KR102587661B1 - 마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

질화규소계 재료로 형성된 단층막으로 구성된 차광막(2)이, ArF 노광광에 대한 높은 차광 성능을 가짐과 함께, 차광막의 패턴의 EMF 바이어스를 저감시킬 수 있는 마스크 블랭크(100)를 제공한다. 마스크 블랭크는, 투광성 기판(1) 위에 차광막을 구비한다. 차광막은, ArF 노광광에 대한 광학 농도가 3.0 이상이다. 차광막의 ArF 노광광에 대한 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (1)과 식 (2)로 규정되는 관계를 동시에 충족한다.

Description

마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법
본 발명은, 마스크 블랭크, 그 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 전사용 마스크 및 그 전사용 마스크를 사용한 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 포토리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성이 행해지고 있다. 또한, 이 미세 패턴의 형성에는, 통상 여러 장의 전사용 마스크가 사용된다. 반도체 디바이스의 패턴을 미세화하는 데 있어서는, 전사용 마스크에 형성되는 마스크 패턴의 미세화 외에도, 포토리소그래피에서 사용되는 노광 광원의 파장의 단파장화가 필요해진다. 반도체 디바이스 제조 시에 사용되는 노광 광원은, 근년에는 KrF 엑시머 레이저(파장 248㎚)로부터, ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)로 단파장화가 진행되고 있다.
전사용 마스크의 일종으로, 하프톤형 위상 시프트 마스크가 있다. 하프톤형 위상 시프트 마스크의 위상 시프트막에는, 몰리브덴실리사이드(MoSi)계의 재료가 널리 사용된다. 그러나, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, MoSi계 막은, ArF 엑시머 레이저의 노광광(이하, ArF 노광광이라고 함)에 대한 내성(소위 ArF 내광성)이 낮다고 하는 것이 근년 판명되고 있다. 특허문헌 1에서는, 패턴이 형성된 후의 MoSi계 막에 대해서, 플라스마 처리, UV 조사 처리, 또는 가열 처리를 행하여, MoSi계 막의 패턴의 표면에 부동태막을 형성함으로써, ArF 내광성이 높아지고 있다.
한편, 특허문헌 2에서는, SiN으로 이루어지는 위상 시프트막을 구비하는 위상 시프트 마스크가 개시되어 있으며, 특허문헌 3에서는, SiN으로 이루어지는 위상 시프트막은 높은 ArF 내광성을 갖는 것이 확인되었음이 기재되어 있다.
일본 특허공개 제2010-217514호 공보 일본 특허공개 평7-159981호 공보 일본 특허공개 제2014-137388호 공보
전사용 마스크에 있어서의 ArF 내광성의 문제는, 위상 시프트 마스크에 한정되지 않고, 바이너리 마스크에서도 발생되고 있다. 근년, 바이너리 마스크의 차광 패턴에 대한 미세화가 진행되고 있다. 종래 널리 사용되어 온 크롬계 재료의 차광막은, 비교적 이방성이 낮은 에칭 가스(염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스)에 의한 건식 에칭으로 패터닝하기 때문에, 미세화의 요구에 부응하는 것이 어려워지게 되었다. 그 때문에, 근년에는, 바이너리 마스크를 제조하기 위한 마스크 블랭크의 차광막에 몰리브덴 실리사이드계 재료가 사용되기 시작하고 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 전이 금속 실리사이드계 재료의 박막은 ArF 내광성이 낮다는 문제를 갖고 있다. 이 문제를 해결하기 위해서는, 위상 시프트막의 경우와 마찬가지로, 질화규소계 재료를 바이너리 마스크의 차광막에 적용하는 것이 가장 단순한 어프로치이다. 바이너리 마스크의 차광막은, ArF 노광광에 대한 높은 차광 성능(예를 들어, ArF 노광광에 대한 광학 농도(OD)가 3.0 이상)이 요구된다. 또한, 바이너리 마스크의 차광막은, 위상 시프트막에 비하여 ArF 노광광에 대한 표면 반사율(차광막의 기판과는 반대측의 표면의 반사율) 및 이면 반사율(차광막의 기판측의 표면의 반사율)이 높아지기 쉽다. 종래의 크롬계 재료나 전이 금속 실리사이드계 재료의 차광막의 경우, 차광막을 차광층과 반사 방지층의 적층 구조로 하고, ArF 노광광에 대한 표면 반사율 및 이면 반사율을 저감하는 것이 행해지고 있다. 질화규소계 재료는, 크롬계 재료나 전이 금속 실리사이드계 재료에 비하여 ArF 노광광에 대한 차광 성능이 낮다.
근년의 바이너리 마스크에서는, 차광막의 패턴의 막 두께가 두꺼우면, 전자계(EMF: Electromagnetic Field) 효과에 기인하는 바이어스(패턴 선폭 등의 보정량. 이하, 이것을 EMF 바이어스라고 함)가 커진다는 문제가 발생하고 있다. 차광막의 패턴의 EMF 바이어스를 저감시키기 위해서는, 차광막의 막 두께를 얇게 하는 것과, 차광막의 위상차(차광막을 통과하는 노광광과 차광막의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 투과한 노광광과의 사이의 위상차)를 작게 하는 것이 유효하다.
차광 성능이 비교적 낮은 질화규소계 재료로 차광막을 형성하는 경우, 높은 차광 성능을 확보하기 위해서, 차광막의 막 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 이 때문에, 차광막의 패턴의 EMF 바이어스를 저감시키는 것은 용이하지 않아, 문제로 되어 있었다.
EMF 바이어스는, 웨이퍼 위의 레지스트에 대한 전사 패턴 선폭의 CD 정밀도에 큰 영향을 미친다. 이 때문에, 전자계 효과의 시뮬레이션을 행하고, EMF 바이어스에 의한 영향을 억제하기 위한 전사용 마스크에 제작하는 전사 패턴의 보정을 행할 필요가 있다. 이 전사 패턴의 보정 계산은, EMF 바이어스가 클수록 복잡화한다. 또한, 보정 후의 전사 패턴도 EMF 바이어스가 클수록 복잡화되어 가서, 전사용 마스크의 제작에 큰 부하가 걸린다.
그래서, 본 발명은, 종래의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 투광성 기판 위에, 차광막을 구비한 마스크 블랭크에 있어서, 질화규소계 재료로 형성된 단층막으로 구성된 차광막이, ArF 노광광에 대한 높은 차광 성능을 가짐과 함께, 차광막의 패턴의 EMF 바이어스를 저감시킬 수 있는 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 이 마스크 블랭크를 사용하여 제조되는 전사용 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 이러한 전사용 마스크를 사용한 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
투광성 기판 위에, 차광막을 구비한 마스크 블랭크로서,
상기 차광막은, 규소와 질소로 이루어지는 재료, 또는 반금속 원소 및 비금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소와 규소와 질소로 이루어지는 재료로 형성된 단층막이며,
상기 차광막은, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 광학 농도가 3.0 이상이며,
상기 차광막의 상기 노광광에 대한 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (1)과 식 (2)로 규정되는 관계를 동시에 충족하는
것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
(구성 2)
상기 차광막은, 상기 소쇠 계수 k가 2.6 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 3)
상기 차광막은, 상기 굴절률 n이 0.8 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 4)
상기 차광막의 상기 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 또한 이하의 식 (3)으로 규정되는 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 5)
상기 차광막은, 상기 투광성 기판측의 표층과 상기 투광성 기판과는 반대측의 표층을 제외한 영역에 있어서의 두께 방향의 질소 함유량의 편차가 5원자％ 이내인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 6)
상기 차광막 위에 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 하드마스크막을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 7)
투광성 기판 위에, 전사 패턴을 갖는 차광막을 구비한 전사용 마스크로서,
상기 차광막은, 규소와 질소로 이루어지는 재료, 또는 반금속 원소 및 비금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소와 규소와 질소로 이루어지는 재료로 형성된 단층막이며,
상기 차광막은, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 광학 농도가 3.0 이상이며,
상기 차광막의 상기 노광광에 대한 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (1)과 식 (2)로 규정되는 관계를 동시에 충족하는
것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
(구성 8)
상기 차광막은, 상기 소쇠 계수 k가 2.6 이하인 것을 특징으로 하는 구성 7에 기재된 전사용 마스크.
(구성 9)
상기 차광막은, 상기 굴절률 n이 0.8 이상인 것을 특징으로 하는 구성 7 또는 8에 기재된 전사용 마스크.
(구성 10)
상기 차광막의 상기 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 또한 이하의 식 (3)으로 규정되는 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 구성 7 내지 9 중 어느 것에 기재된 전사용 마스크.
