KR101923246B1 - 포토마스크 블랭크의 제조 방법 및 포토마스크 블랭크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토마스크 블랭크를 구성하는 광학막의 특성의 면내 균일성을 높이는 기술을 제공하는 것이다.
챔버(50) 내에는, 광학막(20)이 주면에 형성된 석영 기판(10)이 서셉터(30)상에 적재되어 있다. 램프 하우스(90) 내에는 섬광 램프(60)가 수용되어 있고, 2매의 석영판(70a, 70b)을 통하여 섬광광이 광학막(20)에 조사된다. 2매의 석영판(70a, 70b) 중 석영판(70b)의 표면에는, 투과율 조정 영역(80)이 형성되어 있고, 광학막(20)에 조사되는 광량은 면내에서 분포를 갖는 것으로 된다. 광학막(20)에 섬광광을 조사하면, 그 광학막(20)의 광학 특성은 받은 조사 에너지에 의존하여 변화하기 때문에, 예를 들어 성막 후의 광학막의 특성이 면내에서 균일하지 않고 분포를 가질 경우에, 이것을 상쇄하는 조사 에너지 분포를 갖게 한 섬광을 광학막에 조사하면, 광학막의 특성의 면내 균일성을 높일 수 있다.

Description

포토마스크 블랭크의 제조 방법 및 포토마스크 블랭크{METHOD OF MANUFACTURING PHOTOMASK BLANK AND PHOTOMASK BLANK}

본 발명은 포토마스크 블랭크에 형성되는 광학막의 광학 특성의 면내 균일성을 높이기 위한 기술에 관한 것이다.

반도체 집적 회로의 고집적화에 따라, 포토마스크에 형성되는 패턴도 더욱 미세화와 고정밀도화가 요구되고 있다. 이에 따라, 포토리소그래피 기술에 사용되는 노광광은, 해상도의 향상을 위하여 단파장화가 진행되고 있다. 구체적으로는, 자외선 광원인 g선(파장 λ=436 nm)이나 i선(λ=365 nm)으로부터, 원자외선 광원인 KrF선(λ=248 nm)이나 ArF선(λ=193 nm)으로 단파장화하고 있다.

또한, 패턴의 미세화와 고정밀도화에 따르기 위해, 액침 기술이나 해상도 향상 기술(RET: resolution enhancement technology), 또한 2중 노광(더블 패터닝 리소그래피) 등의 기술도 응용되고 있다.

그런데, 노광광의 단파장화에 따라 초점 심도(DOF)는 얕아지기 때문에, 패턴 전사 시의 포커스 에러가 발생하기 쉬워져, 제조 수율을 저하시키는 원인이 된다.

이러한 초점 심도를 개선하는 방법의 하나로서 위상 시프트법이 있다. 위상 시프트법에서는, 위상 시프트 마스크를 사용하여 서로 인접하는 패턴의 위상이 대략 180° 상이하도록 패턴 형성이 행하여진다. 위상 시프트법에서는, 위상 시프트막이 형성된 영역을 통과한 광과 위상 시프트막이 존재하지 않는 영역을 통과한 광은 경계 부분에서 간섭하여, 해당 영역에서 급준한 변화를 나타내는 광강도 분포가 얻어지고, 그 결과 상 콘트라스트가 향상되게 된다. 또한, 위상 시프트 마스크에는 레벤슨형이나 하프톤형 등이 있다.

하프톤형 위상 시프트 마스크로서는, 몰리브덴실리사이드산화물(MoSiO), 몰리브덴실리사이드산화질화물(MoSiON)을 포함하는 위상 시프트막을 갖는 것 등이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조). 또한, 크롬을 포함하는 위상 시프트막이나 탄탈을 포함하는 위상 시프트막도 제안되어 있다(특허문헌 2 및 특허문헌 3).

이러한 위상 시프트 마스크는 위상 시프트 마스크 블랭크를 리소그래피법으로 패턴 형성하여 제작된다. 예를 들어, 하프톤 위상 시프트 마스크의 경우에는, 투명 기판 상에 하프톤 위상 시프트막, 차광막(Cr막 등)이 순서대로 형성된 포토마스크 블랭크가 사용된다.

이 포토마스크 블랭크 상에 레지스트를 도포하고, 전자선 또는 자외선에 의해 원하는 부분의 레지스트를 감광시킨 후, 이것을 현상하여 레지스트를 패터닝한다. 그리고, 패터닝된 레지스트막을 마스크로서 사용하여, 차광막과 위상 시프트막을 에칭에 의해 제거한 후, 레지스트막과 차광막을 박리하면, 하프톤 위상 시프트 마스크가 얻어지게 된다.

또한, 복수의 층이 적층된 구조의 디바이스를 제작하기 위해서는 복수매의 포토마스크가 사용되는데, 이 경우에는 높은 정밀도로의 중첩이 필요하게 된다. 또한, 레이아웃을 2개(또는 2개 이상)의 포토마스크로 분할하여 노광을 행하는 신기술인 더블 패터닝에서는, 더욱 높은 정밀도로의 중첩이 요구되고 있다.

