KR101646822B1 - 포토마스크 블랭크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은, 휨이 작아 포토마스크 제조 공정 종료 후의 휨 변화량도 작은 포토마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이를 해결하기 위하여, 노광광에 대하여 투명한 기판 상에 적어도 1종의 기능성 투명막을 포함하는 적층체가 형성되어 있는 포토마스크 블랭크를 제조할 때에, 기판 상에 적어도 1종의 기능성 투명막을 성막하는 공정, 상기 기능성 투명막의 기판 상에서의 휨량의 절대값이 0.1㎛ 이상으로 되는 경우에 섬광 조사 처리를 실시하는 공정, 상기 기능성 투명막과는 상이한 기능성막을 적층하여 적층체를 형성하는 공정의 3개 공정 중 어느 공정의 실시 후에 가열 처리를 적어도 1회 실시한다. 우선, 위상 시프트막을 성막하고(S101), 여기에 260℃ 내지 320℃의 온도 범위 내에서 4시간 이상의 가열 처리를 실시하고(S102), 계속하여 섬광 조사 처리를 실시한다(S103). 이들 처리 후의 위상 시프트막 상에 차광막을 성막하여(S104), 포토마스크 블랭크를 얻는다(S105).

Description

포토마스크 블랭크 및 그의 제조 방법{PHOTOMASK BLANK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 포토마스크 블랭크에 관한 것으로, 반도체 집적 회로, CCD(전하 결합 소자), LCD(액정 표시 소자)용 컬러 필터 및 자기 헤드 등의 미세 가공에 사용되는 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크에 관한 것이다.
최근의 반도체 가공 기술의 분야에 있어서는, 대규모 집적 회로의 고집적화에 수반하여, 회로 패턴의 한층 더한 미세화가 요구되고 있으며, 회로를 구성하는 배선 패턴의 세선화 기술이나, 셀을 구성하는 층간의 배선을 위한 콘택트 홀 패턴의 미세화 기술에 대한 요구도 점점 엄격해지고 있다. 그 결과, 이들 배선 패턴이나 콘택트 홀 패턴을 형성하기 위한 광 리소그래피용 포토마스크의 제조에 있어서도, 보다 미세하면서 또한 정확한 회로 패턴의 기입 기술이 요구되고 있다.
포토마스크에 묘화된 패턴을 레지스트막 상에 조사할 때에 포토마스크의 형상 변화가 일어나면, 패턴의 조사 위치의 정밀도가 저하되어 불량품으로 되는 것이 알려져 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는, 포토마스크의 기판 형상의 제어가 필요한 것이 밝혀져 있다(특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2003-50458호 공보). 특허문헌 1에는, 포토마스크를 제작하기 위한 기판으로서 특정한 표면 형상을 가진 것을 사용함으로써, 포토마스크를 노광기의 마스크 스테이지 상에 흡착 고정했을 때의 표면 형상 변화를 억제할 수 있는 것이 보고되어 있다.
종래부터 포토마스크용 투명 기판이나 포토마스크 블랭크의 평탄성은 중요시되어 오고 있으며, 포토마스크용 투명 기판 상에 차광막이나 위상 시프트막 등의 광학막을 성막할 때, 기판의 형상이 변화되어 버리지 않도록, 광학막이 갖는 응력을 제어하여, 「휨」, 즉 기판 표면의 형상 변화를 억제하는 기술에 대해서도 다수의 보고가 있다(예를 들어, 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-199035호 공보).
또한, 한층 더한 패턴 세선화에 대응하기 위해, 액침 노광이나 더블 패터닝 또는 이들을 조합한 기술도 실용화되고 있다. 여기서, 액침 노광이란, 반도체 노광 장치의 렌즈와 노광 대상 기판(예를 들어 실리콘 웨이퍼) 사이를, 공기(굴절률1.00)보다도 굴절률이 높은 액체(예를 들어 굴절률이 1.44의 순수)로 채워 패터닝의 정밀도를 높이는 수법이다. 더블 패터닝이란, 1개의 회로 패턴을 밀집도가 낮은 2개의 회로 패턴으로 분할하여 노광을 행하는 방법으로, 상기 2개의 패턴은 순차 기판에 전사되게 된다. 즉, 한쪽 회로 패턴을 전사한 후에, 그 회로 패턴의 라인 사이에 다른 쪽 회로 패턴을 전사함으로써, 보다 높은 해상도가 실현되게 된다.
예를 들어, hp32 대응의 더블 패터닝용의 포토마스크에는, 기판 상에 도포된 레지스트를 노광할 때의 중첩 정밀도로서, 대략 3 내지 4nm가 요구된다. 이러한 높은 중첩 정밀도의 요구에 더하여, 노광광도 파장 193nm로 단파장이며 초점 심도(DOF)는 얕아지기 때문에, 고정밀도 패터닝을 위한 포토마스크에는 높은 평탄도가 요구되게 된다.