(구성 11)
상기 차광막은, 상기 투광성 기판측의 표층과 상기 투광성 기판과는 반대측의 표층을 제외한 영역에 있어서의 두께 방향의 질소 함유량의 편차가 5원자％ 이내인 것을 특징으로 하는 구성 7 내지 10 중 어느 것에 기재된 전사용 마스크.
(구성 12)
구성 7 내지 11 중 어느 것에 기재된 전사용 마스크를 사용하여, 반도체 기판 위의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
본 발명의 마스크 블랭크는, 투광성 기판 위에, 차광막을 구비하고, 그 차광막이, 질화규소계 재료로 형성된 단층막이며, ArF 노광광에 대한 광학 농도가 3.0 이상이며, ArF 노광광에 대한 차광막의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k가, 이하의 식 (1)과 식 (2)로 규정되는 관계를 동시에 충족하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 차광막의 구성으로 함으로써, ArF 노광광에 대한 차광막의 광학 농도가 3.0 이상이고, 또한, ArF 노광광에 대한 차광막의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k가 이하의 식 (1)과 식 (2)로 규정되는 관계를 동시에 충족하기 때문에, 차광막이, ArF 노광광에 대한 높은 차광 성능을 가짐과 함께, 차광막의 패턴의 EMF 바이어스를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 전사용 마스크는, 전사 패턴을 갖는 차광막이 상기 본 발명의 마스크 블랭크 차광막과 마찬가지의 구성으로 하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 전사용 마스크로 함으로써, 차광막의 패턴의 EMF 바이어스가 저감되기 때문에, 큰 부하를 걸지 않고, 제작할 수 있다.
도 1은, 시뮬레이션 결과로부터 도출된, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와, 막 두께 d, 위상차 φ 및 표면 반사율 Rf의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는, 시뮬레이션 결과로부터 도출된, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와, 표면 반사율 Rf 및 이면 반사율 Rb의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 마스크 블랭크의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 전사용 마스크의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.
우선, 본 발명의 완성에 이른 경위를 설명한다.
차광 성능이 저하되는 요인이 되는 산소나 질소를 함유하지 않는 규소계 재료(예를 들어, 규소로 이루어지는 재료)로 차광막을 형성한 경우, 소정의 광학 농도(예를 들어, ArF 노광광에 대한 광학 농도(OD)가 3.0 이상)를 갖는 차광막을 보다 얇은 막 두께로 형성하는 것이 가능하다. 그러나, 다른 원소와 미결합의 규소 원자는, 공기 중의 산소와 결합하기 쉬운 경향이 있다. 투광성 기판 위에 규소로 이루어지는 차광막을 구비하는 마스크 블랭크를 제조한 경우, 그 제조 후에 대기 중에 방치하면 산화가 진행되어 가서, 차광막이 형성한 당초의 광학 특성(특히 차광 성능)으로부터 크게 변화해 버린다는 문제가 발생한다.
한편, 근년의 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조하는 프로세스에 있어서, 차광막의 패턴에 대해서 마스크 검사를 행한 결과, 흑색 결함이 검출된 경우, EB 결함 수정 기술로 그 흑색 결함을 수정하는 것이 널리 행해지고 있다. 이 EB 결함 수정은, XeF2 가스 등의 비여기 상태의 불소계 가스를 흑색 결함의 주위에 공급하면서, 흑색 결함 부분에 전자선을 조사함으로써 흑색 결함을 제거하는 것이다. 이 EB 결함 수정은, 전자선의 조사로 여기된 차광막의 부분(흑색 결함 부분)의 비여기 상태의 불소계 가스에 대한 에칭 레이트와 여기하지 않은 차광막의 부분 의 비여기 상태의 불소계 가스에 대한 에칭 레이트와의 에칭 레이트 차가 충분히 확보됨으로써, 흑색 결함 부분만을 제거하는 것이 가능해진다. 산소나 질소를 함유하지 않는 규소계 재료는, 이 비여기 상태의 불소계 가스에 대한 내성이 낮고, 전자선의 조사를 받지 않는 상태(여기하지 않은 상태)에서도 에칭(이것을 자발성 에칭이라고 함)이 진행되기 쉽다. 이 때문에, 산소나 질소를 함유하지 않는 규소계 재료로 이루어지는 차광막은, EB 결함 수정을 행한 경우, 흑색 결함 이외의 차광막의 패턴 측벽의 자발성 에칭이 진행되기 쉽다는 문제가 있다.
상기 2가지 문제가 있기 때문에, 차광막을 형성하는 재료에는, 규소에 질소나 산소를 함유시킨 재료를 적용할 필요가 있다. 규소에 산소를 함유시킨 재료는, 규소에 질소를 함유시킨 재료에 비하여 차광 성능의 저하가 현저하다. 이들의 점을 고려하면, 규소계 재료로 차광막을 형성하는 경우, 규소에 질소를 함유시킨 재료(질화규소계 재료)를 적용하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 질화규소계 재료의 차광막은, 막 중의 질소 함유량을 증가시켜 감에 따라서, 그 차광막의 ArF 노광광에 대한 소쇠 계수 k(이하, 단순히 소쇠 계수 k라고 함)가 저하되면서, ArF 노광광에 대한 굴절률 n(이하, 단순히 굴절률 n이라고 함)이 상승한다는 특성이 있다. 차광막의 소쇠 계수 k가 저하됨에 따라서, 차광막의 광학 농도는 저하되기 때문에, 차광막에 소정의 광학 농도를 확보시키기 위해서는, 차광막의 막 두께를 두껍게 할 필요가 발생해버린다. 또한, 차광막의 굴절률 n이 상승함에 따라서, 차광막의 위상차가 커져버린다. 차광막의 굴절률 n의 상승, 소쇠 계수 k의 저하는 모두 차광막의 EMF 바이어스가 커지는 것으로 이어진다. 이 때문에, 질화규소계 재료의 차광막의 굴절률 n과 소쇠 계수 k를 소정의 범위가 되도록 제어할 필요가 있다.
여기서, 본 발명자들은, 바이너리 마스크를 제조하기 위한 마스크 블랭크의 차광막이, 소정의 광학 농도(OD=3.0 이상)를 가지면서, EMF 바이어스가 충분히 저감된다는 2개의 조건을 동시에 충족하는 것이 가능한 차광막의 굴절률 n과 소쇠 계수 k의 관계에 대하여, 예의 연구를 행하였다. 그 결과, 이후에 나타내는 구성의 차광막이면, ArF 노광광에 대한 소정의 광학 농도를 확보할 수 있고, 나아가 차광막의 EMF 바이어스를 충분히 저감할 수 있다는 결론에 이르러, 본 발명을 완성시켰다.
본 발명을 완성시키는 데 있어서, 우선, 차광막의 광학 시뮬레이션을 행하였다. 광학 시뮬레이션에서는, 노광광을 ArF 엑시머 레이저로 하고, 차광막을 광학적으로 균일한 물질로 이루어지는 단층 구조의 박막이라 가정하여, 굴절률 n이 0.8 내지 2.6의 범위 및 소쇠 계수 k가 1.0 내지 2.6의 범위에 있어서, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k의 각각의 값을 바꾸면서, 광학 농도(OD)가 3.0이 될 때의 막 두께 d에 있어서의 위상차 φ 및 표면 반사율 Rf 및 이면 반사율 Rb를 구하였다.
그 후, 이 시뮬레이션 결과를 바탕으로, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와 위상차 φ의 관계, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와 막 두께 d의 관계, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와 표면 반사율 Rf의 관계, 및 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와 이면 반사율 Rb의 관계를 정리하였다. 그리고, 정리한 관계를 바탕으로, 위상차 φ가 90도, 80도, 0도 및 -20도의 각각의 경우에 있어서의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k의 관계(도 1), 막 두께 d가 80㎚, 70㎚ 및 60㎚인 각각의 경우에 있어서의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와의 관계(도 1), 표면 반사율 Rf가 50％, 45％ 및 40％인 각각의 경우에 있어서의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와의 관계(도 1, 도 2), 및 이면 반사율 Rb가 50％, 45％ 및 40％인 각각의 경우에 있어서의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와의 관계(도 2)를 구하였다. 도 1 및 도 2는, 이와 같이 하여 구해진 관계를 플롯한 것이다.
