KR101344653B1 - 마스크 블랭크 및 마스크 - Google Patents

Abstract

차광성막의 패터닝의 해상성을 높인다. 화학 증폭형 레지스트막(20)이 형성되는 마스크 블랭크(10)로서, 기판(12)과, 기판(12) 위에 형성된 차광성막(13)과, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 실활을 억제하기 위해 차광성막(13) 위에 형성된 레지스트 기초막(18)을 구비하고, 패터닝된 화학 증폭형 레지스트막(20)을 마스크로 하여 차광성막(13)을 에칭하는 경우에, 실활 억제막(18)의 에칭 레이트가 화학 증폭형 레지스트막(20)의 에칭 레이트보다도 빠르다.

Description

마스크 블랭크 및 마스크 {MASK BLANK AND MASK}

본 발명은, 반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스 등의 제조에서 사용되는 마스크 블랭크 및 마스크에 관한 것이다.

예를 들면, 반도체 디바이스의 미세 가공 기술에 이용되는 포토마스크(레티클)는, 투명 기판 위에 형성된 전사 패턴으로 되는 박막인 차광성막을 패터닝함으로써 제조된다. 차광성막의 패터닝은, 예를 들면, 레지스트 패턴을 마스크로 한 드라이 에칭에 의해 행해진다. 레지스트 패턴은, 예를 들면, 전자선 리소그래피법 등에 의해 형성된다.

최근, 마스크 제조 분야에서, 전자선 리소그래피법에서 이용하는 전자선의 가속 전압을 50 keV 이상으로 하는 것이 검토되고 있다. 이것은, 전자선 레지스트 내를 통과하는 전자선의 전방 산란을 적게 함과 함께, 전자 빔의 집속성을 높임으로써, 보다 미세한 레지스트 패턴이 해상되도록 할 필요가 있기 때문이다. 전자선의 가속 전압이 낮으면 레지스트 표면이나 레지스트 내에서 전방 산란이 생기고, 전방 산란이 있으면 레지스트의 해상성이 악화된다. 그러나, 전자선의 가속 전압을 50 keV 이상으로 한 경우, 가속 전압에 반비례하여 전방 산란이 감소하고 전방 산란에 의해 레지스트에 부여되는 에너지가 감소하기 때문에, 예를 들면, 10∼20 keV 등의 가속 전압시에 사용하고 있었던 전자선 레지스트에서는 레지스트의 감도가 부족하여, 스루풋이 떨어지게 된다. 따라서, 마스크 제조 분야에서도, 반도체 웨이퍼의 미세 가공 기술에 이용되고 있는 화학 증폭형 레지스트막을 사용할 필요가 생기게 되었다. 화학 증폭형 레지스트막은, 높은 가속 전압에 대하여 감도가 높고, 게다가 높은 해상성을 갖는다.

여기에서, 마스크 제조 분야에서 화학 증폭형 레지스트막을 사용한 경우, 예를 들면 기초막인 차광성막의 표면 근방의 막 밀도가 비교적 성긴 상태나 거친 상태이면, 화학 증폭형 레지스트막의 실활의 문제가 생길 수 있는 것이 알려져 있다. 구체적으로는, 기초막으로 되는 차광성막과 화학 증폭형 레지스트막의 계면에서, 패터닝 중의 산 촉매 반응이 저해되어, 레지스트 패턴의 끝자락 부분에서 해상성이 악화되는 경우가 있다. 이 경우, 예를 들면, 포지티브형의 화학 증폭형 레지스트막에서는 헤밍, 네가티브형에서는 씹힘과 같은 형상 불량이 생긴다.

이 원인은, 예를 들면, 노광에 의해 화학 증폭형 레지스트막 내에 생성되는 산이 산화 크롬 표면의 염기 성분에 의해 억제(켄치)되는 것이나, 산이 차광성막측으로 확산하게 되는 것 등에 의해, 차광성막과의 계면에서의 화학 증폭형 레지스트막의 감도가 외관상 저하하기 때문이라고 생각된다. 종래, 이 문제를 해결하기 위해, 마스크 블랭크에 실활 억제막을 형성한 구성이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1에는, 실리사이드계 재료의 무기막이나, 유기 바크 등을 중간층(실활 억제막)으로서 도입하는 구성이 개시되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-107675호 공보

본원 발명자는, 실활 억제막을 형성함으로써 생기는 문제점에 대하여 예의 연구를 행하였다. 그리고, 실활 억제막의 영향에 의해, 차광성막의 패터닝의 해상성이 저하하게 되는 문제가 있는 것을 발견하였다. 예를 들면, 화학 증폭형 레지스트막의 레지스트 패턴을 마스크로 하여 실활 억제막 및 차광성막을 드라이 에칭하는 경우에, 실활 억제막을 에칭하고 있는 동안에 화학 증폭형 레지스트막도 에칭되게 되어, 레지스트 패턴의 해상성이 저하하게 되는 경우가 있었다. 이러한 경우, 형성 직후의 레지스트 패턴의 해상성이 높았다고 하여도, 차광성막이 에칭되는 시점에서는 레지스트 패턴의 해상성이 저하하게 된다. 또한, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭되는 차광성막의 패터닝의 해상성도 저하하게 된다. 그 때문에, 종래, 마스크 제조 분야에서, 화학 증폭형 레지스트막을 사용하였다고 하여도, 반도체 디자인 룰에서 65 nm, 나아가 45 nm 등의 패턴의 선폭이 협피치화되면, 차광성막의 패터닝의 해상성을 충분히 높일 수 없는 경우가 있었다.

