KR102631490B1 - 포토마스크 블랭크, 포토마스크, 노광 방법, 및 디바이스의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
포토마스크 블랭크는, 기판과, 상기 기판측으로부터 순서대로 적어도 제 1 층 및 제 2 층을 갖는 포토마스크 블랭크로서, 상기 제 1 층은, 크롬을 함유하고, 상기 제 2 층은, 크롬과 산소를 함유하고, 상기 제 2 층의 표면의 산술 평균 높이가 0.245 ㎚ 이상이다.
Description
본 발명은, 포토마스크 블랭크, 포토마스크, 노광 방법, 및 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
투명 기판 상에, 크롬을 함유하는 크롬계 재료에 의한 차광층과, 산화크롬 재료에 의한 복수층으로 이루어지는 적층막에 의한 반사 저감층이 적층된 포토마스크 블랭크가 알려져 있다 (특허문헌 1).
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 포토마스크 블랭크는, 기판과, 상기 기판측으로부터 순서대로 적어도 제 1 층 및 제 2 층을 갖는 포토마스크 블랭크로서, 상기 제 1 층은, 크롬을 함유하고, 상기 제 2 층은, 크롬과 산소를 함유하고, 상기 제 2 층의 표면의 산술 평균 높이가 0.245 ㎚ 이상이다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 포토마스크 블랭크는, 기판과, 상기 기판측으로부터 순서대로 적어도 제 1 층 및 제 2 층을 갖는 포토마스크 블랭크로서, 상기 제 1 층은, 크롬을 함유하고, 상기 제 2 층은, 크롬과 산소를 함유하고, 상기 제 2 층의 표면의 산술 평균 높이와 상기 기판의 표면의 산술 평균 높이의 차가 0.03 ㎚ 이상이다.
본 발명의 제 3 양태에 의하면, 포토마스크는, 제 1 또는 제 2 양태에 의한 포토마스크 블랭크의, 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층이 소정의 패턴상으로 형성되어 이루어지는 포토마스크이다.
본 발명의 제 4 양태에 의하면, 노광 방법은, 제 3 양태에 의한 포토마스크를 통하여, 포토레지스트가 도포된 감광성 기판을 노광한다.
본 발명의 제 5 양태에 의하면, 디바이스의 제조 방법은, 제 4 양태에 의한 노광 방법에 의해 상기 감광성 기판을 노광하는 노광 공정과, 상기 노광된 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 갖는다.
도 1 은, 실시형태에 관련된 포토마스크 블랭크의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 포토마스크 블랭크를 제조하기 위해서 사용 가능한 제조 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 실시예 및 비교예에 관련된 포토마스크 블랭크에 대한 측정 결과를 나타내는 표이다.
도 4 는, 실시예에 관련된 포토마스크 블랭크를 사용하여 제작한 마스크 패턴의 단면 형상을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5 는, 포토마스크를 통하여 감광성 기판을 노광하는 모습을 나타내는 개념도이다.
도 6 은, 비교예에 관련된 포토마스크 블랭크의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 비교예에 관련된 포토마스크 블랭크를 사용하여 제작한 마스크 패턴의 단면 형상을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2 는, 포토마스크 블랭크를 제조하기 위해서 사용 가능한 제조 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3 은, 실시예 및 비교예에 관련된 포토마스크 블랭크에 대한 측정 결과를 나타내는 표이다.
도 4 는, 실시예에 관련된 포토마스크 블랭크를 사용하여 제작한 마스크 패턴의 단면 형상을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5 는, 포토마스크를 통하여 감광성 기판을 노광하는 모습을 나타내는 개념도이다.
도 6 은, 비교예에 관련된 포토마스크 블랭크의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 비교예에 관련된 포토마스크 블랭크를 사용하여 제작한 마스크 패턴의 단면 형상을 설명하기 위한 모식도이다.
(실시형태)
도 1 은, 본 실시형태의 포토마스크 블랭크 (10) 의 구성예를 나타내는 도면이다. 포토마스크 블랭크 (10) 는, 기판 (11) 과, 제 1 층 (이하, 차광층) (12) 과, 제 2 층 (이하, 저반사층) (13) 을 구비한다. 본 실시형태에 있어서의 포토마스크 블랭크 (10) 에 있어서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 저반사층 (13) 의 표면에 소정 레벨의 미세한 요철 (소정의 산술 평균 높이) 을 갖는다. 본 실시형태에서는, 스퍼터링에 의해 저반사층 (13) 의 산소 함유량 (산소의 원자수 농도) 을 조정함으로써, 저반사층 (13) 의 표면에 소정의 산술 평균 높이가 생성되도록 한다. 이하, 본 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
기판 (11) 에는 합성 석영 유리 등의 재료가 사용된다. 또한, 기판 (11) 의 재료로는, 디바이스를 제조할 때의 노광 공정에 사용되는 노광광을 투과시키는 것이면 된다. 차광층 (12) 은, 크롬 (Cr) 을 함유하는 재료에 의해 구성되고, 기판 (11) 에 형성된다. 차광층 (12) 은, 예를 들어, 크롬과 탄소 (C) 와 질소 (N) 를 함유하는 크롬계 재료인 CrCN 막이다. 차광층 (12) 은, 노광 공정시에 사용하는 노광광을 차광하는 기능을 갖는다. 또한, 차광층 (12) 은, 단일의 막으로 구성되어도 되고, 복수의 막을 적층하여 구성되어도 된다.