초점 심도를 얕게 하지 않고 해상도를 높이는 방법의 하나로 위상 시프트법이 있다. 위상 시프트법에서는, 위상 시프트부를 통과한 광과 투광부를 통과한 광의 위상차가 대략 180°상이하도록 패턴 형성된 포토마스크(위상 시프트 마스크)가 사용된다. 위상 시프트부를 통과한 광과 투광부를 통과한 광은 서로 간섭하여 위상이 어긋난 투과광으로 되어, 이 투과광의 위상 정보를 이용하여 해상 성능을 향상시키는 기술이다. 또한, 위상 시프트 마스크에는 레벤슨형이나 하프톤형 등이 있지만, 비교적 구조가 간단한 하프톤 위상 시프트 마스크가 널리 사용되고 있다.
하프톤 위상 시프트 마스크로서는, 몰리브덴실리사이드 산화막(MoSiO), 몰리브덴 실리사이드 산화질화물(MoSiON), 몰리브덴실리사이드 질화물(MoSiN)을 포함하는 위상 시프트막을 갖는 것이 사용되고 있다(특허문헌 3: 일본 특허 공개 (평)07-140635호 공보).
이러한 위상 시프트 마스크는, 위상 시프트 마스크 블랭크의 주면 상에 전자선 묘화법이나 포토리소그래피법에 의해 패턴 형성된 것이다. 구체적으로는, 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막 상에 레지스트를 도포하고, 전자선 또는 자외선에 의해 원하는 부분을 감광시킨 후에 현상하여 레지스트 패턴을 얻음으로써 상기 원하는 부분의 위상 시프트막을 노출시킨다. 그리고, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 위상 시프트막의 노출부를 에칭에 의해 제거하여 기판면을 노출시킨 후에 레지스트 패턴을 박리하여, 위상 시프트 마스크가 얻어진다.
일반적으로, 포토마스크 블랭크에서는, 위상 시프트막 등의 기능성 투명막은 스퍼터링법에 의해 형성되지만, 포토마스크 블랭크의 제작용으로서 노광 장치에 위치시켰을 때에 높은 평탄성을 나타내는 투명 기판을 사용했다고 해도, 그 성막 프로세스의 과정에서 막 중에 응력이 발생하여, 기판 그 자체가 왜곡되어, 포토마스크 블랭크에 휨이 발생한다. 그리고, 포토마스크 제조 공정 중에, 위상 시프트막 등 내에 축적된 응력이 해방되면, 이 응력 해방에 의해 기판의 휨의 상태는, 선택한 투명 기판의 당초의 상태로부터 변화되어 버린다.
이러한 기판의 휨량 변화가 포토마스크의 제조 공정 중에 발생하면, 결과적으로, 노광 시의 포토마스크의 평탄성이 손상되게 되어, 패턴 노광에 있어서의 실효상의 DOF가 저하되어 해상도 불량을 일으키는 원인이 된다.
무엇보다, 위상 시프트막 등의 기능성 투명막 내의 응력이 다른 기능성막과 동일 정도로 되는 조건에서 막 형성하면 이러한 문제가 발생하지는 않지만, 기능성 투명막이 갖추어야 할 여러 특성을 만족하는 성막 조건이, 동시에 저응력의 막을 형성하는 조건이기도 하다는 조건을 발견하는 것은 매우 어려워, 사실상 불가능하다. 이로 인해, 기능성 투명막의 여러 특성을 만족시키기 위한 조건에서 성막한 후에, 재차 막의 저응력화를 도모하기 위한 공정을 마련하는 것이 필요해진다.
이러한 막 내 응력을 저감시키기 위한 방법으로서, 외부로부터의 에너지 부여가 알려져 있다. 구체적인 에너지 부여의 수단으로서, 핫 플레이트, 히터, 할로겐 램프, 적외 램프 등이 있을 수 있지만, 이들 수단에서는, 기능성 투명막에 축적된 응력이 큰 경우, 이것을 충분히 해방하기 위해서는 매우 큰 열에너지를 부여할 필요가 있다. 그러나, 부여하는 열에너지가 지나치게 크면 기능성 투명막의 특성 자체가 변화되어 본래의 기능을 하지 않게 된다.
이러한 문제는, 레이저 어닐에 의해 순시에 열에너지를 부여하면 피할 수 있지만, 레이저광은 단파장의 광이기 때문에, 그 효과는, 기능성 투명막이 갖는 레이저광 파장에 대한 광흡수율에 의존한다는 문제가 있다(특허문헌 4: 일본 특허 공개 제2002-229183호 공보).
