KR101319659B1 - 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법과 반도체장치의 제조 방법 - Google Patents

포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법과 반도체장치의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차광막의 드라이 에칭 속도를 높임으로써, 드라이 에칭 시간을 단축할 수 있어, 레지스트막의 막 감소를 저감할 수 있으며, 레지스트막을 박막화하여 해상성, 패턴 정밀도(CD 정밀도)를 향상시킬 수 있고, 드라이 에칭 시간의 단축화에 의한 단면 형상이 양호한 차광막의 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크를 제공하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은, 투광성 기판 위에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크에 있어서, 그 포토마스크 블랭크는, 차광막 위에 형성되는 마스크 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭 처리에 의해, 차광막을 패터닝하는 포토마스크의 제작 방법에 대응하는 드라이 에칭 처리용 포토마스크 블랭크로서, 상기 차광막은, 주로 크롬(Cr)과 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지며, 또한, X선 회절에 의한 회절 피크가 실질적으로 CrN(200)이다. 또한, 상기 차광막은, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유되어 있다.
포토마스크, 블랭크, 패턴 노광, 투광성 기판, 차광막, 투명 기판

Description

포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법과 반도체 장치의 제조 방법{PHOTOMASK BLANK, PHOTOMASK MANUFACTURING METHOD AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 차광막 패턴 형성을 위한 드라이 에칭 처리용으로 차광막의 드라이 에칭 속도를 최적화시킨 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법과 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치의 제조 공정에서는, 포토리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성이 행해지고 있다. 또한，이 미세 패턴의 형성에는 통상적으로 복수매의 포토마스크라 불리는 기판이 사용된다. 이 포토마스크는, 일반적으로 투광성의 글래스 기판 위에, 금속 박막 등으로 이루어지는 차광성의 미세 패턴을 형성한 것으로, 이 포토마스크의 제조에서도 포토리소그래피법이 이용되고 있다.
포토리소그래피법에 의한 포토마스크의 제조에는, 글래스 기판 등의 투광성 기판 위에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크가 이용된다. 이 포토마스크 블랭크를 이용한 포토마스크의 제조는, 포토마스크 블랭크 위에 형성된 레지스트막에 대하여, 원하는 패턴 노광을 실시하는 노광 공정과, 원하는 패턴 노광에 따라서 상기 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 현상 공정과, 레지스트 패턴을 따라 상기 차광막을 에칭하는 에칭 공정과, 잔존한 레지스트 패턴을 박리 제거하는 공정을 갖고 행해지고 있다. 상기 현상 공정에서는, 포토마스크 블랭크 위에 형성된 레지스트막에 대하여 원하는 패턴 노광을 실시한 후에 현상액을 공급하여, 현상액에 가용한 레지스트막의 부위를 용해하고, 레지스트 패턴을 형성한다. 또한，상기 에칭 공정에서는, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 예를 들면 웨트 에칭에 의해, 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 차광막이 노출된 부위를 용해하고, 이것에 의해 원하는 마스크 패턴을 투광성 기판 위에 형성한다. 이렇게 하여, 포토마스크가 완성된다.
특허 문헌 1에는, 웨트 에칭에 적합한 마스크 블랭크로서, 투명 기판 위에, 크롬 탄화물을 함유하는 크롬막을 차광막으로서 구비한 포토마스크 블랭크가 기재되어 있다. 또한，특허 문헌 2에는, 동일하게 웨트 에칭에 적합한 마스크 블랭크로서, 투명 기판 위에, 하프톤 재료막과 금속막의 적층막을 갖고，이 금속막은, 표면측으로부터 투명 기판측을 향하여 에칭 레이트가 서로 다른 재료로 구성되는 영역이 존재하고 있으며, 예를 들면 CrN/CrC의 금속막과 CrON의 반사 방지막으로 이루어지는 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크가 기재되어 있다.
그런데，반도체 장치의 패턴을 미세화함에 있어서는, 포토마스크에 형성되는 마스크 패턴의 미세화 외에, 포토리소그래피에서 사용되는 노광 광원 파장의 단파장화가 필요해진다. 반도체 장치 제조 시의 노광 광원으로서는, 최근에는 KrF 엑시머 레이저(파장 248㎚)로부터, ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚), 나아가서는 F2 엑시머 레이저(파장 157㎚)로의 단파장화가 진행되고 있다.
그 한편，포토마스크나 포토마스크 블랭크에서는，포토마스크에 형성되는 마스크 패턴을 미세화함에 있어서는, 포토마스크 블랭크에서의 레지스트막의 박막화와, 포토마스크 제조 시의 패터닝 방법으로서, 종래의 웨트 에칭을 대신하여 드라이 에칭 가공이 필요하게 되었다.
그러나，레지스트막의 박막화와 드라이 에칭 가공은, 이하에 기재하는 기술적인 문제가 생기고 있다.
첫째, 포토마스크 블랭크의 레지스트막의 박막화가 진행될 때, 차광막의 가공 시간이 하나의 큰 제한 사항으로 되어 있는 것이다. 차광막의 재료로서는, 일반적으로 크롬계의 재료가 이용되고, 크롬의 드라이 에칭 가공에서는, 에칭 가스에 염소 가스와 산소 가스의 혼합 가스가 이용되고 있다. 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 드라이 에칭으로 패터닝할 때, 레지스트는 유기막이며 그 주성분은 탄소이므로, 드라이 에칭 환경인 산소 플라즈마에 대해서는 매우 약하다. 차광막을 드라이 에칭으로 패터닝하는 동안, 그 차광막 위에 형성되어 있는 레지스트 패턴은 충분한 막 두께로 남아 있어야만 한다. 하나의 지표로서, 마스크 패턴의 단면 형상을 양호하게 하기 위해서, 저스트 에칭 타임의 2배(100％ 오버 에칭) 정도를 행하여도 잔존하는 레지스트막 두께로 해야만 한다. 예를 들면, 일반적으로는, 차광막의 재료인 크롬과, 레지스트막과의 에칭 선택비는 1 이하로 되어 있으므로, 레지스트막의 막 두께는, 차광막의 막 두께의 2배 이상의 막 두께가 필요해지게 된다. 차광막의 가공 시간을 짧게 하는 방법으로서, 차광막의 박막화가 고려된다. 차광막의 박막화에 대해서는, 특허 문헌 3에 제안되어 있다.
특허 문헌 3에는, 포토마스크의 제조에서, 투명 기판 위의 크롬 차광막의 막 두께를 박막화함으로써, 에칭 시간을 짧게 할 수 있어, 크롬 패턴의 형상을 개선하는 것이 개시되어 있다.
[특허 문헌 1] 특허 공개 소 62-32782호 공보
[특허 문헌 2] 특허 제2983020호 공보
[특허 문헌 3] 특허 공개 평10-69055호 공보
<발명의 개시>
<발명이 해결하고자 하는 과제>
그러나, 차광막의 막 두께를 얇게 하자고 하면，차광성이 불충분해지기 때문에, 이와 같은 포토마스크를 사용하여 패턴 전사를 행하여도, 전사 패턴 불량이 발생하게 된다. 차광막은, 그 차광성을 충분히 확보하기 위해서는, 소정의 광학 농도(예를 들면 25 이상)가 필요해지기 때문에, 상기 특허 문헌 3과 같이 차광막의 막 두께를 얇게 한다고 하여도, 자연히 한계가 생긴다.
또한，상기 특허 문헌 1에 기재된 크롬 탄화물을 함유하는 크롬막을 차광막으로 하는 경우, 드라이 에칭 속도가 저하되는 경향이 있어, 드라이 에칭에 의한 차광막의 가공 시간의 단축화를 도모할 수 없다.
또한，상기 특허 문헌 2에 기재된 막 두께 방향에서 웨트 에칭 레이트가 서로 다른 CrN/CrC의 금속막에서는，CrC막을 CrN막보다도 두껍게 할 필요가 있었다. 그 이유는, 첫째, 상층의 CrC막과 하층의 CrN막은 어느 것이나 웨트 에칭 레이트가 양호하지만, 하층 내에 질소가 함유되어 있으면，웨트 에칭 처리한 경우, 언더컷이 커진다고 하는 문제가 생기기 때문에, CrN막의 막 두께를 상대적으로 얇게 할 필요가 있었기 때문이다. 둘째, 종래 노광 장치에서 사용되고 있는 파장인 i선(365㎚)이나 KrF 엑시머 레이저(248㎚)에서는，CrN막의 흡수 계수가 작기 때문에, 차광막으로서 원하는 광학 농도를 얻기 위해서는, 차광성이 높은 CrC막을 두껍게 할 필요가 있었기 때문이다. 셋째, 차광막 위에 레지스트 패턴을 형성하기 위한 노광(묘화)은 전자선을 이용하는 것이 일반적이지만, 그 때의 차지업을 억제하기 위해서는 CrC막을 비교적 두껍게 하여 차광막의 시트 저항을 작게 할 필요가 있었기 때문이다. 그러나，특허 문헌 2의 마스크 블랭크는, 상기 금속막 내의 탄소 함유율이 높아지고, 드라이 에칭에 의해 패터닝을 행하는 경우, 에칭 속도가 저하되므로, 차광막의 가공 시간을 단축할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또한，특허 문헌 2의 마스크 블랭크를 드라이 에칭 처리에 이용한 경우, 차광막의 깊이 방향을 향하여, 처음에는 드라이 에칭 속도가 빠르고, 주로 CrC막의 영역에서는 늦어지며, 마지막으로 CrN막의 영역에서는 다시 빨라지기 때문에, 패턴의 단면 형상을 열화시키거나, 글로벌 로딩 현상이 일어나기 쉽다고 하는 문제가 있다.
