KR100789063B1 - 크롬계 박막의 에칭방법 및 포토마스크의 제조방법 - Google Patents

크롬계 박막의 에칭방법 및 포토마스크의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 크롬계 박막을 갖는 피처리체에서의 상기 박막을, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭하고, 할로겐함유 가스와 산소함유 가스를 포함하는 드라이 에칭가스에, 플라즈마 여기용 파워를 투입하여 플라즈마를 여기시키고, 생성된 화학종을 이용하여 상기 박막을 에칭한다. 상기 박막의 에칭을, 상기 플라즈마 여기용 파워로서, 플라즈마의 밀도 점프(density jump)가 일어나는 플라즈마 여기용 파워보다 낮은 파워를 이용하여 에칭한다.

Description

크롬계 박막의 에칭방법 및 포토마스크의 제조방법{METHOD FOR ETCHING CHROMIUM THIN FILM AND METHOD FOR PRODUCING PHOTOMASK}
본 발명은, 크롬계 박막을 드라이 에칭하는 방법에 관한 것으로, 특히 반도체장치의 제조 등에 이용되는 포토마스크의 제조방법에서 실시되는 크롬계 박막으로 이루어진 차광막을 드라이 에칭하는 방법에 관한 것이다. 더욱이 본 발명은, 크롬계 박막으로 이루어진 차광막을 드라이 에칭하는 공정을 갖는 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
예를 들어, 반도체 집적회로 등의 고집적화 등에 따라, 그 제조공정중의 미세가공 프로세스에서 사용되는 포토마스크에 대해서는, 높은 패턴 정밀도가 요구되어 왔다.
현재 이용되고 있는 포토마스크는, 고정밀도의 패턴 가공성의 면에서 차광막으로서 일반적으로 크롬계 재료가 사용되고 있다.
그러나, 반도체 집적회로의 고집적화 등에 따르는 고정밀도의 포토마스크의 패턴이 요구되고 있는데 반해, 기존의 레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 이용하는 크롬계 차광막의 패턴작성방법에서는, 미세 개구패턴(홀)의 고정세화에 따라, 마이크로 로딩 효과에 의한 미세 개구패턴(홀)의 치수나 형상 악화의 영향을 무시할 수 없게 되어, 실용상 장해가 된다는 점이 밝혀졌다.
기존의 레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 이용하는 크롬계 차광막의 패턴작성방법은, 구체적으로는 Cl2+O2의 혼합가스를 주체로 하는 가스시스템을 이용하고, Cr막상의 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 드라이 에칭에 의해 Cr 패턴을 형성하는 방법이 주로 이용되고 있다(일본국 특허 공개 제2001-183809호 공보 참조).
드라이 에칭에는 통상적으로 RIE(반응성 이온 에칭)장치가 사용되나, 최근의 패턴 미세화 및 패턴 정밀도에 대한 요구에 대응하기 위해, ICP(유도결합형 플라즈마)방식이 검토되고 있다(「SPIE」, Vol.3236, C.Constantine et al, 1997년, p94~103 참조, 이하 제 1 종래기술이라고 함).
이러한 경우, 통상적으로 전자밀도 점프가 일어나는 ICP 파워보다 높은 ICP 파워(안정된 플라즈마 방전이 얻어지는 조건)를 사용하여 높은 플라즈마 밀도로 에칭을 실시하고 있다(논문지「SPUTTERING & PLASMA PROCESSES」, Vol.13 No.4 참조(논문명:「고밀도 플라즈마의 생성과 물리」, 저자: 스가이 히데오, 제 7 페이지), 1998년 10월 9일 발행, 사단법인 일본공업기술진흥협회 스퍼터링 및 플라즈마 기술부회 발행, 이하, 제 2 종래기술이라고 함).
그러나, 상기 제 1 및 제 2 종래기술에는 다음과 같은 3가지의 문제점이 있었다.
첫째, 현상후의 레지스트 패턴 치수와 에칭후의 Cr 패턴 치수의 차이(이하, ‘레지스트와 Cr의 변환차’, 또는 단순히 ‘변환차’라고 함)가 크다는 문제점이 있다. 종래에는 변환차를 예측한 현상 에칭조건을 채용함으로써, 설계 패턴 데이터에 대한 정밀도를 향상시키는 방법이 채택되어 왔다.
그러나, 최근에는 예를 들어 근접효과보정(OPC) 패턴과 같은 미세하고 복잡한 형상의 패턴이 사용되고 있다. 더욱이, 마스크면 내에서 치수차 및 조밀(粗密)차가 있는 패턴을 고정밀도로 형성할 것이 요구되고 있다. 이 때문에, 종래와 같은 방법으로는 고정밀도의 패턴을 형성하기가 곤란하다.
상세하게는, 레지스트의 등방성 에칭에 의해 Cr이 후퇴되는 것에 기인하여, 같은 크기의 정방형 패턴으로 비교했을 경우, 정방형 개구패턴(천공부)은 크기가 확대됨과 동시에 모서리부가 둥글어지는데 반해, 정방형 차광패턴(잔존부·Cr부)은 크기가 축소됨과 동시에 모서리부는 거의 직각을 유지한다. 그 결과, 양자의 크기 및 모서리부의 형상에 차이가 생긴다.
이러한 문제가 마스크의 제조공정 및 품질에 미치는 영향은 다음과 같다. 우선, 정방형 개구패턴의 모서리부가 둥글어지는 것은, 의사(疑似) 결함의 발생을 야기하여 검사공정에 중대한 장해가 된다. 또한, 패턴형상이 설계패턴 데이터에 대해 충실히 마무리되지 않기 때문에, 반도체 제조공정의 리소그래피 공정에서 마진이 저하되거나, 조건설정에 많은 시간당 작업량(man hour)를 필요로 하는 원인이 된다. 더욱이, 상기 변환차는 마스크 상에서 미세패턴을 형성하는데 장해가 된다. 또, 상기 변환차를 데이터 사이징으로 대처할 수도 있으나, 이 경우, 사이징의 양이 커져 변환시간이 증대된다.
둘째, 마이크로 로딩 효과에 의해, 레지스트와 Cr의 변환차가 개구패턴(홀) 의 치수에 따라 크게 변동하여, 개구패턴의 치수가 작은 미소 개구패턴이 될수록 작게 마무리되고, 변환차의 절대값이 커진다는 문제점이 있다. 패턴의 설계치수의 변화에 대한, 패턴의 설계치수로부터의 시프트량의 관계를 CD 선형성(linearity)이라 하며, 패턴의 설계치수의 변화에 대한 패턴의 설계치수로부터의 시프트량의 변화가 클 경우, CD 선형성이 나쁘다고 표현한다.
패턴의 설계치수의 변화에 대한 패턴의 설계치수로부터의 시프트량의 변화가 크다는 것은, 레지스트와 Cr의 변환차의 편차가 크다는 것을 의미한다. 이러한 문제가 마스크 제조공정 및 품질에 미치는 영향은 다음과 같다.
