KR100869268B1 - Half-tone phase shift blankmask, half-tone phase shift photomask and it's manufacturing method - Google Patents

Half-tone phase shift blankmask, half-tone phase shift photomask and it's manufacturing method Download PDF

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KR100869268B1 KR1020080047856A KR20080047856A KR100869268B1 KR 100869268 B1 KR100869268 B1 KR 100869268B1 KR 1020080047856 A KR1020080047856 A KR 1020080047856A KR 20080047856 A KR20080047856 A KR 20080047856A KR 100869268 B1 KR100869268 B1 KR 100869268B1
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차한선
양신주
강주현
양철규
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주식회사 에스앤에스텍
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Abstract

The halt tone type phase-inversion blank-mask and halt tone type phase shift photo mask of the High-end class are provided to achieve the excellent property. The phase shift layer(20) includes the molybdenum silycide(MoSi) and tantalum(Ta) to improve the haze property, the reflectivity property, and the dry etching property and aging characteristic. The ratio of the tantalum(Ta): the molybdenum(Mo) is 1:0.5 or 1:3. The total density of the anion and the cation on the surface of the phase shift layer is 50 ppbv or less. The phase shift layer is in the amorphous state. The thickness of the sputtering target used in the formation of the phase shift layer is 2 ~ 7 mm.

Description

하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 하프톤형 위상반전 포토마스크 및 그의 제조 방법{Half-tone phase shift blankmask, half-tone phase shift photomask and it's manufacturing method}Half-tone phase shift blank mask, half-tone phase shift blank mask, and half-tone phase shift photomask and it's manufacturing method

본 발명은 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 하프톤형 위상반전 포토마크스 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 248 nm의 KrF, 193 nm의 ArF 리소그래피에 적절한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 하프톤형 위상반전 포토마크스 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a halftone phase inversion blank mask and a halftone phase inversion photomark and a method for manufacturing the same, and in particular, a halftone phase inversion blank mask and a halftone phase inversion photomark suitable for KrF at 248 nm and ArF lithography at 193 nm. And a method for producing the same.

반도체 집적 회로 제조를 위한 포토리소그래피는 일반적으로 투명기판 위에 크롬계열의 차광막과 반사방지막, 레지스트가 순차적으로 적층된 바이너리 블랭크 마스크를 사용하나 패턴 크기가 미세화됨에 따라 더 높은 해상도를 구현할 수 있고 공정 마진 확보도 가능한 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크가 개발되어 사용되고 있다. 특히, 제조가 용이하고 성능이 우수한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크가 주로 사용된다.Photolithography for the manufacture of semiconductor integrated circuits generally uses binary blank masks in which chromium-based light-shielding films, anti-reflection films, and resists are sequentially stacked on transparent substrates, but as the pattern size becomes smaller, higher resolution and process margins are secured. Phase inverted blank masks and photomasks have also been developed and used. In particular, halftone type phase inversion blank masks and photomasks which are easy to manufacture and excellent in performance are mainly used.

현재 사용하고 있는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 물질로는 MoSi계 2성분계 물질이 포함된 MoSiO, MoSiON, MoSiN 등의 위상반전막이 사용되고 있다. 하 지만 상기와 같은 물질은 일반적으로 블랭크 마스크 및 포토마스크의 세정공정에 사용하는 화학 약품에 대한 박막의 표면에서 황산이온(SO4 2 -) 및 암모니아 이온(NH4 +) 등과 같은 이온 흡착이 쉽게 일어나며 이러한 이온들로 인해 노광시 위상반전막 표면에서의 성장성 결함이 많이 발생한다는 문제점이 있다. 또한, 위상반전막 물질이 서로 불안정한 구조를 이루고 있기 때문에 박막의 안정성이 떨어지게 되어 Dry etching시 Pattern Profile이 좋지 않으며, 위상반전막의 성막 후 시간이 지남에 따라 투과율 및 위상차가 크게 변하는 문제점이 있다. 또한, MoSi계 물질은 검사파장에서의 낮은 반사율로 인해 검사시 Contrast가 감소하여 검사가 정확하게 이루어지지 못하는 문제점이 있다. 또한 MoSi계 물질의 경우, 위상반전막의 성막시 파티클이 많이 발생하여 Wafer에 패턴 전사시 CD 에러를 야기하게 된다. 이러한 문제들로 인해 고성능의 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조가 힘들게 되며, 결국에는 고성능의 반도체 소자의 제작이 힘들게 된다.As the material of the halftone phase inversion blank mask currently used, phase inversion films such as MoSiO, MoSiON, MoSiN, etc., containing MoSi-based two-component materials, are used. However, materials such as the generally blank mask, and ions of sulfuric acid at the surface of the thin film on the chemicals used in the cleaning process of the photomask (SO 4 2 -) easily ion adsorption such as, and ammonium ions (NH 4 +) There is a problem that a lot of growth defects occur on the surface of the phase inversion film due to these ions. In addition, since the phase inversion material is formed in an unstable structure, the stability of the thin film is deteriorated, so that the pattern profile is not good during dry etching, and the transmittance and the phase difference greatly change with time after the formation of the phase inversion film. In addition, the MoSi-based material has a problem in that the inspection is not accurate because the contrast decreases during the inspection due to the low reflectance in the inspection wavelength. In addition, in the case of the MoSi-based material, a lot of particles are generated during the formation of the phase inversion film, causing a CD error when transferring the pattern to the wafer. Due to these problems, it becomes difficult to manufacture a high performance halftone type phase inversion photomask, and eventually, it is difficult to manufacture a high performance semiconductor device.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 있어서 위상반전막의 성막 및 조성비에 관한 것이다. 특히 박막의 조성비의 제어를 통한 우수한 특성의 위상반전막을 성막할 수 있으며 이러한 박막을 통해 우수한 이온 흡착 특성, Haze 특성, 반사율 특성, Dry Etching 특성, Particle 특성 및 Aging 특성을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다. The present invention is to solve the above problems, and relates to the film formation and composition ratio of the phase inversion film in the half-tone phase inversion blank mask. In particular, it is possible to form a phase inversion film having excellent characteristics by controlling the composition ratio of the thin film, and through such a thin film, a halftone phase inversion blank mask having excellent ion adsorption characteristics, haze characteristics, reflectance characteristics, dry etching characteristics, particle characteristics, and Aging characteristics And a method of manufacturing a halftone phase inversion photomask.

따라서, 본 발명의 목적은 High-end급의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 하프톤형 위상반전 포토마스크에 있어서, 우수한 특성을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 하프톤형 위상반전 포토마스크를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a halftone phase inversion blank mask and a halftone phase inversion photo mask having excellent characteristics in a high-end halftone phase inversion blank mask and halftone phase inversion photo mask.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법의 특징은 투명기판 상에 투명기판 상에 위상반전막, 차광막, 반사방지막, 레지스트 막이 순차적으로 선택적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.A characteristic of the method for manufacturing a halftone phase inversion blank mask according to the present invention for achieving the above object is that the phase inversion film, the light shielding film, the antireflection film, and the resist film are sequentially formed on the transparent substrate sequentially. do.

상기 본 발명에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법의 제조공정의 경우,In the case of the manufacturing process of the halftone phase inversion blank mask manufacturing method according to the present invention,

a1) 투명 기판을 준비하는 단계;a1) preparing a transparent substrate;

b1) 상기 a1) 단계에서 준비된 투명 기판상에 위상반전막을 형성하는 단계;b1) forming a phase inversion film on the transparent substrate prepared in step a1);

c1) 상기 b1) 단계에서 형성된 위상반전막 상에 금속막을 형성하는 단계;c1) forming a metal film on the phase inversion film formed in step b1);

d1) 상기 c1) 단계에서 형성된 금속막 상에 레지스트를 코팅하여 레지스트막을 형성하여 위상반전 블랭크 마스크를 제조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.d1) preferably, forming a phase shift blank mask by coating a resist on the metal film formed in step c1) to form a resist film.

이하 상기의 각 단계에 대하여 더욱 자세히 살펴보도록 한다.Hereinafter, each step will be described in more detail.

상기 a1) 단계에서 투명기판이라 함은 소다라임(Sodalime), 합성석영 유리(Synthetic Quartz) 또는 불화칼슘(CaF2) 등으로 이루어지며, 리소그래피 광원인 i-line(365nm)에서 ArF laser(193nm) 파장에서 적어도 85% 이상의 투과율을 가지는 5인치 이상의 크기를 가지는 기판을 포함한다. 또한 193 nm에서 4nm/6.35mm 이하의 복굴절률을 갖는 것을 특징으로 한다.In the a1) step, the transparent substrate is made of soda lime, synthetic quartz or calcium fluoride (CaF 2 ), and an ArF laser (193 nm) at an i-line (365 nm) which is a lithography light source. Substrates having a size of at least 5 inches having a transmission of at least 85% or more in wavelength. In addition, it has a birefringence of 4nm / 6.35mm or less at 193 nm.

상기 b1)의 단계에 있어서, 위상반전막은 단층막 또는 2층막 이상의 다층막으로 구성하는 것이 가능하며, 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 필수적으로 포함하고 우수한 이온 흡착 특성, Haze 특성, 반사율 특성, Dry Etching 특성, Particle 특성 및 Aging 특성을 위해, 전이금속인 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 루세늄(Ru), 안토늄(Sb), 니켈(Ni), 카드늄(Cd), 지르코늄(Zr), 주석(Sn), 갈도륨(Ga), 니오븀(Nb)으로 이루어진 군에서 1종 이상의 전이금속을 포함하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 플래티늄(Pt), 지르코늄(Zr) 중에 선택된 1종 이상의 전이금속과 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 필수적으로 포함하는 화합물로 이루어진 위상반전막인 것을 특징으로 하며, 더욱 바람직하게는 전이금속인 탄탈(Ta)를 포함하고 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 필수적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.In the step b1), the phase inversion film can be composed of a single layer film or a multilayer film of two or more layers, and essentially includes molybdenum silicide (MoSi) and has excellent ion adsorption properties, Haze properties, reflectance properties, dry etching properties, For particle and Aging properties, transition metals such as cobalt (Co), tantalum (Ta), tungsten (W), chromium (Cr), vanadium (V), palladium (Pd), titanium (Ti) and niobium (Nb) , Zinc (Zn), hafnium (Hf), germanium (Ge), aluminum (Al), platinum (Pt), manganese (Mn), iron (Fe), ruthenium (Ru), antonium (Sb), nickel ( Ni), cadmium (Cd), zirconium (Zr), tin (Sn), gallium (Ga), niobium (Nb) is characterized in that it comprises at least one transition metal. Preferably, at least one transition metal and molybdenum silicide (MoSi) selected from tantalum (Ta), chromium (Cr), tungsten (W), niobium (Nb), palladium (Pd), platinum (Pt) and zirconium (Zr) It is characterized in that the phase inversion film made of a compound comprising essentially, more preferably comprises a transition metal tantalum (Ta) and molybdenum silicide (MoSi).

