KR101623206B1 - 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101623206B1
KR101623206B1 KR1020090058191A KR20090058191A KR101623206B1 KR 101623206 B1 KR101623206 B1 KR 101623206B1 KR 1020090058191 A KR1020090058191 A KR 1020090058191A KR 20090058191 A KR20090058191 A KR 20090058191A KR 101623206 B1 KR101623206 B1 KR 101623206B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
light
phase shift
etching
pattern
Prior art date
Application number
KR1020090058191A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100003225A (ko
Inventor
마사히로 하시모또
히데아끼 미쯔이
Original Assignee
호야 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 호야 가부시키가이샤 filed Critical 호야 가부시키가이샤
Publication of KR20100003225A publication Critical patent/KR20100003225A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101623206B1 publication Critical patent/KR101623206B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/38—Masks having auxiliary features, e.g. special coatings or marks for alignment or testing; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/34—Phase-edge PSM, e.g. chromeless PSM; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/80—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 형성한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크이다. 상기 위상 시프트부는, 위상 시프트부를 형성하지 않은 부분의 투광성 기판을 투과하는 노광광에 대해, 소정의 위상차를 발생시키는 파들어가기 깊이로 상기 투광성 기판의 표면으로부터 파들어간 파들어가기부이다. 상기 투광성 기판을 파들어가는 측의 표면에는, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고, 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되고, 파들어가기부를 형성할 때에 적어도 상기 파들어가기 깊이에 도달할 때까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비하고, 상기 투광성 기판의 반대측의 표면에는, 에칭에 의해 전사 패턴 영역 이외의 영역에서 투광성 기판을 투과하는 노광광을 차광하는 차광부(차광대)를 형성하는 차광막을 구비한다.
투명 기판, 에칭 마스크막, 차광대, 하프톤형 위상 시프트막, 투과율 제어층, 위상 제어층

Description

포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 그 제조 방법{PHOTOMASK BLANK, PHOTOMASK AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 출원은 2008년 6월 30일자로 출원된 일본 특허 출원 번호 제2008-170305호에 기초한 것으로, 그 내용은 본원에 참조로서 인용된다.
본 발명은, 반도체 디바이스 등의 제조에서 사용되는 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 그 제조 방법 등에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 미세화는, 성능, 기능의 향상(고속 동작이나 저소비 전력화 등)이나 저코스트화를 가져오는 이점이 있어, 미세화는 점점더 가속되고 있다. 이 미세화를 지탱하고 있는 것이 리소그래피 기술이며, 전사용 마스크는 노광 장치, 레지스트 재료와 함께 키 기술로 되어 있다.
최근, 반도체 디바이스의 설계 사양이라고 하는 하프 피치(hp) 45㎚∼32㎚ 세대의 개발이 진행되고 있다. 이것은 ArF 엑시머 레이저 노광광(이하, ArF 노광광)의 파장 193㎚의 1/4∼1/6에 상당하고 있다. 특히 hp 45㎚ 이후의 세대에서는 종래의 위상 시프트법, 경사입사 조명법이나 눈동자 필터법 등의 초해상 기술(Resolution Enhancement Technology:RET)과 광 근접 효과 보정(Optical Proximity Correction:OPC) 기술의 적용만으로는 불충분하게 되어, 초고 NA 기술(액침 리소그래피)이나 이중 노광법(더블 패터닝)이 필요로 되고 있다.
그런데, 반도체 제조에 필요한 회로 패턴은, 복수의 포토마스크(레티클) 패턴에 의해 반도체 웨이퍼에 순차적으로 노광된다. 예를 들면, 소정의 레티클이 세트된 축소 투영 노광 장치는, 웨이퍼 상의 피투영 영역을 차례차례로 어긋나게 하면서 반복 패턴을 투영 노광한다(스텝-앤드-리피트 방식). 또는, 레티클과 웨이퍼를 투영 광학계에 대해 동기 주사하여, 반복 패턴을 투영 노광한다(스텝-앤드-스캔 방식). 이에 의해, 반도체 웨이퍼 내에 소정 개수분의 집적 회로 칩 영역을 형성한다.
포토마스크(레티클)는 전사 패턴을 형성한 영역과, 그 외주의 영역을 갖는다. 이 외주 영역, 즉 포토마스크(레티클)에서의 네개의 변을 따른 주연의 영역은, 포토마스크(레티클) 상의 전사 패턴을 웨이퍼 상의 피투영 영역을 차례차례로 어긋나게 하면서 순차적으로 노광할 때에, 집적 회로 칩의 형성수를 늘리는 목적으로, 서로의 외주 영역이 겹치도록 하여 노광, 전사된다. 이와 같은 겹침 노광에 의한 웨이퍼 상 레지스트 감광을 방지하는 목적으로, 포토마스크의 외주 영역에는 차광대(차광체의 띠, 차광체 링)를 마스크 가공에 의해 제작한다.
위상 시프트법은, 위상 시프트부를 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시켜, 광의 간섭 작용을 이용하여 전사 패턴의 해상도를 향상시키는 방법이다.
위상 시프트법에 의해 해상성을 향상시킨 포토마스크로서는, 석영 기판을 에칭 등에 의해 파들어가서 시프터부를 형성하는 기판 파들어가기 타입과, 기판 상에 형성한 위상 시프트막을 패터닝하여 시프터부를 형성하는 타입이 있다.
기판 파들어가기(깎아 들어가기) 타입의 포토마스크의 하나로서, 크롬리스 위상 시프트 마스크가 있다. 크롬리스 위상 시프트 마스크에는, 비파들어가기부의 차광층을 완전하게 제거한 타입과, 비파들어가기부의 차광층을 패터닝한 타입(소위 제브라 타입)이 있다. 크롬리스 위상 시프트 마스크의 전사 영역의 차광층을 완전하게 제거한 타입은, Alternative phase shifter라고도 불리고, 위상 시프트부를 통과하는 노광광은 대략 100％ 투과되는 타입의 위상 시프트 마스크 블랭크이다. 크롬리스 위상 시프트 마스크에서는, 포토마스크(레티클)에서의 네개의 변을 따른 주연의 영역이며, 전사 패턴 영역의 외주에 있는 영역(블라인드 영역)에는, 차광대를 형성할 필요가 있다.
이와 같은 크롬리스 위상 시프트 마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크로서는, 투명 기판 상에, Cr로 이루어지는 차광층과 CrO로 이루어지는 저반사층을 적층한 CrO/Cr 차광막을 갖는 것이 알려져 있으며, 토탈의 막 두께는, 70∼100㎚이다(예를 들면, 일본 특허 공개 제2007-241136호 공보(특허 문헌 1)의 [0005]란 참조). 또한, 크롬리스 위상 시프트 마스크의 제조 프로세스는, 차광막 패턴을 에칭 마스크로 하여 기판의 파들어가기를 행함과 함께, 상기 차광막 패턴의 형성에 이용한 레지스트 패턴을 제거한 후, 다시 레지스트를 도포하고, 노광, 현상을 행하여 차광막을 남기는 개소를 보호한 후, 불필요한 개소의 차광막을 에칭에 의해 제거하 고, 기판 외주 영역(블라인드 영역)의 차광대와, 필요에 따라서 전사 패턴 영역의 차광 패턴을 갖는 포토마스크를 얻는다. 즉, 차광막은 에칭 마스크(하드 마스크라고도 함)로서의 기능과, 차광대나 차광 패턴을 형성하기 위한 층으로서의 기능(차광 기능을 확보하는 기능)을 겸용한다.
일반적으로, 포토마스크의 CD 퍼포먼스의 개선에는, 차광막과 그것을 형성하기 위한 레지스트의 박막화가 유효하다. 그러나, 차광막을 박막화하면, OD값(광학 농도)이 감소하게 된다. 전술한 CrO/Cr 차광막에서는, 일반적으로 필요로 되고 있는 OD=3을 달성하기 위해, 60㎚ 정도의 토탈의 막 두께가 최저한 필요하여, 대폭적인 박막화는 곤란하다. 또한, 차광막을 박막화할 수 없으면, 레지스트와의 선택비가 원인으로 레지스트도 박막화할 수 없다. 따라서, 큰 CD의 개선을 바랄 수 없다.
이 대응책으로서, 특허 문헌 1의 방법이 제안되어 있다. 이 방법은, 차광 기능층과 에칭 마스크층을 다른 재료로 구성함으로써, 상기 요구를 충족시키고자 하는 것이다.
특허 문헌 1의 방법은, 층 구성이, 예를 들면 기판/Cr계 제2 에칭 마스크막/MoSi계 차광막/Cr계 제1 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)과 같이, 기판으로부터 가장 먼 최표면의 제1 에칭 마스크막에 Cr계의 재료를 사용하고 있다(특허 문헌 1 [0038]란 등 참조). 이에 의해, 제1 에칭 마스크막의 상면에 도포되는 레지스트막은, 최저한, 제1 에칭 마스크막에 패턴을 전사할 수 있으면 되어, 레지스트막의 어느 정도의 박막화를 도모할 수 있다. 그러나, Cr계 재료의 제1 에칭 마스크막은, 염소와 산소의 혼합 가스로 드라이 에칭할 필요가 있어, 레지스트와의 선택비가 낮다(레지스트의 소비량이 많다). 이 때문에, 레지스트의 막 두께의 대폭적인 박막화(레지스트 막 두께 200㎚ 이하, 나아가서는 150㎚ 이하의 실현)가 어렵고, 마스크 상의 패턴 해상성을 약 65㎚ 이하, 나아가서는 50㎚ 이하로 하는 고정밀도를 실현하기 위해서는, CD 정밀도도 충분하다고 하기 어려운 문제가 있다.
또한, 특허 문헌 1의 방법은, 층 구성이, MoSi계 차광막의 상하에 2개의 Cr계의 에칭 마스크막이 형성된 구성으로 되어 있기 때문에, 포토마스크 블랭크를 제조할 때의 프로세스가 번잡하게 된다고 하는 문제가 있다.
또한, 층 구성이 많기 때문에 가공 프로세스가 번잡하게 된다고 하는 문제도 있다. 예를 들면, 이 방법의 층 구성은, 기판/Cr계 제2 에칭 마스크막/MoSi계 차광막/Cr계 제1 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)의 블랭크를 이용할 필요가 있으며(특허 문헌 1 [0038]란 등 참조), 층 구성이 많기 때문에 가공 프로세스가 번잡하게 된다고 하는 문제가 있다.
상기한 점은, 예를 들면 기판/MoSi계 위상 시프트막/Cr계 제2 에칭 마스크막/MoSi계 차광막/Cr계 제1 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)의 블랭크를 이용하는 경우에서도 마찬가지이며(일본 특허 공개 제2007-241065호 공보(특허 문헌 2) [0174]란 등 참조), 층 구성이 복잡하여, 프로세스가 복잡하게 된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은, 반도체 디자인 룰에서의 DRAM 하프 피치(hp) 45㎚ 이후의 세대, 특히 32∼22㎚ 세대에 필요한 에칭 마스크층의 박막화와, 차광대의 광학 농도 설계의 자유도 확보와의 양립을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, (1) 에칭 마스크층의 CD(Critical Dimension)에 대한 피에칭층의 CD의 시프트량(에칭 마스크층의 패턴 치수에 대한 피에칭층의 패턴 치수의 치수 변화량)이, 5㎚ 미만이며, (2) 차광대의 광학 농도 OD≥3이며, (3) 마스크 상의 패턴의 해상성이 50㎚인, 3개의 과제 (1)∼(3)을 적은 층 구성으로 달성한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제공을 목적으로 한다.
본 발명자는, 특허 문헌 1에 기재된 방법과 같이, 차광 기능층과 에칭 마스크층을 다른 재료의 적층으로 구성하는 것이 아니라, 기판의 이면측에 차광 기능을 갖게 함(예를 들면, 차광대 형성용의 전용의 층을 이면측에 형성함)으로써 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
또한, 일본 특허 공개 제2006-285122호 공보(특허 문헌 3)의 [0008]란에 기재되어 있는 종래의 방법은, 기판의 양면이 파들어가진 홀로그램 제작용의 양면 마스크에 관한 것으로, 본 발명과는 과제가 매우 상이하다. 또한, 특허 문헌 3 및 일본 특허 공개 제2005-148514호 공보(특허 문헌 4)에 기재된 방법은, 기판의 파들어가기 가공용의 에칭 마스크막이나, 위상 시프트막의 가공용의 에칭 마스크막을 갖는 것은 아니다. 또한, 특허 문헌 3 및 특허 문헌 4에 기재된 어느 하나의 방법도, 기판 상면의 차광막을 박막화하고, 또한 소정의 차광 기능을 충족시키기 위해, 차광막을 기판의 양면에 형성하여, 양면의 차광막으로 소정의 차광 기능을 충족시키도록 하여 각 면의 차광막의 막 두께를 종래보다 얇게 한 것이며, 양면의 차광막에 동일한 전사 패턴을 형성하는 것이다. 본 발명과 같은, 기판의 표면에 에칭 마 스크로서 기능하기 위한 에칭 마스크막을 형성하고, 기판의 이면측에 한쪽 면만으로 충분한 차광 기능을 갖는 차광막을 형성한다고 하는 구성이 아니다.
본 발명은, 이하의 구성을 갖는다.