또한, 본원 발명자는, 마스크 제조 분야에서 화학 증폭형 레지스트막을 사용하는 것 자체에 의해 생기는 문제점에 대해서도 더욱 예의 연구를 행하였다. 그리고, 화학 증폭형 레지스트막에 접하는 기초막의 조성에 따라서는, 화학 증폭형 레지스트막과 기초막의 밀착성이 충분히 얻어지지 않는 경우가 있는 것을 발견하였다. 예를 들면, 기초막이 규소를 함유하는 규소 함유막인 경우, 화학 증폭형 레지스트막과 규소 함유막의 밀착성이 부족하여, 현상 중에 레지스트 패턴이 소실되게 되는 경우가 있었다. 또한, 도포성이 충분하지 않아, 균일한 화학 증폭형 레지스트막을 형성하는 것이 어려운 경우가 있었다.

따라서, 본 발명은, 상기의 과제를 해결할 수 있는, 마스크 블랭크 및 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 이하의 구성을 갖는다.

<구성 1> 화학 증폭형 레지스트막이 형성되는 마스크 블랭크로서, 기판과, 상기 기판 위에 형성되는, 전사 패턴으로 되는 박막, 또는 전사 패턴을 형성하기 위한 박막과, 상기 화학 증폭형 레지스트막과 상기 박막 사이에 형성되는 레지스트 기초막을 구비하고, 상기 박막에는, 금속, 및 산소와 질소 중 적어도 한쪽의 원소가 함유되어 있고, 패터닝된 상기 화학 증폭형 레지스트막을 마스크로 하여 상기 박막을 에칭하는 경우에, 상기 레지스트 기초막의 에칭 레이트가 상기 화학 증폭형 레지스트막의 에칭 레이트보다도 빠르다.

전사 패턴으로 되는 박막이나, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막과 화학 증폭형 레지스트막 사이에, 화학 증폭형 레지스트막의 에칭 레이트보다도 느린 레지스트 기초막을 형성한 경우, 레지스트 기초막을 에칭하고 있는 동안에 화학 증폭형 레지스트막도 에칭되게 되므로, 전사 패턴으로 되는 박막이나 전사 패턴을 형성하기 위한 박막(예를 들면, 차광성막)의 해상성 향상에 대하여 레지스트 기초막이 저해 요인으로 되는 경우가 있다. 그 때문에, 이러한 경우에는, 레지스트 기초막(예를 들면, 실활 억제 기능을 가진 레지스트 기초막)에 의해 레지스트 패턴의 해상성을 높였다고 하여도, 실질상 마스크 해상성의 향상으로는 이어지지 않을 우려가 있다. 또한, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 에칭에 의해 상기 박막을 패터닝할 때에, 박막의 에칭 레이트가 느리면, 박막의 패터닝이 끝나기 전에 레지스트 패턴이 소실되는 것으로 이어져, 박막의 패턴 정밀도가 악화하게 된다. 그러나, 구성 1과 같이 한 경우, 화학 증폭형 레지스트막의 에칭 레이트에 대하여 에칭 레이트가 빠르기 때문에, 레지스트 기초막을 에칭하고 있는 동안에 화학 증폭형 레지스트막의 에칭을 억제시키고, 또한, 박막에, 금속, 및 산소와 질소 중 적어도 한쪽의 원소를 함유함으로써, 박막의 에칭 레이트를 빠르게 할 수 있다. 그 때문에, 레지스트 패턴 형성 직후의 해상성을 유지한 채, 전사 패턴으로 되는 박막이나 전사 패턴을 형성하기 위한 박막을 에칭할 수 있다. 이에 의해, 전사 패턴으로 되는 박막이나 전사 패턴을 형성하기 위한 박막의 패터닝의 해상성을 높여, 박막 패턴의 선폭 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 화학 증폭형 레지스트막이란, 예를 들면, 노광에 의해 레지스트막 내에 생성되는 촉매 물질의 산이, 계속해서 행해지는 열 처리 공정에서 폴리머의 용해성을 제어하는 관능기 혹은 관능 물질과 반응함으로써 레지스트 기능을 발현하는 레지스트막이다. 레지스트 기능을 발현한다는 것은, 예를 들면, 관능기 등을 떼어냄으로써 알칼리에 용해하게 되는 것이다. 화학 증폭형 레지스트막은, 50 keV 이상의 가속 전압으로 가속된 전자선에 의해 레지스트 묘화(노광)되는 것이 바람직하다.

<구성 2> 화학 증폭형 레지스트막이 형성되는 마스크 블랭크로서, 기판과, 상기 기판 위에 형성되는, 전사 패턴으로 되는 박막과, 상기 박막 위에 형성되는, 규소를 함유하는 재료로 이루어지는 규소 함유막과, 상기 화학 증폭형 레지스트막과 상기 규소 함유막 사이에 형성되는 레지스트 기초막을 구비하고, 상기 레지스트 기초막은, 유기 재료로 이루어지고, 패터닝된 상기 화학 증폭형 레지스트막을 마스크로 하여 상기 규소 함유막을 에칭하는 경우에, 상기 레지스트 기초막의 에칭 레이트가 상기 화학 증폭형 레지스트막의 에칭 레이트보다도 빠르다. 이와 같이 구성하면, 규소 함유막과 화학 증폭형 레지스트막의 밀착성을 개선할 수 있다. 그 때문에, 규소 함유막 위에 화학 증폭형 레지스트막을 적절하게 형성할 수 있다. 또한, 이 규소 함유막은, 예를 들면, 전사 패턴으로 되는 박막을 패터닝할 때에 사용하는 하드 마스크로서 이용되는 막이다. 이와 같이 구성하면, 하드 마스크 블랭크에서 화학 증폭형 레지스트막을 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 구성 1과 마찬가지의 이유에 의해, 규소 함유막의 패터닝의 해상성을 높여, 규소 함유막 패턴의 선폭 정밀도를 높일 수 있다.