우선, 이러한 문제로 인해, 개구패턴의 치수에 의해 변환차가 변동하기 때문에, CD 정밀도(특히, CD 선형성)가 열화된다. 이것은, 반도체 제조공정의 리소그래피 공정에서의 마진이 저하되거나, 조건설정에 많은 맨아워가 요구되는 원인이 된다. 이는 CD 정밀도를 노광 등의 다른 공정으로 보상할 수도 있으나, CD 선형성 이외의 다른 CD 정밀도를 고려한 경우의 최적 조건이 되지 않는 경우가 있기 때문이다.
셋째, Cr의 단면형상이 개구패턴(홀)의 치수에 의존하여, 개구패턴의 치수가 작아져 미소 개구패턴이 되면, 단면형상에 테이퍼가 발생된다는 문제점이 있다. 이러한 문제가 마스크의 제조공정 및 품질에 미치는 영향은 다음과 같다.
우선, 이러한 문제에 의해, Cr의 단면형상이 면내에서 변동되면, 전자광학효과에 의해, 단면형상에 기인하는 변동의 몇배에 달하는 커다란 광학적 치수 변동을 야기시킨다. 이것은, 반도체 제조공정의 리소그래피 공정에서 마진이 저하되거나, 조건설정에 많은 맨아워가 요구되는 원인이 된다. 또한, 마스크의 측정길이를 광학식 측장기(測長機)로 측정하는 경우는 길이측정의 정밀도가 열화된다.
따라서, 본 발명의 제 1 목적은, 패턴의 형상(개구패턴(홀), 차광패턴(도트), 라인 & 스페이스 등) 및 치수차나 조밀차에 관계없이(특히, 홀·도트에 관계없이), 변환차를 저감시킬 수 있고, 또한 홀·도트의 형상차를 저감시킬 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은, 홀의 치수가 작더라도, CD 선형성이 양호(변환차가 일정)한 포토마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.
더욱이, 본 발명의 제 3 목적은, 홀의 단면형상이 치수에 상관없고, 치수가 작더라도 단면형상이 양호한 포토마스크의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 다음과 같은 양태를 갖는다.
(제 1 양태) 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 크롬계 박막을 갖는 피처리체에서의 상기 박막을, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭하고, 할로겐함유 가스와 산소함유 가스를 포함하는 드라이 에칭가스에, 플라즈마 여기용 파워를 투입하여 플라즈마를 여기시키고, 생성된 화학종(chemical species)을 이용하여 상기 박막을 에칭하는 크롬계 박막의 에칭방법으로서,
상기 플라즈마 여기용 파워로서, 플라즈마의 밀도 점프가 일어나는 플라즈마 여기용 파워보다 낮은 파워를 이용하여, 상기 박막의 에칭을 실시하는 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 2 양태) 상기 할로겐함유 가스가 염소함유 가스인 제 1 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 3 양태) 상기 드라이 에칭가스에 추가로 헬륨을 포함하는 제 1 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 4 양태) 상기 박막의 에칭을, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키면서 실시함으로써, 등방성 에칭 성분에 의해 에칭되는 상기 레지스트 패턴의 측벽에, 유기물을 퇴적시키면서 에칭을 실시하는 제 1 내지 제 3 양태 중 어느 하나에 따른 양태의 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 5 양태) 상기 피처리체에 고주파전력을 인가함으로써, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키는 제 4 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 6 양태) 상기 레지스트 패턴과 상기 박막의 에칭 선택비(박막의 에칭속도/레지스트 패턴의 에칭속도)가 1.5 미만이 되도록, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키는 제 4 또는 제 5 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 7 양태) 상기 레지스트 패턴은 상기 박막에 대한 레지스트층의 피복률이 70% 이상인 제 1 내지 제 6 양태 중 어느 하나에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 8 양태) 상기 레지스트 패턴의, 상기 박막에 대한 레지스트층의 피복률이 70%보다 작은 경우에, 레지스트 패턴 이외의 유기물의 존재하에서 상기 박막의 에칭을 실시하는 제 1 내지 제 6 양태 중 어느 하나에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 9 양태) 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 크롬계 박막을 갖는 피처리체에서의 상기 박막을, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭하고, 할로겐함유 가스와 산소함유 가스를 포함하는 드라이 에칭가스에, 플라즈마 여기용 파워를 투입하여 플라즈마를 여기시키고, 생성된 화학종을 이용하여 상기 박막을 에칭하는 크롬계 박막의 에칭방법으로서,
상기 박막의 에칭을, 레지스트 패턴 이외의 유기물의 존재하에서, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키면서 실시함으로써, 등방성 에칭 성분에 의해 에칭되는 상기 레지스트층의 측벽에, 유기생성물을 퇴적시키면서 에칭을 실시하는 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 10 양태) 상기 할로겐함유 가스가 염소함유 가스인 제 9 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 11 양태) 상기 레지스트 패턴 이외의 유기물로서, 드라이 에칭가스에 유기가스를 첨가함으로써, 상기 레지스트 패턴 이외의 유기물을 존재시키는 제 9 또는 제 10 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 12 양태) 상기 유기가스를 상기 드라이 에칭가스의 30 체적% 이하로 하는 제 11 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 13 양태) 상기 유기가스가 에탄올인 제 11 또는 제 12 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 14 양태) 상기 레지스트 패턴 이외의 유기물로서, 유기 고분자재료를 에칭실내에 배치한 제 9 또는 제 10 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 15 양태) 상기 박막의 에칭에 있어서, 상기 플라즈마 여기용 파워로서, 플라즈마의 밀도 점프가 일어나는 플라즈마 여기용 파워보다 낮은 파워를 이용하는 제 9 내지 제 14 양태 중 어느 하나에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 16 양태) 상기 드라이 에칭가스에, 추가로 헬륨을 포함하는 제 15 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 17 양태) 피처리체가, 투명기판상에 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 차광막이 형성된 포토마스크 블랭크인 제 1 내지 제 16 양태 중 어느 하나에 따른 크롬계 박막의 에칭방법.
(제 18 양태) 투명기판상에 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 차광막이 형성된 포토마스크 블랭크에서의 상기 차광막을, 레지스트 패턴에서의 레지스트층을 마스크로 하여 에칭하는 공정을 갖는 포토마스크의 제조방법으로서,
상기 차광막을 에칭하는 공정에, 제 17 양태에 따른 크롬계 박막의 에칭방법을 이용한 포토마스크의 제조방법.
(제 19 양태) 상기 차광막의 에칭에 의해, 광근접 효과 보정(OPC) 패턴을 포함하는 패턴을 형성하는 제 18 양태에 따른 포토마스크의 제조방법.
(제 20 양태) 상기 차광막의 에칭에 의해, 0.4㎛ 이상 2.0㎛ 이하의 설계치수의 패턴에 대해, CD 선형성의 오차가 15nm 이하인 패턴을 포함하는 패턴을 형성하는 제 18 또는 제 19 양태에 따른 포토마스크의 제조방법.
도 1은 본 실시예에서 에칭의 대상이 되는, 레지스트 패턴을 형성한 마스크 기판을 설명하기 위한 단면 모식도.
도 2는 실시예에서 사용된 에칭장치의 개략적인 구성을 설명하기 위한 모식도.
도 3은 실시예에서 사용된 에칭장치의 변형예를 설명하기 위한 모식도.