따라서 본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 첫째, 차광막의 드라이 에칭 속도를 높임으로써, 드라이 에칭 시간을 단축할 수 있어, 레지스트막의 막 감소를 저감할 수가 있고，그 결과, 레지스트막을 박막화하여 해상성, 패턴 정밀도(CD 정밀도)를 향상할 수 있어, 드라이 에칭 시간의 단축화에 의한 단면 형상이 양호한 차광막의 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다. 둘째, 차광막에 필요한 차광 성능을 가지면서, 차광막의 박막화에 의해, 단면 형상이 양호한 차광막의 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다. 셋째, 차광막의 깊이 방향에서의 드라이 에칭 속도를 최적화시킴으로써 글로벌 로딩 현상을 저감할 수 있어, 양호한 패턴 정밀도가 얻어지는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다. 넷째, 본 발명의 포토마스크를 사용하여 포토리소그래피법에 의해 반도체 기판 위에 패턴 전사함으로써, 회로 패턴의 결함이 없는, 양호한 반도체 장치가 얻어지는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
<과제를 해결하기 위한 수단>
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
<구성 1>
투광성 기판 위에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 포토마스크 블랭크는, 상기 차광막 위에 형성되는 마스크 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭 처리에 의해, 상기 차광막을 패터닝하는 포토마스크의 제작 방법에 대응하는 드라이 에칭 처리용 포토마스크 블랭크이고, 상기 차광막은, 주로 크롬(Cr)과 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지며, 또한, X선 회절에 의한 회절 피크가 실질적으로 CrN(200)인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크이다.
<구성 2>
상기 차광막은, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 포토마스크 블랭크이다.
<구성 3>
투광성 기판 위에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 포토마스크 블랭크는, 상기 차광막 위에 형성되는 마스크 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭 처리에 의해, 상기 차광막을 패터닝하는 포토마스크의 제작 방법에 대응하는 드라이 에칭 처리용의 포토마스크 블랭크이고, 상기 차광막은, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크이다.
<구성 4>
상기 차광막은, 산소를 더 함유하고，표면측으로부터 투광성 기판측을 향하여 산소의 함유량이 감소하고 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크이다.
<구성 5>
상기 차광막의 상층부에 산소를 함유하는 반사 방지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크이다.
<구성 6>
상기 투광성 기판과 상기 차광막 사이에, 하프톤형 위상 시프터막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크이다.
<구성 7>
구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크에서의 상기 차광막을 드라이 에칭에 의해 패터닝하여 상기 투광성 기판 위에 차광막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법이다.
<구성 8>
구성 6에 기재된 포토마스크 블랭크에서의 상기 차광막을 드라이 에칭에 의해 패터닝하여 차광막 패턴을 형성한 후, 그 차광막 패턴을 마스크로 하여, 드라이 에칭에 의해 상기 하프톤형 위상 시프터막을 패터닝하여 상기 투광성 기판 위에 하프톤형 위상 시프터막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법이다.
<구성 9>
구성 7 또는 8에 기재된 포토마스크에서의 상기 차광막 패턴 또는 상기 하프톤형 위상 시프터막 패턴을 포토리소그래피법에 의해, 반도체 기판 위에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법이다.
구성 1에 있는 바와 같이, 본 발명의 포토마스크 블랭크는, 투광성 기판 위에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크로서, 상기 포토마스크 블랭크는, 상기 차광막위에 형성되는 마스크 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭 처리에 의해, 상기 차광막을 패터닝하는 포토마스크의 제작 방법에 대응하는 드라이 에칭 처리용 포토마스크 블랭크이고, 상기 차광막은, 주로 크롬(Cr)과 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지며, 또한, X선 회절에 의한 회절 피크가 실질적으로 CrN(200)이다. 여기에서, X선 회절에 의한 회절 피크가 실질적으로 CrN(200)이라는 것은, 유의한 회절 피크가 1개이며, CrN(200) 이외의 결정에 대응하는 회절 피크가 나타나지 않는 것을 의미한다.
이와 같은 주로 크롬(Cr)과 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지며, 또한, X선 회절에 의한 회절 피크가 실질적으로 CrN(200)인 차광막은, 크롬 단체로 이루어지는 차광막보다도 드라이 에칭 속도가 빨라져서, 드라이 에칭 시간의 단축화를 도모할 수 있다. 드라이 에칭 속도를 빠르게 할 수 있음으로써, 차광막의 패터닝에 필요한 레지스트막의 막 두께를 얇게 할 수가 있어，차광막의 패턴 정밀도(CD 정밀도)가 양호해진다. 또한，이와 같은 원소를 함유하는 크롬계 재료의 차광막은, 패턴의 미세화를 달성하는 점에서 유효한 200㎚ 이하의 노광 파장에서는，막 두께를 두껍게 하지 않아도 어느 정도의 박막으로 원하는 광학 농도(예를 들면 2.5 이상인 것이 바람직함)를 얻을 수 있다. 즉, 차광막에 필요한 차광 성능을 가지면서, 차광막의 박막화를 달성하는 것이 가능하게 된다.
구성 2에 있는 바와 같이, 상기 차광막은, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유되어 있는 것이 바람직하다. 차광막이, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유되어 있음으로써, 차광막의 깊이 방향으로 대략 균일한 조성의 CrN(200)이 형성되어 있다. 그 결과, 구성 1에 의한 드라이 에칭 속도를 빠르게 하는 효과가 보다 한층 발휘되며, 또한，패턴 단면을 양호, 즉 수직으로 세우기 위한 에칭 프로세스의 설정이 용이해진다. 또한, 차광막을, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유되는 구성은, 후술하는 구성 6과 조합한 경우에 최적이다. 즉, 구성 6에 있는 바와 같이, 차광막이 하프톤형 위상 시프터막을 패터닝할 때의 마스크층으로서의 기능을 갖는 경우, 차광막 패턴을 마스크로 하여 형성되는 하프톤형 위상 시프터막 패턴의 단면 형상도 양호하게 된다.
구성 3에 있는 바와 같이, 본 발명의 포토마스크 블랭크는, 투광성 기판 위에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크로서, 상기 포토마스크 블랭크는, 상기 차광막 위에 형성되는 마스크 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭 처리에 의해, 상기 차광막을 패터닝하는 포토마스크의 제작 방법에 대응하는 드라이 에칭 처리용 포토마스크 블랭크이고, 상기 차광막은, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유되어 있는 것이다.
이와 같은 막으로 함으로써, 크롬 단체로 이루어지는 차광막보다도 드라이 에칭 속도를 빠르게 할 수 있음으로써, 차광막의 패터닝에 필요한 레지스트막의 막 두께를 얇게 할 수가 있어，차광막의 패턴 정밀도(CD 정밀도)가 양호해진다. 또한, 이와 같은 원소를 함유하는 크롬계 재료의 차광막은, 패턴의 미세화를 달성하는 점에서 유효한 200㎚ 이하의 노광 파장에서는，막 두께를 두껍게 하지 않아도 어느 정도의 박막으로 원하는 광학 농도(예를 들면 2.5 이상인 것이 바람직함)를 얻을 수 있다. 즉, 차광막에 필요한 차광 성능을 가지면서, 차광막의 박막화를 달성하는 것이 가능하게 된다.
또한，차광막을, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유된 구성으로 함으로써, 패턴 단면을 양호, 즉 수직으로 세우기 위한 에칭 프로세스의 설정이 용이해진다. 또한, 이 구성은, 후술하는 구성 6과 조합한 경우에 최적이다. 즉, 구성 6에 있는 바와 같이, 차광막이 하프톤형 위상 시프터막을 패터닝할 때의 마스크층으로서의 기능을 갖는 경우, 차광막 패턴을 마스크로 하여 형성되는 하프톤형 위상 시프터막 패턴의 단면 형상도 양호하게 된다.