도 1은, 시뮬레이션 결과로부터 도출된, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와, 막 두께 d, 위상차 φ 및 표면 반사율 Rf의 관계를 나타내는 도면이다. 도 2는, 시뮬레이션 결과로부터 도출된, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k와, 표면 반사율 Rf 및 이면 반사율 Rb의 관계를 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2에서는, 각각의 관계로부터 얻어지는 근사 곡선도 나타내고 있다. 또한, 이하의 식 (a) 내지 식 (m)의 근사 곡선을 얻기 위해서 사용한 데이터는, 도 1 및 도 2 중에 플롯되어 있는 데이터이다. 또한, 이하의 각 근사 곡선은, 산출 방식에 의해 다소 변동한다. 그러나, 그 근사식의 변동으로 발생하는 굴절률 n 및 소쇠 계수 k의 범위의 변동이, 차광막의 위상차, 막 두께, 표면 반사율 및 이면 반사율에 미치는 영향은 작아, 허용되는 범위이다.
도 1 중에 도시된, 위상차 φ가 90도인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (a)로 표시되고, 위상차 φ가 80도인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (b)로 표시되고, 위상차 φ가 -20도인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (c)로 표시되며, 위상차 φ가 0도인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (d)로 표시된다.
도 1 중에 도시된, 막 두께 d가 80㎚인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (e)로 표시되고, 막 두께 d가 70㎚인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (f)로 표시되며, 막 두께 d가 60㎚인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (g)로 표시된다.
도 1 및 도 2 중에 도시된, 표면 반사율 Rf가 50％인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (h)로 표시되고, 표면 반사율 Rf가 45％인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (i)로 표시되며, 표면 반사율 Rf가 40％인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (j)로 표시된다. 또한, 식 (i)의 근사 곡선을 얻는 데 있어서, 굴절률 n이 2.4 부근에서 2.6 부근에 걸쳐 플롯되어 있는 2점의 데이터는 사용하지 않는다. 또한, 식 (j)의 근사 곡선을 얻는 데 있어서, 굴절률 n이 2.4 부근에서 2.6 부근에 걸쳐 플롯되어 있는 1점의 데이터는 사용하지 않는다.
도 2 중에 도시된, 이면 반사율 Rb가 50％인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (k)로 표시되고, 이면 반사율 Rb가 45％인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (l)로 표시되며, 이면 반사율 Rb가 40％인 경우의 근사 곡선은, 이하의 식 (m)으로 표시된다.
이하의 식 (1)은, ArF 노광광에 있어서의 차광막(OD=3.0)의 위상차 φ를 90도 이하로 하기 위해서 필요한 조건을 나타낸다. 이하의 식 (2)는, 차광막(OD=3.0)의 막 두께를 80㎚ 이하로 하기 위해서 필요한 조건을 나타낸다. 이하의 식 (3)은, ArF 노광광에 대한 차광막(OD=3.0)의 표면 반사율을 50％ 이하로 하기 위해서 필요한 조건을 나타낸다.
식 (1)과 식 (2)의 관계를 동시에 충족할 때, OD가 3.0인 차광막의 막 두께를 80㎚ 이하로 하면서, 그 차광막의 위상차 φ를 90도 이하로 할 수 있기 때문에, 차광막의 패턴의 EMF 바이어스가 저감되어, 이 차광막을 갖는 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때의 부하도 경감된다. 또한, 식 (3)의 관계를 충족할 때, OD가 3.0인 차광막의 표면 반사율을 50％ 이하로 할 수 있기 때문에, 전사 노광 시의 투영 광학 상(像)의 열화를 억제하기 쉽다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 표면 반사율이 50％ 이하일 때, 이면 반사율도 50％ 이하이기 때문에, 식 (3)의 관계를 충족할 때, 차광막의 이면 반사에 기인하는 전사 노광 시의 투영 광학 상의 열화를 억제하기 쉽다.
이하의 식 (4)는, ArF 노광광에 있어서의 차광막(OD=3.0)의 위상차 φ를 80도 이하로 하기 위해서 필요한 조건을 나타낸다. 이하의 식 (5)는, ArF 노광광에 있어서의 차광막(OD=3.0)의 위상차 φ를 -20도 이상으로 하기 위해서 필요한 조건을 나타내고, 이하의 식 (6)은, ArF 노광광에 있어서의 차광막(OD=3.0)의 위상차 φ를 0도 이상으로 하기 위해서 필요한 조건을 나타낸다.
식 (4)의 관계를 충족할 때, OD가 3.0인 차광막의 위상차 φ를 80도 이하로 할 수 있기 때문에, 차광막의 패턴의 EMF 바이어스가 보다 저감되어, 이 차광막을 갖는 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때의 부하도 보다 경감된다.
식 (5)의 관계를 충족할 때, OD가 3.0인 차광막의 위상차 φ를 -20도 이상으로 할 수 있고, 식 (6)의 관계를 충족할 때, OD가 3.0인 차광막의 위상차 φ를 0도 이상으로 할 수 있다.
이하의 식 (7)은, 차광막(OD=3.0)의 막 두께를 70㎚ 이하로 하기 위해서 필요한 조건을 나타내고, 또한, 이하의 식 (8)은, 차광막(OD=3.0)의 막 두께를 60㎚ 이하로 하기 위해서 필요한 조건을 나타낸다.
식 (7)의 관계를 충족할 때, OD가 3.0인 차광막의 막 두께를 70㎚ 이하로 할 수 있기 때문에, 차광막의 패턴의 EMF 바이어스가 보다 저감되고, 또한, 식 (8)의 관계를 충족할 때, OD가 3.0인 차광막의 막 두께를 60㎚ 이하로 할 수 있기 때문에, 차광막의 패턴의 EMF 바이어스가 더 저감된다.
이하의 식 (9)는, ArF 노광광에 대한 차광막(OD=3.0)의 표면 반사율을 45％ 이하로 하기 위해서 필요한 조건을 나타내고, 이하의 식 (10)은, ArF 노광광에 대한 차광막(OD=3.0)의 표면 반사율을 40％ 이하로 하기 위해서 필요한 조건을 나타낸다.
식 (9)의 관계를 충족할 때, OD가 3.0인 차광막의 표면 반사율을 45％ 이하로 할 수 있기 때문에, 전사 노광 시의 투영 광학 상의 열화를 보다 억제하기 쉽고, 또한, 식 (10)의 관계를 충족할 때, OD가 3.0인 차광막의 표면 반사율을 40％ 이하로 할 수 있기 때문에, 전사 노광 시의 투영 광학 상의 열화를 더욱 억제하기 쉽다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 표면 반사율이 45％ 이하일 때, 이면 반사율도 45％ 이하이기 때문에, 식 (9)의 관계를 충족할 때, 이면 반사에 기인하는 전사 노광 시의 투영 광학 상의 열화를 보다 억제하기 쉽고, 또한, 표면 반사율이 40％ 이하일 때, 이면 반사율도 40％ 이하이기 때문에, 식 (10)의 관계를 충족할 때, 이면 반사에 기인하는 전사 노광 시의 투영 광학 상의 열화를 더욱 억제하기 쉽다.
다음으로, 본 발명의 각 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 마스크 블랭크(100)의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시한 마스크 블랭크(100)는, 투광성 기판(1) 위에, 차광막(2) 및 하드마스크막(3)이 이 순서로 적층된 구조를 갖는다.
[투광성 기판]
투광성 기판(1)은, 규소와 산소를 함유하는 재료로 이루어지고, 합성 석영 유리, 석영 유리, 알루미노실리케이트 유리, 소다석회 유리, 저열팽창 유리(SiO2-TiO2유리 등) 등의 유리 재료로 형성할 수 있다. 이들 중에서도, 합성 석영 유리는, ArF 노광광에 대한 투과율이 높아, 마스크 블랭크의 투광성 기판을 형성하는 재료로서 특히 바람직하다.
[차광막]
차광막(2)은, 질화규소계 재료로 형성된 단층막이다. 본 발명에 있어서의 질화규소계 재료는, 규소와 질소로 이루어지는 재료, 또는 반금속 원소 및 비금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소와 규소와 질소로 이루어지는 재료이다. 또한, 단층막으로 함으로써, 제조 공정수가 적어져서 생산 효율이 높아짐과 함께 결함을 포함하는 제조 품질 관리가 용이해진다. 또한, 차광막(2)은, 질화규소계 재료로 형성되기 때문에, ArF 내광성이 높다.
차광막(2)은, 규소 외에, 어느 반금속 원소를 함유해도 된다. 이 반금속 원소 중에서도, 붕소, 게르마늄, 안티몬 및 텔루륨으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유시키면, 스퍼터링 타깃으로서 사용하는 규소의 도전성을 높이는 것을 기대할 수 있기 때문에, 바람직하다.