도 4는 에칭장치의 다른 변형예를 설명하기 위한 모식도.
도 5는 비교예에서 얻어진 패턴의 CD 선형성을 설명하기 위한 도면.
도 6은 실시예 2에서 얻어진 패턴의 CD 선형성을 설명하기 위한 도면.
도 7은 실시예 및 비교예에서 얻어진 패턴의 단면형상을 설명하기 위한 도면.
(제 1 실시형태)
본 발명의 제 1 실시형태는, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 크롬을 포함한 재료로 이루어진 크롬계 박막을 에칭할 때에 할로겐함유 가스와 산소함유 가스를 포함한 혼합가스로 이루어진 드라이 에칭가스에, 플라즈마 여기용 파워를 투입하여 플라즈마를 여기시키고, 생성된 화학종을 이용하여 에칭을 실시한다. 이때의 플라즈마 여기용 파워는, 플라즈마의 밀도 점프가 일어나는 플라즈마 여기용 파워보다 낮은 파워로 한다.
또, 플라즈마 여기 파워란, 예컨대 ICP 방식의 경우는 ICP 파워이다. 또한, 플라즈마의 밀도 점프에 대해서는, 상기 제 2 종래기술에 플라즈마의 전자밀도와 ICP 파워의 관계에 대해, ICP 파워를 증가시키면 플라즈마의 전자밀도가 증가되는 경향을 나타내지만, 어떤 ICP 파워에서 플라즈마의 전자밀도가 급격히 증가되는 밀도 점프가 존재한다는 내용이 기재되어 있다. 본 발명에서, 플라즈마의 밀도점프가 일어나는 플라즈마 여기용 파워란, 이와 같이 플라즈마 밀도가 급격히 증가되는 플라즈마 여기용 파워를 가리킨다.
종래기술에서는, ICP 파워를 낮추면, 플라즈마 방전이 불안정해지는 경향을 나타내기 때문에, 채용되지 않았다. 그러나, 본 발명자는, 변환차를 저감시키려면, 패턴의 등방성 에칭을 촉진시켜 측벽의 에칭을 촉진시키는 라디칼의 양을 컨트롤해야 하며, 이를 위해서는 플라즈마 여기 파워를 낮게 설정하여 플라즈마 밀도를 저감시키는 방법이 유효함을 발견하였다. 더욱이, 드라이 에칭을 실시하면, 통상적으로 피처리체의 온도상승이 일어나는데, 플라즈마 여기 파워가 클수록 피처리체의 온도 상승은 커진다.
피처리체의 온도 상승은, 등방성 에칭을 촉진하는 원인이기도 하다. 이 때문에, 본 발명과 같이, 낮은 플라즈마 여기 파워를 이용함으로써 피처리체의 온도 상승을 억제하면, 등방성 에칭의 촉진을 억제할 수 있다. 가령, 포토마스크 블랭크의 유리기판 등과 같은 열전도율이 낮은 재질을 갖는 피처리체와 같이, 피처리체의 온도제어가 곤란한 경우는, 피처리체가 에칭중에 고온이 되지 않도록 굳이 온도제어를 하지 않고도, 본 발명의 방법에 따라 피처리체의 온도상승을 억제할 수 있다.
구체적으로는, 가령 ICP방식의 경우에는 ICP 파워를 200W~300W의 낮은 ICP 파워범위로 한다. 이에 따라, 0.4~2.0㎛의 개구패턴에 관해, 상기 개구패턴의 치수 변화에 대한, 레지스트와 Cr의 변환차의 변화량(패턴 선형성)이, 15nm 이하(종래의 절반 이하)인 포토마스크가 얻어진다. 그 결과, 레지스트와 Cr의 변환차가 개구패턴(홀)의 치수에 따라 크게 변동한다(개구패턴의 치수가 작을수록 작게 마무리된다).
더욱이, Cr의 단면형상이 개구패턴(홀)의 치수에 의존하여, 개구패턴의 치수가 작아지면, 단면형상에 테이퍼가 발생된다는 문제를 현저히 개선할 수 있다. 또, 보다 안정된 플라즈마 방전을 얻는다는 관점에서, ICP 파워를 200W 보다 높게 하는 것이 바람직하다. 또한, 선형성을 보다 양호하게 하는 관점에서, ICP 파워를 300W 보다 낮게 하는 것이 바람직하다. 이러한 점들을 종합적으로 고려할 때 ICP 파워는 220W~280W, 나아가서는 240W~260W의 낮은 ICP 파워 범위로 하는 것이 바람직하다.
또, 낮은 플라즈마 여기파워로 플라즈마 방전을 안정화시키기 위해서는, 플라즈마장치를 개량하는 것을 고려할 수 있다. 그리고, 그 밖에 가스압, 가스유량 등의 드라이 에칭조건을 최적화하는 방법도 고려할 수 있다. 드라이 에칭조건의 최적화에 대해서는, 다른 특성(선택비, 에칭 균일성 등)과의 밸런스를 고려할 필요가 있다.
본 발명에서는, 다른 특성에 대한 악영향이 가장 적은 방법으로서, 드라이 에칭가스중에 플라즈마 방전의 안정화에 기여하는 가스로서 He를 첨가한다. 더욱이, He는 마이크로 로딩효과를 저감시키는 효과가 있는 것도 확인되었다. He의 첨 가량이 많을수록 플라즈마 방전은 안정되나, 지나치게 많으면 패턴의 선형성이 악화된다는 것도 확인되었다. 이와 같은 관점에서 볼 때, He의 드라이 에칭중의 함유량은 1~20 체적% 이하로, 보다 바람직하게는 5~15 체적%로 한다.
또한, 본 발명에서는 드라이 에칭의 플라즈마 여기에 의해 발생되는 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키면서, 드라이 에칭을 실시한다. 이와 같이 하여, 등방성 에칭 성분에 의해 에칭되는 상기 레지스트 패턴의 측벽에, 유기물을 퇴적시키면서 에칭을 실시한다. 그 결과, 드라이 에칭중의 레지스트 패턴의 치수변동을 효과적으로 억제할 수 있다.
즉, 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시킴으로써, 피에칭면에 대해 수직방향으로부터의 화학종에 의한 스퍼터 에칭 성분이 증가한다. 그 결과, 레지스트 패턴이 상측으로부터 깎여진다. 그 깎여진 레지스트가 기화되어 생성되는 유기생성물이, 등방성 에칭 성분에 의해 에칭되는 레지스트 패턴의 측벽에 퇴적된다. 이와 같이 하여, 에칭과 퇴적이 상쇄됨으로써, 치수 변동을 저감시킬 수 있다. 또, 유기생성물의 퇴적은 등방적으로 일어나는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 이방성 스퍼터 에칭 성분에 의해, 박막의 피에칭면에 퇴적되는 유기생성물은 스퍼터링에 의해 제거되는 것으로 생각된다.
상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키는 수단으로서는, 피처리체에 고주파전력(RF 바이어스)을 인가하는 방법을 들 수 있다. RF 바이어스를 인가하는 전원은, 통상적인 플라즈마 여기용 파워를 투입하는 전원과는 다른 전원을 이용하여 이루어지는 것이며, 통상적으로 플라즈마 여기 용 파워는 RF 바이어스의 약 10배 이상이다.