<구성 1>
투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 형성한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크로서,
상기 위상 시프트부는, 위상 시프트부를 형성하지 않은 부분의 투광성 기판을 투과하는 노광광에 대해, 소정의 위상차를 발생시키는 파들어가기 깊이로 상기 투광성 기판의 표면부터 파들어간 파들어가기부이며,
상기 투광성 기판을 파들어가는 측의 표면에는, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고, 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되어, 상기 파들어가기부를 형성할 때에 적어도 상기 파들어가기 깊이에 도달할 때까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비하고,
상기 투광성 기판의 반대측의 표면에는, 에칭에 의해 전사 패턴 영역 이외의 영역에서 투광성 기판을 투과하는 노광광을 차광하는 차광부(차광대)를 형성하는 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
<구성 2>
투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 형성한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크로서,
상기 위상 시프트부는, 투과하는 노광광에 대해 소정량의 위상 변화를 주는 위상 시프트막이며,
상기 위상 시프트막의 표면에는, 크롬을 주성분으로 하는 재료로 형성되고, 적어도 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 위상 시프트막에 전사 패턴이 형성될 때까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비하고,
상기 투광성 기판의 반대측의 표면에는, 에칭에 의해 전사 패턴 영역 이외의 영역에서 투광성 기판을 투과하는 노광광을 차광하는 차광부(차광대)를 형성하는 차광막을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
<구성 3>
상기 차광막은,
투광성 기판이 에칭 내성을 갖는 에칭액으로 웨트 에칭 가능한 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 구성 2에 기재된 포토마스크 블랭크.
<구성 4>
상기 차광막은,
크롬, 질화 크롬, 산화 크롬, 질화 산화 크롬, 산화 탄화 질화 크롬 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 구성 3 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
<구성 5>
상기 차광막은, 막 두께가, 60㎚ 내지 100㎚인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 구성 4 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
<구성 6>
상기 에칭 마스크막은,
크롬, 질화 크롬, 산화 크롬, 질화 산화 크롬, 산화 탄화 질화 크롬 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 구성 5 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
<구성 7>
상기 에칭 마스크막은, 막 두께가, 5㎚ 내지 40㎚인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 구성 6 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
<구성 8>
상기 위상 시프트막은,
몰리브덴 실리사이드, 몰리브덴 실리사이드의 질화물, 몰리브덴 실리사이드의 산화물, 몰리브덴 실리사이드의 질화 산화물 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 2 내지 구성 7 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
<구성 9>
상기 위상 시프트막은,
실리콘 산화물 또는 실리콘 산화 질화물을 주성분으로 하는 재료로 형성되는 위상 조정층과,
탄탈 또는 탄탈 하프늄 합금을 주성분으로 하는 투과율 조정층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 구성 2 내지 구성 7 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
<구성 10>
구성 1 내지 구성 9 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크를 이용하여 제작되는 포토마스크.
<구성 11>
구성 1 또는 구성 3 내지 구성 9 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크를 이용하는 포토마스크의 제조 방법으로서,
레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 에칭하여 전사 패턴 영역 이외의 영역에 상기 차광부(차광대)를 형성하는 공정과,
레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 행하여, 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 투광성 기판의 드라이 에칭을 행하여, 소정의 위상차를 발생시키는 파들어가기 깊이로 상기 투광성 기판의 표면으로부터 파들어간 파들어가기부를 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
<구성 12>
구성 2 내지 구성 9 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크를 이용하는 포토마스크의 제조 방법으로서,
레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 에칭하여 전사 패턴 영역 이외의 영역에 상기 차광부(차광대)를 형성하는 공정과,
레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 행하 여, 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막의 드라이 에칭을 행하여, 위상 시프트막 패턴을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 기판의 위상 시프트부를 형성하는 표면측에, 위상 시프트부를 형성할 때에 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 형성하고, 기판의 이면측에 노광광을 차광하는 기능을 갖는 차광막을 형성한 구성으로 한 것에 의해, 이하에 기재하는 효과가 있다.
종래의 에칭 마스크막의 상면에 차광막이 적층된 구성의 포토마스크 블랭크의 경우, 레지스트막에 형성되는 위상 시프트부(기판의 파들어가기부, 위상 시프트막)에 전사할 미세한 전사 패턴을 에칭 마스크막에 전사하기 위해서는, 처음에 레지스트막의 미세한 전사 패턴을 차광막에 전사하고, 다음으로 차광막에 전사된 전사 패턴을 에칭 마스크막에 전사한다고 하는 프로세스를 행할 필요가 있었다. 이 때문에, 차광막의 막 두께도 전사 패턴의 CD 정밀도에 영향을 주는 큰 요인으로 되어 있고, 차광막의 박막화나 차광막을 다층 구조로 하여, 다단계의 에칭 프로세스에서의 전사 패턴의 전사를 행할 필요가 있었다.
(i) 차광 기능을 갖는 차광막을 기판 이면측에 배치한 것에 의해, 기판 표면측에 배치된 위상 시프트부가 형성될 때까지 에칭 마스크로서 최저한 기능하는 막 두께의 에칭 마스크막의 상면에 레지스트막을 적층할 수 있어, 미세한 전사 패턴을 직접 에칭 마스크막에 전사할 수 있다. 이 때문에, 종래보다도 CD나 패턴 해상성 의 대폭적인 향상을 도모할 수 있다.
(ii) 차광막에 형성하는 전사 패턴 영역 외측의 차광대나 얼라인먼트 마크 등의 패턴에는, 위상 시프트부에 요구되는 정도의 CD나 패턴 해상성은 필요로 되지 않는다. 차광막은, 기판 이면측에 배치함으로써, 차광대를 형성하기 위해 필요한 소정의 차광 기능의 조건(OD≥3, 2.8, 2.5 등)을 최저한 충족시키면 좋게 된다. 차광막의 막 두께의 제한이나, 차광막을 구성하는 재료의 제약을 받는 일이 없게 된다.
(iii) 차광막에 형성되는 차광대 등의 패턴에 위상 시프트부의 패턴 정도의 높은 CD나 패턴 해상성이 요구되지 않기 때문에, 차광막을 에칭 선택성이 있는 상이한 재료로 복수층으로 구성하여 다단계 에칭을 행할 필요가 없게 된다. 이 때문에, 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제조하기 위한 프로세스가 적어져, 저코스트 및 전력 절약화가 도모된다.
(iv) 차광막에 형성되는 패턴에 위상 시프트부의 패턴 정도의 높은 CD나 패턴 해상성이 요구되지 않기 때문에, 차광막에 차광대 등의 패턴을 형성할 때에 웨트 에칭을 이용할 수도 있어, 저코스트로 행할 수 있다.
(v) 기판 표면측의 에칭 마스크막과 기판 이면측의 차광막을, 동일 재료로 형성할 수 있다. 이 때문에, 성막실이 1개인 성막 장치이어도 에칭 마스크막과 차광막을 성막할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 포토마스크 블랭크는,
투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 형성한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크로서,
상기 위상 시프트부는, 위상 시프트부를 형성하지 않은 부분의 투광성 기판을 투과하는 노광광에 대해, 소정의 위상차를 발생시키는 파들어가기 깊이로 상기 투광성 기판의 표면부터 파들어간 파들어가기부이며,
상기 투광성 기판을 파들어가는 측의 표면에는, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고, 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되어, 파들어가기부를 형성할 때에 적어도 상기 파들어가기 깊이에 도달할 때까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비하고,
상기 투광성 기판의 반대측의 표면에는, 에칭에 의해 전사 패턴 영역 이외의 영역에서 투광성 기판을 투과하는 노광광을 차광하는 차광부(차광대)를 형성하는 차광막을 구비하는 것을 특징으로 한다(구성 1).
이와 같은 구성에 따르면, 반도체 디자인 룰에서의 DRAM 하프 피치(hp) 45㎚ 이후의 세대, 특히 32∼22㎚ 세대에 필요한 에칭 마스크층의 박막화와, 차광대의 광학 농도 설계의 자유도 확보와의 양립을 달성할 수 있는, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트부를 갖는 포토마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
본 발명에서, 투광성 기판의 반대측의 표면(즉 이면)에는, 에칭에 의해 전사 패턴 영역 이외의 영역에서 투광성 기판을 투과하는 노광광을 차광하는 차광부, 즉 차광대를 형성하는 차광막(이하, 적절하게 차광대 형성용의 차광막이라고 칭함)을 구비한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크의 일례를 나타낸다.
도 1에 나타낸 포토마스크 블랭크는, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 블랭크이다.
이 포토마스크 블랭크는, 투명 기판(1)의 표면(한쪽의 면)측에, 에칭 마스크막(10), 레지스트막(50)을 이 순서로 구비하고, 투명 기판(1)의 이면(다른 쪽의 면)측에, 차광대 형성용의 차광막(20), 레지스트막(51)을 이 순서로 구비한다.
기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 마스크의 일례를, 도 5i에 나타낸다.
본 발명의 다른 포토마스크 블랭크는,
투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 형성한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크로서,
상기 위상 시프트부는, 투과하는 노광광에 대해 소정량의 위상 변화를 주는 위상 시프트막이며,
상기 위상 시프트막의 표면에는, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고, 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되고, 적어도 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 위상 시프트막에 전사 패턴이 형성될 때까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비하고,
상기 투광성 기판의 반대측의 표면에는, 에칭에 의해 전사 패턴 영역 이외의 영역에서 투광성 기판을 투과하는 노광광을 차광하는 차광부(차광대)를 형성하는 차광막을 구비하는 것을 특징으로 한다(구성 2).
이와 같은 구성에 따르면, 반도체 디자인 룰에서의 DRAM 하프 피치(hp) 4.5㎚ 이후의 세대, 특히 32∼22㎚ 세대에 필요한 에칭 마스크층의 박막화와, 차광대의 광학 농도 설계의 자유도 확보의 양립을 달성할 수 있는, 기판 상의 위상 시프트막을 패터닝하여 형성한 위상 시프트부를 갖는 포토마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
본 발명에서, 투광성 기판의 반대측의 표면(즉 이면)에는, 에칭에 의해 전사 패턴 영역 이외의 영역에서 투광성 기판을 투과하는 노광광을 차광하는 차광부, 즉 차광대를 형성하는 차광막을 구비한다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크의 일례를 나타낸다.
도 2에 나타낸 포토마스크 블랭크는, 기본적으로 기판을 파들어가지 않고 하프톤형 위상 시프트막에 의해 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용된다.
이 포토마스크 블랭크는, 투명 기판(1)의 표면측에, 하프톤형 위상 시프트막(30), 에칭 마스크막(10), 레지스트막(50)을 이 순서로 구비하고, 투명 기판(1)의 이면측에, 차광대 형성용의 차광막(20), 레지스트막(51)을 이 순서로 구비한다.
이 타입의 위상 시프트 마스크의 일례를, 도 6i에 나타낸다.
도 3은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크의 일례를 나타낸다.
도 3에 나타낸 포토마스크 블랭크는, 하프톤형 위상 시프트막을 구비하고, 또한 기판을 파들어감으로써 고투과율의 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용된다.
이 포토마스크 블랭크는, 투명 기판(1)의 표면측에, 하프톤형 위상 시프트막(30), 에칭 마스크막(10), 레지스트막(50)을 이 순서로 구비하고, 투명 기판(1)의 이면측에, 차광대 형성용의 차광막(20), 레지스트막(51)을 이 순서로 구비한다.
이 타입의 위상 시프트 마스크의 일례를, 도 7i에 나타낸다. 이 타입의 위상 시프트 마스크에서는, 도 7i에 나타낸 바와 같이, 기판의 파들어가기부(1a) 상에, 두께를 얇게 구성한 하프톤 위상 시프트막 패턴(31a)을 형성하여 이루어지는 위상 시프트부를 갖는다. 제2 실시 형태에서 나타낸 바와 같은 단층의 위상 시프트막에서는, 노광광에 대해 소정량의 위상차(위상 시프트량)를 발생시키는 것과, 노광광에 대해 소정의 투과율로 제어하는 것을 양립하기 위해서는, 소정 이상의 막 두께가 필요로 된다. 따라서, 이 제3 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크에서는, 단층의 위상 시프트막의 막 두께를 얇게 함으로써, 노광광에 대한 고투과율을 실현하고, 또한 막 두께를 얇게 함으로써 부족한 만큼의 위상 시프트량을, 하프톤 위상 시프트막 패턴(31a)이 형성되지 않는 기판 노출 부분에 그 부족한 위상 시프트량에 걸맞는 깊이로 파들어가기부(1a)를 형성함으로써, 노광광에 대해 소정의 위상차를 주는 것을 실현하고 있다.
도 4는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 포토마스크 블랭크의 일례를 나타낸다.
도 4에 나타낸 포토마스크 블랭크는, 기판 파들어가기 없음 타입이며, 또한 고투과율의 하프톤형 위상 시프트막을 구비함으로써 고투과율의 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용된다. 고투과율을 얻기 위해 하프톤형 위상 시프트부를 위상 제어층과 투과율 제어층의 2층으로 구성한다.
이 포토마스크 블랭크는, 투명 기판(1)의 표면측에, 위상 제어층(33)과 투과율 제어층(32)으로 이루어지는 하프톤형 위상 시프트막(34), 에칭 마스크막(10), 레지스트막(50)을 이 순서로 구비하고, 투명 기판(1)의 이면측에, 차광대 형성용의 차광막(20), 레지스트막(51)을 이 순서로 구비한다.
이 타입의 위상 시프트 마스크의 일례를, 도 8i에 나타낸다.
본 발명에서, 차광대 형성용의 차광막으로서는, 금속을 함유하는 금속막을 이용할 수 있다. 금속을 함유하는 금속막으로서는, 크롬, 탄탈, 몰리브덴, 티탄, 하프늄, 텅스텐 등의 천이 금속이나, 이들 원소를 함유하는 합금, 또는 상기 원소나 상기 합금을 함유하는 재료(예를 들면, 상기 원소나 상기 합금을 함유하는 재료 외에 산소, 질소, 규소, 탄소 중 적어도 하나를 함유하는 막)로 이루어지는 막을 들 수 있고, 상이한 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화된 복수층 구조로 할 수 있다.