또한, 차광막(2)은, 질소 외에, 어느 비금속 원소를 함유해도 된다. 본 발명에 있어서의 비금속 원소는, 협의의 비금속 원소(질소, 탄소, 산소, 인, 황, 셀레늄, 수소), 할로겐(불소, 염소, 브롬, 요오드 등) 및 희가스를 포함하는 것을 의미한다. 이 비금속 원소 중에서도, 탄소, 불소 및 수소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유시키면 바람직하다. 차광막(2)은, 후술하는 투광성 기판(1)측의 표층 및 투광성 기판(1)과는 반대측의 표층을 제외하고, 산소의 함유량을 5원자％ 이하로 억제하는 것이 바람직하고, 3원자％ 이하로 하는 것이 보다 바람직하며, 적극적으로 산소를 함유시키는 것을 하지 않는(X선 광전자 분광 분석 등에 의한 조성 분석을 했을 때 검출 하한값 이하) 것이 더욱 바람직하다. 질화규소계 재료에 산소를 함유시키면, 소쇠 계수 k가 저하되어, 충분한 차광 성능이 얻어지기 어려워진다. 또한, 투광성 기판(1)은, 합성 석영 유리 등의 산화규소를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것이 일반적이다. 차광막(2)이 투광성 기판(1)의 표면에 접하여 배치되는 경우, 차광막(2)이 산소를 함유하면, 산소를 포함하는 질화규소계 재료막의 조성과 투광성 기판의 조성의 차가 작아져서, 차광막(2)에 패턴을 형성할 때 행해지는 불소계 가스에 의한 건식 에칭에 있어서, 투광성 기판(1)에 접하는 차광막(2)과 투광성 기판(1)의 사이에서 에칭 선택성이 얻어지기 어려워지는 경우가 있다. 또한, 차광막(2)의 산소 함유량이 많으면, EB 결함 수정을 행했을 때의 수정 레이트가 대폭 느려진다.
희가스는, 반응성 스퍼터링으로 차광막(2)을 성막할 때 성막실 내에 존재함으로써 성막 속도를 크게 하여, 생산성을 향상시킬 수 있는 원소이다. 이 희가스가 플라스마화하고, 타깃에 충돌함으로써 타깃으로부터 타깃 구성 원소가 튀어나오고, 도중에 반응성 가스를 도입하면서, 투광성 기판(1) 위에 차광막(2)이 형성된다. 이 타깃 구성 원소가 타깃으로부터 튀어나오고, 투광성 기판(1)에 부착될 때까지의 동안에 성막실 중의 희가스가 약간 도입된다. 이 반응성 스퍼터링에 필요한 희가스로서 바람직한 것으로서는, 아르곤, 크립톤, 크세논을 들 수 있다. 또한, 차광막(2)의 응력을 완화시키기 위해서, 원자량이 작은 헬륨, 네온을 차광막(2)에 적극적으로 도입시켜도 된다.
차광막(2)은, 규소와 질소로 이루어지는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 희가스는, 상기한 바와 같이 반응성 스퍼터링으로 차광막(2)을 성막할 때 약간 도입된다. 그러나, 희가스는, 박막에 대해서 러더포드 후방 산란 분석(RBS: Rutherford Back-Scattering Spectrometry)이나 X선 광전자 분광 분석(XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy)과 같은 조성 분석을 행해도 검출하는 것이 용이하지 않은 원소이다. 이 때문에, 상기 규소와 질소로 이루어지는 재료에는, 희가스를 함유하는 재료도 포함하고 있다고 간주할 수 있다.
차광막(2)은, 투광성 기판(1)측의 표층과 투광성 기판(1)과는 반대측의 표층을 제외한 영역(이하, 벌크 영역이라고 함)에 있어서의 두께 방향의 질소 함유량의 편차가 5원자％ 이내이면 바람직하고, 3원자％ 이내이면 보다 바람직하다. 편차가 5원자％ 이내이면, 조성이 균일하다고 할 수 있다. 한편, 상기 RBS나 XPS에 의한 조성 분석을 차광막(2)에 대해서 행한 경우, 투광성 기판(1)측의 표층의 분석 결과는, 투광성 기판(1)으로부터의 영향을 받기 때문에, 벌크 영역과 동일한 조성은 되기 어렵다. 또한, 투광성 기판(1)과는 반대측의 표층은, 자연 산화가 일어나기 때문에, 벌크 영역과 동일한 조성으로 되기 어렵다. 또한, 투광성 기판(1)과는 반대측의 표층은, 적극적으로 산소를 함유시키면, 마스크 세정이나 대기 중에서의 보관에 의한 ArF 노광광에 대한 표면 반사율의 변화 등의 차광막(2)의 특성 변화를 억제할 수 있다. 투광성 기판(1)과는 반대측의 표층에 적극적으로 산소를 함유시키는 방법으로서, 차광막(2)을 스퍼터링에 의해 성막한 후에, 대기 중 등의 산소를 함유하는 기체 중에 있어서의 가열 처리, 대기 중 등의 산소를 함유하는 기체 중에서의 플래시 램프 등의 광조사 처리, 오존이나 산소 플라스마를 차광막의 표면에 접촉시키는 처리 등의 후처리를 추가하는 방법을 들 수 있다. 또한, 차광막(2)의 투광성 기판(1)측의 표층은, 차광막(2)의 투광성 기판(1)과의 계면으로부터 반대측의 표층측을 향해서 5㎚의 깊이까지의 범위에 걸친 영역을 의미한다. 또한, 차광막(2)의 투광성 기판(1)과는 반대측의 표층은, 차광막(2)의 투광성 기판(1)과는 반대측의 표면으로부터 투광성 기판(1)측을 향해서 5㎚의 깊이까지의 범위에 걸친 영역을 의미한다.
차광막(2)의 질소 함유량은, 50원자％ 이하이면 바람직하고, 45원자％ 이하이면 보다 바람직하다. 질소 함유량이 50원자％를 초과하면 ArF 노광광에 대한 소쇠 계수 k가 작아져서, 충분한 차광 성능이 얻어지기 어려워진다. 또한, 차광막(2)의 질소 함유량은, 25원자％ 이상이면 바람직하고, 30원자％ 이상이면 보다 바람직하다. 질소 함유량이 25원자％ 미만이면 세정 내성이 부족하기 쉽고, 또한 산화가 일어나기 쉬워, 막의 경시 안정성이 손상되기 쉬워진다. 또한, 차광막(2)에 대해서 EB 결함 수정을 행하는 경우, 자발성 에칭이 발생하기 쉬워진다.
차광막(2)의 규소 함유량은, 50원자％ 이상이면 바람직하고, 55원자％ 이상이면 보다 바람직하다. 규소 함유량이 50원자％ 미만이면 ArF 노광광에 대한 소쇠 계수 k가 작아져서, 충분한 차광 성능이 얻어지기 어려워진다. 또한, 차광막(2)의 규소 함유량은, 75원자％ 이하이면 바람직하고, 70원자％ 이하이면 보다 바람직하다. 규소 함유량이 75원자％를 초과하면 세정 내성이 부족하기 쉽고, 또한 산화가 일어나기 쉬워, 막의 경시 안정성이 손상되기 쉬워진다.
차광막(2)의 두께는, 80㎚ 이하이며, 70㎚ 이하이면 바람직하고, 60㎚ 이하이면 보다 바람직하다. 두께가 80㎚ 이하이면 미세한 차광막의 패턴을 형성하기 쉬워져서, 또한, 차광막의 패턴의 EMF 바이어스가 저감되고, 이 차광막을 갖는 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때의 부하도 경감된다. 또한, 차광막(2)의 두께는, 40㎚ 이상이면 바람직하고, 45㎚ 이상이면 보다 바람직하다. 두께가 40㎚ 미만이면, ArF 노광광에 대한 충분한 차광 성능이 얻어지기 어려워진다.
ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 광학 농도는, 3.0 이상이면 바람직하다. 광학 농도가 3.0 이상이면 충분한 차광 성능이 얻어진다. 이 때문에, 이 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 전사용 마스크를 사용하여 노광을 행했을 때, 그 투영 광학 상(전사 상)의 충분한 콘트라스트가 얻어지기 쉬워진다. 또한, ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 광학 농도는, 4.0 이하이면 바람직하고, 3.5 이하이면 보다 바람직하다. 광학 농도가 4.0을 초과하면, 차광막(2)의 막 두께가 두꺼워져, 미세한 차광막의 패턴을 형성하기 어려워진다.
ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 표면 반사율(투광성 기판(1)과는 반대측의 면의 반사율)은, 50％ 이하이면 바람직하고, 45％ 이하이면 보다 바람직하며, 40％ 이하이면 더욱 바람직하다. 표면 반사율이 50％를 초과하면 ArF 노광광의 반사가 너무 커져서 전사 노광 시의 투영 광학 상이 열화되기 쉬워진다. 또한, ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 표면 반사율은, 20％ 이상이면 바람직하다. 표면 반사율이 20％ 미만이면, 파장 193㎚ 또는 그 근방의 파장 광을 사용하여 마스크 패턴 검사를 행할 때의 패턴 검사 감도가 저하된다.
ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 이면 반사율(투광성 기판(1)측의 면의 반사율)은, 50％ 이하이면 바람직하고, 45％ 이하이면 보다 바람직하고, 40％ 이하이면 더욱 바람직하다. 이면 반사율이 50％를 초과하면 노광광의 반사가 너무 커져서 전사 노광 시의 투영 광학 상이 열화되기 쉬워진다.
ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 위상차는, 90도 이하이고, 80도 이하이면 바람직하다. 위상차가 90도 이하이면, 차광막(2)의 패턴의 EMF 바이어스가 저감되어, 이 차광막을 갖는 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때의 부하도 경감된다. 또한, ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 위상차는, -20도 이상이면 바람직하고, 0도 이상이면 보다 바람직하다.
ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (1) 및 식 (2)로 규정되는 관계를 충족한다. 식 (1)의 관계를 충족하면, ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 위상차를 90도 이하로 할 수 있고, 식 (2)의 관계를 충족하면, 차광막의 두께를 80㎚ 이하로 할 수 있다. 이 때문에, 식 (1) 및 식 (2)의 관계를 충족하면, 차광막(2)의 패턴의 EMF 바이어스가 저감되어, 이 차광막을 갖는 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때의 부하도 경감된다. 또한, ArF 노광광에 대한 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (3)으로 규정되는 관계를 충족하는 것이 바람직하다. 식 (3)의 관계를 충족하면, 차광막(2)의 표면 반사율을 50％ 이하로 할 수 있고, 또한, 상기한 바와 같이, 차광막(2)의 이면 반사율도 50％ 이하로 할 수 있다. 이 때문에, 식 (3)의 관계를 충족하면, 전사 노광 시의 투영 광학 상의 열화를 억제하기 쉬워진다.
ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (4)의 관계를 충족하는 것이 바람직하다. 식 (4)의 관계를 충족하면, ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 위상차를 80도 이하로 할 수 있고, 차광막(2)의 패턴의 EMF 바이어스가 보다 저감되어, 이 차광막을 갖는 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때의 부하도 보다 경감된다. 또한, ArF 노광광에 대한 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (5)의 관계를 충족하는 것이 바람직하고, 이하의 식 (6)의 관계를 충족하는 것이 보다 바람직하다. 식 (5)의 관계를 충족하면, ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 위상차를 -20도 이상으로 할 수 있고, 식 (6)의 관계를 충족하면, ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 위상차를 0도 이상으로 할 수 있다.
ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (7)의 관계를 충족하는 것이 바람직하고, 이하의 식 (8)의 관계를 충족하는 것이 보다 바람직하다. 식 (7)의 관계를 충족하면, 차광막의 두께를 70㎚ 이하로 할 수 있고, 차광막(2)의 패턴의 EMF 바이어스가 보다 저감되어, 이 차광막을 갖는 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때의 부하도 보다 경감된다. 또한, 이하의 식 (8)의 관계를 충족하면, 차광막의 두께를 60㎚ 이하로 할 수 있고, 차광막(2)의 패턴의 EMF 바이어스가 더 저감되어, 이 차광막을 갖는 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때의 부하도 더욱 경감된다.
ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (9)의 관계를 충족하는 것이 바람직하고, 이하의 식 (10)의 관계를 충족하는 것이 보다 바람직하다. 식 (9)의 관계를 충족하면, 차광막(2)의 표면 반사율을 45％ 이하로 할 수 있고, 또한, 상기한 바와 같이, 차광막(2)의 이면 반사율도 45％ 이하로 할 수 있어, 전사 노광 시의 투영 광학 상의 열화를 보다 억제하기 쉬워진다. 또한, 식 (10)의 관계를 충족하면, 차광막(2)의 표면 반사율을 40％ 이하로 할 수 있고, 또한, 상기한 바와 같이, 차광막(2)의 이면 반사율도 40％ 이하로 할 수 있어, 전사 노광 시의 투영 광학 상의 열화를 더욱 억제하기 쉬워진다.
ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 굴절률 n은, 0.8 이상이면 바람직하고, 0.9 이상이면 보다 바람직하고, 1.0 이상이면 더욱 바람직하다. 굴절률 n을 0.8 미만으로 하기 위해서는, 차광막(2)의 질소 함유량을 대폭으로 적게 할 필요가 있다. 이 때문에, 굴절률이 0.8 미만이면, EB 결함 수정을 행할 때 자발성 에칭이 발생하기 쉬워진다.
ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 소쇠 계수 k는, 2.6 이하이면 바람직하고, 2.5 이하이면 보다 바람직하고, 2.4 이하이면 더욱 바람직하다. 소쇠 계수 k가 2.6을 초과하도록 하기 위해서는, 차광막(2)의 질소 함유량을 대폭으로 적게 할 필요가 있다. 이 때문에, 소쇠 계수 k가 2.6을 초과하면, EB 결함 수정을 행할 때 자발성 에칭이 발생하기 쉬워진다.
또한, 차광막(2)은, 투광성 기판(1)과는 반대측의 표층 산화가 진행되고 있다. 이 때문에, 이 차광막(2)의 표층은, 그 이외의 차광막(2)의 영역과는 조성이 상이하고, 광학 특성도 상이하다. 그러나, 본 명세서에서는, 차광막(2)은 막 두께 방향의 광학 특성이 균일한 단층막으로서 다루기로 한다. 따라서, 본 명세서에서는, 차광막(2)의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 차광막(2)의 표층을 포함한 전체에서의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k를 의미한다.
박막의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 그 박막의 조성만으로 결정되는 것은 아니다. 그 박막의 막 밀도 및 결정 상태 등도, 굴절률 n 및 소쇠 계수 k를 좌우하는 요소이다. 이 때문에, 반응성 스퍼터링으로 차광막(2)을 성막할 때의 여러 조건을 조정하여, 차광막(2)이 원하는 굴절률 n 및 소쇠 계수 k로 되고, ArF 노광광에 대한 광학 농도, 표면 반사율, 이면 반사율 및 위상차가 규정의 값에 수렴되도록 성막한다. 차광막(2)을, 상기 굴절률 n 및 소쇠 계수 k의 범위로 하기 위해서는, 반응성 스퍼터링으로 성막할 때 희가스와 반응성 가스의 혼합 가스의 비율을 조정하는 것만으로 한정되지 않는다. 반응성 스퍼터링에서 성막할 때에 있어서의 성막실 내의 압력, 타깃에 인가하는 전력, 타깃과 투광성 기판 사이의 거리 등의 위치 관계 등 다방면에 걸친다. 또한, 이들 성막 조건은 성막 장치에 고유한 것이며, 형성되는 차광막(2)이 원하는 굴절률 n 및 소쇠 계수 k가 되도록 적절히 조정되는 것이다.
차광막(2)은, 스퍼터링에 의해 형성된다. DC 스퍼터링, RF 스퍼터링 및 이온빔 스퍼터링 등의 어느 스퍼터링도 적용 가능하다. 도전성이 낮은 타깃(규소 타깃, 반금속 원소를 함유하지 않거나 혹은 함유량이 적은 규소 화합물 타깃 등)을 사용하는 경우에 있어서는, RF 스퍼터링이나 이온빔 스퍼터링을 적용하는 것이 바람직하지만, 성막 레이트를 고려하면, RF 스퍼터링을 적용하는 것이 보다 바람직하다.
차광막(2)은, 규소 타깃 또는 규소에 반금속 원소 및 비금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 이루어지는 타깃을 사용하고, 질소계 가스와 희가스를 포함하는 스퍼터링 가스 중에서의 반응성 스퍼터링에 의해, 형성된다.
차광막(2)을 형성할 때에 스퍼터링 가스로서 사용하는 질소계 가스는, 질소를 함유하는 가스이면 어느 가스도 적용 가능하다. 상기한 바와 같이, 차광막(2)은, 그 표층을 제외하고 산소 함유량을 낮게 억제하는 것이 바람직하기 때문에, 산소를 함유하지 않는 질소계 가스를 적용하는 것이 바람직하고, 질소 가스(N2 가스)를 적용하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 차광막(2)을 형성할 때 스퍼터링 가스로서 사용하는 희가스의 종류에 제한은 없지만, 아르곤, 크립톤, 크세논을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 차광막(2)의 응력을 완화하기 위해서, 원자량이 작은 헬륨, 네온을 차광막(2)에 적극적으로 도입시킬 수 있다.