그러나, 포토마스크 블랭크의 상태에서 이미 기판 상에 형성된 박막에 응력이 발생하고 있는 경우에는, 패턴 형성을 위한 레지스트 도포, 노광, 현상, 에칭, 레지스트 박리의 각 공정 중에 막 응력이 부분적으로 개방되어, 최종적으로 얻어지는 포토마스크 그 자체에 「변형」을 발생시킨다. 이러한 변형이 있으면, 포토마스크의 중첩 정밀도는 저하되어 불량의 원인이 된다.

이러한 「변형」의 레벨은, 형성되는 패턴과 막 응력의 크기에 의존하고, 이것을 포토마스크의 제조 프로세스 중에 제어하는 것은 매우 곤란하다.

무엇보다, 각 박막의 응력이 대략 제로가 되는 조건으로 박막 형성하면 이러한 문제가 발생할 일은 없지만, 광학막으로서의 박막이 구비해야할 여러 특성을 확보하기 위한 성막 조건이 동시에 저응력의 박막을 형성하기 위한 조건이기도 하다는 제조 프로세스 조건을 발견하는 것은 매우 어렵고, 사실상 불가능하다. 이로 인해, 박막의 여러 특성을 확보 가능한 조건으로 성막하는 공정과 박막의 저응력화를 도모하는 공정을 독립한 별도의 공정으로 할 필요가 있다.

일반적으로, 포토마스크 블랭크에 있어서는, 위상 시프트막 등의 박막은 스퍼터링법에 의해 성막되는데, 그 성막 프로세스의 과정에서 막 중에 응력이 발생하고, 이 응력에 의해 기판 그 자체가 변형되어, 포토마스크 블랭크에는 휨이 발생한다. 이 문제의 해결 방법으로서, 위상 시프트막 등의 광흡수성의 박막에 섬광 램프로부터의 광을 소정의 에너지 밀도로 조사하여 막 응력을 제어하고, 이에 의해 포토마스크 블랭크의 휨을 저감한다는 기술이 개시되어 있다(특허문헌 4).

섬광이 하프톤 위상 시프트막 등의 광흡수성의 막에 조사되면, 그 조사광의 흡수나 급격한 온도 변화 등에 의해, 막 조성이나 원자의 결합 상태 등이 변화하여, 광학 특성이 변화함과 동시에 응력 완화가 발생한다고 생각된다.

일본 특허 공개 (평)7-140635호 공보 일본 특허 공개 (평)9-244212호 공보 일본 특허 공개 제2001-312043호 공보 일본 특허 공개 제2004-199035호 공보 일본 특허 공개 제2007-114681호 공보

박막의 응력 완화를 위한 외부로부터의 에너지 부여 수단으로서는 핫 플레이트, 히터, 할로겐 램프, 적외 램프, 퍼니스 등도 생각할 수 있는데, 이들 방법에 의하면, 에너지 부여에 따른 기판 온도의 상승에 의해 기판 자체에 손상을 입히거나, 처리 시간이 길어져 버리기 때문에 생산성이 저하되거나 한다는 문제가 발생하기 때문에, 특허문헌 4에 있는 섬광 램프에 의한 광조사가 우수하다.

그런데, 섬광 램프를 사용하여 광조사를 행하면 응력은 개선되지만, 섬광 램프 조사 장치의 구조 및 조사되는 기판의 형상에 따라, 기판 상에 형성한 광학막의 외주 영역과 중앙 영역의 광 흡수량에 차이가 발생하여, 광학막의 광학 특성이 면내에서 변동된다는 문제가 있었다. 이것을 개선한 것이 특허문헌 5에 개시되어 있는 기술이다.

그러나, 2011년의 ITRS의 리소그래피에 관한 로드맵에 따르면, 광학막 특성의 면내 균일성을 보다 높은 것으로 할 것이 요구되고 있다.

본 발명은 이와 같은 요구를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은 포토마스크의 제조에 사용되는 블랭크(포토마스크 공백)에 형성되는 광학막, 특히 하프톤 위상 시프트막의 면내에서의 광학적 특성의 균일성을 더욱 높이는 기술을 제공하는 데 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 포토마스크 블랭크의 제조 방법은, 노광광에 대하여 투명한 석영 기판에 광학막을 형성하는 제1 스텝과, 상기 광학막에 섬광 램프광을 조사하는 제2 스텝을 구비하고, 상기 광학막에 대한 섬광 램프광의 조사는, 해당 섬광 램프광에 대한 투과율이 상이한 영역이 형성된 석영판을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

예를 들어, 상기 석영판은 그의 표면에 차광성막을 갖고, 해당 차광성막의 두께는 상기 투과율이 상이한 영역에 대응하여 상이하다.

