KR101375419B1 - 포토마스크 블랭크 및 포토마스크 - Google Patents

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요스케 고지마
가즈아키 치바
유이치 후쿠시마
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도판 인사츠 가부시키가이샤
신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

투명 기판 위에 배치되고 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 중지막, 에칭 중지막 위에 배치되고 전이 금속/규소 재료로 구성된 최소 1가지의 층을 포함하는 차광막, 및 차광막 위에 배치된 반사 방지막을 포함하는 포토마스크 블랭크를 제공한다. 차광막을 건조 에칭시켜서 패턴을 형성하는 경우, 패턴 밀도 의존으로 기인한 패턴 크기 변화가 감소되어, 포토마스크가 높은 정확도로 제조된다.
불소 건조 에칭, 염소 건조 에칭, 포토마스크 블랭크, 포토마스크

Description

포토마스크 블랭크 및 포토마스크{PHOTOMASK BLANK AND PHOTOMASK}
도 1은 본 발명의 제 1 구체예에서 한가지 예의 포토마스크 블랭크를 보여주는 단면도이며, 도 1A는 투명 기판 위에 직접 배치된 차광막에 해당하고 도 1B는 위상 시프트막을 통해 투명 기판 위에 배치된 차광막에 해당한다.
도 2는 본 발명의 제 2 구체예에서 한가지 예의 포토마스크 블랭크를 보여주는 단면도이며, 도 2A는 투명 기판 위에 직접 배치된 차광막에 해당하고 도 2B는 위상 시프트막을 통해 투명 기판 위에 배치된 차광막에 해당한다.
도 3은 본 발명의 제 3 구체예에서 한가지 예의 포토마스크 블랭크를 보여주는 단면도이며, 도 3A는 투명 기판 위에 직접 배치된 차광막에 해당하고 도 3B는 위상 시프트막을 통해 투명 기판 위에 배치된 차광막에 해당한다.
도 4는 본 발명의 제 4 구체예에서 한가지 예의 포토마스크 블랭크를 보여주는 단면도이며, 도 4A는 투명 기판 위에 직접 배치된 차광막에 해당하고 도 4B는 위상 시프트막을 통해 투명 기판 위에 배치된 차광막에 해당한다.
도 5는 본 발명의 제 5 구체예에서 한가지 예의 포토마스크 블랭크를 보여주는 단면도이며, 도 5A는 투명 기판 위에 직접 배치된 차광막에 해당하고 도 5B는 위상 시프트막을 통해 투명 기판 위에 배치된 차광막에 해당한다.
도 6은 본 발명에 따른 포토마스크의 제조 방법의 단계를 도식적으로 예시하고, 방법은 제 1 구체예의 포토마스크 블랭크를 사용하여 레벤슨형(Levenson) 마스크를 제조한다(포토마스크 제조 과정 A).
도 7은 본 발명에 따르는 포토마스크의 제조 방법의 단계를 도식적으로 예시하고, 방법은 제 1 구체예의 포토마스크 블랭크를 사용하여 트리톤 위상 시프트 마스크를 제조한다(포토마스크 제조 과정 B).
도 8은 본 발명에 따르는 포토마스크의 제조 방법의 단계를 도식적으로 예시하고, 방법은 제 2 구체예의 포토마스크 블랭크를 사용하여 레벤슨형 위상 시프트 마스크를 제조한다(포토마스크 제조 과정 C).
도 9는 본 발명에 따르는 포토마스크의 제조 방법의 단계를 도식적으로 예시하고, 방법은 제 2 구체예의 포토마스크 블랭크를 사용하여 얼룩말 형 크롬리스 마스크를 제조한다(포토마스크 제조 과정 D). 도 9A, 9C, 9E, 9G 및 9I는 단면도이고 도 9B, 9D, 9F, 9H 및 9J는 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따르는 포토마스크의 제조 방법의 단계를 도식적으로 예시하고, 즉 방법의 도 9로부터의 후속 단계는 제 2 구체예의 포토마스크 블랭크를 사용하여 얼룩말 형 크롬리스 마스크를 제조한다(포토마스크 제조 과정 D). 도 10A, 10C, 10E, 10G 및 10I는 단면도이고 도 10B, 10D, 10F, 10H 및 10J는 평면도이다.
도 11은 본 발명에 따르는 포토마스크의 제조 방법의 단계를 도식적으로 예시하고, 방법은 제 2 구체예의 포토마스크 블랭크를 사용하여 트리톤 위상 시프트 마스크를 제조한다(포토마스크 제조 과정 E).
도 12는 본 발명에 따르는 포토마스크의 제조 방법의 단계를 도식적으로 예시하고, 방법은 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크를 사용하여 레벤슨형 마스크를 제조한다(포토마스크 제조 과정 F).
도 13은 본 발명에 따르는 포토마스크의 제조 방법의 단계를 도식적으로 예시하고, 방법은 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크를 사용하여 트리톤 위상 시프트 마스크를 제조한다(포토마스크 제조 과정 G).
도 14는 본 발명에 따르는 포토마스크의 제조 방법의 단계를 도식적으로 예시하고, 방법은 제 4 구체예의 포토마스크 블랭크를 사용하여 하프톤 위상 시프트 마스크를 제조한다(포토마스크 제조 과정 H).
도 15는 본 발명에 따르는 포토마스크의 제조 방법의 단계를 도식적으로 예시하고, 방법은 제 5 구체예의 포토마스크 블랭크를 사용하여 하프톤 위상 시프트 마스크를 제조한다(포토마스크 제조 과정 I).
도 16은 실시예 2의 레벤슨형 마스크의 제조 중에 패턴 형성된 반사 방지막, 차광막 및 에칭 중지막을 갖는 중간물 샘플의 단면에서, 그것의 차광 패턴을 보여주는 현미경 사진이며, 중간물 샘플의 도식적 단면도이다.
도 17은 실시예 4 및 비교 실시예의 포토마스크 블랭크의 CD 직진성 테스트의 결과를 보여주는 그래프이다.
도 18은 비교 실시예에서 포토마스크 블랭크의 도식적 단면도이다.
본 발명은 반도체 집적 회로, 전하 결합 소자(CCD), 액정 디스플레이(LCD) 컬러 필터, 자기 헤드 등의 마이크로제작에 사용하기 위한 포토마스크를 생산하는 포토마스크 블랭크, 및 그로부터 생산된 포토마스크에 관한 것이다.
최근의 반도체 프로세싱 기술에 있어서, 대규모 집적 회로의 고도 집적에 대한 도전은 회로 패턴의 미세화에 대한 요구를 증가시킨다. 회로-구성 와이어링 패턴의 크기의 더욱 감소에 대한 요구와 셀-구성 층간 커넥션에 대한 접촉 홀 패턴의 미세화에 대한 요구가 증가하고 있다. 그 결과, 그러한 와이어링 패턴과 접촉 홀 패턴을 형성하는 포토리소그라피에 사용하기 위한 회로 패턴-기록된 포토마스크의 제조에 있어서, 더 미세한 회로 패턴을 정확하게 작성할 수 있는 기술이 미세화 요구를 만족시키기 위해 요구된다.
포토마스크 기판 위에 고도 정확성의 포토마스크 패턴을 형성하기 위해, 포토마스크 블랭크 위에 고도로 정확한 레지스트 패턴을 형성하는 것이 제일의 급선무이다. 실제로 반도체 기판을 프로세싱하는데 있어서 포토리소그라피가 축소 투영을 수행하기 때문에, 포토마스크 패턴은 실제 필요한 패턴 크기의 약 4배의 크기를 갖지만, 정확도는 따라서 완화되지 않는다. 원본으로서 역할을 하는 포토마스크는 오히려 노광 후 패턴 정확도보다 더 높은 정확도를 갖도록 요구된다.
더욱이, 현재 유행하는 리소그라피에서, 기록될 회로 패턴은 사용된 광의 파장보다 훨씬 더 작은 크기를 갖는다. 만일 회로 모양의 단지 4배 확대인 포토마스크 패턴이 사용된다면, 포토마스크 패턴에 대응하는 충실한 형태는 실제의 포토리소그라피 작동에서 일어나는 광학 간섭과 같은 영향으로 인해, 레지스트막으로 전사되지 않는다. 이들 영향을 완화시키기 위해, 어떤 경우에, 포토마스크 패턴은 실제 회로 패턴보다 더욱 복잡한 모양, 즉, 소위 광학 근접 교정(OPC)이 적용되는 형태로 설계되어야 한다. 현재, 포토마스크 패턴을 얻기 위한 리소그라피 기술은 또한 더 높은 정확도 프로세싱 방법을 요구한다. 리소그라피 성능은 때때로 최대 분해능에 의해 나타낸다. 분해능 한계에 있어서, 포토마스크 프로세싱 단계에 수반된 리소그라피는 포토마스크를 사용하는 반도체 프로세싱 단계에 사용된 포토리소그라피에 필요한 분해능 한계와 동일하거나 더 큰 최대 분해능 정확도를 갖도록 요구된다.
광마스크 패턴은 투명 기판 위에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크 위에 포토레지스트막을 형성하고, 전자빔을 사용하여 패턴을 기록하고, 현상하여 레지스트 패턴을 형성함으로써 일반적으로 형성된다. 에칭 마스크로서 얻어진 레지스트 패턴을 사용하여, 차광막은 차광 패턴으로 에칭된다. 차광 패턴을 미세화하기 위한 시도로, 만일 프로세싱이 미세화에 앞서서 선행 기술에서와 동일한 수준으로 레지스트막의 두께를 유지하면서 수행된다면, 에스펙트 비(aspect ratio)로 알려진 패턴에 대한 필름 두께의 비가 더 높아진다. 결과적으로, 레지스트 패턴 프로파일이 열화되어 효과적인 패턴 전사를 방해하고, 어떤 경우에, 레지스트 패턴 붕괴 또는 벗겨짐이 일어난다. 따라서, 미세화는 레지스트막의 두께 감소를 수반해야 한다.
에칭 마스크로서 레지스트를 사용하여 에칭되는 차광막 재료에 있어서, 다른 한편으로는, 많은 재료가 제안되었다. 실제로, 크롬 화합물 필름은 그들의 에칭에 대해 많은 발견이 공지되어 있고 표준 공정이 확립되었기 때문에 항상 채택된다. 그러한 필름의 전형은 ArF 엑시머 레이저 리소그라피를 위한 포토마스크 블랭크에 필요한 크롬 화합물의 차광막이고, JP-A 2003-195479, JP-A 2003-195483, 및 일본 특허 No. 3093632 에서 보고된 바와 같이 50 내지 77 nm의 두께를 갖는 크롬 화합물 필름을 포함한다.
그러나, 크롬 화합물 필름과 같은 크롬 베이스 필름을 위한 통상적인 건조 에칭 공정인 산소-함유 염소 건조 에칭이 종종 어느 정도까지 유기 필름을 에칭할수 있는 성질을 갖는다. 만일 에칭이 얇은 레지스트막을 통해 수행되면, 레지스트 패턴의 정확한 전사는 어렵다. 레지스트가 높은 행상도와 높은 정확도 에칭을 허용하는 에치 내성 둘다를 갖는다는 것은 다소 어려운 과업이다. 그후, 고분해능과 높은 정확도를 달성하기 위한 목적으로, 차광막 재료는 레지스트 성능에만 오직 의존하는 접근에서부터 차광막 성능을 개선하는 접근으로 전이되어 조사되어야 한다.
또한, 크롬 베이스 재료 이외의 차광막 재료에 대해서, 많은 연구가 있었다. 가장 최근의 연구중 한가지 예는 ArF 엑시머 레이저 리소그라피에 대한 차광막에서 탄탈의 사용이다. JP-A. 2001-312043 참조하라.
다른 한편으로는, 건조 에칭 동안에 레지스트에 하중을 줄이기 위해 경질 마스크를 사용하는 것이 오랜 통상적인 관습이었다. 예를 들어, JP-A 63-85553은 염소 가스로 MoSi2 를 건조 에칭하는 동안 에칭 마스크로 사용되는 SiO2 필름이 오버레이된 MoSi2를 개시한다. SiO2 필름은 반사 방지막으로서 작용할 수 있다는 것이 기술된다.
과거로부터, 레지스트막에 최소한의 손상을 일으키는 불소 건조 에칭 조건하에 용이하게 에칭될 수 있는 규소 화합물 필름, 특히 몰리브덴 규소 화합물막에 연구가 있었다. 그들은 예를 들어, JP-A 63-85553, JP-A 1-142637, 및 JP-A 3-116147에서 개시되고, 그들 모두는 기본적으로 규소와 몰리브덴=2:1의 필름을 사용한다. 또한, JP-A 4-246649는 일부 실행상의 문제로 인하여 실제 제작에 적용하지 않았던 금속 규소 화합물 필름을 개시한다. 실제 제작 공정은 종래의 크롬-기재 차광막을 개선함으로써 미세화 요구를 수용한다.
하프톤 위상 시프트 마스크 및 레벤슨형 위상 시프트 마스크와 같은 울트라-분해능 기술을 이용하는 마스크를 위해서, 다른 한편으로는, 마스크 프로세싱 공정은 광으로의 위상 변화를 초래하는 차광막의 일부를 제거하는 단계를 포함하고, 그 단계 동안에 차광막 및 기저 필름 또는 기판 사이에 선택적인 에칭이 가능해야 한다. 종래의 크롬 기반 재료는 이러한 점에서 뛰어나기 때문에, 기타 재료의 사용에 관한 연구가 거의 이루어지지 않았다.
발명의 개시
본 발명자들은 더 높은 정확도에서 더 미세한 마스크 패턴을 형성하기 위한 재료와 방법을 개발하는데 노력을 계속하였다. 본 발명자들의 대부분의 실험은 선행 기술에서 통상 채택한 크롬-기재를 사용하였고, 레지스트 패턴을 크롬-기재 필름으로 전사하는데 있어서 염소와 산소를 함유하는 건조 에칭 조건을 선택하였다. 이 방법에서, 포토레지스트는 먼저 크롬-기재의 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크 위에 코팅된다. 레지스트막은 예를 들어, 그로인해 레지스트 패턴을 형성하기 위한, 전자 빔 노광과 이어지는 현상을 받는다. 에칭 마스크로서 레지스트막을 사용하여, 크롬-기재는 레지스트 패턴을 크롬-기반 필름으로 전사하기 위해 에칭된다.
그러나, 이 방법에서, 패턴 폭이 더 미세해질 때, 예를 들어, 패턴 모델로서 0.4 ㎛ 이하 폭의 직선 레지스트 패턴이 크롬 차광막으로 전사될 때, 상당한 패턴 밀도 의존이 관찰된다. 어떤 경우에, 결과의 패턴은 포토마스크 블랭크 위에 형성된 레지스트 패턴에 비해 눈에 띄는 오류를 갖는다. 즉, 주변에 필름 패턴이 덜 남은 고립 스페이스와 주위에 필름 패턴이 더 남은 고립 스페이스는 레지스트 패턴 전사 특성에서 상당한 차이가 있으므로, 높은 정확도 마스크를 만들기가 매우 어렵다.
이 문제는 0.4 ㎛ 이상의 레지스트 패턴 모양이 사용될 때는 심각하지 않다. 포토마스크의 제조에서, 만일 포토마스크가 0.3 ㎛ 의 차수의 레지스트 패턴의 노광을 의도한다면, 문제가 그렇게 심각하지는 않지만, 만약 포토마스크가 0.1 ㎛ 이하의 레지스트 패턴 모양을 형성한다면 심각해진다.
상기 문제는 차광막에서 크롬-기재의 사용을 피함으로써 극복될 수도 있다. 선행 기술에서, 특히 크롬-기재의 차광막이 위상 시프트 패턴을 프로세싱하는데 사용되는 경우, 위상 시프트 패턴은 경질 마스크로서 크롬-기재의 패턴화 차광막을 사용하여 위상 시프트막 또는 기판으로 미세하게 전사된다. 이 프로세싱 후, 불필요한 차광막이 위상 시프트막 또는 기판에 손상을 일으키지 않으면서 에칭될 수 있다. 새로운 차광막으로부터 포토마스크 블랭크를 구성함에 있어서, 경질 마스크 기능을 획득하는 방법이 새로운 이슈로 떠오른다.
본 발명의 목적은 특히, ArF 엑시머 레이저 광과 같은 250 nm 이하 파장의 광에 노출되는 것을 수반하는 포토리소그라피에서 필요한 것으로서, 포토마스크에 높은 분해능과 미세 포토마스크 패턴을 형성하기 위한 높은 정확성의 에칭 능력 둘다를 부여하는 포토마스크 블랭크, 즉, 최소화된 패턴 밀도 의존성을 갖는 패턴을 형성하기 위해 에칭 프로세싱의 충분한 공정 정확성을 갖는 포토마스크 블랭크, 또는 이에 더하여 차광막의 제거중에 차광막 아래의 위상 시프트막 및 투명한 기판에 대한 손상을 야기하는 최소한의 가능성을 갖는 포토마스크 블랭크; 및 포토마스크 블랭크를 패턴화하여 얻은 포토마스크를 제공하는 것이다.
0.4 ㎛ 이하의 크기를 갖는 패턴에 대한 에칭 프로세싱의 정확성에 관하여, 본 발명자들은 다음을 발견하였다. 크롬-기재의 필름도 충분히 얇게 만들어지는 경우 패턴 밀도 의존성을 감소시킬 수 있지만, 이러한 두께 범위 내의 크롬-기재 필름은 광 차단에 있어서는 부족하다. 염소 및 산소-함유 조건하에 크롬-기반 재료의 건조 에칭과 비교하여, 불소 건조 에칭에 의해 프로세싱된 필름은 불소 건조 에칭 중에 감소된 패턴 밀도 의존성을 보이므로, 상기 필름은 차광막으로서 역할을 하기에 충분한 두께에서도 정밀 프로세싱될 수 있다. 전이 금속 및 규소를 함유하는 필름은 이 목적에 적합하다.