상기 b1)의 단계에 있어서, 위상반전막의 이온 흡착 특성, Haze 특성, 반사율 특성, Dry Etching 특성, Particle 특성 및 Aging 특성을 향상시키기 위해 MoSi 물질에 전이금속인 Ta이 첨가된 단일 타겟을 사용할 경우, 이때의 타겟의 조성은 상기의 특성을 향상시키기 위해 Mo가 2 ~ 18 at%, Ta이 2 ~ 8 at%, Si이 75 ~ 95 at%인 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 노광파장이 KrF용인 경우, Mo가 10 ~ 18 at%이고 Ta이 2 ~ 8 at%이고 Si이 75 ~ 85 at%인 것이 바람직하며, 노광파장이 ArF용인 경우 Mo가 2 ~ 8 at%이고 Ta이 2 ~ 8 at%이고 Si이 85 ~ 95 at%인 것이 바람직하다. In the step b1), in the case of using a single target added with a transition metal Ta to the MoSi material to improve the ion adsorption properties, Haze properties, reflectance properties, dry etching properties, particle properties and Aging properties of the phase inversion film, At this time, the target composition is preferably 2 to 18 at% Mo, 2 to 8 at% Ta, and 75 to 95 at% Si in order to improve the above characteristics. More preferably, the exposure wavelength is for KrF. , Mo is 10-18 at%, Ta is 2-8 at%, Si is 75-85 at%, and when the exposure wavelength is for ArF, Mo is 2-8 at% and Ta is 2-8 at% And Si is 85 to 95 at%.

상기 b1)의 단계에 있어서, 상기의 위상반전막이 우수한 이온 흡착 특성, Haze 특성, 반사율 특성, Dry Etching 특성, Particle 특성 및 Aging 특성을 갖기 위하여 위상반전막의 조성비가 몰리브덴(Mo)이 2 ~ 15 at%, 전이금속이 2 ~ 20 at%, 실리콘(Si)이 50 ~ 65 at%이어야 한다. 특히, 전이금속이 탄탈(Ta)인 경우, 탄탈(Ta)의 조성비가 2 ~ 15 at%인 것을 특징으로 한다. 특히, 노광광이 248 nm의 KrF용 하프톤형 위상반전막의 경우, 위상반전막 내의 몰리브덴(Mo)이 7 ~ 15 at%, 탄탈(Ta)이 3 ~ 12 at%, 실리콘(Si)이 50 ~ 63 at%인 것이 바람직하며, 노광광이 193 nm의 ArF용 하프톤형 위상반전막의 경우, 위상반전막 내의 몰리브덴(Mo)이 2 ~ 10 at%, 탄탈(Ta)이 1 ~ 10 at%, 실리콘(Si)이 53 ~ 65 at%인 것이 바람직하다. 탄탈(Ta)의 조성비가 12 at% 이상의 탄탈(Ta) 조성비를 가진다면 위상반전막 내에서 탄탈(Ta) 원자가 넘치게 존재하게 되어 Mo, Ta, Si, N 간 반응이 충분하게 이루어지지 못하고 반응을 하지 못하는 탄탈(Ta) 원자들이 계면에 모이게 되어 이온 흡착 특성, Haze 특성 등이 나빠지게 된다.In the step b1), in order to have the ion adsorption characteristics, Haze characteristics, reflectance characteristics, dry etching characteristics, particle characteristics, and Aging characteristics of the phase inversion film, the composition ratio of the molybdenum (Mo) is 2 to 15 at %, 2 to 20 at% transition metal and 50 to 65 at% silicon (Si). In particular, when the transition metal is tantalum (Ta), the composition ratio of tantalum (Ta) is characterized in that 2 to 15 at%. In particular, in the case of the KrF halftone phase inversion film having an exposure light of 248 nm, molybdenum (Mo) is 7 to 15 at%, tantalum (Ta) is 3 to 12 at%, and silicon (Si) is 50 to It is preferable that it is 63 at%, and in the case of the halftone phase inversion film for ArF having exposure light of 193 nm, molybdenum (Mo) is 2 to 10 at%, tantalum (Ta) is 1 to 10 at%, and silicon in the phase inversion film. It is preferable that (Si) is 53-65 at%. If the composition ratio of tantalum (Ta) has a composition ratio of more than 12 at%, the amount of tantalum (Ta) atoms is excessively present in the phase inversion film, so that the reaction between Mo, Ta, Si, and N is not sufficient. Tantalum (Ta) atoms, which cannot be gathered at the interface, deteriorate ion adsorption characteristics and Haze characteristics.

상기 b1)의 단계에 있어서, 위상반전막을 구성하는 탄탈륨(Ta) : 몰리브덴(Mo)의 비가 1 : 0.5 내지 1:3인 것을 특징으로 한다. 이때 몰리브덴의 비가 0.5 보다 작게 되면 위상반전막에서 Ta이 차지하는 비중이 지나치게 많아져 Particle 특성이 나빠지게 되며, 3 보다 많게 되면 몰리브덴의 비중이 많게 되어 이온 흡착 특성, Dry Etch 특성이 나빠지게 된다.In the step b1), the ratio of tantalum (Ta): molybdenum (Mo) constituting the phase inversion film is characterized in that 1: 0.5 to 1: 3. At this time, if the ratio of molybdenum is less than 0.5, the specific gravity of Ta in the phase inversion film is excessively high, and the particle characteristics are deteriorated. If the ratio of molybdenum is more than 3, the specific gravity of molybdenum is increased, thereby deteriorating ion adsorption characteristics and dry etching characteristics.

상기 b1)의 단계에 있어서, 상기 위상반전막이 몰리브덴의 조성비가 15 at% 이상을 포함할 경우, Dry etching시 Pattern Profile이 나빠지는 문제점이 있다. 따라서, 위상반전막의 우수한 Dry etching 확보를 위해 몰리브덴의 위상반전막 내 조성비를 1 ~ 15 at%로 조절해야 한다.In the step of b1), when the phase inversion film comprises a molybdenum composition ratio of 15 at% or more, there is a problem in that the pattern profile is bad during dry etching. Therefore, in order to secure excellent dry etching of the phase shift film, the composition ratio of molybdenum in the phase shift film should be adjusted to 1 to 15 at%.

상기 b1)의 단계에 있어서, 위상반전막 내의 실리콘(Si)의 함량이 지나치게 작게 되면 노광파장에서 투과율을 얻기 힘들고 반면에 지나치게 많게 되면 검사파장에서의 반사율 특성이 나빠지게 된다. 따라서 검사파장에서의 40% 이상의 반사율 특성을 갖도록 하기 위해 위상반전막 내의 실리콘(Si)의 조성비는 50 ~ 65 at%으로 조절되어야 한다. In the step b1), if the content of silicon (Si) in the phase inversion film is too small, it is difficult to obtain the transmittance at the exposure wavelength, while if too large, the reflectance characteristic at the inspection wavelength becomes worse. Therefore, in order to have a reflectance characteristic of 40% or more at the inspection wavelength, the composition ratio of silicon (Si) in the phase inversion film should be adjusted to 50 to 65 at%.

상기 b1)의 단계에 있어서, 상기의 위상반전막 형성을 위해서는 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 플래티늄(Pt), 지르코늄(Zr) 중에 선택된 1종 이상의 전이금속과 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)로 이루어진 화합물로 이루어진 단일 타겟 또는 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 플래티늄(Pt), 지르코늄(Zr)에서 선택된 1종 이상의 타겟과 몰리브텐(Mo)과 실리콘(Si)로 이루어진 화합물 타겟을 이용하여 스퍼터링 방법을 실시하거나, 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 플래티늄(Pt), 지르코늄(Zr)에서 선택된 1종 이상의 전이금속과 실리콘(Si)으로 이루어진 화합물 타겟과 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)으로 이루어진 화합물 타겟을 이용하여 스퍼터링하여 성막하는 방법이 바람직하다.In the step b1), in order to form the phase inversion film, tantalum (Ta), chromium (Cr), tungsten (W), niobium (Nb), palladium (Pd), platinum (Pt), and zirconium (Zr) Single target or a compound consisting of at least one transition metal selected from molybdenum (Mo) and silicon (Si), tantalum (Ta), chromium (Cr), tungsten (W), niobium (Nb), palladium (Pd), Sputtering is performed using at least one target selected from platinum (Pt) and zirconium (Zr) and a compound target consisting of molybdenum (Mo) and silicon (Si), or tantalum (Ta), chromium (Cr), Compound target consisting of at least one transition metal selected from tungsten (W), niobium (Nb), palladium (Pd), platinum (Pt) and zirconium (Zr) and silicon (Si), molybdenum (Mo) and silicon (Si) The method of sputtering and film-forming using the compound target which consists of these is preferable.

상기 b1)의 단계에 있어서, 상기 불활성 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크립톤(Kr) 및 크세논(Xe)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용하고 활성가스는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N2O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH3) 및 메탄(CH4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 가스를 사용한다. 특히 질소 원자를 포함하는 반응성 가스의 경우, 질소의 원자가 위상반전막 내에 너무 많게 되면 검사파장에서 반사율 확보가 어렵게 되고 또한 너무 낮게 되면 노광파장에서의 투과율 특성을 얻을 수 없게 된다. 따라서, 위상반전막 내의 질소(N)의 조성비가 25 ~ 35 at%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 특히, 노광광이 248 nm의 KrF용 위상반전막일 경우, 스퍼터링시 질소(N)를 포함하는 가스의 비율이 40 ~ 60 vol%인 것이 바람직하며, 노광광이 193 nm의 ArF용 위상반전막일 경우, 스퍼터링시 질소(N)를 포함하는 가스의 비율이 70 ~ 90 vol%인 것이 바람직하다.In the step b1), the inert gas is used at least one selected from the group consisting of argon (Ar), helium (He), neon (Ne), krypton (Kr) and xenon (Xe) and the active gas is Oxygen (O 2 ), Nitrogen (N 2 ), Carbon Monoxide (CO), Carbon Dioxide (CO 2 ), Nitrous Oxide (N 2 O), Nitrogen Oxide (NO), Nitrogen Dioxide (NO 2 ), Ammonia (NH 3 ) and Methane One or more gases selected from the group consisting of (CH 4 ) are used. Particularly, in the case of a reactive gas containing nitrogen atoms, when the nitrogen atoms are too large in the phase inversion film, it is difficult to secure the reflectance at the inspection wavelength, and when it is too low, the transmittance characteristics at the exposure wavelength cannot be obtained. Therefore, it is preferable that the composition ratio of nitrogen (N) in the phase inversion film is in the range of 25 to 35 at%. In particular, when the exposure light is a KrF phase inversion film of 248 nm, the ratio of gas containing nitrogen (N) during sputtering is preferably 40 to 60 vol%, and when the exposure light is a 193 nm ArF phase inversion film. It is preferable that the ratio of the gas containing nitrogen (N) at the time of sputtering is 70-90 vol%.