이러한 문제를 해결하기 위해, 섬광 램프광을 소정의 에너지 밀도로 조사하여 기능성 투명막 응력을 저감시키는 방법이 알려져 있다(특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2004-199035호 공보). 이 수법에 의하면, 섬광 램프광의 조사 에너지량을 적정화함으로써, 기능성 투명막인 하프톤 위상 시프트막의 휨량을 ±0.05㎛ 이하로 하는 것도 가능하다(특허문헌 5: 일본 특허 공개 제2005-331554호 공보). 그리고, 이러한 휨량이 작은 하프톤 위상 시프트막을 형성한 후에, 그 밖의 기능성막인 차광막이나 반사 방지막을 성막하여 적층체를 형성하여, 포토마스크 블랭크로 된다.
일본 특허 공개 제2003-50458호 공보 일본 특허 공개 제2004-199035호 공보 일본 특허 공개 (평)07-140635호 공보 일본 특허 공개 제2002-229183호 공보 일본 특허 공개 제2005-331554호 공보
최첨단의 포토마스크 블랭크에 요구되는 평탄성(휨량)은, 포토마스크 블랭크의 주면 중앙을 중심으로 하는 1변이 132mm인 정사각형 영역 내에서의 측정값으로 ±0.05㎛, 보다 엄격한 것에서는 ±0.03㎛로 되어 있다. 여기서, 막 중에 축적되어 있는 왜곡에 의해 기판이 오목 형상으로 휘는 경우를 압축 응력으로 하고, 휨량을 -(마이너스)로 표시한다. 또한 막 중에 축적되어 있는 왜곡에 의해 기판이 볼록 형상으로 휘는 경우를 인장 응력으로 하고, 휨량을 +(플러스)로 표시한다.
그 외에, 미세 패턴을 정밀도 좋게 형성하기 위해서는, 포토마스크의 중첩 정밀도를 높이거나 할 필요가 있고, 포토마스크 블랭크로 포토마스크를 제조하는 공정 중에 발생하는 휨 변화량을 작게 억제할 필요가 있다.
지금까지는, 포토마스크를 제조하는 공정에서, 예를 들어 0.4㎛ 정도의 큰 막응력을 갖는 기능성 투명막을 성막한 경우에도, 섬광 램프광에 의해 적정한 조사 에너지를 부여하고, 하프톤 위상 시프트막을 형성하면, 휨량을 낮게 억제하여, 패턴을 형성한 포토마스크에 있어서의 하프톤 위상 시프트막의 휨 변화량이 충분히 억제된다고 생각해 왔다. 그러나, 실제로 이것을 포토마스크로 한 경우, 포토마스크 블랭크로부터의 하프톤 위상 시프트막의 휨 변화량이 ±0.06㎛나 변화하는 것을 알았다.
본 발명자는 예의 노력에 의해, 이 원인이 포토마스크의 패턴 형성을 위해, 포토마스크 블랭크에 레지스트 패턴을 형성할 때 등에 부여되는 열 이력인 것을 밝혀냈다. 그리고 본 발명자는, 위상 시프트막을 형성하고, 여기에 섬광 조사 처리를 실시하기 전 또는 후에, 열 이력 이상의 온도에 따라 일정 시간 이상의 가열 처리가 필요한 것, 이 가열 처리를 행함으로써 하프톤 위상 시프트막의 휨 변화량이 절반 이하로 되어, 그 결과, 이 하프톤 위상 시프트막을 포함하는 적층체에 의해 형성된 포토마스크 블랭크를 포토마스크로 한 경우의 하프톤 위상 시프트막의 휨 변화량이 종래의 절반 이하로 되는 것을 밝혀낸 것이다.
본 발명의 목적하는 점은, 평탄성이 높아(즉 휨이 작아), 포토마스크 제조 공정 종료 후의 휨 변화량도 작은 포토마스크 블랭크를 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크는, 노광광에 대하여 투명한 기판 상에 적어도 1종의 기능성 투명막을 포함하는 적층체가 형성되어 있는 포토마스크 블랭크로서, 상기 적층체는, 상기 기능성 투명막의 성막 공정, 상기 기능성 투명막의 성막 후에 섬광 조사 처리를 적어도 1회 실시하는 공정, 상기 기능성 투명막과는 상이한 기능성막을 적층하여 상기 적층체를 형성하는 공정 중 어느 공정 후에 가열 처리가 적어도 1회 실시되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 포토마스크 블랭크는, 포토마스크 제조 공정 종료 후의 상기 기능성 투명막의 휨 변화량이 ±0.05㎛ 이내이며, 포토마스크 제조 시의 휨 변화량을 작게 할 수 있다.
상기 휨 변화량은, 상기 포토마스크 블랭크의 주면 중앙을 중심으로 하는 1변이 132mm인 정사각형 영역 내에서의 측정값이다.