저반사층 (13) 은, 크롬과 산소 (O) 를 함유하는 재료, 예를 들어, 크롬과 산소와 탄소와 질소를 함유하는 크롬계 재료인 CrOCN 막으로서, 차광층 (12) 에 적층하여 형성된다. 포토마스크 블랭크 (10) 를 사용하여 포토마스크를 제작할 때에는, 저반사층 (13) 의 표면 (차광층 (12) 에 접하는 표면과는 반대측의 표면) 에 포토레지스트가 도포된다. 저반사층 (13) 은, 형성된 포토레지스트층에 노광광에 의해 원하는 패턴을 묘화할 때에, 노광광의 반사를 저감 (억제) 시키는 기능을 갖는다. 이로써, 노광광의 반사에 의해 묘화되는 패턴의 형상 정밀도가 저하되는 것을 방지한다. 또, 차광층 (12) 및 저반사층 (13) 이 원하는 패턴으로 형성된 포토마스크를 통하여 디바이스용 기판을 노광할 때, 포토마스크는, 상기 원하는 패턴이 형성되어 있는 면이 하면 (노광광의 출사측면) 이 되도록 배치되어 사용된다. 이 때, 포토마스크를 통하여 디바이스용 기판에 도달한 노광광이 포토마스크측으로 반사되는 경우가 있다. 그리고, 이 반사된 노광광이 포토마스크 표면으로부터 다시 반사되어 디바이스용 기판에 도달하면, 디바이스용 기판에 있어서의 노광광을 조사해야 할 영역 이외에도 노광광이 조사되어, 노광 불량의 원인이 된다. 그러나, 본 실시형태에 있어서는, 저반사층 (13) 이 형성되어 있기 때문에 포토마스크 표면에서의 노광광의 반사가 저감되고, 저반사층 (13) 을 통과한 노광광은 차광층 (12) 에서 흡수되므로, 상기의 노광 불량을 억제할 수 있다. 또한, 저반사층 (13) 은, 단일의 막으로 구성되어도 되고, 복수의 막을 적층하여 구성되어도 된다.
또한, 포토마스크 블랭크 (10) 는, 예를 들어, FPD (Flat Panel Display) 등의 표시용 디바이스나, LSI (Large Scale Integration) 등의 반도체 디바이스를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크로서 적용될 수 있다. 포토마스크 블랭크 (10) 를 사용하여 포토마스크를 제작하기 위해서는, 예를 들어, 다음에서 설명하는 순서에 의해 실시한다.
포토마스크 블랭크 (10) 의 저반사층 (13) 상에 형성한 포토레지스트층에, 레이저 광, 전자선, 혹은 이온 빔 등의 에너지선에 의해 패턴을 묘화한다. 패턴이 묘화된 포토레지스트층을 현상함으로써, 묘화 부분 또는 비묘화 부분이 제거되어 포토레지스트층에 패턴이 형성된다. 다음으로, 형성된 패턴을 마스크로 하여 웨트 에칭을 실시함으로써, 포토레지스트층에 형성된 패턴에 대응한 형상이, 저반사층 (13) 및 차광층 (12) 에 형성된다. 마지막으로, 마스크로서 기능한 부분의 포토레지스트층을 제거하여 포토마스크가 완성된다.
본 발명자들은, 저반사층 (13) 의 산술 평균 높이와, 저반사층 (13) 의 표면에 형성한 포토레지스트층을 웨트 에칭에 의해 패턴 형성할 때의, 저반사층 (13) 과 포토레지스트층의 계면의 박리의 관계를 조사하였다. 그 결과, 저반사층 (13) 의 표면을 소정의 산술 평균 높이로 했을 경우에, 저반사층 (13) 과 포토레지스트층의 계면의 박리를 억제할 수 있는 것을 알아내었다. 또한, 본 명세서에 있어서의 산술 평균 높이란, ISO25178 에서 규정되는 값을 말한다. 저반사층 (13) 과 포토레지스트층의 계면에 있어서의 양자의 박리를 억제할 수 있는 이유는, 저반사층 (13) 의 표면을 소정의 산술 평균 높이로 함으로써, 저반사층 (13) 과 포토레지스트층의 밀착성이 향상되는 것에 의하기 때문인 것으로 추정된다.
후술하는 바와 같이, 저반사층 (13) 의 표면의 산술 평균 높이가 0.245 ㎚ 이상인 경우에, 저반사층 (13) 과 포토레지스트층의 밀착성이 높고, 이와 같은 조건을 만족시키는 포토마스크 블랭크 (10) 는, 웨트 에칭 중에 에칭액이 저반사층 (13) 과 포토레지스트층의 계면에 스며드는 현상을 효과적으로 방지할 수 있는 것을 알 수 있었다.
