KR100514238B1 - 포토마스크의 제조방법 - Google Patents

포토마스크의 제조방법 Download PDF

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Abstract

마스크 패턴의 결함검사를 우수한 정밀도로 행하여, 웨이퍼 상의 노광패턴에 결함이 생기지 않도록 한다. 석영 기판(1) 상에 하프톤 막(2)을 형성하고, 하프톤 막의 미리 규정된 깊이로 이온주입에 의해 이온(3)을 주입하여 하프톤 위상 시프트막에 색 중심이 되는 불순물(4)을 포함시켜, 포토마스크 블랭크스로 한다. 포토마스크 블랭크스를 사용하여 하프톤 막 위에 감광성 레지스트(8)를 도포하고, 감광성 레지스트를 소정의 패턴으로 감광시키고 현상하여, 감광성 레지스트에 소정의 패턴을 형성한다. 감광성 레지스트를 마스크로 하여 하프톤 막을 에칭하여, 하프톤 막에 소정의 패턴을 형성한다. 그리고, 감광성 레지스트를 제거하여 포토마스크로 한다.

Description

포토마스크의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING A PHOTOMASK}
본 발명은 포토마스크의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체장치 제조용의 위상 시프트 마스크를 작성할 때에 사용되는 포토마스크 블랭크스(photomask blanks)에 관한 것이다.
일반적으로, 대규모 집적회로(LSI) 등의 반도체장치를 제조할 때에는, 포토마스크 블랭크스를 사용하여, 소정의 패턴을 갖는 포토마스크를 제조한 후, 이 포토마스크를 사용하여 웨이퍼를 미세가공하고 있다. 전술한 포토마스크 블랭크스는, 예를 들면 석영 기판과 이 기판 상에 형성된 포토마스크 재료(포토마스크 막)로 구성된다.
포토마스크 블랭크스로부터 포토마스크를 제조하는 때에는, 포토마스크 막 위에, 예를 들면, 감광성 레지스트를 도포한 후, 이 감광성 레지스트를 감광하여 원하는 패턴을 형성한다. 다음에, 상기 감광 레지스트를 마스크로 하여 포토마스크를 에칭한 후, 감광성 레지스트를 제거하여, 포토마스크에 원하는 패턴을 형성한다. 그리고, 웨이퍼를 미세가공할 때에는(요컨대, 노광할 때에는), 사전에 포토마스크 상의 패턴의 결함검사를 행할 필요가 있다.
최근에, LSI를 제조할 때에는, 그것의 패턴을 미세화하기 위해, 노광파장이 단파장화되는 동시에 노광 광학계가 고성능화되고 있고, 더구나, 소위 초해상 리소그래피 기술(Resolution Enhancement Technology: RET)이 사용하고 있다. 그리고, RET에는, 예를 들면 위상 시프트 리소그래피 기술(하프톤형 위상 시프트 마스크, 레벤손형 위상 시프트 마스크, 또는 페이즈 에치형 위상 시프트 마스크를 사용한 리소그래피 기술), 광학적 근접보정 기술(Optical Proximity Correction: OPC 마스크 기술), 및 변형조명 기술(Off-Axis Illumination: OAI 기술)이 있다.
초해상 리소그래피 기술 중 위상 시프트 리소그래피 기술에 있어서, 포토마스크로서 하프톤형 위상 시프트 마스크(이하, HT 마스크로 부른다)를 사용하여 패턴 미세화를 행하기 전에, HT 마스크 패턴의 결함검사를 행한다. 이때, HT 마스크 패턴의 결함검사에 사용하는 검사파장은, 리소그래피 프로세스에 사용되는 노광파장에 비해 길다. 이 때문에, HT 마스크 재료의 특성을 고려하면, 마스크 재료의 투과율은, 노광파장보다도 검사파장 쪽이 높아진다. 예를 들면, ArF 리소그래피용 6% HT 마스크의 경우, 노광파장이 193nm이면, 그것의 투과율은 6%인 데 대해, 검사파장이 I선 365nm이면, 그것의 투과율은 30∼50%이다.
한편, HT 마스크 기판(석영 기판)의 투과율은 노광파장 및 검사파장에 관계없이 약 90%이기 때문에, 검사파장에 있어서, ArF 리소그래피용 6% HT 마스크 패턴의 투과율이 30∼50%인 것을 고려하면, HT 마스크 패턴의 결함검사를 행할 때, 검사파장에 대해, HT 마스크 패턴과 HT 마스크 기판과의 콘트라스트가 불충분하게 되어 버린다. 바꿔 말하면, 종래의 HT 마스크 블랭크스에 있어서는, 노광파장의 투과율에 비해 검사파장의 투과율이 높기 때문에, 이 HT 마스크 블랭크스를 사용하여 제조된 HT 마스크에 있어서는, HT 마스크 패턴과 HT 마스크 기판과의 콘트라스트가 불충분하게 되어 버린다.
종래의 포토마스크 블랭크스는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, HT 마스크 패턴의 결함검사를 행할 때, 검사파장에 대해, HT 마스크 패턴과 HT 마스크 기판과의 콘트라스트가 불충분하게 되어 버려, 충분한 검사감도가 얻어지지 않는다고 하는 과제가 있었다. 그리고, 심한 경우에는, HT 마스크 패턴의 결함검사 자체가 불가능하게 되어 버리는 경우도 있다.