본 발명에서, 에칭 마스크막은 크롬 단체나, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 함유하는 것(Cr을 함유하는 재료) 등의 재료를 이용할 수 있다.
본 발명에서, 에칭 마스크층은 기판이나 다른 층에 데미지를 주지 않고, 드 라이 에칭 또는 웨트 에칭에 의해, 박리할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 에칭 마스크막의 기판이나 다른 층에 대한 에칭 선택비(에칭 마스크막의 에칭 속도/기판이나 다른 층의 에칭 속도)는 1/5 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에서, 에칭 마스크막을 형성한 기판의 시트 저항은 500Ω/□ 이하인 것이 바람직하다. 에칭 마스크막에 접하여 형성되는 레지스트막을 전자선 묘화할 때에 차지 업하지 않는 정도로 도전성을 갖는 포토마스크 블랭크로 하기 위해서이다.
본 발명에서, 위상 시프트막은 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 위상 시프트막으로서는, 예를 들면 규소를 함유하는 규소 함유막을 이용할 수 있다. 규소 함유막으로서는 규소막이나, 규소와 크롬, 탄탈, 몰리브덴, 티탄, 하프늄, 텅스텐의 금속을 함유하는 금속 실리사이드막, 또한 규소막이나 금속 실리사이드막에, 산소, 질소, 탄소 중 적어도 하나를 함유하는 막을 들 수 있다.
본 발명에서, 위상 시프트막으로서는, 예를 들면 천이 금속 실리사이드 산화물, 천이 금속 실리사이드 질화물, 천이 금속 실리사이드 산질화물, 천이 금속 실리사이드 산화 탄화물, 천이 금속 실리사이드 질화 탄화물 또는 천이 금속 실리사이드 산질화 탄화물을 주성분으로 하는 막을 이용할 수 있다. 위상 시프트막으로 서는, 예를 들면 몰리브덴계(MoSiON, MoSiN, MoSiO 등), 텅스텐계(WSiON, WSiN, WSiO 등), 실리콘계(SiN, SiON 등) 등의 하프톤막을 이용할 수 있다.
본 발명에서, 위상 시프트막으로서는, 예를 들면, 주로 노광광의 위상을 제어하는 위상 조정층과, 주로 노광광의 투과율을 제어하는 기능을 가지면 투과율 조정층의 2층으로 이루어지는 하프톤막을 이용할 수 있다.
본 발명에서, 위상 시프트막으로서는, 예를 들면, 주로 노광광의 위상을 제어하는 위상 조정층과, 주로 노광광의 투과율을 제어하는 기능을 가지면 투과율 조정층의 2층으로 이루어지는 하프톤막을 이용할 수 있다(일본 특허 공개 제2003-322947호 공보 참조). 여기서, 투과율 조정층의 재료로서는, 금속 및 실리콘 중으로부터 선택되는 1종 또는 2종(2가지 종류) 이상으로 이루어지는 막, 혹은 그들 산화물, 질화물, 산질화물, 탄화물 등을 이용할 수 있고, 구체적으로는 알루미늄, 티탄, 바나듐, 크롬, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 란탄, 탄탈, 텅스텐, 실리콘, 하프늄으로부터 선택되는 1종 또는 2종(2가지 종류) 이상의 재료로 이루어지는 막 혹은 이들 질화물, 산화물, 산질화물, 탄화물 등을 들 수 있다. 또한, 위상 조정층으로서는 산화 규소, 질화 규소, 산질화 규소 등 규소를 모체로 한 박막이 자외 영역에서의 노광광에 대해, 비교적 높은 투과율을 얻기 쉽다고 하는 점으로부터 바람직하다.
본 발명에서, 상기 차광막은 투광성 기판이 에칭 내성을 갖는 에칭액에 의해 웨트 에칭 가능한 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다(구성 3).
이와 같은 구성에 따르면, 기판 이면의 차광대의 형성은 웨트 에칭에 의해, 저코스트로 행할 수 있다.
본 발명에서, 상기 차광막은 크롬, 질화 크롬, 산화 크롬, 질화 산화 크롬, 산화 탄화 질화 크롬 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다(구성 4).
이와 같은 구성에 따르면, 상기 차광막은 투광성 기판이 에칭 내성을 갖는 에칭액에 의해 웨트 에칭 가능한 재료로 형성할 수 있다.
본 발명에서, 상기 차광막으로서는, 예를 들면 크롬 단체나, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 함유하는 것(Cr을 함유하는 재료) 등의 재료를 이용할 수 있다. 상기 차광막의 막 구조로서는, 상기 막 재료로 이루어지는 단층, 복수층 구조로 할 수 있다. 복수층 구조로는, 상이한 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화된 막 구조로 할 수 있다.
복수층 구조의 경우의 구체적으로서는, 예를 들면 질화 크롬막(CrN막) 및 탄화 질화 크롬막(CrCN막)으로 이루어지는 차광층과, 크롬에 산소 및 질소가 함유되어 있는 막(CrON막)으로 이루어지는 반사 방지층과의 적층막이다. 질화 크롬막은 질화 크롬(CrN)을 주성분으로 하는 층이며, 예를 들면 10∼20㎚의 막 두께를 갖는다. 탄화 질화 크롬막은 탄화 질화 크롬(CrCN)을 주성분으로 하는 층이며, 예를 들면 25∼60㎚의 막 두께를 갖는다. 크롬에 산소 및 질소가 함유되어 있는 막(CrON막)은, 예를 들면 15∼30㎚의 막 두께를 갖는다.
본 발명에서, 상기 차광막은, 막 두께가, 60㎚ 내지 100㎚인 것이 바람직하 다(구성 5).
이와 같은 구성에 의하면, 기판 이면의 차광대에 광학 농도를 충분히 부여할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 차광막을 구성하는 상기 크롬계 이외의 막 재료로서는, 예를 들면 탄탈 단체나, 탄탈에 산소, 질소, 탄소, 수소, 붕소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 함유하는 재료를 이용할 수 있다. 상기 차광막의 막 구조로서는, 단층, 복수층 구조로 할 수 있다. 복수층 구조로는, 상이한 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화된 막 구조로 할 수 있다.
복수층 구조의 경우의 구체적으로서는, 예를 들면 질화 탄탈(TaN막)으로 이루어지는 차광층(예를 들면 40∼70㎚의 막 두께를 가짐)과, 산화 탄탈(TaO막)로 이루어지는 반사 방지층(예를 들면 10∼30㎚의 막 두께를 가짐)과의 적층막이다. 이 경우에서는, 상기 차광막을 구성하는 막의 합계 막 두께는, 50㎚ 내지 100㎚인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서, 상기 차광막을 구성하는 막 재료로서는, 천이 금속과 규소로 이루어지는 천이 금속 실리사이드나, 이 천이 금속 실리사이드에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 함유하는 재료를 이용할 수 있다. 상기의 천이 금속 중에서도, 알루미늄, 티탄, 바나듐, 크롬, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 란탄, 탄탈, 텅스텐, 실리콘, 하프늄 등이 특히 바람직하다. 차광막의 막 구조로서는, 단층, 복수층 구조로 할 수 있다. 복수층 구조로는, 상이한 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화된 막 구조로 할 수 있 다.
복수층 구조의 경우의 구체적으로서는, 예를 들면 몰리브덴 실리사이드(MoSi막)로 이루어지는 차광층(예를 들면 30∼50㎚의 막 두께를 가짐)과, 산화 질화 몰리브덴(MoSiON막)으로 이루어지는 반사 방지층(예를 들면 10∼30㎚의 막 두께를 가짐)과의 적층막이다. 이 경우에서는, 상기 차광막을 구성하는 막의 합계 막 두께는, 40㎚ 내지 80㎚인 것이 바람직하다.
천이 금속 실리사이드를 함유하는 차광막은, 투광성 기판과의 에칭 선택성이 낮은 재료이므로, 투광성 기판면과 차광막 사이에, 투광성 기판과 차광막의 양방에 대해 에칭 선택성을 갖는 재료를 이용한 에칭 스토퍼막을 형성할 필요가 있다. 이 에칭 스토퍼막의 재료로서는, 예를 들면 크롬 단체나, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 함유하는 것(Cr을 함유하는 재료) 등을 이용할 수 있다. 이들 중에서도, 산화 탄화 질화 크롬(CrOCN)이, 응력의 제어성(저응력막을 형성 가능)의 관점에서, 특히 바람직하다. 에칭 마스크막의 막 구조로서는, 상기 막 재료로 이루어지는 단층으로 하는 것이 많지만, 복수층 구조로 할 수도 있다. 또한, 복수층 구조로는, 상이한 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화된 막 구조로 할 수 있다. 또한, 상기 에칭 마스크막은, 막 두께가, 5㎚ 내지 40㎚인 것이 바람직하다. 또한, 막 두께가 5㎚ 내지 20㎚이면, 에칭 마스크막의 막 응력을 보다 저감할 수 있다.
본 발명에서, 상기 에칭 마스크막은 크롬, 질화 크롬, 산화 크롬, 질화 산화 크롬, 산화 탄화 질화 크롬 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다(구성 6).
이와 같은 구성에 따르면, 에칭 마스크층을 박막화할 수 있다. 또한, 가공 정밀도가 우수하다. 또한, 에칭 마스크막의 상하에 접하여 형성되는 층에 대한 에칭 선택성이 높아, 불필요하게 된 에칭 마스크막을 기판이나 다른 층에 데미지를 주지 않고 제거 가능하다.
본 발명에서, 상기 에칭 마스크막은, 예를 들면 크롬 단체나, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 함유하는 것(Cr을 함유하는 재료) 등의 재료를 이용할 수 있다. 에칭 마스크층의 막 구조로서는, 상기 막 재료로 이루어지는 단층으로 하는 것이 많지만, 복수층 구조로 할 수도 있다. 또한, 복수층 구조로는, 상이한 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화된 막 구조로 할 수 있다.
에칭 마스크층의 재료로서는, 상기 중에서도, 산화 탄화 질화 크롬(CrOCN)이, 응력의 제어성(저응력막을 형성 가능)의 관점에서, 바람직하다.
본 발명에서, 상기 에칭 마스크막은, 막 두께가, 5㎚ 내지 40㎚인 것이 바람직하다(구성 7).
이와 같은 구성에 따르면, 에칭 마스크층의 CD(Critical Dimension)에 대한 피에칭층의 CD의 시프트량(에칭 마스크층의 패턴 치수에 대한 피에칭층의 패턴 치수의 치수 변화량)이, 5㎚ 미만인 포토마스크를 얻는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 에칭 마스크막의 막 두께가 5㎚ 내지 20㎚인 것이면, 에칭 마스크막의 막 응력을 보다 저감할 수 있다.
본 발명에서, 상기 위상 시프트막은 몰리브덴 실리사이드, 몰리브덴 실리사이드의 질화물, 몰리브덴 실리사이드의 산화물, 몰리브덴 실리사이드의 질화 산화물 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 양태로 할 수 있다(구성 8).
이와 같은 구성에 따르면, 예를 들면 ArF 노광광에 대한 투과율이 3％∼20％ 정도의 하프톤 위상 시프트 마스크가 얻어진다.
본 발명에서, 상기 위상 시프트막은,
실리콘 산화물 또는 실리콘 산화 질화물을 주성분으로 하는 재료로 형성되는 위상 조정층과,
탄탈 또는 탄탈 하프늄 합금을 주성분으로 하는 투과율 조정층으로 이루어지는 양태로 할 수 있다(구성 9).
이와 같은 구성에 따르면, 예를 들면 기판 파들어가기 없음으로, ArF 노광광에 대한 투과율이 20％ 이상인 고투과율 타입의 하프톤 위상 시프트 마스크를 얻는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 포토마스크는, 상기 본 발명에 따른 포토마스크 블랭크를 이용하여 제작된다(구성 10).
이와 같은 구성에 따르면, 상기 구성 1∼9와 마찬가지의 작용 효과를 갖는 포토마스크가 얻어진다.
본 발명의 포토마스크의 제조 방법은, 상기 본 발명에 따른 포토마스크 블랭크를 이용하는 포토마스크의 제조 방법으로서,
레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 에칭하여 전사 패턴 영역 이외의 영역에 상기 차광부(차광대)를 형성하는 공정과,
레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 행하여, 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 투광성 기판의 드라이 에칭을 행하여, 소정의 위상차를 발생시키는 파들어가기 깊이로 상기 투광성 기판의 표면으로부터 파들어간 파들어가기부를 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 한다(구성 11).
이와 같은 구성에 따르면, 상기 구성 1∼9와 마찬가지의 작용 효과를 갖는 포토마스크가, 제조 공정의 효율적으로 얻어진다.
상기 구성 10 또는 구성 11에서, 전사 패턴 영역 이외의 영역에 차광부(차광대)를 형성하는 차광막과, 상기 에칭 마스크막이, 동일한 재료계(예를 들면 동일한 Cr계 재료)로 이루어지는 경우에서는, 이하의 공정이 가능하다.
(1) 본 발명에서는, 표리면의 성막 공정을 행한 후이며, 표면측의 가공을 행한 후에, 이면측의 차광대 형성용의 차광막을 에칭 가공하여 차광대를 후에 형성할 수 있다.
이와 같이, 표면측의 가공을 행한 후에, 이면측의 차광대를 형성하는 경우, 표면측을 보호하지 않고 웨트 에칭으로 가공할 수 있다.
또한, 표면측의 가공을 행한 후에, 이면측의 차광대를 형성하는 경우, 드라이 에칭으로 가공하고자 하면, 먼저 형성한 표면측을 아래로 해서 드라이 에칭 장 치에 셋팅하여 가공을 행할 필요가 있지만, 먼저 형성한 표면측을 아래로 해서 드라이 에칭 장치에 셋팅하는 것은 마스크 품질상, 결함 발생의 우려가 있어, 바람직하지 않다.