구성 4에 있는 바와 같이, 상기 차광막은, 산소를 더 함유하고，표면측으로부터 투광성 기판측을 향하여 산소의 함유량이 감소하고 있음으로써, 차광막의 깊이 방향(즉 차광막의 표면측으로부터 투광성 기판측)을 향하여 드라이 에칭 속도를 느리게 하도록 제어할 수 있다. 이것에 의해，글로벌 로딩 현상을 저감시켜서, 패턴 정밀도를 향상시킬 수 있다. 투광성 기판측의 드라이 에칭 속도가, 표면측의 드라이 에칭 속도에 근접함에 따라, 패턴 조밀에 의한 CD 바이어스 차, 즉, 글로벌 로딩 에러가 커진다. 그 때문에，투광성 기판측의 드라이 에칭 속도를, 표면측의 드라이 에칭 속도에 대하여 적당히 늦게 하면，글로벌 로딩 에러가 저감되어, 패턴 정밀도를 향상시킬 수 있다.
구성 5에 있는 바와 같이, 상기 차광막은 그 상층부에 산소를 함유하는 반사 방지층을 형성할 수 있다. 이러한 반사 방지층을 형성함으로써, 노광 파장에서의 반사율을 저반사율로 억제할 수 있으므로, 마스크 패턴을 피전사체에 전사할 때에, 투영 노광면 사이에서의 다중 반사를 억제하여, 결상 특성의 저하를 억제할 수 있다. 또한，포토마스크 블랭크나 포토마스크의 결함 검사에 이용하는 파장(예를 들면 257㎚, 364㎚, 488㎚ 등)에 대한 반사율을 낮게 억제할 수 있으므로, 결함을 검출하는 정밀도가 향상된다.
구성 6에 있는 바와 같이, 투광성 기판과 차광막 사이에, 하프톤형 위상 시프터막을 형성하여도 된다.
그 경우, 차광막은, 하프톤형 위상 시프터막과의 적층 구조에서, 노광광에 대하여 원하는 광학 농도(예를 들면 2.5 이상인 것이 바람직함)로 되도록 설정되면 된다.
구성 7에 있는 바와 같이, 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크에서의 차광막을 드라이 에칭 처리를 이용하여 패터닝하는 공정을 갖는 포토마스크의 제조 방법에 의하면, 드라이 에칭 시간을 단축할 수 있어, 단면 형상이 양호한 차광막 패턴이 정밀도 좋게 형성된 포토마스크를 얻을 수 있다.
구성 8에 있는 바와 같이, 구성 6에 기재된 포토마스크 블랭크에서의 상기 차광막을 드라이 에칭에 의해 패터닝하여 차광막 패턴을 형성한 후, 그 차광막 패턴을 마스크로 하여, 드라이 에칭에 의해 상기 하프톤형 위상 시프터막 패턴을 형성하는 포토마스크의 제조 방법에 의하면, 단면 형상이 양호한 하프톤형 위상 시프터막 패턴이 정밀도 좋게 형성된 포토마스크를 얻을 수 있다.
구성 9에 있는 바와 같이, 구성 7 또는 8에 기재된 포토마스크에서의 상기 차광막 패턴 또는 상기 하프톤형 위상 시프터막 패턴을 포토리소그래피법에 의해, 반도체 기판 위에 패턴을 전사하므로, 반도체 기판 위에 형성되는 회로 패턴에 결함이 없는 반도체 장치를 제조할 수 있다.
<발명의 효과>
본 발명에 의하면, 차광막의 드라이 에칭 속도를 높임으로써, 드라이 에칭 시간을 단축할 수 있어, 레지스트막의 막 감소를 저감할 수 있다. 그 결과, 레지스트막의 박막화가 가능해져서，패턴의 해상성, 패턴 정밀도(CD 정밀도)를 향상할 수 있다. 또한，드라이 에칭 시간의 단축화에 의해, 단면 형상이 양호한 차광막 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한，본 발명에 의하면, 차광막에 필요한 차광 성능을 가지면서, 차광막의 박막화에 의해, 단면 형상이 양호한 차광막의 패턴을 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한，본 발명에 의하면, 차광막의 깊이 방향에서의 드라이 에칭 속도를 최적화시킴으로써 글로벌 로딩 현상을 저감할 수 있어, 양호한 패턴 정밀도가 얻어지는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한，본 발명의 포토마스크에서의 차광막 패턴 또는 하프톤형 위상 시프터막 패턴을 포토리소그래피법에 의해, 반도체 기판 위에 패턴 전사함으로써, 반도체 기판 위에 형성되는 회로 패턴에 결함이 없는 반도체 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의해 얻어지는 포토마스크 블랭크의 일 실시 형태를 나타내는 단면도.
도 2는 포토마스크 블랭크를 이용한 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 제２ 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크 및 이 포토마스 크 블랭크를 이용한 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 의해 얻어지는 하프톤형 위상 시프트 마스크의 단면도.
도 5는 실시예 1의 차광막의 러더퍼드 후방 산란 분석에 의한 결과를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 투광성 기판
2: 차광막
3: 레지스트막
4: 하프톤형 위상 시프터막
5: 차광층
6: 반사 방지층
2a: 차광막의 패턴
3a: 레지스트 패턴
10, 30: 포토마스크 블랭크
20, 40: 포토마스크
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의해 얻어지는 포토마스크 블랭크의 제1 실시 형태를 나타내는 단면도이다.
도 1의 포토마스크 블랭크(10)는, 투광성 기판(1) 위에 차광막(2)을 갖는 바 이너리 마스크용 포토마스크 블랭크의 형태의 것이다.
상기 포토마스크 블랭크(10)는, 상기 차광막(2) 위에 형성되는 레지스트 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭 처리에 의해, 상기 차광막(2)을 패터닝하는 포토마스크의 제작 방법에 대응하는 드라이 에칭 처리용 마스크 블랭크이다.
여기에서, 투광성 기판(1)으로서는, 글래스 기판이 일반적이다. 글래스 기판은, 평탄도 및 평활도가 우수하기 때문에, 포토마스크를 사용하여 반도체 기판 위에의 패턴 전사를 행하는 경우, 전사 패턴의 왜곡 등이 생기지 않아 고정밀도의 패턴 전사를 행할 수 있다.
상기 차광막(2)은, 주로 크롬(Cr)과 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지며, 또한, X선 회절에 의한 회절 피크가 실질적으로 CrN(200)이다.
여기에서, X선 회절에 의한 회절 피크가 실질적으로 CrN(200)이라는 것은, 앞에서도 설명한 바와 같이, 불순물 등에 유래하는 회절 피크를 제외한 유의한 회절 피크가 1개이며, 차광막의 조성에 유래하는 회절 피크가 CrN(200)의 결정에 대응하는 회절 피크 이외에 나타나지 않는 것을 의미한다.
이와 같은 주로 크롬(Cr)과 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지며, 또한, X선 회절에 의한 회절 피크가 실질적으로 CrN(200)인 차광막은, 크롬 단체로 이루어지는 차광막보다도 드라이 에칭 속도가 빨라져서, 드라이 에칭 시간의 단축화를 도모할 수 있다. 그리고，드라이 에칭 속도를 빠르게 할 수 있음으로써, 차광막의 패터닝에 필요한 레지스트막의 막 두께를 얇게 할 수가 있어，차광막의 패턴 정밀도(CD 정밀도)가 양호해진다.
또한 본 발명에서, 상기 차광막(2)은, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유되어 있는 것이 바람직하다. 차광막이, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유되어 있음으로써, 차광막의 깊이 방향에 대략 균일한 조성의 CrN(200)이 형성되어 있고, Cr(110) 성분은 실질적으로 함유되어 있지 않다. 따라서，크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향에 대략 균일하게 함유되어 있는 차광막은, 본 발명에 의한 드라이 에칭 속도를 빠르게 하는 효과가 보다 한층 발휘되며, 또한, 패턴 단면을 양호, 즉 수직으로 세우기 위한 에칭 프로세스(에칭 조건 등)의 설정이 용이해진다.
여기에서, 구체적으로는，크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 대략 균일하게 함유되어 있다는 것은, 차광막의 표면 근방과, 투광성 기판측의 차광막 계면을 제외한 영역에서, "크롬(Cr)을 1로 하였을 때의 질소(N)의 비율의 평균값 ±0.05"로 되는 상태를 말한다. 바람직하게는, 크롬(Cr)을 1로 하였을 때의 질소(N)의 비율의 평균값 ±0.025, 더 바람직하게는, 크롬(Cr)을 1로 하였을 때의 질소(N)의 비율의 평균값 ±0.01로 하는 것이 바람직하다.
