 목적물 조성 Ta/Si 이 1/2 로 변한다는 점을 제외하고는 실시예 5 에서와 같은 방법으로 얻어진다. 표 6은 실시예 6a 내지 6c의 위상 시프트 마스크 블랭크의 원소 조성비 및 다양한 특성 값을 나타낸다.
대조적으로, 비교예 6x 의 위상 시프트 마스크 블랭크는 혼합 가스가 Ar/O2= 50/50 (부피 %/부피 %) 의 혼합 가스로 교체된다는 점을 제외하고는 실시예 6과 같은 방법에 의해 얻어진다. 표 6은 얻어진 비교예 6x 의 위상 시프트 마스크 블랭크 광반투과막의 원소 조성비 및 다양한 특성 값을 나타낸다.
[표 6]
Figure kpo00007
표 6 은 아래의 특징을 나타내고 있다.
(ⅰ) 탄탈·실리콘 목적물이 사용된 실시예 6 에 있어서, 효과는 N2가스 및 O2가스를 함유하기 위해 스퍼터링 가스를 허락함으로써, 또한 텅스텐·실리콘 목적물이 사용된 실시예 1 내지 4 에서의 가스 혼합비 Ar/N2/O2와 비슷한 가스 혼합비 Ar/N2/O2로 변화함으로써 광반투명막의 특성을 일으킨다.
(위상 시프트 마스크 제조)
위상 시프트 마스크는 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 실시예 6a, 6b 및 6c 의 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 얻어진다.
[실시예 7]
(위상 시프트 마스크 블랭크의 제조)
7a의 위상 시프트 마스크 블랭크는 타겟이 Cr 과 Si로 형성된 타겟으로 교체된다는 점을 제외하고 실시예 1 에서와 같은 방법으로 얻어진다. 표7은 실시예 7a의 위상 시프트 마스크 블랭크의 원소 조성비 및 다양한 특성 값을 나타낸다.
표 7은 또한 스퍼터링 장치에 단지 O2가스 또는 N2가스가 도입됨으로써 얻어진 것을 제외하고, Cr 과 Si 로 형성된 타겟을 사용하여 얻어진 비교에 7x 및 7y의 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막의 원소 조성비 및 다양한 특성 값을 나타낸다.
[표 7]
Figure kpo00008
(위상 시프트 마스크 제조)
위상 시프트 마스크는 실시예 1 에서와 같은 방법에 의해 실시예 7a의 위상 시프트 마스크 블랭크로부터 얻어진다.
얻어진 위상 시프트 마스크는 종래 위상 시프트 마스크의 문제점인 ① 내지 ④ 를 해소하여 종래 위상 시프트 마스크보다 우수한 성능을 나타낸다.
[실시예 8]
(위상 시프트 마스크 블랭크의 제조)
8a의 위상 시프트 마스크 블랭크는 타겟이 Ti 및 Si 로 형성된 타겟으로 교체된다는 점을 제외하고는 실시예 1 에서와 같은 방법으로 얻어진다. 표 8은 실시예 8a 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 원소 조성비 및 다양한 특성 값을 나타낸다.
표 7은 또한 스퍼터링 장치에 단지 O2가스 또는 N2가스가 도입됨으로써 얻어진 것을 제외하고 Ti 및 Si 로 형성된 타겟을 사용하여 얻어진 비교예 8x 및 8y 의 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막의 원소 조성비 및 다양한 특성 값을 나타낸다.
[표 8]
Figure kpo00009
(위상 시프트 마스크 제조)
위상 시프트 마스크는 실시예 1과 같은 방법으로 실시예 8의 얻어진 위상 전위 마스크 블랭크로부터 얻어진다.