상기 b1)의 단계에 있어서, 위상반전막 형성시 미량의 산소를 포함하는 것도 가능하다. 이때 위상반전막에서 산소의 조성비는 5at% 이하가 바람직하다. 산소의 조성비가 상한을 벗어나게 되면 투과율이 지나치게 높아지게 되며, 황산이나 암모니아와 같은 약품에 대한 내화학성이 나빠지게 되어 위상반전막의 품질이 떨어지게 된다.In the step b1), it is also possible to include a small amount of oxygen when forming the phase inversion film. At this time, the composition ratio of oxygen in the phase inversion film is preferably 5 at% or less. When the composition ratio of oxygen is out of the upper limit, the transmittance is excessively high, and the chemical resistance of chemicals such as sulfuric acid or ammonia is deteriorated, thereby degrading the quality of the phase shift film.

상기 b1)의 단계에 있어서, 위상반전막의 성막 시 DC 스퍼터, R.F. 스퍼터, 이온빔 증착 등의 방법이 사용될 수 있으며, 파워는 0.1 kW ~ 4 kW에서 반응성 스퍼터링을 하는 것이 특징이다.In the step b1), DC sputter, R.F. Methods such as sputtering and ion beam deposition may be used, and the power is characterized by reactive sputtering at 0.1 kW to 4 kW.

상기 b1)의 단계에 있어서, 위상반전막의 스퍼터링시 진공 챔버내의 압력은 0.1 ~ 0.4 Pa에서 실시하는 것이 바람직하다. 0.1 Pa 이하의 압력에서 스퍼터링 하게 되면 스퍼터링된 원자의 가속에너지가 너무 크게 되면 기판에 Damage를 주게 되어 최종 위상반전막의 투과율 및 반사율 특성 및 표면 Roughness가 나빠지게 된다. 또한, 압력이 0.4 Pa 이상에서 스퍼터링 하게 되면 스퍼터링 원자가 기판에 증착된 후 안정한 자리로 이동할 수 있는 에너지가 부족하기 때문에 위상반전막의 Density가 감소하여 안전성이 저하되거나 Chamber내의 불순물 증가로 인해 Particle 특성이 나빠지는 문제가 있다. 그리고 표면 Roughness가 0.2 nm 이상일 경우, 검사시 입사되는 빛의 난반사 및 Scattering이 증가하게 되어 정확한 검사가 어렵게 되고 패턴 후의 노광시에도 노광빛의 난반사 및 Scattering이 발생하여 정확한 패턴 전 사가 어렵게 된다. 따라서, 위상반전막의 성막시 스퍼터링 압력은 0.1 - 0.4 Pa 범위에서 위상반전막 성막이 이루어져야 한다.In the step b1), the pressure in the vacuum chamber during the sputtering of the phase inversion film is preferably performed at 0.1 ~ 0.4 Pa. Sputtering at a pressure of 0.1 Pa or less causes damage to the substrate if the acceleration energy of the sputtered atoms is too large, resulting in poor transmittance, reflectance and surface roughness of the final phase shift film. In addition, when the pressure is sputtered at 0.4 Pa or more, the energy of the sputtering atoms is deposited on the substrate, and thus the energy to move to a stable position is insufficient. Therefore, the density of the phase inversion film is decreased, resulting in deterioration of safety or deterioration of particle characteristics due to the increase of impurities in the chamber. Has a problem. When the surface roughness is 0.2 nm or more, diffuse reflection and scattering of light incident upon inspection increase, making accurate inspection difficult, and accurate reflection of exposure occurs due to diffuse reflection and scattering of exposure light even after exposure after patterning. Therefore, when the phase shift film is formed, the sputtering pressure should be formed in the range of 0.1-0.4 Pa.

상기 a1) 단계에 있어서, 위상반전막을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟의 두께가 2 ~ 7mm인 것을 특징으로 한다. 이때 스퍼터링 타겟의 두께가 하한을 벗어나게 되면 위상반전막 제조를 위한 스퍼터시 타겟의 Erosion으로 인해 빨리 스퍼터링 타겟이 소모되어 양산에 부적절하게 된다. 그리고 일반적으로 위상반전막의 스퍼터링시 타겟 뒷면의 전극부에 자석을 회전시켜 자장을 형성하여 플라즈마 밀도, 균일도 등을 조절하는 마그네트론 스퍼터링 방법을 통해 형성하게 된다. 이때 타겟의 두께가 상한을 벗어나게 되면 자석을 통한 자장 조절 효과가 떨어지게 되어 위상반전막 형성시 두께, 조성비, 투과율 등이 불균일한 특성을 가지는 위상반전막이 형성되어 고품질의 위상반전막 제조가 힘들게 된다. 따라서 고품질의 위상반전막 및 양산에 실용적인 스퍼터링 타겟을 위해서는 타겟의 두께가 2 ~ 7mm의 범위를 가져야만 한다.In the step a1), the thickness of the sputtering target for forming the phase inversion film is characterized in that 2 ~ 7mm. At this time, if the thickness of the sputtering target is out of the lower limit, the sputtering target is quickly consumed due to the erosion of the sputtering target for manufacturing the phase shift film, which is inappropriate for mass production. In general, during the sputtering of the phase inversion film, a magnet is formed by rotating a magnet in an electrode part on the back of the target to form a magnetron sputtering method for controlling plasma density, uniformity, and the like. At this time, when the thickness of the target is out of the upper limit, the effect of controlling the magnetic field through the magnet is inferior. Thus, when the phase inversion film is formed, a phase inversion film having non-uniform characteristics in thickness, composition ratio, transmittance, etc. is formed, thus making it difficult to manufacture a high quality phase inversion film. Therefore, the thickness of the target should be in the range of 2-7 mm for the high quality phase inversion film and the practical sputtering target for mass production.

상기 c1) 단계에 있어서, 금속막이 차광막 및 반사방지막으로 투명기판에서부터 순차적으로 구성되는 경우 차광막은 크롬, 텅스텐, 탄탈륨 및 티타늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 박막으로서, 아르곤, 헬륨, 네온, 크세논, 크립톤 중 선택된 1종 이상의 불활성 가스와 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 아산화질소, 산화질소, 이산화질소, 암모니아, 메탄 중 선택된 1종 이상의 활성가스를 사용하여 스퍼터링 하는 것을 특징으로 한다.In the step c1), when the metal film is sequentially formed from a transparent substrate as a light shielding film and an antireflection film, the light shielding film is a thin film including one or more selected from the group consisting of chromium, tungsten, tantalum, and titanium, and includes argon, helium, and neon. And sputtering using at least one selected inert gas selected from xenon and krypton, and at least one selected active gas selected from oxygen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrous oxide, nitrogen oxide, nitrogen dioxide, ammonia and methane.

상기 c1) 단계에 있어서, 금속막이 차광막 및 반사방지막으로 투명기판에서 부터 순차적으로 구성되는 경우 반사방지막은 금속을 모체로 하여 크롬, 텅스텐, 탄탈륨, 규화몰리브덴 및 티타늄으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 박막으로서, 아르곤, 헬륨, 네온, 크세논, 크립톤 중 선택된 1종 이상의 불활성 가스와 산소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 아산화질소, 산화질소, 이산화질소, 암모니아, 메탄 중 선택된 1종 이상의 활성가스를 사용하여 스퍼터링하는 것을 특징으로 한다.In the step c1), when the metal film is sequentially composed of a light shielding film and an antireflection film from a transparent substrate, the antireflection film is formed of chromium, tungsten, tantalum, molybdenum silicide, and titanium with a metal as a matrix. As the thin film containing at least one inert gas selected from argon, helium, neon, xenon and krypton, and at least one active gas selected from oxygen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrous oxide, nitrogen oxide, nitrogen dioxide, ammonia and methane It is characterized in that the sputtering.

상기 c1) 단계에 있어서, 금속막이 차광막 및 반사방지막으로 투명기판으로부터 순차적으로 형성되는 경우 차광막 및 반사방지막은 각각 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 루세늄(Ru), 안토늄(Sb), 니켈(Ni), 카드늄(Cd), 지르코늄(Zr), 주석(Sn), 갈도륨(Ga), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 금속실리사이드 중에서 선택된 1종이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고 추가적으로 차광막 및 반사방지막이 산화, 질화, 탄화, 산화질화, 탄화질화, 산화탄화, 산화탄화질화물 형태로 존재하는 것을 특징으로 한다.In the step c1), when the metal film is sequentially formed from the transparent substrate as the light blocking film and the antireflection film, the light blocking film and the antireflection film are cobalt (Co), tantalum (Ta), tungsten (W), chromium (Cr), and vanadium ( V), palladium (Pd), titanium (Ti), niobium (Nb), zinc (Zn), hafnium (Hf), germanium (Ge), aluminum (Al), platinum (Pt), manganese (Mn), iron ( Fe), ruthenium (Ru), antonium (Sb), nickel (Ni), cadmium (Cd), zirconium (Zr), tin (Sn), gallium (Ga), niobium (Nb), silicon (Si) , At least one material selected from metal silicides. In addition, the light shielding film and the anti-reflection film are characterized in that the present in the form of oxidation, nitriding, carbonization, oxynitride, carbonitride, oxidized carbon, oxynitride.