상기 차광막(2)은, 그 위에 형성되는 레지스트 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭에 의해 패터닝할 때에 레지스트막의 막 감소가 일어나더라도, 차광막의 패터닝 종료 시점에서 레지스트막이 잔존하도록, 드라이 에칭 처리에서，레지스트와의 선택비가 1을 초과하는 재료로 할 수 있다. 선택비는, 드라이 에칭 처리에 대한 레지스트의 막 감소량과 차광막의 막 감소량의 비(=차광막의 막 감소량/레지스트의 막 감소량)로 표현된다. 바람직하게는, 차광막 패턴의 단면 형상의 악화 방지나, 글로벌 로딩 현상을 억제하는 점으로부터, 차광막은, 레지스트와의 선택비가 1을 초과하고 10 이하, 더욱 바람직하게는, 1을 초과하고 5 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한，이와 같은 크롬과 질소를 함유하는 크롬계 재료의 차광막은, 패턴의 미세화를 달성하는 점에서 유효한 200㎚ 이하의 노광 파장에서는，막 두께를 두껍게 하지 않아도 어느 정도의 박막으로 원하는 광학 농도(예를 들면 2.5 이상인 것이 바람직함)를 얻을 수 있다. 즉, 차광막에 필요한 차광 성능을 가지면서, 차광막의 박막화를 달성하는 것이 가능하게 된다.
상기 차광막(2) 내의 질소 함유량으로서는, 15∼80원자％의 범위가 바람직하다. 질소의 함유량이 15원자％ 미만이면, 크롬 단체보다도 드라이 에칭 속도가 빨라지는 효과가 얻어지기 어렵다. 또한，질소의 함유량이 80원자％를 초과하면, 파장 200㎚ 이하의 예를 들면 ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)에서의 흡수 계수가 작아지기 때문에, 원하는 광학 농도(예를 들면 2.5 이상)를 얻기 위해서는 두께를 두껍게 할 필요가 생기게 된다.
본 발명에서, 상기 차광막(2)은, 산소를 더 함유할 수 있다. 그 경우, 표면측으로부터 투광성 기판측을 향하여 산소의 함유량이 감소하고 있는 것이 바람직하다. 차광막의 표면측으로부터 투광성 기판측을 향하여 산소의 함유량이 감소하고 있음으로써, 차광막의 깊이 방향(즉 차광막의 표면측으로부터 투광성 기판측)을 향하여 드라이 에칭 속도를 느리게 하도록 제어할 수 있다. 이것에 의해，글로벌 로 딩 현상을 저감시켜서, 패턴 정밀도를 향상시킬 수 있다. 투광성 기판측의 드라이 에칭 속도가, 표면측의 드라이 에칭 속도에 근접함에 따라, 패턴 조밀에 의한 CD 바이어스 차, 즉, 글로벌 로딩 에러가 커진다. 그 때문에，투광성 기판측의 드라이 에칭 속도를, 표면측의 드라이 에칭 속도에 대하여 적당히 늦게 하면，글로벌 로딩 에러가 저감되어, 패턴 정밀도를 향상시킬 수 있다.
차광막(2) 내에 산소를 함유하는 경우의 산소의 함유량은, 5∼80원자％의 범위가 바람직하다. 산소의 함유량이 5원자％ 미만이면, 차광막의 깊이 방향을 향하여 드라이 에칭 속도를 느리게 하도록 제어하는 효과가 얻어지기 어렵다. 한편，산소의 함유량이 80원자％를 초과하면, 파장 20O㎚ 이하의 예를 들면 ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)에서의 흡수 계수가 작아지기 때문에, 원하는 광학 농도(예를 들면 2.5 이상)를 얻기 위해서는 막 두께를 두껍게 할 필요가 생기게 된다. 또한, 바람직한 차광막(2) 내의 산소의 함유량은 특히 10∼50원자％의 범위로 하는 것이 바람직하다.
또한，차광막(2) 내에 질소와 산소의 양쪽을 함유하여도 된다. 그 경우의 함유량은, 질소와 산소의 합계가 10∼80원자％의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 차광막(2) 내에 질소와 산소의 양쪽을 포함하는 경우의 질소와 산소의 함유비는, 특별히 제약은 되지 않고, 흡수 계수 등의 균형으로 적절히 결정된다.
또한，차광막(2) 내에 탄소를 함유할 수 있다. 차광막(2) 내에 탄소를 함유하는 경우, 탄소의 함유량은, 1∼20원자％의 범위가 바람직하다. 탄소는 도전성을 높이는 효과, 반사율을 저감시키는 효과가 있다. 그러나, 차광막 내에 탄소가 함 유되어 있으면，드라이 에칭 속도가 저하되고, 차광막을 드라이 에칭에 의해 패터닝할 때에 필요로 하는 드라이 에칭 시간이 길어져서, 레지스트막을 박막화하는 것이 곤란하게 된다. 이상의 점으로부터, 탄소의 함유량은, 1∼20원자％가 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 3∼15원자％가 바람직하다.
상기 차광막(2)의 형성 방법은, 특별히 제약할 필요는 없지만, 그 중에서도바람직하게는 스퍼터링 성막법을 예로 들 수 있다. 스퍼터링 성막법에 의하면, 균일하고 막 두께가 일정한 막을 형성할 수 있으므로, 본 발명에는 바람직하다. 투광성 기판(1) 위에, 스퍼터링 성막법에 의해 상기 차광막(2)을 성막하는 경우, 스퍼터 타겟으로서 크롬(Cr) 타겟을 이용하고, 쳄버 내에 도입하는 스퍼터 가스는, 아르곤 가스나 헬륨 가스 등의 불활성 가스에 산소, 질소 또는 이산화탄소, 일산화질소 등의 가스를 혼합한 것을 이용한다. 아르곤 가스 등의 불활성 가스에 질소 가스를 혼합한 스퍼터 가스를 이용하면，크롬과 질소를 함유하는 차광막을 형성할 수 있다. 또한，아르곤 가스 등의 불활성 가스에 산소 가스 혹은 이산화탄소 가스를 혼합한 스퍼터 가스를 이용하면，크롬에 산소를 함유하는 차광막을 형성할 수가 있고，또한 아르곤 가스 등의 불활성 가스에 일산화 질소 가스를 혼합한 스퍼터 가스를 이용하면，크롬에 질소와 산소를 함유하는 차광막을 형성할 수 있다. 또한,아르곤 가스 등의 불활성 가스에 메탄 가스를 혼합한 스퍼터 가스를 이용하면，크롬에 탄소를 함유하는 차광막을 형성할 수 있다.
본 발명에서는，차광막을 구성하는 모든 층에서, 성막할 때, 질소를 함유하는 분위기속에서 스퍼터링 성막한다.
상기 차광막(2)의 막 두께는, 차광광에 대하여 광학 농도가 2.5 이상으로 되도록 설정된다. 구체적으로는，상기 차광막(2)의 막 두께는, 90㎚ 이하인 것이 바람직하다. 그 이유는, 최근의 서브미크론 레벨의 패턴 사이즈로의 패턴의 미세화에 대응하기 위해서는, 막 두께가 90㎚를 초과하면, 드라이 에칭 시의 패턴의 마이크로 로딩 현상 등에 의해, 미세 패턴의 형성이 곤란하게 되는 경우가 고려되기 때문이다. 막 두께를 어느 정도 얇게 함으로써, 패턴의 어스펙트비(패턴 폭에 대한 패턴 깊이의 비)의 저감을 도모할 수 있어, 글로벌 로딩 현상 및 마이크로 로딩 현상에 의한 선폭 에러를 저감할 수 있다. 또한，막 두께를 어느 정도 얇게 함으로써, 특히 서브미크론 레벨의 패턴 사이즈의 패턴에 대하여, 패턴에의 데미지(도괴 등)를 방지하는 것이 가능하게 된다. 본 발명에서의 차광막(2)은, 200㎚ 이하의 노광 파장에서는, 막 두께를 90㎚ 이하의 박막으로 하여도 원하는 광학 농도(예를 들면 2.5 이상)를 얻을 수 있다. 차광막(2)의 막 두께의 하한에 대해서는, 원하는 광학 농도가 얻어지는 한 얇게 할 수 있다.
또한，상기 차광막(2)은, 단층인 것에 한정되지 않고, 다층이어도 되지만, 어느 막이나 적어도 질소를 함유하는 것이 바람직하다. 차광막(2)은, 표층부(상층부)에 예를 들면 산소를 함유하는 반사 방지층을 포함하는 것이어도 된다. 그 경우, 반사 방지층으로서는, 예를 들면, 바람직하게는 CrO, CrCO, CrNO, CrCON 등의 재질을 들 수 있다. 반사 방지층을 형성함으로써, 노광 파장에서의 반사율을 예를 들면 20％ 이하, 바람직하게는 15％ 이하로 억제할 수 있으므로, 마스크 패턴을 피전사체에 전사할 때에, 투영 노광면 사이에서의 다중 반사를 억제하여, 결상 특성 의 저하를 억제할 수 있다. 또한，포토마스크 블랭크나 포토마스크의 결함 검사에 이용하는 파장(예를 들면 257㎚, 364㎚, 488㎚ 등)에 대한 반사율을 예를 들면 30％ 이하로 하는 것이, 결함을 고정밀도로 검출하는 점에서 바람직하다. 특히, 반사 방지층으로서 탄소를 함유하는 막으로 함으로써, 노광 파장에 대한 반사율을 저감시키고, 또한, 상기 검사 파장(특히 257㎚)에 대한 반사율을 20％ 이하로 할 수 있으므로 바람직하다. 구체적으로는，탄소의 함유량은, 5∼20원자％로 하는 것이 바람직하다. 탄소의 함유량이 5원자％ 미만인 경우, 반사율을 저감시키는 효과가 적어지고, 또한，탄소의 함유량이 20원자％를 초과한 경우, 드라이 에칭 속도가 저하되어, 차광막을 드라이 에칭에 의해 패터닝할 때에 필요로 하는 드라이 에칭 시간이 길어져서, 레지스트막을 박막화하는 것이 곤란하게 되므로 바람직하지 못하다.
