KR20010095278A - 하프톤 위상시프트 포토마스크 및 그것을 위한 하프톤위상시프트 포토마스크용 블랭크스 및 이것을 사용한 패턴형성방법 - Google Patents

하프톤 위상시프트 포토마스크 및 그것을 위한 하프톤위상시프트 포토마스크용 블랭크스 및 이것을 사용한 패턴형성방법 Download PDF

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Abstract

투명기판(101)상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막(102)의 패턴을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크(108)에 있어서, 하프톤 위상시프트 막은, 250℃에서 500℃ 사이의 온도에서 열처리되고, 노광용 엑시머 레이저 조사에 의해 이 막의 광학특성 변화를 저감한다.

Description

하프톤 위상시프트 포토마스크 및 그것을 위한 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스 및 이것을 사용한 패턴 형성방법{HALFTONE PHASE-SHIFTING PHOTOMASK AND BLANKS FOR HALFTONE PHASE-SHIFTING PHOTOMASK THEREFOR AND A METHOD FOR FORMING PATTERN BY USING THE HALFTONE PHASE-SHIFTING PHOTOMASK}
본 발명은, LSI 등의 고밀도 집적회로의 제조에 사용되는 포토마스크, 및 그 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크용 블랭크스, 및 이것을 사용한 패턴 형성 방법에 관한 것이며, 특히, 미세 치수의 투영상을 얻을 수 있는 하프톤 위상시프트 포토마스크, 이 하프톤 위상시프트 포토마스크를 제조하기 위한 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스 및 이것을 사용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
LSI 등의 반도체 집적회로는 포토마스크를 사용한 소위 리소그래피 공정을 반복함으로써 제조되지만, 특히 미세 치수(fine dimension)의 형성에 대해서는, 예컨대 특개소 58-173744호 공보, 특개소 62-59296호 공보 등에 표시되고 있는 것 같은 위상시프트 포토마스크의 사용이 검토되며, 그 중에서도, 예컨대 미국특허제4,890,309호 명세서 등에 표시되어 있는 것과 같은, 소위 하프톤 위상시프트 포토마스크가 조기 실용화의 관점에서 주목을 모으고, 특개평 5-2259호 공보, 특개평 5-127361호 공보 등과 같이, 생산수율을 향상하고, 또 비용을 저감한 구성·재료에 관해서 몇 개의 제안이 되어, 실용화가 진행되고 있다.
여기서, 하프톤 위상시프트 포토마스크를 도면에 따라서 간단히 설명한다. 도 1은 하프톤 위상시프트 리소그래피의 원리를 나타내는 설명도, 도 2는 종래의 방법을 나타내는 설명도이다. 도 1(a) 및 도 2(a)는 포토마스크의 단면도, 도 1(b) 및 도 2(b)는 포토마스크상에서의 빛의 진폭, 도 1(c) 및 도 2(c)는 웨이퍼상에서의 빛의 진폭, 도 1(d) 및 도 2(d)는 웨이퍼상에서의 광강도를 각각 나타내고, 참조부호(11) 및 참조부호(21)는 투명기판, 참조부호(22)는 100% 차광막, 참조부호(12)는 하프톤 위상시프트 막, 참조부호(13) 및 참조부호(23)는 입사광이다. 여기서, 하프톤 위상시프트 막이란, 투과하는 노광광의 위상을, 동일 광로 길이의 공기를 지나는 노광광의 위상에 대하여 사실상 반전하여, 또한 그 강도를 감쇠시키는 기능을 갖는 막이며, 단층 또는 다층에 의해 형성된다. 종래의 방법에 있어서는, 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 석영유리 등으로 이루어지는 기판(21)상에 크롬 등으로 이루어지는 100% 차광막(22)을 형성하여, 원하는 패턴의 광투과부를 형성되어 있을 뿐이며, 웨이퍼상의 광강도 분포는, 도 2(d)에 나타낸 바와 같이, 모서리(edge)가 넓어지게 되어, 해상도가 뒤떨어져 버린다. 한편, 하프톤 위상시프트 리소그래피에서는, 반투명막인 하프톤 위상시프트 막(12)을 투과한 빛과 그 개구부를 투과한 빛으로서는 위상이 실질적으로 반전하기 때문에, 도 1(d)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼상에서 패턴 경계부의 광강도가 0이 되고, 그 모서리가 넓어지는 것을 억제할 수 있으며, 따라서 해상도를 향상할 수 있다.