저반사층 (13) 의 표면을 소정의 산술 평균 높이로 하기 위해서는, 예를 들어 스퍼터링에 의해 저반사층 (13) 을 형성할 때에, 스퍼터링 챔버 내에 도입하는 산소의 유량을 조정하여, 저반사층 (13) 이 소정량 이상의 산소를 함유하도록 형성한다.
이하에서는, 본 실시형태에 관련된 포토마스크 블랭크 (10) 의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.
도 2 는, 본 실시형태에 관련된 포토마스크 블랭크 (10) 를 제조하기 위해서 사용하는 제조 장치의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 2(a) 는, 제조 장치 (100) 의 내부를 상면에서 보았을 경우의 모식도, 도 2(b) 는, 제조 장치 (100) 의 내부를 측면에서 보았을 경우의 모식도이다. 도 2 에 나타내는 제조 장치 (100) 는, 인라인형의 스퍼터링 장치로서, 포토마스크 블랭크 (10) 를 제작하기 위한 기판 (11) 을 반입하기 위한 챔버 (20) 와, 제 1 스퍼터링 챔버 (21) 와, 버퍼 챔버 (22) 와, 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 와, 제작된 포토마스크 블랭크 (10) 를 반출하기 위한 챔버 (24) 를 구비한다.
기판 트레이 (30) 는, 포토마스크 블랭크 (10) 를 제작하기 위한 기판 (11) 을 재치 (載置) 가능한 프레임상의 트레이로서, 기판 (11) 의 외측 가장자리 부분이 지지되어 재치된다. 기판 (11) 은, 표면이 연마 및 세정되고, 차광층 (12) 및 저반사층 (13) 이 형성되는 표면이 하측 (하방향) 이 되도록, 기판 트레이 (30) 에 재치된다. 스퍼터링 장치 (100) 에서는, 후술하는 바와 같이, 기판 (11) 의 표면을 타깃에 대향시킨 상태를 유지하면서, 도 2 의 점선 화살표 25 로 나타내는 방향으로 기판 (11) 을 재치한 기판 트레이 (30) 를 이동시키고, 기판 (11) 의 표면에 차광층 (12) 및 저반사층 (13) 을 형성한다.
반입용의 챔버 (20), 제 1 스퍼터링 챔버 (21), 버퍼 챔버 (22), 제 2 스퍼터링 챔버 (23), 및 반출용의 챔버 (24) 의 각각의 사이는, 도시하지 않은 셔터에 의해 각각 구획되어 있다. 반입용의 챔버 (20), 제 1 스퍼터링 챔버 (21), 버퍼 챔버 (22), 제 2 스퍼터링 챔버 (23), 및 반출용의 챔버 (24) 는, 각각 도시하지 않은 배기 장치에 접속되어, 각 챔버 내부가 배기된다.
제 1 스퍼터링 챔버 (21) 의 내부에는 제 1 타깃 (41) 이 형성되고, 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 의 내부에는 제 2 타깃 (42) 이 형성되어 있다. 제 1 스퍼터링 챔버 (21) 및 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 에는, 각각 도시하지 않은 DC 전원이 형성되어, 제 1 타깃 (41), 제 2 타깃 (42) 에 각각 전력을 공급한다.
제 1 스퍼터링 챔버 (21) 에는, 제 1 스퍼터링 챔버 (21) 내에 스퍼터링용의 가스를 도입하는 제 1 가스 유입구 (31) 가 형성된다. 제 1 타깃 (41) 은, 차광층 (12) 을 형성하기 위한 스퍼터링 타깃으로, 크롬을 함유하는 재료에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는, 제 1 타깃 (41) 은, 크롬, 크롬의 산화물, 크롬의 질화물, 크롬의 탄화물 등에서 선택된 재료에 의해 형성된다. 예를 들어, 차광층 (12) 으로서 CrCN 막을 형성하기 위해서는, 제 1 가스 유입구 (31) 를 통하여, 질소 및 탄소를 함유하는 가스와 불활성 가스 (아르곤 가스 등) 의 혼합 가스가 도입된다.
제 2 스퍼터링 챔버 (23) 에는, 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 내에 스퍼터링용의 가스를 도입하는 제 2 가스 유입구 (32) 가 형성된다. 제 2 타깃 (42) 은, 저반사층 (13) 을 형성하기 위한 스퍼터링 타깃으로, 크롬을 함유하는 재료 (크롬 등) 에 의해 형성된다. 예를 들어, 저반사층 (13) 으로서 CrOCN 막을 형성하기 위해서는, 제 2 가스 유입구 (32) 를 통하여, 산소, 질소, 탄소를 함유하는 가스와 불활성 가스의 혼합 가스가 도입된다.
기판 (11) 이 제 1 스퍼터링 챔버 (21) 에 반송되면, 제 1 스퍼터링 챔버 (21) 에 있어서는, 기판 (11) 의 표면에 차광층 (12) (CrCN 막) 이 스퍼터링에 의해 형성된다. 차광층 (12) 이 형성된 기판 (11) 은, 버퍼 챔버 (22) 를 경유하여 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 에 반송된다. 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 에 있어서는, 차광층 (12) 의 표면에 저반사층 (13) (CrOCN 막) 이 스퍼터링에 의해 형성된다. 차광층 (12) 및 저반사층 (13) 이 형성된 기판 (11) 은, 반출용의 챔버 (24) 에 반송된다. 이와 같이 하여, 기판 (11) 의 표면에 차광층 (12) 과 저반사층 (13) 이 순차 형성되어, 포토마스크 블랭크 (10) 가 제작된다.