(2) 본 발명에서는, 표리면의 성막 공정을 행한 후, 표면측에 보호막을 형성하고, 다음으로 이면측의 차광대 형성용의 차광막을 웨트 에칭 가공하여 차광대를 형성하고, 보호막을 박리 후, 표면측에 레지스트를 도포하고, 표면측의 가공 공정을 행할 수 있다. 표면측의 가공 공정은 통상 드라이 에칭으로 행한다.
(3) 본 발명에서, 차광대 형성용의 차광막은 표면측의 성막 공정을 행하기 전에, 웨트 에칭 가공하여 차광대를 먼저 형성해 둘 수 있다.
(4) 본 발명에서는, 표면측의 성막 공정을 행하기 전에, 이면측의 차광대 형성용의 차광막을, 웨트 또는 드라이 에칭 가공하여 차광대를 먼저 형성하고, 그 후 표면측의 성막 공정, 가공 공정을 행할 수 있다. 표면측의 가공 공정은 통상 드라이 에칭으로 행한다.
본 발명의 다른 포토마스크의 제조 방법은, 상기 본 발명에 따른 포토마스크 블랭크를 이용하는 포토마스크의 제조 방법으로서,
레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 에칭하여 전사 패턴 영역 이외의 영역에 상기 차광부(차광대)를 형성하는 공정과,
레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 행하여, 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막의 드라이 에칭을 행하여, 위상 시프트막 패턴을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 한다(구성 12).
이와 같은 구성에 따르면, 상기 구성 1∼9와 마찬가지의 작용 효과를 갖는 포토마스크가, 제조 공정의 효율적으로 얻어진다.
또한, 본 발명의 에칭 마스크막에서, (실질적으로) 드라이 에칭되는 재료란, 전사 패턴을 형성하는 드라이 에칭을 행할 때에, 정밀도 좋게 전사 패턴의 형성이 가능한 에칭 특성을 갖는 재료를 말하며, (실질적으로) 드라이 에칭되지 않는 재료란, 투광성 기판에 대해 드라이 에칭을 행할 때에, 소정의 파들어가기 깊이의 파들어가기부를 다 형성할 때까지(하층이 위상 시프트막인 경우에는, 위상 시프트막에 전사 패턴을 다 형성할 때까지) 에칭 마스크의 역할을 유지 가능한 에칭 특성을 갖는 재료를 말한다.
본 발명에서, 크롬계 박막의 드라이 에칭에는 염소계 가스와 산소 가스를 함유하는 혼합 가스로 이루어지는 드라이 에칭 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 이 이유는, 크롬과 산소, 질소 등의 원소를 함유하는 재료로 이루어지는 크롬계 박막에 대해서는, 상기의 드라이 에칭 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행함으로써, 드라이 에칭 속도를 높일 수 있어, 드라이 에칭 시간의 단축화를 도모할 수 있어, 단면 형상이 양호한 차광성 막 패턴을 형성할 수 있기 때문이다. 드라이 에칭 가스에 이용하는 염소계 가스로서는, 예를 들면 Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3 등을 들 수 있다.
본 발명에서, 기판의 파들어가기나, 규소를 함유하는 규소 함유막이나, 금속 실리사이드계 박막의 드라이 에칭에는, 예를 들면 SF6, CF4, C2F6, CHF3 등의 불소계 가스, 이들과 He, H2, N2, Ar, C2H4, O2 등의 혼합 가스 혹은 Cl2, CH2Cl2 등의 염소계의 가스 또는 이들과 He, H2, N2, Ar, C2H4 등의 혼합 가스를 이용할 수 있다.
본 발명에서, 레지스트는 화학 증폭형 레지스트인 것이 바람직하다. 고정밀도의 가공에 적합하기 때문이다.
본 발명은, 레지스트 막 두께 200㎚ 이하, 또는 레지스트 막 두께 150㎚을 목표로 한 세대의 포토마스크 블랭크에 적용한다.
본 발명에서, 레지스트는 전자선 묘화용의 레지스트인 것이 바람직하다. 고정밀도의 가공에 적합하기 때문이다.
본 발명은, 전자선 묘화에 의해 레지스트 패턴을 형성하는 전자선 묘화용의 포토마스크 블랭크에 적용한다.
본 발명에서, 기판으로서는 합성 석영 기판, CaF2 기판, 소다 라임 글래스 기판, 무알카리 글래스 기판, 저열팽창 글래스 기판, 알루미노 실리케이트 글래스 기판 등을 들 수 있다.
본 발명에서, 포토마스크 블랭크에는, 상기의 각종 위상 시프트 마스크 블랭크, 레지스트막을 갖는 마스크 블랭크가 포함된다.
본 발명에서, 포토마스크에는, 상기의 각종 위상 시프트 마스크가 포함된다. 포토마스크에는 레티클이 포함된다. 위상 시프트 마스크에는, 위상 시프트부가 기 판의 파들어가기에 의해 형성되는 경우를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타낸다. 또한, 각 실시예 중의 차광막이나 에칭 마스크막, 위상 시프트막 등의 각 막은, 성막법으로서 스퍼터링법으로 행해지고, 스퍼터 장치로서 DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하여 성막되었다. 단, 본 발명을 실시하는 데에 있어서는, 특히 이 성막법이나 성막 장치에 한정되는 것이 아니라, RF 마그네트론 스퍼터 장치 등, 다른 방식의 스퍼터 장치를 사용하여도 된다.
<실시예 1>
실시예 1은, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트부를 구비하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 5a∼도 5i를 참조하여, 본 발명의 제1 실시예에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 합성 석영으로 이루어지는 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써, 6인치×6인치×0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다(도 5a).
<이면측 성막>
다음으로, 투광성 기판(1)의 이면측(일측의 면) 상에, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타깃이 배치된 인라인형 스퍼터 장치를 이용하여, CrN막, CrC막 및 CrON막으로 이루어지는 차광대 형성용의 차광막(20)을 성막한다(도 5a).
구체적으로는, 우선 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2=72:28[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 막 두께 20[㎚]의 CrN막을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)의 혼합 가스 분위기(Ar:CH4=96.5:3.5[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrN막 상에, 막 두께 37[㎚]의 CrC막을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합 가스 분위기(Ar:NO=87.5:12.5[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrC막 상에, 막 두께가 15[㎚]인 CrON막을 성막하였다. 이상의 CrN막, CrC막 및 CrON막은, 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 연속적으로 성막된 것이며, 이들 CrN, CrC 및 CrON을 함유하여 이루어지는 차광대 형성용의 차광막(20)은, 그 두께 방향을 향해서 해당 성분이 연속적으로 변화하여 구성되어 있다. 이 때, 차광대 형성용의 차광막(20)은 ArF 노광광(파장 193㎚)에서 OD 3.5 이상이었다.
<표면측 성막>
다음으로, 투광성 기판(1)의 표면측(다른 측의 면) 상에, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하여, 에칭 마스크막(10)을 형성하였다(도 5a). 구체적으로는, 크롬 타깃을 사용하여, 도입 가스 및 그 유량:Ar=18sccm, CO2=18sccm, N2=10sccm, 스퍼터 전력:1.7㎾의 조건에서, CrOCN을 40㎚의 막 두께로 형성하였다. 이 때 CrOCN막의 막 응력은 매우 낮게(바람직하게는 막 응력이 실질적으로 제로로) 되도 록 조정하였다.
또한, 에칭 마스크막(10)을 형성한 단계에서의 시료에 대해 시트 저항을 측정한 바, 500Ω/□ 이하이었다.
[포토마스크의 제작]
<표면측의 가공>
도 5a에 도시한 바와 같이, 상기에서 제작한 마스크 블랭크를 이용하여, 우선 차광대 형성용의 막(20) 상에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(THMR-IP3500:도쿄 오카 공업사제)의 레지스트막(51)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 465[㎚]로 되도록 도포하였다(도 5b). 다음으로, 포토마스크 블랭크의 상하를 반전시키고, 에칭 마스크막(10) 상에, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼즈사제)의 레지스트막(50)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 120[㎚]으로 되도록 도포하였다(도 5b). 또한, 이 단계의 것도 포토마스크 블랭크라고 부르는 경우가 있다.
다음으로, 레지스트막(50)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성하였다(도 5c).
다음으로, 레지스트 패턴(50a)을 마스크로 하여, 에칭 마스크막(10)의 드라이 에칭을 행하여, 에칭 마스크막 패턴(10a)을 형성하였다(도 5d). 드라이 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)를 이용하였다.
다음으로, 잔류한 레지스트 패턴(50a)을 약액에 의해 박리 제거하였다.
다음으로, 에칭 마스크 패턴(10a)을 마스크로 하여, 투광성 기판(1)을, CHF3와 He의 혼합 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행하고, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 얻었다(도 5e). 이 때, ArF 노광광(193㎚)에서 180°의 위상차가 얻어지는 깊이(구체적으로는 170㎚의 깊이), 투광성 기판(1)을 에칭하여, 투광성 기판(1)에 파들어가기부(1a)를 형성하고, 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 형성한다.
다음으로, 에칭 마스크 패턴(10a)을 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)로 드라이 에칭에 의해 박리하였다(도 5f).
<이면 차광대 제작>
다음으로, 포토마스크 블랭크의 상하를 반전시키고, 레지스트막(51)에 대해, 레이저 묘화 장치를 이용하여 원하는 차광대의 패턴을 묘화 노광하고, 현상하여, 레지스트 패턴(51a)을 형성하였다(도 5g).
다음으로, 상기 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여, 차광대 형성용의 차광막(20)을 웨트 에칭하여, 기판의 이면측에 차광대(20a)를 제작하였다(도 5h). 마지막으로, 레지스트 패턴(51a)을 박리 후, 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 5i).
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가하였다.
그 결과, 실시예 1에 따른 포토마스크에서는, 에칭 마스크 패턴(10a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 CD의 시프트량은, 4㎚이었다.
또한, 차광대(20a)의 광학 농도는, OD=3.5 이상이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한, 포토마스크 상에 형성되는 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 해상성에 관해서는, 50㎚의 위상 시프트막 패턴의 해상이 가능하였다.
이상의 점으로부터, hp 45㎚ 세대, 또는 hp 32∼22㎚ 세대에 적용 가능한 포토마스크가 얻어졌다.
또한, 실시예 1의 도 5e에 나타낸 양태를 얻은 후 도 5f의 공정을 실시하지 않고 후공정을 실시함으로써, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부) 상에, 크롬계의 차광성 재료로 이루어지는 에칭 마스크 패턴(10a)을 갖는, 소위 제브라 타입과 비슷한 포토마스크가 얻어진다. 단, 이 경우 크롬계의 차광성 재료로 이루어지는 에칭 마스크 패턴(10a)의 광학 농도는 3 미만이다.
이 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 처음 단계에서, 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)과 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 양방 도포하고 있지만, 이 대신에 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)만 도포하고, 위상 시프트부의 형성을 먼저 행한 후에, 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 도포하고, 이면 차광대를 형성하는 포토마스크의 제조 프로세스로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 레지스트막(50, 51)을 도포하는 공정을 행하는 장소와, 위상 시프트부나 이면 차광대를 형성하는 공정을 행하는 장소와의 거리가 떨어져 있는 경우(마스크 블랭크의 이송 거리가 긴 경우)에서, 특히 유효하다.
이 실시예 1의 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 차광막(20)을 웨트 에칭으로 가공하여 차광대(20a)를 제작하였지만, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)를 이용한 드라이 에칭으로 가공하여도 된다.
이 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 양면에 레지스트막(50, 51)에 도포하고, 위상 시프트 패턴을 처음에 제작한 후, 차광대(20a)를 제작하였지만, 차광대(20a)를 처음에 제작하여도 된다. 이 경우에는, 차광막(20)의 에칭 시에 에칭 마스크막(10)이 에칭되지 않도록, 에칭 마스크막(10)을 보호막 등으로 덮을 필요가 있다. 이 때의 보호막으로서는 수지 필름 기재가 바람직하고, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
<실시예 2>
실시예 2는, 기본적으로 기판을 파들어가지 않고, 하프톤형 위상 시프트막에 의해 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 6a∼도 6i를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 합성 석영으로 이루어지는 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써, 6인치×6인치×0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다(도 6a).
<이면측 성막>
다음으로, 투광성 기판(1)의 이면측(일측의 면) 상에, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타깃이 배치된 인라인형 스퍼터 장치를 이용하여, CrN막, CrC막 및 CrON막으로 이루어지는 차광대 형성용의 막(20)을 성막하였다(도 6a).
구체적으로는, 우선 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2=72:28[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 막 두께 20[㎚]의 CrN막을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)의 혼합 가스 분위기(Ar:CH4=96.5:3.5[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrN막 상에, 막 두께 37[㎚]의 CrC막을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합 가스 분위기(Ar:NO=87.5:12.5[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrC막 상에, 막 두께가 15[㎚]인 CrON막을 성막하였다. 이상의 CrN막, CrC막 및 CrON막은, 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 연속적으로 성막된 것이며, 이들 CrN, CrC 및 CrON을 함유하여 이루어지는 차광대 형성용의 막(20)은, 그 두께 방향을 향해서 해당 성분이 연속적으로 변화하여 구성되어 있다. 이 때, 차광대 형성용의 막(20)은 ArF 노광광(파장 193㎚)에서 OD 4 이상이었다.