상기 c1) 단계에 있어서, 금속막이 차광막 및 반사방지막으로 투명기판으로부터 순차적으로 형성되는 경우 차광막과 위상반전막 사이에 추가적으로 식각저지막의 기능을 하는 박막을 선택적으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이때 식각저지막은 위상반전막과 차광막을 에칭하는 매질에는 에칭이 되지 않으며 이때의 두께는 300Å 이하이고 식각저지막의 물질은 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 루세늄(Ru), 안토늄(Sb), 니켈(Ni), 카드늄(Cd), 지르코늄(Zr), 주석(Sn), 갈도륨(Ga), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 금속실리사이드 중에서 선택된 1종이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고 추가적으로 차광막 및 반사방지막이 산화, 질화, 탄화, 산화질화, 탄화질화, 산화탄화, 산화탄화질화물 형태로 존재하는 것을 특징으로 한다.In the step c1), when the metal film is sequentially formed from the transparent substrate as the light shielding film and the anti-reflection film, a thin film that functions as an etch stop layer may be selectively formed between the light shielding film and the phase inversion film. In this case, the etch stop layer is not etched in the medium for etching the phase inversion film and the light shielding film. The thickness of the etch stop layer is 300 Å or less and the material of the etch stop layer is cobalt (Co), tantalum (Ta), tungsten (W), chromium (Cr), Vanadium (V), palladium (Pd), titanium (Ti), niobium (Nb), zinc (Zn), hafnium (Hf), germanium (Ge), aluminum (Al), platinum (Pt), manganese (Mn), Iron (Fe), ruthenium (Ru), antonium (Sb), nickel (Ni), cadmium (Cd), zirconium (Zr), tin (Sn), gallium (Ga), niobium (Nb), silicon ( Si), at least one material selected from metal silicides. In addition, the light shielding film and the anti-reflection film are characterized in that the present in the form of oxidation, nitriding, carbonization, oxynitride, carbonitride, oxidized carbon, oxynitride.

상기 c1) 단계에 있어서, 금속막이 차광막 및 반사방지막으로 투명기판으로부터 순차적으로 형성되는 경우 반사방지막과 레지스트막 사이에 추가적으로 식각저지막의 기능을 하는 박막을 선택적으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이때 식각저지막은 반사방지막을 에칭하는 매질에는 에칭이 되지 않는 것을 특징으로 한다. 또한 식각저지막의 두께는 300Å 이하이며, 물질은 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 루세늄(Ru), 안토늄(Sb), 니켈(Ni), 카드늄(Cd), 지르코늄(Zr), 주석(Sn), 갈도륨(Ga), 니오븀(Nb), 실리콘(Si), 금속실리사이드 중에서 선택된 1종이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 한다. 그리고 추가적으로 차광막 및 반사방지막이 산화, 질화, 탄화, 산화질화, 탄화질화, 산화탄화, 산화탄화질화물 형태로 존재하는 것을 특징으로 한다.In the step c1), when the metal film is sequentially formed from the transparent substrate as the light shielding film and the antireflection film, a thin film that functions as an etch stop layer may be selectively formed between the antireflection film and the resist film. In this case, the etch stop layer is not etched in the medium for etching the anti-reflection film. In addition, the thickness of the etch stop layer is 300Å or less, and the material is cobalt (Co), tantalum (Ta), tungsten (W), chromium (Cr), vanadium (V), palladium (Pd), titanium (Ti), and niobium (Nb). ), Zinc (Zn), Hafnium (Hf), Germanium (Ge), Aluminum (Al), Platinum (Pt), Manganese (Mn), Iron (Fe), Ruthenium (Ru), Antonium (Sb), Nickel (Ni), cadmium (Cd), zirconium (Zr), tin (Sn), gallium (Ga), niobium (Nb), silicon (Si), characterized in that it comprises at least one material selected from metal silicides . In addition, the light shielding film and the anti-reflection film are characterized in that the present in the form of oxidation, nitriding, carbonization, oxynitride, carbonitride, oxidized carbon, oxynitride.

상기 c1) 단계에 있어서, 금속막이 차광막 및 반사방지막으로 투명기판으로 부터 순차적으로 형성되는 경우 위상반전막과 차광막 사이와 반사방지막과 레지스트막 사이에 동시에 식각저지막의 기능을 하는 박막을 선택적으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이때 식각저지막은 위상반전막과 차광막을 에칭하는 매질에는 에칭이 되지 않는 것을 특징으로 한다. 이때 상부의 식각저지막의 두께는 하부의 식각저지막 보다 두께가 얇은 것을 특징으로 한다.In the step c1), when the metal film is sequentially formed from the transparent substrate as the light shielding film and the antireflection film, a thin film that functions as an etch stop layer may be selectively formed between the phase inversion film and the light shielding film and between the antireflection film and the resist film. Characterized in that it can. In this case, the etch stop layer is not etched in the medium for etching the phase inversion film and the light shielding film. In this case, the thickness of the upper etch stop layer is thinner than the lower etch stop layer.

상기 d1) 단계에 있어서, 레지스트막은 화학증폭형 레지스트이고 두께가 4000Å 이하인 것을 특징으로 한다.In the step d1), the resist film is a chemically amplified resist, characterized in that the thickness is less than 4000Å.

또한, 상기 본 발명에 의한 하프톤형 위상반전 포토마스크 제조 방법은,In addition, the method for manufacturing a halftone phase inversion photomask according to the present invention,

a1) 내지 e1)에 상술한 방법으로 제조된 하프톤형 위상반전 마스크 블랭크에 통상적으로 위상반전 포토마스크 제조 시 사용되는 공정을 통해 레지스트막 패턴, 반사방지막 패턴, 차광막 패턴, 위상반전막 패턴을 형성한 후 불필요해진 레지스트막 패턴을 제거하는 단계를 거쳐 위상반전 포토마스크를 제조하는 것이 바람직하다.Forming a resist film pattern, an antireflection film pattern, a light shielding film pattern, and a phase inversion film pattern through a process that is typically used in the manufacture of a phase inversion photomask on the halftone phase inversion mask blank manufactured by the method described above in a1) to e1). After the step of removing the unnecessary resist film pattern, it is preferable to produce a phase inversion photomask.

본 발명에 의한 위상반전막 성막 기술을 통해 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크는 제조할 경우 박막 안전성이 우수한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 제조가 가능하다. 특히, 이온 흡착 특성, Haze 특성, 반사율 특성, Dry Etching 특성, Particle 특성 및 Aging 특성이 우수한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 제조가 가능하다. 이러한 High-end급 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 통해 포토마스크의 수명 연장은 물론 Wafer의 패턴 전사시 Error가 없는 정확 한 패턴 전사가 가능함으로써 생산성 향상을 도모할 수 있을 뿐만 고품질의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크의 제조가 가능하다. Through the phase shift film deposition technology according to the present invention, when the halftone phase shift blank mask and the photomask are manufactured, it is possible to manufacture the halftone phase shift blank mask having excellent thin film safety. In particular, it is possible to manufacture a halftone phase inversion blank mask having excellent ion adsorption characteristics, Haze characteristics, reflectance characteristics, dry etching characteristics, particle characteristics, and Aging characteristics. This high-end halftone phase inverted blank mask enables not only the life of the photomask to be extended but also accurate pattern transfer without error when transferring the pattern of the wafer, resulting in improved productivity and high quality halftone phase inverted blank. The manufacture of masks and photomasks is possible.

실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구 범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.The present invention will be described in detail by way of examples, but the examples are only used for the purpose of illustration and description of the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from the embodiments. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical details of the claims.

(실시예)(Example)

위상반전막의 성막을 위해 다양한 조성의 스퍼터링 타겟을 이용하였다. 위상반전막의 이온 흡착 특성, Haze 특성, 반사율 특성, Dry Etching 특성, Particle 특성 및 Aging 특성을 향상시키기 위해 MoSi 물질에 전이금속이 첨가된 단일 타겟을 이용하였다. 이때의 타겟의 조성은 상기의 특성을 향상시키기 위해 Mo가 2 ~ 18 at%, Ta이 2 ~ 8 at%, Si이 75 ~ 95 at%인 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 노광파장이 KrF용인 경우, Mo가 10 ~ 18 at%이고 Ta이 2 ~ 8 at%이고 Si이 75 ~ 85 at%인 것이 바람직하며 노광파장이 ArF용인 경우, Mo가 2 ~ 8 at%이고 Ta이 2 ~ 8 at%이고 Si이 85 ~ 95 at%인 것이 바람직하다. Sputtering targets of various compositions were used to form the phase inversion film. In order to improve the ion adsorption, haze, reflectance, dry etching, particle, and aging characteristics of the phase inversion film, a single target with a transition metal added to the MoSi material was used. At this time, the target composition is preferably 2 to 18 at% Mo, 2 to 8 at% Ta, and 75 to 95 at% Si in order to improve the above characteristics. More preferably, the exposure wavelength is for KrF. , Mo is 10-18 at%, Ta is 2-8 at%, Si is 75-85 at%, and when the exposure wavelength is for ArF, Mo is 2-8 at% and Ta is 2-8 at% And Si is 85 to 95 at%.

본 발명에 의한 실시예에 있어서는 상기 범위 내의 다양한 조성의 Ta이 첨가 된 단일 스퍼터링 타겟을 이용하였다. 이러한 스퍼터링 타겟을 이용하여 표면 면적이 231.04㎠의 면적을 가지는 6인치 크기를 가지는 투명기판을 준비하여 DC 마그네트론 스퍼터 장치를 사용하여 ArF용 위상반전막을 성막하였다. 증착시 사용된 스퍼터링 조건은 Ar 가스를 5 ~ 50 sccm, N2 가스를 50 ~ 95 sccm 가스를 사용하였으며 파워를 1 ~ 1.5 kW으로 적용하여 위상반전막을 성막하였다. 또한, 위상반전막 모두 193 nm에서 투과율 5% ~ 6% 및 630Å ~ 680Å의 Spec.을 만족하였다. In the embodiment according to the present invention, a single sputtering target to which Ta of various compositions within the above range was added was used. Using this sputtering target, a 6-inch transparent substrate having a surface area of 231.04 cm 2 was prepared, and a phase shift film for ArF was formed using a DC magnetron sputtering device. Sputtering conditions used in the deposition were Ar gas 5 ~ 50 sccm, N 2 gas 50 ~ 95 sccm gas was used to apply a power of 1 ~ 1.5 kW to form a phase inversion film. In addition, all of the phase inversion films satisfied the spectra of 5% to 6% and 630 Hz to 680 Hz at 193 nm.

이렇게 준비된 위상반전막상에 차광막 및 반사방지막을 순차적으로 성막한 후 레지스트막을 코팅하여 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 제조하였다. 이온 흡착 특성 및 Haze 특성을 평가하기 위하여 H2SO4 용액 및 NH4OH 용액에 대해 Chemical Treatment를 실시하였다.A light shielding film and an antireflection film were sequentially formed on the phase inversion film thus prepared, and then a resist film was coated to prepare a halftone phase inversion blank mask. In order to evaluate ion adsorption characteristics and Haze characteristics, chemical treatment was performed on H 2 SO 4 solution and NH 4 OH solution.