여기서, 주목해야 할 것은, 하프톤 위상시프트 포토마스크의 효과를 얻을 수 있기 위해서는, 마스크상에 형성되는 패턴의 치수정밀도, 위치정밀도 등, 종래의 포토마스크에 요구되는 모든 특성에 더하여, 그 위상각 및 투과율이 대단히 중요하게 된다는 점이며, 또한 이들은 하프톤 위상시프트 막을 형성하는 단층 또는 다층의 막의 노광광 파장에서의 굴절율, 소멸계수, 및 막두께로 결정된다고 하는 점이다.
일반적으로, 위상각에 대해서는 180°이 최적치이다. 그러나, 투과율에 관해서는, 최적치가 1 내지 20%(개구부를 100%)의 범위에 있으며, 전사하는 패턴전사하는 조건 등에 의해서 결정된다. 하프톤 위상시프트 포토마스크에 관해서는, 위상각, 투과율과 함께, 그 최적치에 만들어 넣는 것이 요구되며, 최적치로부터 어긋난 경우에는, 적정 노광량 등이 변화하여, 치수정밀도의 저하, 초점 허용도의 저하 등으로 이르게 된다. 따라서, 하프톤 위상시프트 막을 형성하는 단층 또는 다층의 막의 굴절율, 소멸계수, 및 막두께의 정밀도, 안정성은 말할 필요도 없이 중요하다. 도 3 및 도 4에, 하프톤 위상시프트 포토마스크를 사용한 리소그래피에 있어서의 투과율 및 위상차의 변화가, 초점심도, 전사치수, 베스트 포커스의 변화에 미치는 영향을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
그런데, 형성하는 패턴의 미세화에 따른, 리소그래피에 사용되는 노광파장을 짧게할 필요가 있으나, 소위 0.25 미크론 디자인룰을 넘는 미세화가 진행함에 따라서, KrF 엑시머 레이저(파장: 248 nm)의 실용화가 시작되고, 또한, 치수가 미세화되는 것을 주시하여, ArF 엑시머 레이저(파장: 193 nm)의 사용이 검토되어 있다. 하프톤 위상시프트 포토마스크에 사용하는 하프톤 위상시프트 막에 관해서도, 이들 파장에 대하여 최적의 위상각, 투과율을 실현할 수 있고, 또한 안정인 굴절율, 소멸계수를 갖는 재료의 개발이 요구된다.
따라서, 구체적으로는, 예컨대 특개평 7-110572호 공보에 표시되는 바와 같은, 크롬을 주체로 하여 불소를 포함하는 막을 하프톤 위상시프트 막에 사용하는 것이 제안되어 있으나, 이 막은 상기 파장에 대하여, 위상각 및 투과율에 관해서 요구되는 범위를 실현할 수 있을 뿐만 아니라, 블랭크스의 제조, 마스크 제판가공 등이 종래 형의 포토마스크의 그것과 동일하다는 이점이 있어, 조기에 검토가 시작되고, 이미 실용화가 되어 있다.
그러나, 크롬을 주체로 하여 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막은, ArF 엑시머 레이저 등의 노광에 사용되는 노광광의 장시간의 조사에 의해, 그 굴절율 및 소멸계수, 또는 이들 어느 하나가 변화하여 버린다고 하는 문제가 있었다. 이에 따라, 크롬을 주체로 하여 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크를 사용하여 레지스트 패턴을 형성할 때, 그 투과율 및 위상각, 또는 이들 어느 하나가 사용할 때마다 변화하여 버린다.
그런데, 상기의 도 3 및 도 4에 나타내는 시뮬레이션 결과보다, 하프톤 위상시프트 포토마스크의 위상차, 투과율이 조금만 변동하더라도, 전사치수는 원래보다도 포커스 위치, 허용도가 크게 변화하여 버린다. 즉, 이에 따라, 이 마스크를 사용할 때마다, 적정 노광량이 변화하거나, 치수정밀도의 저하나 초점 허용도의 저하가 생기거나, 혹은 일회의 사용중에 있어서도, 이들이 변화하여 버릴 가능성이 있어, 패턴 형성 허용도의 감소, 패턴형상의 열화가 생긴다.