<구성 3> 레지스트 기초막의 막 두께는 25 nm 이하이다. 이와 같이 하면, 레지스트 기초막을 에칭하고 있는 동안에 화학 증폭형 레지스트막이 거의 에칭되지 않기 때문에, 레지스트 패턴 형성 직후의 해상성을 유지한 채, 전사 패턴으로 되는 박막이나 전사 패턴을 형성하기 위한 박막의, 패터닝의 해상성을 더욱 높일 수 있다.

<구성 4> 화학 증폭형 레지스트막의 막 두께는 300 nm 이하이다. 이와 같이 구성하면, 반도체 디자인 룰 65 nm 이하로 요구되는 박막 패턴의 해상성이 얻어진다.

<구성 5> 박막은, 크롬 및, 산소와 질소 중 적어도 한쪽의 원소가 함유되어 있다. 또한, 박막의 상층부에 반사 방지 기능을 갖게 하여도 된다. 반사 방지 기능을 갖게 하기 위해서는, 상층부의 재료로서, 산화 크롬이나 질화 크롬, 산화 질화 크롬을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 박막의 기판측에는, 박막의 기초막과의 밀착성을 양호하게 하기 위해, 박막의 하층부로서, 질소를 함유하는 질화 크롬을 가져도 된다. 크롬 및, 산소와 질소 중 적어도 한쪽의 원소가 함유된 박막을 이용한 경우, 박막은, 예를 들면, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 염소계 가스를 이용하여 드라이 에칭된다. 이 경우에, 레지스트 기초막의 에칭 레이트가 화학 증폭형 레지스트막의 에칭 레이트보다도 빠른 경우라도, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 패터닝하는 박막의 에칭 레이트가 느리다고 하면, 박막 패턴의 해상성의 향상을 도모할 수 없다. 그러나, 구성 5와 같이 하면, 박막의 에칭 레이트(드라이 에칭 레이트)를 빠르게 할 수 있기 때문에, 박막 패턴의 해상성, 위치 정밀도가 양호하게 된다.

<구성 6> 마스크 블랭크는, 화학 증폭형 레지스트에 의한 레지스트 패턴을 마스크로 하여 염소를 함유하는 염소계 가스의 드라이 에칭 가스에 의한 드라이 에칭 처리에 의해, 전사 패턴으로 되는 박막이나 전사 패턴을 형성하기 위한 박막을 패터닝하는 마스크의 제작 방법에 대응하는 드라이 에칭 처리용의 마스크 블랭크가 바람직하다.

<구성 7> 마스크 블랭크는, 화학 증폭형 레지스트막을 더 구비한다. 이와 같이 구성하면, 전사 패턴으로 되는 박막이나 전사 패턴을 형성하기 위한 박막의 해상성을 적절하게 높일 수 있다. 또한, 화학 증폭형 레지스트막의 실활을 적절하게 억제할 수 있다.

<구성 8> 구성 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크에서의 박막을 패터닝하여 형성된 전사 패턴을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크. 이와 같이 구성하면, 구성 1 내지 7과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기에서, 마스크 블랭크에는, 포토마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크 블랭크, 반사형 마스크 블랭크, 임프린트용 전사 플레이트 기판도 포함된다. 또한, 마스크 블랭크에는, 화학 증폭형 레지스트막을 갖는 마스크 블랭크, 화학 증폭형 레지스트막 형성 전의 마스크 블랭크가 포함된다. 화학 증폭형 레지스트막 형성 전의 마스크 블랭크에는, 전사 패턴으로 되는 박막, 또는 전사 패턴을 형성하기 위한 박막 위에 레지스트 기초막이 형성된 마스크 블랭크도 포함된다. 위상 시프트 마스크 블랭크에는, 하프톤막 위에 크롬계 재료 등의 차광성막이 형성되는 경우를 포함한다. 또한, 이 경우, 전사 패턴으로 되는 박막은, 하프톤막이나 차광성막을 가리킨다. 또한, 반사형 마스크 블랭크의 경우에는, 다층 반사막 위, 또는 다층 반사막 위에 형성된 버퍼층 위에, 전사 패턴으로 되는 탄탈계 재료나 크롬계 재료의 흡수체막이 형성되는 구성, 임프린트용 전사 플레이트의 경우에는, 전사 플레이트로 되는 기재 위에 크롬계 재료 등의 전사 패턴 형성용 박막이 형성되는 구성을 포함한다. 마스크에는, 포토마스크, 위상 시프트 마스크, 반사형 마스크, 임프린트용 전사 플레이트가 포함된다. 마스크에는 레티클이 포함된다.

또한, 상기에서 차광성막에는, 노광광을 차단하는 차광성막, 차광 기능과 위상 시프트 기능을 갖는 하프톤막이 포함된다. 이 차광성막의 막 재료, 막 조성, 막 구조, 막 두께 등은 특별히 한정되지 않는다. 차광성막의 재료로서는, 크롬 단체나, 크롬에 산소, 질소, 탄소로 이루어지는 원소를 적어도 1종 함유하는 것(Cr를 함유하는 재료), 또는, LEAR(Low Energy Activation Resist)용으로서 아세탈계 레지스트나 HEAR(High Energy Activation Resist)용으로서 SCAP계 레지스트 등의 화학 증폭형 레지스트막을 차광성막 위에 직접 형성한 경우에, 레지스트 패턴의 저부에 헤밍이나 씹힘이 생기는 막 재료 등을 들 수 있다.