덧붙여, 패턴이 미세화됨에 따라, 패턴 해상도를 향상시키기 위해서는, 노광파장을 단파장화할 필요가 있다. 그런데, HT 마스크 패턴에서는, HT 마스크 패턴에 조사되는 입사파장(노광파장 또는 검사파장)이 길어짐에 따라, 그것의 투과율이 높아진다. 이 때문에, 검사파장에 대해 노광파장이 짧아짐에 따라(노광파장과 검사파장과의 차가 커짐에 따라, 상대적으로 검사파장에 있어서의 투과율이 높아져 버려, HT 마스크 패턴의 결함검사시에, 충분한 결함검사를 행할 수 없다고 하는 과제가 있었다.
노광패턴의 해상도를 향상시키기 위해서는(HT 위상 시프트 효과의 증대에 따른 광학상 콘트라스트를 향상시키기 위해서는), HT 마스크 패턴을 고투과율로 하는 것이 유리하지만, 전술한 이유와 마찬가지로, HT 마스크 패턴을 고투과율로 하면, HT 마스크 패턴의 결함검사시에, 충분한 결함검사를 행할 수 없다.
이상과 같이, 종래의 포토마스크 블랭크스에서는, 충분한 결함검사를 행할 수 없는 결과, 해상도는 개선되기는 하지만 포토마스크 블랭크스 위의 패턴결함에 기인하여 웨이퍼 상의 패턴에 결함이 생겨 버린다고 하는 과제가 있었다. 요컨대, 웨이퍼 상에 형성되는 노광패턴에 결함이 생겨, 웨이퍼 자체의 품질이 저하하여 버린다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은, 상기한 것과 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 웨이퍼 상의 노광패턴에 결함이 생기는 일이 없는 포토마스크의 제조방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 포토마스크의 제조방법은, 기판 상에 하프톤 막을 갖고, 기판 또는 하프톤 막의 적어도 어느 한쪽에 불순물 주입층이 형성된 포토마스크 블랭크스를 준비하는 제 1 공정과, 하프톤 막 위에 감광성 레지스트를 도포하는 제 2 공정과, 감광성 레지스트를 소정의 패턴으로 감광시키고 현상하여, 감광성 레지스트를 패터닝하는 제 3 공정과, 감광성 레지스트를 마스크로 하여 하프톤 막을 에칭하여, 하프톤 막에 소정의 패턴을 형성하는 제 4 공정을 구비한 것이다.
본 발명에 관한 포토마스크의 제조방법은, 제 4 공정에 이어서, 감광성 레지스트 및 하프톤 막을 마스크로 하여 기판을 하프톤 막의 막두께에 근거하여 불순물 주입층보다 깊은 깊이까지 에칭하는 제 5 공정을 더 구비한 것이다.
본 발명에 관한 포토마스크의 제조방법은, 제 1 공정에서 준비된 포토마스크 블랭크스의 하프톤 막은, 투과율 조정막과 위상차 조정막을 갖고, 투과율 조정막 또는 위상차 조정막의 어느 한쪽에 불순물 주입층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관한 포토마스크의 제조방법은, 불순물은, 이온 주입법에 의해 주입된 광학활성 이온인 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관한 포토마스크의 제조방법은, 불순물은, 열확산 형성에 의해 확산된 광학활성 물질인 것을 특징으로 하는 것이다.
(발명의 실시예)
이하, 본 발명의 실시의 일 형태를 설명한다.
실시예 1:
도 1을 참조하면, 포토마스크 블랭크스용 기판으로서 석영 기판(1)을 준비한다(도 1a). 다음에, 석영 기판(1) 상에 포토마스크 패턴 재료인 하프톤 막 재료를 퇴적시켜 하프톤 위상 시프트막(2)으로 한다(도 1b). 하프톤 막 재료로서, 예를 들면, 금속, 금속 규화물(예를 들면, Cr, MoSi)을 모재로 하여, 이들의 산화물, 질화물, 산질화물, 또는 불화물이 사용된다. 그리고, 하프톤 위상 시프트막(2)의 두께는 100nm∼300nm로 되고, 리소그래피 공정에서의 노광파장에 대해 하프톤 위상 시프트막(2)을 투과한 빛과 하프톤 위상 시프트막(2)을 투과하지 않은 빛과의 위상차가 180°가 되도록, 하프톤 위상 시프트막(2)을 최적화한다. 전술한 상태, 요컨대, 도 1(b)에 나타낸 상태에서, 노광파장에 대한 투과율과 검사파장에 대한 투과율을 측정한 바, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 노광파장에 대해 검사파장의 투과율이 높아졌다. 예를 들면, 노광파장(193nm)에 있어서는 투과율이 약 6%, 검사파장(약 360nm)에 있어서는 투과율이 약 50%가 된다.