본 발명은, 종래 기술의 이와 같은 상황에 비추어 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 점은, 노광에 사용되는 엑시머 레이저에 장시간에 걸쳐 조사되더라도, 투과율 및 위상각이 변화하지 않은 하프톤 위상시프트 포토마스크 및 이것을 제작하기 위한 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크, 및 이것을 사용한 패턴 형성방법을 제공하는 것에 있다.
도 1은, 하프톤 위상시프트 리소그래피의 원리를 도시한 도면,
도 2는, 도 1에 대하여, 종래의 리소그래피법을 도시한 도면,
도 3은 하프톤 위상시프트 포토마스크를 사용한 리소그래피에 있어서의, 투과율의 변화가 초점심도, 전사치수에 미치게 하는 영향을 도시한 도면,
도 4는, 하프톤 위상시프트 포토마스크를 사용한 리소그래피에 있어서의, 위상차의 변화가 초점 심도, 베스트포커스의 변화에 미치는 영향을 도시한 도면,
도 5는, 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 엑시머 레이저의 노광에 의한 위상차, 투과율의 변화를 도시한 도면,
도 6은, 조사장치의 간략도,
도 7은, 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 엑시머 레이저의 노광에 의한 X선 반사율의 스펙트럼(퓨리에 변환후)의 변화를 도시한 도면으로서, 도 7(a)는 노광전의 스펙트럼을 나타내는 도면이고, 도 7(b)은 노광후의 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 8은, 실시예1의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스를 제조하는 공정, 및 이것을 가공하여 하프톤 위상시프트 포토마스크를 얻는 공정을 설명하기 위한 도면,
도 9는, 실시예 1에 관한 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 엑시머 레이저의 노광에 의한 투과율의 변화를 도시한 도면,
도 10은, 실시예 2의 하프톤 위상시프트 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 도면,
도 11은, 실시예 3에 관한 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 엑시머 레이저의 노광에 의한 위상차, 투과율의 변화를 도시한 도면,
도 12는, 실시예 4에 관한 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 엑시머 레이저의 노광에 의한 위상차, 투과율의 변화의 모양을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : ArF 엑시머 레이저 장치 2 : ArF 엑시머 레이저광
3 : 샘플 챔버 4 : 유리기판
5, 12, 102 : 하프톤 위상시프트 막 11 : 투명기판
13 : 입사광 21 : 투명기판
23 : 입사광 101 : 합성 석영기판
103, 105, 203 : 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스
104 : 위상차 투과율 위상차 측정용 샘플
106 : 전자선 레지스트막 107 : 레지스트패턴
108, 206, 207 : 하프톤 위상시프트 포토마스크
201 : 합성 석영기판 204 : 전자선 레지스트막
205 : 레지스트 패턴
본 발명은, 상기의 문제점에 비추어, 노광에 사용되는 엑시머 레이저를 장시간에 걸쳐 조사하더라도, 투과율 및 위상각이 변화하지 않은 하프톤 위상시프트 막을 개발해야 하기 위하여 예의 연구의 결과, 완성에 이른 것이다.
즉, 본 발명에 관한 제 1 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스는, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 열처리를 함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 2 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스는,투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 상기 열처리를 실시한 하프톤 위상시프트 막의 위에 보호막을 설치하여, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 3 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스는, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 상기 열처리를 실시한 하프톤 위상시프트 막의 표면을 에칭하여 제거함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하여, 또한 투과율을 상승시킨 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 하프톤 위상시프트 막의 계면이 소실되어 있는 것이 바람직하다.
상기 제 2 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 보호막이 적어도 크롬과 불소를 포함하고, 또한 불소의 함유량이 하프톤 위상시프트 막보다도 적은 것이 바람직하다. 또한, 보호막이 투명막인 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 제 1 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크는, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막패턴을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 열처리를 함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학적 변화를 저감한 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 관한 제 2 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크는, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막패턴을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막을 패터닝한 후에 열처리를 함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학적 변화를 저감한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 3 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크는, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막패턴을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막 패턴의 위에 보호막의 패턴을 가짐으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학적 변화를 저감한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 제 4 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크는, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막패턴을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막을 패터닝한 후에, 마스크상부 전면에 보호막을 설치하여, 하프톤 위상시프트 막의 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학적 변화를 저감한 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 하프톤 위상시프트 막에 열처리를 한 후, 그 위에 보호막을 설치하고, 그 후 보호막과 하프톤 위상시프트 막을 패터닝함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학적 변화를 저감하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 하프톤 위상시프트 막에 열처리를 한 후, 그 막을 패터닝하고, 그 후 보호막을 전면에 형성함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학적 변화를 저감하는 것이 바람직하다.