차광성막의 막 조성은, 광학 특성(포토마스크 블랭크에서는, 광학 농도, 반사율 등, 위상 시프트 마스크 블랭크에서는, 투과율, 위상 시프트량 등)이나 패턴 형상이 양호하게 되는 에칭 특성(깊이 방향에서의 에칭 레이트) 등에 따라서 적절하게 조정된다. 차광성막의 막 구조로서는, 상기 막 재료로 이루어지는 단층, 복수층 구조로 할 수 있다. 또한, 서로 다른 조성에서는, 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화한 막 구조로 할 수도 있다. 차광성막의 막 두께는, 광학 특성(포토마스크 블랭크에서는, 광학 농도 등, 위상 시프트 마스크 블랭크에서는, 투과율, 위상 시프트량 등)에 따라서 적절하게 조정된다. 포토마스크 블랭크의 경우, 차광성막의 막 두께는, 예를 들면, 30∼150 nm이다. 위상 시프트 마스크 블랭크의 경우, 차광 기능과 위상 시프트 기능을 갖는 하프톤막의 막 두께는, 예를 들면, 50∼150 nm이다.

본 발명에 의하면, 화학 증폭형 레지스트막을 이용한 경우에, 전사 패턴으로 되는 박막이나, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막의 패터닝의 해상성을 높여, 박막 패턴의 선폭 정밀도를 높일 수 있다. 또한, 화학 증폭형 레지스트막의 기초막에 규소를 함유하는 규소 함유막을 이용한 경우에, 규소 함유막과 화학 증폭형 레지스트막의 밀착성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 마스크 블랭크(10)의 일례를 도시하는 도면으로서, (a)는 마스크 블랭크(10)의 구성의 일례를 도시하고, (b)는 노광ㆍ현상 처리에 의해 화학 증폭형 레지스트막(20)이 패터닝된 상태를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 마스크 블랭크(10)의 일례를 도시하는 도면으로서, (a)는 마스크 블랭크(10)의 구성의 일례를 도시하고, (b)는 전자선 리소그래피법에 의해 화학 증폭형 레지스트막(20)이 패터닝된 상태를 도시하는 도면.

이하, 본 발명에 따른 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 마스크 블랭크(10)의 일례를 도시한다. 도 1의 (a)는, 마스크 블랭크(10)의 구성의 일례를 도시한다. 본 예에서, 마스크 블랭크(10)는, 바이너리 마스크용의 마스크 블랭크로서, 투명 기판(12), 차광성막(13)(차광층(14)과, 반사 방지층(16)의 적층막), 레지스트 기초막(18), 및 화학 증폭형 레지스트막(20)을 구비한다.

투명 기판(12)은, 예를 들면, 합성 석영 기판 또는 소다라임 글래스 등의 재료로 이루어진다. 차광성막(13)은, 전사 패턴으로 되는 박막의 일례로서, 차광층(14)과 반사 방지층(16)의 적층막이다. 차광층(14)은, 투명 기판(12) 위에, 질화 크롬막(22) 및 탄화 질화 크롬막(24)을 이 순서대로 갖는다. 질화 크롬막(22)은, 질화 크롬(CrN)을 주성분으로 하는 층으로서, 예를 들면 10∼20 nm의 막 두께를 갖는다. 탄화 질화 크롬막(24)은, 탄화 질화 크롬(CrCN)을 주성분으로 하는 층으로서, 예를 들면 25∼60 nm의 막 두께를 갖는다.

반사 방지층(16)은, 크롬에 산소 및 질소가 함유되어 있는 막(CrON막)으로서, 탄화 질화 크롬막(24) 위에 형성된다. 반사 방지층(16)의 막 두께는, 예를 들면, 15∼30 nm이다. 반사 방지층(16)은, 산화 크롬(CrO)을 주성분으로 하는 막이어도 된다.

차광성막(13)은, 상기한 바와 같이, 투명 기판(12)측으로부터 질화 크롬막(22), 탄화 질화 크롬막(24), 산화 질화 크롬막의 재료로 구성되고, 차광성막 전체에 크롬 및, 산소 및 질소 중 적어도 한쪽의 원소가 함유되어 있기 때문에, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 염소계 가스를 이용한 드라이 에칭시의 드라이 에칭 레이트를 빠르게 할 수 있으므로, 드라이 에칭시에서의 화학 증폭형 레지스트막의 데미지도 억제되고, 협피치의 미세한 박막 패턴(전사 패턴)을 형성할 수 있다.

레지스트 기초막(18)은, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 실활을 억제하기 위한 층으로서, 차광성막(13) 위에 형성된다. 레지스트 기초막(18)의 막 두께는, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 막 두께, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광성막(13)을 패터닝할 때의 화학 증폭형 레지스트막 및 레지스트 기초막의 에칭 레이트에 따라서 적절하게 조정된다. 예를 들면, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 막 두께가 300 nm 이하인 경우, 레지스트 기초막(18)의 막 두께는 25 nm 이하가 바람직하고, CD 바이어스의 관점으로부터 20 nm 이하가 바람직하다. 또한, 실활 억제 기능의 관점으로부터는, 레지스트 기초막(18)의 막 두께는 1 nm 이상이 바람직하다. 상기 관점을 감안하여, 레지스트 기초막(18)의 막 두께는 1∼25 nm, 3∼20 nm, 5∼15 nm가 바람직하다.