<표면측 성막>
다음으로, 투광성 기판(1)의 표면측(다른 측의 면) 상에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합 타깃(Mo:Si=1:9[원자％])을 이용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2=10:90[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 막 두께 69[㎚]의 MoSiN계의 반투광성의 위상 시프트막(30)을 성막하였다(도 6a). 이 때, 위상 시프트막(30)의 막 두께는, 180°의 위상차가 얻어지도록 조정하였다. ArF 노광광(파장 193㎚)에 대한 투과율은, 6％이었다.
다음으로, 위상 시프트막(30) 상에, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하여, 에칭 마스크막(10)을 형성하였다(도 6a). 구체적으로는, 크롬 타깃을 사용하여, 도입 가스 및 그 유량:Ar=18sccm, CO2=18sccm, N2=10sccm, 스퍼터 전력:1.7㎾의 조건에서, CrOCN을 30㎚의 막 두께로 형성하였다. 이 때 CrOCN막의 막 응력은 매우 낮게(바람직하게는 막 응력이 실질적으로 제로로) 되도록 조정하였다.
또한, 에칭 마스크막(10)을 형성한 단계에서의 시료에 대해 시트 저항을 측정한 바, 500Ω/□ 이하이었다.
[포토마스크의 제작]
<표면측의 가공>
도 6a에 도시한 바와 같이, 상기에서 제작한 마스크 블랭크를 이용하여, 우선 차광대 형성용의 막(20) 상에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(THMR-IP3500:도쿄 오카 공업사제)의 레지스트막(51)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 465[㎚]로 되도록 도포하였다(도 6b). 다음으로, 포토마스크 블랭크의 상하를 반 전시키고, 에칭 마스크막(10) 상에, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼즈사제)의 레지스트막(50)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 120[㎚]으로 되도록 도포하였다(도 6b). 또한, 이 단계의 것도 포토마스크 블랭크라고 부르는 경우가 있다.
다음으로, 레지스트막(50)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성하였다(도 6c).
다음으로, 레지스트 패턴(50a)을 마스크로 하여, 에칭 마스크막(10)의 드라이 에칭을 행하여, 에칭 마스크막 패턴(10a)을 형성하였다(도 6d). 드라이 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)를 이용하였다.
다음으로, 잔류한 레지스트 패턴(50a)을 약액에 의해 박리 제거하였다.
다음으로, 에칭 마스크 패턴(10a)을 마스크로 하여, 위상 시프트막(30)을, SF6과 He의 혼합 가스를 이용하여, 드라이 에칭을 행하여, 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하였다(도 6e).
다음으로, 에칭 마스크 패턴(10a)을 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)로 드라이 에칭에 의해 박리하였다(도 6f).
<이면 차광대 제작>
다음으로, 포토마스크 블랭크의 상하를 반전시키고, 레지스트막(51)에 대해, 레이저 묘화 장치를 이용하여 원하는 차광대의 패턴을 묘화 노광하고, 현상하여, 레지스트 패턴(51a)을 형성하였다(도 6g).
다음으로, 상기 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여, 차광대 형성용의 차광막(20)을 웨트 에칭하여, 기판의 이면측에 차광대(20a)를 제작하였다(도 6h). 마지막으로, 레지스트 패턴(51a)을 박리 후, 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 6i).
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가하였다.
그 결과, 실시예 2에 따른 포토마스크에서는, 에칭 마스크 패턴(10a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 MoSiN계 하프톤 위상 시프트막 패턴(위상 시프트부)(30a)의 CD의 시프트량은, 3㎚이었다.
또한, 차광대(20a)의 광학 농도 OD=3.5 이상이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한, 포토마스크 상에 형성되는 전사 패턴의 해상성에 관해서는, 50㎚의 MoSiN계 하프톤 위상 시프트막 패턴(30a)의 해상이 가능하였다.
이상의 점으로부터, hp 45㎚ 세대, 또는 hp 32∼22㎚ 세대에 적합한 포토마스크가 얻어졌다.
또한, 상기 실시예 2에서는, 이면측의 차광대(20a) 외에 표면측에서도 위상 시프트막(30)으로 형성한 차광대를 형성할 수 있다. 이 경우, 표면측의 위상 시프트막(30)의 OD도 이용할 수 있으므로, 이면측의 차광대(20a)의 막 두께를 얇게 할 수 있다.
이 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 처음 단계에서, 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)과 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 양방 도포하고 있지만, 이 대신에 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)만 도포하고, 위상 시프트부의 형성을 먼저 행한 후에, 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 도포하고, 이면 차광대를 형성하는 포토마스크의 제조 프로세스로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 레지스트막(50, 51)을 도포하는 공정을 행하는 장소와, 위상 시프트부나 이면 차광대를 형성하는 공정을 행하는 장소와의 거리가 떨어져 있는 경우(마스크 블랭크의 이송 거리가 긴 경우)에서, 특히 유효하다.
이 실시예 2의 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 차광막(20)을 웨트 에칭으로 가공하여 차광대(20a)를 제작하였지만, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)를 이용한 드라이 에칭으로 가공하여도 된다.
이 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 양면에 레지스트막(50, 51)에 도포하고, 위상 시프트 패턴을 처음에 제작한 후, 차광대(20a)를 제작하였지만, 차광대(20a)를 처음에 제작하여도 된다. 이 경우에는, 차광막(20)의 에칭 시에 에칭 마스크막(10)이 에칭되지 않도록, 에칭 마스크막(10)을 보호막 등으로 덮을 필요가 있다. 이 때의 보호막으로서는 수지 필름 기재가 바람직하고, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
<실시예 3>
실시예 3은, 하프톤형 위상 시프트막을 구비하고, 또한 기판을 파들어감으로 써 고투과율의 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 7a∼도 7i를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 석영으로 이루어지는 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써, 6인치×6인치×0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다(도 7a).
<이면측 성막>
다음으로, 투광성 기판(1)의 이면측(일측의 면) 상에, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타깃이 배치된 인라인형 스퍼터 장치를 이용하여, CrN막, CrC막 및 CrON막으로 이루어지는 차광대 형성용의 차광막(20)을 성막하였다(도 7a).
구체적으로는, 우선 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2=72:28[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 막 두께 20[㎚]의 CrN막을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)의 혼합 가스 분위기(Ar:CH4=96.5:3.5[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrN막 상에, 막 두께 37[㎚]의 CrC막을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합 가스 분위기(Ar:NO=87.5:12.5[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrC막 상에, 막 두께가 15[㎚]인 CrON막을 성막하였다. 이상의 CrN막, CrC막 및 CrON막은, 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 연속적으로 성막된 것이며, 이들 CrN, CrC 및 CrON을 함유하여 이루어지는 차광대 형성용의 차광막(20)은, 그 두께 방향을 향해서 해당 성분이 연속적으로 변화하여 구성되어 있다. 이 때, 차광대 형성용의 차광막(20)은 ArF 노광광(파장 193㎚)에서 OD 3.5 이상이었다.
<표면측 성막>
다음으로, 투광성 기판(1)의 표면측(다른 측의 면) 상에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합 타깃(Mo:Si=1:9[원자％])을 이용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2=10:90[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 막 두께 38[㎚]의 MoSiN계의 반투광성의 위상 시프트막(31)을 성막하였다(도 7 (1)). 이 때, 위상 시프트막(31)의 막 두께는 ArF 노광광(파장 193㎚)에 대한 투과율이, 20％로 되도록 조정하였다.
다음으로, 위상 시프트막(31) 상에, 매엽식 스퍼터 장치를 이용하여, 에칭 마스크막(10)을 형성하였다(도 7a). 구체적으로는, 크롬 타깃을 사용하여, 도입 가스 및 그 유량:Ar=18sccm, CO2=18sccm, N2=10sccm, 스퍼터 전력:1.7㎾의 조건에서, CrOCN을 40㎚의 막 두께로 형성하였다. 이 때 CrOCN막의 막 응력은 매우 낮게(바람직하게는 막 응력이 실질적으로 제로로) 되도록 조정하였다.
또한, 에칭 마스크막(10)을 형성한 단계에서의 시료에 대해 시트 저항을 측정한 바, 500Ω/□ 이하이었다.
[포토마스크의 제작]
<표면측의 가공>
도 7a에 도시한 바와 같이, 상기에서 제작한 마스크 블랭크를 이용하여, 우선 차광대 형성용의 막(20) 상에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(THMR-IP3500:도쿄 오카 공업사제)의 레지스트막(51)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 465[㎚]로 되도록 도포하였다(도 7b). 다음으로, 포토마스크 블랭크의 상하를 반전시키고, 에칭 마스크막(10) 상에, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼즈사제)의 레지스트막(50)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 150[㎚]으로 되도록 도포하였다(도 7b). 또한, 이 단계의 것도 포토마스크 블랭크라고 부르는 경우가 있다.
다음으로, 레지스트막(50)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성하였다(도 7c).
다음으로, 레지스트 패턴(50a)을 마스크로 하여, 에칭 마스크막(10)의 드라이 에칭을 행하여, 에칭 마스크막 패턴(10a)을 형성하였다(도 7d). 드라이 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)를 이용하였다.
다음으로, 잔류한 레지스트 패턴(50a)을 약액에 의해 박리 제거하였다.
다음으로, 에칭 마스크 패턴(10a)을 마스크로 하여, 위상 시프트막(31) 및 투광성 기판(1)을, CHF3과 He의 혼합 가스를 이용하여, 드라이 에칭을 순차적으로 행하고, 위상 시프트막 패턴(31a) 및 투광성 기판(1)에 파들어가기부(1a)를 각각 형성하여, 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 형성하였다(도 7e). 이 때, 위상 시프트막 패턴(31a)과 투광성 기판(1)의 파들어가기부(1a)를 합하여 180°의 위상차가 얻어지는 깊이(구체적으로는 76㎚의 깊이)로 기판을 파들어갔다.
다음으로, 에칭 마스크 패턴(10a)을 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)로 드라이 에칭에 의해 박리하였다(도 7f).
<이면 차광대 제작>
다음으로, 포토마스크 블랭크의 상하를 반전시키고, 레지스트막(51)에 대해, 레이저 묘화 장치를 이용하여 원하는 차광대의 패턴을 묘화 노광하고, 현상하여, 레지스트 패턴(51a)을 형성하였다(도 7g).
다음으로, 상기 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여, 차광대 형성용의 차광막(20)을 웨트 에칭하여, 기판의 이면측에 차광대(20a)를 제작하였다(도 7h). 마지막으로, 레지스트 패턴(51a)을 박리 후, 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 7i).
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가하였다.
그 결과, 실시예 3에 따른 포토마스크에서는, 에칭 마스크 패턴(10a)의 CD(Critical Dimension)에 대한, 위상 시프트막 패턴(31a) 및 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴의 CD의 시프트량은, 4㎚이었다.
또한, 차광대의 광학 농도 OD=3.5 이상이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었 다. 또한, 포토마스크 상에 형성되는 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴의 해상성에 관해서는, 50㎚의 위상 시프트막 패턴의 해상이 가능하였다.
이상의 점으로부터, hp 45㎚ 세대, 또는 hp 32∼22㎚ 세대에 적용 가능한 마스크가 얻어졌다.
또한, 이 실시예 3의 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 차광막(20)을 웨트 에칭으로 가공하여 차광대(20a)를 제작하였지만, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)를 이용한 드라이 에칭으로 가공하여도 된다.
이 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 처음 단계에서, 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)과 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 양방 도포하고 있지만, 이 대신에 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)만 도포하고, 위상 시프트부의 형성을 먼저 행한 후에, 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 도포하고, 이면 차광대를 형성하는 포토마스크의 제조 프로세스로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 레지스트막(50, 51)을 도포하는 공정을 행하는 장소와, 위상 시프트부나 이면 차광대를 형성하는 공정을 행하는 장소와의 거리가 떨어져 있는 경우(마스크 블랭크의 이송 거리가 긴 경우)에서, 특히 유효하다.
이 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 양면에 레지스트막(50, 51)에 도포하고, 위상 시프트 패턴을 처음에 제작한 후, 차광대(20a)를 제작하였지만, 차광대(20a)를 처음에 제작하여도 된다. 이 경우에는, 차광막(20)의 에칭 시에 에칭 마스크막(10)이 에칭되지 않도록, 에칭 마스크막(10)을 보호막 등으로 덮을 필요가 있다. 이 때의 보호막으로서는 수지 필름 기재가 바람직하고, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
<실시예 4>
실시예 4는, 기판 파들어가기 없음 타입이며, 또한 고투과율의 하프톤형 위상 시프트막을 구비함으로써 고투과율의 위상 시프트부를 형성하는 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 8a∼도 8i를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 합성 석영으로 이루어지는 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써, 6인치×6인치×0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다(도 8a).
<이면측 성막>
다음으로, 투광성 기판(1)의 이면측(일측의 면) 상에, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타깃이 배치된 인라인형 스퍼터 장치를 이용하여, CrN막, CrC막 및 CrON막으로 이루어지는 차광대 형성용의 막(20)을 성막하였다(도 8a).
구체적으로는, 우선 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2=72:28[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 막 두께 20[㎚]의 CrN막을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)의 혼합 가 스 분위기(Ar:CH4=96.5:3.5[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrN막 상에, 막 두께 37[㎚]의 CrC막을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합 가스 분위기(Ar:NO=87.5:12.5[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrN막 상에, 막 두께가 15[㎚]인 CrON막을 성막하였다. 이상의 CrN막, CrC막 및 CrON막은, 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 연속적으로 성막된 것이며, 이들 CrN, CrC 및 CrON을 함유하여 이루어지는 차광대 형성용의 막(20)은, 그 두께 방향을 향해서 해당 성분이 연속적으로 변화하여 구성되어 있다. 이 때, 차광대 형성용의 막(20)은 ArF 노광광(파장 193㎚)에서 OD 3.5 이상이었다.