또한，반사 방지층은 필요에 따라 투광성 기판측에도 형성하여도 된다.
또한，상기 차광막(2)은, 크롬과, 질소, 산소, 탄소 등의 원소의 함유량이 깊이 방향에서 서로 다르며，표층부의 반사 방지층과, 그 이외의 층(차광층)에서 단계적, 또는 연속적으로 조성 경사진 조성 경사막으로 하여도 된다. 이와 같은 차광막을 조성 경사막으로 하기 위해서는, 예를 들면 전술한 스퍼터링 성막시의 스퍼터 가스의 종류(조성)를 성막 중에 적절히 절환하는 방법이 바람직하다.
또한，포토마스크 블랭크로서는, 후술하는 도 2의 (a)에 있는 바와 같이, 상기 차광막(2) 위에, 레지스트막(3)을 형성한 형태이어도 무방하다. 레지스트막(3)의 막 두께는, 차광막의 패턴 정밀도(CD 정밀도)를 양호하게 하기 위해서는, 될 수 있는 한 얇은 쪽이 바람직하다. 본 실시 형태와 같은 소위 바이너리 마스크용 포토마스크 블랭크의 경우, 구체적으로는，레지스트막(3)의 막 두께는, 300㎚ 이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 200㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 150㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 레지스트막의 막 두께의 하한은, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 드라이 에칭하였을 때에, 레지스트막이 잔존하도록 설정된다. 또한, 높은 해상도를 얻기 위해서, 레지스트막(3)의 재료는 레지스트 감도가 높은 화학 증폭형 레지스트가 바람직하다.
다음으로，도 1에 도시한 포토마스크 블랭크(10)를 이용한 포토마스크의 제조 방법을 설명한다.
이 포토마스크 블랭크(10)를 이용한 포토마스크의 제조 방법은, 포토마스크 블랭크(10)의 차광막(2)을, 드라이 에칭을 이용하여 패터닝하는 공정을 갖고，구체적으로는，포토마스크 블랭크(10) 위에 형성된 레지스트막에 대하여, 원하는 패턴 노광(패턴 묘화)을 실시하는 공정과, 원하는 패턴 노광에 따라서 상기 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 레지스트 패턴을 따라 상기 차광막을 에칭하는 공정과, 잔존한 레지스트 패턴을 박리 제거하는 공정을 포함한다.
도 2는, 포토마스크 블랭크(10)를 이용한 포토마스크의 제조 공정을 순서대로 나타내는 단면도이다.
도 2의 (a)는, 도 1의 포토마스크 블랭크(10)의 차광막(2) 위에 레지스트막(3)을 형성한 상태를 나타내고 있다. 또한, 레지스트 재료로서는, 포지티브형 레지스트 재료이어도, 네가티브형 레지스트 재료이어도 이용할 수 있다.
다음으로，도 2의 (b)는, 포토마스크 블랭크(10) 위에 형성된 레지스트막(3)에 대하여, 원하는 패턴 노광(패턴 묘화)을 실시하는 공정을 나타낸다. 패턴 노광은, 전자선 묘화 장치 등을 이용하여 행해진다. 전술한 레지스트 재료는, 전자선 또는 레이저에 대응하는 감광성을 갖는 것이 사용된다.
다음으로，도 2의 (c)는, 원하는 패턴 노광에 따라서 레지스트막(3)을 현상하여 레지스트 패턴(3a)을 형성하는 공정을 나타낸다. 그 공정에서는, 포토마스크 블랭크(10) 위에 형성한 레지스트막(3)에 대하여 원하는 패턴 노광을 실시한 후에 현상액을 공급하여, 현상액에 가용한 레지스트막의 부위를 용해하고, 레지스트 패턴(3a)을 형성한다.
다음으로, 도 2의 (d)는, 상기 레지스트 패턴(3a)을 따라 차광막(2)을 에칭하는 공정을 나타낸다. 본 발명의 포토마스크 블랭크는 드라이 에칭에 바람직하기 때문에，에칭은 드라이 에칭을 이용하는 것이 바람직하다. 그 에칭 공정에서는, 상기 레지스트 패턴(3a)을 마스크로 하여, 드라이 에칭에 의해, 레지스트 패턴(3a)이 형성되어 있지 않은 차광막(2)이 노출된 부위를 제거하고, 이것에 의해 원하는 차광막 패턴(2a; 마스크 패턴)을 투광성 기판(1) 위에 형성한다.
이 드라이 에칭에는, 염소계 가스, 또는, 염소계 가스와 산소 가스를 함유하는 혼합 가스로 이루어지는 드라이 에칭 가스를 이용하는 것이 본 발명에 있어서 바람직하다. 본 발명에서의 주로 크롬과 질소를 함유하는 재료로 이루어지는 차광막(2)에 대해서는, 상기한 드라이 에칭 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행함으로써, 드라이 에칭 속도를 높일 수 있어, 드라이 에칭 시간의 단축화를 도모할 수 있 고, 단면 형상이 양호한 차광막 패턴을 형성할 수 있다. 드라이 에칭 가스에 이용하는 염소계 가스로서는, 예를 들면, Cl2, SiCl4, HCl, CCl2, CHCl3 등을 들 수 있다.
또한, 크롬과 질소 외에 산소를 더 함유하는 재료로 이루어지는 차광막의 경우, 차광막 내의 산소와 크롬과 염소계 가스와의 반응에 의해 염화크로밀이 생성되기 때문에, 드라이 에칭에 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스로 이루어지는 드라이 에칭 가스를 이용하는 경우, 차광막에 함유되는 산소의 함유량에 따라, 드라이 에칭 가스 내의 산소의 함유량을 저감시킬 수 있다. 이와 같이 산소의 양을 저감시킨 드라이 에칭 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행함으로써, 레지스트 패턴에 악 영향을 미치는 산소의 양을 저감할 수가 있어，드라이 에칭 시의 레지스트 패턴에의 데미지를 방지할 수 있기 때문에, 차광막의 패턴 정밀도가 향상된 포토마스크가 얻어진다. 또한，차광막에 함유되는 산소의 함유량에 따라서는, 드라이 에칭 가스 내의 산소의 양을 제로로 한 산소를 함유하지 않는 드라이 에칭 가스를 이용하는 것도 가능하다.
도 2의 (e)는, 잔존한 레지스트 패턴(3a)을 박리 제거함으로써 얻어진 포토마스크(20)를 나타낸다. 이렇게 하여, 단면 형상이 양호한 차광막 패턴이 정밀도 좋게 형성된 포토마스크가 완성된다.
또한, 본 발명은 이상 설명한 실시 형태에는 한정되지 않는다. 즉, 투광성 기판 위에 차광막을 형성한, 소위 바이너리 마스크용 포토마스크 블랭크에 한하지 않고, 예를 들면, 하프톤형 위상 시프트 마스크의 제조에 이용하기 위한 포토마스크 블랭크이어도 된다. 이 경우, 후술하는 제2 실시 형태에 나타내는 바와 같이, 투광성 기판 위의 하프톤 위상 시프터막 위에 차광막이 형성되는 구조로 되고, 하프톤 위상 시프터막과 차광막을 합쳐서 원하는 광학 농도(예를 들면 2.5 이상)가 얻어지면 되기 때문에, 차광막 자체의 광학 농도는 예를 들면 2.5보다도 작은 값으로 할 수도 있다.
다음으로，도 3의 (a)를 이용하여 본 발명의 포토마스크 블랭크의 제2 실시 형태를 설명한다.
도 3의 (a)의 포토마스크 블랭크(30)는, 투광성 기판(1) 위에, 하프톤형 위상 시프터막(4)과 그 위의 차광층(5)과 반사 방지층(6)으로 이루어지는 차광막(2)을 갖는 형태의 것이다. 투광성 기판(1), 차광막(2)에 대해서는, 상기 제1 실시 형태에서 설명하였으므로 생략한다.