여기서, 하프톤 위상 시프트막(2)에 불순물을 주입한다. 이 불순물은, 예를 들면, 하프톤 위상 시프트막(2) 내부의 소정의 깊이(위치)에 주입되거나 또는 국소적인 깊이에 주입된다. 예를 들면, 도 1d에 도시된 것과 같이, 이온주입법을 사용하여, 하프톤 위상 시프트막(2)의 표면으로부터 불순물로서 이온(3)을 주입한다. 이때, 이온(3)은, 하프톤 위상 시프트막(2)의 소정의 깊이(소정의 깊이 범위)에 띠 형태로 주입되어, 불순물 주입층(4)이 된다.
이온(3)으로서, 예를 들면, 알칼리 금속(Li, Na, K 등) 이온, 알칼리 토류 금속(Be, Mg, Ca 등) 이온, 및 할로겐 이온 등의 광학활성화 이온(요컨대, 색 중심이 되는 이온)이 사용된다. 그리고, 이온(3)의 주입에 의해, 후술하는 것과 같이, 노광파장에 대한 투과율이 거의 변화되지 않아, 이 포토마스크 블랭크스를 사용하여 제조된 포토마스크에 있어서 패턴 결함검사시, 결함검사 파장의 투과율을 낮게 할 수 있다.
이온주입 전에, 노광파장(193nm)에 대한 투과율이 6%, 검사파장(약 360nm)에 대한 투과율이 50%이었던 것이, 1015∼1019 ions/cm2 정도의 이온주입을 행하면, 검사파장에 대한 투과율이 20% 정도로 감소하였다. 또한, 이온주입 전에, 노광파장(157nm)에 대한 투과율이 6%, 검사파장(약 250nm)에 대한 투과율이 60%이었던 것이, 1015∼1019 ions/cm2 정도의 이온주입을 행하면, 검사파장에 대한 투과율이 25% 정도로 감소하였다.
이와 같이, 이온을 하프톤 위상 시프트막(2)의 소정의 깊이에 주입하거나 또는 하프톤 위상 시프트막(2)에 국소적인 깊이에 주입하면, 검사파장에 대한 투과율을 저감시킬 수 있다(도 1e 참조). 요컨대, 노광파장에 대해 상대적으로 검사파장의 투과율을 저감할 수 있다. 그리고, 이온주입에 의해 불순물 주입층(4)을 형성하고 있기 때문에, 열평형 상태에서 화학반응에서는 얻을 수 없는 조성/구조를 실현할 수 있게 된다.
이때, 이온주입 후, 열처리를 행하도록 하여도 된다. 그리고, 이온을 주입하는 깊이는, 하프톤 위상 시프트막(2)의 막두께 및 이온 주입농도에 따라 소정의 깊이 또는 국소적인 깊이로 조정된다.
다음에, 전술한 포토마스크 블랭크스를 사용한 위상 시프트 마스크의 제조에 관해 설명한다. 도 2를 참조하여, 여기서, 포토마스크 블랭크스에 참조번호 1A를 붙이고, 이온주입이 행해진 하프톤 위상 시프트막을 참조번호 7로 나타낸다. 우선, 하프톤 위상 시프트막(7) 상에 감광성 레지스트(8)를 소정의 두께로 도포한 후, 레이저빔 또는 하전빔(전자빔)(9)을 감광성 레지스트에 조사하여 감광성 레지스트(8)를 원하는 패턴 형상으로 감광시킨다(도 2a).
다음에, 감광성 레지스트(8)를 현상하여 감광성 레지스트(8)에 원하는 패턴(8a)을 형성한다(도 2b). 그후, 감광성 레지스트(8)를 마스크로 하여, 하프톤 위상 시프트막(7)을 에칭하여, 하프톤 위상 시프트막(7)에 원하는 패턴(8a)을 형성한다(도 2c). 감광성 레지스트(8)를 제거하여, 원하는 패턴(8a)이 형성된 위상 시프트 마스크를 얻는다(도 2d).
전술한 위상 시프트 마스크에 관해, 검사파장에 대한 투과율이 낮은 위상 시프트 패턴을 갖기 때문에, 예를 들면, 빛(레이저)을 사용한 투과형 결함 검사장치에 의해 위상 시프트 마스크 검사공정을 행하면, 투과부(석영 기판)와 위상 시프트 패턴과 콘트라스트가 커지게 되는 결과, 검사감도가 향상되어, 미세한 패턴결함도 검출할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예 1에 따르면, 포토마스크 블랭크스에 있어서, 하프톤 위상 시프트막에 소정의 깊이 또는 국소적 깊이에 불순물로서 이온을 주입하였기 때문에, 검사파장에 대한 광투과율을 저감시킬 수 있다. 그리고, 이 포토마스크 블랭크스를 사용하여 포토마스크를 제조하면, 미세한 패턴결함도 검출할 수 있어, 웨이퍼를 노광하였을 때에 노광패턴에 결함이 생기는 일이 없다.