<표면측 성막>
다음으로, 투광성 기판(1)의 표면측(다른 측의 면) 상에, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하여, TaHf로 이루어지는 투과율 조정층(32)과 SiON으로 이루어지는 위상 조정층(33)의 적층막으로 이루어지는 고투과율 타입의 하프톤 위상 시프트막(34)을 형성하였다. 구체적으로는, Ta:Hf=80:20(원자％비)의 타깃을 이용하여, Ar을 스퍼터링 가스로서, 탄탈 및 하프늄으로 이루어지는 막(TaHf막:막내의 Ta와 Hf의 원자％비는 약 80:20)(32)을 12㎚의 막 두께로 형성하고, 다음으로 Si 타깃을 이용하여, 아르곤(Ar), 질소(N2) 및 산소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2:O2=20:57:23[체적％]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 막 두께 112)[㎚]의 SiON(33)을 성막하였다(도 8 (1)). 이 때, 위상 시프트막(34)은 ArF 노광광(파장 193㎚)에 대해 180°의 위상차가 얻어지도록, 각 층의 두께를 조정하였다. 위상 시프트막(34)의 투과율은 ArF 노광광(파장 193㎚)에 대해 20％로 고투과율이었다.
다음으로, 위상 시프트막 상에, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하여, 에칭 마스크막(10)을 형성하였다(도 8a). 구체적으로는, 크롬 타깃을 사용하여, 도입 가스 및 그 유량:Ar=18sccm, CO2=18sccm, N2=10sccm, 스퍼터 전력:1.7㎾의 조건에서, CrOCN을 25㎚의 막 두께로 형성하였다. 이 때 CrOCN막의 막 응력은 매우 낮게(바람직하게는 막 응력이 실질적으로 제로로) 되도록 조정하였다.
또한, 에칭 마스크막(10)을 형성한 단계에서의 시료에 대해 시트 저항을 측정한 바, 500Ω/□ 이하이었다.
[포토마스크의 제작]
<표면측의 가공>
도 8a에 도시한 바와 같이, 상기에서 제작한 마스크 블랭크를 이용하여, 우선 차광대 형성용의 막(20) 상에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(THMR-IP3500:도쿄 오카 공업사제)의 레지스트막(51)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 465[㎚]로 되도록 도포하였다(도 8b). 다음으로, 포토마스크 블랭크의 상하를 반전시키고, 에칭 마스크막(10) 상에, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼즈사제)의 레지스트막(50)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 150[㎚]으로 되도록 도포하였다(도 8b). 또한, 이 단계 의 것도 포토마스크 블랭크라고 부르는 경우가 있다.
다음으로, 레지스트막(50)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성하였다(도 8c).
다음으로, 레지스트 패턴(50a)을 마스크로 하여, 에칭 마스크막(10)의 드라이 에칭을 행하여, 에칭 마스크막 패턴(10a)을 형성하였다(도 8d). 드라이 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)를 이용하였다.
다음으로, 잔류한 레지스트 패턴(50a)을 약액에 의해 박리 제거하였다.
다음으로, 에칭 마스크 패턴(10a)을 마스크로 하여, SiON으로 이루어지는 위상 조정층(33)을 SF6과 He의 혼합 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행하여, 위상 조정층 패턴(33a)을 형성하였다(도 8e). 또한, TaHf로 이루어지는 투과율 조정층(32)을 에칭 마스크 패턴(10a) 등을 마스크로 하여, Cl2 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행하여, 위상 조정층 패턴(33a)을 형성하고, 위상 시프트막 패턴(34a)을 형성하였다(도 8e).
다음으로, 에칭 마스크 패턴(10a)을 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O=4:1)로 드라이 에칭에 의해 박리하였다(도 8f).
<이면 차광대 제작>
다음으로, 포토마스크 블랭크의 상하를 반전시키고, 레지스트막(51)에 대해, 레이저 묘화 장치를 이용하여 원하는 차광대의 패턴을 묘화 노광하고, 현상하여, 레지스트 패턴(51a)을 형성하였다(도 8g).
다음으로, 상기 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여, 차광대 형성용의 차광막(20)을 웨트 에칭하여, 기판의 이면측에 차광대(20a)를 제작하였다(도 8h). 마지막으로, 레지스트 패턴(51a)을 박리 후, 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 8i).
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가하였다.
그 결과, 실시예 4에 따른 포토마스크에서는, 에칭 마스크 패턴(10a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 고투과율 타입의 하프톤 위상 시프트막 패턴(위상 시프트부)(34a)의 CD의 시프트량은, 4㎚이었다.
또한, 차광대(20a)의 광학 농도 OD=3.5 이상이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한, 포토마스크 상에 형성되는 전사 패턴의 해상성에 관해서는, 50㎚의 고투과율 타입의 하프톤 위상 시프트막 패턴(34a)의 해상이 가능하였다.
이상의 점으로부터, hp 45㎚ 세대, 또는 hp 32∼22㎚ 세대에 적합한 포토마스크가 얻어졌다.
또한, 상기 실시예 4에서는, 이면측의 차광대(20a) 외에, 표면측에서도 위상 시프트막(34)으로 형성한 차광대를 형성할 수 있다. 이 경우, 표면측의 위상 시프트막(34)의 OD도 이용할 수 있으므로, 이면측의 차광대(20a)의 막 두께를 얇게 할 수 있다.
또한, 이 실시예 4의 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 차광막(20)을 웨트 에칭으로 가공하여 차광대(20a)를 제작하였지만, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)를 이용한 드라이 에칭으로 가공하여도 된다.
이 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 처음 단계에서, 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)과 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 양방 도포하고 있지만, 이 대신에 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)만 도포하고, 위상 시프트부의 형성을 먼저 행한 후에, 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 도포하고, 이면 차광대를 형성하는 포토마스크의 제조 프로세스로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 레지스트막(50, 51)을 도포하는 공정을 행하는 장소와, 위상 시프트부나 이면 차광대를 형성하는 공정을 행하는 장소와의 거리가 떨어져 있는 경우(마스크 블랭크의 이송 거리가 긴 경우)에서, 특히 유효하다.
이 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 양면에 레지스트막(50, 51)에 도포하고, 위상 시프트 패턴을 처음에 제작한 후, 차광대(20a)를 제작하였지만, 차광대(20a)를 처음에 제작하여도 된다. 이 경우에는, 차광막(20)의 에칭 시에 에칭 마스크막(10)이 에칭되지 않도록, 에칭 마스크막(10)을 보호막 등으로 덮을 필요가 있다. 이 때의 보호막으로서는, 수지 필름 기재가 바람직하고, 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
또한, 상기 실시예 1∼4에서 사용한 포토마스크 블랭크는, 에칭 마스크 패턴을 형성하기 위한 막을 기판 표면측(한쪽의 면측)에 갖고, 차광대 형성용의 막을 기판 이면측(다른 쪽의 면측)에 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크이다.
또한, 상기 실시예 1∼4에서 사용한 포토마스크 블랭크는, 차광대 형성용의 차광막과 에칭 마스크막이 동일한 Cr계 재료로 이루어지고, 또한 에칭 마스크 패턴을 형성하기 위한 막의 두께가 40㎚ 이하이며, 차광대 형성용의 막의 두께가 60㎚ 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크이다.
<실시예 5>
실시예 5는, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프터부를 구비하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법으로서, 차광막에 탄탈(Ta)을 주성분으로 하는 재료를 사용한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 5a∼도 5i를 대용하여, 본 발명의 제5 실시예에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 대해 설명한다.
투광성 기판(1)에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 순서로 얻었다(도 5a).
<이면측 성막>
투광성 기판(1)의 이면측(일측의 면) 상에, 질화 탄탈(TaN)과 산화 탄탈(TaO)이 적층된 2층 구조의 차광막(20)을 DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하여 성막하였다(도 5a).
구체적으로는, Ta 타깃을 사용하여, 도입 가스 및 그 유량:Xe=11sccm, N2=15sccm, 스퍼터 전력:1.5㎾의 조건에서, 막 두께 45[㎚]의 질화 탄탈(TaN)로 이루어지는 층을 형성하였다. 다음으로, 동일한 Ta 타깃을 사용하여, 도입 가스 및 그 유량:Ar=58sccm, O2=32.5sccm, 스퍼터 전력:0.7㎾의 조건에서, 막 두께 10[㎚]의 산화 탄탈(TaO)로 이루어지는 층을 형성하였다. 이 때, 차광대 형성용의 차광막(20)은 ArF 노광광(파장 193㎚)에서 OD3 이상이었다.
<표면측 성막>
에칭 마스크막(10)에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 조건에서 성막하였다(도 5a).
[포토마스크의 제작]
<표면측의 가공>
기판 표면측의 에칭 마스크막(10)을 이용한 위상 시프트부의 가공에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 순서로 행하였다(도 5c∼도 5f).
<이면 차광대 제작>
다음으로, 포토마스크 블랭크의 상하를 반전시키고, 레지스트막(51)에 대해, 레이저 묘화 장치를 이용하여 원하는 차광대의 패턴을 묘화 노광하고, 현상하여, 레지스트 패턴(51a)을 형성하였다(도 5g).
다음으로, 상기 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여, 차광막(20)의 TaO층을 CHF3과 He의 혼합 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행하고, 다음으로 차광막(20)의 TaN층을 Cl2 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행하여, 기판의 이면측에 차광대(20a) 를 제작하였다(도 5h).
마지막으로, 레지스트 패턴(51a)을 박리 후, 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 5i).
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가하였다.
그 결과, 실시예 5에 따른 포토마스크에서는, 에칭 마스크 패턴(10a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 CD의 시프트량은, 4㎚이었다.
또한, 차광대(20a)의 광학 농도는, OD=3 이상이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한, 포토마스크 상에 형성되는 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 해상성에 관해서는, 50㎚의 위상 시프트막 패턴의 해상이 가능하였다.
이상의 점으로부터, hp 45㎚ 세대, 또는 hp 32∼22㎚ 세대에 적용 가능한 포토마스크가 얻어졌다.
또한, 이 실시예 5에서는, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트부를 갖는 포토마스크 및 그 포토마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크에 대해 설명하였지만, 이에 한하지 않고, 실시예 2 내지 실시예 4에 기재된 각 위상 시프트부를 갖는 포토마스크 및 그 포토마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크에서, 차광막 및 차광대를 탄탈을 주성분으로 하는 재료로 형성하는 경우에 적용 가능하다.
이 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 처음 단계에서, 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)과 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 양방 도포하고 있지만, 이 대신에 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)만 도포하고, 위상 시프트부의 형성을 먼저 행한 후에, 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 도포하고, 이면 차광대를 형성하는 포토마스크의 제조 프로세스로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 레지스트막(50, 51)을 도포하는 공정을 행하는 장소와, 위상 시프트부나 이면 차광대를 형성하는 공정을 행하는 장소와의 거리가 떨어져 있는 경우(마스크 블랭크의 이송 거리가 긴 경우)에서, 특히 유효하다.
<실시예 6>
실시예 6은, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프터부를 구비하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법으로서, 차광막에 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 주성분으로 하는 재료를 사용한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 9a∼도 9j를 참조하여, 본 발명의 제6 실시예에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 대해 설명한다.
투광성 기판(1)에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 순서로 얻었다(도 9a).
<이면측 성막>
투광성 기판(1)의 이면측(일측의 면) 상에, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하여, 이면의 반사 방지층으로서도 기능하는 에칭 스토퍼막(60)으로서 CrN막을 형성하였다(도 9 (1)). 구체적으로는, 크롬 타깃을 사용하여, Ar과 N2를 스퍼터링 가스압 0.1㎩(가스 유량비 Ar:N2=4:1)로 도입하고, 스퍼터 전력 1.3㎾에서 20㎚의 막 두께로 형성하였다.
다음으로, 에칭 스토퍼막(60) 상에 몰리브덴 실리사이드(MoSi)층과 질화 산화 몰리브덴 실리사이드(MoSiON)층이 적층한 차광막(21)을 DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하여 성막하였다(도 9a).
구체적으로는, 우선 Mo:Si=21:79(원자％비)의 타깃을 사용하여, Ar을 스퍼터링 가스압 0.1㎩로 도입하고, 스퍼터 전력을 2.0㎾에서, MoSi층을 25㎚의 막 두께로 형성하였다. 다음으로, Mo:Si=4:96(원자％비)의 타깃을 사용하여, Ar과 O2와 N2와 He를 스퍼터링 가스압 0.2㎩(가스 유량비 Ar:O2:N/He=5:4:49:42)로 도입하고, 스퍼터 전력 3.0㎾에서 10㎚의 막 두께로 형성하였다.
이 실시예 6에서는, 에칭 스토퍼막(60)과 차광막(21)으로 차광대를 형성하게 되어 있다. 그리고, 에칭 스토퍼막(60)과 차광막(21)의 적층막은 ArF 노광광(파장 193㎚)에서 OD3 이상이었다.
<표면측 성막>
에칭 마스크막(10)에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 조건에서 성막하였다(도 9a).
[포토마스크의 제작]
<표면측의 가공>
기판 표면측의 에칭 마스크막(10)을 이용한 위상 시프트부의 가공에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 순서로 행하였다(도 9c∼도 9f).
<이면 차광대 제작>
다음으로, 포토마스크 블랭크의 상하를 반전시키고, 레지스트막(51)에 대해, 레이저 묘화 장치를 이용하여 원하는 차광대의 패턴을 묘화 노광하고, 현상하여, 레지스트 패턴(51a)을 형성하였다(도 9g).
다음으로, 상기 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여, 차광막(21)의 MoSiON층과 MoSi층을 SF6과 He의 혼합 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행하여, 차광막 패턴(21a)을 형성하였다(도 9h).