일 형태에서는, 상기 기능성 투명막은 하프톤 위상 시프트막을 포함한다.
또한, 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크의 제조 방법은, 노광광에 대하여 투명한 기판 상에 적어도 1종의 기능성 투명막을 포함하는 적층체가 형성되어 있는 포토마스크 블랭크의 제조 방법이며, 상기 기판 상에 적어도 1종의 기능성 투명막을 성막하는 공정과, 상기 기능성 투명막의 상기 기판 상에서의 휨량의 절대값이 0.1㎛ 이상으로 되는 경우에 섬광 조사 처리를 실시하는 공정과, 상기 기능성 투명막과는 상이한 기능성막을 적층하여 상기 적층체를 형성하는 공정을 구비하고, 상기 3개 중 어느 공정 후에 가열 처리를 적어도 1회 실시하는 공정을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 가열 처리는 260℃ 내지 320℃의 온도 범위 내에서 4시간 이상 실시된다.
또한, 바람직하게는 상기 섬광 조사 처리를 실시하는 공정은, 1회의 조사 시간이 1초 이하로 실시된다.
또한, 바람직하게는 상기 가열 처리 및 상기 섬광 조사 처리는, 상기 가열 처리를 실시하는 공정 및 상기 섬광 조사 처리를 실시하는 공정의 실시 후의 상기 기능성 투명막의 상기 기판 상에서의 휨량이 ±0.05㎛ 이내로 되는 조건 하에서 실시된다.
상기 기능성 투명막을 포함하는 적층체의 상기 기판 상에서의 휨량은, 상기 포토마스크 블랭크의 주면 중앙을 중심으로 하는 1변이 132mm인 정사각형 영역 내에서의 측정값이다.
일 형태에서는, 상기 적층체는 하프톤 위상 시프트막을 포함한다.
본 발명에서는, 기능성 투명막의 성막 공정, 기능성 투명막의 성막 후에 섬광 조사 처리를 적어도 1회 실시하는 공정, 기능성 투명막과는 상이한 기능성막을 적층하여 적층체를 형성하는 공정 중 어느 공정 후에 가열 처리를 적어도 1회 실시했기 때문에, 내부에 응력을 축적한 기능성 투명막의 응력 해방이 효율적으로 이루어져, 그 결과 평탄성이 높고(즉 휨이 작고), 포토마스크 제조 공정 종료 후의 휨 변화량도 작은 포토마스크 블랭크를 제공하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크의 제조 방법 프로세스의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. (기능성 투명막에 가열 처리 및 섬광 조사 처리)
도 2는 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크의 제조 방법 프로세스의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. (기능성 투명막에 섬광 조사 처리 및 가열 처리)
도 3은 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크의 제조 방법 프로세스의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. (기능성 투명막에 섬광 조사 처리, 다른 기능성막 형성 후에 가열 처리)
이하에, 도면을 참조하여 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크 및 그의 제조 방법에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 미세 패턴을 정밀도 좋게 형성하기 위해서는, 포토마스크의 중첩 정밀도를 높이거나 할 필요가 있고, 포토마스크 블랭크로 포토마스크를 제조하는 공정 중에 발생하는 휨 변화량을 작게 억제할 필요가 있다. 이 문제에 대하여 본 발명자들이 검토한 결과, 내부에 응력을 축적한 기능성 투명막을 포함하는 적층체로부터 효율적으로 응력을 해방하기 위해서는, 상기 기능성 투명막에 섬광 조사를 실시하는 것에 더하여, 가열 처리도 더 실시하는 것이 유효하다는 지견을 얻기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크의 제조 방법에서는, 노광광에 대하여 투명한 기판 상에 적어도 1종의 기능성 투명막을 포함하는 적층체가 형성되어 있는 포토마스크 블랭크를 제조할 때에, 기판 상에 적어도 1종의 기능성 투명막을 성막하는 공정, 상기 기능성 투명막의 기판 상에서의 휨량의 절대값이 0.1㎛ 이상으로 되는 경우에 섬광 조사 처리를 실시하는 공정, 상기 기능성 투명막과는 상이한 기능성막을 적층하여 적층체를 형성하는 공정의 3개 공정 중 어느 공정 실시 후에 가열 처리를 적어도 1회 실시한다. 상기 기능성 투명막의 기판 상에서의 휨량의 절대값의 상한은 특별히 정해지지는 않았지만, 0.4㎛에 있어서도 효과가 있는 것이 확인되고 있다.
도 1은 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크의 제조 방법 프로세스의 일례를 설명하기 위한 흐름도이다. 이 도면에서는, 노광광에 대하여 투명한 기판 상에, 기능성 투명막으로서 위상 시프트막 및 다른 기능성막으로서 차광막을 포함하는 적층체를 형성한 포토마스크 블랭크의 제조예를 도시하고 있으며, 이 중 위상 시프트막이, 기판 상에서의 휨량의 절대값이 0.1㎛ 이상이며, 이 위상 시프트막의 응력 해방을 위하여 가열 처리 및 섬광 조사 처리를 각각 1회 실시하는 경우의 플로우를 도시하고 있다.