크롬-기재의 필름도 그것이 충분히 얇다면 감소된 패턴 밀도 의존을 갖는다. 따라서, 크롬-기재 필름은 필름이 최소 두께를 가짐으로 해서 포토마스크 위에 형성된 패턴의 광학 특성(예를 들어, 투과율)에 영향을 미치지 않는다면 패턴의 정밀 프로세싱에 이용될 수 있다.
상기 발견에 근거하여, 본 발명자들은 다음을 발견하였다. 차광막은 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료로 구성된 단층 또는 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료로 구성된 최소 1가지의 층을 포함하는 다층으로 구성되며; 에칭 중지막은 선택적으로 그들 사이에 개재하는 다른 필름과 함께, 특히 위상 시프트막이 사용되는 경우, 그들 사이에 개재하는 위상 시프트막과 함께, 투명 기판 상에 배치되며, 단층 또는 다층 구성의 에칭 중지막은 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지며 염소 건조 에칭에 의해 제거되고, 바람직하게 상기 에칭 중지막은 크롬 단독으로 또는 전이 금속 및 산소, 질소 및 탄소 중 최소 1가지의 원소를 함유하는 크롬 화합물로 구성되며; 상기 차광막은 에칭 중지막에 인접하여 배치되고; 단층 또는 다층으로 구성되는 반사 방지막은 차광막 위에 배치된다. 상기와 같은 필름의 적층은 차광막이 패턴의 조밀에 관계하지 않고 높은 정확도에서 프로세싱될 수 있는 이점을 갖는 포토마스크 블랭크를 가져오며, 상기 차광막은 투명한 기판 및 위상 시프트막에 대한 손상을 일으키지 않으면서 제거될 수 있고, 위상 시프트막과 투명한 기판에 차광막의 패턴 형성 후 에칭에 의해 프로세싱될 때에도, 패턴은 높은 정확도에서 위상 시프트막 및 투명 기판으로 전사될 수 있다.
따라서, 본 발명은 하기 정의된 바와같이 포토마스크 블랭크와 포토마스크 를 제공한다.
[1] 투명 기판 상에 노광광에 대하여 투명한 영역과 실효적으로 불투명한 영역을 갖는 마스크 패턴을 설치한 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크로서,
투명 기판,
투명 기판 상에 다른 막을 개재하거나 또는 개재하지 않고 형성된, 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소를 함유하는 건조 에칭에 의해 제거가능한 단층 또는 다층으로 구성된 에칭 중지막,
상기 에칭 중지막에 인접하여 배치되고, 전이 금속과 규소를 함유하는 재료로 구성된 단층, 또는 전이 금속과 규소를 함유하는 재료로 구성된 층을 1층 이상 포함하는 다층으로 구성된 차광막, 및
상기 차광막에 인접하여 배치되고, 단층 또는 다층으로 구성되는 반사 방지막을 포함하는 포토마스크 블랭크.
[2] 상기 [1]에 있어서, 상기 에칭 중지막은 크롬 단독으로 구성되거나 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성되는 것인 포토마스크 블랭크.
[3] 상기 [1]에 있어서, 상기 에칭 중지막은 탄탈 단독으로 구성되거나 탄탈을 함유하고 규소를 함유하지 않는 탄탈 화합 화합물로 구성되는 것인 포토마스크 블랭크.
[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 있어서, 상기 에칭 중지막의 두께가 2 내지 20 nm인 포토마스크 블랭크.
[5] 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 있어서, 상기 차광막의 층을 구성하는 재료는 전이 금속과 규소를 1:4-15의 비로 함유하는 것인 포토마스크 블랭크.
[6] 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 있어서, 상기 차광막의 층을 구성하는 재료는 전이 금속과 규소와의 합금, 또는 전이 금속과, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 전이 금속 규소 화합물인 포토마스크 블랭크.
[7] 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 있어서, 상기 차광막의 층을 구성하는 재료는 전이 금속, 규소 및 질소를 함유하는 전이 금속 규소 화합물인 포토마스크 블랭크.
[8] 상기 [7]에 있어서, 상기 차광막의 질소 함량이 5 원자% 내지 40 원자%인 포토마스크 블랭크.
[9] 상기 [1] 내지 [8] 중 어느 하나에 있어서, 상기 차광막은 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성된 층을 포함하는 다층으로 구성되는 것인 포토마스크 블랭크.
[10] 상기 [1] 내지 [9] 중 어느 하나에 있어서, 상기 차광막은, 투명 기판에 인접하여 형성된 제1 차광층 및 반사 방지막에 인접하여 형성된 제2 차광층인 두 개의 층으로 구성되며, 상기 제1 차광층은 전이 금속과, 규소와, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 전이 금속 규소 화합물로 구성되며, 상기 제2 차광층은 크롬과, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성되는 것인 포토마스크 블랭크.
[11] 상기 [1] 내지 [10] 중 어느 하나에 있어서, 상기 차광막은 다층으로 구성되며, 이 중에서 상기 반사 방지막에 인접하여 배치된 층은 노광광에 대하여 흡광 계수 k가 1.5 이상인 포토마스크 블랭크.
[12] 상기 [1] 내지 [11] 중 어느 하나에 있어서, 상기 차광막의 두께가 10 내지 80 nm인 포토마스크 블랭크.
[13] 상기 [1] 내지 [12] 중 어느 하나에 있어서, 상기 반사 방지막은 전이 금속과, 규소와, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 전이 금속 규소 화합물의 층을 포함하는 것인 포토마스크 블랭크.
[14] 상기 [1] 내지 [13] 중 어느 하나에 있어서, 상기 반사 방지막은 크롬 단독의 층, 또는 크롬과, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물의 층을 포함하는 것인 포토마스크 블랭크.
[15] 상기 [1] 내지 [14] 중 어느 하나에 있어서, 상기 반사 방지막은, 투명 기판에 인접하여 형성된 제1 반사 방지층 및 투명 기판으로부터 떨어져서 형성된 제2 반사 방지층인 두 개의 층으로 구성되며, 상기 제1 반사 방지층은 전이 금속과, 규소와, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 전이 금속 규소 화합물로 구성되며, 상기 제2 반사 방지층은 크롬과, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성되는 것인 포토마스크 블랭크.
[16] 상기 [14] 또는 [15]에 있어서, 상기 반사 방지막에서, 크롬 화합물의 층의 크롬 함량이 50 원자% 이상인 포토마스크 블랭크.
[17] 상기 [1] 내지 [16] 중 어느 하나에 있어서, 상기 반사 방지막에 인접하여 배치되고 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지며 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 단층 또는 다층으로 구성되는 에칭 마스크막을 더 포함하는 포토마스크 블랭크.
[18] 상기 [17]에 있어서, 상기 에칭 마스크막은 크롬 단독으로 구성되거나 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성되는 것인 포토마스크 블랭크.
[19] 상기 [17] 또는 [18]에 있어서, 상기 에칭 마스크막의 두께가 2 내지 30 nm인 포토마스크 블랭크.
[20] 상기 [1] 내지 [19] 중 어느 하나에 있어서, 상기 전이 금속은 티타늄, 바나듐, 코발트, 니켈, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴, 하프늄, 탄탈, 및 텅스텐으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 포토마스크 블랭크.
[21] 상기 [1] 내지 [19] 중 어느 하나에 있어서, 상기 전이 금속은 몰리브덴인 포토마스크 블랭크.
[22] 상기 [1] 내지 [21] 중 어느 하나에 있어서, 상기 다른 막으로서 위상 시프트막이 개재되는 것인 포토마스크 블랭크.
[23] 상기 [22]에 있어서, 상기 위상 시프트막은 하프톤 위상 시프트막인 포토마스크 블랭크.
[24] 상기 [1] 내지 [23] 중 어느 하나의 포토마스크 블랭크를 패턴 형성하여 얻은 포토마스크.
발명의 이점
종래의 크롬-기재의 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크과 비교할 때, 본 발명의 포토마스크 블랭크는 차광막이 건조 에칭되어 패턴을 형성할 때, 패턴 밀도 의존으로부터 기인한 패턴 형상 크기의 변화가 감소되는 이점을 갖는다. 이것은 높은 정확도에서 마스크를 제조할 수 있게 한다. 본 발명의 포토마스크 블랭크가 하프톤 위상 시프트 마스크, 크롬리스 마스크 또는 레벤슨형 마스크에 적용될 때, 차광막은 차광막 아래에 있는 어떤 필름 및 투명 기판에 손상을 일으키지 않으면서 건조 에칭에 의해 선택적으로 제거되어, 높은 정확도에서 상 제어를 가능케할 수 있다. 따라서, 수퍼-분해능 노광을 위한 포토마스크가 높은 정확도에서 제작될 수 있다.
바람직한 구체예의 설명
건조 에칭과 연결하여 본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "가능한"은 재료가 건조 에칭에 의해 에칭될 수 있음을 의미하고, 용어 "내성"은 재료가 건조 에칭을 견딘다는 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "불소 건조 에칭"은 불소를 함유하는 부식제 가스를 사용하는 건조 에칭을 의미하며, 용어 "염소 건조 에칭은 염소 및 선택적으로 산소를 함유하는 에천트 가스를 사용하는 건조 에칭을 의미한다.
본 발명은 투명 기판 및 노광광에 투명한 영역과 실효적으로 불투명한 영역을 포함하는 투명 기판 위에 형성된 마스크 패턴을 포함하는 포토마스크가 제조되는 포토마스크 블랭크에 관한 것이다. 포토마스크 블랭크는 투명 기판, 상기 기판 위에 배치되고, 선택적으로 그들 사이에 개재되는 또다른 필름을 가지며, 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지며 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 단층 또는 다층 구조인 에칭 중지막, 상기 에칭 중지막에 인접하여 배치되고 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료로 구성된 단층 또는 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료로 구성된 최소 1가지의 층을 포함하는 다층으로 이루어지는 차광막, 및 상기 차광막에 인접하여 배치되고 단층 또는 다층으로 구성되는 반사 방지막을 포함한다.
에칭 중지막은 차광막 아래에 있는 다른 필름, 일반적으로 위상 시프트막, 및 차광막의 불소 건조 에칭 중에 에칭되는 투명 기판을 보호하는 기능으로 작용하는 필름이며; 차광막은 노광광에 대한 차단 기능에 대하여 우세하게 작용하는 필름이고; 반사 방지막(ARF)은 포토마스크 형태로 사용시, 노광 또는 광 조사에 대한 반사 방지 기능, 즉 반사율을 감소시키는 기능에 대하여 우세하게 작용하는 필름이다.
하기 설명한 본 발명자들의 발견으로 인하여 전이 금속 및 규소를 함유하는 차광막을 사용한다.
0.1㎛ 이하의 패턴 규칙을 갖는 반도체 리소그래피에서 사용하기 위한 포토마스크에 표적하여, 본 발명자들은 미세 크기 및 높은 정확도에서 프로세싱될 수 있는 포토마스크 블랭크 및 그것으로부터 포토마스크를 제조하는 방법을 조사하였다. 포토마스크 위에 형성된 차광막의 패턴 크기가 작아질수록, 마스크 프로세싱에 수반하는 오차의 절대값이 작아져야 한다. 그러나, 일부 경우에, 오차는 패턴 크기의 영향으로 인하여 오히려 커진다.
선행 기술에서 사용된 크롬-기반 차광막은 에칭 마스크로서 레지스트 패턴을 사용하면서 산소-함유 염소 건조 에칭의 표준 기술에 의해 프로세싱된다. 상기 프로세싱 중에 불거지는 문제점들은 패턴 크기가 0.4㎛를 넘는 경우 그다지 심각하지는 않다. 반면, ArF 엑시머 레이저 노광에서 사용하기 위한 마스크는 차광막이 0.4 ㎛ 이하의 패턴 크기(이것은 1/4 축소 투영으로 인한 0.1 ㎛의 패턴 설계 규칙에 해당함)를 갖는 경우 매우 높은 정확도를 가져야 한다.
0.4㎛ 이하 크기를 갖는 패턴을 크롬-기반 차광막으로 전사하기 위한 시도는 포토마스크 블랭크를 포토마스크로 프로세싱할 때 패턴 밀도 의존의 증대를 나타냈으며, 상기 전사 특징은 패턴이 고립되어 있는 부위(고립 패턴 부위)와 스페이스(필름이 부재함)이 고립되어 있는 부위(고립 스페이스 부위) 사이에 매우 상이한 레지스트 패턴과 관련한다. 이 문제는 전사될 패턴의 크기가 0.2 ㎛ 이하로 더 감소되어, OPC 패턴의 형성 등에 실질적 영향력을 미치는 때 악화될 것으로 예상된다.
구체적으로, ArF 리소그래피 마스크에 대한 전형적인 포토마스크 블랭크 모델로서, 투명 기판 위에 차례로 부착된, 26 nm 두께의 CrN 차광막(원자 비로 Cr:N = 9:1) 및 20 nm 두께의 CrON 반사 방지막(원자 비로 Cr:O:N = 4:5:1)을 포함하는 포토마스크 블랭크가 제공된다. 이 포토마스크 블랭크에서, 1:9 라인 앤드 스페이스 패턴(고립 패턴 모델) 및 9:1 라인 앤드 스페이스 패턴(고립 스페이스 모델)이 0.1 ㎛의 간격으로 1.6 ㎛ 내지 0.2 ㎛의 다양한 라인폭을 갖는 고립/그룹화 라인 패턴 모델로서 형성되었으며, 이것은 하기 에칭 조건 아래서 염소 및 산소 건조 에칭에 의한다: 20 sccm의 Cl2 유속, 9 sccm의 O2 유속, 80 sccm의 He 유속, 및 2 Pa의 챔버 내부 압력. 결과적으로, 고립 스페이스에서, 1.6 ㎛ 내지 0.2 ㎛의 범위 이상의 크기 오차는 최소 및 최대 폭 사이의 차이가 5.3 nm에 이른다. 고립 패턴에서, 폭은 1.6 ㎛ 내지 0.5 ㎛의 범위 이상에서 3.8 nm였으나, 1.6 ㎛ 내지 0.2 ㎛의 범위에서 13.8 nm였다. 0.4 ㎛ 이하의 미세 고립 패턴 중에서 에칭율이 사실상 다른(종결 두께) 현상이 관찰되었다.
라인 밀도 의존이 에칭 조건과 밀접히 관련된다는 예상하에, 상이한 에칭 조건 아래서 프로세싱될 수 있는 차광막으로서 전이 금속 규소 화합물 차광막 위에서 테스트를 수행하였다. ArF 리소그래피 마스크에 대한 포토마스크 블랭크 모델로서, 투명 기판 위에 차례로 부착된, 23 nm 두께의 MoSiN 차광막(원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5) 및 18 nm 두께의 MoSiN 반사 방지막(두께 방향으로 조성이 변화함, 차광막 위에서 원자 비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5 내지 투명 기판에서 떨어져 있는 면 위에서 원자 비로 Mo:Si:N = 1:5:5)을 포함하는 포토마스크 블랭크를 공급하였다. 이 포토마스크 블랭크 위에서, 1:9 라인 앤드 스페이스 패턴(고립 패턴 모델) 및 9:1 라인 앤드 스페이스 패턴(고립 스페이스 모델)을 20 sccm의 C2F6 및 2 Pa의 챔버 내부 압력의 조건하에 불소 건조 에칭에 의해, 0.1 ㎛의 간격으로 1.6 ㎛ 내지 0.2 ㎛으로 다양한 라인폭을 갖는 고립/그룹화 라인 패턴 모델로서 형성하였다. 결과적으로, 고립 스페이스에서, 1.6 ㎛ 내지 0.2 ㎛에 이르는 크기 오차는 최소 및 최대 폭 사이의 차에 관하여 2.3 nm에 달한다. 고립 패턴에서, 폭은 1.6 ㎛ 내지 0.2㎛의 범위에서 9.0 nm였으며, 이것은 라인 밀도 의존의 문제가 상당히 개선되었음을 나타낸다.
모두가 하프톤 위상 시프트 마스크를 포함하는 슈퍼-분해능 포토마스크에서 일반적으로 사용되는 반면, 크롬리스 마스크 및 레벤슨형 마스크는 상이 다른 광의 간섭 효과를 이용하여 리소그래피에서 광 대비를 증가시키도록 설계되며, 상기 마스크에 의해 투과된 광의 상은 마스크 위에 형성된 위상 시프트부의 재료 및 필름 두께에 의해 제어된다. 일반적으로 널리 사용되는 위상 시프트 효과를 이용하는 슈퍼-분해능 포토마스크의 제조에서, 위상 시프트부의 패턴은 포토마스크 블랭크 위에 부착된 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크를 제공하고, 위상 시프트막 위에 형성된 차광막을 먼저 패턴 형성한 다음, 위상 시프트막으로 패턴을 옮기는 단계를 포함하는 방법에 의해 형성된다. 따라서, 차광막의 패턴이 정확히 정의되는 것이 매우 중요하다.
이 점만이 중요한 것은 아니다. 위상 시프트부가 완성되기 전에, 위상 시프트막 및 투명 기판 위의 차광막을 제거하여 위상 시프트부에 대한 광의 투사를 허용하여야 한다. 차광막의 제거 중에 위상 시프트막 및 투명 기판이 손상된다면, 오차는 위상 시프트부에 의해 발생한 상 차로 도입된다. 따라서, 차광막을 위상 시프트막 및 투명 기판과 같이 차광막 아래에 있는 어떤 필름에 대한 손상도 일으키지 않으면서 제거하는 것이 중요하다.