이 경우, 상기 제2 스텝은, 제2 석영판의 전체면에 차광성막을 성막한 후에, 해당 제2 석영판에 평면내 강도 분포를 갖는 섬광광을 조사하고, 상기 섬광광의 조사 강도에 따른 상기 차광성막의 승화에 의해 투명한 석영판 상에 부착시킴으로써, 해당 투명한 석영판 상에 상기 투과율이 상이한 영역에 대응하여 두께가 상이한 상기 차광성막을 상기 석영판 상에 형성하는 서브 스텝을 구비하고 있는 형태로 할 수도 있다.

또한, 석영판의 형성 후에는, 이것을 사용하여, 상기 광학막에 섬광 램프광을 조사하기 때문에, 이 서브 스텝은 불필요하다.

또한, 상기 석영판은, 차광성막을 성막한 기판에 섬광광을 조사하고, 상기 차광성막의 승화에 의해 투명한 석영판 상에 차광성막을 부착시킨 것인 형태로 할 수도 있다.

또한, 예를 들어 상기 석영판은, 상기 투과율이 상이한 영역에 대응하여 그의 표면 조도가 상이하다.

상기 섬광 램프광 조사 후의 상기 광학막 상에 1 이상의 막을 적층하는 제3 스텝을 더 구비하고 있는 형태로 할 수도 있다.

또한, 상기 1 이상의 막은, 상기 광학막과는 별도의 다른 광학막, 기능성막으로부터 선택된 것이다.

상기 광학막은, 예를 들어 하프톤 위상 시프트막이다.

상기 다른 광학막은, 예를 들어 차광성막, 반사 방지막이다.

상기 기능성막은, 예를 들어 에칭스토퍼막, 에칭마스크막이다.

또한, 상기 기능성막은, 광학막으로서의 특성을 가질 수도 있고, 그 경우에는, 동일한 특성을 갖는 광학막과의 균형에 따라 그의 특성을 조정할 필요가 있다.

본 발명에 따른 포토마스크 블랭크는 상술한 방법으로 제조된다.

본 발명에 의해, 포토마스크의 제조에 사용되는 포토마스크 블랭크를 구성하는 광학막의 광학 특성의 면내 균일성을 보다 높은 것으로 할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 사용되는 섬광광 조사 장치의 구성예를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 섬광 조사함으로써, 광학막의 광학 특성의 면내 균일화가 도모되는 것을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 섬광 램프광의 조사계에 있어서, 투과율이 상이한 영역을 형성하고 있지 않은 석영판을 사용하는 경우의 섬광광 조사 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 4는 주면에 광학막이 형성된 기판의 외주연부의 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 서셉터(susceptor)에 설치된 오목부에 수용된 상태의 석영 기판의 외주연부의 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 광학막 중 과잉의 조사를 받는 영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1에 도시한 석영판에 형성되는, 투과율이 상이한 영역(투과율 조정 영역)을 예시에 의해 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 섬광광 조사 장치를 사용하여, 크세논 섬광 램프로부터의 섬광광을 조사 처리한 하프톤 위상 시프트막의 투과율과 기판 중심으로부터의 거리(대각선 방향)의 관계를 조사한 결과를 정리한 그래프이다.

이하에, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대하여 설명한다.

도 1은, 본 발명에서 사용되는 섬광광 조사 장치(100)의 구성예를 설명하기 위한 개략도이다.

챔버(50) 내에는, 광학막(20)이 주면에 형성된 석영 기판(10)이 서셉터(30)상에 적재되어 있다. 이 서셉터(30)는 하방에 설치된 히터(40)에 의해 가열가능하다.

램프 하우스(90) 내에는, 예를 들어 크세논 램프 등의 섬광 램프(60)가 수용되어 있고, 이 도면에 도시된 예에서는, 2매의 석영판(70a, 70b)을 통하여 섬광광이 광학막(20)에 조사된다. 2매의 석영판(70a, 70b) 중 석영판(70b)의 표면에는, 섬광 램프광에 대한 투과율이 상이한 영역(투과율 조정 영역)(80)이 형성되어 있다. 또한, 램프 하우스(90) 내는 밀폐되어 있어, 주위로부터의 오염을 방지하고 있다.

또한, 챔버(50) 내는, 노광광에 대하여 투명한 석영 기판(10)에 형성된 광학막(20)에 섬광 조사 처리를 할 때의 분위기를 최적의 것으로 한다. 예를 들어, 대기압 하, 질소 분위기 하, 질소에 산소를 제어하여 가한 분위기 하, 또는 진공 분위기 하 등이 된다.

챔버(50) 내가 대기압 하 또는 질소에 산소를 제어하여 가한 분위기 하에 있는 경우, 섬광 조사 처리 시에 광학막(20)의 표면이 산화되어, 그 결과 광학막(20)의 약품 내성이 향상된다.

한편, 챔버(50) 내가 질소 분위기 하 또는 진공 분위기 하에 있는 경우에는, 섬광 조사 처리 시에 광학막(20)의 표면이 산화되는 경우가 없고, 그 결과 광학막(20)의 광학 특성을 제어하기 쉬워진다.