우선, 위상 시프트막을 성막하고(S101), 여기에 가열 처리를 실시하고(S102), 계속하여 섬광 조사 처리를 실시한다(S103). 이들 응력 해방 처리 후의 위상 시프트막 상에 차광막을 성막하여(S104), 포토마스크 블랭크를 얻는다(S105).
가열 처리 및 섬광 조사 처리의 조건 등에 대해서는 후술하겠지만, 이들 처리를 어느 단계에서 어떻게 실시하는 지는 여러 형태가 있을 수 있다.
도 2는 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크의 제조 방법 프로세스의 다른 예를 설명하기 위한 흐름도로서, 위상 시프트막을 성막하고(S101), 여기에 섬광 조사 처리를 실시하고(S103), 가열 처리를 실시하고(S102), 이들의 응력 해방 처리 후의 위상 시프트막 상에 차광막을 성막하여(S104), 포토마스크 블랭크를 얻는다(S105).
도 3은 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크의 제조 프로세스의 또하나의 예를 설명하기 위한 흐름도로서, 위상 시프트막을 성막하고(S101), 여기에 섬광 조사 처리를 실시하고(S103), 계속하여 차광성 막을 성막하여 적층체를 얻는다(S104). 이 적층체에 가열 처리(S102)를 실시하여 포토마스크 블랭크를 얻는다(S105).
상술한 가열 처리는 260℃ 내지 320℃의 온도 범위 내에서 2시간 이상 실시하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4시간 이상 실시한다. 처리 온도가 260 ℃보다 낮으면 기능성 투명막 내의 응력 해방이 불충분해지는 한편, 320℃보다 높으면 해방되는 응력 이상의 응력이 축적될 우려가 있다. 보다 바람직한 온도 범위는 285℃ 내지 315℃이다. 이러한 온도에서 열처리를 함으로써, 레지스트 패턴을 형성할 때 등에 부여되는 열 이력에 의한 기판의 휨 변화량을 ±0.05㎛, 보다 바람직하게는 ±0.03㎛의 범위 내로 억제할 수 있다.
또한, 가열 처리의 분위기는 질소 등의 불활성 가스가 기본이지만, 적층체를 형성한 후에 가열 처리를 실시하는 경우에는, 예를 들어 질소 가스 중의 산소 함유량이 16％ 이상 24％ 이하인 분위기 중에서 가열 처리하면, 최표면이 적절하게 산화되어 약품 내성을 향상시킬 수 있다. 분위기 중의 산소 함유량이 16％보다 낮으면 약품 내성 향상 효과가 불충분한 한편, 산소 함유량이 24％보다 높으면 표면 거칠기가 발생할 우려가 있다.
섬광 조사 처리는, 1회의 조사 시간이 지나치게 길면 기판의 형상 그 자체가 변화되어 버릴 우려가 있다. 따라서, 1회의 조사 시간은 1초 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10밀리초 이하, 더욱 바람직하게는 1밀리초 이하이다. 또한, 1회의 조사 시간의 하한은, 통상 0.1밀리초이다. 또한, 섬광 조사는, 기판을 50℃ 내지 300℃로 유지한 상태에서 실행하는 것이 바람직하다. 섬광 조사 처리 중 이와 같이 가온하는 것은, 섬광 조사 처리를 연속하여 행할 때, 챔버 내의 온도를 일정하게 유지하여 프로세스를 안정화하기 위해서이다.
응력 해방시키는 대상의 기능성 투명막마다 섬광의 흡수 효율은 상이하다. 이로 인해, 적절한 섬광 조사 에너지 밀도는 기능성 투명막의 조성 등에 따라 조정 할 필요가 있다.
본 발명자들의 검토의 결과에 기초하면, 기능성 투명막이 하프톤 위상 시프트막인 경우, KrF 엑시머 레이저광에 대한 투과율이 5％ 내지 7％인 하프톤 위상 시프트막에 대한 적절한 섬광 조사 에너지 밀도 범위는 5.5J/㎠ 내지 16.5J/㎠이다.
KrF 엑시머 레이저광에 대한 투과율이 18％ 내지 32％인 하프톤 위상 시프트막에 대한 적절한 섬광 조사 에너지 밀도 범위는 16.8J/㎠ 내지 31.0J/㎠이다.
ArF 엑시머 레이저광에 대한 투과율이 5％ 내지 7％인 하프톤 위상 시프트막에 대한 적절한 섬광 조사 에너지 밀도 범위는 14.7J/㎠ 내지 27.5J/㎠이다.