본 예에서, 레지스트 기초막(18)은, 화학 증폭형 레지스트막(20)에 대하여 레지스트 패턴을 형성할 때에 사용하는 현상액에 대하여 내성을 갖고, 또한, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광성막(13)을 에칭할 때에 사용하는 에천트에 대하여, 에칭 레이트를 빠르게 하는 원소, 즉, 레지스트 기초막의 에칭시에, 레지스트 기초막에 함유되어 있는 원소(활성종)를 방출함으로써, 에천트에 작용하는 원소를 함유한 유기막이나 무기막으로 구성된다. 레지스트 기초막(18)에 함유되는 상기 원소는, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광성막(13)을 에칭할 때에, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 에칭 레이트보다도 레지스트 기초막(18)의 에칭 레이트가 빨라지도록 적절하게 그 양이 조정된다. 또한, 레지스트 기초막(18)으로서, 유기막을 이용하면, 매우 얇은 막 두께로 충분한 실활 억제 기능을 발휘시킬 수 있고, 에칭 레이트를 적절하게 높일 수 있으며, 또한, 화학 증폭형 레지스트막(20)과의 밀착성도 양호해지기 때문에 바람직하다. 레지스트 기초막에 에칭 레이트를 빠르게 하는 원소(활성종)를 함유시키는 방법으로서는, 레지스트 기초막 표면에 대하여, 상기 원소를 이온 주입하는 방법이나, 유기막인 경우에서는, 상기 방법 이외에 상기 원소를 함유하는 유기 화합물을 선택하여 레지스트 기초막(18)으로 함으로써 얻어진다. 또한, 통상적으로 마스크 블랭크로서는, 레지스트 기초막(18) 위에는, 화학 증폭형 레지스트막(20)이 형성된다.

또한, 본 실시 형태의 변형예에서, 마스크 블랭크(10)는, 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크이어도 된다. 이 경우, 마스크 블랭크(10)는, 예를 들면, 투명 기판(12)과 차광성막(13) 사이에, 위상 시프트막을 더 구비한다. 위상 시프트막으로서는, 예를 들면, 크롬계(CrO, CrF 등), 몰리브덴계(MoSiON, MoSiN, MoSiO 등), 텅스텐계(WSiON, WSiN, WSiO 등), 실리콘계(SiN 등)의 각종 공지된 하프톤막을 이용할 수 있다. 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크(10)는, 위상 시프트막을, 차광성막(13) 위에 구비하여도 된다. 또한, 마스크 블랭크(10)는, 차광성막(13)으로서, 하프톤막을 구비하여도 된다.

도 1의 (b)는, 노광ㆍ현상 처리에 의해 화학 증폭형 레지스트막(20)이 패터닝된 상태를 도시한다. 이와 같이 패터닝된 화학 증폭형 레지스트막(20)을 마스크로 하여, 레지스트 기초막(18) 및 차광성막(13)을 에칭함으로써, 차광성막(13)을 패터닝하고, 마지막으로 화학 증폭형 레지스트막(20) 및 레지스트 기초막(18)을 제거하여, 전사 패턴으로 되는 차광성막 패턴이 투명 기판(12) 위에 형성된 포토마스크를 제조할 수 있다.

여기에서, 차광성막(13) 등을 에칭하는 조건에서, 레지스트 기초막(18)의 에칭 레이트는, 예를 들면 0.3 nm/초 이상, 보다 바람직하게는, 1.0 nm/초 이상, 더욱 바람직하게는, 2.0 nm/초 이상이다. 차광성막(13)을 에칭하는 조건이란, 패터닝된 화학 증폭형 레지스트막(20)을 마스크로 하여 차광성막(13)을 에칭하는 공정에서의 에칭 조건이다.

이 경우, 이 에칭 조건에서, 마스크로서 이용되는 화학 증폭형 레지스트막(20)이 에칭되는 에칭 레이트보다도, 레지스트 기초막의 에칭 레이트를 빠르게 한다. 그 때문에, 본 예에 의하면, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 해상성을 저하시키지 않고, 차광성막(13)을 에칭할 수 있다. 또한, 이에 의해, 차광성막(13)의 패터닝의 해상성을 높일 수 있다. 레지스트 기초막(18)의 에칭 레이트는, 예를 들면, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 에칭 레이트의 1.2∼10배이다. 보다 바람직하게는, 1.5∼5배이다.

<실시예>

이하, 본 발명의 제1 실시 형태의 실시예 및 비교예를 나타낸다.

<실시예 1>

투명 기판(12)으로서 사이즈 6 인치각, 두께 0.25 인치의 합성 석영 기판을 이용하여, 투명 기판(12) 위에, 차광층(14)으로서, 질화 크롬막(22) 및 탄화 질화 크롬막(24)을 각각 스퍼터링법으로 형성하였다. 계속해서, 반사 방지층(16)으로서, 산화 질화 크롬막을 형성하였다. 차광성막(13)은, 막 두께 방향의 대략 전역에 질소를 함유하는 것이었다. 차광성막(13)의 막 두께는 68 nm로 하였다.

또한, 유기막(후지 필름 일렉트로닉스 마테리얼즈사 제조: FKB-15B)을 회전 도포법으로 30 nm 도포하여, 레지스트 기초막(18)을 형성하였다. 그 후, 핫 플레이트에서 200 ℃로 10분 열 처리하여, 레지스트 기초막(18)을 건조시켰다. 다음으로, 화학 증폭형 레지스트막(20)으로서, 전자선 노광용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(FEP171: 후지 필름 일렉트로닉스 마테리얼즈사 제조)를 회전 도포법으로 두께 300 nm로 도포하고, 그 후, 핫 플레이트에서 130 ℃로 10분 열 처리하여, 화학 증폭형 레지스트막(20)을 건조시키고, ArF 엑시머 레이저 노광용의 화학 증폭형 레지스트막을 갖는 포토마스크 블랭크인 마스크 블랭크(10)를 얻었다.