상기 하프톤형 위상 시프터막(4)은, 실질적으로 노광에 기여하지 않는 강도의 광(예를 들면, 노광 파장에 대하여 1％∼40％)을 투과시키는 것으로서, 소정의 위상차를 갖는 것이다. 이 하프톤형 위상 시프터막(4)은, 그 하프톤형 위상 시프터막(4)을 패터닝한 광 반투과부와, 하프톤형 위상 시프터막(4)이 형성되어 있지 않은 실질적으로 노광에 기여하는 강도의 광을 투과시키는 광 투과부에 의해, 광 반투과부를 투과하여 광의 위상이 광 투과부를 투과한 광의 위상에 대하여 실질적으로 반전한 관계로 되도록 함으로써, 광 반투과부와 광 투과부의 경계부 근방을 통과하여 회절 현상에 의해 서로 상대의 영역에 돌아 들어간 광이 서로 상쇄되도록 하고, 경계부에서의 광 강도를 거의 제로로 하여 경계부의 콘트라스트 즉 해상도를 향상시키는 것이다.
이 하프톤형 위상 시프터막(4)은, 그 위에 형성되는 차광막(2)과 에칭 특성이 서로 다른 재료로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 하프톤형 위상 시프터막(4)으로서는, 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈, 하프늄 등의 금속, 실리콘, 산소 및/또는 질소를 주된 구성 요소로 하는 재료를 들 수 있다. 또한，하프톤형 위상 시프터막(4)은, 단층이어도 복수층이어도 무방하다.
이 제2 실시 형태에서의 상기 차광막(2)은, 하프톤형 위상 시프트막과 차광막을 합한 적층 구조에서, 노광광에 대하여 광학 농도가 2.5 이상으로 되도록 설정한다. 그와 같이 설정되는 차광막(2)의 막 두께는, 50㎚ 이하인 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로서, 드라이 에칭 시의 패턴의 마이크로 로딩 현상 등에 의해, 미세 패턴의 형성이 곤란하게 되는 경우가 고려되기 때문이다. 차광막의 막 두께를 50㎚ 이하로 함으로써, 드라이 에칭 시의 글로벌 로딩 현상 및 마이크로 로딩 현상에 의한 선폭 에러를 더욱 저감할 수 있다. 또한，본 실시 형태에서, 상기 반사 방지층(6) 위에 형성하는 레지스트막의 막 두께는, 250㎚ 이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 200㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 150㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 레지스트막의 막 두께의 하한은, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광막을 드라이 에칭하였을 때에, 레지스트막이 잔존하도록 설정된다. 또한，전술한 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 높은 해상도를 얻기 위해서, 레지스트막의 재료는 레지스트 감도가 높은 화학 증폭형 레지스트가 바람직하다.
이하, 실시예에 의해, 본 발명의 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명한다. 이와 함께, 실시예에 대한 비교예에 대해서도 설명한다.
<실시예 1>
본 실시예의 포토마스크 블랭크는, 투광성 기판(1) 위에 차광층과 반사 방지층으로 이루어지는 차광막(2)으로 이루어진다.
이 포토마스크 블랭크는, 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
스퍼터링 장치를 이용하여, 스퍼터 타겟에 크롬 타겟을 사용하고, 아르곤 가스와 질소 가스와 헬륨 가스의 혼합 가스(Ar: 30체적％, N2: 30체적％, He: 40체적％) 분위기속에서 반응성 스퍼터링을 행하여 투광성 기판(1) 위에 차광층을 형성하고，그 후, 아르곤 가스와 질소 가스와 메탄 가스와 헬륨 가스의 혼합 가스(Ar: 54체적％, N2: 10체적％, CH4: 6체적％, He: 30체적％) 분위기속에서 반응성 스퍼터링을 행하고, 계속해서, 아르곤 가스와 일산화질소 가스의 혼합 가스(Ar: 90체적％, NO: 10체적％) 분위기속에서 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 반사 방지층을 형성하고，합성 석영 글래스로 이루어지는 투광성 기판(1) 위에 차광막(2)을 형성하였다. 또한, 상기 차광층 성막시의 스퍼터링 장치의 파워는, 1.16㎾, 전체 가스압은 0.17파스칼(Pa), 반사 방지층 성막시의 스퍼터링 장치의 파워는 0.33㎾, 전체 가스압은 0.28파스칼(Pa)의 조건에서 차광막을 형성하였다. 차광막의 막 두께는, 67㎚이었다. 차광막에 대하여, 러더퍼드 후방 산란 분석법에 의해 조성 분석을 행 한 결과, 질소(N)는 33.0원자％, 산소(O)는 12.3 원자％, 수소(H)는 5.9원자％가 함유되어 있는 크롬(Cr)막이었다. 또한，오제 전자 분광법에 의해 조성 분석을 행한 결과, 상기 차광막 내에는 탄소(C)가 8.0원자％ 함유되어 있었다.
도 5는 본 실시예의 차광막의 러더퍼드 후방 산란 분석에 의한 차광막의 깊이 방향의 조성 분석 결과를 나타내는 도면이다. 단，도 5의 종축은, 크롬을 1로 하였을 때의 각 원소의 조성비로 나타내고 있다.
이 결과에 의하면, 차광막 중 차광층은, 크롬, 질소 및 반사 방지층의 형성에 이용한 산소, 탄소가 약간 혼입된 조성 경사막으로 되었다. 또한 반사 방지층은, 크롬, 질소 및 산소와 탄소가 약간 혼입된 조성 경사막으로 되었다. 또한, 차광막 내의 산소는 표면측의 반사 방지층 내의 함유량이 높고, 전체로서는 깊이 방향을 향하여 함유량이 감소하고 있다. 또한，차광막 내의 수소에 대해서는, 표면측의 반사 방지층 내의 함유량이 높고, 전체로서는 차광막의 깊이 방향을 향하여 수소의 함유량이 대략 감소하고 있다. 그리고，특히 특징적인 점은, 크롬을 기준으로 하였을 때에 질소가 차광막의 깊이 방향으로 균일하게 함유되어 있는 것이다.
또한，본 실시예의 차광막을 X선 회절에 의한 분석을 행한 바, 회절 각도 2θ가 44.081deg의 위치에 1개의 회절 피크가 검출되고, 본 실시예의 차광막이 CrN(200)을 주체로 하는 막인 것이 판명되었다.
이 차광막의 광학 농도는, 3.0이었다. 또한，이 차광막의 노광 파장 193㎚에서의 반사율은 14.8％로 낮게 억제할 수 있었다. 또한，포토마스크의 결함 검사 파장인 257㎚ 또는 364㎚에 대해서는, 각각 19.9％, 19.7％로 되어, 검사하는 데에 도 문제로 되지 않는 반사율이었다.
다음으로，상기 포토마스크 블랭크 위에, 화학 증폭형 레지스트인 전자선 묘화용 레지스트막(후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사 제조: FEP171)을 형성하였다. 레지스트막의 형성은, 스피너(회전 도포 장치)를 이용하여, 회전 도포하였다. 또한, 상기 레지스트막을 도포 후, 가열 건조 장치를 이용하여 소정의 가열 건조 처리를 행하였다.
다음에 포토마스크 블랭크 위에 형성된 레지스트막에 대하여, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴 묘화(80㎚의 라인 앤드 스페이스 패턴)를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴을 형성하였다.
다음으로, 상기 레지스트 패턴을 따라, 차광층과 반사 방지층으로 이루어지는 차광막(2)의 드라이 에칭 처리를 행하여 차광막 패턴(2a)을 형성하였다. 드라이 에칭 가스로서, 염소(Cl2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)를 이용하였다. 이 때, 차광막 전체의 에칭 속도는, 3.8Å/초이었다. 차광막의 깊이 방향에서의 에칭 속도는, 차광막의 표면측의 에칭 속도가 빠르고, 투광성 기판측이 느린 경향이었다.
본 실시예에서는, 차광막(2)이 주로 크롬과 질소를 함유하는 재료로 이루어지고, 또한, CrN(200)을 주체로 하는 막인 것에 의해, 차광막(2) 전체의 에칭 속도를 빠르게 할 수 있었다. 또한，차광막(2)에서의 반사 방지층에 주로 산소를 많이 함유시키고, 또한 깊이 방향을 향하여 산소의 함유량이 감소하도록 하여, 차광막의 깊이 방향을 향하여 드라이 에칭 속도를 적당히 늦게 함으로써, 글로벌 로딩 에러는 실용상 허용할 수 있는 수치에 들어갔다. 이와 같이, 차광막(2)은 막 두께가 얇아 에칭 속도가 빠르고, 에칭 시간도 빠르기 때문에, 차광막 패턴(2a)의 단면 형상도 수직 형상으로 되어 양호하게 되었다. 또한，차광막 패턴(2a) 위에는 레지스트막이 잔존하고 있었다.
마지막으로 잔존하는 레지스트 패턴을 박리하여, 포토마스크를 얻었다. 그 결과, 투광성 기판 위에 80㎚의 라인 앤드 스페이스의 차광막 패턴이 형성된 포토마스크를 제작할 수 있었다.