무결함의 포토마스크 블랭크의 제조 관점에서는, 챔버(50) 내가 진공 분위기 하에 있는 것이 바람직하다. 이것은, 챔버(50) 내가 진공 분위기 하에 있으면, 챔버(50) 내에서의 기체 팽창에 의한 충격이 발생하지 않아, 챔버 내(50)에서의 파티클의 발생이나 퇴적된 파티클이 날아오를 염려가 없기 때문이다.

본 발명에서는, 이와 같은 구성의 섬광광 조사 장치(100)를 사용하여 광학막(20)에 섬광 조사를 행하는데, 광학막(20)에 대한 섬광 램프광의 조사가, 섬광 램프광에 대한 투과율이 상이한 영역(80)이 형성된 석영판(70b)을 통하여 이루어지기 때문에, 광학막(20)에 조사되는 광량은 면내에서 분포를 갖게 된다.

광학막(20)에 섬광광을 조사하면, 그 광학막(20)의 광학 특성은 받은 조사 에너지에 의존하여 변화하기 때문에, 성막 후의 광학막이 면내에서 균일하지 않게 분포를 가질 경우에, 이것을 상쇄하는 조사 에너지 분포를 갖게 한 섬광을 광학막에 조사하면, 광학막의 특성의 면내 균일성을 높일 수 있다.

도 2는, 섬광 조사함으로써, 광학막(20)의 광학 특성의 면내 균일화가 도모되는 것을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 2의 (A)는 광학막(20)의 성막 후의 광학 특성(여기서는, 노광광에 대한 위상 시프트량)의 분포의 모습을 개념적으로 도시한 것으로, 광학막을 성막한 후의 측정값을 매핑한 것으로서, 좌측 상단으로부터 우측 하단으로 향하여 위상 시프트량이 작아지고 있다.

섬광광을 조사하면 위상 시프트량이 높아지는 경우, 상기 광학 특성의 분포를 면내에서 균일하게 하기 위해서는, 좌측 상단으로부터 우측 하단으로 향하여 조사량이 커지는 조건으로 섬광을 조사하면 된다.

도 2의 (B)는 그러한 조건으로 했을 경우의, 광학막(20) 상에서의 섬광 조사량의 분포의 모습을 개념적으로 도시한 것으로서, 좌측 상단으로부터 우측 하단으로 향하여 조사량이 커지고 있다.

도 2의 (C)는 상기 조건으로, 광학막(20)에 섬광 조사한 후의 광학 특성(위상 시프트량)의 면내 분포의 모습을 개념적으로 도시한 것으로서, 상기 조건 하에서의 섬광 조사에 의해 광학 특성의 균일성이 실현되고 있다. 또한, 이 섬광 조사에 의해 광학막(20) 내의 응력도 완화되고 있다.

본 발명은 이러한 메커니즘에 의해 광학막(20) 내의 응력을 완화함과 함께, 광학 특성의 균일성을 높이는 것이다.

즉, 본 발명의 포토마스크 블랭크의 제조 방법은, 노광광에 대하여 투명한 석영 기판(10)에 형성된 광학막(20)에 섬광 램프광을 조사할 때에, 섬광 램프광에 대한 투과율이 상이한 영역(80)이 형성된 석영판(70b)을 사용한다. 광학막(20)에 조사되는 섬광은, 석영판(70b)에 형성된 투과율이 상이한 영역(80)에 대응하는 면내 강도 분포를 갖기 때문에, 광학막(20)이 갖는 광학 특성이 면내에서 균일화된다.

한편, 성막 후의 광학막의 광학 특성이 균일하여도, 해당 광학막의 응력 완화를 위한 섬광이 광학막에 대하여 실질적으로 균일한 에너지 강도로 조사되지 않을 경우에는, 섬광 조사 후의 광학막의 면내 균일성은 악화되어 버린다.

도 3은 도 1에 도시된 섬광 램프광의 조사계에 있어서, 투과율이 상이한 영역(80)을 형성하고 있지 않은 석영판(70c)을 사용하는 경우의 섬광광 조사 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.

석영판(70a와 70c)은 모두, 전체면 투명(투과율 균일)하기 때문에, 광학막(20)에 조사되는 광량은 조사면내에서 균일해진다.

그러나, 이와 같은 섬광 조사를 행하면, 오히려 광학막(20)의 특성의 면내 균일성을 악화시키는 경우가 있다.

서셉터(30)에는 오목부가 설치되어 있고, 석영 기판(10)은 이 오목부 내에 수용된다.

도 4는, 주면에 광학막(20)이 형성된 기판(10)이 합성 석영 유리 등의 재질을 포함하는 서셉터(30) 상에 적재된 상태의 기판(10)의 외주연부의 모습을 설명하기 위한 도면이다. 이 기판(10)은 노광에 사용되는 광에 대하여 투명한 기판(투명 기판)이며, 섬광광의 도달 파장 영역 200 nm 내지 1100 nm에 대해서도 투명하다. 그의 형상은 각형이며, 석영(예를 들어, 합성 석영 유리)을 포함하고, 단부는 균열 방지 등의 이유로부터 모따기부(11)를 설치하고 있다. 또한, 기판(10)은 불화칼슘 등이 재질을 포함하는 것일 수도 있다.