<비교예 1>

레지스트 기초막(18)을 형성하지 않은 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 비교예 1에 따른 마스크 블랭크를 얻었다.

<비교예 2>

레지스트 기초막으로서 유기막(도꾜 오까 고교사 제조: OSCAL930)을 이용한 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 비교예 2에 따른 마스크 블랭크를 얻었다.

실시예 1, 및 비교예 1, 2에 따른 마스크 블랭크에 대하여, 해상성의 차이를 비교하기 위해, 차광성막의 패터닝을 행하였다. 최초로, 각 마스크 블랭크를 전자선 노광 장치로 노광하고, 그 후, 노광 후의 베이킹 처리 및 현상 처리를 하여, 레지스트 패턴을 형성하였다. 이 노광은, 50 keV 이상의 가속 전압으로 가속된 전자선에 의해 행하였다.

계속해서, 레지스트 패턴을 마스크로 하고, 염소 가스와 산소 가스를 함유하는 에칭 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 레지스트 기초막(18) 및 차광성막(13)을 패터닝하였다. 또한, 이 드라이 에칭의 조건에서, 실시예 1의 레지스트 기초막(18)의 에칭 레이트는, 2 nm/초이다. 또한, 비교예 2의 레지스트 기초막의 에칭 레이트는, 0.2 nm/초로서, 실시예 1과 비교하여 낮다. 또한, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 드라이 에칭 레이트는 0.6 nm/초이었다. 따라서, 실시예 1의 레지스트 기초막(18)의 드라이 에칭 레이트는, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 드라이 에칭 레이트의 3.3배, 비교예 2의 레지스트 기초막(18)의 드라이 에칭 레이트는, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 드라이 에칭 레이트의 0.3배이었다.

실시예 1에서는, 레지스트 패턴의 끝자락 부분에 헤밍 형상의 돌기부가 형성되어 있지 않은 것이 확인되었다. 또한, 레지스트 패턴의 해상성의 저하가 생기지 않고, 차광성막(13)이 패터닝되어 있는 것이 확인되었다.

화학 증폭형 레지스트막(20) 및 레지스트 기초막(18)을 제거하여 포토마스크로 하고, 차광성막(13)의 돌기 부분(패턴 엣지의 까칠함)을 SEM(주사형 전자 현미경)으로 조사한 바, 약 10 nm 정도 이하의 까칠함이었다. 또한, 100 nm의 라인&스페이스 패턴이 해상되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 반도체 디자인 룰 65 nm에서 포토마스크에서 요구되는 패턴 선폭 정밀도를 만족하는 것이었다. 또한, 화학 증폭형 레지스트막(20) 및 레지스트 기초막(18)의 제거는, 농황산에 과산화수소수를 첨가한 레지스트 박리액에 침지함으로써 행하였다.

비교예 1에서는, 레지스트 패턴의 끝자락 부분에 헤밍 형상의 돌기부가 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 화학 증폭형 레지스트막을 제거하여 포토마스크로 하고, 차광성막의 돌기 부분(패턴 엣지의 까칠함)을 SEM(주사형 전자 현미경)으로 조사한 바, 약 30 nm 정도 이하의 까칠함이었다. 또한, 200 nm의 라인&스페이스 패턴이 해상되어 있는 것에 그치고 있었다.

비교예 2에서는, 드라이 에칭의 영향에 의해, 레지스트 패턴의 해상성의 저하가 생겼다. 그 때문에, 화학 증폭형 레지스트막 및 레지스트 기초막을 제거하여 포토마스크로 하고, 차광성막의 돌기 부분(패턴 엣지의 까칠함)을 SEM(주사형 전자 현미경)으로 조사한 바, 약 30 nm 정도 이하의 까칠함이었다. 또한, 200 nm의 라인&스페이스 패턴이 해상되어 있는 것에 그치고 있었다.

<비교예 3>

레지스트 기초막으로서, 에칭 레이트를 빠르게 하는 원소를 함유하지 않는 유기막을 이용한 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 비교예 3에 따른 마스크 블랭크를 얻었다. 또한, 상기와 마찬가지로 하여 패터닝의 평가를 행하였다. 또한, 비교예 3에서의 레지스트 기초막(18)의 에칭 레이트는, 0.5 nm/초로서, 화학 증폭형 레지스트막의 에칭 레이트의 0.8배이었다.

그 결과, 100 nm의 라인&스페이스 패턴이 해상되어 있는 것은 확인되었지만, 레지스트 패턴을 마스크로 하고, 염소 가스와 산소 가스를 함유하는 에칭 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 노출되어 있는 레지스트 기초막과, 차광성막을 연속하여 제거한 경우, 차광성막 패턴의 해상 악화를 야기하는 결과로 되었다. 그리고, 반도체 디자인 룰 65 nm에서 요구되고 있는 포토마스크의 패턴 선폭 정밀도를 만족하는 것은 아니었다.

<실시예 2>

레지스트 기초막의 분자량과, 드라이 에칭 레이트를 빠르게 하는 원소가 함유된 유기 화합물을 적절하게 선택함으로써, 레지스트 기초막(18)의 막 두께가 10 nm, 화학 증폭형 레지스트막의 에칭 레이트에 대하여 1.3배로 되도록 한 이외는 실시예 1과 마찬가지로 마스크 블랭크를 제작하고, 또한, 이 마스크 블랭크를 사용하여 포토마스크를 제작하였다. 그 결과, 차광성막(13)의 돌기 부분의 까칠함은, 약 10 nm 이하로 되고, 100 nm의 라인&스페이스 패턴이 해상되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 반도체 디자인 룰 65 nm에서 포토마스크에서 요구되는 패턴 선폭 정밀도를 만족하는 것이었다.