또한, 제 1 및 제 2 타깃 (41, 42) 의 재료와 제 1 및 제 2 가스 유입구 (31, 32) 로부터 도입하는 가스의 종류는, 차광층 (12) 이나 저반사층 (13) 을 구성하는 재료나 조성에 따라 적절히 선택된다. 또, 스퍼터링의 방식은, DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, 이온 빔 스퍼터링 등의 어느 방식을 사용해도 된다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 저반사층 (13) 의 표면을 소정의 산술 평균 높이로 하기 위해서, 저반사층 (13) 을 스퍼터링에 의해 형성할 때에, 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 내에 도입하는 스퍼터링용의 가스에 함유되는 산소의 양을 조정하여, 저반사층 (13) 이 소정량 이상의 산소를 함유하도록 형성한다. 이로써, 저반사층 (13) 의 산술 평균 높이를 조정한다. 저반사층 (13) 의 표면을 소정의 산술 평균 높이로 함으로써, 저반사층 (13) 과 포토레지스트의 밀착성을 높여, 포토마스크 블랭크 (10) 를 웨트 에칭할 때에, 저반사층 (13) 과 포토레지스트층의 계면에 에칭액이 스며드는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태의 포토마스크 블랭크 (10) 를 사용하여 포토마스크를 제조한 경우, 패턴을 양호한 정밀도로 형성할 수 있다. 이 때문에, 포토마스크의 제조 공정의 수율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 포토마스크 블랭크 (10) 로부터 제조한 포토마스크를 사용하여 노광 공정을 실시함으로써, 고정세한 디바이스를 제조하는 것이 가능해진다. 또, 노광 공정에 있어서 회로 패턴의 불량이 발생하는 것을 저감시킬 수 있어, 디바이스의 제조 공정의 수율을 향상시킬 수 있다.
상기 서술한 실시형태에 의하면, 다음의 작용 효과가 얻어진다.
(1) 포토마스크 블랭크 (10) 는, 기판 (11) 과, 기판측으로부터 순서대로 적어도 차광층 (12) 및 저반사층 (13) 을 갖는 포토마스크 블랭크 (10) 이다. 차광층 (12) 은, 크롬을 함유하고, 저반사층 (13) 은, 크롬과 산소를 함유하고, 저반사층 (13) 의 표면의 산술 평균 높이가 0.245 ㎚ 이상이다. 저반사층 (13) 의 표면의 산술 평균 높이가 0.245 ㎚ 이상인 경우, 저반사층 (13) 과 포토레지스트층의 밀착성이 높아진다. 그것에 의해, 웨트 에칭 중에 에칭액이 저반사층 (13) 과 포토레지스트층의 계면에 스며드는 현상을 억제할 수 있다.
(2) 본 실시형태의 포토마스크 블랭크 (10) 를 사용하여 포토마스크를 제조하는 경우, 패턴을 양호한 정밀도로 형성할 수 있다. 이 때문에, 포토마스크의 제조 공정의 수율을 향상시킬 수 있다. 또, 패턴의 에지부의 저반사층 (13) 이나 차광층 (12) 에 에칭액의 스며듦에 의한 경사면이 생성되어, 저반사층 (13) 의 반사를 저감시키는 기능의 저하나, 차광층 (12) 에 의한 차광 기능의 저하가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
(실시예 1)
먼저, 합성 석영 유리로 이루어지는 투명 유리 기판 (11) 을 준비하였다. 도 2 에 나타내는 인라인형의 스퍼터링 장치 (100) 를 사용하고, 이 유리 기판 (11) 의 표면에, 차광층 (12) 과 저반사층 (13) 을 순차 형성하였다. 이하, 차광층 (12) 과 저반사층 (13) 의 각각의 제조 방법에 대해, 보다 상세하게 설명한다.
제 1 스퍼터링 챔버 (21) 에, 아르곤 (Ar), 질소 (N2) 및 메탄 (CH4) 의 혼합 가스 (Ar, N2, CH4 의 각 가스의 유량을 각각, 172.8 sccm, 60 sccm, 7.2 sccm, 압력 0.6 Pa 로 설정) 를 스퍼터링 가스로서 도입하였다. 스퍼터링 가스를 도입하면서, 제 1 스퍼터링 챔버 (21) 의 DC 전원의 전력을 8.5 kW 로 설정하고 스퍼터링을 실시하여, 기판 (11) 상에 CrCN 으로 이루어지는 차광층 (12) 을 70 ㎚ 의 두께로 형성하였다.
다음으로, 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 에, 아르곤 (Ar), 이산화탄소 (CO2), 질소 (N2), 및 산소 (O2) 의 혼합 가스 (Ar, CO2, N2, O2 의 각 가스의 유량을 각각, 240 sccm, 45 sccm, 120 sccm, 6 sccm, 압력 0.3 Pa 로 설정) 를 스퍼터링 가스로서 도입하였다. 또, 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 의 DC 전원의 전력을 8.5 kW 로 설정하고 스퍼터링을 실시하여, 차광층 (12) 의 표면에 CrOCN 으로 이루어지는 저반사층 (13) 을 30 ㎚ 의 두께로 형성하였다.