이 도면에 도시된 예에서는, 광학막(20)은 기판 외단부로부터 거리 a만큼 내측 영역의 전체면에 형성되어 있다. 또한, 기판(10)의 모따기부(11)는 외단부로부터 내측으로 폭 b가 0.2 mm 내지 1 mm 정도로 형성되어 있다.

광학막(20)은 섬광광의 도달 파장 영역 200 nm 내지 1100 nm에 대하여 반투명하고, 포토마스크로 했을 경우, 광학막(20)의 투과율은, 노광광에 대하여 5 내지 15％인 것이 적당하고, 보다 바람직하게는 5 내지 10％이다.

노광광에 대한 투과율이 15％보다 높으면, 섬광광에 의해 광학막(20)의 응력을 완화하기 위하여 필요한 섬광광의 조사 에너지가 커지고, 공정이 복잡한 것이 된다. 한편, 노광광에 대한 투과율이 5％보다도 낮은 경우에는, 광학막(20)이 섬광광을 과잉으로 흡수해버려, 막 그 자체의 파괴에 이를 우려가 있다.

이 광학막(20)은 포토마스크를 구성하는 막으로서, 예를 들어 하프톤 위상 시프트막이다. 하프톤 위상 시프트막에는, 아몰퍼스 실리콘막이나, 산소, 질소, 탄소 등을 함유하는 금속 화합물 막 등이 있는데, 특히 규소와 규소 이외의 금속과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 층을 단층 또는 다층으로 구성하는 하프톤 위상 시프트막은 그의 광학 특성 제어성이 우수하다.

도 5는, 상술한 서셉터(30)에 설치된 오목부에 수용된 상태의 석영 기판(10)의 외주연부의 모습을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에 도시하는 바와 같이 섬광광(hν)이 모따기부(11)로부터 입사해 오면, 이 광은 석영 기판(10)의 이면에서 반사되어, 기판 표면에 도달한다. 이러한 반사광의 기판 표면에의 도달 위치는 석영 기판(10)의 두께에도 의존하지만, 본 발명자들의 실험에서는, 사방 6 인치의 기판에서 두께가 0.25 인치인 경우, 기판 단부로부터 대략 16.5 mm 정도 내측의 위치에 대응한다. 이러한 위치에는, 광학막(20)이 형성되어 있기 때문에, 해당 위치에 형성되어 있는 광학막은 이면으로부터 과잉의 광조사를 받게 된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 서셉터(30)의 벽면의 깊이는, 기판(10)의 주면과 서셉터(30)의 상면이 동일한 높이의 위치가 되도록 배치되어 있다. 서셉터(30)의 벽면을 이것보다 높게 하면 챔버 내에 비스듬히 기판의 모따기부에 입사해 오는 광(hν)을 방지할 수 있지만, 광학막(20)의 외주에 대하여 직접 입사하는 섬광광도 차폐하기 때문에, 조사 후의 광학 특성 분포는 충분하지 않다.

도 6은, 광학막 중 과잉의 조사를 받는 영역을 설명하기 위한 도면으로서, 도면 중 점선이 과잉의 섬광 조사를 받는 영역에 대응하고, 기판(10) 단부 근방 영역의 조사량이 커져 있는, 특히 파선의 교점에 해당하는 네 구석에서의 조사량은 과대한 것이 된다.

도 7은, 이러한 경우에, 도 1에 도시한 석영판(70b)에 형성되는, 투과율이 상이한 영역(투과율 조정 영역)(80)을 예시에 의해 설명하는 도면이다.

석영판(70b)의 표면에는 투과율이 상이한 영역(80)이 형성되어 있고, 이 영역(80)은 섬광광의 투과율을 저하시키기 때문에, 석영판(70b)을 투과하는 섬광광의 조사 에너지는 광학막(20)의 외단부 영역에서 낮아진다.

이러한 조사 강도 분포의 섬광을 광학막에 조사함으로써, 실질적으로 균일한 강도의 섬광을 광학막(20)에 조사할 수 있다.

섬광의 적정한 조사광량은 광학막(20)의 막 조성에 의존한다. 예를 들어, 광학막(20)이 몰리브덴실리사이드계의 위상 시프트막일 경우, 이 하프톤 위상 시프트막이 어느 노광광용의 포토마스크로서 사용될지에 따라 그 조성은 상이하다.

일반적으로, 노광광에는 KrF 레이저광, ArF 레이저광, F₂ 레이저광이 사용되는데, 하프톤 위상 시프트막에 요구되는 투과율은, 200 nm 내지 1100 nm의 파장 범위에서, KrF용, ArF용, F₂용의 순서로 높아진다. 그리고, 하프톤 위상 시프트막의 막질에 따라 광의 흡수 효율이 상이하기 때문에, 섬광 조사의 에너지도 KrF용, ArF용, F₂용의 순서로 높게 할 필요가 있다.