도 2는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 마스크 블랭크(10)의 일례를 도시한다. 도 2의 (a)는, 마스크 블랭크(10)의 구성의 일례를 도시한다. 또한, 이하에 설명하는 점을 제외하고, 도 2에서, 도 1과 동일 또는 마찬가지의 구성에 대해서는, 도 1과 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다. 본 예에서, 마스크 블랭크(10)는, 투명 기판(12), 차광성막(13)(차광층(14)과, 반사 방지층(16)의 적층막), 규소 함유막(32)(규소를 함유하는 막), 유기 재료로 이루어지는 레지스트 기초막(34), 및 화학 증폭형 레지스트막(20)을 구비한다.

규소 함유막(32)은, 차광성막(13)을 패터닝할 때에 사용하는 하드 마스크용의 규소를 함유하는 막으로서, 차광성막(13) 위에 형성된다. 규소 함유막(32)의 막 두께는, 예를 들면 30 nm(예를 들면 25∼35 nm)이다. 규소 함유막(32)은, 예를 들면, MoSiO, MoSiN, 또는 MoSiON 등의, MoSi를 함유하는 막이어도 된다. 규소 함유막(32)은, TaSiO, TaSiN, TaSiON, WSiO, WSiN, WSiON, SiO, SiN, 또는 SiON 등의 막이어도 된다. 또한, 하드 마스크로서 이용되는 규소 함유막(32)은, 전사 패턴을 형성하기 위한 박막의 일례이다.

유기 재료로 이루어지는 레지스트 기초막(34)은, 규소 함유막(32)과 화학 증폭형 레지스트막(20)의 밀착성을 개선하기 위한 유기막으로서, 규소 함유막(32) 위에 형성된다. 규소 함유막(32)에 대한 유기 재료로 이루어지는 레지스트 기초막(34)의 밀착성은, 규소 함유막(32) 위에 화학 증폭형 레지스트막(20)을 형성한 경우의 규소 함유막(32)에 대한 화학 증폭형 레지스트막(20)의 밀착성보다도 높다.

또한, 본 예에서, 레지스트 기초막(34)은, 제1 실시 형태에서의 레지스트 기초막(18)(도 1 참조)과 동일 또는 마찬가지의 것이다. 그 때문에, 레지스트 기초막(34)은, 실활 억제 효과를 갖는 레지스트 기초막(18)으로서의 기능도 더 갖고 있다. 레지스트 기초막(34)의 막 두께는, 예를 들면, 25 nm 이하(예를 들면, 1∼25 nm)이다. 보다 바람직하게는, 1∼15 nm, 더욱 바람직하게는, 5∼10 nm이다. 또한, 통상적으로 마스크 블랭크로서는, 레지스트 기초막(34) 위에는, 화학 증폭형 레지스트막(20)이 형성된다.

도 2의 (b)는, 전자선 리소그래피법에 의해 화학 증폭형 레지스트막(20)이 패터닝된 상태를 도시한다. 이와 같이 패터닝된 화학 증폭형 레지스트막(20)을 마스크로 하여, 레지스트 기초막(34) 및 규소 함유막(32)이 에칭된다. 또한, 규소 함유막(32)을 마스크(하드 마스크)로 하여, 차광성막(13)이 에칭된다. 이에 의해, 차광성막(13)을 패터닝한 포토마스크를 제조할 수 있다.

여기에서, 규소 함유막(32)을 에칭하는 조건에서, 레지스트 기초막(34)의 에칭 레이트는, 예를 들면, 0.3 nm/초 이상, 보다 바람직하게는 1.0 nm/초 이상, 더욱 바람직하게는, 2.0 nm/초 이상이다. 규소 함유막(32)을 에칭하는 조건이란, 패터닝된 화학 증폭형 레지스트막(20)을 마스크로 하여 규소 함유막(32)을 에칭하는 공정에서의 에칭 조건이다.

이 경우, 이 에칭 조건에서, 마스크로서 이용되고 있는 화학 증폭형 레지스트막(20)이 에칭되는 에칭 레이트에 대하여, 레지스트 기초막(34)의 에칭 레이트를 빠르게 하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 본 예에 의하면, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 해상성을 저하시키지 않고, 규소 함유막(32)을 에칭할 수 있다. 또한, 이에 의해, 규소 함유막(32)의 패터닝의 해상성을 높일 수 있다. 또한, 하드 마스크로서 이용되는 규소 함유막(32)의 패터닝의 해상성이 높아짐으로써, 차광성막(13)의 해상성을 높일 수 있다. 레지스트 기초막(34)의 에칭 레이트는, 예를 들면, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 에칭 레이트의 1.2∼10배이다. 보다 바람직하게는, 1.5∼5배이다. 또한, 레지스트 기초막(34)의 에칭 레이트는, 화학 증폭형 레지스트막과의 밀착성을 개선하는 목적만이라면, 화학 증폭형 레지스트막(20)이 에칭되는 에칭 레이트에 대하여, 레지스트 기초막(34)의 에칭 레이트가 느려도 상관없다.

이하, 본 발명의 제2 실시 형태의 실시예 및 비교예를 나타낸다.