[하드마스크막]
차광막(2)을 구비하는 마스크 블랭크(100)에 있어서, 차광막(2) 위에 차광막(2)을 에칭할 때 사용되는 에칭 가스에 대해서 에칭 선택성을 갖는 재료로 형성된 하드마스크막(3)을 더욱 적층시킨 구성으로 하는 것이 바람직하다. 차광막(2)은, 소정의 광학 농도를 확보할 필요가 있기 때문에, 그 두께를 저감하는 데에는 한계가 있다. 하드마스크막(3)은, 그 바로 아래의 차광막(2)에 패턴을 형성하는 건식 에칭이 끝날 때까지의 동안, 에칭 마스크로서 기능하는 것이 가능한 만큼의 막의 두께가 있으면 충분하며, 기본적으로 광학 특성의 제한을 받지 않는다. 이 때문에, 하드마스크막(3)의 두께는 차광막(2)의 두께에 비하여 대폭으로 얇게 할 수 있다. 그리고, 유기계 재료의 레지스트막은, 이 하드마스크막(3)에 패턴을 형성하는 건식 에칭이 끝날 때까지의 동안, 에칭 마스크로서 기능하는 만큼의 막의 두께가 있으면 충분하므로, 종래보다도 대폭으로 레지스트막의 두께를 얇게 할 수 있다. 이 때문에, 레지스트 패턴 쓰러짐 등의 문제를 억제할 수 있다.
하드마스크막(3)은, 크롬(Cr)을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 크롬을 함유하는 재료는, SF6 등의 불소계 가스를 사용한 건식 에칭에 대해서 특히 높은 건식 에칭 내성을 갖고 있다. 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 박막은, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 건식 에칭으로 패터닝되는 것이 일반적이다. 그러나, 이 건식 에칭은 이방성이 그다지 높지 않기 때문에, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 박막을 패터닝할 때의 건식 에칭 시, 패턴의 측벽 방향으로의 에칭(사이드 에칭)이 진행되기 쉽다.
크롬을 함유하는 재료를 차광막에 사용한 경우에는, 차광막(2)의 막 두께가 상대적으로 두꺼우므로, 차광막(2)의 건식 에칭 시에 사이드 에칭의 문제가 발생하지만, 하드마스크막(3)으로서 크롬을 함유하는 재료를 사용한 경우는, 하드마스크막(3)의 막 두께가 상대적으로 얇으므로, 사이드 에칭에 기인하는 문제는 발생되기 어렵다.
크롬을 함유하는 재료로서는, 크롬 금속 외에, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 붕소 및 불소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료, 예를 들어 CrN, CrC, CrON, CrCO, CrCON 등을 들 수 있다. 크롬 금속에 이들의 원소가 첨가되면 그 막은 아몰퍼스 구조의 막이 되기 쉬워, 그 막의 표면 조도 및 차광막(2)을 건식 에칭했을 때의 라인 에지 러프니스가 억제되므로 바람직하다.
또한, 하드마스크막(3)의 건식 에칭의 관점에서도, 하드마스크막(3)을 형성하는 재료로서는, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 붕소 및 불소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
크롬계 재료는, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스로 에칭되지만, 크롬 금속은 이 에칭 가스에 대한 에칭 레이트가 그다지 높지 않다. 크롬에 산소, 질소, 탄소, 붕소 및 불소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유시킴으로써, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스의 에칭 가스에 대한 에칭 레이트를 높이는 것이 가능해진다.
또한, CrCO로 이루어지는 하드마스크막(3)은, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 의한 건식 에칭에 대해서, 사이드 에칭이 커지기 쉬운 질소를 함유하지 않고, 사이드 에칭을 억제하는 탄소를 함유하며, 나아가 에칭 레이트가 향상되는 산소를 함유하고 있기 때문에, 특히 바람직하다. 또한, 하드마스크막(3)을 형성하는 크롬을 함유하는 재료에, 인듐, 몰리브덴 및 주석 중 1개 이상의 원소를 함유시켜도 된다. 인듐, 몰리브덴 및 주석 중 1개 이상의 원소를 함유시킴으로써, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 대한 에칭 레이트를 보다 높게 할 수 있다.
크롬을 함유하는 재료 이외의, 하드마스크막(3)을 형성하는 재료로서는, 탄탈륨(Ta)이나 텅스텐(W) 등의 금속 외에, 탄탈륨 등의 금속을 함유하는 재료도 적용 가능하다. 예를 들어, 이 경우에 있어서의 탄탈륨을 함유하는 재료로서는, 탄탈륨 금속 외에, 탄탈륨에 질소, 붕소 및 탄소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유시킨 재료 등을 들 수 있다. 그 구체예로서는, Ta, TaN, TaO, TaON, TaBN, TaBO, TaBON, TaCN, TaCO, TaCON, TaBCN, TaBOCN 등을 들 수 있다.
마스크 블랭크(100)에 있어서, 하드마스크막(3)의 표면에 접하여, 유기계 재료의 레지스트막이 100㎚ 이하인 막 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. DRAM hp32㎚ 세대에 대응하는 미세 패턴의 경우, 하드마스크막(3)에 형성할 전사 패턴에, 선 폭이 40㎚인 SRAF(Sub-Resolution Assist Feature)가 마련되는 경우가 있다. 그러나, 이 경우에도, 레지스트 패턴의 단면 애스펙트비가 1:2.5로 낮게 할 수 있으므로, 레지스트막의 현상 시, 린스 시 등에 레지스트 패턴이 도괴되는 것이나 탈리하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 레지스트막은, 막 두께가 80㎚ 이하이면 보다 바람직하다.
마스크 블랭크(100)에 있어서 하드마스크막(3)을 마련하지 않고 차광막(2)에 접하여 레지스트막을 직접 형성하는 것도 가능하다. 이 경우는, 구조가 간단하여, 전사용 마스크를 제조할 때도 하드마스크막(3)의 건식 에칭이 불필요해지기 때문에, 제조 공정수를 삭감하는 것이 가능해진다. 또한, 이 경우, 차광막(2)에 대해서 HMDS(hexamethyldisilazane) 등의 표면 처리를 행하고 나서 레지스트막을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 마스크 블랭크는, 하기에 기재한 바와 같이, 바이너리 마스크 용도에 적합한 마스크 블랭크이지만, 바이너리 마스크용으로 한정되는 것이 아니라, 레벤슨형 위상 시프트 마스크용 마스크 블랭크, 혹은 CPL(Chromeless Phase Lithography) 마스크용 마스크 블랭크로서도 사용할 수 있다.
[전사용 마스크]
도 4에, 본 발명의 실시 형태인 마스크 블랭크(100)로부터 전사용 마스크(바이너리 마스크)(200)를 제조하는 공정의 단면 모식도를 나타낸다.
도 4에 도시한 전사용 마스크(200)의 제조 방법은, 상기 마스크 블랭크(100)를 사용하는 것으로서, 건식 에칭에 의해 하드마스크막(3)에 전사 패턴을 형성하는 공정과, 전사 패턴을 갖는 하드마스크막(3)(하드마스크 패턴(3a))을 마스크로 하는 건식 에칭에 의해 차광막(2)에 전사 패턴을 형성하는 공정과, 하드마스크 패턴(3a)를 제거하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이하, 도 4에 도시한 제조 공정에 따라서, 전사용 마스크(200)의 제조 방법의 일례를 설명한다. 또한, 이 예에서는, 차광막(2)에는 규소와 질소를 함유하는 재료를 적용하고, 하드마스크막(3)에는 크롬을 함유하는 재료를 적용하고 있다.
우선, 마스크 블랭크(100)(도 4의 (a) 참조)를 준비하고, 하드마스크막(3)에 접하여, 레지스트막을 스핀 도포법에 의해 형성한다. 이어서, 레지스트막에 대해서, 차광막(2)에 형성할 전사 패턴을 노광 묘화하고, 또한 현상 처리 등의 소정의 처리를 행하여, 레지스트 패턴(4a)을 형성한다(도 4의 (b) 참조).
계속해서, 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 하고, 염소와 산소의 혼합 가스 등의 염소계 가스를 사용한 건식 에칭을 행하여, 하드마스크막(3)에 패턴(하드마스크 패턴(3a))을 형성한다(도 4의 (c) 참조). 염소계 가스로서는, Cl이 포함되어 있으면 특별히 제한은 없으며, 예를 들어 Cl2, SiCl2, CHCl3, CH2Cl2, BCl3 등을 들 수 있다. 염소와 산소의 혼합 가스를 사용하는 경우에는, 예를 들어 그 가스 유량비를 Cl2:O2=4:1로 하면 된다.