위상 시프트 마스크에서 사용된 통상의 위상 시프트부는 하프톤 위상 시프트 마스크의 경우에 산소 및/또는 질소가 첨가된 전이 금속 규소 화합물로 구성된 필름, 또는 크롬리스 마스크 및 레벤슨형 마스크의 경우에 투명 기판 그 자체 또는 규소 옥사이드 등의 층 구조이다. 둘 중의 어느 경우에, 그들은 불소 건조 에칭에 의해 프로세싱된 재료이다. 그렇다면, 선행 기술에서 사용한 차광막 재료는 크롬-기재이다. 크롬-기재는 불소 건조 에칭 조건에 대하여 내성을 가지고, 불소 건조 에칭 중에 에칭 마스크로서 훌륭하게 수행하며, 규소-함유 재료를 공격하지 않는 염소-함유 건조 에칭 조건, 예를 들어, 염소 및 산소를 함유하는 에천트 가스를 사용하는 건조 에칭의 전형이 되는 염소 건조 에칭 하에 제거될 수 있으므로, 차광막에 대하여 유리하였다.
반면, 전통적인 크롬-기반 차광막의 프로세싱의 정확도가 패턴 밀도 의존으로 인하여 낮아지는 문제점은 0.1 ㎛ 이하의 형상 크기를 갖는 패턴의 노광을 의도하는 포토마스크의 제조에서 매우 심각해진다. 본 발명의 포토마스크 블랭크는 적어도 일부, 바람직하게는 전체의 차광막에서 불소 건조 에칭가능하며, 단층 또는 다층 구조의 에칭 중지막을 사용하여, 위상 시프트막 및 기판과 같이 차광막 아래에 있는 어떤 필름에 대하여 에칭 선택성을 확립시키는, 전이 금소 및 규소를 함유하는 재료를 사용하여 프로세싱 정확도의 문제를 해결한다.
따라서, 본원에서 사용된 에칭 중지막은 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지며 위상 시프트막 및 투명 기판에 손상을 야기하지 않는 에칭 조건인 염소-함유 조건하에 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 필름이어야 한다. 이러한 기능을 갖는 바람직한 재료는 크롬-기재 및 탄탈을 함유하고, 규소가 없는 재료를 포함한다.
바람직한 크롬-기재는 크롬 단독 및 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택된 최소 1가지의 원소를 함유하고, 더 바람직하게는 규소가 없는 크롬 화합물을 포함한다. 크롬 화합물의 보다 실례가 되는 예는 크롬 옥사이드, 크롬 니트라이드, 크롬 옥시니트라이드, 크롬 옥시카바이드, 크롬 니트라이드 카바이드, 및 크롬 옥 사이드 니트라이드 카바이드를 포함한다.
크롬-기재는 불소 건조 에칭에 대하여 매우 내성을 가지며 동시에, 염소 및 산소를 함유하는 건조 에칭 조건하에 에칭될 수 있다. 크롬-기재는 위상 시프트막에서, 일반적으로 하프톤 위상 시프트막에서 사용되는 전이 금속, 규소, 및 산소 및/또는 질소를 함유하는 재료, 또는 크롬리스 마스크 또는 레벤슨형 마스크의 경우에 차광막 아래에 배치된 규소 옥사이드 재료에 대한 손상을 야기하지 않는 바와 같은 조건 하에 건조 에칭함에 의해 제거될 수 있기 때문에, 그들은 눈에 띄는 문제점을 해결하기 위한 에칭 중지막으로서 훌륭히 기능한다.
반면, 탄탈-함유 재료는 그것이 규소를 함유하는 경우 불소 건조 에칭에 대한 내성을 잃는다. 그러나, 규소의 부재시, 탄탈-함유 재료, 예를 들어, 탄탈 단독은 불소 건조 에칭에 대하여 충분한 내성을 가져서 규소-함유 재료에 관하여 선택적 에칭을 허용한다. 또한, 탄탈 및 지르코늄, 또는 탄탈 및 하프늄 기재와 같이, 탄탈을 함유하고, 규소가 없는 탄탈 화합물은 규소-함유 재료에 비하여 만족스런 에칭 선택성 비를 제공한다. 크롬-기재와는 달리, 탄탈-함유 재료는 무산소 염소 건조 에칭에 의해 에칭될 수 있음을 주지한다.
제조될 마스크의 설계에 따라서, 본원에서 사용된 에칭 중지막은 직접 또는 하프톤 위상 시프트막, 투명 위상 시프트막 등을 거쳐서 투명 기판 위에 부착된다(반면 다른 에칭 중지막은 투명 기판과 위상 시프트막 사이에 개재될 수도 있음).
에칭 중지막은 바람직하게는 최소 2 nm, 더 바람직하게는 최소 5 nm의 두께를 가져야 한다. 후속하여, 전이 금속 및 규소를 함유하는 차광막이 에칭되는 때 에칭 중지막 또는 기판 아래에 있는 어떤 필름이 손상되지 않을 수 있도록 에칭 중지막이 그 기능을 발휘한다. 에칭 중지막 두께의 상한은 일반적으로 최대 20 nm, 바람직하게는 최대 15 nm이다.
이후에 설명되는 바와 같이, 일부 경우에, 생산될 포토마스크의 유형에 따라, 에칭 중지막은 위치 선택적 방식으로 높은 정확도에서 기저 필름 또는 기판을 에칭하기 위해 에칭 마스크로서 사용된다. 이러한 경우에, 에칭 중지막은 필요한 경우, 더 두꺼울 수도 있으며, 예를 들어, 2 내지 55 nm의 두께이다. 본 발명자들은 에칭 중지막이 지나치게 두꺼운 경우, 필름이 염소 및 산소-함유 조건 하에 에칭되는 때, 사실상 면 에칭이 발생하여, 도리어, 기저 필름의 후속 프로세싱 중 크기 정확도를 낮추는 결과를 가져올 가능성이 있음을 발견하였다. 면 에칭의 문제를 피하기 위해, 에칭 중지막은 바람직하게는 55 nm 미만, 더 바람직하게는 40 nm 미만, 더욱 더 바람직하게는 30 nm 미만의 두께를 갖는다. 크롬-기재가 후에 설명될 에칭 마스크막 또는 차광막의 일부로 사용되는 경우, 동일한 문제가 불거지며, 상기 설명한 두께 범위는 더 높은 정확도 크기 제어에 바람직하다.
크롬-기재의 에칭 중지막에 대하여, 에칭 중지막이 상기 설명한 에칭 마스크와 같이 작용하는 경우, 에칭 중지막은 바람직하게는 다층, 예를 들어, 2 또는 3개의 층으로 구성되어야 하며, 이들 중 최소한 하나는 크롬 단독으로 구성되거나 크롬과, 산소, 질소 및 탄소 중 최소한 1가지를 함유하고, 크롬 함량은 최소 50 원자%인 크롬 화합물로 구성된다. 따라서, 에칭 중지막은 그 두께를 증가시킬 필요없이 에칭 마스크 기능을 발휘할 수 있다.
에칭 중지막은 공지의 방법에 의해 부착될 수 있다. 여러가지 중에서, 스퍼터링(sputtering) 공정이 바람직하다. 스퍼터링 공정은 DC 스퍼터링, RF 스퍼터링 등 중의 하나일 수도 있다.
에칭 중지막의 부착은 크롬-기반 차광막 및 반사 방지막에 대하여 선행 기술에서 사용된 바와 같은 방법에 의해 수행될 수도 있다. 하나의 통상 사용되는 방법은 크롬 또는 탄탈 표적을 아르곤과 같은 비활성 가스, 산소-함유 가스, 질소-함유 가스 또는 탄소-함유 가스와 같은 반응성 가스, 또는 비활성 가스와 반응성 가스의 혼합물에 스퍼터링에 의한다. 예를 들어, JP-A 7-140635호를 참조하라.
본원에서 사용되는 에칭 중지막이 크롬-기재로 구성되고 차광막, 위상 시프트막 또는 기판과 같이 상기 에칭 중지막에 인접하여 배치된 임의의 구성요소에 덜 부착됨으로써 패턴 결함이 자주 발생할 수도 있는 경우, 단층인 경우의 에칭 중지막은, 바람직하게는 투명 기판 또는 투명 기판과 차광막 사이에 배치된 다른 필름에 인접한 면 표면, 그리고 차광막에 인접한 면 표면 중 하나 또는 두개 모두가 산소 및/또는 질소를 함유하는 크롬 화합물로 구성되도록 그 조성이 두께 방향으로 연속 변화되는 단층으로 구성된다.
반면, 에칭 중지막이 다층 필름인 경우, 에칭 중지막은 바람직하게는 투명 기판 또는 투명 기판과 차광막 사이에 배치된 다른 필름에 인접한 층, 그리고 차광막에 인접한 층 중 하나 또는 2개 모두가 산소 및/또는 질소를 함유하는 크롬 화합물로 구성되도록 그 조성이 두께 방향으로 단계적으로 변화되는 다층으로 구성된다. 이러한 방식의 에칭 중지막의 구성은 부착을 향상시킨다. 상기 구성의 에칭 중지막은 반응성 스퍼터링의 매개변수를 제어함으로써 형성될 수 있다.
에칭 중지막에 부착된 차광막 및 반사 방지막이 하기 설명된다.
본 발명의 포토마스크 블랭크에서, 차광막은 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료로 구성된 단층 또는 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료로 구성된 최소 1가지의 층을 포함하는 다층으로 구성된다. 반면, 반사 방지막은 단층 또는 다층으로 구성된다. 차광막 및 반사 방지막은 바람직하게는 필요 이상의 에칭 프로세싱 단계의 복잡화를 피하기 위해 차광막과 반사 방지막이 하나의 건조 에칭 단계 또는 2개의 건조 에칭 단계에 의해 프로세싱될 수 있도록 구성된다.
차광막과 반사 방지막이 하나의 건조 에칭 단계에 의해 프로세싱되도록 허용하는 구조는 차광막과 반사 방지막이 전체적으로 불소 건조 에칭가능한 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료로 구성되는 구조를 포함한다(제 1 구체예). 구체적으로, 하나의 전형적인 블랭크를 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 배치된 에칭 중지막(9), 차광막(2) 및 반사 방지막(3)을 포함하는 것으로서, 도 1A에 도해한다. 다른 개재 필름을 거쳐서 투명 기판 위에 배치된 차광막을 갖는 블랭크는 적층 필름 사이에 다른 필름으로서 개재되는 위상 시프트막을 갖는 블랭크를 포함한다. 구체적으로, 하나의 전형적인 블랭크는 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 배치된 위상 시프트막(8), 에칭 중지막(9), 차광막(2) 및 반사 방지막(3)을 포함하는 것으로서, 도 1B에 도해한다.
또한, 블랭크는 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성된 에칭 마스크막을 반사 방지막 위에 포함하도록 구성될 수도 있다(제 2 구체예). 구체적으로, 하나의 전형적인 블랭크는 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 배치된 에칭 중지막(9), 차광막(2), 반사 방지막(3) 및 에칭 마스크막(4)을 포함하는 것으로서, 도 2A에 도해한다. 다른 개재 필름을 거쳐서 투명 기판 위에 배치된 차광막을 갖는 블랭크는 적층 필름 사이에 다른 필름으로서 개재되는 위상 시프트막을 갖는 블랭크를 포함한다. 구체적으로, 하나의 전형적인 블랭크는 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 배치된 위상 시프트막(8), 에칭 중지막(9), 차광막(2), 반사 방지막(3) 및 에칭 마스크막(4)을 포함하는 것으로서, 도 2B에 도해한다.
0.4 ㎛ 이하의 형상 크기를 갖는 패턴을 형성할 때 불거지는 패턴 밀도 의존의 문제점을 개선한 효과는 이들 제 1 및 제 2 구체예로 가장 두드러진다.
차광막과 반사 방지막이 2개의 건조 에칭 단계에 의해 프로세싱되도록 허용하는 구조는 차광막이 불소 건조 에칭가능한 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료로 구성되고 반사 방지막이 불소 건조 에칭가능한 재료로 구성된 차광막에 인접하여 배치된 층 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성된 차광막에서 떨어져서 배치된 층을 포함하는 구조를 포함한다(제 3 구체예). 구체적으로, 하나의 전형적인 블랭크는 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 배치된, 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 및 2개의 층(불소 건조 에칭가능한 반사 방지층(31)(제 1 반사 방지층) 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 반사 방지층(51)(제 2 반사 방지층))으로 구성된 반사 방지막(30)을 포함하는 것으로서, 도 3A에 도해한다. 다른 개재 필름을 거쳐서 투명 기판 위에 배치된 차광막을 갖는 블랭크는 적층 필름 사이에 다른 필름으로 개재되는 위상 시프트막을 갖는 블랭크를 포함한다. 구체적으로, 하나의 전형적인 블랭크는 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 배치된, 위상 시프트막(8), 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 및 2개의 층(불소 건조 에칭가능한 반사 방지층(31)(제 1 반사 방지층) 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 반사 방지층(51)(제 2 반사 방지층))으로 구성된 반사 방지막(30)을 포함하는 것으로서, 도 3B에 도해한다.
또한, 차광막이 불소 건조 에칭가능한 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료로 구성되고 반사 방지막이 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성되는 구조가 포함된다(제 4 구체예). 구체적으로, 하나의 전형적인 블랭크를 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 배치된 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 반사 방지막(5)를 포함하는 것으로서 도 4A에 도해한다. 다른 개재 필름을 거쳐서 투명 기판 위에 배치된 차광막을 갖는 블랭크는 적층 필름 사이에 다른 필름으로 개재되는 위상 시프트막을 갖는 블랭크를 포함한다. 구체적으로, 하나의 전형적인 블랭크는 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 배치된 위상 시프트막(8), 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 반사 방지막(5)을 포함하는 것으로서, 도 4B에 도해한다.
또한, 차광막이 불소 건조 에칭가능한 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료로 구성된, 투명 기판에 인접하여 배치된 층, 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성된, 반사 방지막에 인접 배치된 층을 포함하고 반사 방지막은 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성되는 구조를 포함한다(제 5 구체예). 구체적으로, 하나의 전형적인 블랭크는 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 배치된, 에칭 중지막(9), 2개의 층(불소 건조 에칭가능한 차광막(21)(제 1 차광층) 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 차광층(22)(제 3 차광층))으로 구성된 차광막(20), 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 반사 방지막(5)을 포함하는 것으로서 도 5A에 도해된다. 다른 개재 필름을 거쳐서 투명 기판 위에 배치된 차광막을 갖는 블랭크는 적층 필름 사이에 다른 필름으로 개재되는 위상 시프트막을 갖는 블랭크를 포함한다. 구체적으로, 하나의 전형적인 블랭크는 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 배치된, 위상 시프트막(8), 에칭 중지막(9), 두개의 층(불소 건조 에칭가능한 차광층(21)(제 1 차광층) 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 차광층(22)(제 2 차광층))으로 구성된 차광막(20), 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 반사 방지막(5)을 포함하는 것으로서 도 5B에 도해한다.
불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 필름 또는 층은 건조 에칭 중에 전사된 패턴의 밀도 의존의 문제를 피하기에 충분한 감소된 두께를 가져야 함을 주지한다. 따라서, 에칭 마스크막은 패턴 밀도 의존의 문제를 피한다. 차광막 및 반사 방지막의 전체에 크롬-기재와 같은 불소 건조 에칭 대하여 내성을 갖는 재료를 사용하는 선행 기술 포토마크스 블랭크와 비교하여, 본 발명의 블랭크는 전사된 패턴의 밀도 의존을 명백히 최소화하는데 성공적이다.
더 구체적으로, 차광막 및 반사 방지막의 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 필름 또는 층은 전이 금속 및 규소를 함유하는 차광막, 차광막을 구성하기 위한 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료의 한 층 및 반사 방지막을 구성하기 위한 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료의 한 층이 에칭되는 경우, 에칭 마스크로서 기능할 수도 있으며, 또한, 위상 시프트막과 같은 기저 필름 및 투명 기판이 에칭되는 경우 에칭 마스크로서 기능할 수도 있다.
차광막 및 반사 방지막을 형성하도록 본원에서 사용된 불소 건조 에칭가능한 전이 금속 및 규소-함유 재료는 규소를 포함하는 전이 금속의 합금, 및 전이 금속, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택된 최소 1가지의 원소를 함유하는 전이 금속 규소 화합물, 바람직하게는 전이 금속, 규소, 및 산소 및/또는 질소를 함유하는 전이 금속 규소 화합물을 포함한다. 전이 금속 규소 화합물의 보다 실례가 되는 예는 전이 금속 규소 옥사이드, 전이 금속 규소 니트라이드, 전이 금속 규소 옥시니트라이드, 전이 금속 규소 옥시카바이드, 전이 금속 규소 니트라이드 카바이드, 및 전이 금속 규소 옥사이드 니트라이드 카바이드, 가장 바람직하게는 전이 금속 규소 니트라이드를 포함한다.
전이 금속은 바람직하게는 티타늄, 바나듐, 코발트, 니켈, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴, 하프늄, 탄탈, 및 텅스텐으로 구성되는 군으로부터 선택된 최소 1가지의 원소이다. 특히, 몰리브덴은 건조 에칭 가공성에 가장 바람직하다.
차광막 및 반사 방지막은 각각 단층 또는 다층으로 이루어지거나 또는 두께 방향으로 연속 조성 변화가 있는 단층 또는 두께 방향으로 단계적 조성 변화가 있는 다층으로 이루어질 수도 있다.
전이 금속 및 규소를 함유하는 재료의 조성에 관하여, 차광막은 바람직하게는 10 원자% 내지 95 원자%, 특히 30 원자% 내지 95 원자%의 규소, 0 원자% 내지 50 원자%, 특히 0 원자% 내지 30 원자%의 산소, 0 원자% 내지 40 원자%, 특히 1 원자% 내지 20 원자%의 질소, 0 원자% 내지 20 원자%, 특히 0 원자% 내지 5 원자%의 탄소, 및 0 원자% 내지 35 원자%, 특히 1 원자% 내지 20 원자%의 전이 금속으로 본질적으로 구성되는 조성을 갖는다.