상기의 순서로 제작한 포토마스크 블랭크 (10) 에 있어서, 86.9 ㎛ × 86.9 ㎛ 의 범위 내의 저반사층 (13) 의 표면의 산술 평균 높이 Sa 를, 코히런스 주사형 간섭계 (Zygo 사 제조 NewView8000) 에 의해 측정함으로써 구하였다. 또, 저반사층 (13) 의 깊이 방향의 산소의 원자수 농도를, X 선 광전자 분광 분석 장치 (PHI 사 제조 QuanteraII) 에 의해 측정하였다. 이들의 측정 결과를 도 3 의 표에 나타낸다.
제작한 포토마스크 블랭크 (10) 를 10 분간 UV 세정한 후, 15 분간 스핀 세정 (메가소닉 세정, 알칼리 세정, 브러시 세정, 린스, 스핀 건조) 하고, 스핀 코터로 저반사층 (13) 의 표면에 포토레지스트층을 형성하였다. 다음으로, 마스크 얼라이너를 사용하여, 2 ㎛ 피치의 라인 앤드 스페이스의 패턴으로 노광한 후, 현상을 실시하여 포토레지스트층을 부분적으로 제거하여, 레지스트 패턴을 형성하였다. 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 레지스트 패턴이 형성된 포토마스크 블랭크 (10) 를 질산 제 2 세륨 암모늄을 베이스로 한 에칭액에 침지시켜 웨트 에칭을 실시함으로써, 저반사층 (13) 및 차광층 (12) 에 패턴을 형성하였다.
패턴을 형성한 후, 이것을 할단하여, 주사형 전자 현미경 (SEM) 으로 패턴의 단면 형상을 관찰하여, 포토레지스트층과 저반사층 (13) 의 계면 부분에 에칭액의 스며듦이 발생했는지의 여부를 패턴의 단면 형상으로부터 확인하였다. 이 결과를 도 3 의 표에 나타낸다.
(실시예 2)
실시예 1 에 사용한 기판 (11) 과 동일한 합성 석영 유리로 이루어지는 기판 (11) 을 준비하였다. 실시예 1 과 동일한 조건에서 차광층 (12) 을 형성하였다. 다음으로, 저반사층 (13) 을 형성할 때, 실시예 1 에 있어서는, 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 에 도입하는 산소 (O2) 의 유량을 6 sccm 로 했지만, 본 실시예에서는, 산소 (O2) 의 유량을 18 sccm 로 하고, 그 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 저반사층 (13) 을 형성하였다. 실시예 1 과 동일한 항목에 대해 측정을 실시하였다. 그 측정 결과를 도 3 의 표에 나타낸다.
(실시예 3)
실시예 1 에 사용한 기판 (11) 과 동일한 합성 석영 유리로 이루어지는 기판 (11) 을 준비하였다. 실시예 1 과 동일한 조건에서 차광층 (12) 을 형성하였다. 다음으로, 저반사층 (13) 을 형성할 때에 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 에 도입하는 산소 (O2) 의 유량을 30 sccm 으로 하였다. 산소의 유량 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 저반사층 (13) 을 형성하였다. 그리고, 실시예 1 과 동일한 항목에 대해 측정을 실시하였다. 그 측정 결과를 도 3 의 표에 나타낸다.
(실시예 4)
실시예 1 에 사용한 기판 (11) 과 동일한 합성 석영 유리로 이루어지는 기판 (11) 을 준비하였다. 실시예 1 과 동일한 조건에서 차광층 (12) 을 형성하였다. 다음으로, 저반사층 (13) 을 형성할 때에 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 에 도입하는 산소 (O2) 의 유량을 48 sccm 으로 하고, 그 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 저반사층 (13) 을 형성하였다. 실시예 1 과 동일한 항목에 대해 측정을 실시하였다. 그 측정 결과를 도 3 의 표에 나타낸다.
(비교예 1)
실시예 1 에 사용한 기판 (11) 과 동일한 합성 석영 유리로 이루어지는 기판 (51) 을 준비하였다. 실시예 1 과 동일한 조건에서 차광층 (52) 을 형성하였다. 다음으로, 저반사층 (53) 을 형성할 때에 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 에 도입하는 산소 (O2) 의 양을 0 sccm 으로 하고, 그 이외에는, 실시예 1 과 동일한 조건에서 저반사층 (53) 을 형성하였다. 즉, 비교예 1 에 있어서는, 저반사층 (53) 을 형성할 때에 제 2 스퍼터링 챔버 (23) 에는 산소를 도입하지 않았다. 도 6 은, 제작된 포토마스크 블랭크 (50) 의 구성을 나타내는 모식도이고, 비교예 1 에 관련된 포토마스크 블랭크 (50) 에서는, 기판 (51) 의 표면에 차광층 (52) 과 저반사층 (53) 이 순차 형성되어 있다. 그리고, 실시예 1 과 동일한 항목에 대해 측정을 실시하였다. 그 측정 결과를 도 3 의 표에 나타낸다.