실시예 2:
도 3을 참조하면, 포트마스크 블랭크스 기판으로서 석영 기판(1)을 준비한다(도 3a). 다음에, 석영 기판(1) 상에 투과율 조정층(5)을 형성한 후, 투과율 조정층(5) 위에 위상차 조정층(6)을 형성한다(도 3b). 요컨대, 포토마스크 패턴 재료인 하프톤 막 재료를 순차 퇴적시켜 다층형 하프톤 막(6A)으로 한다. 하프톤 막 재료로서, 도 1에서 설명한 바와 같이, 금속, 금속 규화물(예를 들면, Cr, MoSi)을 모재로 하여, 이들의 산화물, 질화물, 산질화물, 또는 불화물이 사용된다(이때, 위상차 조정층(6)으로는 SiO2 등의 투명형 위상 시프트 재료를 사용하도록 하여도 된다). 그리고, 다층형 하프톤 막(6A)의 두께는 150nm∼400n이 되고, 리소그래피 공정에서의 노광파장에 대해 다층형 하프톤 막(6A)을 투과한 빛과 다층형 하프톤 막(6A)을 투과하지 않은 빛과의 위상차가 180°가 되도록, 다층형 하프톤 막(6A)을 최적화한다. 전술한 상태, 요컨대, 도 3b에 나타낸 상태에서, 노광파장에 대한 투과율과 검사파장에 대한 투과율을 측정한 바, 도 3c에 나타낸 바와 같이, 노광파장에 대해 검사파장의 투과율이 높아졌다. 예를 들면, 노광파장(193nm)에 있어서는, 투과율이 약 6%, 검사파장(약 360nm)에 있어서는 투과율이 약 50%로 된다.
여기서, 다층형 하프톤 막(6A)에 불순물을 주입한다. 이 불순물은, 다층형 하프톤 막(6A) 내부의 소정의 깊이(위치)에 주입되거나, 또는 국소적인 깊이에 주입된다. 구체적으로는, 도 3d에 나타낸 바와 같이, 이온주입법을 사용하여, 다층형 하프톤 막(6A)의 표면으로부터 불순물로서 이온(3)을 주입하여, 투과율 조정층(5)에 띠 형태의 불순물 주입층(4)을 형성한다.
이온(3)으로서는, 도 1에서 설명한 바와 같이, 알칼리 금속(Li, Na, K 등) 이온, 알칼리 토류 금속(Be, Mg, Ca 등) 이온, 및 할로겐 이온 등의 광학활성화 이온(요컨대, 색 중심이 되는 이온)이 사용된다. 그리고, 이온(3)의 주입에 의해, 노광파장에 대한 투과율이 거의 변화되지 않아, 이 포토마스크 블랭크스를 사용하여 제조된 포토마스크에 있어서 패턴 결함검사시에, 결함검사 파장의 투과율을 낮게 할 수 있다.
이온주입 전에, 노광파장(193nm)에 대한 투과율이 6%, 검사파장(약 360nm)에 대한 투과율이 50%이었던 것이, 1015∼1019 ions/cm2 정도의 이온주입을 행하면, 검사파장에 대한 투과율이 20% 정도로 감소하였다. 또한, 이온주입 전에, 노광파장(157nm)에 대한 투과율이 6%, 검사파장(약 250nm)에 대한 투과율이 60%이었던 것이, 1015∼1019 ions/cm2 정도의 이온주입을 행하면, 검사파장에 대한 투과율이 25% 정도로 감소하였다.
이와 같이, 이온을 다층형 하프톤 막(6A)의 소정의 깊이에 주입하거나 또는 다층형 하프톤 막(6A)에 국소적인 깊이에 주입하면(요컨대, 투과율 조정층(5)에 주입하면, 검사파장에 대한 투과율을 저감시킬 수 있다(도 3e 참조). 요컨대, 노광파장에 대해 상대적으로 검사파장의 투과율을 저감시킬 수 있다. 그리고, 이온주입에 의해 불순물 주입층(4)을 형성하고 있기 때문에, 열평형 상태에서의 화학반응에서는 얻을 수 있지 않은 조성/구조를 실현할 수 있게 된다.
이때, 이온주입 후, 열처리를 행하도록 하여도 된다. 그리고, 이온을 주입하는 깊이는, 다층형 하프톤 막(6A)의 막두께 및 이온 주입농도에 따라서 소정의 깊이 또는 국소적인 깊이로 조정된다. 또한, 다층형 하프톤 막(6A)에 있어서, 위상차 조정층(6)을 기판(1) 상에 형성하고, 위상차 조정층(6) 위에 투과율 조정층(5)을 형성하여도 되며, 위상차 조정층(6) 및 투과율 조정층(5)을 3층 이상 조합하여 다층하프톤 막을 구성하여도 된다. 더구나, 투과율 조정층(5) 및 위상차 조정층(6)을 포함하는 복수층에 이온주입을 행하도록 하여도 되며, 어떻게 하더라도, 검사파장의 투과율이 저감하면 된다.
도 3에서 설명한 포토마스크 블랭크스를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조할 때에는, 도 2에서 설명한 바와 같이 하여 위상 시프트 마스크가 제조된다. 이 때에는, 포토마스크 블랭크스 1A 대신에 도 3에서 설명한 포토마스크 블랭크스가 사용된다.
이상과 같이, 본 실시예 2에 따르면, 포토마스크 블랭크스에 있어서, 다층형 하프톤 막의 투과율 조정층에 불순물로서 이온을 주입하였기 때문에, 검사파장에 대한 광투과율을 저감시킬 수 있다. 그리고, 이 포토마스크 블랭크스를 사용하여 포토마스크를 제조하면, 미세한 패턴결함도 검출할 수 있어, 웨이퍼를 노광하였을 때에 노광패턴에 결함이 생기는 일이 없다.