차광막은, 그 조성이 두께 방향으로 변화되는 경우, 바람직하게는 10 원자% 내지 95 원자%, 특히 15 원자% 내지 95 원자%의 규소, 0 원자% 내지 60 원자%, 특히 0 원자% 내지 30 원자%의 산소, 0 원자% 내지 57 원자%, 특히 1 원자% 내지 40 원자%의 질소, 0 원자% 내지 30 원자%, 특히 0 원자% 내지 20 원자%의 탄소, 및 0 원자% 내지 35 원자%, 특히 1 원자% 내지 20 원자%의 전이 금속으로 본질적으로 구성되는 조성을 갖는다. 특히 질소 함량이 1 원자% 내지 40 원자%인 경우 보다 양호한 에칭 특성을 얻는다.
염소 및 산소-함유 에칭 조건에서 에칭, 예를 들어, 에칭 중지막의 에칭하는 동안, 전이 금속 및 규소-함유 재료도 얼마간 에칭될 수 있다. 전이 금속 및 규소-함유 재료가 전이 금속, 규소 및 질소를 함유하고, 더 바람직하게는 1 원자% 내지 40 원자%, 더욱 더 바람직하게는 5 원자% 내지 40 원자%의 질소 함량을 함유하는 전이 금속 규소 화합물인 경우, 전이 금속 및 규소-함유 재료의 차광막과 반사 방지막은 손상 가능성이 있는 에칭 조건이 사용되는 경우에 조차도 손상 방지된다. 이 필름들은 프로세싱 조건에 대하여 높은 자유도를 허용한다.
반면, 반사 방지막은 바람직하게는 10 원자% 내지 80 원자%, 특히 30 원자% 내지 50 원자%의 규소, 0 원자% 내지 60 원자%, 특히 0 원자% 내지 40 원자%의 산소, 0 원자% 내지 57 원자%, 특히 20 원자% 내지 50 원자%의 질소, 0 원자% 내지 20 원자%, 특히 0 원자% 내지 5 원자%의 탄소, 및 0 원자% 내지 35 원자%, 특히 1 원자% 내지 20 원자%의 전이 금속으로 본질적으로 구성되는 조성을 갖는다.
반사 방지막은, 그 조성이 두께 방향으로 변화되는 경우, 바람직하게는 0 원자% 내지 90 원자%, 특히 10 원자% 내지 90 원자%의 규소, 0 원자% 내지 67 원자%, 특히 5 원자% 내지 67 원자%의 산소, 0 원자% 내지 57 원자%, 특히 5 원자% 내지 50 원자%의 질소, 0 원자% 내지 20 원자%, 특히 0 원자% 내지 5 원자%의 탄소, 및 0 원자% 내지 95 원자%, 특히 1 원자% 내지 20 원자%의 전이 금속으로 본질적으로 구성되는 조성을 갖는다.
이에 더하여, 전이 금속 대 규소의 조성 비를 1:4 내지 1:15(원자비)의 범위에서 선택하여 세척 및 기타의 목적에서 사용된 화학제에 대한 비활성을 유리하게 증대시킨다. 전이 금속 대 규소의 조성 비가 상기 범위 이외인 경우에도, 질소, 특히 5 원자% 내지 40 원자%의 질소 함량의 포함은 필요한 화학적 비활성을 제공하며 에칭 마스크막으로서 사용되는 Cr 필름의 에칭을 위한 산소-함유 염소 건조 에칭 중의 손상을 경감시키는데 효과적이다. 동시에, 전이 금속 대 규소의 비는 예를 들어, 1:1 내지 1:10(원자비)의 범위 내일 수도 있다.
전이 금속 및 규소-함유 재료는 그것의 필름이 세척 중에 두께 변화를 거의 겪지 않거나 전혀 겪지 않는다는 점에서 화학적 안정성을 가질 것이 요구된다. ArF 리소그래피를 위한 포토마스크는 세척 중에 최대 3 nm의 필름 두께 변화를 가질 것이 요구된다. 포토마스크 제조 공정 중 세척 필요 조건, 특히 황산/과산화수소 용액으로의 세척은 차광막을 손상시켜서 그것의 차광 효과를 빼앗는 상황을 피하는 것이 필수적이다. 또한, 차광막의 전도성은 마스크 패턴 형성을 위한 리소그래피 공정에서 전자 빔의 노광 시 일부 전하 구축을 방지하기 위해 제어되어야 한다.
차광막 및 반사 방지막은, 전이 금속 대 규소의 몰비가 1:4 내지 1:15(원자비)의 범위 내인 경우, 질소 함량의 최적화 및 실행상 허용가능한 범위 내의 전도율에 대한 필요성 없이 격렬한 화학 세척 중에 화학 내성을 보인다.
차광막과 반사 방지막의 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 재료는 크롬-기재, 바람직하게는 크롬 단독 또는 크롬과, 산소, 질소, 및 탄소로부터 선택된 최소 1가지의 원소를 함유하는 크롬 화합물, 더 바람직하게는 크롬 및 산소 및/또는 질소를 함유하는 크롬 화합물을 포함하며, 바람직하게는 규소가 없어야 한다. 크롬 화합물의 보다 실례가 되는 예는 크롬 옥사이드, 크롬 니트라이드, 크롬 옥시니트라이드, 크롬 옥시카바이드, 크롬 니트라이드 카바이드, 및 크롬 옥사이드 니트라이드 카바이드를 포함한다.
크롬-기재의 조성에 관하여, 차광막은 바람직하게는 50 원자% 내지 100 원자%, 특히 60 원자% 내지 100 원자%의 크롬, 0 원자% 내지 50 원자%, 특히 0 원자% 내지 40 원자%의 산소, 0 원자% 내지 50 원자%, 특히 0 원자% 내지 40 원자%의 질소, 및 0 원자% 내지 20 원자%, 특히 0 원자% 내지 10 원자%의 탄소로 본질적으로 구성되는 조성을 갖는다.
차광막은, 그것의 조성이 두께 방향으로 변화되는 경우, 바람직하게는 50 원자% 내지 100 원자%, 특히 60 원자% 내지 100 원자%의 크롬, 0 원자% 내지 60 원자%, 특히 0 원자% 내지 50 원자%의 산소, 0 원자% 내지 50 원자%, 특히 0 원자% 내지 40 원자%의 질소, 및 0 원자% 내지 20 원자%, 특히 0 원자% 내지 10 원자%의 탄소로 본질적으로 구성되는 조성을 갖는다.
크롬 화합물의 조성에 관하여, 반사 방지막은 바람직하게는 30 원자% 내지 70 원자%, 특히 35 원자% 내지 50 원자%의 크롬, 0 원자% 내지 60 원자%, 특히 20 원자% 내지 60 원자%의 산소, 0 원자% 내지 50 원자%, 특히 3 원자% 내지 30 원자%의 질소, 및 0 원자% 내지 20 원자%, 특히 0 원자% 내지 5 원자%의 탄소로 본질적으로 구성되는 구성을 갖는다.
반사 방지막이, 그것의 조성이 두께 방향으로 변화되는 경우, 바람직하게는 30 원자% 내지 100 원자%, 특히 35 원자% 내지 90원자%의 크롬, 0 원자% 내지 60 원자%, 특히 3 원자% 내지 60 원자%의 산소, 0 원자% 내지 50 원자%, 특히 3 원자% 내지 50 원자%의 질소, 및 0 원자% 내지 30 원자%, 특히 0 원자% 내지 20 원자%의 탄소로 본질적으로 구성되는 조성을 갖는다.
차광막은 단층 또는 다층으로 구성되거나 또는 두께 방향으로 연속적 조성 변화를 갖는 단층 또는 전이 금속 및 규소를 함유하는 최소 1가지의 층을 포함하는 두께 방향으로 단계적 조성 변화를 갖는 다층으로도 구성될 수도 있다. 다층 구조의 경우, 전이 금속 및 규소-함유 층을 제외한 층들은 텅스텐 층, 탄탈 층 등을 포함한다.
차광막은 바람직하게는 10 내지 80 nm의 두께를 갖는다. 정확한 두께는 차광막의 구조에 의존적이지만, 10 nm 미만의 두께에서 충분한 차광 효과를 이용할 수 없으며, 80 nm를 넘는 두께의 필름은 250 nm 이하의 두께를 갖는 얇은 레지스트막을 이용한 고-정확도 프로세싱을 방해하거나 기판을 필름 응력으로 인하여 굽게 할 수도 있다. 이후 설명되는 바와 같이 에칭 마스크막이 사용되는 경우, 상기 범위 이상의 필름 두께는 필름 응력의 문제를 풀기 위한 수단으로 사용되는 한 허용가능하다.
본원에서 사용된 차광막은 포토마스크의 사용 중에 노광광에 대한 차광 효과를 부여하는 필름이며 특별히 제한되지 않는다. 포토마스크 블랭크가 층 구조이고, 이때 포토마스크 블랭크가 포토마스크로 프로세싱되는 경우, 차광막은 주로 포토마스크의 광 차단 역할을 하며, 예를 들어, 그것은 도 1A, 2A, 3A, 4A 및 5A에 도해한 바와 같이 차광막이 투명 기판 위에 직접 배치된 포토마스크 이거나, 또는 도 1B, 2B, 3B, 4B 및 5B에 나타낸 바와 같이 차광막이 위상 시프트막을 거쳐서 투명 기판 위에 배치된 포토마스크이며, 위상 시프트막은 완전 투과형이고, 차광막의 조성 및 두께는 바람직하게는 노광광에 관하여 1 내지 4의 광학 농도를 갖도록 조정된다. 이 경우에, 차광막은 바람직하게는 10 내지 80 nm의 두께를 갖는다.
반면, 포토마스크 블랭크가 주로 포토마스크의 광 차단 역할을 하는 다른 필름이 차광막 이외에 추가로 존재하는 구조인 경우, 예를 들어, 그것은 차광막이 도 1B, 2B, 3B, 4B 및 5B에 도해한 바와 같이 위상 시프트막을 거쳐서 투명 기판 위에 배치되는 포토마스크 블랭크이며, 위상 시프트막이 약 5% 내지 약 30%의 노광광에 대한 투과율을 갖는 하프톤 위상 시프트막이며, 차광막의 조성 및 두께는 바람직하게는 노광광에 대하여 0.2 내지 4의 광학 농도를 갖도록 조정된다. 이 경우에, 차광막은 바람직하게는 10 내지 70 nm의 두께를 갖는다.
크롬-기재의 반사 방지막은 불소 건조 에칭가능한 필름이 에칭되는 경우 에칭 마스크로서 기능할 수도 있다. 이 경우에, 크롬-기재의 반사 방지막은 바람직하게는 크롬 단독으로 구성되거나 또는 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택된 최소 1가지의 원소를 함유하는 크롬 화합물로 구성되며, 최소 50 원자%의 크롬 함량을 포함한다. 여기서 반사 방지막은 두께 증가의 필요 없이 효과적으로 에칭 마스크 기능을 발휘할 수 있다.
반사 방지막으로서 기능하기 위해, 재료는 광 투과 및 흡수의 특정 수준을 가져야만 한다. 층이 극도로 얇은 경우, 금속성 크롬 또는 85 원자% 이상의 크롬 함량을 갖는 재료도 필름의 부분 층으로 사용될 수 있다. 에칭 중 마스크 기능을 향상시키기에 바람직한 설계는 50 원자% 이상의 크롬 함량을 갖는 층 및 상대적으로 낮은 크롬 함량(예를 들어, 40 원자% 이하)을 갖는 층의 조합이며, 이는 크롬 함량이 50 원자%를 초과하는 경우 에칭 마스크 효과가 갑자기 증가하기 때문이다.
본원에서 사용되는 반사 방지막의 두께에 관하여, 비록 정확한 두께는 포토마스크의 제조 또는 사용 중에 획득한 조사에서 사용된 광의 파장에 따라 변화하기는 하지만, 반사 방지 효과는 일반적으로 5 내지 50 nm, 바람직하게는 10 내지 30 nm 범위의 두께에서 얻어진다. 15 내지 25 nm 범위의 두께가 ArF 엑시머 레이저 리소그래피에 특히 바람직하다.
차광막 또는 반사 방지막 중 어느 하나가 공지의 방법에 의해 부착될 수도 있다. 종종 스퍼터링 공정이 사용되는데, 이는 균질 필름이 가장 용이하게 형성될 수 있기 때문이다. 스퍼터링 공정은 또한 본원에서 사용된 바람직한 부착 공정이다. 전이 금속 및 규소를 함유하는 필름이 배치될 경우, 사용된 표적은 제어된 비율로 규소 및 전이 금속을 함유하는 단일 표적일 수도 있다. 대안으로, 규소 대 전이 금속의 비율은 규소 표적, 전이 금속 표적, 및 규소 및 전이 금속의 표적(전이 금속 규소 화합물 표적)중에서 적절한 것을 선택하고 선택된 표적의 스퍼터링 부위 또는 선택된 표적에 가해지는 전력을 제어함으로써 조절될 수도 있다. 반면, 필름이 크롬 화합물로 형성되는 경우, 크롬 표적이 사용될 수도 있다. 필름이 산소, 질소, 및 탄소와 같은 광 원소 등을 함유하는 경우, 이러한 필름은 반응성 스퍼터링에 의해 부착될 수 있으며, 이때 산소-함유 가스, 질소-함유 가스 및/또는 탄소-함유 가스를 반응성 가스로서 스퍼터링 가스에 첨가함을 주지한다.
본 발명의 포토마스크 블랭크는 제 2 구체예에서와 같이, 단층 또는 다층 구조의 에칭 마스크막을 포함하는 것일 수도 있으며, 상기 에칭 마스크막은 반사 방지막에 인접하여 배치되고, 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지며 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있다. 에칭 마스크막은 차광막의 불소 건조 에칭 중에 에칭 마스크로서 기능한다.
특히 차광막 패턴이 위상 시프트막 또는 투명 기판의 위상 시프트 패턴 시 높은 정확도에서 남겨지게 되는 사건에서, 그것은 반사 방지막에 대한 어떠한 손상도 피하기 위해, 처음에 형성된 제 1 레지스트막 패턴으로 반사 방지막을 완전히 보호하면서 에칭 프로세싱 되어야만 한다. 이어서, 위상 시프트부는 제 1 레지스트막 패턴이 제거된 후 형성된 제 2 레지스트막 패턴을 사용하여 프로세싱한다. 제 2 레지스트막을 패턴 단위로 에칭함으로써 기인한 손상으로 인하여 퇴행이 발생하는 경우, 차광 특성을 제공하는 필름은 그 기능이 떨어진다.
이것을 방지하기 위해, 레지스트막은 고 에칭 내성을 갖거나 두껍게 형성되어야 한다. 그러나, 실행상, 레지스트막에 대한 고 에칭 내성을 부여하거나 또는 레지스트막을 증가된 두께로 형성하는 것, 그리고 레지스트막에 고 분해능을 부여하여 미세 레지스트 패턴을 형성하는 것 사이에서 종종 트레이드오프가 있다. 궁극의 마스크 패턴이 마이크로-구조 및 고 정확성을 갖도록 요구되는 경우, 에칭 마스크막의 사용이, 그것이 비록 공정을 복잡하게 만들기는 하지만, 일부 경우에 바람직하다.
에칭 중지막과 같이, 에칭 마스크막은 불소 건조 에칭에 대한 특정한 내성을 제공하고 전이 금속 및 규소를 함유하는 재료에 관하여 선택적 에칭을 가능하게 하는 기능을 갖는다. 위상 시프트부의 에칭 중에 에칭 정확도를 향상시키기 위해, 에칭 마스크막은 불소 건조 에칭에 대한 더 큰 내성을 가져야만 한다. 이러한 요구를 만족하는 바람직한 재료는 에칭 중지막에 대하여 예시한 바와 같은 다른 재료들 중에서 크롬-기재이다. 에칭 마스크막이 투명 기판의 깊은 에칭을 위해 에칭 마스크로 사용되는 경우, 위상 시프트부가 투명 기판을 에칭함으로써 형성되는, 레벤슨형 마스크 및 크롬리스 마스크의 경우에서와 같이, 크롬-기재는 매우 높은 에칭 내성이 에칭 마스크막을 위해 필요하기 때문에 특히 바람직하다.
원하는 크롬-기재는 크롬 단독 및 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택된 최소 1가지의 원소를 함유하는 크롬 화합물을 포함하며 바람직하게는 규소가 없어야 한다. 크롬 화합물의 보다 실례가 되는 예는 크롬 옥사이드, 크롬 니트라이드, 크롬 옥시니트라이드, 크롬 옥시카바이드, 크롬 니트라이드 카바이드, 및 크롬 옥사이드 니트라이드 카바이드를 포함한다.
에칭 마스크막은 필름 두께에 의존적이기는 하지만, 최소 50 원자%, 특히 최소 60 원자%의 크롬 함량에서 에칭 내성이 개선된다. 따라서, 크롬 단독 또는 상기 범위의 크롬 함량을 갖는 크롬 화합물을 사용하여, 보다 양호한 에칭 마스크 효과를 가질 것으로 예상되는 에칭 마스크막이 필름의 두께를 증가시키지 않고 형성될 수 있다.
예를 들어, 크롬-기재는 50 원자% 내지 100 원자%, 특히 60 원자% 내지 100 원자%의 크롬, 0 원자% 내지 50 원자%, 특히 0 원자% 내지 40 원자%의 산소, 0 원자% 내지 50 원자%, 특히 0 원자% 내지 40 원자%의 질소, 및 0 원자% 내지 20 원자%, 특히 0 원자% 내지 10 원자%의 탄소로 본질적으로 구성되는 조성을 갖는다. 상기 조성을 갖는 크롬-기재는 차광막 및/또는 투명 기판에 대하여 충분한 에칭 선택성을 갖는 에칭 마스크막을 형성할 수 있다.
에칭 마스크막이 약 2 내지 30 nm, 특히 약 5 내지 30 nm의 두께로 상기 재료를 사용하여 형성되는 경우, 그것은 패턴 밀도 의존의 문제를 야기하지 않으면서 만족스런 에칭 마스크 효과를 얻기 위해 프로세싱될 수 있다. 이것은 에칭 마스크막 기저에 있는 필름 및 투명 기판의 에칭 프로세싱에 대한 정확도를 향상시킨다.