상기 제 2 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 패터닝된 하프톤 위상시프트 막에 열처리를 한 후에, 보호막을 전면에 형성함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 와 저감하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 내지 제 2 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 하프톤 위상시프트 막에 열처리를 실시함으로써, 하프톤 위상시프트 막의 계면이 소실하고 있는 것이 바람직하다.
상기 제 3 내지 제 4 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 보호막이 적어도 크롬과 불소를 포함하고, 또한 불소의 함유량이 하프톤 위상시프트 막보다도 적은 것이 바람직하다. 또한, 보호막이 투명한 것이 바람직하다.
또한, 상기 어느 타입의 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서도, 패턴을 형성할 때, 패턴사이즈를 목표치수보다 작게 하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명은, 이상의 하프톤 위상시프트 포토마스크를 사용하는 패턴 형성방법을 포함하는 것이다.
(발명의 실시형태)
본 발명은, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막에 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학 특성 변화를 저감한 것이다.
또한, 본 발명은, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막에 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하고, 막표면을 에칭하여 제거함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하고, 또한 투과율을 상승시킨 것이다.
또한, 본 발명은, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막에 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하여, 막표면을 에칭하여 제거하고, 상기 하프톤 위상시프트 막의 위에 보호막을 설치하는 것에 의해, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하여, 또한 투과율을 상승시킨 것이다.
또한, 본 발명은, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막의 위에 보호막을 설치하고, 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감한 것이다.
또한, 본 발명은, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막의 위에 보호막을 설치하고, 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하고, 막표면을 에칭하여 제거함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하고 또한 투과율을 상승시킨 것이다.
그리고, 상기의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 열처리후의 하프톤 위상시프트 막의 표면이 적어도 크롬을 포함하고, 또한 이 막의 표면에 포함된 불소의 함유량이 막 내부보다도 적은 것이 바람직하다.
또한, 상기 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 상기 보호막이 적어도 크롬을 포함하고, 또한 보호막에 포함된 불소의 함유량이 상기 하프톤 위상시프트 막보다도 적은 것이 바람직하다.
또한, 상기의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 하프톤 위상시프트 막에 존재하는 막중의 계면이 상기 열처리에 의해 소실되는 것이 바람직하다.
본 발명의 하프톤 위상시프트 포토마스크는, 상기의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스를 사용하여 제조되는 것이며, 상기 처리를 실시한 후, 그 하프톤 위상시프트 막을 패터닝하여 얻는 것이다.
본 발명은, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막에 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하여, 그 막을 패터닝하여, 그 후 보호막을 전면에 형성함으로써, 노광용 엑시머 레이저조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감한 것이다.
또한, 본 발명은, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막에 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하고, 막표면을 에칭하여 제거하며, 그 막을 패터닝하고, 그 후 보호막을 전면에 형성함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하여, 또한 투과율을 상승시킨 것이다.
또한, 본 발명은, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막을 패터닝하여, 그 후 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감한 것이다.
또한, 본 발명은, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막을 패터닝하고, 그 후 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하고, 막표면을 에칭하여 제거함으로써, 노광용 엑시머 레이저조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하고, 또한 투과율을 상승시킨 것이다.
또한, 본 발명은, 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 하프톤 위상시프트 막을 패터닝하고, 그 후 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하여, 막표면을 에칭하여 제거하고, 그 후 보호막을 전면에 형성함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하여, 또한 투과율을 상승시킨 것이다.
그리고, 상기의 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 보호막이 적어도 크롬을 포함하고, 또한 불소의 함유량이 상기 하프톤 위상시프트 막보다도 적은 것이 바람직하다.
또한, 상기의 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 보호막이 투명막인 것이 바람직하다.
또한, 상기의 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 열처리에 의해 막중의 계면이 소실하고 되어 것이 바람직하다.
또한, 상기의 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 패턴을 형성할 때, 패턴사이즈를 목표치수보다 작게 하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 있어서 상기와 같은 구성을 채용하는 이유에 관해서 설명한다.