상기한 방법에서, 에칭과 퇴적을 상쇄시키기 위해서는, 에칭과 퇴적의 밸런스를 고려할 필요가 있다. 에칭에 대한 퇴적량을 확보하려면 깎여진 레지스트가 기화되어 생성되는 유기생성물의 어느 정도의 양이 요구된다. 그 때문에, 본 발명에서는 레지스트 패턴과 상기 박막의 에칭 선택비(박막의 에칭속도/레지스트층의 에칭속도)가 1.5 미만으로 낮은 선택비가 되도록, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시킴으로써, 에칭을 상쇄시키기에 충분한 유기생성물을 생성할 수 있음을 발견하였다. RF 바이어스를 이용할 경우는, RF 바이어스를 높게 설정함으로써 실현할 수 있다. 또, 에칭 선택비는, 박막의 에칭중에 필요한 최저한도 이상의 레지스트 패턴이 잔존하도록 설정된다.
또, 상기 박막에 대한 레지스트층의 피복률이 70% 이상인 경우는, 충분한 유기생성물을 생성할 수 있으나, 레지스트의 피복률이 작은 경우에는 퇴적시키기 위한 유기물이 부족한 것으로 생각된다. 이 때문에, 상기 박막의 에칭을, 레지스트 패턴 이외의 유기물의 존재하에서 실시함으로써, 그 유기물로부터 생성되는 유기반응물이 퇴적되도록 하여, 에칭과 퇴적이 상쇄되는 밸런스를 도모할 수 있다.
레지스트 패턴 이외의 유기물을 존재시키는 방법으로서, 가령, 드라이 에칭가스에 유기가스를 첨가하는 방법이나, 유기고분자 재료를 드라이 에칭장치내에 배치하는 방법을 들 수 있다. 또, 상기 유기물로서는 드라이 에칭가스에 Cl 등의 할로겐함유 가스를 이용한다. 이 때문에, 다른 할로겐의 혼용으로 인한 Cr의 에칭에 대한 악영향을 회피하기 위해, 상기 유기물에는 드라이 에칭에 이용되는 할로겐 이 외의 할로겐 원소를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 드라이 에칭가스에 염소를 이용할 경우는, F, Br, I, At를 성분으로서(또는 분자중에) 포함하지 않는 유기가스를 이용하는 것이 바람직하다.
(제 2 실시형태)
본 발명의 제 2 실시형태에서는, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 크롬계 박막을 에칭할 때에, 염소와 산소를 포함하는 혼합가스로 이루어진 드라이 에칭가스에, 플라즈마 여기용 파워를 투입하여 플라즈마를 여기시키고, 생성된 화학종을 이용하여 에칭을 실시한다. 상기 박막의 에칭을, 레지스트 패턴 이외의 유기물의 존재하에서, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키면서 실시함으로써, 등방성 에칭 성분에 의해 에칭되는 상기 레지스트층의 측벽에, 유기생성물을 퇴적시키면서 에칭을 실시한다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 레지스트 패턴 이외의 유기물의 존재하에서, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키면서 드라이 에칭을 실시한다. 이에 따라, 유기물로부터 생성되는 유기생성물, 및 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시킴으로서 발생된, 피에칭면에 대해 수직방향으로부터의 화학종에 의한 스퍼터 에칭 성분에 의해 깎여진 레지스트가 기화되어 생성되는 유기생성물을, 등방성 에칭 성분에 의해 에칭되는 레지스트 패턴의 측벽에 퇴적시킨다. 이와 같이 하여, 에칭과 퇴적이 상쇄되어 치수 변동을 저감시킬 수 있다.
또, 유기생성물의 퇴적은 등방적으로 일어난다고 생각되는데, 이방성 스퍼터 에칭 성분에 의해, 박막의 피에칭면에 퇴적되는 유기생성물은 스퍼터링에 의해 제거되는 것으로 생각된다. 상기 방법에서, 에칭과 퇴적을 상쇄하기 위해, 박막에 대한 레지스트층의 피복률 등을 고려하여, 각종 드라이 에칭 조건을 최적화한다. 이에 따라, 에칭과 퇴적의 밸런스를 도모할 수 있다.
레지스트 패턴 이외의 유기물을 존재시키는 방법으로서, 가령, 드라이 에칭가스에 유기가스를 첨가하는 방법이나, 유기고분자 재료를 드라이 에칭장치내에 배치하는 방법을 들 수 있다. 또, 상기 유기물로서는, 드라이 에칭가스에 Cl 등의 할로겐함유 가스를 이용하기 때문에, 다른 할로겐의 혼용으로 인한 Cr의 에칭에 대한 악영향을 회피하기 위해, 드라이 에칭에 이용되는 할로겐 이외의 할로겐 원소를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 드라이 에칭가스에 염소를 이용할 경우는, F, Br, I, At를 성분으로서(또는 분자중에) 포함하지 않는 유기가스를 이용하는 것이 바람직하다.
드라이 에칭가스에 유기가스를 첨가하는 방법은, 임의의 레지스트 피복률의 마스크에 대해, 유기가스의 종류 및 첨가량을 제어함으로써, 임의의 변환차를 설정할 수 있기 때문에 바람직하다. 더욱이, 유기가스의 첨가량은 염소와 산소를 포함하는 혼합가스의 총 체적의 30 체적% 이하인 것이, Cr 에칭속도의 제어성의 관점이나, 에칭실내의 불필요한 과잉 유기물의 디포지션을 회피하는 관점에서 바람직하다.
또한, 상기 유기가스로는, 에탄올 등의 알콜, 메탄, 에탄, 아세톤, 염화비닐, 청산가스 등을 이용할 수 있다. 특히, 에탄올을 이용하면, 상술한 3가지의 문 제를 실용레벨에서 해결하는데 있어서 바람직하고, 더욱이 마이크로 로딩 효과에 의한 미소 개구패턴(홀)의 치수나 형상 악화의 영향으로 인한 문제를 해소하여, 실용상의 장해를 제거하는데 있어서 바람직하다.
또한, 유기고분자 재료를 드라이 에칭장치내에 배치하는 방법으로서는, 전극 커버 등에 유기고분자 재료를 이용하는 방법을 들 수 있다.
더욱이, 상기 박막의 에칭에 있어서, 상기 플라즈마 여기용 파워로서는, 플라즈마의 밀도 점프가 일어나는 플라즈마 여기용 파워보다 낮은 파워를 이용한다. 이에 따라, 플라즈마 밀도를 저감시키고, 피처리체의 온도 상승을 억제함으로써, 등방성 에칭이 억제된다. 그 결과, 레지스트 패턴 측벽에서의 에칭과 퇴적의 밸런스를 용이하게 도모할 수 있다. 또, 이 경우, 플라즈마를 안정화시키기 위해, 드라이 에칭가스에 He를 첨가하는 것이 바람직하다.
또, 상기 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태는, 최근에 고정밀도의 패턴형성이 요구되고 있는 포토마스크를 제조하기 위해, 포토마스크 블랭크에서의 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 차광막의 드라이 에칭에 적절히 적용할 수 있다.