구체적으로는, KrF 레이저의 파장(248 nm)의 광에 대하여 5 내지 7％의 투과율을 갖는 위상 시프트막에 대해서는, 섬광 조사 에너지는 칼로리 미터의 측정값으로 21.5 J/㎠ 이하의 소정량이 된다.

또한, ArF 레이저의 파장(193 nm)의 광에 대하여 5 내지 7％의 투과율을 갖는 위상 시프트막에 대해서는, 섬광 조사 에너지는 32.5 J/㎠ 이하의 소정량이 된다.

또한, F₂ 레이저의 파장(157 nm)의 광에 대하여 5 내지 7％의 투과율을 갖는 위상 시프트막에 대해서는, 섬광 조사 에너지는 41.5 J/㎠ 이하의 소정량이 된다.

적정량을 초과하는 섬광 조사를 행한 하프톤 위상 시프트막을 노마스키(Nomarski) 현미경으로 관찰하면, 도 6에 도시한 파선의 교점 근방에서, 막의 파괴가 확인되기 때문에 바람직하지 않다. 도 7에 도시한 예에서는, 이러한 과잉 조사부가 발생하지 않도록, 투과율이 상이한 영역(투과율 조정 영역)(80)을 형성하고 있다.

또한, 섬광광의 조사 에너지를 적절하게 조정함으로써, 광학막의 응력 완화와 광학 특성의 면내 균일성 양자를 동시에 실현할 수 있다.

상술한 바와 같은, 섬광 램프광에 대한 투과율이 상이한 영역(투과율 조정 영역)(80)이 형성된 석영판(70b)은 투명한 석영판의 표면에, 상기 투과율 조정 영역에 대응하는 부분에 차광성막을 적당한 두께로 형성하는 등의 방법으로 제작할 수 있다. 즉, 투명한 석영판의 표면에 차광성막을 형성하고, 이 차광성막의 두께를 상술한 투과율이 상이한 영역에 대응하여 상이하게 하도록 한다.

예를 들어, 도 3에 도시한 섬광광 조사계에 있어서, 미리 석영 기판(10)에 차광성막(20)을 형성해 두고, 이 차광성막(20)에 섬광광을 조사하면, 상술한 바와 같이 석영 기판(10)의 모따기부(11)로부터 입사한 섬광광이 석영 기판(10)의 이면에서 반사되어, 기판 표면에 도달하고, 해당 위치에 형성되어 있는 광학막(20)은 이면으로부터 과잉의 광조사를 받게 된다. 따라서, 이 현상을 이용하여, 과잉의 광조사의 에너지로 차광성막(20)을 부분적으로 승화시켜, 이것을 유리판(70c)에 부착시킨다.

그 때, 승화한 차광성막 성분이 석영판(70c)의 표면에 적당량 부착되도록 차광성막(20)의 막 두께 및 섬광광의 조사 강도를 조정한다. 석영 기판(10)에 형성된 차광성막(20)의 막 두께가 두꺼울수록 차광성막(20)의 승화량은 많아져서, 석영판(70c)에 부착되는 차광성막 성분의 양은 증가하여, 투과율 조정 영역(80)의 차광도가 높아진다.

마찬가지로, 섬광광의 조사 에너지를 높게 설정하면, 차광성막(20)의 승화량은 많아져서, 석영판(70c)에 부착되는 차광성막 성분의 양은 증가하여, 투과율 조정 영역(80)의 차광도가 높아진다.

즉, 석영판(석영 기판)의 전체면에 차광성막을 성막한 후에, 이 석영판에 평면내 강도 분포를 갖는 섬광광을 조사하고, 상기 섬광광의 조사 강도에 따른 차광성막의 승화에 의해 석영판 상에 부착시켜서, 이 석영판 상에 투과율이 상이한 영역에 대응하여 두께가 상이한 차광성막을 형성하는 것이다.

여기서, 석영판(70c)에 부착시키는 차광성막 성분, 즉 석영 기판(10)에 형성되는 차광성막(20)은 포토마스크 블랭크에 사용되는 광학막, 특히 응력 완화를 위한 섬광 조사 처리가 실시되는 광학막인 것이 바람직하다.

그 이유는, 상기 차광성막(20)이 포토마스크 블랭크에 사용하는 광학막이라면, 광학막의 응력 완화 및 광학 특성 균일화를 위한 섬광 조사를 행할 때의, 컨테미네이션(contamination)을 발생시킬 염려가 없기 때문이다.