실시예 3:
도 4를 참조하여, 포토마스크 블랭크스용 기판으로서 석영 기판(1)을 준비한다(도 4a). 다음에, 석영 기판(1) 상에 투과율 조정층(5)을 형성한 후, 투과율 조정층(5) 위에 위상차 조정층(6)을 형성한다(도 4b). 요컨대, 포토마스크 패턴 재료인 하프톤 막 재료를 순차 퇴적시켜 다층형 하프톤 막(6A)으로 한다. 하프톤 막 재료로서, 도 3에서 설명한 재료가 사용된다. 전술한 상태, 요컨대, 도 4b에 나타낸 상태에서, 노광파장에 대한 투과율과 검사파장에 대한 투과율을 측정한 바, 도 4c에 나타낸 바와 같이, 노광파장에 대해 검사파장의 투과율이 높아졌다. 예를 들면, 노광파장(193nm)에 있어서는 투과율이 약 6%, 검사파장(약 360nm)에 있어서는 투과율이 약 50%가 된다.
여기서, 다층형 하프톤 막(6A)에 불순물을 주입한다. 이 불순물은, 다층형 하프톤 막(6A) 내부의 소정의 깊이(위치)에 주입되거나 또는 국소적인 깊이에 주입된다. 구체적으로는, 도 4d에 나타낸 바와 같이, 이온주입법을 사용하여, 다층형 하프톤 막(6A)의 표면으로부터 불순물로서 이온(3)을 주입하여, 위상차 조정층(6)에 띠 형태의 불순물 주입층(4)을 형성한다. 이온(3)으로서는, 도 3에서 설명한 광학활성화 이온이 사용된다. 그리고, 이온(3)의 주입에 의해, 노광파장에 대한 투과율이 거의 변화되지 않아, 이 포토마스크 블랭크스를 사용하여 제조된 포토마스크에서 패턴 결함검사시, 결함검사 파장의 투과율을 낮게 할 수 있다.
이온주입 전에, 노광파장(193nm)에 대한 투과율이 6%, 검사파장(약 360nm)에 대한 투과율이 50%이었던 것이, 1015∼1019 ions/cm2 정도의 이온주입을 행하면, 검사파장에 대한 투과율이 20% 정도로 감소하였다. 또한, 이온주입 전에, 노광파장(157nm)에 대한 투과율이 6%, 검사파장(약 250nm)에 대한 투과율이 60%이었던 것이, 1015∼1019 ions/cm2 정도의 이온주입을 행하면, 검사파장에 대한 투과율이 25% 정도로 감소하였다.
이와 같이, 이온을 다층형 하프톤 막(6A)의 소정의 깊이에 주입하거나 또는 다층형 하프톤 막(6A)에 국소적인 깊이에 주입하면(요컨대, 위상차 조정층(6)에 주입하면), 검사파장에 대한 투과율을 저감시킬 수 있다(도 4e 참조). 그리고, 이온주입에 의해 불순물 주입층(4)을 형성하고 있기 때문에, 열평형 상태에 있어서의 화학반응에서는 얻을 수 없는 조성/구조를 실현할 수 있게 된다.
이때, 이온주입 후, 열처리를 행하도록 하여도 된다. 그리고, 이온을 주입하는 깊이는, 다층형 하프톤 막(6A)의 막두께 및 이온주입 농도에 따라 소정의 깊이 또는 국소적인 깊이로 조정된다. 또한, 다층형 하프톤 막(6A)에 있어서, 위상차 조정층(6)을 기판(1) 상에 형성하고, 위상차 조정층(6) 위에 투과율 조정층(5)을 형성하도록 하여도 된다.
도 4에서 설명한 포토마스크 블랭크스를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제조할 때에는, 도 2에서 설명한 바와 같이 하여 위상 시프트 마스크가 제조된다. 이 때는, 포토마스크 블랭크스(1A) 대신에 도 4에서 설명한 포토마스크 블랭크스가 사용된다.
이상과 같이, 본 실시예 3에 따르면, 포토마스크 블랭크스에 있어서, 다층형 하프톤 막의 위상차 조정층에 불순물로서 이온을 주입하였기 때문에, 검사파장에 대한 광투과율을 저감시킬 수 있다. 그리고, 이 포토마스크 블랭크스를 사용하여 포토마스크를 제조하면, 미세한 패턴 결함도 검출할 수 있어, 웨이퍼를 노광하였을 때에 노광패턴에 결함이 생기는 일이 없다.
실시예 4:
도 5를 참조하여, 포토마스크 블랭크스용 기판으로서 석영 기판(1)을 준비한다(도 5a). 다음에, 석영 기판(1) 상에 포토마스크 패턴 재료인 하프톤 막 재료를 퇴적시켜 하프톤 위상 시프트막(2)으로 한다(도 5b). 하프톤 막 재료로서는, 도 1에서 설명한 재료가 사용된다. 전술한 상태, 요컨대, 도 5b에 나타낸 상태에서, 노광파장에 대한 투과율과 검사파장에 대한 투과율을 측정한 바, 도 5c에 나타낸 바와 같이, 노광파장에 대해 검사파장의 투과율이 높아졌다. 예를 들면, 노광파장(193nm)에 있어서는 투과율이 약 6%, 검사파장(약 360nm)에 있어서는 투과율이 약 50%가 된다.