다음으로, 애싱이나 레지스트 박리액을 사용하여 레지스트 패턴(4a)을 제거한다(도 4의 (d) 참조).
계속해서, 하드마스크 패턴(3a)을 마스크로 하고, 불소계 가스를 사용한 건식 에칭을 행하여, 차광막(2)에 패턴(차광막 패턴(2a))을 형성한다(도 4의 (e) 참조). 불소계 가스로서는, F를 포함하는 것이면 사용할 수 있지만, SF6이 적합하다. SF6 이외에, 예를 들어 CHF3, CF4, C2F6, C4F8 등을 들 수 있지만, C를 포함하는 불소계 가스는, 유리 재료의 투광성 기판(1)에 대한 에칭 레이트가 비교적 높다. SF6은 투광성 기판(1)에 대한 대미지가 작으므로 바람직하다. 또한, SF6에 He 등을 첨가하면 더욱 좋다.
그 후, 크롬 에칭액을 사용하여 하드마스크 패턴(3a)을 제거하고, 세정 등의 소정의 처리를 거쳐, 전사용 마스크(200)를 얻는다(도 4의 (f) 참조). 또한, 이 하드마스크 패턴(3a)의 제거 공정은, 염소와 산소의 혼합 가스를 사용한 건식 에칭으로 행해도 된다. 여기서, 크롬 에칭액으로서는, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 혼합물을 들 수 있다.
도 4에 도시한 제조 방법에 의해 제조된 전사용 마스크(200)는, 투광성 기판(1) 위에, 전사 패턴을 갖는 차광막(2)(차광막 패턴(2a))을 구비한 바이너리 마스크이다. 차광막(2)은, 규소와 질소를 함유하는 재료로 형성된 단층막이며, ArF 노광광에 대한 광학 농도가 3.0 이상이며, ArF 노광광에 대한 차광막(2)의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k가, 이하의 식 (1)과 식 (2)로 규정되는 관계를 동시에 충족하는 것을 특징으로 한다.
전사용 마스크(200)에 있어서의 투광성 기판(1), 차광막(2)에 관한 사항에 대해서는, 마스크 블랭크(100)의 투광성 기판(1), 차광막(2)에 관한 사항과 마찬가지의 기술적 특징을 갖고 있다.
전사용 마스크(200)는, 차광막 패턴(2a)의 광학 농도가 3.0 이상이며, ArF 노광광에 대한 차광막 패턴(2a)의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k가, 식 (1)과 식 (2)로 규정되는 관계를 동시에 충족한다. 이 때문에, 차광막 패턴(2a)이, ArF 노광광에 대한 높은 차광 성능을 갖는다. 또한, 차광막(2)의 패턴의 EMF 바이어스를 저감시킬 수 있기 때문에, 큰 부하를 걸지 않고, 전사용 마스크(200)를 제작할 수 있다.
또한, 여기에서는 전사용 마스크(200)가 바이너리 마스크인 경우를 설명하였지만, 본 발명의 전사용 마스크는 바이너리 마스크에 한정되지 않고, 레벤슨형 위상 시프트 마스크 및 CPL 마스크에 대해서도 적용할 수 있다. 즉, 레벤슨형 위상 시프트 마스크의 경우에는, 그 차광막에 본 발명의 차광막을 사용할 수 있다. 또한, CPL 마스크의 경우에는, 주로 외주의 차광대를 포함하는 영역에 본 발명의 차광막을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법은, 상기 전사용 마스크(200) 또는 상기 마스크 블랭크(100)를 사용하여 제조된 전사용 마스크(200)를 사용하여, 반도체 기판 위의 레지스트막에 패턴을 노광 전사하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 전사용 마스크(200)나 마스크 블랭크(100)는, 상기한 바와 같은 효과를 갖기 때문에, ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하는 노광 장치의 마스크 스테이지에 전사용 마스크(200)를 세트하고, 반도체 디바이스상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사할 때, 반도체 디바이스상의 레지스트막에, 높은 CD 정밀도로 전사 패턴을 전사할 수 있다. 이 때문에, 이 레지스트막의 패턴을 마스크로 하여, 하층 막을 건식 에칭하여 회로 패턴을 형성한 경우, 정밀도 부족에 기인하는 배선 단락이나 단선이 없는 고정밀도의 회로 패턴을 형성할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해, 본 발명의 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
[마스크 블랭크의 제조]
주 표면의 치수가 약 152㎜×약 152㎜이고, 두께가 약 6.25㎜인 합성 석영 유리로 이루어지는 투광성 기판(1)을 준비하였다. 이 투광성 기판(1)은, 단부면 및 주 표면이 소정의 표면 조도로 연마되고, 그 후, 소정의 세정 처리 및 건조 처리가 실시된 것이었다.
다음으로, 매엽식 RF 스퍼터 장치 내에 투광성 기판(1)을 설치하고, 규소(Si)타깃을 사용하여, 크립톤(Kr), 헬륨(He) 및 질소(N2)의 혼합 가스를 스퍼터링 가스로 하고, RF 전원의 전력을 소정의 값으로 하여, 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)에 의해, 투광성 기판(1) 위에 규소와 질소로 이루어지는 차광막(2)을 58.8㎚의 두께로 형성하였다.
다음으로, 막의 응력 조정을 목적으로, 이 차광막(2)이 형성된 투광성 기판(1)에 대해서, 대기 중에 있어서 가열 온도 500℃, 처리 시간 1시간의 조건에서 가열 처리를 행하였다.
분광 광도계(아질렌트 테크놀로지사제 Cary4000)를 사용하여, 파장 193㎚에 있어서의 가열 처리 후의 차광막(2)의 광학 농도(OD)를 측정한바, 그 값은 3.00이었다. 이 결과로부터, 실시예 1의 마스크 블랭크는, 높은 차광 성능을 갖고 있다.
위상 시프트량 측정 장치(레이저텍사제 MPM-193)를 사용하여 파장 193㎚에 있어서의 가열 처리 후의 차광막(2)의 위상차를 측정한바, 그 값은 75.2도였다.
분광 광도계(히타치사제, U-4100)를 사용하여, 파장 193㎚에 있어서의 가열 처리 후의 차광막(2)의 표면 반사율 및 이면 반사율을 측정한바, 그 값은 각각 37.1％, 30.0％였다. 이 결과로부터, 실시예 1의 마스크 블랭크를 사용하여 제조된 전사용 마스크는, 전사 노광 시의 투영 광학 상의 열화를 억제할 수 있다.
분광 엘립소미터(J. A. Woollam사제 M-2000D)를 사용하여, 파장 193㎚에 있어서의 가열 처리 후의 차광막(2)의 굴절률 n과 소쇠 계수 k를 측정하였다. 파장 193㎚에 있어서의 굴절률 n은 1.83, 소쇠 계수 k는 1.79였다. 이 굴절률 n과 소쇠 계수 k의 값으로부터, 차광막(2)의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 상기 식 (4), 식 (6), 식 (8) 및 식 (10)의 조건을 충족하고, 상기 막 두께, 광학 농도, 위상차, 표면 반사율 및 이면 반사율의 각각의 값과 정합한다. 또한, 차광막(2)의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 상기 식 (4), 식 (8) 및 식 (10)의 조건을 충족하기 때문에, 상기 식 (1), 식 (2) 및 식 (3)의 조건도 충족한다.
다음으로, 이 실시예 1의 차광막(2)에 대하여, EMF 바이어스를 산출하는 광학 시뮬레이션을 행하였다. 이 광학 시뮬레이션에 있어서는, 상기 측정에서 얻어진 차광막(2)의 굴절률 n, 소쇠 계수 k 및 막 두께 d를 입력값으로 하여 사용하였다. 또한, 광학 시뮬레이션에 적용하는 설계 패턴으로서는, DRAM 하프 피치(hp) 40㎚의 라인 앤 스페이스 패턴을 적용하였다. 광학 시뮬레이션에 적용하는 노광광의 조명 조건으로서는, 2극 조명(Dipole Illumination)을 설정하였다. EMF 바이어스는, TMA에 의한 광학 시뮬레이션으로 산출된 바이어스(보정량)와, EMF 효과를 고려한 시뮬레이션으로 산출된 바이어스(보정량)의 차를 취함으로써 산출하였다. 그 결과, EMF 바이어스는 0.5㎚였다. 이 결과로부터, 실시예 1의 마스크 블랭크는, EMF 바이어스가 충분히 저감되었다고 할 수 있다. 또한, 이 실시예 1의 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때의 설계 패턴의 보정 계산에 따른 부하가 경감되어, 실제로 차광막(2)에 형성하는 패턴의 복잡화도 억제할 수 있다고 할 수 있다.