다음으로, 잔류한 레지스트 패턴(51a)을 약액에 의해 박리 제거하고, 차광막 패턴(21a)을 마스크로 하여, 에칭 스토퍼막(60)을 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)를 이용하여 드라이 에칭하여, 에칭 스토퍼막 패턴(60a)을 형성하고, 차광막 패턴(21a)과 에칭 스토퍼막 패턴(60a)으로 이루어지는 차광대(70a)를 제작하였다(도 9i).
마지막으로, 레지스트 패턴(51a)을 박리 후, 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 9j).
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가하였다. 그 결과, 실시예 6에 따른 포토마스크에서는, 에칭 마스크 패턴(10a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 기판 파들 어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 CD의 시프트량은, 4㎚이었다.
또한, 차광대(70a)의 광학 농도는, OD=3 이상이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한, 포토마스크 위로 형성되는 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 해상성에 관해서는, 50㎚의 위상 시프트막 패턴의 해상이 가능하였다.
이상의 점으로부터, hp 45㎚ 세대, 또는 hp 32∼22㎚ 세대에 적용 가능한 포토마스크가 얻어졌다.
이 실시예 6에서는, 투광성 기판(1)과 차광막(21) 사이에 에칭 스토퍼막(60)을 형성하였지만, 이것은 몰리브덴 실리사이드로 대표되는 불소계 가스로 드라이 에칭을 행하는 재료를 차광막(21)에 사용한 경우, 불소계 가스에서의 드라이 에칭 시에 투광성 기판(1)을 에칭하지 않도록 보호하기 위해 형성하고 있다. 따라서, 차광막(21)에 불소계 가스로 드라이 에칭하는 다른 재료를 사용하는 경우, 이 실시예 6의 구성은 특히 유효하다.
또한, 이 실시예 6에서는, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트부를 갖는 포토마스크 및 그 포토마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크에 대해 설명하였지만, 이에 한하지 않고, 실시예 2 내지 실시예 4에 기재된 각 위상 시프트부를 갖는 포토마스크 및 그 포토마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크에서, 차광막 및 차광대를 몰리브덴을 주성분으로 하는 재료로 형성하는 경우에 적용 가능하다.
이 포토마스크의 제조 프로세스에서는, 처음 단계에서, 위상 시프트부 형성 측의 레지스트막(50)과 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 양방 도포하고 있지만, 이 대신에 위상 시프트부 형성측의 레지스트막(50)만 도포하고, 위상 시프트부의 형성을 먼저 행한 후에, 이면 차광대 형성측의 레지스트막(51)을 도포하여, 이면 차광대를 형성하는 포토마스크의 제조 프로세스로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 레지스트막(50, 51)을 도포하는 공정을 행하는 장소와, 위상 시프트부나 이면 차광대를 형성하는 공정을 행하는 장소와의 거리가 떨어져 있는 경우(마스크 블랭크의 이송 거리가 긴 경우)에서, 특히 유효하다.
<비교예 1>
비교예 1은, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트부를 구비하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
도 10은, 비교예 1에 따른 포토마스크 블랭크의 일례를 나타낸다. 이 포토마스크 블랭크는 투명 기판(1) 상에, 에칭 마스크 겸 차광대 형성용의 층인 차광막(80)을 구비한다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 12a∼도 12h를 참조하여, 비교예 1에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 대해 설명한다.
위상 시프트막(30) 상에, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타깃이 배치된 인라인형 스퍼터 장치를 이용하여, CrN층, CrC층, CrON층으로 이루어지는 에칭 마스크막과 겸용하는 차광대 형성용의 차광막(80)을 성막하였다(도 12a).
구체적으로는, 우선 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2=372:28[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrN층을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)의 혼합 가스 분위기(Ar:CH4=96.5:3.5[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrC층을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합 가스 분위기(Ar:NO=87.5:12.5[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrC막 상에 CrON층을 성막하였다. 이상의 3층 적층막인 차광막(80)은 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 연속적으로 성막된 것이며, 전체의 막 두께가 73㎚이고 두께 방향을 향해서 해당 성분이 연속적으로 변화하여 구성되어 있다. 이 때, 차광막(80)은 ArF 노광광(파장 193㎚)에서 OD 3.5 이상이었다.
[포토마스크의 제작]
다음으로, 도 12a에 도시한 바와 같이, 차광막(80) 상에, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(50)(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼즈사제)를 스핀 코트법에 의해 막 두께가 300[㎚]으로 되도록 도포하였다.
다음으로, 레지스트막(50)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화(hp 45 세대에 대응하는 해상성 50㎚의 패턴)을 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성하였다(도 12b).
다음으로, 레지스트 패턴(50a)을 마스크로 하여, 차광막(80)의 드라이 에칭 을 행하여, 차광막 패턴(80a)을 형성하였다(도 12c). 드라이 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)를 이용하였다.
다음으로, 레지스트 패턴(50a) 및 차광막 패턴(80a)을 마스크로 하여, 투광성 기판(1)을, CHF3과 He의 혼합 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행하여, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 얻었다(도 12d). 이 때, ArF 노광광(193㎚)에서 180°의 위상차가 얻어지는 깊이(구체적으로는 170㎚의 깊이), 투광성 기판(1)을 에칭하여, 투광성 기판(1)에 파들어가기부(1a)를 형성하여, 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 형성한다.
다음으로, 레지스트 패턴(50a)을 박리하고, 차광막 패턴(80a) 상에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(THMR-IP3500:도쿄 오카 공업사제)의 레지스트막(51)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 465[㎚]로 되도록 도포하였다(도 12e).
다음으로, 레지스트막(51)에 대해, 레이저 묘화 장치를 이용하여 차광대의 패턴을 묘화 노광하고, 소정의 현상액으로 현상하여, 레지스트 패턴(51a)을 형성하고(도 12f), 이 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여, 차광막(80a)을 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)로 드라이 에칭에 의해 에칭하여, 차광대(80c)를 제작하였다(도 12g).
다음으로, 레지스트 패턴(51a)을 박리하고, 소정의 세정을 실시하여 기판의 표면측에 차광대(80c)를 갖는 포토마스크(100)를 얻었다(도 12h).
[평가]
상기에서 얻어진 마스크를 평가하였다.
그 결과, 비교예 1에 따른 마스크에서는, 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 일부에 패턴 에러부(1b)가 생겼다. 이것은, 세선 패턴 부분에서의 레지스트 패턴(50a)의 어스펙트비(레지스트 폭과 높이와의 비)가 높은 것에 기인하여 현상 시에 레지스트 무너짐 및 레지스트 박리가 일어나, 박리부(50b)가 발생하게 된 것에 기인한다. 이에 의해, 차광막 패턴(80a)에 패턴 결함부(80b)가 생겨, 차광막 패턴(80a)을 에칭 마스크 패턴으로 하여 기판(1)에 드라이 에칭을 행한 결과, 패턴 에러부가 파들어가게 되었다. 또한, 에칭 마스크 패턴과 겸용하는 차광막 패턴(80a)의 막 두께가 73㎚로 두꺼운 것에 기인하여, 위상 시프트 패턴(1a)의 파들어가기 깊이가 위상 시프트 효과를 일으키기 위해서는 불충분한 깊이까지만 있는 부분이 일부에서 일부 발생하였다. 이상의 점으로부터, 포토마스크 상에 형성되는 기판 파들어가기 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 해상성에 관해서는, 위상 시프트막 패턴의 해상은 곤란한 것을 알 수 있었다.
또한, 차광대(80c)의 광학 농도에 대해서는, OD=3.5 이상이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
이상의 점으로부터, 이 비교예 1의 포토마스크 블랭크에서는, hp 45㎚ 세대, 또는 hp 32∼22㎚ 세대에 적합한 포토마스크는 얻어지기 어려운 것을 알 수 있었다.
<비교예 2>
비교예 2는, 기판 파들어가기 없음 타입이며, 또한 고투과율의 하프톤형 위상 시프트막을 구비함으로써 고투과율의 위상 시프트부 막 패턴을 형성하는 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
도 13은, 비교예 2에 따른 포토마스크 블랭크의 일례를 나타낸다. 이 포토마스크 블랭크는 투명 기판(1) 상에, 하프톤형 위상 시프트막(30), 에칭 마스크 겸 차광대 형성용의 층인 차광막(40), 차광막(40)의 에칭 마스크막(41), 레지스트막(50)을 이 순서로 구비한다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 11을 참조하여, 비교예 2에 의한 포토마스크 블랭크의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 투광성 기판(1)의 표면측에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합 타깃(Mo:Si=1:9[원자％])을 이용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2=10:90[체적％], 압력 0.3[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 막 두께 69[㎚]의 MoSiN계의 반투광성의 위상 시프트막(30)을 성막하였다(도 11). 이 때, 위상 시프트막(31)의 막 두께는 180°의 위상차가 얻어지도록 조정하였다. ArF 노광광(파장 193㎚)에 대한 투과율은, 6％이었다. 또한, ArF 노광광(파장 193㎚)에서 OD 1.2이었다.
다음으로, 위상 시프트막(30) 상에, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타깃 이 배치된 인라인형 스퍼터 장치를 이용하여, CrN층, CrC층, CrON층으로 이루어지는 에칭 마스크 겸 차광대 형성용의 차광막(40)을 성막하였다(도 12a).
구체적으로는, 우선 아르곤(Ar)과 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2:He=30:30:40[체적％], 압력 0.17[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrN층을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)과 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(Ar:CH4:He=49:11:40[체적％], 압력 0.52[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrC층을 성막하였다. 계속해서, 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합 가스 분위기(Ar:NO=90:10[체적％], 압력 0.52[㎩]) 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, CrC막 상에 CrON층을 성막하였다. 이상의 3층 적층막인 차광막(40)은 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 연속적으로 성막된 것이며, 전체의 막 두께가 48㎚로 두께 방향을 향해서 해당 성분이 연속적으로 변화하여 구성되어 있다. 이 때, 차광막(40)은 ArF 노광광(파장 193㎚)에서 OD 1.9이었다.
다음으로, 차광막(40) 상에, 매엽식 스퍼터 장치를 이용하여, 에칭 마스크(41)를 형성하였다(도 11). 구체적으로는, Si 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)와 산소(O2)의 혼합 가스 분위기 속에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, SiON을 15㎚의 막 두께로 형성하였다.
또한, 에칭 마스크막(41)을 형성한 단계에서의 시료에 대해 시트 저항을 측정한 바, 100Ω/□이었다.
다음으로, 도 11에 도시한 바와 같이, 에칭 마스크막(40) 상에, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(50)(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼즈사제)를 스핀 코트법에 의해 막 두께가 250[㎚]으로 되도록 도포하였다.
[포토마스크의 제작]
도 13a에 도시한 바와 같이, 상기에서 제작한 마스크 블랭크를 이용하여, 우선 레지스트막(50)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성하였다(도 13b).
다음으로, 레지스트 패턴(50a)을 마스크로 하여, 에칭 마스크막(41)의 드라이 에칭을 행하여, 에칭 마스크막 패턴(41a)을 형성하였다(도 13c). 드라이 에칭 가스로서, SF6과 He의 혼합 가스를 이용하였다.
다음으로, 레지스트 패턴(50a) 및 에칭 마스크막 패턴(도시하지 않음)을 마스크로 하여, 차광막(40)의 드라이 에칭을 행하여, 차광막 패턴(40a)를 형성하였다(도 13c). 드라이 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2/O2=4:1)를 이용하였다.
다음으로, 레지스트 패턴(50a)을 박리하고, 차광막 패턴(40a)을 마스크로 하여, 위상 시프트막(30)을, SF6과 He의 혼합 가스를 이용하여, 드라이 에칭을 행하여, 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성하였다(도 13d). 또한, 이 때의 드라이 에칭에 의해, 에칭 마스크막 패턴(41a)도 동시에 박리되었다.
다음으로, 레지스트 패턴(50a)을 박리하고(도 13e), 차광막 패턴(40a) 상에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(THMR-IP3500:도쿄 오카 공업사제)의 레지스트막(51)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 465[㎚]로 되도록 도포하였다(도 13e).
다음으로, 레지스트막(51)에 대해, 레이저 묘화 장치를 이용하여 차광대의 패턴의 묘화 노광을 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여, 레지스트 패턴(51a)을 형성하고(도 13f), 이 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여, 차광막(40a)을 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)로 드라이 에칭하여, 차광대(40b)를 제작하였다(도 13G).
다음으로, 레지스트 패턴(51a)을 박리하고, 소정의 세정을 실시하여 기판의 표면측에 차광대를 갖는 포토마스크(100)를 얻었다(도 13h).
[평가]
상기에서 얻어진 마스크를 평가하였다.
그 결과, 비교예 2에 따른 마스크에서는, 차광막(40a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 MoSiN계 하프톤 위상 시프트막 패턴(30a)의 CD의 시프트량은, 5㎚이었다.
또한, 차광대의 광학 농도는, 차광막(40a)과 위상 시프트막 패턴(30a)의 합계로 OD=3.1이었다.
또한, 마스크 상에 형성되는 전사 패턴의 해상성에 관해서는, 50㎚의 MoSiN계 하프톤 위상 시프트막 패턴(30a)의 해상은 곤란하였다.
이상의 점으로부터, hp 45㎚ 세대, 또는 hp 32∼22㎚ 세대에 적합한 포토마스크는 얻어지지 않았다.
또한, 상기 비교예 2에 기재된 방법에 의해, hp 45㎚보다 전의 세대에서는, 메인 패턴은 CD 정밀도에 문제 없이 형성할 수 있어, 차광대의 OD≥3도 확보할 수 있다. 따라서, hp 45㎚보다 전의 세대까지는, 금속 에칭 마스크층에서 차광대를 형성하는 것이 합리적이다(금속 에칭 마스크층 겸 차광대 형성층으로 하는 것이 합리적이다).