여기서, 크롬계 박막 혹은 크롬을 포함하는 재료로 이루어지는 박막이란, 크롬에 다른 원소가 포함되어 있는 것도 포함하며, 예컨대, Cr 단일체, CrO(크롬, 산소를 포함하는 것을 의미하나, 이들의 함유율을 규정하는 것은 아니다. 이하, 동일) CrN, CrC, CrCO, CrCN, CrON, CrCON 등을 들 수 있고, 균일한 조성의 단층막, 막두께 방향에서 조성이 다른 복수층, 막두께 방향에서 조성이 변화되는 조성 경사(組成傾斜)된 층 등 모든 층구조의 것을 포함하는 것이다.
본 발명은, 특히, 미세하고 복잡한 형상의 패턴인 광근접효과보정(OPC) 패턴을 포함하는 패턴의 형성에 대해, 패턴의 선형성 저감에 매우 효과적이다.
본 발명의 방법을 적용하면, 개구패턴의 치수의 변화에 대한, 레지스트와 Cr의 변환차의 변화를 매우 작게 할 수 있고, 종래에 비해 CD 선형성을 현저히 개선할 수 있다. 그 결과, 0.4㎛ 이상의 개구패턴에 관해, 상기 개구패턴의 치수의 변화에 대한, 레지스트와 Cr의 변환차의 변화량(패턴 선형성)이, 15nm 이하인 포토마스크가 얻어진다. 상기 포토마스크는, 마이크로 로딩 효과에 의한 미소 개구패턴(홀)의 치수나 형상 악화의 영향으로 인한 문제를 매우 효과적으로 해소하여, 실용상의 장해를 제거하는데 최초로 성공한 것이기 때문에, 이러한 양태를 규정한 것이다. 동일한 관점에서 0.4㎛ 이상의 개구패턴에 관해, 상기 개구패턴의 치수의 변화에 대한, 레지스트와 Cr의 변환차의 변화량(패턴 선형성)은, 바람직하게는 10nm 이하이며, 더욱 바람직하게는 5nm 이하이다.
본 발명에서, 드라이 에칭의 방식으로는, RIE, MERIE, ICP, NLD, 또는 각종 방식을 응용한 방식을 이용할 수 있으나, 크롬계 박막의 최적 에칭방식인 ICP를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서, 드라이 에칭가스로서 이용되는 할로겐함유 가스로서는 Cl2가 가장 일반적이지만, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3 등을 들 수 있다. 기타, 브롬, 요오드를 포함하는 가스도 이용할 수 있다. 또한, 산소를 포함하는 가스로는, O2가 가장 일반적이지만, CO2, CO 등이어도 좋다.
(실시예 1)
우선, 도 1에는, 본 실시예에서 에칭의 대상이 되는, 레지스트 패턴을 형성한 마스크기판(101)이 도시되어 있다. 마스크기판(101)은 두께 400nm의 레지스트 패턴(102), 두께 100nm의 Cr계 막(103;Cr을 포함하는 재료로 이루어진 막을 말한다, 이하 동일), 유리기판(104;합성석영기판 등)의 적층구조로 이루어진다. 레지스트 패턴(102)으로서는, 사용되는 노광기에 따라 포토레지스트 또는 EB 레지스트를 사용한다. 어떤 경우라도 레지스트 패턴의 측벽이 수직에 가까운 단면형상을 갖는다. 또한, Cr계 막(103) 면적의 80% 이상은 레지스트 패턴(102)으로 피복되어 있다.
다음으로, 도 2에는, 본 실시예에 이용되는 에칭장치(유도결합형 플라즈마(ICP)방식)의 구성이 도시되어 있다.
이 장치는 플라즈마 발생용 코일(201), 코일용 RF전원(202), 감압용기(203;이하 챔버라고 함), RF전극(204), RF전극용 RF전원(205), 가스도입시스템(206), 배기시스템(207), RF 전극커버(208; 기판(101)이 설치되는 부분을 제외한 나머지 부분을 피복하는 커버부재)에 의해 구성되어 있다. 그리고, 에칭중의 마스크기판(101)을 일정 온도로 제어하는 기구는 갖고 있지 않다.
상기 장치에서는 RF 전극(204)상에 미리 마스크기판(101)이 설치되어 있고, 배기시스템(207)에 의해 챔버(203)가 고진공 상태로 유지되어 있다. 챔버(203)에 대해, 가스공급시스템(206)으로부터 염소와 산소와 헬륨의 혼합가스 (C12:O2:He=160:40:20[sccm])가 공급된다. 배기시스템(207)의 배기량을 조정하여, 원하는 압력(2Pa)으로 유지한다. 플라즈마 발생용 코일(201)에 대해, 코일용 RF전원(202)으로부터 고주파전력(ICP 파워)을 공급하여, 챔버(203)내에 플라즈마를 발생시킨다. 공급되는 고주파전력(ICP 파워)은, 전자밀도 점프를 일으키는 고주파전력(ICP 파워)보다 작은 값이며, 방전한계 근방의 값(200W~300W, 본 실시예에서는 210W)을 사용한다.
플라즈마가 안정된 후, 신속히 RF 전극에 RF 전극용 RF 전원(205)으로부터 고주파전력을 공급한다(RF 바이어스). 이 고주파전력은, 레지스트와 Cr의 에칭 선택비(Cr의 에칭속도/레지스트의 에칭속도)(이하, 간단히 ‘선택비’라고 함)가 1.5 미만이 되도록 높게 설정한다. 단, 코일용 RF 전원(202)으로부터 공급되는 고주파전력은, RF 전극용 RF 전원(205)으로부터 공급되는 고주파전력의 10배 이상이다. RF 바이어스의 값은 10W~20W가 바람직하며, 본 실시예에서는 20W로 하였다. 또한, He는 플라즈마의 방전안정화 및 마이크로 로딩효과를 개선할 목적으로 첨가하였다. Cr의 에칭이 종료된 후, 적당한 정도의 오버에칭을 실시한 다음 에칭을 종료한다.
본 실시예 1에서는, 플라즈마 밀도가 낮은 상태에서 에칭을 실시할 수 있다. 그 결과, 레지스트의 등방성 에칭에 기여하는 라디칼 밀도를 저감시키는 효과 및 기판온도의 상승을 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라, 레지스트의 가로방향의 에칭량이 억제된다.
또한, 본 실시예 1에서는, 플라즈마 밀도가 낮은 상태에서 에칭을 실시함으 로써 얻어지는 레지스트의 가로방향의 에칭량의 상기 억제 효과에 더하여, 레지스트 패턴이 높은 피복상태(80% 이상)에 있는 기판을, RF 바이어스를 높게 설정함으로써 레지스트와 Cr의 에칭 선택비(Cr의 에칭속도/레지스트의 에칭속도)가 1.5 미만인 낮은 선택비로 에칭한다. 이에 따라, 대량의 유기가스가 챔버내로 방출되어, 유기가스의 등방성 디포지션에 의한 레지스트의 등방성 에칭의 억제효과가 상승(相乘)적으로 발휘된다. 그 결과, 상술한 3가지의 문제점을 실용레벨에서 매우 효과적으로 해결할 수 있다.