Ta의 함량 [at%]Ta content [at%] Ion 농도 [ppbv]Ion concentration [ppbv] Haze 특성 [EA/㎠]Haze Properties [EA / ㎠] 실시예 1Example 1 22 10.1410.14 1.01.0 실시예 2Example 2 33 11.0411.04 0.90.9 실시예 3Example 3 44 10.9810.98 1.01.0 실시예 4Example 4 66 10.5310.53 1.21.2 실시예 5Example 5 88 10.5110.51 1.11.1 실시예 6Example 6 1010 11.6511.65 0.90.9 비교예 1Comparative Example 1 1One 54.1554.15 9.19.1 비교예 2Comparative Example 2 1212 51.2251.22 9.39.3 비교예 3Comparative Example 3 1515 56.1556.15 10.810.8

[ 표 1 ]TABLE 1

표 1은 실시예 1 ~ 6과 비교예 1 ~ 3에 대한 위상반전막 표면에서의 흡착 이온이 농도 및 노광 후의 Haze Defect 수를 나타낸다. 비교예 1 ~ 3은 Ta이 1 at%, 12 at%, 15 at% 첨가된 MoSi계 위상반전막이다. 노광조건은 193 nm 레이저를 이용하여 10 kJ의 노광에너지로 노광하였다. 위의 결과에서 알 수 있듯이, 비교예 1 ~ 3에 비해 Ta이 첨가된 실시예 1 ~ 6이 표면 흡착 특성 및 Haze 특성이 우수한 것을 알 수 있다. 위상반전막 내의 Ta의 조성이 2 ~ 10 at% 범위에서 12 ppbv 이하의 흡착 이온 농도를 보이다가 1at% 이하 또는 10 at% 이상의 범위에서는 급격하게 증가하였다. 또한 이온 농도의 증가로 인해 Haze Defect의 수 또한 급격하게 증가하였다. 이는 Mo와 Si의 결합 상태가 잘 결합을 하지 못하는 특성이 있으며 이로 인해 결합력이 약한 Van Der Waals 결합을 이루게 되고 이러한 결합을 이루고 있는 박막의 표면 에너지 상태는 매우 불안정한 상태가 된다. 따라서, MoSi계 위상반전막에서는 SO4 2 -, NH4 + 등과 같은 Chemical 잔류물과 정전기적 결합을 통해 표면에 흡착시킴으로써 표면 에너지를 낮추려는 특성이 있다. 하지만, 적절한 범위의 Ta이 MoSi에 첨가됨으로써 Ta의 Malleable한 특성으로 인해 Mo와 Si의 결합력이 Van Der Waals 결합에서 Mo-Ta-Si의 Covalent 결합을 이루게 되어 안정적인 결합을 이루게 된다. MoTaSi계 위상반전막은 상당히 낮은 표면 에너지 상태를 가지게 된다. 하지만 또한, Ta이 2 at% 미만으로 박막에 첨가될 경우, Mo와 Si의 결합을 증진시키는데 Ta의 양이 부족하기 때문에 Ta의 첨가효과를 확인할 수 없었다. Mo-Ta-Si의 결합력을 향상시킬 수 있는 임계 농도 이상의 Ta이 첨가되게 되면 결합을 이루지 못하는 Ta원자들이 Mo-Si, Si-Ta, Mo-Ta-Si 등과 같은 상(Phase)의 경계면에 편석(Segregation)되고 결합을 하지 못하고 불안정한 상태이기 때문에 박막의 표면 및 내부의 에너지 상태는 매우 높은 불안정한 상태가된다. 따라서, 이러한 표면 및 내부의 에너지를 낮추기 위해 이온들을 흡착 시킴으로써 안정한 결합구조를 가질려고 하기 때문에 10 at% 이상의 Ta이 포함되어 있는 위상반전막에서는 표면 흡착 이온 특성과 Haze 특성이 나빠지게 된다. Table 1 shows the density | concentration of the adsorption ion on the surface of the phase inversion film about Examples 1-6 and Comparative Examples 1-3, and the Haze Defect number after exposure. Comparative Examples 1 to 3 are MoSi phase inversion films containing 1 at%, 12 at%, and 15 at% of Ta. Exposure conditions were exposed at 10 kJ exposure energy using a 193 nm laser. As can be seen from the above results, it can be seen that Examples 1 to 6 to which Ta is added are superior to the surface adsorption and Haze characteristics, compared to Comparative Examples 1 to 3. The composition of Ta in the phase inversion film showed adsorption ion concentration of 12 ppbv or less in the range of 2 to 10 at%, but rapidly increased in the range of 1 or less or 10 at% or more. In addition, the number of Haze Defects increased drastically due to the increase in ion concentration. This is because the bonding state of Mo and Si does not bond well, which results in weak Van Der Waals bonding, and the surface energy state of the thin film forming such bonding becomes very unstable. Therefore, the MoSi-based phase shift film SO 4 2 -, there are Chemical residues and electrostatic coupling to the property to lower the surface energy by absorption through the surface, such as NH 4 +. However, due to the malleable nature of Ta, due to the addition of Ta in an appropriate range, the bonding force of Mo and Si forms a covalent bond of Mo-Ta-Si in the Van Der Waals bond, thereby achieving a stable bond. The MoTaSi phase inversion film has a considerably low surface energy state. However, when Ta is added to the thin film at less than 2 at%, the effect of Ta could not be confirmed because the amount of Ta is insufficient to promote the bonding of Mo and Si. When Ta is added above a critical concentration to improve the binding force of Mo-Ta-Si, Ta atoms that cannot form a bond segregate at the interface of phases such as Mo-Si, Si-Ta, Mo-Ta-Si, etc. (Segregation), unstable and unstable state, the energy state of the surface and the inside of the thin film is a very high unstable state. Therefore, in order to have a stable bonding structure by adsorbing ions to lower the surface and internal energy, surface adsorption ion properties and Haze properties deteriorate in a phase inversion film containing 10 at% or more of Ta.

표 2는 실시예 3, 4, 5와 비교예 1, 2, 3의 반사율 특성 및 Dry etching 특성을 나타내는 것이다.Table 2 shows the reflectance characteristics and dry etching characteristics of Examples 3, 4 and 5 and Comparative Examples 1, 2 and 3.

Ta의 함량 [at%]Ta content [at%] 반사율 특성 [%]Reflectance Characteristics [%] Dry etching 특성Dry etching characteristics LER [nm]LER [nm] Slpoe [°]Slpoe [°] 실시예 3Example 3 44 4040 1.91.9 8787 실시예 4Example 4 66 4343 1.91.9 8585 실시예 5Example 5 88 4444 1.81.8 8787 비교예 1Comparative Example 1 1One 2121 7.37.3 8080 비교예 2Comparative Example 2 1212 2828 6.96.9 8181 비교예 3Comparative Example 3 1515 2323 7.27.2 7979

[ 표 2 ]TABLE 2

실시예3~5는 Ta이 소정범위(2~10at%) 함유된 MoTaSi계 위상반전막이며, 비교예 1~3은 Ta이 2at% 미만, 10at% 이상 함유된 MoTaSi계 위상반전막이다. 표 2에서 알 수 있듯이 실시예 3~5의 경우에는 전이금속 Ta을 소정범위(2~10at%) 첨가함으로써 검사파장인 355 nm에서의 반사율이 증가하는 효과를 얻을 수 있다. 즉 검사파장에서의 반사율 증가는 Contrast의 증가로 이어지고 Contrast가 증가함에 따라 더욱 정확한 검사가 가능해진다. 반면 비교예1~3의 경우에는 검사 파장에서의 반사율이 20~30%의 범위를 가지므로 검사시 정확한 검사가 이루어지기 힘들게 된다. 또한 Dry etching시, Pattern Profile을 나타내는 항목인 Line Edge Roughness (LER) 및 Pattern의 Slope를 통해 Dry etching 특성을 평가할 수 있다. Ta이 2~10at% 첨가된 MoTaSi계 위상반전막(실시예3~5)의 경우 LER이 2 nm 이하의 우수한 특성을 보인 반면 전이금속이 2at% 미만, 10at% 이상 함유된 MoTaSi계 위상반전막(비교예1~3)의 경우 7 nm 수준의 LER 값을 보였다. 또한 Pattern의 Slope 또한 Ta이 2~10at% 첨가된 MoTaSi계 위상반전막(실시예3~5)에서 90°에 가까운 결과를 얻었다. 이는 Ta이 2at% 미만, 10at% 이상 함유된 MoTaSi계 위상반전막(비교예1~3)의 경우, 위상반전막의 성막시 미세 결정화가 발생하여 Dry etching시 Pattern Profile이 좋지 못하였으나, 비정질 특성이 우수한 Ta이 소정범위(2~10at%)로 첨가된 MoTaSi계 위상반전막(실시예3~5)의 경우, MoTaSi계 물질의 미세 결정화가 억제된 비정질 상태가 됨으로써 Dry etching시 Pattern Profile이 우수하게 된다. Examples 3 to 5 are MoTaSi-based phase inversion films containing Ta in a predetermined range (2 to 10 at%), and Comparative Examples 1 to 3 are MoTaSi-based phase inversion films containing less than 2 at% and 10 at% or more of Ta. As can be seen from Table 2, in Examples 3 to 5, by adding a transition metal Ta to a predetermined range (2 to 10 at%), the effect of increasing the reflectance at 355 nm, which is the inspection wavelength, can be obtained. In other words, the increase in reflectance at the inspection wavelength leads to an increase in contrast and more accurate inspection as the contrast increases. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 3, since the reflectance at the inspection wavelength is in the range of 20 to 30%, it is difficult to accurately perform the inspection. Also, during dry etching, dry etching characteristics can be evaluated through line edge roughness (LER), which is a pattern profile, and a slope of a pattern. In case of MoTaSi phase inversion film (Examples 3 to 5) added with 2 to 10 at% of Ta, the LER shows excellent characteristics of 2 nm or less, while MoTaSi phase inversion film containing less than 2 at% and more than 10 at% of transition metal. (Comparative Examples 1 to 3) showed a LER value of 7 nm level. In addition, the slope of the pattern also obtained a result close to 90 ° in the MoTaSi-based phase inversion film (Examples 3 to 5) to which 2 to 10 at% Ta was added. In the case of MoTaSi-based phase inversion films (Comparative Examples 1 to 3) containing less than 2 at% and more than 10 at% of Ta, fine crystallization occurred during the formation of the phase inversion film, resulting in poor pattern profile during dry etching. In the case of the MoTaSi-based phase inversion film (Examples 3 to 5) in which excellent Ta is added in a predetermined range (2 to 10at%), the pattern profile is excellent during dry etching because the amorphous state is suppressed by the fine crystallization of the MoTaSi-based material. do.