도 5(a), (b)는, 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 엑시머 레이저의 노광에 의한 위상차, 투과율의 변화를 나타낸다. 여기서는, 도 6에 간략도를 나타낸 바와 같은 조사장치를 사용하여, ArF 엑시머 레이저 장치(1)로부터의 ArF 엑시머 레이저광(이하, 간단히 레이저라고 부른다)(2)을 펄스에너지: 0.2 mJ/cm2/pulse, 반복 주파수: 1 kHz, 조사분위기: 대기의 조건으로, 샘플 챔버(3)중에 배치한 유리기판(4)측에서 조사하였을 때의, 하프톤 위상시프트 막(5)의 총 조사 에너지에 대한 위상차 및 투과율의 변화를 보이고 있다. 여기서, 위상차 및 투과율은 레이저테크사(LASER TECH Co.)에 의해 제작된 「MPM 193 위상차계(phase difference measuring instrument)」를 사용하여 측정하였다.
상기의 ArF 엑시머 레이저의 조사에 의해서, 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막의 위상각, 및 투과율이 변화하는 원인을 조사하기 위해서, 노광광을 조사하기 전 및 후의 상기 하프톤 위상시프트 막의 조성을 X선광 전자분광법(XPS: X-ray photoelectron spectroscopy)에 의해 분석한 결과를 표 1에 나타낸다. 표 중의 수치는, 각각 원자의 존재 비율을 %로 나타내고 있다. 여기서, ArF 엑시머 레이저의 조사조건은, 펄스에너지: 0.2 mJ/cm2/pulse, 총 조사 에너지: 21.6 kJ/cm2, 반복 주파수: 1 kHz, 조사분위기: 대기이다. X선광 전자분광법은, VG SCIENTIFIC사에 의해 제작된 「ESCALAB210」을 사용하여 행하였다. 막 중의 조성에 관해서는, Ar 이온빔에 의해, 막을 하프톤 에칭하고 나서 분석을 하였다.
(표 1)
Cr F C O
막 표면 노광전 14 27 31 28
노광후 14 17 34 35
막 중 노광전 25 55 10 10
노광후 25 55 10 10
여기서 명백하듯이, ArF 엑시머 레이저의 조사에 의해서, 하프톤 위상시프트 막의 막 중에서는 막 조성에는 큰 변화가 인정되지 않는 것에 비하여, 그 표면에 있어서는, 불소가 감소하고, 산소가 증가하는 막질 변화가 인정된다.
또한, 도 7은 노광광을 조사하기 전 및 후의 상기 하프톤 위상시프트 막의 막 구조를 X선 반사율에 의해 분석한 결과를 나타낸다. 퓨리에 변환후의 스펙트럼은, 노광 이전에는 31 nm 간격으로 예리한 피크가 나타나고 있고, 하프톤 위상시프트 막은 31 nm의 막두께를 갖는 층이 4층으로 적층하고 있는 것을 나타내고 있다.이 적층 구조는 막의 성막을 4회에 나누어 행한 것에 기인한다. 노광 후에는 이 피크가 약해지고 있고, 노광에 의해서 원자가 움직이며, 결과적으로 막의 계면이 소실한 것을 나타낸다.
막에 계면이 있으면, 이곳에 입사하여 온 빛은 반사된다. 계면의 수가 많아지면 반사의 비율이 증가하고, 투과하는 빛의 양이 감소한다. 상기와 같은 계면의 소실은 계면에서의 반사를 잃고, 그 결과적으로 투과율이 증가한다. 즉, 상기의 노광광의 조사에 의한 위상차 및 투과율의 변화는, 계면의 소실이 주원인이라고 생각된다.
한편, 표면에서의 불소의 감소는, 투과율의 감소를 가져온다고 생각된다. 상기의 노광광의 조사에 의한 위상차 및 투과율의 변화에는, 이 막표면 근방에서의 막질 변화도 가해지고 있다고 생각된다. 단지, 이들 위상차와 투과율의 변화는 계면의 반사가 원인일 때와는 반대이기 때문에 도 5에는 보이지 않는다.
따라서, 본 발명에서는, 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 이 포토마스크가 노광에 사용되기 전에, 열처리를 실시하여 막 중의 원자를 확산시켜, 계면을 소실시키도록 하고 있다. 또한, 열처리를 하면 표면의 불소가 증발하게 되고, 투과율이 감소하기 때문에, 이것을 막기 위해서 증발한 표면을 에칭으로 제거하여, 원래 필요한 투과율로 조정하도록 한다.