구체적으로는,
(1) 패턴의 형상(홀, 도트, 라인 & 스페이스 등)이나 크기에 관계없이(특히, 홀·도트에 관계없이), 변환차를 저감할 수 있으며, 또한 홀·도트의 형상차를 저감할 수 있다.
홀의 치수가 작더라도, 선형성이 양호(변환차가 일정)하다.
홀의 단면형상이 치수에 좌우되지 않으며, 치수가 작더라도 수직성이 양호한 포토마스크를 얻을 수 있다.
또, 실시예 1에서는 패턴의 형상(홀, 도트, 라인 & 스페이스 등)이나 크기에 관계없이, 0.4㎛ ~ 2.0㎛에서 CD 선형성의 오차가 8nm 이하가 되어, 매우 양호한 CD 선형성을 실현할 수 있었다.
또한, 실시예 1은 후술하는 실시예 2(유기가스시스템 증설) 또는 실시예 3(챔버 개조)과 같은 장치의 특별한 개조를 필요로 하지 않는다.
(실시예 2)
우선, 도 1에는, 본 실시예에서 에칭의 대상이 되는, 레지스트 패턴을 형성한 마스크기판(101)이 도시되어 있다.
마스크기판(101)은 두께 400nm의 레지스트 패턴(102), 두께 100nm의 Cr계 막(103), 유리기판(합성석영기판 등;104)의 적층구조로 이루어진다. 레지스트 패턴(102)으로서는, 사용되는 노광기에 따라 포토레지스트 또는 EB 레지스트를 사용한다. 어떤 경우라도 레지스트 패턴의 측벽이 수직에 가까운 단면형상을 갖는다. 또한, 레지스트 패턴(102)에서 Cr계 막(103)의 면적이 피복되어 있는 비율은 10%이다.
다음으로, 도 2에는, 본 실시예에 이용되는 에칭장치의 구성이 도시되어 있다.
이 장치는 플라즈마 발생용 코일(201), 코일용 RF 전원(202), 챔버(203), RF 전극(204), RF 전극용 RF 전원(205), 가스도입시스템(206), 배기시스템(207), RF 전극커버(208; 기판(101)이 설치되는 부분을 제외한 나머지 부분을 피복)로 구성되어 있다. 그리고, 에칭중의 마스크기판(101)을 일정 온도로 제어하는 기구는 갖고 있지 않다.
실시예 1과 실시예 3의 상이점은, 가스도입시스템이 염소와 산소 이외에 유기가스(본 실시예에서는 에탄올을 사용)의 공급기능을 갖는다는 점이다.
상기 장치에서는 RF 전극(204)상에 미리 마스크기판(101)이 설치되어 있고, 배기시스템(207)에 의해 챔버(203)가 고진공 상태로 유지되어 있다. 챔버(203)에 대해, 가스공급시스템(206)으로부터 염소와 산소와 헬륨과 유기가스(본 실시예에서 는 에탄올)의 혼합가스(C12:O2:He:에탄올=160:40:20:20[sccm](따라서, 에탄올은 약 8 체적%))의 혼합가스가 공급된다. 배기시스템(207)의 배기량을 조정하여, 원하는 압력으로 유지한다. 플라즈마 발생용 코일(201)에 대해, 코일용 RF 전원(202)으로부터 고주파전력(ICP 파워)을 공급하여, 챔버(203)내에 플라즈마를 발생시킨다. 공급되는 고주파전력(ICP 파워)은, 전자밀도 점프를 일으키는 고주파전력(ICP 파워)보다 작은 값을 사용한다. 구체적으로는 플라즈마 균일성이나 안정성을 고려한 범위(240W~300W)를 사용하며, 본 실시예에서는 250W로 하였다.
플라즈마가 안정된 후, 신속히 RF 전극에 RF 전극용 RF 전원(205)으로부터 고주파전력을 공급한다. 상기 고주파전력은 실시예 1과 달리, Cr/레지스트 선택비를 낮게 설정할 필요가 없다. 이 때문에, Cr/레지스트의 에칭특성(패턴형상 등)을 양호한 조건으로 설정하면 되며, 실시예 1 보다 낮은 값이어도 좋다. Cr/레지스트 선택비가 1.7이 되는 조건으로 설정하였다. Cr의 에칭이 종료된 후, 적당한 정도의 오버에칭을 실시한 다음 에칭을 종료한다.
본 실시예 2에서는, 플라즈마 밀도가 낮은 상태에서 에칭을 실시할 수 있다. 그 결과, 레지스트의 등방성 에칭에 기여하는 라디칼 밀도를 저감시키는 효과 및 기판온도의 상승을 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라, 레지스트의 등방성 에칭량이 억제된다.
또한, 본 실시예 2에서는, 플라즈마 밀도가 낮은 상태에서 에칭을 실시함으로써 얻어지는 레지스트의 가로방향의 에칭량의 상기 억제 효과에 더하여, 독자적 으로 첨가하는 유기가스에 의해, 유기가스의 등방성 디포지션에 의한 레지스트의 가로방향의 에칭량을 억제하는 효과가 상승적으로 발휘된다. 그 결과, 상술한 3가지의 문제점을 실용 레벨에서 매우 효과적으로 해결할 수 있다.
구체적으로는,
패턴의 형상(홀, 도트, 라인 & 스페이스 등)이나 크기에 관계없이(특히, 홀·도트에 관계없이), 변환차를 저감할 수 있고, 또한 홀·도트의 형상차를 저감할 수 있다.
홀의 치수가 작더라도, 선형성이 양호(변환차가 일정)하다.
홀의 단면형상이 치수에 좌우되지 않으며, 치수가 작더라도 수직성이 양호한 포토마스크를 얻을 수 있다.
또, 실시예 2에서는, 패턴의 형상(홀, 도트, 라인 & 스페이스 등)이나 크기에 관계없이, 0.4㎛ ~ 2.0㎛에서 CD 선형성의 오차가 8nm 이하가 되어, 매우 양호한 CD 선형성을 실현할 수 있었다.
또, 실시예 2는 상술한 실시예 1에 비해 다음과 같은 이점을 갖는다.
(1) 유기가스를 독자적으로 첨가하기 때문에, 한층 대량으로 유기물을 발생시킬 수 있다. 그 결과, 실시예 1보다 플라즈마 밀도를 높게 설정할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마의 균일성과 안정성이 우수한 상태를 선택할 수 있다는 이점이 있다.
(2) 레지스트로부터 발생되는 유기가스에 의존하지 않기 때문에, 레지스트 패턴의 피복률과 선택비에 제한을 갖지 않는다. 따라서, 온갖(모든) 패턴의 마스 크에 적용할 수 있다.
(3) 챔버내의 유기가스 밀도에 마스크 패턴에 기인한 분포가 생기기 어렵다.
또한, 실시예 2는 후술하는 실시예 3에 비해 다음과 같은 이점을 갖는다.
(1) 전극재의 시간 변화에 따른 특성변동이 생기지 않는다.
(2) 챔버의 개조가 필요하지 않다.