도 3 에 나타내는 표에는, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 실시예 4, 및 비교예 1 에 대해, 저반사층의 표면 근방 (표층) 에 있어서의 산소 원자수 농도, 저반사층의 표면으로부터 깊이 5 ㎚ 의 위치에 있어서의 산소 원자수 농도, 저반사층의 표면의 산술 평균 높이 Sa1, 저반사층의 산술 평균 높이 Sa1 과 기판의 산술 평균 높이 Sa2 의 차 (Sa1 의 값에서 Sa2 의 값을 뺀 값), 및 에칭액의 스며듦의 유무가 나타나 있다. 도 3 으로부터, 실시예 1 ∼ 4 에 있어서의 저반사층 표면의 산술 평균 높이는, 모두 0.245 ㎚ 보다 큰 값인 데에 반해, 비교예 1 에 있어서의 저반사층 표면의 산술 평균 높이는, 0.242 ㎚ 로, 실시예 1 ∼ 4 에 비해 작은 것을 알 수 있다. 또, 표면으로부터 깊이 5 ㎚ 의 위치 (표면으로부터 떨어진 위치) 에 있어서의 산소 원자수 농도는, 표면 근방 (표층) 에 있어서의 산소 원자수 농도보다 낮은 것을 알 수 있다.
도 4 는, 실시예 1 ∼ 4 에 의해 제작된 포토마스크 블랭크 (10) 를 웨트 에칭한 후, 할단하여, 패턴 단면을 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의해 관찰한 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다. 포토마스크 블랭크 (10) 에 있어서는, 웨트 에칭에 의해, 포토레지스트층 (15) 에 형성된 마스크에 대응한 패턴이, 저반사층 (13) 및 차광층 (12) 에 형성되어 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 4 에 의해 제작된 포토마스크 블랭크 (10) 는, 웨트 에칭한 후에 있어서, 패턴의 에지부에는, 에칭액의 스며듦에 의한 경사면은 관찰되지 않고, 패턴의 에지부는 기판 (11) 에 실질적으로 수직인 면으로 구성되어 있는 것이 확인되었다. 즉, 실시예 1 ∼ 4 에서는, 저반사층 (13) 을 스퍼터링에 의해 형성할 때에, 스퍼터링 챔버 내에 도입하는 산소의 유량을 조정함으로써, 저반사층 (13) 의 표면을 소정의 산술 평균 높이로 하였다. 이로써, 포토레지스트와 저반사층 (13) 의 밀착성이 향상된 것으로 생각된다.
도 7 은, 비교예 1 에 의해 제작된 포토마스크 블랭크 (50) 를 웨트 에칭한 후, 할단하여, 패턴 단면을 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의해 관찰한 모습을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 비교예 1 에 의해 제작된 포토마스크 블랭크 (50) 는, 웨트 에칭한 후에 있어서, 패턴의 에지부에는, 포토레지스트층 (55) 과 저반사층 (53) 의 계면에, 에칭액의 스며듦에 의한 경사면이 관찰되었다.
이와 같은 경사면이 생성된 포토마스크에 있어서, 경사면이 생성된 영역에서는 저반사층의 두께는 작아지기 때문에, 노광광의 반사를 저감시키는 기능은 저하된다. 그 결과, 이와 같은 포토마스크를 사용하여 디바이스용 기판에 회로 패턴을 형성한 경우, 디바이스용 기판에 형성된 회로 패턴의 정밀도는 저하된다. 또한, 에칭액의 스며듦이 더욱 큰 경우에는, 저반사층과 차광층에 걸친 큰 경사면이 생성된다. 이와 같은 포토마스크에 있어서는, 저반사층에 의한 노광광의 반사를 저감시키는 기능의 저하에 더하여, 차광층에 의한 노광광의 차광 성능도 저하된다. 따라서, 이와 같은 포토마스크는 디바이스의 제조에 적합하지 않다.
상기의 결과로부터, 저반사층 (13) 의 형성을 실시할 때에, 스퍼터링 챔버 내에 산소를 도입하면, 저반사층의 표면의 산술 평균 높이 Sa1 로 나타낸 값은 커지고, 산술 평균 높이 Sa1 을 소정의 크기로 함으로써, 포토레지스트층과 저반사층 (13) 의 밀착성을 충분한 레벨로 할 수 있다. 저반사층 (13) 의 표면의 산술 평균 높이 Sa1 이 0.245 ㎚ 이상이면, 포토레지스트층과 저반사층 (13) 의 밀착성이 충분히 커, 이것들의 계면에 에칭액이 스며드는 것을 억제할 수 있을 것으로 생각된다. 또, 원하는 반사 방지 성능이 얻어지는 범위 내이면, 저반사층 (13) 의 표면의 산술 평균 높이 Sa1 의 값은 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 상한값을 1.0 ㎚ 로 해도 된다.