ArF 엑시머 레이저광에 대한 투과율이 18％ 내지 32％인 하프톤 위상 시프트막에 대한 적절한 섬광 조사 에너지 밀도 범위는 21.0J/㎠ 내지 36.0J/㎠이다.
섬광 조사의 분위기는, 아르곤 등의 불활성 가스, 질소, 또는 아르곤 등의 불활성 가스, 질소, 산소, 이들 가스의 2종 이상의 혼합 가스 외에, 진공 중이나 대기 중에서 섬광 조사를 행할 수도 있지만, 파티클의 비산을 방지하는 관점에서는, 진공 중에서 섬광 조사를 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서 섬광 조사 처리를 실시할 때에, 1회의 조사로 완료될 수도 있고 복수회로 나누어 조사할 수도 있다.
또한, 도 1 내지 도 3에는, 가열 처리(S102)와 섬광 조사 처리(S103)를 각 1회 실시하는 예를 나타냈지만, 복수회 행할 수도 있다.
노광광에 대하여 투명한 기판으로서는, 합성 석영 유리나 불화칼슘 등을 예시할 수 있다.
노광광에 대하여 투명한 기판 상에 성막되는 기능성 투명막에는, 예를 들어 섬광 램프광에 대하여 투과성이 있는 에칭 스토퍼막, 위상 시프트막 등이 있고, 다른 기능성막에는, 섬광 램프광에 대하여 차광성이 있는 차광막, 반사 방지막 등이 있다. 포토마스크 블랭크는 이들 기능성 투명막을 적어도 1종과 이 기능성 투명막과는 상이한 기능성막(다른 기능성막)을 포함하는 적층체를 구비하고 있다.
이들 기능성 투명막은 섬광광에 대하여 반투명하고, 섬광 조사 처리 시에 는, 상기 기능성 투명막은 섬광광의 일부를 흡수하여, 막의 응력을 저감시킬 수 있다.
기판 상에 형성되는 기능성 투명막과 다른 기능성막의 적층체는, 이것을 구성하는 기능성막의 노광 파장에 대한 개개의 광학 농도의 총계가 2.5 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.0 이상이다.
기판 상으로의 기능성막의 성막에는, 공지의 방법을 사용하는 것이 가능하지만, 스퍼터링법에 의한 성막이 바람직하고, 막 중에 산소, 질소, 탄소 등의 경원소를 함유시킬 필요가 있는 경우에는, 반응성 스퍼터링법이 바람직하다. 또한, 스퍼터링 가스는, 아르곤 등의 불활성 가스에 산소, 질소, 각종 산화질소, 각종 산화탄소 등의 산소, 질소, 탄소 등을 포함하는 가스로 할 수 있다.
스퍼터링의 방식은, 직류(DC) 전원을 사용한 것일 수도 있고, 고주파(RF) 전원을 사용한 것일 수도 있고, 또한 마그네트론 스퍼터링 방식일 수도 있고, 컨벤셔널 방식일 수도 있다. 또한, 성막 장치는 통과형이든 매엽형이든 상관없다.
기능성 투명막이 하프톤 위상 시프트막인 경우, 일반적으로, 노광 파장에 대하여 6％ 전후의 저투과율 타입과 18％ 이상 32％ 이하의 고투과율 타입으로 분류할 수 있다.
하프톤 위상 시프트막에는, 아몰퍼스 실리콘막이나, 산소, 질소, 탄소 등을 함유하는 금속 화합물막 등이 있다. 일반적으로는, 규소와, 규소 이외의 금속과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 층을 단층 또는 다층으로 포함하는 하프톤 위상 시프트막이 바람직하다.
이러한 하프톤 위상 시프트막 중에 함유되는 규소 이외의 금속으로서는, W, Mo, Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, V, Co, Cr 또는 Ni 등이 예시된다. 이 중 Mo를 기초로 한 것은 내약품성이 우수하고, 게다가 막 내 응력의 완화 효과가 크다. 구체적으로는, 몰리브덴실리사이드 산화물(MoSiO), 몰리브덴실리사이드 질화물(MoSiN), 몰리브덴실리사이드 탄화물(MoSiC), 몰리브덴실리사이드 산화질화물(MoSiON), 몰리브덴실리사이드 산화탄화물(MoSiOC), 몰리브덴실리사이드 산화질화탄화물(MoSiONC)을 포함하는 하프톤 위상 시프트막이 예시된다.
하프톤 위상 시프트막의 두께는, 하프톤 위상 시프트 마스크 사용 시의 노광 파장이나 위상 시프트층의 투과율이나 위상 시프트량 등에 따라서도 상이하지만, 통상 30 내지 200nm, 특히 50 내지 130nm인 것이 바람직하다.