(실시예 3)
우선, 도 1에는 본 실시예에서 에칭의 대상이 되는, 레지스트 패턴을 형성한 마스크기판(101)이 도시되어 있다.
마스크기판(101)은 두께 400nm의 레지스트 패턴(102), 두께 100nm의 Cr계 막(103), 유리기판(104;합성석영기판 등)의 적층구조로 이루어진다. 레지스트 패턴(102)으로는, 사용되는 노광기에 따라 포토 레지스트 또는 EB 레지스트를 사용한다. 어떤 경우라도 레지스트 패턴의 측벽이 수직에 가까운 단면형상을 갖는다. 또한, 레지스트 패턴(102)에서 Cr계 막(103)의 면적이 피복되어 있는 비율은 10%이다.
다음으로, 도 3에는 본 실시예에 이용되는 에칭장치의 구성이 도시되어 있다.
이 장치는 플라즈마 발생용 코일(201), 코일용 RF 전원(202), 챔버(203), RF 전극(204), RF 전극용 RF 전원(205), 가스도입시스템(206), 배기시스템(207), RF 전극커버(208;기판(101)이 설치되는 부분을 제외한 나머지 부분을 피복하는 커버부재)로 구성되어 있다. 또, 에칭중의 마스크기판(101)을 일정 온도로 제어하는 기 구는 갖고 있지 않다.
실시예 1과 실시예 2의 상이점은, RF 전극커버(208)의 재질이 유기고분자(본 실시예에서는 폴리스티렌)이라는 점이다.
상기 장치에서는, RF 전극(204)상에 미리 마스크기판(101)이 설치되어 있으며, 배기시스템(207)에 의해 챔버(203)가 고진공 상태로 유지되어 있다. 챔버(203)에 대해, 가스공급시스템(206)으로부터 염소와 산소와 헬륨의 혼합가스(C12:O2:He=160:40:20[sccm])가 공급된다. 배기시스템(207)의 배기량을 조정하여, 원하는 압력으로 유지한다. 플라즈마 발생용 코일(201)에 대해, 코일용 RF 전원(202)으로부터 고주파전력을 공급하여, 챔버(203)내에 플라즈마를 발생시킨다. 공급되는 고주파전력은 전자밀도 점프를 일으키는 고주파전력보다 작은 값을 사용한다. 구체적으로는, 플라즈마 균일성이나 안정성을 고려한 범위(240W~300W)를 사용하며, 본 실시예에서는 250W로 하였다.
플라즈마가 안정된 후, 신속히 RF 전극에 RF 전극용 RF 전원(205)으로부터 고주파전력을 공급한다. 이 고주파전력은 실시예 2와 마찬가지로, Cr/레지스트 선택비를 낮게 설정할 필요가 없기 때문에, Cr/레지스트의 에칭특성(패턴형상 등)을 양호한 조건으로 설정하면 되며, 실시예 1보다 낮은 값이어도 좋다. Cr/레지스트 선택비가 1.7이 되는 조건으로 설정하였다. Cr의 에칭이 종료된 후, 적당한 정도의 오버에칭을 실시한 다음 에칭을 종료한다.
본 실시예 3에서는, 플라즈마 밀도가 낮은 상태에서 에칭을 실시할 수 있다. 그 결과, 레지스트의 등방성 에칭에 기여하는 라디칼 밀도를 저감시키는 효과 및 기판 온도의 상승을 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 이에 따라, 레지스트의 가로방향의 에칭량이 억제된다.
또한, 본 실시예 3에서는, 플라즈마 밀도가 낮은 상태에서 에칭을 실시함으로써 얻어지는 레지스트의 가로방향 에칭량의 상기 억제 효과에 더하여, 유기고분자로 이루어진 RF 전극커버부재로부터 발생되는 유기가스에 의해, 유기가스의 등방성 디포지션에 의한 레지스트의 가로방향에 대한 에칭량의 억제효과가 상승적으로 발휘된다. 그 결과, 상술된 3가지의 문제를 실용 레벨에서 매우 효과적으로 해결할 수 있다.
구체적으로는,
패턴의 형상(홀, 도트, 라인 & 스페이스 등)이나 크기에 관계없이(특히, 홀·도트에 관계없이), 변환차를 저감할 수 있으며, 또한 홀·도트의 형상차를 저감할 수 있다.
홀의 치수가 작더라도, 선형성이 양호(변환차가 일정)하다.
홀의 단면형상이 치수에 좌우되지 않으며, 치수가 작더라도 수직성이 양호한 포토마스크를 얻을 수 있다.
또, 실시예 3은 실시예 1에 비해 다음과 같은 이점을 갖는다.
(1) 보다 큰 면적의 전극커버로부터 발생되는 대량의 유기가스를 이용할 수 있기 때문에, 실시예 1보다 플라즈마 밀도를 높게 설정할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마의 균일성과 안정성이 우수한 상태를 선택할 수 있다는 이점이 있다.
(2) 레지스트로부터 발생되는 유기가스에 의존하지 않기 때문에, 레지스트 패턴의 피복률과 선택비에 제한을 갖지 않는다.
(3) 챔버내의 유기가스 밀도에 마스크 패턴에 기인한 분포가 생기기 어렵다.
또한, 실시예 3은 실시예 2에 비해, 유기가스시스템의 증설이 불필요하다는 이점을 갖는다.
(비교예)
상기 실시예 2에서, 유기가스(에탄올)를 첨가하지 않은 점, 및 플라즈마 발생용 코일(201)에 대해, 코일용 RF 전원(202)으로부터 고주파전력(ICP 파워)을 공급하여, 챔버(203)내에 플라즈마를 발생시킬 때, 공급되는 고주파전력(ICP 파워)을, 500W로 한(통상적으로 이용되고 있는 바와 같은 전자밀도 점프를 일으키는 조건으로 한) 점 이외에는, 상기 실시예 2와 동일하게 하여 에칭을 실시하고, CD 선형성에 대해 조사하였다. 그 결과가 도 5에 도시되어 있다.
도 5에서, 가로축은 설계치수, 세로축은 설계치수로부터의 시프트량(CD 오차량)이다. 패턴의 거리측정(測長)은, 0.4㎛~2.0㎛의 Cr 패턴(고립홀;iso hole)과 밀집홀(Dense hole))에 대해 CD-SEM으로 실시하였다. 도 5를 통해, 비교예의 조건(에탄올 무첨가, ICP 파워 500W)에서는, 1.0㎛ 이하의 설계치수에 대해 CD 오차가 커져 있으며, CD 선형성의 오차가 약 40nm가 되어, CD 선형성이 나쁘다는 것을 알 수 있다.
이에 반해, 실시예 2의 조건(에탄올 첨가, ICP 파워 250W)에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 0.4㎛~2.0㎛에서 CD 선형성의 오차가 8nm 이하가 되어, 패턴 선형 성이 매우 양호함을 알 수 있다.
또한, Cr 패턴의 단면형상과 ICP 파워의 관계에 대해 조사한 결과가, 도 7(SEM 사진)에 도시되어 있다.