본원에서 사용된 에칭 마스크막은 단층 구조 또는 다층 구조를 가질 수도 있다. 단층 구조는 필름 구조 및 이것을 반영한 과정을 간략화한다.
에칭 중지막과 같이, 금속성 크롬 또는 높은 크롬 함량을 갖는 크롬 화합물로 형성된 에칭 마스크막은 종종 에칭 마스크막과 상이한 재료의 인접 필름 또는 레지스트 사이의 경계면에 부착이 불충분하다. 이러한 경우, 에칭 중지막과 같이, 에칭 마스크막은 반사 방지막에 인접한 에칭 마스크막의 일부, 또는 레지스트막에 인접한 에칭 마스크막의 일부 즉, 단층 구조의 경우 두께 방향으로 에칭 마스크막의 반대 표면 부분 중 한면 또는 두면 모두, 및 다층 구조의 경우 두께 방향으로 에칭 마스크막의 가장 떨어진 층의 하나 또는 두개 모두를 구성하도록 맞추어 지며, 이는 두께 방향으로 가장 높은 크롬 함량을 갖는 영역 보다 더 높은 산소 및/또는 질소 함량을 갖기 위함이다. 따라서, 반사 방지막에 대한 부착이 향상되어 결함의 발생을 방지할 수 있거나, 또는 레지스트막에 대한 부착을 향상시켜서 레지스트 패턴이 붕괴되는 것을 방지할 수 있다. 이들 구조는 반응 스퍼터링의 매개변수를 제어함으로써 용이하게 형성될 수 있다.
특히, 포토마스크 블랭크가 에칭 마스크막을 갖는 경우, 그것은 종종 에칭 중지막과 에칭 마스크막 사이의 선택적 에칭을 확립하기에 유리하다. 이 경우에, 에칭 마스크막은 크롬-기재 재료로 이루어지고 에칭 중지막은 탄탈 단독으로 이루어지거나 탄탈을 함유하고, 규소가 없는 탄탈 화합물로 구성되며, 따라서, 에칭 중지막과 에칭 마스크막간에 선택적 에칭이 가능하다.
에칭 마스크막은 공지의 방법에 의해 부착될 수 있다. 스퍼터링 공정이 바람직하며 DC 스퍼터링, RF 스퍼터링 등 중 어느 하나 일 수도 있다.
에칭 마스크막은 크롬-기반 차광막 및 반사 방지막에 대하여 선행 기술에서 사용된 과정에 의해 배치될 수도 있다. 하나의 통상적으로 사용된 방법은 크롬 표적을 아르곤과 같은 비활성 가스, 산소-함유 가스, 질소-함유 가스 또는 탄소-함유 가스와 같은 반응성 가스, 또는 비활성 가스 및 반응성 가스의 혼합물에 스퍼터링하는 것이다. 예를 들어, JP-A 7-140635호를 참조하라.
차광막 및 반사 방지막이 2개의 건조 에칭 단계에 의해 프로세싱되도록 하는 구조로서 상기 제 3 내지 제 5 구체예의 포토마스크 블랭크가 아래에서 설명된다.
제 3 구체예의 포토마스크 블랭크는 0.4 ㎛ 이하의 형상 크기를 갖는 전사된 패턴을 형성할 때 발생하는 패턴 밀도 의존의 문제를 넘어서는 최고의 향상을 이루는 것으로 예상된다. 또한, 투명 기판에서 떨어져 배치되는 반사 방지막의 층(표면 층)은 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 재료로 형성된다. 그것의 에칭 마스크 기능이 프로세싱 단계 중에 이용되는 경우, 에칭 마스크막의 사용이 항상 필요한 것은 아니다. 따라서, 프로세싱 단계의 수는 종국에 에칭 마스크막을 제거하는 단계를 생략하기 때문에 감소될 수 있다.
반면, 반사 방지막의 표면 층을 에칭 마스크로서 사용하는 동안, 임의의 기저 필름 (또는 층) 또는 투명 기판을 에칭하여 위상 시프트부를 형성한다. 이러한 목적으로, 반사 방지막은 동일한 과의 재료의 더 나은 차광 효과를 갖는 필름 보다 더 많은 광 원소를 함유하도록 구성된다.
제 3 구체예에서, 크롬-기재로 만들어진 반사 방지막의 표면 층은 바람직하게는 30 원자% 내지 70 원자%, 특히 35 원자% 내지 50 원자%의 크롬, 0원자% 내지 60 원자%, 특히 20 원자% 내지 60 원자%의 산소, 0 원자% 내지 50 원자%, 특히 3 원자% 내지 30 원자%의 질소, 및 0 원자% 내지 20 원자%, 특히 0 원자% 내지 5 원자%의 탄소로 본질적으로 구성되는 원자 조성을 갖는다.
반사 방지막의 표면 층은, 그것의 조성이 두께 방향으로 변화되는 경우, 바람직하게는 30 원자% 내지 100 원자%, 특히 35 원자% 내지 90 원자%의 크롬, 0 원자% 내지 60 원자%, 특히 3 원자% 내지 60 원자%의 산소, 0 원자% 내지 50 원자%, 특히 3 원자% 내지 50 원자%의 질소, 및 0 원자% 내지 30 원자%, 특히 0 원자% 내지 20 원자%의 탄소로 본질적으로 구성되는 조성을 갖는다.
본원에서 사용된 반사 방지막의 두께에 관하여, 반사 방지 효과는 일반적으로, 비록 정확한 두께가 포토마스크의 제조 또는 사용 중에 획득한 조사에서 사용된 광의 파장에 따라 변화하기는 하지만, 10 내지 30 nm 범위의 전체 두께에서 획득된다. 15 내지 25 nm 범위의 두께는 특히 ArF 엑시머 레이저 리소그래피에 대해 바람직하다.
반사 방지막의 기능은 불소 건조 에칭가능한 층(제 1 반사 방지층) 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 층(제 2 반사 방지층)이 함께 협력할 때 발휘된다.
이 구체예에서, 제 2 반사 방지층은 2 내지 25 nm, 특히 2 내지 20 nm의 두께를 가지며 제 1 반사 방지층은 상기 설명한 전체 두께의 나머지에 해당하는 두께를 갖는다.
제 4 구체예의 포토마스크 블랭크는 0.4 ㎛ 이하 형상 크기를 갖는 전사된 패턴을 형성할 때 야기되는 패턴 밀도 의존의 문제를 넘어서서 최고의 향상을 이루는 것으로 예상된다. 또한, 반사 방지막에 인접 배치된 차광막 및 반사 방지막의 층은 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성된다. 그들의 에칭 마스크 기능이 프로세싱 단계 중에 이용되는 경우, 에칭 마스크막의 사용이 항상 필요한 것은 아니다. 따라서, 프로세싱 단계의 수는 종국에 에칭 마스크막을 제거하는 단계가 생략되기 때문에 감소될 수 있다.
반면, 반사 방지막에 인접 배치된 차광막 및 반사 방지막의 층이 에칭 마스크로서 사용되는 동안, 임의의 기저 필름(또는 층) 또는 투명 기판이 에칭되어 위상 시프트부를 형성한다. 레지스트막이 상기 단계 중에 손상에 의해 퇴행하는 경우, 반사 방지막 역시 손상된다. 이러한 상황에서, 반사 방지막에 인접 배치된 차광막 및 반사 방지막의 층을 비교적 낮은 함량의 광 원소로 맞추고, 그로써 에칭 마스크 기능은 반사 방지막에서 불소 건조 에칭에 대해서만 내성을 갖는 재료의 사용과 비교할 때 증대된다.
제 5 구체예에서, 크롬-기재로 구성되는 반사 방지막은 바람직하게는 30 원자% 내지 85 원자%의 크롬, 0 원자% 내지 60 원자%의 산소, 0 원자% 내지 50 원자%의 질소, 및 0 원자% 내지 20 원자%의 탄소로 본질적으로 구성되는 원자 조성을 갖는다. 반사 방지막은 비교적 강한 에칭 마스크 기능이 요구되는 경우 바람직하게는 최소 5 nm의 두께이다. 또한, 바람직하게는 최대 50 nm의 두께를 갖는데, 이는 향상된 패턴 밀도 의존의 효과는 50 nm 이상의 두께에서 극도로 약해지기 때문이다.
제 5 구체예의 포토마스크 블랭크는 0.4 ㎛ 이하의 형상 크기를 갖는 전사된 패턴을 형성할 때 야기되는 패턴 밀도 의존의 문제를 넘어서는 향상을 이룰 것으로 예상된다. 또한, 반사 방지막은 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 재료로 구성된다. 그것의 에칭 마스크 기능이 프로세싱 단계 중에 이용되는 경우, 에칭 마스크막의 사용이 항상 필요한 것은 아니다. 따라서, 프로세싱 단계의 수는 종국에 에칭 마스크막을 제거하는 단계가 생략되기 때문에 감소될 수 있다.
반사 방지막이 에칭 마스크로서 사용되는 동안, 임의의 기저 필름(또는 층) 또는 투명 기판이 에칭되어 위상 시프트부를 형성한다. 이러한 목적으로, 반사 방지막은 동일한 과의 재료의 더 나은 차광 효과를 갖는 필름 보다 더 많은 광 원소를 함유하도록 구성된다.
제 5 구체예에서, 크롬 기재로 만들어진 반사 방지막은, 바람직하게는 30 원자% 내지 95 원자%의 크롬, 0 원자% 내지 60 원자%의 산소, 0 원자% 내지 50 원자%의 질소, 및 0 원자% 내지 20 원자%의 탄소로 본질적으로 구성되는 원자 구성을 갖는다.
본원에서 사용된 반사 방지막의 두께에 관하여, 반사 방지 효과는 일반적으로, 비록 정확한 두께가 포토마스크의 제조 또는 사용 중에 획득한 조사에서 사용된 광의 파장에 따라 변화하기는 하지만, 15 내지 30 nm 범위의 두께에서 획득된다. 20 내지 25 nm 범위의 두께는 특히 ArF 엑시머 레이저 리소그래피에 바람직하다.
이 구체예에서, 제 2 차광층은 2 내지 55 nm, 특히 2 내지 30 nm의 두께를 가지며, 제 1 차광층은 상기 설명한 차광막의 전체 두께의 나머지에 해당하는 두께를 갖는다.
에칭 내성의 견지에서 검토하는 경우, 제 3 내지 제 5 구체예의 포토마스크 블랭크에서 각각의 차광막 및 반사 방지막은 불소 건조 에칭가능한 하부 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지며 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 상부로 구성된다. 제 3 구체예에서, 차광막 및 제 1 반사 방지층은 하부에 해당하고, 제 2 반사 방지층은 상부에 해당한다. 제 4 구체예에서, 차광막은 하부에 해당하고, 반사 방지막은 상부에 해당한다. 제 5 구체예에서, 제 1 차광층은 하부에 해당하고, 반사 방지막 및 제 2 차광층은 상부에 해당한다. 따라서, 제 3 내지 제 5 구체예의 포토마스크 블랭크를 포토마스크로 프로세싱할 때, 하프톤 위상 시프트 마스크(트리톤 위상 시프트 마스크), 크롬리스 마스크 및 레벤슨형 마스크는 통상의 에칭 과정을 적용하여 각각 제조될 수 있다.
본 발명의 포토마스크 블랭크에서, 투명 기판 위에 배치된 차광 특성을 갖는 필름[이것은 차광막, 보완적 차광 특성을 제공하는 에칭 중지막(특정 유형의 에칭 중지막은 보완적 차광 특성을 부여할 수 있음), 보완적 차광 특성을 제공하는 반사 방지막(특정 유형의 반사 방지막은 보완적인 차광 특성을 부여할 수 있음), 하프톤 위상 시프트막 등]이 전체적으로 작용하여 충분한 차광 특성을 제공하도록 하기 위해, 포토마스크 블랭크는 바람직하게는 차광 특성을 갖는 필름이 포토마스크의 사용 중에 노광광에 대해 1.0 내지 3.5의 광학 농도 OD를 갖는 포토마스크로 프로세싱되어야 한다.
또한, 차광막, 반사 방지막 및 에칭 중지막의 조합, 그리고, 하프톤 위상 시프트막을 함께 사용하는 경우, 에칭 마스크막, 차광막, 반사 방지막, 에칭 중지막, 및 하프톤 위상 시프트막의 조합은 바람직하게는 최소 2.5, 더 바람직하게는 최소 2.8, 및 더욱 더 바람직하게는 최소 3.0의 광학 농도 OD를 가져야 한다.
산소, 질소 및 탄소와 같은 광 원소를 함유하는 차광막에 관하여, 특히, 광 원소의 함량이 특정 수준을 넘어서는 경우 충분한 차광 특성을 얻지 못할 수도 있다. 본 발명의 포토마스크 블랭크가 193 nm 이하의 파장으로 노광광에 채택되는 경우(본 발명이 유리하게 적용됨), 예를 들어, 파장 193 nm로 ArF 엑시머 레이저에 노출되거나, 또는 파장 153 nm로 F2 레이저에 노출되는 경우, 차광막은 최대 20 원자%의 질소 함량, 최대 20 원자%의 탄소 함량, 최대 10 원자%의 산소 함량, 및 특히 최대 40 원자%의 질소, 탄소 및 산소의 총 함량을 포함하는 것이 바람직하다. 최소 일부, 바람직하게는 전체의 차광막이 상기 범위 내로 조성을 갖는 경우, 만족스런 광 차단 특성이 얻어진다.
투명 기판은 바람직하게는 주로 규소 옥사이드로 구성되는 기판, 일반적으로 석영 기판으로부터 선택된다. 위상 시프트막이 사용되는 경우, 그것은 완전 투과형 위상 시프트막 또는 하프톤 위상 시프트막, 예를 들어, 5 내지 30%의 투과율을 갖는 하프톤 위상 시프트막일 수도 있다. 본원에서 사용된 위상 시프트막은 바람직하게는 불소 건조 에칭에 의해 에칭될 수 있는 필름이다. 위상 시프트막을 이루는 재료의 예는 규소-함유 재료, 바람직하게는 전이 금속, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택된 최소한 하나의 원소를 함유하는 전이 금속 규소 화합물, 더 바람직하게는 전이 금속, 규소와, 질소 및 산소 중 최소 1가지를 함유하는 전이 금속 규소 화합물을 포함한다. 규소-함유 재료의 예는 차광막을 위한 규소-함유 화합물로서 상기 예시한 바와 같으며; 전이 금속의 예는 차광막을 위한 전이 금속으로서 상기 예시한 바와 같다. 위상 시프트막은 광의 상을 미리 결정된 정도까지, 일반적으로 포토마스크의 사용 중에 노광광에 대하여 180°까지 전사시키기 위해 선택된 두께를 갖는다.
위상 시프트막은 공지의 방법에 의해 부착될 수 있다. 여러가지 중에서, 스퍼터링 공정은 균질 필름이 가장 쉽게 제조될 수 있기 때문에 바람직하다. 스퍼터링 공정은 DC 스퍼터링, RF 스퍼터링 등 중 어느 하나일 수도 있다.
표적 및 스퍼터링 가스는 원하는 필름 조성에 따라 선택된다. 전이 금속 및 규소를 함유하는 위상 시프트막이 형성되는 경우, 사용되는 표적은 제어된 비율로 규소 및 전이 금속을 함유하는 단일 표적일 수도 있다. 대안으로, 규소 대 전이 금속의 비율은 규소 표적, 전이 금속 표적, 및 규소 및 전이 금속의 표적(전이 금속 규소화합물 표적) 중 적절한 것을 선택하고 선택된 표적의 스퍼터링 부위 또는 선택된 표적에 적용되는 전원을 제어함으로써 조절될 수도 있다. 필름이 산소, 질소, 및 탄소와 같은 광 원소들을 함유하는 경우, 이러한 필름은 반응 스퍼터링에 의해 부착될 수 있으며, 이때 산소-함유 가스, 질소-함유 가스 및/또는 탄소-함유 가스가 반응 가스로서 스퍼터링 가스에 첨가됨을 주지한다.
본 발명에 의해, 노광광에 대해 투명한 영역 및 실효적으로 불투명한 영역을 포함하는 마스크 패턴을 투명 기판 위에 형성하기 위해, 적절한 조합으로 불소 건조 에칭 및 염소 건조 에칭에 의해 원하는 바와 같이 블랭크의 각각의 필름을 패턴 형성함으로써 상기 설명한 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 얻는다.
특정한 재료나 층이 불소 건조 에칭가능한 정황에서 사용되는 것으로서, 용어 "불소 건조 에칭"은 불소-함유 가스를 사용하는 건조 에칭을 의미한다. 불소-함유 가스는 불소 원소를 함유하는 어떤 가스, 특히 불소 가스, CF4 및 C2F6와 같이 탄소 및 불소를 함유하는 가스, SF6와 같이 황 및 불소를 함유하는 가스, 또는 헬륨과 같이 불소가 없는 가스 및 불소-함유 가스의 혼합물일 수도 있다. 필요한 경우 산소와 같은 다른 가스가 거기에 첨가될 수도 있다.
특정한 재료나 층이 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 정황에서 사용되는 것으로서, 용어 "염소 건조 에칭"은 염소-함유 가스를 사용하는 건조 에칭을 의미한다. 염소 건조 에칭 조건은 크롬 화합물 필름의 건조 에칭으로 잘 알려져 있으며 특별히 제한적이지 않다. 예를 들어, 에칭 가스는 1:2 내지 20:1의 부피 유속 비(Cl2 가스 : O2 가스)로 염소 가스 및 산소 가스의 혼합물이며, 선택적으로 헬륨과 같은 비활성 가스와의 혼합물이다. 산소 가스를 염소 가스에 대하여 최소 5%의 부피 유속 비율로 혼합하는 경우, 본 발명의 포토마스크 블랭크의 차광막 및 반사 방지막이 형성되는 전이 금속 및 규소-함유 재료, 및 투명 기판 위에 어떠한 사실상의 에칭도 발생하지 않는다.