상술한 가열 처리 공정 및 섬광 조사 처리 공정은, 양 공정 실시 후의 기능성 투명막의 기판 상에서의 휨량이 ±0.05㎛ 이내로 되는 조건 하에서 실시된다. 이러한 제조 방법으로 얻어진 위상 시프트 마스크의 하프톤 위상 시프트막의 휨 변화량을 ±0.05㎛ 이내로 억제할 수 있다.
<실시예>
이하에, 실시예 및 비교예에 의해, 본 발명에 관한 포토마스크 블랭크의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.
[위상 시프트막의 성막]
1변이 6인치이고 두께가 0.25인치인 각형 석영 기판 상에, 반응성 DC 스퍼터링법에 의해 MoSiON을 포함하는 막 두께 750Å의 하프톤 위상 시프트막을 기능성 투명막으로서 성막했다. 상기의 MoSiON막은, ArF 엑시머 레이저(파장 193nm)를 노광광으로 한 경우의 위상차가 약 180°이고 투과율이 약 5％로 되도록 막 조성을 조정했다. 구체적인 성막 조건은 하기와 같다.
스퍼터 가스로서는 아르곤과 산소와 질소를 사용하여, 챔버 내의 가스압이 0.05Pa로 되도록 조정했다. 타깃으로서는 Mo 타깃, Si 타깃의 2종을 사용하여, 기판을 30rpm으로 회전시키면서 성막했다. 이 하프톤 위상 시프트막의 조성을 에스카(ESCA)에 의해 조사한 바, Mo:Si:O:N=1:4:1:4(원자비)이었다.
상기 MoSiON막을 성막한 후의 기판 상에서의 휨을, 기판의 주면 중앙을 중심으로 하는 1변이 132mm인 정사각형 영역 내에서 평가했다. MoSiON막은 기판측에 대하여 오목 형상이며, 막 중에 축적되어 있는 왜곡은 압축 응력이고, 휨량은 -0.4㎛이었다. 또한, 이하에서는, 기능성 투명막이 기판측에 대하여 오목 형상인 것은 압축 응력이 축적되어 있고, 기능성 투명막이 기판측에 대하여 볼록 형상인 것은 인장 응력이 축적되어 있는 것으로 표시하는 경우가 있다.
[실시예 1]
상기의 MoSiON막을 성막한 기판을 80℃로 유지한 상태에서, MoSiON막의 휨이 ±0.05㎛ 이내로 되는 조건에서 섬광 램프광을 조사했다(S103). 이때의 섬광 에너지 밀도는 단위 면적당 19J/㎠이고, 조사 시간은 0.1 내지 10msec이다. 또한, 섬광 에너지 밀도의 제어는, 램프에 인가하는 전압 조정에 의해 행했다.
계속해서, 300℃에서 6시간의 가열 처리를 실행했다(S102). 이때의 분위기는, 산소가 20％이고 질소가 80％이다. 이때, 하프톤 위상 시프트막의 휨량은 +0.03㎛이었다.
이들 섬광 조사 처리 및 가열 처리에 이어, 크롬계의 차광막 및 산화크롬계의 반사 방지막을 적층시키고(S104), 하프톤 위상 시프트형 포토마스크 블랭크로 했다(S105).
이와 같이 하여 얻어진 포토마스크 블랭크에, 스핀 코트법에 의해 EB 레지스트를 막 두께 150nm로 도포하고, 막 중에 잔존하는 용제를 제거하기 위한 프리베이크(100℃에서 10분간)를 행했다.
이 레지스트막을 전자선 빔 노광한 후에 포스트베이크(120℃에서 5분간)하고, 또한, 테트라메틸암모늄히드록시드(TMAH)의 알칼리 수용액으로 현상하여 레지스트 패턴을 형성했다. 또한, 레지스트 패턴 형성 후에는 140℃에서 6분간의 열처리를 실시했다. 레지스트 패턴 형성 후, 포토마스크 블랭크에 패턴을 형성하고, 하프톤형 위상 시프트 마스크로 했다.
이와 같이 하여 제조한 포토마스크의 하프톤 위상 시프트막의 휨량은 +0.02㎛이었다. 즉, 포토마스크 제조 공정 종료 후의 하프톤 위상 시프트막의 휨 변화량은 -0.01㎛이었다. 이들 결과를 표 1에 정리했다.
[실시예 2]
상기의 MoSiON막을 성막한 기판을, 300℃에서 6시간의 가열 처리를 실행했다(S102). 이때의 분위기는, 산소가 20％이고 질소가 80％이다.
계속해서, 80℃로 유지한 상태에서, MoSiON막의 휨이 ±0.05㎛ 이내로 되는 조건에서 섬광 램프광을 조사했다(S103). 이때의 섬광 에너지 밀도는 단위 면적당 19J/㎠이고, 조사 시간은 0.1 내지 10msec이다. 이때, 하프톤 위상 시프트막의 휨량은 +0.02㎛이었다.