또한, 섬광 램프광에 대한 투과율이 상이한 영역(투과율 조정 영역)(80)이 형성된 석영판(70b)은 투명한 석영판의 표면에 상기 투과율 조정 영역에 대응하는 부분의 표면을 거칠게 하는 등의 방법으로도 제작할 수 있다. 즉, 투명한 석영판의 표면의 조도를 샌드블라스트 등의 방법에 의해, 상술한 투과율이 상이한 영역에 대응하여 상이하게 하도록 한다. 이러한 방법이라면, 상술한 컨테미네이션의 영향을 걱정할 필요가 없다.

또한, 광학막의 광학 특성의 면내 균일화를 도모하는 것과, 광학막의 과잉의 조사를 받는 영역을 완화하는 것을 동시에 행하는 경우에는, 각각의 효과가 얻어지는 섬광 램프광에 대한 투과율이 상이한 영역을 중첩한 석영판을 사용하면 된다.

광학막(20)은 투명 기판(10)의 주면 전체면에 형성되어 있을 필요는 없다. 예를 들어, 광학막(20)의 단부면이 기계적인 취급을 받을 때의 탈피를 방지하기 위해서, 도 4에 도시한 바와 같이 기판 외단부로부터 거리 a까지는 성막되어 있지 않아도 된다.

광학막(20)은, 예를 들어 하프톤 위상 시프트막이다. 하프톤 위상 시프트막을, 규소와 규소 이외의 금속과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 층을 단층 또는 다층으로 포함하는 막으로 할 경우, 상기 규소 이외의 금속으로서는 W, Mo, Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, V, Co, Cr 또는 Ni 등을 예시할 수 있다. 특히, 섬광광 조사 후의 휨의 저감이나 내약품성 향상이라고 하는 관점에서, Mo를 포함하는 것 또는 Mo를 주성분으로 한 것이 바람직하다.

Mo를 포함하는 하프톤 위상 시프트막으로서는 몰리브덴실리사이드산화물(MoSiO), 몰리브덴실리사이드질화물(MoSiN), 몰리브덴실리사이드탄화물(MoSiC), 몰리브덴실리사이드산화질화물(MoSiON), 몰리브덴실리사이드산화탄화물(MoSiOC) 또는 몰리브덴실리사이드산화질화탄화물(MoSiONC) 등이 있다. 이러한 몰리브덴실리사이드계의 위상 시프트막은, 타깃으로서 MoSi 등을 사용한 반응성 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다.

또한, 성분이 상이한 2종 이상의 MoSi 타깃을 동시에 스퍼터링함으로써, 조성이 상이한 하프톤 위상 시프트막을 복수층 적층시키도록 할 수도 있다. 이러한 복수층의 적층에 의해, 광학 특성의 제어성을 향상시킬 수 있다.

성분이 상이한 타깃으로서는, 예를 들어 Mo 타깃과 Si 타깃의 조합이 있다. 2종 이상의 타깃을 사용하는 경우, 필요에 따라서 이 타깃 면적비를 변경하고, 적층하는 각 층마다 각각의 타깃 전력을 조정하고, 또한 반응성 가스를 적절히 조정함으로써, 조성이 상이한 복수층을 포함하는 하프톤 위상 시프트막을 얻을 수 있다.

또한, 하프톤 위상 시프트막 이외의 다른 광학막에 대해서도, 상기와 동일한 방법으로 성막할 수 있는 것은 물론이다.

광학막의 응력 완화 및 광학 특성 균일화를 위한 섬광 조사의 에너지(조사 강도)는 성막 후의 광학막(20)의 광학 특성의 면내 균일성 정도에 따라 적절히 조정된다. 성막 후의 광학막(20)의 광학 특성의 면내 분포가 보일 경우에는, 이것을 상쇄하는 조사 강도 분포의 섬광광을 조사하여, 조사 후의 광학막(20)의 특성의 면내 분포를 작게 한다.

한편, 성막 후의 광학막(20)의 광학 특성의 면내 균일성이 충분히 높은 경우에는, 대략 균일한 조사 강도 분포의 섬광광을 조사하면 된다.

또한, 필요에 따라, 상술한 섬광 램프광 조사 후의 광학막(20) 상에, 이것과는 별도의 광학막(다른 광학막)(차광막, 반사 방지막, 위상 시프트막 등)이나, 기능성막(에칭스토퍼막, 에칭마스크막 등)을 적층하여 포토마스크 블랭크가 제조된다.

이 막은, 용도에 따라서 조합하는 것이 가능하다. 또한, 기능성막은, 광학막의 기능을 겸비할 수도 있다.

이러한 방법으로, 본 발명에 따른 포토마스크 블랭크가 얻어진다.

[실시예]

우선, 도 3에 도시한 섬광광 조사계에 있어서, 1변이 6 인치, 두께가 0.25 인치인 각형의 석영 기판(10)의 주면 상에, 광학막(20)으로서 포토마스크 블랭크에 있어서 차광막의 기능을 갖는 크롬질화산화물막을 두께 50 nm로 성막한다.

계속해서, 석영 기판(10) 상에 성막한 크롬질화산화물막(20)에, 섬광 램프(60)로부터의 섬광광을 조사하였다. 이때의 조사 에너지는 25.0 J/㎠이다.