도면에 있어서, 제 1 내지 제 5 구체예에서 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제조하는 과정을 상세히 설명한다.
(1) 포토마스크 제조 공정 A, 제 1 구체예의 포토마스크 블랭크를 포토마스크(레벤슨형 마스크)로 프로세싱한다.
공정은 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 부착된, 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 및 불소 건조 에칭가능한 반사 방지막(3)으로 출발한다(도 1A). 제 1 레지스트막(6)을 블랭크 위로 코팅한 다음(도 6A) 현상하여 남겨지게 될 차광막(2)의 구조의 일부에 대응하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 형성한다(도 6B). 에칭 마스크로서의 역할을 하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴으로, 후속하여 불소 건조 에칭을 수행하여 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 반사 방지막(3) 및 차광막(2)로 전사한다(도 6C). 추가로, 에칭 중지막(9)을 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 갖는 건조 에칭)에 의해 에칭한다. 제거될 각 필름의 모든 부분들은 투명 기판에 대한 손상 없이 제거된다(도 6D).
제 1 레지스트막(6)이 제거되면, 제 2 레지스트막(7)을 다시 코팅한다. 제 2 레지스트막(7)은 차광막(2)이 제거된 부위 중에서, 차광막(2)이 남는 부위 및 투명 기판(1)이 에칭되지 않는 부위를 보호하는 패턴으로 프로세싱된다(도 6E). 불소 건조 에칭에 의해, 프로세싱되는 투명 기판(1)의 부위(제 2 레지스트막(7)이 제거된 부위)는 미리 결정된 깊이로 에칭된다(도 6F). 최종적으로, 제 2 레지스트막(7)이 제거되어, 레벤슨형 마스크를 완성한다(도 6G).
(2) 포토마스크 제조 공정 B, 제 1 구체예의 포토마스크 블랭크가 포토마스크(하프톤 위상 시프트 마스크 또는 트리톤 위상 시프트 마스크)로 프로세싱된다.
공정은 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 부착된, 불소 건조 에칭가능한 하프톤 위상 시프트막(8), 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지며 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 및 불소 건조 에칭가능한 반사 방지막(3)을 포함하는 포토마스크 블랭크로 출발한다(도 1B). 제 1 레지스트막(6)을 블랭크로 코팅한 다음(도 7A) 프로세싱하여 남겨지게 될 하프톤 위상 시프트막(8)의 일부에 대응하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 형성한다(도 7B). 에칭 마스크로 작용하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴으로, 후속하여 불소 건조 에칭을 수행하여 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 반사 방지막(3) 및 차광막(2)으로 전사한다(도 7C). 추가로, 에칭 중지막(9)을 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)에 의해 에칭시켜서, 하프톤 위상 시프트막(8)이 제거될 부위에 통로를 형성한다(도 7D).
제 1 레지스트막(6)이 제거되면, 제 2 레지스트막(7)을 다시 코팅한다. 제 2 레지스트막(7)은 차광막(2)이 남게될 부위에서 패턴으로 프로세싱되어, 차광막(2) 및 반사 방지막(3)을 보호한다(도 7E). 이어서, 불소 건조 에칭을 수행함으로써, 제거될 하프톤 위상 시프트막(8)의 일부(에칭 중지막(9)에 통로가 있는 레지스터)를 제거하고 제 2 레지스트막(7)에 의해 보호되지 않는 반사 방지막(3) 및 차광막(2)의 일부를 제거한다(도 7F). 그 후, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)을 다시 수행함으로써, 제 2 레지스트막(7)에 의해 보호되지 않는 에칭 중지막(9)의 일부(차광막(2)의 제거 후에 노출된 부분)를 제거한다(도 7G). 제거될 각 필름의 모든 부분들은 투명 기판(1) 및 하프톤 위상 시프트막(8)에 대한 손상 없이 제거된다(도 7H).
차광 밴드(주로 포토마스크 주변)에서 차광막의 단지 일부만을 남기길 원하는 경우, 공정은 반사 방지막 및 차광막이 제 1 레지스트막의 패턴에 의해 에칭된 후, 차광 밴드만이 제 2 레지스트막에 의해 보호되도록 변형될 수도 있다. 후속 단계는 상기와 같다. 이러한 변형에 의해, 일반적인 하프톤 위상 시프트 마스크가 제조된다.
(3) 포토마스크 제조 공정 C, 제 2 구체예의 포토마스크 블랭크가 포토마스크(레벤슨형 마스크)로 프로세싱된다.
에칭 마스크막을 갖는 포토마스크 블랭크를 레벤슨형 마스크로 프로세싱하는 전형적인 과정이 설명된다.
공정은 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 부착된, 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 불소 건조 에칭가능한 반사 방지막(3), 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 마스크막(4)를 포함하는 포토마스크 블랭크로 출발한다(도 2A). 제 1 레지스트막(6)을 블랭크 상에 코팅시킨 다음(도 8A) 현상하여 남겨질 차광막(2)의 일부의 구조에 대응하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 형성한다(도 8B). 에칭 마스크로 작용하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴으로, 후속하여 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)을 수행하여 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 에칭 마스크막(4)으로 전사한다(도 8C). 후속하여 불소 건조 에칭을 수행하여 에칭 마스크막(4)의 패턴을 반사 방지막(3) 및 차광막(2)로 전사한다(도 8D). 추가로, 에칭 중지막(9)을 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)에 의해 에칭시킨다. 제거될 각 필름의 모든 부분들은 투명 기판(1)에 대한 손상 없이 제거된다(도 8E).
제 1 레지스트막(6)이 제거되면, 제 2 레지스트막(7)을 다시 코팅한다. 제 2 레지스트막(7)은 차광막(2)이 제거된 부위 중에서, 차광막(2)이 남게될 부위 및 투명 기판(1)이 에칭되지 않을 부위를 보호하는 패턴으로 프로세싱된다(도 8F). 이어서, 불소 건조 에칭을 수행함으로써, 프로세싱될 투명 기판(1)의 부위(제 2 레지스트막(7)이 제거된 부위)는 미리 결정된 깊이로 에칭된다. 이것은 투명 기판(1)에 위상 시프트부를 형성한다(도 8G). 최종적으로, 제 2 레지스트막(7)을 제거하여, 레벤슨형 마스크를 완성한다(도 8H).
(4) 포토마스크 제조 공정 D, 제 2 구체예의 포토마스크 블랭크가 포토마스크(얼룩말 형 크롬리스 마스크)로 프로세싱된다.
제 2 구체예의 포토마스크 블랭크와 같은 필름 배열은 블랭크가 프로세싱된 위상 시프트막 위에 형성된 더 복잡한 차광막 패턴을 갖는 마스크, 예를 들어, 얼룩말형 크롬리스 마스크로 프로세싱되는 경우 전 범위에 그것의 효과를 발휘한다. 얼룩말형 크롬리스 마스크로의 하나의 전형적인 공정이 하기에 설명된다.
공정은 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 부착된, 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 불소 건조 에칭가능한 반사 방지막(3), 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 마스크막(4)를 포함하는 포토마스크 블랭크로 출발한다(도 2A). 제 1 레지스트막(6)을 블랭크 위로 코팅시킨 다음(도 9A, 9B) 현상시켜서 투명 기판(1)이 파여질 비어있는 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 형성한다(도 9C, 9D). 에칭 마스크로서 작용하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴으로, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 함유하는 건조 에칭)을 수행하여 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 에칭 마스크막(4)로 전사한다(도 9E, 9F). 후속하여, 불소 건조 에칭을 수행하여 에칭 마스크막(4)의 통로 내에 반사 방지막(3) 및 차광막(2)의 일부를 에칭시킨다(도 9G, 9H). 추가적 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)에 의해, 에칭 중지막(9)을 에칭시킨다(도 9I, 9J).
제 1 레지스트막(6)이 제거되면, 제 2 레지스트막(7)을 다시 코팅한다. 제 2 레지스트막(7)을 남겨지게 될 차광막(2)의 일부의 구조에 해당하는 패턴으로 프로세싱한다(도 10A, 10B). 그 중에서도, 제 2 레지스트막(7)의 패턴이 매우 미세한 반점 패턴인 경우에, 이미 노출된 투명 기판(1)의 부분이 제 2 레지스트막(7)의 패턴에 의해 에칭을 받지 못하는 부분이기 때문에, 제 2 레지스트막(7)의 패턴은 제 2 레지스트막(7)의 미세 반점 패턴이 붕괴되는 것을 막기 위해 이 부분의 위를 덮도록 의도적으로 형성될 수도 있다. 다음으로, 에칭 마스크로서 작용하는 제 2 레지스트막(7)의 패턴으로, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)을 수행함으로써, 차광막(3)이 제거될 부위에 해당하는 에칭 마스크막(4)의 부분을 제거하지만, 투명 기판(1)은 파이지 않을 것이다(도 10C, 10D).
이후, 제 2 레지스트막(7)을 제거한다(도 10E, 10F). 불소 건조 에칭에 의해, 투명 기판(1)을 미리 결정된 깊이로 에칭한다. 이것은 투명 기판(1)에 위상 시프트부를 형성하고, 제 2 레지스트막(7)의 패턴을 이용하여 에칭 정지 중에 제거된 에칭 마스크막(4)의 부분에 해당하는 반사 방지막(3) 및 차광막(2)의 부분을 제거하며, 단 그 부위에서 에칭 중지막(9)만이 남는다(도 10G, 10H). 최종적으로, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)을 수행하여 에칭 중지막(9)의 노출 부분 및 차광막(2) 위의 반사 방지막(3)의 위에 있는 에칭 마스크막(4)의 제거되지 않은 부분을 동시에 제거하여, 위상 시프트 마스크(얼룩말 형 크롬리스 마스크)를 완성한다(도 10I, 10J).
(5) 포토마스크 제조 공정 E, 제 2 구체예의 포토마스크 블랭크가 포토마스크(하프톤 위상 시프트 마스크 또는 트리톤 위상 시프트 마스크)로 프로세싱된다.
공정은 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 부착된, 불소 건조 에칭가능한 하프톤 위상 시프트막(8), 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 불소 건조 에칭가능한 반사 방지막(3), 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 마스크막(4)를 포함하는 포토마스크 블랭크로 출발한다(도 2B). 제 1 레지스트막(6)을 블랭크 위로 코팅시킨 다음(도 11A) 현상시켜서 남겨지게 될 하프톤 위상 시프트막(8)의 부분의 구조에 해당하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 형성한다(도 11B). 이어서, 에칭 마스크로서 작용하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴으로, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 함유하는 건조 에칭)을 수행하여 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 에칭 마스크막(4)로 전사한다(도 11C). 후속하여, 불소 건조 에칭을 수행하여 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 반사 방지막(3) 및 차광막(2)으로 전사한다(도 11D).
제 1 레지스트막(6)이 제거되면, 제 2 레지스트막(7)을 다시 코팅한다. 차광막(2)이 남겨지게 될 에칭 마스크막(4)의 부위를 보호하기 위해, 제 2 레지스트막(7)을 남겨지게 될 차광막(2)의 일부의 구조에 해당하는 패턴으로 프로세싱한다(도 11E). 이어서, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)을 수행함으로써, 에칭 중지막(9)을 에칭시켜서, 하프톤 위상 시프트막(8)이 제거될 부위에 통로를 형성하고, 차광막(2)이 제거될 부위에서 에칭 마스크막(4)를 제거한다(도 11F). 후속하여, 불소 건조 에칭을 수행하여, 제거될 하프톤 위상 시프트막(8)의 부분(에칭 중지막(9)에 통로가 있는 레지스터)를 제거하고, 제 2 레지스트막(7)에 의해 보호되지 않는 반사 방지막(3) 및 차광막(2)의 부분을 제거한다(도 11G). 후속하여 제 2 레지스트막(7)을 제거하고, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)을 다시 수행하여, 차광막(2)이 제거되는 부위에 남겨지는 에칭 중지막(9)의 부분, 및 차광막(2) 위의 반사 방지막(3)의 위에 있는 에칭 마스크막(4)의 제거되지 않은 부분을 동시에 제거한다. 제거될 각 필름의 모든 부분을 투명 기판(1) 및 하프톤 위상 시프트막(8)에 대한 손상없이 제거하여, 트리톤 위상 시프트 마스크를 완성한다(도 11H).
(6) 포토마스크 제조 공정 F, 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크가 포토마스크(레벤슨형 마스크)로 프로세싱된다.
공정은 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 부착된, 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 및 불소 건조 에칭가능한 제 1 반사 방지층(31) 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 제 2 반사 방지층(51)을 포함하는 반사 방지막(30)을 포함하는 포토마스크 블랭크로 출발한다(도 3A). 제 1 레지스트막(6)을 블랭크 위로 코팅시킨 다음(도 12A) 현상시켜서 남겨지게 될 차광막(2)의 부분의 모양에 대응하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 형성한다(도 12B). 이어서, 에칭 마스크로서 작용하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴으로, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 함유하는 건조 에칭)을 수행하여 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 제 2 반사 방지층(51)으로 전사한다(도 12C). 이어서, 불소 건조 에칭을 수행하여 제 2 반사 방지층(51)의 패턴을 제 1 반사 방지층(31) 및 차광막(2)로 전사한다(도 12D). 추가의 에칭 중지막(9)을 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)에 의해 에칭시킨다. 제거될 각 필름의 모든 부분을 투명 기판에 대한 손상 없이 제거한다(도 12E).
제 1 레지스트막(6)이 제거되면, 제 2 레지스트막(7)을 다시 코팅한다. 차광막(2)이 제거된 부위 중에서, 차광막(2)이 남겨지게 될 부위 및 투명 기판(1)이 에칭되지 않을 부위를 보호하는 패턴으로 제 2 레지스트막(7)을 프로세싱한다(도 12F). 불소 건조 에칭에 의해, 투명 기판(1)이 프로세싱될 부위(제 2 레지스트막(7)이 제거된 부위)를 미리 결정된 깊이로 에칭시킨다. 이것은 투명 기판(1)에 위상 시프트부를 형성한다(도 12G). 최종적으로, 제 2 레지스트막(7)을 제거하여, 레벤슨형 마스크를 완성한다(도 12H).
(7) 포토마스크 제조 공정 G, 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크가 포토마스크(하프톤 위상 시프트 마스크 또는 트리톤 위상 시프트 마스크)로 프로세싱된다.
공정은 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 부착된, 불소 건조 에칭가능한 하프톤 위상 시프트막(8), 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 불소 건조 에칭가능한 반사 방지층(31), 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 제 2 반사 방지층(51)을 포함하는 반사 방지막(30)을 포함하는 포토마스크 블랭크로 출발한다(도 3B). 제 1 레지스트막(6)을 블랭크 위로 코팅시킨 다음(도 13A) 현상시켜서 남겨지게 될 위상 시프트막(8)의 부분의 모양에 해당하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 형성한다(도 13B). 이어서, 에칭 마스크로서 작용하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴으로, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 함유하는 건조 에칭)을 수행하여 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 제 2 반사 방지층(51)으로 전사한다(도 13C). 후속하여, 불소 건조 에칭을 수행하여 제 2 반사 방지층(51)의 패턴을 제 1 반사 방지층(31) 및 차광막(2)으로 전사한다(도 13D).
제 1 레지스트막(6)이 제거되면, 제 2 레지스트막(7)을 다시 코팅한다. 제 2 레지스트막(7)을 남겨지게 될 차광막(2)의 일부의 구조에 해당하는 패턴으로 프로세싱하여 차광막(2)이 남겨지게 될 부위의 제 2 반사 방지층(51)을 보호한다(도 13E). 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)에 의해, 에칭 중지막(9)을 에칭시켜서, 하프톤 위상 시프트막(8)이 제거될 부위에 통로를 형성하고, 차광막(2)이 제거될 부위의 제 2 반사 방지층(51)을 제거한다(도 13F). 후속하여, 불소 건조 에칭을 수행함으로써, 제거될 하프톤 위상 시프트막(8)의 부분(제 2 반사 방지층(51)에 통로가 있는 레지스터)를 제거하고, 제 2 레지스트막(7) 및 제 2 반사 방지층(51)에 의해 보호되지 않는 반사 방지층(31) 및 차광막(2)의 부분을 제거한다(도 13G). 이후, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)을 다시 수행하여, 차광막(2)이 제거될 부위에 남겨지는 에칭 중지막(9)의 부분을 제거한다. 제거될 각 필름의 모든 부분을 투명 기판(1) 및 하프톤 위상 시프트막(8)에 대한 손상없이 제거한다. 최종적으로, 제 2 레지스트막(7)의 패턴을 제거하여, 트리톤 위상 시프트 마스크를 완성한다(도 13H).
차광 밴드(주로 포토마스크 주변)에 차광막의 단지 일부만을 남기길 원하는 경우, 공정은 반사 방지막 및 차광막이 제 1 레지스트막의 패턴에 의해 에칭된 후, 차광 밴드만이 제 2 레지스트막에 의해 보호되도록 변형될 수도 있다. 후속 단계는 상기와 같다. 이러한 변형에 의해, 일반적인 하프톤 위상 시프트 마스크가 제조된다.
최종적으로 남아 있는 차광막 패턴이 높은 정확도를 가질 필요가 없는 포토마스크, 예를 들어, 차광막의 일부가 차광 밴드에만 남아있는(주로 포토마스크 주변) 일반적인 하프톤 위상 시프트 마스크의 경우, 그것은 높은 정확도에서 최소한 위상 시프트부가 프로세싱되면 족하다. 이러한 경우에, 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크의 사용은 제 1 레지스트막이 현저히 얇을 때 조차도 프로세싱을 허용한다. 그 이유는 제 2 반사 방지층의 미리 결정된 부분이 제 1 레지스트막에 의해 정확히 에칭되면, 임의의 기저 층(또는 필름)은 에칭 마스크로서 상부 층(또는 필름)을 사용하여 프로세싱될 수 있기 때문이다.