<실시예 3>

실시예 1과 마찬가지의 투명 기판(12)을 이용하여, 실시예 1과 마찬가지로 차광성막(13)을 형성하였다. 또한, 규소 함유막(32)으로서, MoSiON막을 형성하였다. 규소 함유막(32)의 막 두께는 30 nm로 하였다.

다음으로, 실시예 1과 동일한 재료의 유기막(후지 필름 일렉트로닉스 마테리얼즈사 제조: FKB-15B)을 회전 도포법으로 30 nm 도포하여, 레지스트 기초막(34)을 형성하였다. 그 후, 핫 플레이트에서 200 ℃로 10분 열 처리하여, 레지스트 기초막(34)을 건조시켰다. 다음으로, 실시예 1과 마찬가지로 화학 증폭형 레지스트막(20)을 형성하고, 화학 증폭형 레지스트막을 갖는 포토마스크 블랭크인 마스크 블랭크(10)를 얻었다.

<비교예 4>

레지스트 기초막(34)을 형성하지 않은 이외는 실시예 3과 마찬가지로 하여, 비교예 4에 따른 마스크 블랭크를 얻었다.

실시예 3, 및 비교예 4에 따른 마스크 블랭크에 대하여, 화학 증폭형 레지스트막과 규소 함유막의 밀착성의 차이를 비교하기 위해, 화학 증폭형 레지스트막의 패터닝을 행하였다. 최초로, 각 마스크 블랭크를 전자선 노광 장치에서 노광하고, 그 후, 노광 후의 베이킹 처리 및 현상 처리를 하여, 레지스트 패턴을 형성하였다. 이 노광은, 50 keV 이상의 가속 전압으로 가속된 전자선에 의해 행하였다.

실시예 3에서는, 레지스트 기초막(34)에 의해 화학 증폭형 레지스트막(20)과 규소 함유막(32)의 밀착성이 양호하며, 그 때문에, 원하는 라인&스페이스 패턴이 확실하게 형성되어 있는 것이 확인되었다.

비교예 4에서는, 화학 증폭형 레지스트막과 규소 함유막의 밀착성이 불충분하여, 현상 처리 중에 레지스트 패턴의 소실이 생겼다.

또한, 실시예 3에 따른 마스크 블랭크에 대하여, 계속해서, 레지스트 패턴을 마스크로 하고, 불소계의 에칭 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 레지스트 기초막(34) 및 규소 함유막(32)을 패터닝하였다. 실시예 3에서, 규소 함유막(32)을 에칭하는 조건하에서의 레지스트 기초막(34)의 에칭 레이트는, 화학 증폭형 레지스트막(20)의 에칭 레이트보다도 충분히 빨랐다. 그 때문에, 드라이 에칭의 영향에 의한 레지스트 패턴의 해상성의 저하는 생기지 않았다.

이상, 본 발명을 실시 형태를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는, 상기 실시 형태에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에, 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능한 것은, 당업자에게 명확하다. 그러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 청구 범위의 기재로부터 명확하다.

본 발명은, 반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스 등의 제조에서 사용되는 마스크 블랭크 및 마스크에 바람직하게 이용할 수 있다.

10: 마스크 블랭크
12: 투명 기판
13: 차광성막
14: 차광층
16: 반사 방지층
18: 레지스트 기초막
20: 화학 증폭형 레지스트막
22: 질화 크롬막
24: 탄화 질화 크롬막
32: 규소 함유막
34: 레지스트 기초막

Claims (7)

1. 삭제
2. 마스크의 제조 방법으로서,
   기판과, 상기 기판 위에 형성된 박막과, 상기 박막 위에 형성된 유기 재료로 이루어지는 레지스트 기초막과 상기 레지스트 기초막 위에 형성된 화학 증폭형 레지스트막이 구비된 마스크 블랭크를 준비하는 단계;
   상기 마스크 블랭크에 대해 노광 및 현상 처리를 행함으로써, 상기 화학 증폭형 레지스트막에 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
   상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 염소 또는 산소 중 적어도 하나를 포함하는 에칭 가스를 이용한 반응성 드라이 에칭에 의해, 상기 레지스트 기초막 및 상기 박막을 패터닝하는 단계; 및
   상기 화학 증폭형 레지스트막 및 상기 레지스트 기초막을 제거하는 단계를 포함하되,
   상기 마스크 블랭크를 준비하는 단계에 있어서, 막 두께가 300 nm 이하인 상기 화학 증폭형 레지스트막과, 막 두께가 30 nm 이하이며, 상기 에칭 가스에 의한 에칭 레이트가 상기 화학 증폭형 레지스트막의 에칭 레이트에 대해 1.2배 이상이고 5배 이하인 상기 레지스트 기초막과, 금속 및 산소와 질소 중 적어도 하나의 원소를 포함하는 상기 박막을 갖는 마스크 블랭크를 준비하는 것을 특징으로 하는,
   마스크의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 마스크 블랭크를 준비하는 단계에 있어서, 상기 박막과 상기 레지스트 기초막의 사이에 규소를 포함하는 재료로 이루어지는 규소 함유막이 포함되어 있는 마스크 블랭크를 준비하는 것을 특징으로 하는,
   마스크의 제조 방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 마스크 블랭크를 준비하는 단계에 있어서, 크롬 및 산소와 질소 중 적어도 하나의 원소가 포함되어 있는 상기 박막을 갖는 마스크 블랭크를 준비하는 것을 특징으로 하는,
   마스크의 제조 방법.
7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계에 있어서, 상기 노광은 전자선에 의한 것이고, 그 전자선의 가속 전압은 50eV 이상인 것을 특징으로 하는,
   마스크의 제조 방법.

Images