여기서, 포토마스크 블랭크스에 불순물을 주입한다. 이 불순물은, 예를 들면, 석영 기판(1) 내부의 소정의 깊이(위치)에 주입되거나 또는 국소적인 깊이에 주입된다(도시된 예로서는, 석영 기판(1) 내부의 상부에 이온(3)이 주입된다). 예를 들면, 도 5d에 나타낸 것과 같이, 이온주입법을 사용하여, 하프톤 위상 시프트막(2)의 표면으로부터 불순물로서 이온(3)을 주입한다. 이때, 이온(3)은, 석영 기판(1)의 소정의 깊이(소정의 깊이 범위)에 띠 형태로 주입되어, 불순물 주입층(4)이 된다. 이온(3)으로서는, 도 1에서 설명한 광학활성화 이온이 사용된다. 그리고, 이온(3)의 주입에 의해, 노광파장에 대한 투과율이 거의 변화되지 않아, 이 포토마스크 블랭크스를 사용하여 제조된 포토마스크에서 패턴결함 검사시, 결함검사 파장의 투과율을 낮게 할 수 있다.
이온주입 전에, 노광파장(193nm)에 대한 투과율이 6%, 검사파장(약 360nm)에 대한 투과율이 50%이었던 것이, 1015∼1019 ions/cm2 정도의 이온주입을 행하면, 검사파장에 대한 투과율이 20% 정도로 감소하였다. 또한, 이온주입 전에, 노광파장(157nm)에 대한 투과율이 6%, 검사파장(약 250nm)에 대한 투과율이 60%이었던 것이, 1015∼1019 ions/cm2 정도의 이온주입을 행하면, 검사파장에 대한 투과율이 25% 정도로 감소하였다.
이와 같이, 이온을 석영 기판(1)의 소정의 깊이에 주입하거나 또는 석영 기판(1)에 국소적인 깊이로 주입하면, 검사파장에 대한 투과율을 저감시킬 수 있다(도 5e 참조). 요컨대, 노광파장에 대해 상대적으로 검사파장의 투과율을 저감할 수 있다. 그리고, 이온주입에 의해 불순물 주입층(4)을 형성하고 있기 때문에, 열평형 상태에서의 화학반응에서는 얻을 수 없는 조성/구조를 실현할 수 있게 된다. 이때, 이온주입 후, 열처리를 행하도록 하여도 된다.
다음에, 전술한 포토마스크 블랭크스를 사용한 위상 시프트 마스크의 제조에 관해 설명한다.
도 6을 참조하여, 여기서, 포토마스크 블랭크스에 참조번호 1B를 붙인다. 우선, 하프톤 위상 시프트막(2) 상에 감광성 레지스트(8)를 소정의 두께로 도포한 후, 레이저빔 또는 하전빔(전자빔)(9)을 감광성 레지스트(8)에 조사하여 감광성 레지스트(8)를 원하는 패턴 형상으로 감광시킨다(도 6a).
다음에, 감광성 레지스트(8)를 현상하여 감광성 레지스트(8)에 원하는 패턴(8a)을 형성한다(도 6b). 그후, 감광성 레지스트(8)를 마스크로 하여, 하프톤 위상 시프트막(2)을 에칭하여, 하프톤 위상 시프트막(2)에 원하는 패턴(8a)을 형성한다(도 6c). 이어서, 감광성 레지스트(8) 및 하프톤 위상 시프트막(2)을 마스크로서 사용하여, 석영 기판(1)을, 깊이 D1 만큼 에칭한다(도 6d). 그리고, 감광성 레지스트(8)를 제거하여, 원하는 패턴(8a)이 형성된 위상 시프트 마스크를 얻는다(도 6e).
여기서, 도 7을 참조하여, 일반적으로, 리소그래피 공정에서, 노광파장의 빛을 위상 시프트 마스크에 조사하면, 하프톤 위상 시프트막(2)(석영 기판(1)을 포함한다)을 투과한 빛 L1과 투과부(석영 기판)를 투과한 빛 L2와의 위상차 φ(L1-L2)는 180°이다(도 7a 참조). 결국, 위상차 φ가 180°가 되도록, 하프톤 위상 시프트막(2)의 두께 D0가 규정된다. 한편, 도 5에서 설명한 포토마스크 블랭크스에서는, 도 6에서 설명한 위상 시프트 마스크에 있어서, 빛 L1과 빛 L2의 위상차 φ(L1-L2)가 180°가 되도록, 하프톤 위상 시프트막(2)의 두께 D2와 전술한 에칭 깊이 D1이 규정된다. 요컨대, 두께 D2 + 에칭 깊이 D1에 있어서 위상차 φ가 180°가 되도록, 하프톤 위상 시프트막(2)의 두께 D2와 전술한 에칭 깊이 D1이 규정된다. 더구나, 이온을 주입하는 깊이는, 에칭깊이 D1과 이온주입 농도에 따라 소정의 깊이 또는 국소적인 깊이로 조정된다. 이때, 석영 기판(1)의 에칭에 의해, 에칭 부분에 있어서의 불순물 주입층(4)이 완전히 제거되도록 한다.