따라서, 실시예 1의 실험 결과를 통해 전이금속인 Ta이 첨가된 ArF용 MoTaSi계 위상반전막이 이온 흡착 특성, Haze 특성, 반사율 특성 및 Dry etching 특성이 우수함을 알 수 있었으며 이러한 우수한 특성 구현을 위해서는 위상반전막 내의 Ta의 조성이 2 ~ 10 at%가 가장 바람직하다. 또한, KrF용 MoTaSi계 위상반전막으로서 적용을 위해서는 위상반전막내의 Ta의 조성이 3 ~ 12 at%가 가장 바람직하다.Therefore, the experimental results of Example 1 showed that the MoTaSi phase inversion film for ArF containing the transition metal Ta was excellent in ion adsorption characteristics, Haze characteristics, reflectance characteristics, and dry etching characteristics. Most preferably, the composition of Ta in the inversion film is 2 to 10 at%. In addition, for application as a MoTaSi-based phase inversion film for KrF, the composition of Ta in the phase inversion film is most preferably 3 to 12 at%.

다음으로 실시예 3, 4, 5과 비교예 1, 2, 3에 대해 Aging Test를 실시하였다. Aging Test는 총 20일간 진행하였으며 최초 성막 후의 투과율을 측정한 후 20일간 보관하면서 투과율의 변화량을 측정하였다. 측정 파장은 193 nm이었으며 측정 Point는 7 X 7의 49 Points를 측정하였다.Next, the Aging Test was performed about Examples 3, 4, and 5 and Comparative Examples 1, 2 and 3. Aging test was conducted for a total of 20 days. After measuring the transmittance after the initial film formation, the change of transmittance was measured while storing for 20 days. The measurement wavelength was 193 nm and the measurement point measured 49 Points of 7 × 7.

투과율 @ 193 nm [%]Transmittance @ 193 nm [%] As DepositAs deposit 24 시간 후After 24 hours 72 시간 후After 72 hours 240 시간 후After 240 hours 480 시간 후After 480 hours 실시예 3Example 3 5.745.74 5.755.75 5.765.76 5.815.81 5.835.83 실시예 4Example 4 5.665.66 5.665.66 5.665.66 5.705.70 5.715.71 실시예 5Example 5 5.565.56 5.565.56 5.575.57 5.615.61 5.635.63 비교예 1Comparative Example 1 5.425.42 5.495.49 5.585.58 5.775.77 5.915.91 비교예 2Comparative Example 2 5.495.49 5.525.52 5.635.63 5.885.88 6.026.02 비교예 3Comparative Example 3 5.785.78 5.995.99 6.046.04 6.196.19 6.356.35

[ 표 3 ]TABLE 3

표 3은 실시예 및 비교예에 대한 Aging Test 결과를 나타낸다. 투과율 측정은 n&k 1512RT (n&k Analyzer, USA) 장비를 이용하여 측정하였다. Ta이 첨가된 실시예의 경우, 투과율의 변화가 거의 없었으며 20일 후의 투과율 변화량은 0.09%, 0.05%, 0.07%인 반면, 비교예 샘플의 경우, 시간이 지남에 따라 꾸준히 투과율이 증가하였다. 최종 20일 후의 투과율 변화량은 0.49%, 0.53%, 0.57%의 투과율이 증가하였다. 이는 앞서서 설명하였듯이 Mo와 Si의 원자간 결합이 잘 일어나지 않는 물질로써 위상반전막 내에서 Mo와 Si의 결합은 쉽게 깨질 수 있는 Van Der Waals 결합을 이루고 있다. 따라서, 박막의 내부뿐만 아니라 표면에도 이러한 불안정한 결합이 분포하고 있기 때문에 박막의 에너지 상태는 매우 높은 상태가 되게 된다. 이러한 상태의 위상반전막을 대기중에 장시간 보관하게 되면 Mo-Si의 결합이 깨지고 Mo-O, Mo-N, Si-O, Si-N 등과 같은 안정한 결합을 가지려 하기 때문에 이러한 결합으로 인해 박막의 에너지 상태는 낮아지지만 투과율이 증가하게 된다. 반면에 Ta이 첨가됨으로써 Mo-Ta-Si의 안정하고 강한 결합을 이루고 있기 때문에 대기 중의 산소, 질소 등과 반응이 일어나지 않는다. Table 3 shows the Aging Test results for the Examples and Comparative Examples. The transmittance was measured using an n & k 1512RT (n & k Analyzer, USA) instrument. In the case of the Ta-added example, there was almost no change in the transmittance and the change in transmittance after 20 days was 0.09%, 0.05%, and 0.07%, whereas in the case of the comparative sample, the transmittance increased steadily over time. After the last 20 days, the transmittance change amount increased by 0.49%, 0.53%, and 0.57%. As described above, the bond between Mo and Si does not occur easily, and the bond between Mo and Si in the phase inversion layer forms Van Der Waals bonds that can be easily broken. Therefore, since the unstable bonds are distributed not only inside the thin film but also on the surface, the energy state of the thin film becomes very high. When the phase inversion film in this state is stored in the air for a long time, the bond of Mo-Si is broken and stable bonds such as Mo-O, Mo-N, Si-O, Si-N, etc. The state is lowered but the transmittance is increased. On the other hand, since Ta is added, Mo-Ta-Si has a stable and strong bond, and thus does not react with oxygen, nitrogen, etc. in the atmosphere.

또한, 위상반전막 내의 Ta 및 Si의 조성비를 고정한 후 Mo의 조성비를 변화시키면서 ArF용 위상반전막의 특성을 평가하였다. 이를 위해 다양한 Mo 조성을 갖는 단일 스퍼터링 타겟을 이용하여 하였으며 스퍼터링 방법은 실시예 1과 동일하게 하여 ArF용 위상반전막을 성막하였다.In addition, after fixing the composition ratio of Ta and Si in the phase inversion film, the characteristics of the ArF phase inversion film were evaluated while changing the composition ratio of Mo. To this end, a single sputtering target having various Mo compositions was used, and the sputtering method was performed in the same manner as in Example 1 to form a phase inversion film for ArF.

Mo의 함량 [at%]Mo content [at%] 반사율 [%]Reflectance [%] Dry etching 특성Dry etching characteristics LER [nm]LER [nm] Slope [°]Slope [°] 실시예 7Example 7 22 4242 1.61.6 8686 실시예 8Example 8 44 4141 1.71.7 8484 실시예 9Example 9 66 4343 1.51.5 8787 실시예 10Example 10 88 4545 1.51.5 8888 실시예 11Example 11 1010 4444 1.41.4 8686 비교예 4Comparative Example 4 1One 3030 3.83.8 7676 비교예 5Comparative Example 5 1212 2727 4.94.9 7272 비교예 6Comparative Example 6 2525 2222 6.36.3 7070

[ 표 4 ]TABLE 4

표 4는 위상반전막 내의 Mo 조성비에 따른 반사율 및 Dry etching 특성을 나타낸다. 위상반전막 내의 Mo의 조성이 2 ~ 10 at% 일 때 검사파장 355 nm에서의 반사율이 40 ~ 50%의 매우 우수한 특성을 보이고 있다. 하지만 10 at% 이상에서는 급격하게 반사율이 감소하였다. 이는 결정질 특성이 우수한 Mo가 위상반전막 내에 10 at% 이하의 범위에서는 Ta과 Si와의 결합을 통해 결정화가 일어나지 않지만 10 at% 이상이 위상반전막내에 존재하게 되면 Ta과 Si와의 반응하고 남은 Mo 원자들이 서로서로 결합을 시작하여 결정화가 되기 때문이다. 따라서, Mo의 함량이 증가할수록 결정화는 더욱 많이 발생하게 되고 투과율은 증가하지만 검사파장에서의 반사율은 감소하게 된다. 또한 이러한 결정화로 인해 위상반전막의 Dry etching시 Pattern Profile인 LER값이 급격하게 나빠지게 된다. 또한 Pattern의 Slope 또한 80° 이하로 패터닝 되게 된다. Table 4 shows the reflectance and dry etching characteristics according to the Mo composition ratio in the phase inversion film. When the composition of Mo in the phase inversion film is 2 to 10 at%, the reflectance at the inspection wavelength of 355 nm is excellent. However, above 10 at%, the reflectance rapidly decreased. This is because when Mo is excellent in crystalline characteristics, crystallization does not occur through the combination of Ta and Si in the range of 10 at% or less in the phase inversion film, but when 10 at% or more is present in the phase inversion film, the remaining Mo atoms react with Ta and Si. This is because they start to combine with each other and become crystallized. Therefore, as the Mo content increases, more crystallization occurs and the transmittance increases, but the reflectance at the inspection wavelength decreases. In addition, due to such crystallization, the LER value of the pattern profile suddenly worsens during dry etching of the phase shift film. In addition, the slope of the pattern is also patterned below 80 °.

따라서, ArF용 위상반전막에 있어서, 위상반전막 내의 Mo의 비율이 2 ~ 10 at% 범위내의 조성을 가짐을 통해 검사파장에서의 반사율, Dry etching 특성 등이 우수한 ArF용 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 제조가 가능하다. 또한, KrF용 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 제조에 사용할 수 있는 위상반전막의 경우, Mo의 비율이 위상반전막 내에서 7 ~ 15 at%인 것이 바람직하다.Therefore, in the ArF phase inversion film, the ratio of Mo in the phase inversion film has a composition in the range of 2 to 10 at%, and thus the halftone phase inversion blank mask for ArF having excellent reflectance at the inspection wavelength, dry etching characteristics, etc. Manufacturing is possible. Moreover, in the case of the phase inversion film which can be used for manufacture of the halftone type phase inversion blank mask for KrF, it is preferable that the ratio of Mo is 7-15 at% in a phase inversion film.

또한, 위상반전막의 Si 함량에 따른 특성 평가를 위해 위상반전막 내의 Mo 및 Ta의 조성비를 고정한 후 Si의 조성비를 변화시키면서 ArF용 위상반전막의 특성을 평가하였다. 이를 위해 다양한 Si 조성을 갖는 단일 스퍼터링 타겟을 이용하여 위상반전막을 성막하였다.In addition, in order to evaluate the characteristics according to the Si content of the phase inversion film, after fixing the composition ratio of Mo and Ta in the phase inversion film, the characteristics of the ArF phase inversion film were evaluated while changing the composition ratio of Si. To this end, a phase inversion film was formed using a single sputtering target having various Si compositions.