이상, 본 발명을 실시 형태나 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는, 상기 실시 형태나 실시예에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시 형태나 실시예에, 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능한 것은, 당업자에게 명백하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 특허 청구 범위의 기재로부터 명백하다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 포토마스크 블랭크의 일례를 나타내는 모식적 단면.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 포토마스크 블랭크의 다른 예를 나타내는 모식적 단면.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 따른 포토마스크 블랭크의 일례를 나타내는 모식적 단면.
도 4는 본 발명의 실시예 4에 따른 포토마스크 블랭크의 다른 예를 나타내는 모식적 단면.
도 5a∼도 5i는 본 발명의 실시예 1에 따른 포토마스크의 제조 공정을 설명하기 위한 모식적 단면.
도 6a∼도 6i는 본 발명의 실시예 2에 따른 포토마스크의 제조 공정을 설명하기 위한 모식적 단면.
도 7a∼도 7i는 본 발명의 실시예 3에 따른 포토마스크의 제조 공정을 설명하기 위한 모식적 단면.
도 8a∼도 8i는 본 발명의 실시예 4에 따른 포토마스크의 제조 공정을 설명하기 위한 모식적 단면.
도 9a∼도 9j는 본 발명의 실시예 6에 따른 포토마스크의 제조 공정을 설명하기 위한 모식적 단면.
도 10은 비교예 1에 따른 포토마스크 블랭크의 일례를 나타내는 모식적 단 면.
도 11은 비교예 2에 따른 포토마스크 블랭크의 다른 예를 나타내는 모식적 단면.
도 12a∼도 12h는 비교예 1에 따른 포토마스크의 제조 공정을 설명하기 위한 모식적 단면.
도 13a∼도 13i는 비교예 2에 따른 포토마스크의 제조 공정을 설명하기 위한 모식적 단면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 투명 기판
10 : 에칭 마스크막
10a : 에칭 마스크막 패턴
20 : 차광대 형성용의 차광막
20a : 차광대
30, 34 : 하프톤형 위상 시프트막
32 : 투과율 제어층
33 : 위상 제어층
50, 51 : 레지스트막
50a : 레지스트 패턴

Claims (15)

  1. 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 형성한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크로서,
    상기 위상 시프트부는, 위상 시프트부를 형성하지 않은 부분의 투광성 기판을 투과하는 노광광에 대해, 소정의 위상차를 발생시키는 파들어가기 깊이로 상기 투광성 기판의 표면으로부터 파들어간 파들어가기부이며,
    상기 투광성 기판을 파들어가는 측의 표면에는, 염소계 가스로 드라이 에칭되고, 불소계 가스로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되고, 상기 파들어가기부를 형성할 때에 적어도 상기 파들어가기 깊이에 도달할 때까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비하고,
    상기 투광성 기판의 반대측의 표면에는, 에칭에 의해 전사 패턴 영역 이외의 영역에서 투광성 기판을 투과하는 노광광을 차광하는 차광부를 형성하는 차광막을 구비하고,
    상기 에칭 마스크막은 산화 탄화 질화 크롬을 포함하는 재료로 형성되고,
    상기 에칭 마스크막의 막 두께는 5㎚ 내지 40㎚인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  2. 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 형성한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크로서,
    상기 위상 시프트부는, 투과하는 노광광에 대해 소정량의 위상 변화를 주는 위상 시프트막이며,
    상기 위상 시프트막의 표면에는, 염소계 가스로 드라이 에칭되고, 불소계 가스로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되고, 적어도 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 위상 시프트막에 전사 패턴이 형성될 때까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비하고,
    상기 투광성 기판의 반대측의 표면에는, 에칭에 의해 전사 패턴 영역 이외의 영역에서 투광성 기판을 투과하는 노광광을 차광하는 차광부를 형성하는 차광막을 구비하고,
    상기 에칭 마스크막은 산화 탄화 질화 크롬을 포함하는 재료로 형성되고,
    상기 에칭 마스크막의 막 두께는 5㎚ 내지 40㎚인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은,
    투광성 기판이 에칭 내성을 갖는 에칭액으로 웨트 에칭 가능한 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은,
    크롬, 질화 크롬, 산화 크롬, 질화 산화 크롬, 산화 탄화 질화 크롬 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은, 막 두께가, 60㎚ 내지 100㎚인 것을 특징으로 하는 포토마스 크 블랭크.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프트막은,
    몰리브덴 실리사이드, 몰리브덴 실리사이드의 질화물, 몰리브덴 실리사이드의 산화물, 몰리브덴 실리사이드의 질화 산화물 중 어느 하나를 포함하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프트막은,
    실리콘 산화물 또는 실리콘 산화 질화물을 포함하는 재료로 형성되는 위상 조정층과,
    탄탈 또는 탄탈 하프늄 합금을 포함하는 재료로 형성되는 투과율 조정층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  8. 제1항 또는 제2항의 포토마스크 블랭크를 이용하여 제작되는 포토마스크.
  9. 제1항의 포토마스크 블랭크를 이용하는 포토마스크의 제조 방법으로서,
    레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 에칭하여 전사 패턴 영역 이외의 영역에 상기 차광부를 형성하는 공정과,
    레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 행하여, 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
    에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 투광성 기판의 드라이 에칭을 행하여, 소정의 위상차를 발생시키는 파들어가기 깊이로 상기 투광성 기판의 표면으로부터 파들어간 파들어가기부를 형성하는 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  10. 제2항의 포토마스크 블랭크를 이용하는 포토마스크의 제조 방법으로서,
    레지스트막 패턴을 마스크로 하여, 상기 차광막을 에칭하여 전사 패턴 영역 이외의 영역에 상기 차광부를 형성하는 공정과,
    레지스트막 패턴을 마스크로 하여 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 행하여, 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
    에칭 마스크막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트막의 드라이 에칭을 행하여, 위상 시프트막 패턴을 형성하는 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 에칭 마스크막은 크롬 타깃을 사용하고, 이산화탄소 가스, 질소 가스 및 희가스의 혼합 가스를 이용한 DC 스퍼터링 방법에 의해 형성되는 산화 탄화 질화 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 위상 시프트 마스크의 위상 시프트부는 DRAM 하프 피치(hp) 45㎚ 이후의 세대의 위상 시프트 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 에칭 마스크막은 막 두께가 150㎚ 이하인 레지스트 패턴을 마스크로 한 드라이 에칭에 의해 DRAM 하프 피치(hp) 45㎚ 이후의 세대의 위상 시프트 패턴을 갖는 에칭 마스크 패턴을 형성하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  14. 삭제
  15. 삭제
KR1020090058191A 2008-06-30 2009-06-29 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 그 제조 방법 KR101623206B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008170305A JP5615488B2 (ja) 2008-06-30 2008-06-30 位相シフトマスクの製造方法
JPJP-P-2008-170305 2008-06-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100003225A KR20100003225A (ko) 2010-01-07
KR101623206B1 true KR101623206B1 (ko) 2016-05-20

Family

ID=41447873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090058191A KR101623206B1 (ko) 2008-06-30 2009-06-29 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 그 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8021806B2 (ko)
JP (1) JP5615488B2 (ko)
KR (1) KR101623206B1 (ko)
TW (1) TWI479257B (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130087494A (ko) * 2010-06-11 2013-08-06 호야 가부시키가이샤 밀착 보조층 부착 기판, 몰드의 제조 방법 및 마스터 몰드의 제조 방법
JP2012073326A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Toppan Printing Co Ltd フォトマスク、フォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法
WO2013111631A1 (ja) * 2012-01-23 2013-08-01 旭硝子株式会社 ナノインプリントモールド用ブランク、ナノインプリントモールドおよびそれらの製造方法
KR101407230B1 (ko) * 2012-05-14 2014-06-13 주식회사 에스앤에스텍 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법
JP2015049282A (ja) * 2013-08-30 2015-03-16 Hoya株式会社 表示装置製造用フォトマスク、該フォトマスクの製造方法、パターン転写方法及び表示装置の製造方法
JP6080915B2 (ja) 2014-08-25 2017-02-15 エスアンドエス テック カンパニー リミテッド 位相反転ブランクマスク及びフォトマスク
JP2016057577A (ja) * 2014-09-12 2016-04-21 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク
US10571797B2 (en) * 2015-03-19 2020-02-25 Hoya Corporation Mask blank, transfer mask, method for manufacturing transfer mask, and method for manufacturing semiconductor device
JP2018010080A (ja) * 2016-07-12 2018-01-18 凸版印刷株式会社 位相シフト型フォトマスクブランク
WO2019185110A1 (en) * 2018-03-26 2019-10-03 Applied Materials, Inc. Method for producing a multilevel imprint master, multilevel imprint master, and use of a multilevel imprint master
JP7179543B2 (ja) * 2018-09-12 2022-11-29 Hoya株式会社 マスクブランク、転写用マスクおよび半導体デバイスの製造方法
CN115016225B (zh) * 2022-08-04 2022-11-15 上海传芯半导体有限公司 掩模基版、掩模版及光刻设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005181895A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Toppan Printing Co Ltd ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク製造方法
JP2005208282A (ja) * 2004-01-22 2005-08-04 Hoya Corp ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法、及びハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法
JP2005345737A (ja) * 2004-06-02 2005-12-15 Hoya Corp マスクブランク、位相シフトマスクの製造方法及びテンプレートの製造方法
JP2007241060A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Shin Etsu Chem Co Ltd フォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100219570B1 (ko) * 1995-12-26 1999-09-01 윤종용 하프톤 위상 반전 마스크 및 그 제조방법
TW544549B (en) * 2000-12-26 2003-08-01 Hoya Corp Half-tone type phase shift mask blank, process for prodncing half-tone type phase shift mask, pattern transfer method, laminate and method of forming pattern
JP4163038B2 (ja) * 2002-04-15 2008-10-08 Ｈｏｙａ株式会社 反射型マスクブランク及び反射型マスク並びに半導体の製造方法
JP4290386B2 (ja) * 2002-04-26 2009-07-01 Ｈｏｙａ株式会社 ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク
JP2003322947A (ja) 2002-04-26 2003-11-14 Hoya Corp ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク
US7001694B2 (en) * 2002-04-30 2006-02-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Photomask and method for producing the same
JP4029828B2 (ja) 2003-11-18 2008-01-09 凸版印刷株式会社 両面マスク用ブランクの製造方法および両面マスクの製造方法
EP2657768B1 (en) * 2004-06-16 2020-08-05 Hoya Corporation Photomask blank and photomask
JP2006017798A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Toppan Printing Co Ltd ハーフトーン型位相シフトマスク及びその検査方法
JP5165833B2 (ja) * 2005-02-04 2013-03-21 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク、フォトマスク、およびフォトマスクブランクの製造方法
JP2006285122A (ja) 2005-04-05 2006-10-19 Toppan Printing Co Ltd 両面マスクの作製方法
JP4784983B2 (ja) * 2006-01-10 2011-10-05 Ｈｏｙａ株式会社 ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク
JP4881633B2 (ja) 2006-03-10 2012-02-22 凸版印刷株式会社 クロムレス位相シフトマスク用フォトマスクブランク、クロムレス位相シフトマスク、及びクロムレス位相シフトマスクの製造方法
JP4509050B2 (ja) * 2006-03-10 2010-07-21 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク及びフォトマスク
JP4737426B2 (ja) * 2006-04-21 2011-08-03 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005181895A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Toppan Printing Co Ltd ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク製造方法
JP2005208282A (ja) * 2004-01-22 2005-08-04 Hoya Corp ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法、及びハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法
JP2005345737A (ja) * 2004-06-02 2005-12-15 Hoya Corp マスクブランク、位相シフトマスクの製造方法及びテンプレートの製造方法
JP2007241060A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Shin Etsu Chem Co Ltd フォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100003225A (ko) 2010-01-07
US20090325084A1 (en) 2009-12-31
JP2010008868A (ja) 2010-01-14
US8021806B2 (en) 2011-09-20
TWI479257B (zh) 2015-04-01
TW201019044A (en) 2010-05-16
JP5615488B2 (ja) 2014-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101623206B1 (ko) 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 그 제조 방법
KR101586344B1 (ko) 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 그 제조 방법
KR101680865B1 (ko) 포토마스크의 제조방법
KR101724046B1 (ko) 포토마스크 블랭크의 제조방법 및 포토마스크의 제조방법
JP4686006B2 (ja) ハーフトーン位相シフトフォトマスクとハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス、及びハーフトーン位相シフトフォトマスクの製造方法
TWI453529B (zh) 相偏移光罩基底及相偏移光罩之製造方法
TWI461830B (zh) 相位偏移光罩母模、相位偏移光罩及相位偏移光罩母模之製造方法
KR101780068B1 (ko) 마스크 블랭크 및 전사용 마스크의 제조 방법
WO2010113474A1 (ja) マスクブランクおよび転写用マスク
KR20140047163A (ko) 포토 마스크의 제조방법 및 포토 마스크 블랭크
JP5317310B2 (ja) マスクブランク及び転写用マスクの製造方法
JP5393972B2 (ja) マスクブランク及び転写用マスクの製造方法
JP6532919B2 (ja) 表示装置製造用の位相シフトマスクブランク、表示装置製造用の位相シフトマスク、及び表示装置の製造方法
TW202217433A (zh) 光罩基底、相位偏移光罩、相位偏移光罩之製造方法及半導體裝置之製造方法
JPH11160853A (ja) フォトマスク及びフォトマスクブランク

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190503

Year of fee payment: 4