전술한 위상 시프트 마스크에 있어서는, 검사파장에 대한 투과율이 낮은 위상 시프트 패턴을 갖기 때문에, 빛(레이저)을 사용한 투과형 결함 검사장치에 의해 위상 시프트 마스크 검사공정을 행하면, 투과부(석영 기판)와 위상 시프트 패턴과의 콘트라스트가 커지는 결과, 검사감도가 향상되어, 미세한 패턴결함도 검출할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예 4에 따르면, 포토마스크 블랭크스에 있어서, 석영 기판에 소정의 깊이 또는 국소적 깊이에 불순물로서 이온을 주입하였기 때문에, 검사파장에 대한 광투과율을 저감시킬 수 있다. 그리고, 이 포토마스크 블랭크스를 사용하여 포토마스크를 제조하면, 미세한 패턴결함도 검출할 수 있어, 웨이퍼를 노광하였을 때에 노광패턴에 결함이 생기는 일이 없다.
실시예 5:
전술한 실시예 1∼4에서는, 이온주입법에 의해, 이온(불순물)을 포토마스크 블랭크스에 주입하는 예에 관해 설명하였지만, 도 8∼도 11에 나타낸 방법을 사용하여, 불순물층(4A)을 포토마스크 블랭크스에 형성하도록 하여도 된다.
도 8에서는, 우선, 석영 기판(1) 상에 하프톤 위상 시프트막(2)을 퇴적한다(도 8a). 그후, 하프톤 위상 시프트막(2) 위에 불순물 재료(10)를 얇게 퇴적시킨다 (프리디포지션: 도 8(b)). 이 불순물 재료(10)는, 알칼리 금속(Li, Na, K 등), 알칼리 토류 금속(Be, Mg, Ca 등), 및 할로겐 등의 광학활성 재료이다. 다음에, 온도 400℃ 이상의 고온열처리를 시행하여, 불순물 재료(10)를 하프톤 위상 시프트막(2) 중에 확산시켜, 불순물층(4A)을 형성한다(드라이브: 도 8c). 이때, 열처리 시간 및 처리 온도는, 불순물층(4A)이 하프톤 위상 시프트막(2) 중의 소정의 깊이 또는 국소적인 깊이에 확산 형성되도록 조정한다.
도 9에서는, 우선, 석영 기판(1) 상에 투과율 조정층(5)을 형성한다(도 9a). 그후, 투과율 조정층(5) 위에 불순물 재료(10)를 얇게 퇴적시킨다(도 9b). 다음에, 온도 400℃ 이상의 고온열처리를 시행하여, 불순물 재료(10)를 투과율 조정층(5) 중에 확산시켜, 불순물층(4A)을 형성한다(도 9c). 이때, 열처리 시간 및 처리 온도는, 불순물층(4A)이 투과율 조정층(5) 중의 소정의 깊이 또는 국소적인 깊이에 확산 형성되도록 조정한다. 그후, 투과율 조정층(5) 위에 위상차 조정층(6)을 형성하여, 다층형 하프톤 막(6A)으로 한다(도면 9d).
도 10에서는, 우선, 석영 기판(1) 상에 투과율 조정층(5)을 형성한다(도 10a). 그후, 투과율 조정층(5) 위에 위상차 조정층(6)을 형성하여, 다층형 하프톤 막(6A)으로 한다(도 10b). 다음에, 위상차 조정층(6) 위에 불순물 재료(10)를 얇게 퇴적시킨다(도 10c). 온도 400℃ 이상의 고온 열처리를 시행하여, 불순물 재료(10)를 위상차 조정층(6) 중에 확산시켜, 불순물층(4A)을 형성한다(도 10d). 이때, 열처리 시간 및 처리 온도는, 불순물층(4A)이 위상차 조정층(6) 중의 소정의 깊이 또는 국소적인 깊이에 확산 형성되도록 조정한다.
도 11에서는, 우선, 석영 기판(1)을 준비하고(도 11a), 석영 기판(1) 상에 불순물 재료(10)를 얇게 퇴적시킨다(도 11b). 온도 400℃ 이상의 고온열처리를 시행하여, 불순물 재료(10)를 석영 기판(1) 중에 확산시켜, 불순물층(4A)을 형성한다(도 11c). 이때, 열처리 시간 및 처리 온도는, 불순물층(4A)이 석영 기판(1) 중의 소정의 깊이 또는 국소적인 깊이에 확산 형성되도록 조정한다. 그후, 석영 기판(1) 상에 하프톤 위상 시프트막(2)을 퇴적한다(도 11d).
전술한 바와 같이 하여, 불순물층(4A)을 포토마스크 블랭크스에 형성하더라도, 검사파장에 대한 투과율을 저감시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예 5에 의해서도, 검사파장에 대한 광투과율을 저감할 수 있다. 그리고, 이 포토마스크 블랭크스를 사용하여 포토마스크를 제조하면, 미세한 패턴결함도 검출할 수 있어, 웨이퍼를 노광하였을 때에 노광패턴에 결함이 생기는 일이 없다.