다음으로, 매엽식 DC 스퍼터 장치 내에 가열 처리 후의 차광막(2)이 형성된 투광성 기판(1)을 설치하고, 크롬(Cr) 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기에서 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)을 행하고, 막 두께 5㎚의 CrN막으로 이루어지는 하드마스크막(3)을 성막하였다. XPS로 측정한 이 막의 막 조성비는, Cr이 75원자％, N이 25원자％였다. 그리고, 차광막(2)에서 행한 가열 처리보다 낮은 온도(280℃)로 열처리를 행하여, 하드마스크막(3)의 응력 조정을 행하였다.
이상의 수순에 의해, 투광성 기판(1) 위에 차광막(2) 및 하드마스크막(3)이 적층한 구조를 구비하는 마스크 블랭크(100)를 제조하였다.
[전사용 마스크의 제조]
다음으로, 이 실시예 1의 마스크 블랭크(100)를 사용하여, 이하의 수순으로 실시예 1의 전사용 마스크(바이너리 마스크)(200)를 제조하였다.
우선, 실시예 1의 마스크 블랭크(100)(도 4의 (a) 참조)를 준비하고, 하드마스크막(3)의 표면에 접하여, 전자선 묘화용 화학 증폭형 레지스트로 이루어지는 레지스트막을 막 두께 80㎚로 형성하였다. 이어서, 이 레지스트막에 대해서, 차광막(2)에 형성할 전사 패턴을 전자선 묘화하고, 소정의 현상 처리 및 세정 처리를 행하여, 레지스트 패턴(4a)을 형성하였다(도 4의 (b) 참조).
다음으로, 레지스트 패턴(4a)을 마스크로 하고, 염소와 산소의 혼합 가스(가스 유량비 Cl2:O2=4:1)를 사용한 건식 에칭을 행하여, 하드마스크막(3)에 패턴(하드마스크 패턴(3a))을 형성하였다(도 4의 (c) 참조).
다음으로, 레지스트 패턴(4a)을 제거하였다(도 4의 (d) 참조). 계속해서, 하드마스크 패턴(3a)을 마스크로 하고, 불소계 가스(SF6과 He의 혼합 가스)를 사용한 건식 에칭을 행하여, 차광막(2)에 패턴(차광막 패턴(2a))을 형성하였다(도 4의 (e) 참조).
그 후, 질산제2세륨암모늄과 과염소산을 포함하는 크롬 에칭액을 사용하여 하드마스크 패턴(3a)을 제거하고, 세정 등의 소정의 처리를 거쳐, 전사용 마스크(200)를 얻었다(도 4의 (f) 참조).
실시예 1의 전사용 마스크(200)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스상의 레지스트막에 노광 전사를 행한 결과, 반도체 디바이스상의 레지스트막에, 높은 CD 정밀도로 전사 패턴을 전사할 수 있었다.
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(비교예 1)
[마스크 블랭크의 제조]
비교예 1의 마스크 블랭크는, 차광막을 하기와 같이 한 이외에는, 실시예 1의 마스크 블랭크(100)와 마찬가지인 수순으로 제조되었다.
비교예 1의 차광막의 형성 방법은 이하와 같다.
매엽식 RF 스퍼터 장치 내에 투광성 기판(1)을 설치하고, 규소(Si) 타깃을 사용하여, 크립톤(Kr), 헬륨(He) 및 질소(N2)의 혼합 가스를 스퍼터링 가스로 하고, RF 전원의 전력을 소정의 값으로 하여, 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)에 의해, 투광성 기판(1) 위에, 규소 및 질소로 이루어지는 차광막을 69.5㎚의 두께로 형성하였다.
다음으로, 막의 응력 조정을 목적으로, 이 차광막이 형성된 투광성 기판(1)에 대해서, 대기 중에 있어서 가열 온도 500℃, 처리 시간 1시간의 조건에서 가열 처리를 행하였다.
실시예 1과 마찬가지로, 가열 처리 후의 차광막 광학 농도(OD)를 측정한바, 그 값은 3.01이었다. 이 결과로부터, 비교예 1의 마스크 블랭크는, 충분한 차광 성능을 갖고 있다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 가열 처리 후의 차광막 위상차를 측정하였지만, 그 값은 측정할 수 없었다. 그래서, 가열 처리 후의 차광막의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k에 기초하여 시뮬레이션에 의해 위상차를 구한바, 그 값은 129.9도였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 가열 처리 후의 차광막 표면 반사율 및 이면 반사율을 측정한바, 그 값은 각각 29.4％, 19.6％였다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 가열 처리 후의 차광막(2)의 굴절률 n과 소쇠 계수 k를 측정한바, 굴절률 n은 2.10, 소쇠 계수 k는 1.51이었다. 이 굴절률 n과 소쇠 계수 k의 값으로부터, 가열 처리 후의 차광막의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 식 (7) 및 식 (10)을 충족하지만, 식 (1)의 조건을 충족하지 않고, 상기 막 두께, 광학 농도, 위상차, 표면 반사율 및 이면 반사율의 각각의 값과 정합한다. 또한, 차광막의 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 식 (7) 및 식 (10)을 충족하기 때문에, 상기 식 (2) 및 식 (3)을 충족하지만, 식 (1)은 충족하지 않는다.
실시예 1과 마찬가지로, 차광막의 EMF 바이어스를 구한바, 8.2㎚였다. 이 결과로부터, 비교예 1의 마스크 블랭크는, EMF 바이어스를 충분히 저감할 수 없다고 할 수 있다. 또한, 이 비교예 1의 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제조할 때의 설계 패턴의 보정 계산에 관한 부하가 과대해지고, 실제로 차광막(2)에 형성하는 패턴도 복잡화한다고 할 수 있다.
[전사용 마스크의 제조]
다음으로, 이 비교예 1의 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 비교예 1의 전사용 마스크(바이너리 마스크)를 제조하였다. 비교예 1의 전사용 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스상의 레지스트막에 노광 전사를 행한 결과, 반도체 디바이스상의 레지스트막에 형성된 전사 패턴의 CD 변동이 컸다.
1: 투광성 기판
2: 차광막
2a: 차광막 패턴
3: 하드마스크막
3a: 하드마스크 패턴
4a: 레지스트 패턴
100: 마스크 블랭크
200: 전사용 마스크(바이너리 마스크)

Claims (12)

  1. 투광성 기판 위에, 차광막을 구비한 마스크 블랭크로서,
    상기 차광막은, 규소와 질소로 이루어지는 재료, 또는 반금속 원소 및 비금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소와 규소와 질소로 이루어지는 재료로 형성된 단층막이며,
    상기 차광막은, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 광학 농도가 3.0 이상이며,
    상기 차광막의 상기 노광광에 대한 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (1)과 식 (2)로 규정되는 관계를 동시에 충족하는
    것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차광막은, 상기 소쇠 계수 k가 2.6 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은, 상기 굴절률 n이 0.8 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막의 상기 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 또한 이하의 식 (3)으로 규정되는 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은, 상기 투광성 기판측의 표층과 상기 투광성 기판과는 반대측의 표층을 제외한 영역에 있어서의 두께 방향의 질소 함유량의 편차가 5원자％ 이내인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막 위에 크롬을 함유하는 재료로 이루어지는 하드마스크막을 구비하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  7. 투광성 기판 위에, 전사 패턴을 갖는 차광막을 구비한 전사용 마스크로서,
    상기 차광막은, 규소와 질소로 이루어지는 재료, 또는 반금속 원소 및 비금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소와 규소와 질소로 이루어지는 재료로 형성된 단층막이며,
    상기 차광막은, ArF 엑시머 레이저의 노광광에 대한 광학 농도가 3.0 이상이며,
    상기 차광막의 상기 노광광에 대한 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 이하의 식 (1)과 식 (2)로 규정되는 관계를 동시에 충족하는
    것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차광막은, 상기 소쇠 계수 k가 2.6 이하인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 차광막은, 상기 굴절률 n이 0.8 이상인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 차광막의 상기 굴절률 n 및 소쇠 계수 k는, 또한 이하의 식 (3)으로 규정되는 관계를 충족하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  11. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 차광막은, 상기 투광성 기판측의 표층과 상기 투광성 기판과는 반대측의 표층을 제외한 영역에 있어서의 두께 방향의 질소 함유량의 편차가 5원자％ 이내인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  12. 제7항 또는 제8항에 기재된 전사용 마스크를 사용하고, 반도체 기판 위의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
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