Si의 함량 [at%]Si content [at%] 반사율 특성 [%]Reflectance Characteristics [%] Dry etching 특성Dry etching characteristics LER [nm]LER [nm] Slope [°]Slope [°] 실시예 12Example 12 5353 4141 1.51.5 8484 실시예 13Example 13 5555 4343 1.71.7 8585 실시예 14Example 14 5858 4848 1.61.6 8686 실시예 15Example 15 6060 4242 1.61.6 8585 실시예 16Example 16 6363 4545 1.71.7 8686 실시예 17Example 17 6565 4747 1.51.5 8787 비교예 7Comparative Example 7 5050 3535 3.83.8 8080 비교예 8Comparative Example 8 7070 2727 4.94.9 7575 비교예 9Comparative Example 9 8080 2626 4.74.7 7474

[ 표 5 ]TABLE 5

표 5는 위상반전막 내의 Si 조성비에 따른 반사율 특성 및 Dry etching 특성을 나타낸다. 위의 실험 결과를 통해 알 수 있듯이, Si의 함량이 50 at% 이하인 경우 검사파장에서의 반사율 특성이 낮은 반면 53 ~ 65 at%의 범위에서는 검사파장에서 반사율 특성이 40 ~ 50%의 우수한 반사율 특성을 보이고 있다. 또한 Si의 함량이 65 at% 이상의 경우에는 반사율이 급격하게 감소하였다. 또한, Dry etching 특 성은 Si의 함량이 53 ~ 65 at% 까지는 약 2 nm 이하의 LER 특성을 보인 반면 그 이상의 Si 함량에서는 급격하게 LER이 나빠졌다. Pattern Slope 특성도 마찬가지로 65 at% 이하에서는 80° 이상의 특성을 보인 반면 65 at% 이상에서는 80° 미만의 Pattern Slope 특성을 보였다. 이는 위상반전막 내의 Si의 함량이 50 at% 이하인 경우 투과율 증가로 인한 검사파장에서의 반사율 감소가 일어나기 때문이며 65 at% 이상에서는 Si 원자가 위상반전막 내에 너무 많이 존재하기 때문에 Dry etching 특성이 나빠지게 된다. Si 원자들 사이의 결합력은 매우 강하기 때문에 반응을 하지 않은 Si 원자끼리 반응을 통하여 Si 원자로 이루어진 상(Phase)을 박막내에 형성하게 되고 이러한 상들은 매우 강한 결합을 통해 이루어져 있기 때문에 Dry etching시 etching이 잘 되지 않으며 고르게 etching이 되지 않는 문제점이 있다. 따라서, 이러한 문제로 인해 65 at% 이상의 Si 함량을 가질 경우, 위상반전막의 Dry etching 특성은 급격하게 나빠지게 되고 이와 더불어 검사파장에서의 반사율 또한 감소하게 된다.Table 5 shows reflectance characteristics and dry etching characteristics according to the Si composition ratio in the phase inversion film. As can be seen from the above experimental results, when the Si content is 50 at% or less, the reflectance characteristic at the inspection wavelength is low while the reflectance characteristic is 40 to 50% at the inspection wavelength in the range of 53 to 65 at%. Is showing. In addition, when the Si content is 65 at% or more, the reflectance decreases drastically. In addition, the dry etching characteristics showed LER characteristics of about 2 nm or less up to 53 ~ 65 at% of Si, whereas LER rapidly decreased at higher Si contents. Similarly, Pattern Slope characteristics showed more than 80 ° characteristics below 65 at%, whereas Pattern Slope characteristics showed less than 80 ° above 65 at%. This is because when the content of Si in the phase inversion film is 50 at% or less, the reflectance decreases at the inspection wavelength due to the increase in transmittance. In the case of more than 65 at%, too much Si atoms exist in the phase inversion film, resulting in poor dry etching characteristics. . Since the bonding force between Si atoms is very strong, Si atoms which are not reacted form a phase made of Si atoms in the thin film through the reaction, and these phases are formed through very strong bonds, so etching is good during dry etching. There is a problem that is not evenly etched. Therefore, when the Si content of 65 at% or more due to this problem, the dry etching characteristics of the phase inversion film is sharply worsened, and also the reflectance at the inspection wavelength is also reduced.

Si의 함량 [at%]Si content [at%] Ion 농도 [ppbv]Ion concentration [ppbv] Haze 특성 [EA/㎠]Haze Properties [EA / ㎠] 실시예 13Example 13 5555 10.6110.61 0.80.8 실시예 14Example 14 5858 11.0411.04 0.90.9 실시예 15Example 15 6060 10.1410.14 1.01.0 비교예 7Comparative Example 7 5050 44.7844.78 7.87.8 비교예 8Comparative Example 8 7070 45.8745.87 7.37.3 비교예 9Comparative Example 9 8080 50.1450.14 8.88.8

[ 표 6 ]TABLE 6

표 6은 실시예에 대한 흡착 이온 특성 및 Haze 특성을 나타내는 결과이다. Si의 함량이 53 ~ 65 at% 범위에서는 11.04 ppbv 수준의 이온농도와 1.0 EA/㎠ 수준의 Haze Defect이 검출되었다. 이는 50 at% 이하의 Si 함량을 가지는 위상반전막의 경우, 위상반전막을 이루고 있는 원자들끼리의 반응에 필요한 충분한 Si 함량이 부족하여 위상반전막을 이루고 있는 상(Phase)들의 조성이 Nonstoichiometric 하기 때문에 열역학적 및 전기적으로 매우 높은 상태이다. 따라서 Chemical Treatment시 SO4 2 -, NH4 + 이온과 같은 이온들과 흡착을 통해 열역학적 및 전기적으로 낮은 에너지 상태로 가려는 성질이 있기 때문이다. 또한 65 at% 이상의 Si 함량을 가질 경우, Si 원자로 이루어진 Phase가 박막 내부 및 표면에 존재함으로써 상경계면(Phse Boundary)이 증가하게 된다. 상경계면은 국부적으로 Gibbs 에너지가 매우 높은 영역이기 때문에 상경계면의 증가는 위상반전막 전체적으로 Gibbs 에너지가 증가되는 결과를 초래하게 된다. 따라서, Gibbs 에너지를 낮추기 위해 SO4 2 -, NH4 + 이온 등과 같은 불순물을 끌어당기기 때문에 이온 흡착 특성 및 Haze 특성이 나빠지게 된다.Table 6 shows the results of adsorption ion characteristics and Haze characteristics for the examples. In the range of 53-65 at% of Si, ion concentrations of 11.04 ppbv and Haze defects of 1.0 EA / cm 2 were detected. In the case of the phase inversion film having a Si content of 50 at% or less, since the composition of phases of the phase inversion film is nonstoichiometric due to the lack of sufficient Si content for the reaction of the atoms in the phase inversion film, the thermodynamic and Electrically very high state. Therefore, when Chemical Treatment SO 4 2 - is because going to thermodynamic properties, and electrical energy to a lower state by the ions and adsorption such as, NH 4 + ions. In addition, when the Si content is 65 at% or more, the phase boundary (Phse Boundary) is increased because a phase composed of Si atoms is present inside and on the surface of the thin film. Since the phase boundary is a region where the Gibbs energy is very high, the increase of the phase boundary surface causes the Gibbs energy to increase as a whole. Therefore, in order to lower Gibbs energy, impurities such as SO 4 2 and NH 4 + ions are attracted, thereby deteriorating ion adsorption characteristics and Haze characteristics.

따라서, ArF용 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 위해서는 위상반전막 내의 Si 조성비를 53 ~ 65 at%인 것이 가장 바람직하다. KrF용 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 위해서는 위상반전막 내의 Si 조성비를 50 ~ 63 at%인 것이 가장 바람직하다.Therefore, for the ArF halftone phase inversion blank mask, it is most preferable that the Si composition ratio in the phase inversion film is 53 to 65 at%. For the half-tone phase inversion blank mask for KrF, the Si composition ratio in the phase inversion film is most preferably 50 to 63 at%.

또한, 최적화된 위상반전막의 조성인 Mo이 2 ~ 10 at%, Ta이 1 ~ 10 at%, Si 이 53 ~ 65 at%의 조성을 갖는 ArF용 위상반전막을 성막하여 평가하였다. 위상반전막 성막시 박막의 안정성을 더욱 향상시키기 위해 다양한 스퍼터링 압력에서 위상반전막을 성막하였다.In addition, an ArF phase inversion film having a composition of 2 to 10 at% Mo, 1 to 10 at% Ta, and 53 to 65 at% Si as the composition of the optimized phase inversion film was formed and evaluated. In order to further improve the stability of the thin film when forming the phase inversion film, the phase inversion film was formed at various sputtering pressures.

스퍼터링 압력 [Pa]Sputtering Pressure [Pa] 투과율 Uniformity [%]Transmittance Uniformity [%] Particle [EA]Particle [EA] Roubgness [nm]Roubgness [nm] 실시예 16Example 16 0.10.1 0.420.42 1212 0.150.15 실시예 17Example 17 0.20.2 0.390.39 1111 0.170.17 실시예 18Example 18 0.30.3 0.360.36 1313 0.160.16 실시예 19Example 19 0.40.4 0.340.34 1010 0.190.19 실시예 20Example 20 0.50.5 1.021.02 2323 0.780.78 실시예 21Example 21 1One 3.053.05 4444 1.321.32 실시예 22Example 22 55 5.445.44 7575 3.063.06 실시예 23Example 23 1010 7.157.15 112112 4.164.16