실시예 1 내지 8 에 의해 얻어진 위상 시프트 마스크는 예를 들면, 리소그래피 공정에 사용된다. 리소그래피 공정에서, 위상 시프트 마스크 상의 패턴은 레지스트와 같은 리셉터로 변환되고, 또한 기판에 장치되고 노광 장치로써 먼저 베이크 (bake) 된다. 리셉터에서 노광에 의한 패턴의 변환은, 예를 들면, 도3에 도시된 것처럼 행해진다. 리셉터 상에서 노광광의 대략적인 강도 분포는 도3에 도시된 바와 같으며, 또한 고해상도의 패턴 전위가 행해질 수 있다. 468nm (g 선), 365 nm(i 선) 와 248 nm(KrF 엑시머 레이저) 및 193 nm(ArF 엑시머 레이저)를 포함하는 노광용 파장이 사용될 수 있다. 상기 패턴 전위 방법은 표면 조도가 소정의 범위내이고, 저항이 낮은 광반투과막을 갖는 위상 시프트 마스크를 사용하기 때문에, 공정시 높은 치수 정밀도로 패턴 전위가 허용될 수 있다. 예를 들면, 패턴 전위 방법은 기판 상에 0.3㎛의 직경을 갖는 홀(hole) 패턴을 형성하기 위한 공정에 적용될 수 있다. 게다가, 마스크 상의 먼지 정전기 흡수에 의해 야기되는 문제가 감소될 수 있다.

Claims (15)

  1. 투명 기판상에 전이 금속, 실리콘 및 질소를 적어도 함유하는 광반투과막을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서, 광반투과막에 함유된 전체 실리콘 원자의 1/2 이하는 전이 금속에 직접적으로 결합하여 규산물을 형성하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광반투과막이 5 내지 70 at% 의 질소를 함유하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광반투과막은 산소를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  4. 제3항에 있어서, 상기 광반투과막이 70 at%미만의 산소를 함유하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  5. 제1항에 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 광반투과막은 5 내지 55at%의 전이 금속을 함유하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  6. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 상기 광반투과막은 5 내지 80 at%의 실리콘을 함유하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  7. 제1항 내지 제 4 항이 어느 한 항에 있어서, 상기 전이 금속은 텅스텐, 탄탈, 크롬 또는 티타늄으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  8. 제1항 내지 제 4 항의 어느 한 항에 있어서, 상기 광반투과막은 50 내지 5×107Ω/□의 시트 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  9. 투명 기판상에 광반투과막을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서, 상시 광반투과막이 노광광에 대하여 4 내지 20 % 의 투과율을 가지며, 또한 가시광 영역에서 30 내지 70%의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  10. 투명 기판상에 광반투과막을 갖는 위상 시프트 마스크 블랭크에 있어서, 상기 광반투과막이 0.1 내지 50 nmRa의 중심선 평균 조도를 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크.
  11. 스퍼터링 장치로 아르곤과 질소 가스 및 /또는 질소 화합물 가스를 적어도 함유하는 가스 혼합물을 도입할 때, 타겟으로서의 전이 금속 및 실리콘으로 스퍼터링하여 광반투과막을 형성하는 단계를 포함하는 제 1항 내지 8항의 어느 한 항에 따른 위상 시프트 마스크 블랭크 제조 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 가스 혼합물이 상기 스퍼터링 장치로 도입된 가스 혼합물의 전체 유량을 기준으로 5 내지 90 부피 %의 질소 가스 및/ 또는 질소 화합물 가스량을 함유하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크 제조 방법.
  13. 제9항 또는 10항에 있어서, 상기 질소 화합물 가스는 암모니아, N2O, NO 또는 NF3로부터 하나 이상 선택된 가스인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크 블랭크 제조 방법.
  14. 광투과부 및 광반투과부로 형성된 마스크 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크는, 제1항 내지 10항의 어느 한 항에 상술된 위상 시프트 마스크 블랭크의 광반투과막이 소정의 패턴에 따라 선택적으로 제거되는 패터닝 처리에 의해 생성되는, 위상 시프트 마스크.
  15. 마스크에 형성된 패턴을 노광에 의해 리셉터에 전위하는 노광 전위 방법에 있어서, 상기 마스크는 제14항에 따른 위상 시프트 마스크인 것을 특징으로 하는 패턴 전위 방법.
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