도 3 의 측정 결과로부터, 저반사층 (13) 은, 표층에 있어서 산소원자수 농도가 44 ％ 이상인 것이 바람직하다. 또, 저반사층 (13) 은, 표면으로부터 5 ㎚ 의 깊이에 있어서, 산소원자수 농도가 35 ％ 이상인 것이 바람직하다. 그것에 의해, 포토레지스트층과 저반사층 (13) 의 밀착성을 향상시켜, 이것들의 계면에 에칭액이 스며드는 것을 억제할 수 있다.
또, 통상, 포토마스크 블랭크 (10) 의 기판 (11) 의 표면은, 연마하여 마무리되고 있다. 이에 반해, 저반사층 (13) 은 스퍼터링에 의해 형성되기 때문에, 기판 (11) 의 산술 평균 높이는, 저반사층 (13) 의 산술 평균 높이와 비교하면 단주기 성분은 작다. 그리고, 포토레지스트와 직접 접촉하는 것은 기판 (11) 이 아니라 저반사층 (13) 이고, 저반사층 (13) 의 산술 평균 높이의 단주기 성분이, 포토레지스트와의 밀착성에 보다 효과적으로 작용하고 있는 것으로 생각된다. 이 때문에, 저반사층 (13) 의 표면의 산술 평균 높이 Sa1 과 기판 (11) 의 표면의 산술 평균 높이 Sa2 (본 실시예, 및 비교예에 있어서는 0.217 ㎚) 의 차는, 0.03 ㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 에칭 후의 패턴 에지 러프니스의 관점에서, 저반사층 (13) 의 표면의 산술 평균 높이 Sa1 과 기판 (11) 의 표면의 산술 평균 높이 Sa2 의 차의 상한값을 1.0 ㎚ 로 해도 된다.
다음과 같은 변형도 본 발명의 범위 내이고, 변형예의 하나, 혹은 복수를 상기 서술한 실시형태와 조합하는 것도 가능하다.
(변형예 1)
상기 서술한 실시형태에서는, 저반사층 (13) 을 스퍼터링에 의해 형성할 때에, 스퍼터링 챔버 내에 도입하는 산소의 유량을 조정하여, 저반사층 (13) 의 산술 평균 높이를 소정의 범위로 하였다. 그러나, 스퍼터링 챔버 내에 도입하는 산소 유량의 조정을 대신하여, 혹은, 그것에 더하여, 저반사층 (13) 을 형성 후, 그 표면을 드라이 에칭 또는 웨트 에칭에 의해 소정의 산술 평균 높이로 해도 된다. 그것에 의해, 포토레지스트와 저반사층 (13) 의 밀착성을 향상시키는 것이 가능해진다.
(변형예 2)
상기 서술한 실시형태 및 변형예에서 설명한 포토마스크 블랭크 (10) 는, 표시 장치 제조용, 반도체 제조용, 프린트 기판 제조용의 포토마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크로서 적용될 수 있다. 또한, 표시 장치 제조용의 포토마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크의 경우에는, 기판 (11) 으로서 520 ㎜ × 800 ㎜ 이상의 사이즈의 기판을 사용해도 된다. 또, 기판 (11) 의 두께는, 8 ∼ 21 ㎜ 여도 된다.
다음으로, 실시예 1 ∼ 4 에 의해 제작된 포토마스크 블랭크 (10) 를 사용하여 제작한 포토마스크의 적용예로서, 반도체 제조나 액정 패널 제조의 포토리소그래피 공정에 대해, 도 5 를 참조하여 설명한다. 노광 장치 (500) 에는, 실시예 1 ∼ 4 에 의해 제작된 포토마스크 블랭크 (10) 를 사용하여 제작한 포토마스크 (513) 가 배치된다. 또, 노광 장치 (500) 에는, 포토레지스트가 도포된 감광성 기판 (515) 도 배치된다.
노광 장치 (500) 는, 광원 (LS) 과, 조명 광학계 (502) 와, 포토마스크 (513) 를 유지하는 마스크 지지대 (503) 와, 투영 광학계 (504) 와, 노광 대상물인 감광성 기판 (515) 을 유지하는 노광 대상물 지지 테이블 (505) 과, 노광 대상물 지지 테이블 (505) 을 수평면 내에서 이동시키는 구동 기구 (506) 를 구비한다. 노광 장치 (500) 의 광원 (LS) 으로부터 출사된 노광광은, 조명 광학계 (502) 에 입사되어 소정 광속 (光束) 으로 조정되고, 마스크 지지대 (503) 에 유지된 포토마스크 (513) 에 조사된다. 포토마스크 (513) 를 통과한 광은 포토마스크 (513) 에 그려진 디바이스 패턴의 이미지를 갖고 있고, 이 광이 투영 광학계 (504) 를 통하여 노광 대상물 지지 테이블 (505) 에 유지된 감광성 기판 (515) 의 소정 위치에 조사된다. 이로써, 포토마스크 (513) 의 디바이스 패턴의 이미지가, 반도체 웨이퍼나 액정 패널 등의 감광성 기판 (515) 에 소정 배율로 결상 노광된다.
상기에서는, 여러 가지 실시형태 및 변형예를 설명했지만, 본 발명은 이들 내용에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각할 수 있는 그 밖의 양태도 본 발명의 범위 내에 포함된다.