레지스트막이 두꺼워짐에 따라, 레지스트 패턴의 에스펙트 비가 증가하여 레지스트의 분해능의 하락을 유도한다. 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크가 이러한 문제를 해결하는데 가장 효과적이며, 이는 제 1 레지스트막의 두께가 현저히 얇은 경우, 예를 들어, 200 nm 이하, 및 100 nm 정도에서도 프로세싱이 가능하기 때문이며, 이때 히드록시스티렌 골격 구성요소로부터 주로 유도된 수지를 포함하는 화학 증폭 레지스트가 사용된다.
이해할 수 있게, 제 3 구체예에서, 조성이 반사 방지막으로 작용할 수 있도록 결정되어 있는, 크롬-기재의 반사 방지막은 에칭 마스크막의 사용과 비교하여, 불소 건조 에칭에 의해 더 손상을 받는다. 따라서, 제 2 레지스트를 사용하는 리소그래피 중에 필요한 두께에서 레지스트막을 세팅할 필요가 있다.
또한, 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크로부터 얼룩말 형 크롬리스 마스크를 생산하는 것이 가능하다. 제조 공정은 레지스트에 의해 보호되지 않는 가장 바깥쪽 반사 방지층의 표면 층을 에칭 마스크로서 사용하는 건조 에칭 단계를 포함한다. 크롬-기재의 반사 방지막의 상기 설명한 특성의 견지에서, 포토마스크 블랭크를 구성하는 필름은 상기 단계 중에 잃는 반사 방지막의 양을 계산하면서 설계되어야만 한다.
(8) 포토마스크 제조 공정 H, 제 4 구체예의 포토마스크 블랭크가 포토마스크(하프톤 위상 시프트 마스크)로 프로세싱된다.
공정은 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 부착된, 불소 건조 에칭가능한 하프톤 위상 시프트막(8), 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 차광막(2), 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 반사 방지막(5)을 포함하는 포토마스크 블랭크로 출발한다(도 4B). 제 1 레지스트막(6)을 블랭크 위로 코팅시킨 다음(도 14A) 프로세싱하여 남겨지게 될 하프톤 위상 시프트막(8)의 부분의 구조에 해당하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 형성한다(도 14B). 이어서, 에칭 마스크로서 작용하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴으로, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 함유하는 건조 에칭)을 수행하여 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 반사 방지막(5)로 전사한다(도 14C). 후속하여, 불소 건조 에칭을 수행하여 제 2 반사 방지막(5)의 패턴을 차광막(2)으로 전사한다(도 14D).
제 1 레지스트막(6)이 제거되면, 제 2 레지스트막(7)을 다시 코팅한다. 제 2 레지스트막(7)을 남겨지게 될 차광막(2)의 일부의 구조에 해당하는 패턴으로 프로세싱하여 차광막(2)이 남겨지게 될 부위의 반사 방지막(5)를 보호한다(도 14E). 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)에 의해, 에칭 중지막(9)을 에칭시켜서, 하프톤 위상 시프트막(8)이 제거될 부위에 통로를 형성하고, 제 2 레지스트막(7)의 패턴이 형성되지 않는 부위의 반사 방지막(5)을 제거한다(도 14F). 후속하여, 불소 건조 에칭을 수행함으로써, 제거될 하프톤 위상 시프트막(8)의 부분(에칭 중지막(9)에 통로를 갖는 레지스터)을 제거하고 제 2 레지스트막(7)의 패턴에 의해 에칭되는 반사 방지막(5)를 제거한 후에 노출되는 차광막(2)의 부분을 제거한다(도 14G). 이후, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)을 다시 수행하여, 차광막(2)의 제거 후 노출되는 에칭 중지막(9)의 부분을 제거한다. 제거될 각 필름의 모든 부분을 투명 기판(1) 및 하프톤 위상 시프트막(8)에 대한 손상없이 제거한다. 최종적으로, 제 2 레지스트막(7)을 제거하여, 하프톤 위상 시프트 마스크를 완성한다(도 14H).
제 4 구체예의 포토마스크 블랭크는 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크와 유사한 에칭 특성을 가지기 때문에, 트리톤 위상 시프트 마스크 또는 레벤슨형 마스크는 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크와 동일한 과정에 의해 제조될 수도 있다. 제 4 구체예의 포토마스크 블랭크에서, 에칭 프로세싱은 최대 250 nm 두께를 갖는 레지스트막으로 가능하다. 반면, 불소 건조 에칭가능한 차광막 위에 부착된 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 반사 방지막의 증가된 두께는 레지스트막이 제 1 레지스트막의 패턴을 전사할 때 손상되더라도 후속 에칭 단계 중에 마스킹을 안전하게 한다. 이것은 반사 방지막 및 투명 기판 아래에 있는 임의의 필름으로의 패턴 전사의 정확도를 증가시킨다.
(9) 포토마스크 제조 공정 I, 제 5 구체예의 포토마스크 블랭크가 포토마스크(하프톤 위상 시프트 마스크)로 프로세싱된다.
공정은 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 부착된, 불소 건조 에칭가능한 하프톤 위상 시프트막(8), 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 에칭 중지막(9), 불소 건조 에칭가능한 제 1 차광층(21) 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 제 2 차광층(22)을 포함하는 차광막(20), 및 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 갖는 반사 방지막(5)를 포함하는 포토마스크 블랭크로 출발한다(도 5B). 제 1 레지스트막(6)을 블랭크 위로 코팅시킨 다음(도 15A) 현상하여 남겨지게 될 하프톤 위상 시프트막(8)의 부분의 구조에 해당하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 형성한다(도 15B). 이어서, 에칭 마스크로서 작용하는 제 1 레지스트막(6)의 패턴으로, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 함유하는 건조 에칭)을 수행하여 제 1 레지스트막(6)의 패턴을 반사 방지막(5) 및 제 2 차광층(22)으로 전사한다(도 15C). 후속하여, 불소 건조 에칭을 수행하여 제 2 반사 방지층(22)의 패턴을 차광층(21)으로 전사한다(도 15D).
제 1 레지스트막(6)이 제거되면, 제 2 레지스트막(7)을 다시 코팅한다. 제 2 레지스트막(7)을 남겨지게 될 차광막(20)의 부분에 해당하는 패턴으로 프로세싱하여 차광막(2)이 남겨지게 될 부위의 반사 방지막(5)를 보호한다(도 15E). 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 사용한 건조 에칭)에 의해, 에칭 중지막(9)을 에칭시켜서, 하프톤 위상 시프트막(8)이 제거될 부위에 통로를 형성하고, 차광막(20)이 제거될 부위의 반사 방지막(5) 및 제 2 차광층(22)를 제거한다(도 15F). 후속하여, 불소 건조 에칭을 수행함으로써, 제거될 하프톤 위상 시프트막(8)의 부분(제 2 차광층(22)에 통로를 갖는 레지스터)을 제거하고 제 2 레지스트막(7)에 의해 보호되지 않는 제 1 차광층(21)의 그 부분, 반사 방지막(5)의 그 부분 및 차광층(22)의 그 부분을 제거한다(도 15G). 이후, 염소 건조 에칭(염소 및 산소를 포함하는 건조 에칭)을 다시 수행하여, 차광막(2)가 제거될 부위에 남겨지는 에칭 중지막(9)의 부분을 제거한다. 제거될 각 필름의 모든 부분을 투명 기판(1) 및 하프톤 위상 시프트막(8)에 대한 손상없이 제거한다. 최종적으로, 제 2 레지스트막(7)을 제거하여, 하프톤 위상 시프트 마스크를 완성한다(도 15H).
제 5 구체예의 포토마스크 블랭크는 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크와 유사한 에칭 특성을 가지기 때문에, 트리톤 위상 시프트 마스크 또는 레벤슨형 마스크는 제 3 구체예의 포토마스크 블랭크와 동일한 과정에 의해 제조될 수도 있다. 제 5 구체예의 포토마스크 블랭크에서, 제 2 차광층은 더 큰 에칭 마스크 효과를 발휘할 것으로 예상된다. 레지스트막이 제 1 레지스트막이 패턴을 전사할 때 손상되더라도, 이것은 높은 정확도에서 제 2 차광층 아래에 있는 임의의 필름(또는 층) 및 투명 기판에 대한 패턴 전사를 보증한다.
본 발명에 의한 포토마스크의 제조에서 사용된 레지스트는 네거티브 레지스트 또는 포지티브 레지스트 중 하나 일 수도 있음을 주지한다. 특정 레지스트의 선 택은 마스크 패턴의 분포 효율에 따른다.
실시예
본 발명을 추가로 설명하기 위해 하기에 실험 및 실시예가 제공되지만, 본 발명은 거기에 제한되지 않는다.
실시예에서, 불소 건조 에칭은 C2F6 가스만을 20 sccm의 유속으로 챔버에 공급하고, 챔버내 압력을 2 Pa로 하여 수행하였다. 염소 건조 에칭은 20 sccm의 유속으로 염소 가스를, 20 sccm에서 산소를, 그리고 80 sccm에서 헬륨 가스를 챔버에 공급하고, 챔버 내에 2 Pa의 압력을 세팅함으로써 수행한다.
실험 1
몰리브덴 및 규소를 0:100, 1:15, 1:9, 1:4, 1:2, 및 1:1의 원자 비로 함유하는 표적 중 1가지를 선택하고 아르곤 분위기에서 표적을 스퍼터링하여, 39 nm 두께의 몰리브덴 규소 필름을 부착시켰다(필름은 선택된 표적에 대응하는 몰리브덴/규소 비를 가짐). 몰리브덴 규소 필름을 1시간 동안 수성 암모니아/과산화수소(부피비로 수성 암모니아: 과산화수소: 물 = 1:1:30)에 담근 후, 필름 두께의 변화를 측정하였다. 필름의 두께 손실은 각각 0.2, 0.2, 0.7, 1.5, 17.7, 및 39 nm였다. 또한, 필름을 4-프로브 시트 저항계 MCP-T600 (Mitsubishi Chemical CO., Ltd.)를 사용하여 전기 전도율을 측정하여, 각각 1082, 680, 486, 296, 96, 및 38 ohm/평방(Ω/□)의 전도율 값을 확인하였다.
차광막 및 반사 방지막(ARF)에 대한 이들 재료에 관하여, 전이 금속 대 규소의 비가 원자 비로 1:4 내지 1:15의 범위 내인 경우, 결과의 필름은 질소 함량 등에 대한 최적화의 필요 없이, 강력한 화학적 세척에 대한 화학적 내성 및 실행상 허용가능한 범위 내의 전기 전도율을 갖는다.
실시예 1
도 1A에 나타낸 층 배열을 갖는 포토마스크 블랭크는 스퍼터링에 의해 필름을 부착시켜서 제조하였다. 각각의 필름은 다음과 같다.
투명 기판: 석영 기판
에칭 중지막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
차광막: MoSi (원자비로 Mo:Si = 1:4, 두께 41 nm)
ARF : MoSiN (차광막 면 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5 내지 투명 기판으로부터 떨어져 있는 면 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:5:5로 두께에 따라 변화하는 조성, 두께 18 nm)
이 포토마스크 블랭크를 포토마스크 제조 공정 A에 의해 프로세싱하여, 레벤슨형 마스크를 제조하였다. 제 1 및 제 2 레지스트막에 대하여, 히드록시스티렌 수지, 교차 결합제, 및 광산 발생제를 주로 포함하는 화학 증폭된 네거티브 레지스트를 사용하여 250 nm 두께의 레지스트막을 형성하였다. 제 1 레지스트막을 형성하기 전에, 포토마스크의 표면, 특히 반사 방지막의 표면을 헥사메틸 디실라잔(HMDS)으로 처리하였다. 투명 기판에 형성된 위상 시프트부는 172 nm의 깊이를 가졌으며, 이것은 약 180℃의 위상 시프트를 발생시켰다.
결과적으로, 미리 선택된 패턴 크기를 충실하게 반영한 포토마스크는 패턴의 조밀에 관계하지 않고 제조된다. 포토마스크 블랭크가 최소 패턴 밀도 의존을 갖는다는 것을 증명하였다. 차광막의 에칭 중에 기판 위에 부식이 일어나지 않았기 때문에, 미리 결정된 수치의 위상 시프트를 갖는 위상 시프트부가 높은 정확도에서 기판에 형성될 수 있었다.
실시예 2 및 3
도 1A에 나타낸 층 배열을 갖는 포토마스크 블랭크를 실시예 1에서와 같이 제조하였으며, 단 차광막이 실시예 2에서 5 원자%의 질소 함량을 갖는 MoSiN(원자비로 Mo:Si:N = 1:3:0.2, 두께 23 nm)이거나 또는 실시예 3에서 13 원자%의 질소 함량을 갖는 MoSiN(원자비로 Mo:Si:N = 1:3:0.6, 두께 23 nm)인 것을 제외한다. 이들 포토마스크 블랭크를 포토마스크 제조 공정 A에 의해 프로세싱하여, 레벤슨형 마스크를 제조하였다. 산소-함유 염소 건조에칭에 대한 충분한 내성을 확인하였다. 실시예 2의 블랭크를 프로세싱하는 과정에서, 중간 샘플은 ARF 및 차광막이 레지스트 패턴을 사용하여 패턴 형성하고, 에칭 중지막을 에칭시키는 단계에서 워크피스로부터 레지스트막을 벗겨냄으로써 얻었다. 이 중간 샘플을 조각으로 나눠서 현미경 아래에서 관찰하였다. 도 16은 이 차광 패턴 부분의 현미경 사진이다. 도 16은 설명된 순서로 투명 기판(1) 위에 부착된 에칭 중지막(9), MoSiN의 차광막(2), MoSiN의 ARF(3)를 갖는 필름 패턴(패턴 폭 0.2 ㎛)의 부분이다. 사진으로부터 볼수 있듯이, 필름 패턴은 수직으로 매우 양호하다.
실시예 4 및 비교 실시예
도 1B에 나타낸 층 배열을 갖는 포토마스크 블랭크는 스퍼터링에 의해 필름을 부착시켜서 제조하였다. 각각의 필름은 다음과 같다.
투명 기판: 석영 기판
하프톤 위상 시프트막: MoSiON (원자비로 Mo:Si:O:N = 1:4:1:4, 두께 75 nm)
에칭 중지막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
차광막: MoSiN (원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5, 두께 23 nm)
ARF : MoSiN (차광막 면 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5 내지 투명 기판으로부터 떨어져 있는 면 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:5:5로 두께에 따라 변화하는 조성, 두께 18 nm)
비교하기 위해, 차광막이 선행 기술인 크롬-기재 만으로 형성되는 포토마스크 블랭크를 제조하였다. 비교 실시예의 포토마스크 블랭크는 ArF 리소그래피 마스크에 대한 포토마스크 블랭크로서 현재 통상적으로 사용되는 크롬-기재의 차광막과 ARF, 및 MoSiN의 하프톤 위상 시프트막을 포함하는 블랭크이다.
특히, 도 18에 나타낸 바와 같은 포토마스크 블랭크를 제조하였다. 투명 기판(1) 위에, 하프톤 위상 시프트막(8)으로서 MoSiON 필름(Mo:Si:O:N = 1:4:1:4, 두께 75 nm), 차광막(23)으로서 CrN 필름(Cr:N = 9:1, 두께 26 nm), 및 ARF(5)로서 CrON 필름(Cr:O:N = 4:5:1, 두께 20 nm)를 스퍼터링에 의해 순서대로 형성하였다.
이들 포토마스크 블랭크를 표준 로딩 및 CD 직진성에 대하여 평가하였다.
표준 로딩 평가를 위해, 포토마스크를 하기와 같이 제조하였다. 첫째로, 광감 레지스트(Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)IP3500를 스핀 코터에 의해 코팅하고, 굽기 위해 가열하였다. 이 지점에서, 레지스트막은 프로브 형 필름 게이지에 의해 측정되는 바와 같이, 약 450 nm의 두께를 가졌다. 레지스트막을 레이저 리소그래피 시스템 ALTA 3700(Applied Material Inc.)에 의해 이미지 마다 기록하고 현상하여, 테스트 패턴을 형성하였다. 테스트 패턴은 6-인치 평방 기판 위의 132 nm 평방 영역 내 총 121(= 11x11) 지점에 배열된 크기 1.0 ㎛의 스페이스를 포함한다. 특정한 구역에서, 패턴에 인접한 낮은 기록 밀도를 갖는 부분(어두운 부분) 및 비교적 좁은 에칭된 부위가 제공된다. 잔여 구역에서, 패턴에 인접한 높은 기록 밀도를 갖는 부분(투명한 부분) 및 비교적 넓은 에칭된 부위가 제공된다. 그 후, 실시예 및 비교 실시예의 포토마스크 블랭크를 건조 에칭시키고 하프톤 위상 시프트 마스크가 완성될 때 까지 연속 단계를 통해 프로세싱하였다. 후속하여 패턴 크기를 측정 기구 LWM(Leica)을 사용하여 측정하였다.
비교 실시예의 Cr-기반 차광막을 사용하는 하프톤 위상 시프트 마스크는 투명한 부분이 어두운 부분 보다 현저히 넓은 스페이스 크기를 갖는 표준 로딩 경향을 보였다. 반대로, 실시예의 포토마스크 블랭크로부터 제조된 하프톤 위상 시프트 마스크는 최소화된 표준 로딩 결과를 보였다. 특히, 어두운 부분 크기 및 투명한 부분 크기 사이의 평균 값의 차이는 비교 실시예의 하프톤 위상 시프트 마스크에서 약 15 nm였으나, 명백한 결과를 실증하는, 실시예의 포토마스크 블랭크로부터 제조된 하프톤 위상 시프트 마스크에서 약 1 nm였다.