<실시예 2>
도 3은, 본 실시예에 따른 포토마스크 블랭크 및 이 포토마스크 블랭크를 이용한 포토마스크의 제조 공정을 나타내는 단면도이다. 본 실시예의 포토마스크 블랭크(30)는, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 투광성 기판(1) 위에, 하프톤형 위상 시프터막(4)과 그 위의 차광층(5)과 반사 방지층(6)으로 이루어지는 차광막(2)으로 이루어진다.
이 포토마스크 블랭크(30)는, 다음과 같은 방법으로 제조할 수 있다.
합성 석영 글래스로 이루어지는 투광성 기판 위에, 매엽식 스퍼터 장치를 이용하여, 스퍼터 타겟에 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=8:92mol％)을 이용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2=10체적％:90체적％)에서, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 몰리브덴, 실리콘 및 질소를 주된 구 성 요소로 하는 단층으로 구성된 ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)용 하프톤형 위상 시프터막을 막 두께 69㎚로 형성하였다. 또한, 이 하프톤형 위상 시프터막은, ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)로 두고, 투과율은 55％, 위상 시프트량이 대략 180°로 되어 있다.
다음으로，상기 하프톤형 위상 시프터막 위에, 실시예 1과 마찬가지로 하여총 막 두께가 48㎚인 차광층 및 반사 방지층으로 이루어지는 차광막을 형성하였다.
다음으로，상기 포토마스크 블랭크(30) 위에, 화학 증폭형 레지스트인 전자선 묘화용 레지스트막(후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사 제조: FEP171, 막 두께: 200㎚)을 형성하였다. 레지스트막의 형성은, 스피너(회전 도포 장치)를 이용하여, 회전 도포하였다. 또한, 상기 레지스트막을 도포 후, 가열 건조 장치를 이용하여 소정의 가열 건조 처리를 행하였다.
다음으로，상기 포토마스크 블랭크(30) 위에 형성된 레지스트막에 대하여, 전자선 묘화 장치를 이용하여, 원하는 패턴 묘화(70㎚의 라인 앤드 스페이스 패턴)를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(7)을 형성한다(도 3의 (b) 참조).
다음으로，상기 레지스트 패턴(7)을 따라, 차광층(5)과 반사 방지층(6)으로 이루어지는 차광막(2)의 드라이 에칭을 행하여 차광막 패턴(2a)을 형성하였다(도 3의 (c) 참조).
다음으로，전술한 차광막 패턴(2a) 및 레지스트 패턴(7)을 마스크로 하여, 하프톤형 위상 시프터막(4)의 에칭을 행하여 하프톤형 위상 시프터막 패턴(4a)을 형성하였다(도 3의 (d) 참조). 이 하프톤형 위상 시프터막(4)의 에칭에서는，상기 차광막 패턴(2a)의 단면 형상이 영향을 미쳐서, 차광막 패턴(2a)의 단면 형상이 양호하기 때문에，하프톤형 위상 시프터막 패턴(4a)의 단면 형상도 양호하게 되었다.
다음으로，잔존하는 레지스트 패턴(7)을 박리 후, 다시 레지스트막(8)을 도포하고, 전사 영역 내의 불필요한 차광막 패턴을 제거하기 위한 패턴 노광을 행한 후, 그 레지스트막(8)을 현상하여 레지스트 패턴(8a)을 형성하였다(도 3의 (e), (f) 참조). 다음으로, 웨트 에칭을 이용하여 불필요한 차광막 패턴을 제거하고, 잔존하는 레지스트 패턴을 박리하여, 포토마스크(40)를 얻었다(도 3의 (g) 참조).
그 결과, 투광성 기판 위에, 70㎚의 라인 앤드 스페이스의 하프톤형 위상 시프터막 패턴이 형성된 포토마스크를 제작할 수 있었다. 또한，글로벌 로딩 에러는 실용상 허용할 수 있는 수치에 들어갔다.
또한, 도 3의 (g)에 도시한 예는, 전사 영역(마스크 패턴 형성 영역) 이외의 영역인 주변 영역에서, 위상 시프터막 위에 차광막을 형성한 것이다. 이 차광막은, 이 주변 영역을 노광광을 통과할 수 없도록 하는 것이다. 즉, 위상 시프트 마스크는, 축소 투영 노광 장치(스테퍼)의 마스크로 하여 이용되지만, 이 축소 투영 노광 장치를 이용하여 패턴 전사를 행할 때에는, 그 노광 장치에 구비된 피복 부재(아파쳐)에 의해 위상 시프트 마스크의 전사 영역만을 노출시키도록 주연 영역을 피복하여 노광을 행한다. 그러나, 이 피복 부재를, 정밀도 좋게 전사 영역만을 노출시키도록 설치하는 것은 어렵고, 대부분의 경우, 노출부가 전사 영역의 외주 주변의 비전사 영역으로 비어져 나오게 된다. 통상적으로，마스크의 비전사 영역에 는 이 비어져 나온 노광광을 차단하기 위해서 차광막이 형성된다. 하프톤형 위상 시프트 마스크의 경우에는, 위상 시프터막이 차광 기능을 갖고 있지만, 이 위상 시프터막은 노광광을 완전하게 차단하는 것이 아니라, 1회의 노광에 따라서는 실질적으로 노광에 기여할 수 없는 정도의 약간의 양이기는 하지만 노광광을 통과시킨다.그 때문에, 반복의 스텝 시에 이 비어져 나옴에 따라 위상 시프터막을 통과한 노광광이 이미 패턴 노광이 이루어진 영역에 달하여 중복 노광이 되거나, 또는 다른 샷일 때에 마찬가지로 비어져 나옴에 따른 약간의 노광이 이루어진 부분에 겹쳐서 노광하는 경우가 생긴다. 이 중복 노광에 의해, 그들이 가산되어 노광에 기여하는 량에 달하여, 결함이 발생하는 경우가 있었다. 마스크 패턴 형성 영역 이외의 영역인 주변 영역에서 위상 시프터막 위에 형성된 상기 차광막은 이 문제를 해소하는 것이다. 또한，마스크의 주변 영역에 식별용 부호 등을 부기하는 경우에, 차광막이 있으면, 부기된 부호 등을 인식하기 쉬워진다.
<실시예 3>
실시예 1과 동일한 합성 석영 글래스로 이루어지는 투광성 기판 위에, 매엽식 스퍼터 장치를 이용하여, 스퍼터 타겟에 탄탈(Ta)과 하프늄(Hf)의 혼합 타겟(Ta:Hf=90:10at％)을 이용하고, 아르곤(Ar) 가스 분위기속에서, DC 마그네트론 스퍼터링에 의해, 막 두께 75Å의 TaHf막을 형성하고，다음으로，Si 타겟을 이용하여, 아르곤과 산소와 질소의 혼합 가스 분위기속에서, 반응성 스퍼터링에 의해, 막 두께 740Å의 SiON막(Si:O:N=40:27:33at％)을 형성하였다. 즉, TaHf막을 하층으로 하고, SiON막을 상층으로 하는 2층으로 구성된 ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)용 하프톤형 위상 시프터막을 형성하였다. 또한, 이 하프톤형 위상 시프터막은, ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)로 두어, 투과율은 15.0％로 고투과율을 가지며, 위상 시프트량이 대략 180°로 되어 있다.
다음으로，상기 하프톤형 위상 시프터막 위에, 실시예 2과 완전히 마찬가지로 하여 총 막 두께가 48㎚인 차광층 및 반사 방지층으로 이루어지는 차광막을 형성하였다.
이렇게 하여 얻어진 하프톤형 위상 시프트 마스크용의 포토마스크 블랭크를 이용하여, 실시예 2와 마찬가지로，하프톤형 위상 시프트 마스크를 제작하였다. 단，본 실시예에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 전사 영역 내의 차광막 패턴을 제거하지 않고, 마스크 패턴에서의 광 투과부(마스크 패턴이 형성되고 있지 않고 투명 기판이 노출하고 있는 부분)의 경계부를 제외한 부분에 차광막을 형성시켜 두었다.
그 결과, 투광성 기판 위에, 70㎚의 라인 앤드 스페이스의 하프톤형 위상 시프터막 패턴이 형성된 포토마스크를 제작할 수 있었다. 또한，글로벌 로딩 에러는 실용상 허용할 수 있는 수치에 들어갔다.
도 4에 도시한 하프톤형 위상 시프트 마스크는, 위상 시프터막의 마스크 패턴이 형성되어 있는 영역에 있어서, 마스크 패턴에서의 광 투과부(마스크 패턴이 형성되어 있지 않고 투명 기판이 노출되어 있는 부분)와의 경계부를 제외한 부분에 차광막을 형성시켜 둠으로써, 본래는 완전히 차광되는 것이 바람직한 부분의 차광을 보다 완전하게 하도록 한 것이다. 즉, 마스크 패턴이 형성되어 있는 영역 내에 있어서는, 마스크 패턴인 위상 시프터막에 본래 요구되는 기능은, 광 투과부와의 경계부만으로 위상을 시프트시킨 광을 통과시키면 되고, 다른 대부분(상기 경계부를 제외한 부분)은, 오히려 완전히 차광하는 것이 바람직하기 때문이다. 본 실시예와 같이, 노광광에 대한 투과율이 높은 위상 시프터막을 구비하는 경우에는, 본 실시예의 포토마스크의 형태가 특히 바람직하다.