다음의 우선권 기초 출원의 개시 내용은 인용문으로서 여기에 도입된다.
일본 특허출원 2017년 제171997호 (2017년 9월 7일 출원)
10 : 포토마스크 블랭크
11 : 기판
12 : 차광층
13 : 저반사층
100 : 제조 장치
11 : 기판
12 : 차광층
13 : 저반사층
100 : 제조 장치
Claims (16)
- 기판과, 상기 기판 측으로부터 순서대로 적어도 제 1 층 및 제 2 층을 갖고, 웨트 에칭에 의해 소정의 패턴이 형성되는 포토마스크에 사용되는 포토마스크 블랭크로서,
상기 제 1 층은, 크롬을 함유하고,
상기 제 2 층은, 크롬과 산소를 함유하고,
상기 제 2 층의 표면의 ISO25178 에 의해 규정되는 산술 평균 높이가 0.245 ㎚ 이상 1.0 ㎚ 이하인, 포토마스크 블랭크. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 층의 표면의 ISO25178 에 의해 규정되는 산술 평균 높이와 상기 기판의 표면의 ISO25178 에 의해 규정되는 산술 평균 높이의 차가 0.03 ㎚ 이상 1.0 ㎚ 이하인, 포토마스크 블랭크. - 기판과, 상기 기판 측으로부터 순서대로 적어도 제 1 층 및 제 2 층을 갖고, 웨트 에칭에 의해 소정의 패턴이 형성되는 포토마스크에 사용되는 포토마스크 블랭크로서,
상기 제 1 층은, 크롬을 함유하고,
상기 제 2 층은, 크롬과 산소를 함유하고,
상기 제 2 층의 표면의 ISO25178 에 의해 규정되는 산술 평균 높이와 상기 기판의 표면의 ISO25178 에 의해 규정되는 산술 평균 높이의 차가 0.03 ㎚ 이상 1.0 ㎚ 이하인, 포토마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 층은, 표면으로부터 5 ㎚ 의 깊이에 미치지 못하는 표층에 있어서 산소 원자수 농도가 44 ％ 이상인, 포토마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 층은, 표면으로부터 5 ㎚ 의 깊이에 있어서, 산소 원자수 농도가 35 ％ 이상인, 포토마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판의 크기는, 520 ㎜ × 800 ㎜ 이상인, 포토마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은, 석영 유리로 이루어지는, 포토마스크 블랭크. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크의, 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층이 소정의 패턴상으로 형성되어 이루어지는, 포토마스크.
- 제 8 항에 기재된 포토마스크를 통하여, 포토레지스트가 도포된 감광성 기판을 노광하는, 노광 방법.
- 제 9 항에 기재된 노광 방법에 의해 상기 감광성 기판을 노광하는 노광 공정과,
상기 노광된 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 갖는, 디바이스의 제조 방법. - 포토마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서,
크롬을 함유하는 제 1 층을 기판에 성막하는 제 1 층 제작 공정과,
크롬과 산소를 함유하는 제 2 층을 상기 제 1 층 상에 성막하고, 상기 제 2 층의 표면에 웨트 에칭 또는 드라이 에칭을 실시하고, 상기 제 2 층의 표면의 ISO25178 에 의해 규정되는 산술 평균 높이가 0.245 ㎚ 이상 1.0 ㎚ 이하가 되도록 상기 제 2 층을 형성하는 제 2 층 제작 공정을 갖는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법. - 포토마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서,
크롬을 함유하는 제 1 층을 기판에 성막하는 제 1 층 제작 공정과,
크롬과 산소를 함유하는 제 2 층을 상기 제 1 층 상에 성막하는 제 2 층 제작 공정을 갖고,
상기 제 2 층 제작 공정에서는, 상기 산소의 유량을 6 sccm 이상 48 sccm 이하에서 상기 제 2 층을 성막하고, 상기 제 2 층의 표면의 ISO25178 에 의해 규정되는 산술 평균 높이가 0.245 ㎚ 이상 1.0 ㎚ 이하가 되도록 상기 제 2 층을 형성하는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법. - 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 층 제작 공정에서는, 상기 제 2 층의 표면의 ISO25178 에 의해 규정되는 산술 평균 높이와 상기 기판의 표면의 ISO25178 에 의해 규정되는 산술 평균 높이의 차가 0.03 ㎚ 이상 1.0 ㎚ 이하가 되도록 상기 제 2 층을 형성하는, 포토마스크 블랭크의 제조 방법. - 포토마스크의 제조 방법으로서,
제 11 항 또는 제 12 항에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법에 의해 제조되는 포토마스크 블랭크에, 웨트 에칭에 의해 소정의 패턴을 형성하는 패턴 형성 공정을 갖는, 포토마스크의 제조 방법. - 제 14 항에 기재된 포토마스크의 제조 방법으로 제조된 포토마스크를 통하여, 포토레지스트가 도포된 감광성 기판을 노광하는, 노광 방법.
- 제 15 항에 기재된 노광 방법에 의해 상기 감광성 기판을 노광하는 노광 공정과,
상기 노광된 감광성 기판을 현상하는 현상 공정을 갖는, 디바이스의 제조 방법.
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