이 섬광 조사에 의해, 크롬질화산화물막(20)의 일부가 승화하여, 투명한 석영판(70c)에 부착되었다. 이것을 상술한 석영판(70b)으로서 사용한다.

1변이 6 인치, 두께가 0.25 인치인 각형의 석영 기판(10)의 주면 상에, 광학막인 MoSiON을 포함하는 하프톤형 위상 시프트막(20)을 반응성 DC 스퍼터링으로 막 두께 760Å이 될 때까지 성막하여 포토마스크 블랭크 중간체를 형성하였다. 또한, 이 하프톤 위상 시프트막(20)은 ArF 엑시머 레이저(193 nm)의 노광광에 대한 위상차가 약 180°이고, 또한 투과율은 약 5％이며, 섬광광 조사 전의 면내 분포는 충분히 낮은 것이었다.

도 1에 도시한 섬광광 조사 장치(100)를 사용하여, 상술한 하프톤 위상 시프트막(20)을 형성한 기판(10)을 서셉터(30)에 적재하여 80℃에서 가열하고, 이 상태에서 석영판(70a 및 70b)을 통하여 크세논 섬광 램프광을 조사하였다.

또한, 비교를 위하여, 석영판(70a 및 70c)을 통하여 크세논 섬광 램프광을 조사하는 이외의 조건을 동일하게 한 시료도 제작하였다.

도 8은 크세논 섬광 램프로부터의 섬광광을 조사 처리된 하프톤 위상 시프트막의 투과율과 기판 중심으로부터의 거리(대각선 방향)의 관계를 조사한 결과를 정리한 그래프이다.

이 도면에는, 불투명 영역이 형성되어 섬광 램프광에 대한 투과율이 상이한 영역을 갖는 석영판(70b)을 사용한 경우의 결과(실시예)와, 섬광 램프광에 대한 투과율이 균일(전체면이 투명)한 석영판(70c)을 사용한 경우의 결과(비교예)를 도시하고 있다.

본 발명에서 채용하는 석영판, 즉 섬광 램프광에 대한 투과율이 상이한 영역을 갖는 석영판(70b)을 사용한 경우에는, 기판면 내에서의, 섬광광 조사 처리 후의 하프톤 위상 시프트막의 투과율의 최댓값과 최솟값의 차는 겨우 0.02％로서, 면내에서의 높은 균일성을 나타낸다.

이에 비해, 섬광 램프광에 대한 투과율이 균일(전체면이 투명)한 석영판(70c)을 사용한 경우의 투과율의 최댓값과 최솟값의 차는 0.05％로서, 실시예의 값의 2.5배가 되어 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 섬광광 조사에 의한 광학막의 응력 완화 뿐만 아니라, 광학 특성의 높은 면내 균일성도 동시에 실현된다.

본 발명은 포토마스크 블랭크를 구성하는 광학막의 특성의 면내 균일성을 높이는 기술을 제공한다.

10: 석영 기판
11: 모따기부
20: 광학막
30: 서셉터
40: 히터
50: 챔버
60: 섬광 램프
70a, 70b, 70c: 석영판
80: 투과율 조정 영역
90: 램프 하우스
100: 섬광 조사 장치

Claims (9)

1. 포토마스크 블랭크의 제조 방법으로서,
   노광광에 대하여 투명한 석영 기판에 광학막을 형성하는 제1 스텝과,
   상기 광학막에 섬광 램프광을 조사하는 제2 스텝을 구비하고,
   상기 광학막에 대한 섬광 램프광의 조사는, 해당 섬광 램프광에 대한 투과율이 상이한 영역이 형성된 석영판을 통하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 석영판은 그의 표면에 차광성막을 갖고, 해당 차광성막의 두께는 상기 투과율이 상이한 영역에 대응하여 상이한, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2 스텝은, 제2 석영판의 전체면에 차광성막을 성막한 후에, 해당 제2 석영판에 평면내 강도 분포를 갖는 섬광광을 조사하고, 해당 섬광광의 조사 강도에 따른 상기 차광성막의 승화에 의해 투명한 석영판 상에 부착시킴으로써, 해당 투명한 석영판 상에 상기 투과율이 상이한 영역에 대응하여 두께가 상이한 상기 차광성막을 상기 석영판 상에 형성하는 서브 스텝을 구비하고 있는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 석영판은, 차광성막을 성막한 기판에 섬광광을 조사하고, 상기 차광성막의 승화에 의해 투명한 석영판 상에 차광성막을 부착시킨 것임을 특징으로 하는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 석영판은, 상기 투과율이 상이한 영역에 대응하여 그의 표면 조도가 상이한, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬광 램프광 조사 후의 상기 광학막 상에 1 이상의 막을 적층하는 제3 스텝을 더 구비하고 있는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 1 이상의 막은, 상기 광학막과는 별도의 다른 광학막, 기능성막으로부터 선택된 것인, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학막이 하프톤 위상 시프트막인, 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
9. 삭제

Images