그 후는 실시예 1과 마찬가지의 공정으로 포토마스크를 제조한 바, 이 포토마스크의 하프톤 위상 시프트막의 휨량은 -0.01㎛이었다. 즉, 포토마스크 제조 공정 종료 후의 하프톤 위상 시프트막의 휨 변화량은 -0.03㎛이었다. 이들 결과를 표 1에 정리했다.
[비교예 1]
상기의 MoSiON막을 성막한 기판을 80℃로 유지한 상태에서, MoSiON막의 휨이 ±0.05㎛ 이내로 되는 조건에서 섬광 램프광을 조사했다. 이때의 섬광 에너지 밀도는 단위 면적당 19J/㎠이고, 조사 시간은 0.1 내지 10msec이다. 이때, 하프톤 위상 시프트막의 휨량은 -0.01㎛이었다.
그 후는 실시예 1 및 2와 마찬가지의 공정으로 포토마스크를 제조한 바, 이 포토마스크의 하프톤 위상 시프트막의 휨량은 -0.07㎛이었다. 즉, 포토마스크 제조 공정 종료 후의 하프톤 위상 시프트막의 휨 변화량은 -0.06㎛이었다. 이들 결과를 표 1에 정리했다.
Figure 112013036407783-pat00001
상기 결과는, 내부에 응력을 축적한 기능성 투명막을 포함하는 적층체에 대하여, 섬광 조사를 실시하는 것에 더하여, 가열 처리도 실시함으로써, 응력의 변화량을 저감시킬 수 있다는 것을 의미하고 있다.
<산업상 이용가능성>
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 내부에 응력을 축적한 기능성 투명막을 포함하는 적층체에 대하여 가열 처리 및 섬광 조사 처리를 각각 적어도 1회 실시하기로 했으므로, 그 결과, 평탄성이 높아(즉 휨이 작아), 포토마스크 제조 공정 종료 후의 휨 변화량도 작은 포토마스크 블랭크를 제공하는 것이 가능하게 된다.

Claims (10)

  1. 노광광에 대하여 투명한 기판 상에 적어도 1종의 기능성 투명막을 포함하는 적층체가 형성되어 있는 포토마스크 블랭크이며,
    상기 적층체는, 상기 기능성 투명막의 성막 후에 1회의 조사 시간이 1초 이하인 섬광 조사 처리를 적어도 1회 실시하는 공정 후에 260℃ 내지 320℃의 온도 범위 내에서 4시간 이상의 가열 처리가 적어도 1회 실시되어 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 포토마스크 블랭크는, 포토마스크 제조 공정 종료 후의 상기 기능성 투명막의 휨 변화량이 ±0.05㎛ 이내인, 포토마스크 블랭크.
  3. 제2항에 있어서, 상기 휨 변화량은, 상기 포토마스크 블랭크의 주면 중앙을 중심으로 하는 1변이 132mm인 정사각형 영역 내에서의 측정값인, 포토마스크 블랭크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기능성 투명막은 하프톤 위상 시프트막을 포함하는, 포토마스크 블랭크.
  5. 노광광에 대하여 투명한 기판 상에 적어도 1종의 기능성 투명막을 포함하는 적층체가 형성되어 있는 포토마스크 블랭크의 제조 방법이며,
    상기 기판 상에 적어도 1종의 기능성 투명막을 성막하는 공정과,
    상기 기능성 투명막의 상기 기판 상에서의 휨량의 절대값이 0.1㎛ 이상으로 되는 경우에 1회의 조사 시간이 1초 이하인 섬광 조사 처리를 실시하는 공정과,
    상기 기능성 투명막과는 상이한 기능성막을 적층하여 상기 적층체를 형성하는 공정을 구비하고,
    상기 섬광 조사 처리를 실시하는 공정 후에 260℃ 내지 320℃의 온도 범위 내에서 4시간 이상의 가열 처리를 적어도 1회 실시하는 공정을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가열 처리 및 상기 섬광 조사 처리는, 상기 가열 처리를 실시하는 공정 및 상기 섬광 조사 처리를 실시하는 공정의 실시 후의 상기 기능성 투명막의 상기 기판 상에서의 휨량이 ±0.05㎛ 이내로 되는 조건 하에서 실시되는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 기능성 투명막을 포함하는 적층체의 상기 기판 상에서의 휨량은, 상기 포토마스크 블랭크의 주면 중앙을 중심으로 하는 1변이 132mm인 정사각형 영역 내에서의 측정값인, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 기능성 투명막은 하프톤 위상 시프트막을 포함하는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 기능성 투명막은 하프톤 위상 시프트막을 포함하는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
  10. 삭제
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