CD 직진성 평가를 위해, 포토마스크를 아래와 같이 제조하였다. 네거티브 화학 증폭된 EB 레지스트를 스핀 코터에 의해 포토마스크 블랭크 위로 코팅하고 구워서 200 nm 두께의 레지스트막을 형성하였다. EB 기록, PEB, 현상, 및 건조 에칭을 포함하는 일련의 단계에 의해, 하프톤 위상 시프트 마스크를 완성하였다. 라인폭은 SEM 라인폭 측정 시스템에 의해 측정하였다.
직진성의 테이타는 도 17의 그래프에서 좌표화한다. 도 17은 50%의 라인 밀도를 갖는 라인 앤드 스페이스 패턴의 선에서의 측정 결과를 보여준다. 비교 실시예의 하프톤 위상 시프트 마스크는 라인폭이 좁아질수록 건조 에칭 가공성이 나빠진다. 즉, 설계 CD(가로 좌표 상)가 작아짐에 따라, 설계 CD로부터 라인폭의 차감 계산치(세로 좌표 상의 △CD)는 더 커진다. 반대로, 실시예의 하프톤 위상 시프트 마스크는 극적인 하락 경향, 즉 탁월한 패턴 형성 특성을 보인다.
도 17에서 보는 바와 같이, 비교 실시예(선행 기술)와 비교하여, 실시예(본 발명)은 0.8 ㎛ 이하의 라인폭에서 다소 뛰어나고 0.4 ㎛ 이하의 라인폭에서 뛰어나다. 따라서, 본 발명의 포토마스크 블랭크는 0.8 ㎛ 이하의 형상 크기의 패턴을 갖는 포토마스크를 제조하는데 효과적이며 0.4 ㎛ 이하의 형상 크기의 패턴을 갖는 포토마스크를 제조하는데 가장 효과적이다.
실시예 5
도 2A에 나타낸 층 배열을 갖는 포토마스크 블랭크는 스퍼터링에 의해 필름을 부착시켜서 제조하였다. 각각의 필름은 다음과 같다.
투명 기판: 석영 기판
에칭 중지막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
차광막: MoSiN (원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5, 두께 41 nm)
ARF : MoSiN (차광막 면 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5 내지 투명 기판으로부터 떨어져 있는 면(에칭 마스크막) 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:5:5로 두께에 따라 변화하는 조성, 두께 18 nm)
에칭 마스크막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
이 포토마스크 블랭크를 포토마스크 제조 공정 C에 의해 프로세싱하여, 레벤슨형 마스크를 제조하였다. 제 1 및 제 2 레지스트막에 대하여, 히드록시스티렌 수지, 교차 결합제, 및 광산 발생제를 주로 포함하는 화학 증폭된 네거티브 레지스트를 사용하여 250 nm 두께의 레지스트막을 형성하였다. 레지스트막은 EB 리소그래피에 의해 패턴형성 하였다. 투명 기판에 형성된 위상 시프트부는 172 nm의 깊이를 가졌으며, 이것은 약 180℃의 위상 시프트를 발생시켰다.
결과적으로, 미리 선택된 패턴 크기를 충실하게 반영한 포토마스크는 패턴의 조밀에 관계하지 않고 제조된다. 포토마스크 블랭크가 최소 패턴 밀도 의존을 갖는다는 것을 증명하였다. 차광막의 에칭 중에 기판 위에 부식이 일어나지 않았기 때문에, 미리 결정된 수치의 위상 시프트를 갖는 위상 시프트부가 높은 정확도에서 기판에 형성될 수 있었다.
실시예 6
도 2A에 나타낸 층 배열을 갖는 포토마스크 블랭크는 스퍼터링에 의해 필름을 부착시켜서 제조하였다. 각각의 필름은 다음과 같다.
투명 기판: 석영 기판
에칭 중지막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
차광막: MoSiN (원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5, 두께 41 nm)
ARF : MoSiN (차광막 면 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5 내지 투명 기판으로부터 떨어져 있는 면(에칭 마스크막 면) 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:5:5로 두께에 따라 변화하는 조성, 두께 18 nm)
에칭 마스크막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
이 포토마스크 블랭크를 포토마스크 제조 공정 D에 의해 프로세싱하여, 얼룩말 형 크롬리스 마스크를 제조하였다. 제 1 및 제 2 레지스트막에 대하여, 히드록시스티렌 수지, 교차 결합제, 및 광산 발생제를 주로 포함하는 화학 증폭된 네거티브 레지스트를 사용하여 250 nm 두께의 레지스트막을 형성하였다. 레지스트막은 EB 리소그래피에 의해 패턴형성 하였다. 투명 기판에 형성된 위상 시프트부는 172 nm의 깊이를 가졌으며, 이것은 약 180℃의 위상 시프트를 발생시켰다.
결과적으로, 미리 선택된 패턴 크기를 충실하게 반영한 포토마스크는 패턴의 조밀에 관계하지 않고 제조된다. 포토마스크 블랭크가 최소 패턴 밀도 의존을 갖는다는 것을 증명하였다. 차광막의 에칭 중에 기판 위에 부식이 일어나지 않았기 때문에, 미리 결정된 수치의 위상 시프트를 갖는 위상 시프트부가 높은 정확도에서 기판에 형성될 수 있었다.
실시예 7
도 2B에 나타낸 층 배열을 갖는 포토마스크 블랭크는 스퍼터링에 의해 필름을 부착시켜서 제조하였다. 각각의 필름은 다음과 같다.
투명 기판: 석영 기판
하프톤 위상 시프트막: MoSiON (원자비로 Mo:Si:O:N = 1:4:1:4, 두께 75 nm)
에칭 중지막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
차광막: MoSiN (원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5, 두께 41 nm)
ARF : MoSiN (차광막 면 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5 내지 투명 기판으로부터 떨어져 있는 면(에칭 마스크막 면) 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:5:5로 두께에 따라 변화하는 조성, 두께 18 nm)
이 포토마스크 블랭크를 포토마스크 제조 공정 E에 의해 프로세싱하여, 트리톤 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 제 1 및 제 2 레지스트막에 대하여, 히드록시스티렌 수지, 교차 결합제, 및 광산 발생제를 주로 포함하는 화학 증폭된 네거티브 레지스트를 사용하여 250 nm 두께의 레지스트막을 형성하였다. 레지스트막은 EB 리소그래피에 의해 패턴형성 하였다.
결과적으로, 미리 선택된 패턴 크기를 충실하게 반영한 포토마스크는 패턴의 조밀에 관계하지 않고 제조된다. 포토마스크 블랭크가 최소 패턴 밀도 의존을 갖는다는 것을 증명하였다. 차광막의 에칭 중에 기판 위에 부식이 일어나지 않았기 때문에, 미리 결정된 수치의 위상 시프트를 갖는 위상 시프트부가 높은 정확도에서 기판에 형성될 수 있었다.
실시예 8
도 3A에 나타낸 층 배열을 갖는 포토마스크 블랭크는 스퍼터링에 의해 필름을 부착시켜서 제조하였다. 각각의 필름은 다음과 같다.
투명 기판: 석영 기판
에칭 중지막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
차광막: MoSiN (원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5, 두께 41 nm)
제 1 ARF : MoSiN (차광막 면 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5 내지 투명 기판으로부터 떨어져 있는 면(제 2 ARF 면) 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:5:5로 두께에 따라 변화하는 조성, 두께 10 nm)
제 2 ARF: CrON(원자비로 Cr:O:N = 4:5:1, 두께 8nm)
이 포토마스크 블랭크를 포토마스크 제조 공정 F에 의해 프로세싱하여, 레벤슨형 마스크를 제조하였다. 제 1 및 제 2 레지스트막에 대하여, 히드록시스티렌 수지, 교차 결합제, 및 광산 발생제를 주로 포함하는 화학 증폭된 네거티브 레지스트를 사용하여 200 nm 두께의 레지스트막을 형성하였다. 레지스트막은 EB 리소그래피에 의해 패턴형성 하였다. 투명 기판에 형성된 위상 시프트부는 172 nm의 깊이를 가졌으며, 이것은 약 180℃의 위상 시프트를 발생시켰다.
결과적으로, 미리 선택된 패턴 크기를 충실하게 반영한 포토마스크는 패턴의 조밀에 관계하지 않고 제조된다. 포토마스크 블랭크가 최소 패턴 밀도 의존을 갖는다는 것을 증명하였다. 차광막의 에칭 중에 기판 위에 부식이 일어나지 않았기 때문에, 미리 결정된 수치의 위상 시프트를 갖는 위상 시프트부가 높은 정확도에서 기판에 형성될 수 있었다.
실시예 9
도 3B에 나타낸 층 배열을 갖는 포토마스크 블랭크는 스퍼터링에 의해 필름 을 부착시켜서 제조하였다. 각각의 필름은 다음과 같다.
투명 기판: 석영 기판
하프톤 위상 시프트막: MoSiON (원자비로 Mo:Si:O:N = 1:4:1:4, 두께 75 nm)
에칭 중지막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
차광막: MoSiN (원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5, 두께 23 nm)
제 1 ARF : MoSiN (차광막 면 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5 내지 투명 기판으로부터 떨어져 있는 면(제 2 ARF 면) 위에 원자비로 Mo:Si:N = 1:5:5로 두께에 따라 변화하는 조성, 두께 10 nm)
제 2 ARF: CrON(원자비로 Cr:O:N = 4:5:1, 두께 8nm)
이 포토마스크 블랭크를 포토마스크 제조 공정 G에 의해 프로세싱하여, 트리톤 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 제 1 및 제 2 레지스트막에 대하여, 히드록시스티렌 수지, 교차 결합제, 및 광산 발생제를 주로 포함하는 화학 증폭된 네거티브 레지스트를 사용하여 100 nm 두께의 레지스트막을 형성하였다. 레지스트막은 EB 리소그래피에 의해 패턴 형성 하였다.
결과적으로, 미리 선택된 패턴 크기를 충실하게 반영한 포토마스크는 패턴의 조밀에 관계하지 않고 제조된다. 포토마스크 블랭크가 최소 패턴 밀도 의존을 갖는다는 것을 증명하였다. 차광막의 에칭 중에 기판 위에 부식이 일어나지 않았기 때문에, 미리 결정된 수치의 위상 시프트를 갖는 위상 시프트부가 높은 정확도에서 기판에 형성될 수 있었다.
실시예 10
도 4B에 나타낸 층 배열을 갖는 포토마스크 블랭크는 스퍼터링에 의해 필름을 부착시켜서 제조하였다. 각각의 필름은 다음과 같다.
투명 기판: 석영 기판
하프톤 위상 시프트막: MoSiON (원자비로 Mo:Si:O:N = 1:4:1:4, 두께 75 nm)
에칭 중지막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
차광막: MoSiN (원자비로 Mo:Si:N = 1:3:1.5, 두께 23 nm)
ARF : CrON(원자비로 Cr:O:N = 4:5:1, 두께 18 nm)
이 포토마스크 블랭크를 포토마스크 제조 공정 H에 의해 프로세싱하여, 하프톤 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 제 1 및 제 2 레지스트막에 대하여, 히드록시스티렌 수지, 교차 결합제, 및 광산 발생제를 주로 포함하는 화학 증폭된 네거티브 레지스트를 사용하여 100 nm 두께의 레지스트막을 형성하였다. 레지스트막은 EB 리소그래피에 의해 패턴형성 하였다.
결과적으로, 미리 선택된 패턴 크기를 충실하게 반영한 포토마스크는 패턴의 조밀에 관계하지 않고 제조된다. 포토마스크 블랭크가 최소 패턴 밀도 의존을 갖는다는 것을 증명하였다. 차광막의 에칭 중에 기판 위에 부식이 일어나지 않았기 때문에, 미리 결정된 수치의 위상 시프트를 갖는 위상 시프트부가 높은 정확도에서 기판에 형성될 수 있었다.
실시예 11
도 5B에 나타낸 층 배열을 갖는 포토마스크 블랭크는 스퍼터링에 의해 필름을 부착시켜서 제조하였다. 각각의 필름은 다음과 같다.
투명 기판: 석영 기판
하프톤 위상 시프트막: MoSiON (원자비로 Mo:Si:O:N = 1:4:1:4, 두께 75 nm)
에칭 중지막: CrN (원자비로 Cr:N = 9:1, 두께 10 nm)
제 1 차광층: MoSiON (원자비로 Mo:Si:O:N = 1:3:1.5, 두께 20 nm)
제 2 차광층: CrN (원자비로 Cr:N = 4:1, 두께 5 nm)
ARF : CrON(원자비로 Cr:O:N = 4:5:1, 두께 20 nm)
이 포토마스크 블랭크를 포토마스크 제조 공정 I에 의해 프로세싱하여, 하프톤 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 제 1 및 제 2 레지스트막에 대하여, 히드록시스티렌 수지, 교차 결합제, 및 광산 발생제를 주로 포함하는 화학 증폭된 네거티브 레지스트를 사용하여 250 nm 두께의 레지스트막을 형성하였다. 레지스트막은 EB 리소그래피에 의해 패턴형성 하였다.
결과적으로, 미리 선택된 패턴 크기를 충실하게 반영한 포토마스크는 패턴의 조밀에 관계하지 않고 제조된다. 포토마스크 블랭크가 최소 패턴 밀도 의존을 갖는다는 것을 증명하였다. 차광막의 에칭 중에 기판 위에 부식이 일어나지 않았기 때문에, 미리 결정된 수치의 위상 시프트를 갖는 위상 시프트부가 높은 정확도에서 기판에 형성될 수 있었다.
본 발명의 포토마스크 블랭크는 패턴 밀도 의존으로부터 기인한 패턴 형상 크기의 변화가 감소된다는 이점을 가지며, 따라서 높은 정확도로 포토마스크를 제조할 수 있다. 또한, 미세 포토마스크 패턴은 차광막이 최소화된 사이드 에칭 및 제어의 용이함을 특징으로 하는 불소 건조 에칭에 의해 패턴 형성될 수 있고 레지스트막이 얇게 만들어질 수 있기 때문에, 높은 정확도로 형성될 수 있다. 즉, 본 발명의 포토마스크 블랭크는 포토마스크에 높은 분해능과 미세 포토마스크 패턴을 형성하기 위한 고도 정확도 에칭 능력 모두를 부여한다.

Claims (24)

  1. 투명 기판 상에 노광광에 대하여 투명한 영역과 실효적으로 불투명한 영역을 갖는 마스크 패턴을 설치한 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크로서,
    투명 기판 상에 다른 막을 개재하거나 또는 개재하지 않고 형성된, 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지고 염소를 함유하는 건조 에칭에 의해 제거가능한 단층 또는 다층으로 구성된 에칭 중지막과,
    상기 에칭 중지막에 접하여 적층되고, 전이 금속과 규소를 함유하는 재료로 구성된 단층, 또는 전이 금속과 규소를 함유하는 재료로 구성된 층을 1층 이상 포함하는 다층으로 구성된 차광막과,
    상기 차광막에 접하여 적층되고, 단층 또는 다층으로 구성된 반사 방지막을 갖고, 상기 차광막과 반사 방지막과 에칭 중지막을 합친 광학 농도 OD가 2.5 이상, 또는 상기 차광막과 반사 방지막과 에칭 중지막과 다른 막을 합친 광학 농도 OD가 2.5 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 중지막은 크롬 단독으로 구성되거나 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 중지막은 탄탈 단독으로 구성되거나 탄탈을 함유하고 규소를 함유하지 않는 탄탈 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 에칭 중지막의 두께가 2 내지 20 nm인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 차광막의 층을 구성하는 재료는 전이 금속 및 규소를 1:4-15의 비로 함유하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 차광막의 층을 구성하는 재료는 전이 금속과 규소의 합금, 또는 전이 금속과, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 전이 금속 규소 화합물인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 차광막의 층을 구성하는 재료는 전이 금속, 규소 및 질소를 함유하는 전이 금속 규소 화합물인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 차광막의 질소 함량이 5 원자% 내지 40 원자%인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 차광막은 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성된 층을 포함하는 다층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 차광막은, 투명 기판에 인접하여 형성된 제1 차광층 및 반사 방지막에 인접하여 형성된 제2 차광층인 두 개의 층으로 구성되며, 상기 제1 차광층은 전이 금속과, 규소와, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 전이 금속 규소 화합물로 구성되며, 상기 제2 차광층은 크롬과, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 차광막은 다층으로 구성되며, 이중에서 상기 반사 방지막에 인접하여 배치된 층은 노광광에 대하여 흡광 계수 k가 1.5 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 차광막의 두께가 10 내지 80 nm인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 방지막은 전이 금속과, 규소와, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 전이 금속 규소 화합물의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 방지막은 크롬 단독의 층, 또는 크롬과, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 방지막은, 투명 기판에 인접하여 형성된 제1 반사 방지층 및 투명 기판으로부터 떨어져서 형성된 제2 반사 방지층인 두 개의 층으로 구성되며, 상기 제1 반사 방지층은 전이 금속과, 규소와, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 전이 금속 규소 화합물로 구성되며, 상기 제2 반사 방지층은 크롬과, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 반사 방지막에서, 크롬 화합물의 층의 크롬 함량이 50 원자% 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 방지막에 인접하여 배치되고 불소 건조 에칭에 대하여 내성을 가지며 염소 건조 에칭에 의해 제거될 수 있는 단층 또는 다층으로 구성되는 에칭 마스크막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 에칭 마스크막은 크롬 단독으로 구성되거나 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 에칭 마스크막의 두께가 2 내지 30 nm인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 전이 금속은 티타늄, 바나듐, 코발트, 니켈, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴, 하프늄, 탄탈, 및 텅스텐으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 전이 금속은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  22. 제 1 항에 있어서, 상기 다른 막으로서 위상 시프트막이 개재되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 위상 시프트막은 하프톤 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  24. 제 1 항의 포토마스크 블랭크를 패턴 형성하여 얻은 포토마스크.
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