도 7은 0.5㎛, 0.4㎛, 0.3㎛, 0.2㎛인 Cr 패턴의 단면형상의 SEM 사진이다. 또한, 도 7의 상단은 비교예(에탄올 무첨가, ICP 파워 500W)에서 얻어진 Cr 패턴의 단면형상을 나타내며, 하단은 실시예 2(에탄올 첨가, ICP 파워 250W)에서 얻어진 Cr 패턴의 단면형상을 나타낸다.
도 7의 상단의 비교예에서는, 홀의 단면형상이 치수가 작아짐에 따라 테이퍼가 발생되어 수직성이 악화되는데 반해, 도 7의 상단의 실시예 2에서는, 홀의 단면형상이 치수에 좌우되지 않으며, 치수가 작더라도 수직성이 양호(형상의 선형성 양호)함을 알 수 있다.
또, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 2에서 유기가스로서 에탄올을 이용하였으나, 질량유량 조절기(mass flow controller)에서 사용할 수 있는 염소 이외의 할로겐을 포함하지 않는 탄소와 수소를 함유하는 유기가스(예컨대, 메탄, 에탄, 아세틸렌, 염화비닐, 청산가스 등)도 사용할 수 있다.
실시예 3에서 전극커버로서 폴리스티렌을 이용하였으나, 염소 이외의 할로겐을 포함하지 않는 탄소와 수소를 함유하는 유기고분자(예컨대, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 멜라민, 폴리에틸렌 등) 및 탄소도 사용할 수 있다.
실시예 3에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 전극커버(208) 및 챔버 내벽부 등(내벽에 부분적으로 설치하는 양태를 포함함)에도 상기 재질(유기고분자)을 적용할 수 있다. 챔버 내벽부 등(내벽에 부분적으로 설치하는 양태를 포함함)에만 상기 재질(유기고분자)을 적용한 양태(도시생략)도 본원 발명에 포함된다.
본 발명에서 ICP 파워는, 사용되는 장치에 따라, 본 발명의 요지 범위 내에서, 적절히 조정 및 변경할 수 있다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 갖는다.
(1) 상술한 제 1 문제와 관련하여, 패턴의 형상(개구패턴(홀), 차광패턴(도트), 라인 & 스페이스 등)이나, 치수차 또는 조밀차에 관계없이(특히, 홀·도트에 관계없이), 변환차를 저감할 수 있고, 또한 홀·도트의 형상차를 저감할 수 있다.
(2) 상술한 제 2 문제와 관련하여, 홀의 치수가 작더라도, CD 선형성이 양호(변환차가 일정)하다.
(3) 상술한 제 3 문제와 관련하여, 홀의 단면형상이 치수에 좌우되지 않으며, 치수가 작더라도 수직성이 양호하다.
또, 상술한 제 3 문제와 관련하여, 마스크의 길이측정을 광학식 측장기로 실시할 경우에 형상의 선형성이 개선되면, 치수가 다른 도형도 동일한 측장조건으로 측정할 수 있게 된다.

Claims (23)

  1. 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 크롬계 박막을 갖는 피처리체에서의 상기 박막을, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭하고, 할로겐함유 가스와 산소함유 가스를 포함하는 드라이 에칭가스에, 플라즈마 여기용 파워를 투입하여 플라즈마를 여기시키고, 생성된 화학종을 이용하여 상기 박막을 에칭하는 크롬계 박막의 에칭방법으로서,
    상기 박막의 에칭을, 상기 플라즈마 여기용 파워로서, 플라즈마의 밀도점프가 일어나는 플라즈마 여기용 파워보다 낮은 파워를 이용하여 에칭을 행하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 할로겐함유 가스는 염소함유 가스인 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 드라이 에칭가스에 추가로 헬륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 박막의 에칭을, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키면서 실시함으로써, 등방성 에칭 성분에 의해 에칭되는 상기 레지스트 패턴의 측벽에, 유기물을 퇴적시키면서 에칭을 행하는 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 피처리체에 고주파전력을 인가함으로써, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키는 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴과 상기 박막의 에칭 선택비가 1.5 미만이 되도록, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키는 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴은 상기 박막에 대한 레지스트층의 피복률이 70% 이상인 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴의, 상기 박막에 대한 레지스트층의 피복률이 70% 보다 작은 경우에, 레지스트 패턴 이외의 유기물의 존재하에서 상기 박막의 에칭을 행하는 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  9. 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 크롬계 박막을 갖는 피처리체에서의 상기 박막을, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭하고, 할로겐함유 가스와 산소를 포함하는 드라이 에칭가스에, 플라즈마 여기용 파워를 투입하여 플라즈마를 여기시키고, 생성된 화학종을 이용하여 상기 박막을 에칭하는 크롬계 박막의 에칭방법으로서,
    상기 박막의 에칭을, 레지스트 패턴 이외의 유기물의 존재하에서, 상기 화학종의 적어도 일부를 상기 박막에 대해 수직방향으로부터 입사시키면서 실시함으로써, 등방성 에칭 성분에 의해 에칭되는 상기 레지스트층의 측벽에, 유기생성물을 퇴적시키면서 에칭을 실시하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 할로겐함유 가스는 염소함유 가스인 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴 이외의 유기물로서, 드라이 에칭가스에 유기가스를 첨가 함으로써, 상기 레지스트 패턴 이외의 유기물을 존재시키는 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 유기가스를 상기 드라이 에칭가스의 30체적% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 유기가스는 에탄올인 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  14. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 레지스트 패턴 이외의 유기물로서, 유기고분자 재료를 에칭실내에 배치한 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  15. 제 9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 박막의 에칭에 있어서, 상기 플라즈마 여기용 파워로서, 플라즈마의 밀도 점프가 일어나는 플라즈마 여기용 파워보다 낮은 파워를 이용하는 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 드라이 에칭가스에, 추가로 헬륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  17. 제 1항 내지 제 3항 및 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    피처리체가, 투명기판상에 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 차광막이 형성된 포토마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  18. 투명기판상에 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 차광막이 형성된 포토마스크 블랭크에서의 상기 차광막을, 레지스트 패턴에서의 레지스트층을 마스크로 하여 에칭하는 공정을 갖는 포토마스크의 제조방법으로서,
    상기 차광막을 에칭하는 공정에, 제 17항에 기재된 크롬계 박막의 에칭방법을 이용한 포토마스크의 제조방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 차광막의 에칭에 의해, 광근접 효과 보정 패턴을 포함하는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 차광막의 에칭에 의해, 0.4㎛ 이상 2.0㎛ 이하의 설계치수의 패턴에 대해, CD 선형성의 오차가 15nm 이하인 패턴을 포함하는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  21. 제 1항 내지 제 3항 및 제 7항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    에칭 공정에, 유도결합형 플라즈마(ICP) 방식을 적용한 것을 특징으로 하는 크롬계 박막의 에칭방법.
  22. 제 18항에 있어서,
    에칭 공정에, 유도결합형 플라즈마(ICP) 방식을 적용한 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  23. 제 19항에 있어서,
    상기 차광막의 에칭에 의해, 0.4㎛ 이상 2.0㎛ 이하의 설계치수의 패턴에 대해, CD 선형성의 오차가 15nm 이하인 패턴을 포함하는 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
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