여기서, 실시예 1∼5에서 설명한 포토마스크 블랭크스를 사용한 위상 시프트 마스크와 종래의 위상 시프트 마스크를 비교해 본다. 도 12는 실시예 1∼5에서 설명한 포토마스크 블랭크스를 사용한 위상 시프트 마스크를 설명하기 위한 도면이고, 도 13은 종래의 위상 시프트 마스크를 설명하기 위한 도면이다.
도 12에 있어서는, 실시예 1에서 설명한 포토마스크 블랭크스를 사용한 위상 시프트 마스크가 도 12a에 도시되어 있고, 도 13에 있어서는, 종래의 위상 시프트 마스크(위상 시프트막(2a))가 도시되어 있다. 도 12a에 나타낸 위상 시프트 마스크에 있어서는, 전술한 것과 같이 상대적으로 검사파장에 대한 투과율을 낮게 할 수 있는 결과, 노광파장을 더욱 짧게 하여도 되며, 더구나, 노광파장에 대한 하프톤 위상 시프트막(2, 7)의 투과율을 고투과율로 하여도 된다.
도 12b 및 도 13b에 나타낸 바와 같이, 도 12a에 나타낸 위상 시프트 마스크에 있어서는, 종래의 위상 시프트 마스크에 비해 위상 시프트 효과가 높아지고, 그 결과, 위상강도가 높아진다. 더구나, 도 12c 및 도 13c에 나타낸 바와 같이, 도 12a에 나타낸 위상 시프트 마스크에 있어서는, 종래의 위상 시프트 마스크에 비해 위상 시프트 효과가 높아지고, 그 결과, 광강도가 높아진다.
이와 같이, 실시예 1∼5에서 설명한 포토마스크 블랭크스를 사용하면, 검사파장에 대한 투과율이 상대적으로 낮아지고, 그 결과, 노광파장의 단파장화가 가능해질 뿐만 아니라, 노광파장에 대한 하프톤 막의 고투과율화가 가능해진다. 따라서, 광학해상도가 높은 위상 시프트 노광을 행할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 포토마스크 블랭크스가 미리 규정된 깊이에 색 중심이 되는 불순물을 갖는 하프톤 막을 갖기 때문에, 검사파장에 대한 광투과율을 저감시킬 수 있다고 하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 포토마스크 블랭크스가 미리 규정된 깊이에 색 중심이 되는 불순물을 갖는 기판과, 이 기판 상에 형성된 하프톤 막을 갖기 때문에, 검사파장에 대한 광투과율을 저감시킬 수 있다고 하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 전술한 포토마스크 블랭크스를 사용하여 포토마스크를 제조하면, 미세한 패턴결함도 검출할 수 있어, 웨이퍼를 노광하였을 때에 노광패턴에 결함이 생기는 일이 없다고 하는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 마스크 패턴 결함검사를 우수한 정밀도로 행할 수 있어, 그 결과, 웨이퍼 상의 노광패턴에 결함이 생기는 일이 없다고 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 포토마스크 블랭크스의 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에서 설명한 포토마스크 블랭크스를 사용한 포토마스크의 제조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 포토마스크 블랭크스의 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 3에 따른 포트마스크 블랭크스의 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 4에 따른 포토마스크 블랭크스의 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5에서 설명한 포토마스크 블랭크스를 사용한 포토마스크의 제조를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 5에 나타낸 포토마스크 블랭크스를 사용하여 제조된 포토마스크에 관해 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 5에 따른 포토마스크 블랭크스의 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 5에 따른 포토마스크 블랭크스의 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예 5에 따른 포토마스크 블랭크스의 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예 5에 따른 포토마스크 블랭크스의 제조를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 포토마스크 블랭크스를 사용한 포토마스크 블랭크스의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 종래의 포토마스크의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 석영 기판 1A: 포토마스크 블랭크스
2, 7: 하프톤 위상 시프트막 3: 이온
4: 불순물 주입층 4A: 불순물층
5: 투과율 조정층 6: 위상차 조정층
6A: 다층형 하프톤 막 8: 감광성 레지스트
8a: 패턴 9: 레이저빔 또는 하전빔
10: 불순물 재료

Claims (3)

  1. 기판 상에 투과율조정막 및 위상차조정막으로 이루어진 하프톤 막을 갖고, 상기 기판 또는 상기 하프톤 막의 상기 투과율조정막 및 상기 위상차조정막의 어느 한쪽에 불순물 주입층이 형성된 포토마스크 블랭크스를 준비하는 제 1 공정과,
    상기 하프톤 막 위에 감광성 레지스트를 도포하는 제 2 공정과,
    상기 감광성 레지스트를 소정의 패턴으로 감광시키고 현상하여, 감광성 레지스트를 패터닝하는 제 3 공정과,
    상기 감광성 레지스트를 마스크로 하여 상기 하프톤 막을 에칭하여, 상기 하프톤 막에 상기 소정의 패턴을 형성하는 제 4 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    제 4 공정에 이어서, 감광성 레지스트 및 하프톤 막을 마스크로 하여 기판을 하프톤 막의 막두께에 근거하여 불순물 주입층보다 깊은 깊이까지 에칭하는 제 5 공정을 더 구비한 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  3. 삭제
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