[ 표 7 ]TABLE 7

표 7은 위상반전막의 성막시 스퍼터링 압력에 따른 위상반전막의 특성을 나타낸다. 투과율 측정 파장은 193 nm이다. 스퍼터링 압력이 0.1 ~ 0.4 Pa 범위에서 투과율 Uniformity가 0.3% ~ 0.4%의 범위를 가지며 Particle 특성 또한 우수한 특성을 보였다. 그리고, 표면 Roughness의 경우 0.1 ~ 0.4 Pa의 범위에서 0.2 nm 이하의 우수한 표면 거칠기 값을 보였다. 반면에 0.5 Pa 이상의 스퍼터링 압력에서 성막한 위상반전막의 경우, 투과율 Uniformity, Particle 특성 및 표면 Roughness 값이 급격하게 나빠지는 것을 확인 할 수 있으며 이는, 진공상태가 고 진공으로 갈수록 스퍼터링된 원자의 Mean Free Path (MFP)가 짧아지게 되고 충분한 가속에너지를 갖지 못한 상태에서 기판에 성막하게 되어 표면 Roughness 또한 좋지 않게 된다. 따라서, 에너지가 충분하지 못하기 때문에 스퍼터링된 원자가 안정한 자리로 이동을 할 수 없게 되어 박막의 안전성이 저하하게 된다. 또한, 스퍼터링 압력이 저진공 상태로 갈수록 챔버내의 불순물이 스퍼터링 공정에 상호 반응을 통해 Depo성 파티클이 발생하게 되고 이러한 Particle들이 위상반전막 성막중에 표면에 쌓이게 된다. 또한 너무 고진공 상태에서 스퍼터링을 할 경우 스퍼터링된 원자의 가속 에너지가 너무 크게되어 기판에 Damage를 주는 문제가 발생하게 된다. 그리고 표면 Roughness가 좋지 않은 경우, 검사시 입사되는 빛의 난반사 및 Scattering이 증가하게 되어 정확한 검사가 어렵게 되고 노광 빛의 Scattering이 증가하여 정확한 패턴 전사가 어렵게 된다.Table 7 shows the characteristics of the phase inversion film according to the sputtering pressure during the formation of the phase inversion film. The transmittance measurement wavelength is 193 nm. The sputtering pressure ranged from 0.1 to 0.4 Pa, and the transmittance uniformity ranged from 0.3% to 0.4%. Particle characteristics were also excellent. In the case of surface roughness, excellent surface roughness values of 0.2 nm or less were shown in the range of 0.1 to 0.4 Pa. On the other hand, in the case of the phase inversion film formed at the sputtering pressure of 0.5 Pa or more, the transmittance uniformity, the particle characteristics, and the surface roughness value are sharply deteriorated. The MFP is shortened and deposited on the substrate without sufficient acceleration energy, resulting in poor surface roughness. Therefore, because of insufficient energy, the sputtered atoms cannot move to a stable position, thereby degrading the safety of the thin film. In addition, as the sputtering pressure decreases to a low vacuum state, impurities in the chamber react with each other in the sputtering process to generate depoic particles, and these particles accumulate on the surface during the phase inversion film deposition. In addition, sputtering in too high a vacuum condition causes the acceleration energy of the sputtered atoms to be too large, causing a problem of damage to the substrate. In addition, when the surface roughness is not good, the diffuse reflection and scattering of the light incident upon inspection increase, which makes it difficult to accurately inspect and the scattering of the exposure light increases, which makes it difficult to accurately transfer the pattern.

따라서, 위상반전막의 성막시 안정적인 특성 구현이 가능한 위상반전막 제조를 위해서는 0.1 ~ 0.4 Pa의 스퍼터링 압력이 바람직하다.Therefore, the sputtering pressure of 0.1 ~ 0.4 Pa is preferable for the production of a phase inversion film capable of implementing stable characteristics when forming the phase inversion film.

도 1은 본 발명에 의해 제조된 바이너리 블랭크 마스크의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a binary blank mask made by the present invention.

도 2는 본 발명에 의해 제조된 위상반전 블랭크 마스크의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a phase inversion blank mask produced by the present invention.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

10 : 투명기판10: transparent substrate

20 : 위상반전막20: phase inversion film

30 : 차광막30: light shielding film

40 : 반사방지막40: antireflection film

60 : 레지스트막60: resist film

100 : 본 발명에 의해 제조된 바이너리 마스크 블랭크100: binary mask blank produced by the present invention

200 : 본 발명에 의해 제조된 위상반전 마스크 블랭크200: phase inversion mask blank produced by the present invention

Claims (17)

투명 기판상에 위상반전막, 금속막, 레지스트막이 순차적으로 형성되는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 있어서,In a halftone phase inversion blank mask in which a phase inversion film, a metal film, and a resist film are sequentially formed on a transparent substrate, 위상반전막이 이온 흡착 특성, 헤이즈(Haze) 특성, 반사율 특성, 드라이 에칭(Dry Etching) 특성 및 에이징(Aging) 특성 향상을 위해 몰리브덴 실리사이드(MoSi) 및 탄탈륨(Ta)을 포함하며, The phase inversion film includes molybdenum silicide (MoSi) and tantalum (Ta) to improve ion adsorption, haze, reflectance, dry etching, and aging properties. 위상반전막을 구성하는 탄탈륨(Ta):몰리브덴(Mo)의 비가 1:0.5 내지 1:3이고, The ratio of tantalum (Ta): molybdenum (Mo) constituting the phase inversion film is 1: 0.5 to 1: 3, 위상반전막의 표면에서 검출되는 양이온 및 음이온 농도의 총합이 50 ppbv 이하이고, The sum of the cation and anion concentrations detected on the surface of the phase inversion film is 50 ppbv or less, 위상반전막은 미세 결정화가 억제된 비정질 상태이고, The phase inversion film is in an amorphous state in which fine crystallization is suppressed, 위상반전막의 형성시 사용되는 스퍼터링 타겟의 두께가 2 ~ 7mm인 스퍼터링 타겟으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. A halftone phase inversion blank mask, which is formed from a sputtering target having a thickness of 2 to 7 mm. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기의 위상반전막이 248nm의 노광파장을 가지는 KrF Lithography에 적용 가능한 경우 위상반전막의 조성비가 몰리브덴(Mo)이 7 ~ 15 at%, 탄탈(Ta)이 3 ~ 12 at%, 실리콘(Si)이 50 ~ 63 at%인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크When the phase inversion film is applicable to KrF Lithography having an exposure wavelength of 248 nm, the composition ratio of the phase inversion film is 7 to 15 at% of molybdenum (Mo), 3 to 12 at% of tantalum (Ta) and 50 of silicon (Si). Halftone phase inversion blank mask, characterized in that from ~ 63 at% 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기의 위상반전막이 248nm의 노광파장을 가지는 KrF Lithography에 적용 가능한 경우,When the phase inversion film is applicable to KrF Lithography having an exposure wavelength of 248 nm, 위상반전막 형성시 사용되는 스퍼터링 타겟의 조성비가 몰리브덴이 10 ~ 18at%, 전이금속이 2 ~ 8at%, 실리콘이 75 ~ 85at%인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. A halftone phase inversion blank mask, wherein the composition ratio of the sputtering target used for forming the phase inversion film is 10 to 18 at% molybdenum, 2 to 8 at% transition metal, and 75 to 85 at% silicon. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기의 위상반전막이 193nm의 노광파장을 가지는 ArF Lithography에 적용 가능한 경우 위상반전막의 조성비가 몰리브덴(Mo)이 2 ~ 10 at%, 탄탈(Ta)이 2 ~ 10 at%, 실리콘(Si)이 53 ~ 65 at%인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. When the phase inversion film is applicable to ArF Lithography having an exposure wavelength of 193 nm, the composition ratio of the phase inversion film is 2 to 10 at% of molybdenum (Mo), 2 to 10 at% of tantalum (Ta), and 53 of silicon (Si). A halftone phase inversion blank mask, characterized in that from ~ 65 at%. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기의 위상반전막이 193nm의 노광파장을 가지는 ArF Lithography에 적용 가능한 경우,When the phase inversion film is applicable to ArF Lithography having an exposure wavelength of 193 nm, 위상반전막 형성시 사용되는 스퍼터링 타겟의 조성비가 몰리브덴이 2 ~ 8at%, 전이금속이 2 ~ 8at%, 실리콘이 85 ~ 95at%인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. A halftone phase inversion blank mask, wherein the composition ratio of the sputtering target used for forming the phase inversion film is 2 to 8 at% molybdenum, 2 to 8 at% transition metal, and 85 to 95 at% silicon. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기의 위상반전막이 탄소(C), 산소(O), 질소(N), 수소(H)로 이루어진 군으로부터 선택되어진 1 종 이상의 원소를 추가적으로 포함하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. A halftone phase inversion blank mask wherein said phase inversion film further comprises at least one element selected from the group consisting of carbon (C), oxygen (O), nitrogen (N), and hydrogen (H). 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 위상반전막내에 질소를 포함하기 위하여 반응성 가스로 질소 원자를 포함하는 반응성 가스를 사용하여 위상반전막을 형성하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. A halftone phase inversion blank mask comprising forming a phase inversion film using a reactive gas containing nitrogen atoms as a reactive gas in order to include nitrogen in the phase inversion film. 상기 제 1항에 있어서,According to claim 1, 위상반전막 내에 질소의 조성비가 25 ~ 35 at%인 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. A halftone phase inversion blank mask having a composition ratio of nitrogen in the phase inversion film of 25 to 35 at%. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 위상반전막의 형성에 있어서, 질소를 포함하는 반응성 가스가 총 스퍼터링 가스에 대해 40 ~ 60 vol%의 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 KrF용 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. A halftone phase inversion blank mask for KrF, wherein the reactive gas containing nitrogen is formed at a ratio of 40 to 60 vol% with respect to the total sputtering gas in the formation of the phase inversion film. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 위상반전막의 형성에 있어서, 질소를 포함하는 반응성 가스가 총 스퍼터링 가스에 대해 70 ~ 90 vol%의 비율로 형성되는 것을 특징으로 하는 ArF용 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. A halftone phase inversion blank mask for ArF, wherein the reactive gas containing nitrogen is formed at a rate of 70 to 90 vol% with respect to the total sputtering gas in the formation of the phase inversion film. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 위상반전막이 DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, 이온빔 증착, Atomic Layer Deposition 방법 중에 선택되어진 방법을 통해 형성하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. A halftone phase inversion blank mask, wherein the phase shift film is formed by a method selected from among DC sputtering, RF sputtering, ion beam deposition, and atomic layer deposition. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 위상반전막의 성막시, 박막의 안정성을 개선하기 위해 스퍼터링 압력이 0.1 ~ 0.4 Pa에서 형성되는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. When the phase shift film is formed, a halftone phase shift blank mask, wherein a sputtering pressure is formed at 0.1 to 0.4 Pa to improve stability of the thin film. 제 1항, 제 4항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 and 4 to 14, 상기의 위상반전막을 포함하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 제조 방법. The manufacturing method of the halftone phase inversion blank mask containing said phase inversion film. 제 1항, 제 4항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 and 4 to 14, 상기의 위상반전막을 포함하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 통해 형성되는 하프톤형 위상반전 포토마스크. A halftone phase shift photomask formed through a halftone phase shift blank mask including the phase shift film. 제 1항, 제 4항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 and 4 to 14, 상기의 위상반전막을 포함하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 통해 제조되는 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조 방법. A method of manufacturing a halftone phase inversion photomask, which is manufactured through a halftone phase inversion blank mask including the phase inversion film.
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