<실시예 4>
실시예 2에서의 하프톤형 위상 시프터막(4) 위에 형성하는 차광막(2)을, 이하의 조건에서 스퍼터 성막한 이외에는 실시예 2와 마찬가지로 하여 포토마스크 블랭크 및 포토마스크를 제작하였다. 하프톤형 위상 시프터막 위의 차광막은, 스퍼터링 장치를 이용하여, 스퍼터 타겟에 크롬 타겟을 사용하고, 아르곤 가스와 질소 가스와 헬륨 가스의 혼합 가스(Ar: 15체적％, N2: 30체적％, He: 55체적％) 분위기속에서 반응성 스퍼터링을 행하여 차광층을 형성한 후, 아르곤 가스와 질소 가스와 메탄 가스와 헬륨 가스의 혼합 가스(Ar: 54체적％, N2: 10체적％, CH4: 6체적％, He: 30체적) 분위기속에서 반응성 스퍼터링을 행하고, 계속해서, 아르곤 가스와 일산화질소 가스의 혼합 가스(Ar: 90체적％, NO: 10체적％) 분위기속에서 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 반사 방지층을 형성하여，차광막으로 하였다. 또한, 차광층 및, 반사 방지층 성막 시의 스퍼터링 장치의 파워, 전체 가스압은, 실시예 1과 마찬가지의 조건에서 행하고, 차광막의 막 두께는, 48㎚로 하였다.
본 실시예의 차광막을 러더퍼드 후방 산란 분석에 의한 차광막의 깊이 방향 의 조성 분석을 행한 바, 크롬을 기준(즉, 1)으로 하였을 때의 질소는, 차광막의 깊이 방향으로 균일하게 함유되어 있는 것을 확인하였다.
또한，본 실시예의 차광막을 X선 회절에 의한 분석을 행한 바, 회절 피크 강도가 약하고 결정성도 그다지 높지 않은 막이었다.
이렇게 하여 얻어진 하프톤형 위상 시프트 마스크용 포토마스크 블랭크를 이용하여, 실시예 2와 마찬가지로，하프톤형 위상 시프트 마스크를 제작하였다.
그 결과, 투광성 기판 위에, 70㎚의 라인 앤드 스페이스의 하프톤형 위상 시프터막 패턴이 형성된 포토마스크를 제작할 수 있었다. 또한，글로벌 로딩 에러는 실용상 허용할 수 있는 수치에 들어갔다.
<비교예>
스퍼터링 타겟에 크롬 타겟을 사용하고, 아르곤 가스와 질소 가스의 혼합 가스(Ar: 70체적％, N2: 30체적％) 분위기속에서 반응성 스퍼터링을 행하여 투광성 기판(1) 위에 차광층을 형성하고，그 후, 아르곤 가스와 메탄 가스의 혼합 가스(Ar: 90체적％, CH4: 10체적％) 분위기속에서 반응성 스퍼터링을 행하고, 계속해서, 아르곤 가스와 일산화질소 가스의 혼합 가스(Ar: 90체적％, NO: 10체적％) 분위기속에서 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 반사 방지층을 형성하고，합성 석영 글래스로 이루어지는 투광성 기판(1) 위에 차광막(2)을 형성하였다. 또한, 상기 차광층 성막시의 스퍼터링 장치의 파워는 0.33㎾, 전체 가스압은 0.28파스칼(Pa), 반사 방지층 성막시의 스퍼터링 장치의 파워는 0.33㎾, 전체 가스압은 0.28파스칼(Pa)의 조 건에서 차광막을 형성하였다. 차광막의 막 두께는, 70㎚이었다.
본 비교예의 차광막을 X선 회절에 의한 분석을 행한 바, 회절 각도 2θ가 43.993deg와 45.273deg인 2개의 회절 피크가 검출되어, 본 비교예의 차광막이 CrN(200)과 Cr(110)이 혼재하는 막인 것이 판명되었다.
또한，본 비교예의 차광막의 러더퍼드 후방 산란 분석에 의한 차광막의 깊이 방향의 조성 분석 결과를 행한 바, 크롬을 기준으로 하였을 때에 질소가 차광막의 깊이 방향으로 균일하게는 함유되어 있지 않고, 특히 차광층에서는 깊이 방향으로 질소가 감소되어 있는 것을 알았다.
다음으로，상기 포토마스크 블랭크 위에, 화학 증폭형 레지스트인 전자선 묘화용 레지스트막(후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사 제조: FEP171)을 형성하였다. 레지스트막의 형성은, 스피너(회전 도포 장치)를 이용하여, 회전 도포하였다. 또한, 상기 레지스트막을 도포 후, 가열 건조 장치를 이용하여 소정의 가열 건조 처리를 행하였다.
다음으로, 포토마스크 블랭크 위에 형성된 레지스트막에 대하여, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴 묘화(80㎚의 라인 앤드 스페이스 패턴)을 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴을 형성하였다.
다음으로，상기 레지스트 패턴을 따라, 차광막층과 반사 방지층으로 이루어지는 차광막(2)의 드라이 에칭 처리를 행하여 차광막 패턴(2a)을 형성하였다. 드라이 에칭 가스로서, 염소(Cl2) 가스와 산소(O2) 가스의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)를 이 용하였다. 이 때, 차광막 전체의 에칭 속도는, 2.4Å/초이었다. 차광막의 깊이 방향에서의 에칭 속도는, 차광막의 표면측과 투광성 기판측에서는 동일하였다.
본 비교예에서는, 차광막(2)에서의 드라이 에칭 속도가 느리기 때문에, 차광막(2)의 드라이 에칭 시간이 길어져, 단면 형상이 양호한 차광막 패턴이 얻어지지 않았다. 또한，드라이 에칭 시간이 길어짐으로써, 레지스트막을 두껍게 형성할 필요가 있었기 때문에, 양호한 해상성, 패턴 정밀도가 얻어지지 않았다. 또한, 차광막의 깊이 방향을 향하여 드라이 에칭 속도가 대략 일정하게 되었기 때문에, 글로벌 로딩 에러가 커져서, 글로벌 로딩 에러는 실용상 허용할 수 있는 수치에 들어가지 않았다.
<반도체 장치의 제조 방법>
실시예 1 내지 4에 의해 얻어진 포토마스크를 노광 장치에 세트하고, 반도체 기판 위의 레지스트막에 패턴 전사를 행하여，반도체 장치를 제작한 바, 반도체 기판 위에 형성된 회로 패턴의 결함도 없고, 양호한 반도체 장치를 얻을 수 있었다.

Claims (12)

  1. 투광성 기판 위에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크에 있어서,
    상기 포토마스크 블랭크는, 상기 차광막 위에 형성되는 마스크 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭 처리에 의해, 상기 차광막을 패터닝하는 포토마스크의 제작 방법에 대응하는 드라이 에칭 처리용 포토마스크 블랭크이고,
    상기 차광막은, 크롬(Cr)과 질소(N)를 함유하는 재료로 이루어지며, 또한, X선 회절에 의한 회절 피크가 CrN(200)이며,
    상기 차광막은, 그 차광막의 깊이 방향으로 균일한 조성의 CrN(200)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차광막은, 크롬(Cr)을 기준으로 하였을 때에 질소(N)가 깊이 방향으로 균일하게 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차광막의 표면 근방과, 투광성 기판측의 차광막 계면을 제외한 영역에 있어서, 크롬(Cr)을 1로 하였을 때의 질소(N)의 비율의 평균값이 ±0.05인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막은, 산소를 더 함유하고，표면측으로부터 투광성 기판측을 향하여 산소의 함유량이 감소되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막의 상층부에 산소를 함유하는 반사 방지층을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투광성 기판과 상기 차광막 사이에, 하프톤형 위상 시프터막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 포토마스크 블랭크에서의 상기 차광막을 드라이 에칭에 의해 패터닝하여 상기 투광성 기판 위에 차광막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  8. 제6항의 포토마스크 블랭크에서의 상기 차광막을 드라이 에칭에 의해 패터닝하여 차광막 패턴을 형성한 후, 그 차광막 패턴을 마스크로 하여, 드라이 에칭에 의해 상기 하프톤형 위상 시프터막을 패터닝하여 상기 투광성 기판 위에 하프톤형 위상 시프터막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  9. 제7항의 포토마스크에서의 상기 차광막 패턴을 포토리소그래피법에 의해, 반도체 기판 위에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  10. 제8항의 포토마스크에서의 상기 하프톤형 위상 시프터막 패턴을 포토리소그래피법에 의해, 반도체 기판 위에 패턴을 전사하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막은, Cr(110) 성분이 함유되지 않는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막의 질소 함유량은, 15∼80원자%인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
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