상기의 열처리에 의해 표면의 불소가 증발하여, 적절한 농도로 유지할 때, 그 표면은 열처리에 의해서 자연스럽게 형성된 자연보호막이 된다. 이 자연보호막은, 그 후의 노광에 의한 위상차 및 투과율의 변화를 억제하는 효과를 발휘한다.
다음에, 본 발명에서는, 또한, 하프톤 위상시프트 막의 표면에, 상기의 막질 변화를 막는 보호막을 설치하는 형태도 채용할 수 있다. 표면을 에칭한 후 등 막표면의 불소량이 많은 경우에는, 노광하면 표 1에 나타낸 바와 같이 표면 근방의 막질이 변화한다. 이러한 표면 근방이 특유한 막질 변화를 막는 구조를 설치함에 따라서도, 상기와 마찬가지로 노광광의 조사에 의한 위상각 및 투과율의 변화를 억제하는 것도 가능하다.
상기의 표면 에칭의 공정을 생략하기 위해서, 미리 하프톤 위상시프트 막중의 불소 농도가 높아지도록 막을 형성해놓고, 열처리 후에 불소와 동시에 규정한 투과율로 하도록 콘트롤할 수 있다.
이 보호막으로서는, 예컨대 SiO2막 등의 노광광에 대하여 투명한 막이 바람직하다. 이들 막은, ArF 엑시머 레이저 등의 노광광의 조사에 의해서도 표 1에 표시되는 것 같은 표면의 변화를 발생하지 않을 뿐만 아니라, 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막에 대하여도, 상기와 같은 불소가 감소하여, 산소가 증가하는 변질을 발생시키지 않는 보호막의 역할을 하고, 따라서, 노광광의 조사에 의한 하프톤 위상시프트 포토마스크의 위상각, 투과율의 변화를 막을 수 있는 것이다.
보호막으로서는, 상기 SiO2외에, MgF2, CaF2, LiF2, Al2O3, TiO2, ZrO2, HfO2, Ta2O5, ZnO, MgO, W2O5등의 금속의 산화물, 불화물, 또한, CrSi, MoSi, WSi 등의 금속실리사이드의 산화물 등의 투명막을 들 수 있다. 이들 투명보호막에 관해서는, 투명기판상에 하프톤 위상시프트 막을 성막한 후라면, 포토마스크의 제조공정중의 어느 공정에서 성막하여도 원하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이 보호막은, 예컨대, Mo, Cr 등의 금속 박막 등과 같은, 노광광에 대하여 반투명한 막이어도 상관없다. 이 경우, 반투명 보호막은, 포토마스크용 블랭크스를 원하는 패턴에 가공하기 전에 성막하고, 하프톤 위상시프트 막의 가공과 동시에, 혹은 별도의 공정에 의해서, 같은 패턴에 가공하는 것이 바람직하다.
또, 어느 것이든, 이들 경우의 하프톤 위상시프트 막은, 그 투과율 및 위상각이, 보호막을 설치한 경우에 개구부와 패턴부 사이에서 소망인 관계가 되도록 성막되어야 한다. 또한, 사전에 원하는 패턴으로 제판된 후에 보호막을 형성할 때와 같이, 패턴을 형성하고 있는 단면에도 부착되는 것이 예상되는 때에는, 단면으로의 부착에 의한 전사치수의 변화도 고려하여, 패턴의 치수의 변조를 가하여, 제판을 하는 것이 요구된다.
또한, 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막이, 실질적으로 다층막에 의해 구성되는 경우는, 상기의 노광광에 의한 막표면에서의 변화가 가장 생기기 어려운 막을 가장 표면에 배치하는 것도 유효하다. 여기서, 적어도 크롬과 불소를 포함하는 막의 경우, 일반적으로는, 불소함유량이 많을수록, 상기 노광에 의한 불소의 감소, 산소의 증가 현상은 심하기 때문에, 이 경우, 불소 함유량이 적은 막을 표면에 배치하는 것이 바람직하게 된다.
마지막으로, 본 발명의, 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트막의, ArF 엑시머 레이저 등의 노광광 조사에 의한 투과율 또는 위상각의 변화를 억제하기 위한 열처리와 보호막의 형성이란, 상술한 바와 같이 각각 단독으로 행하여도 충분히 효과가 얻어지지만, 동시에 양쪽의 적용도 가능하다. 이 경우, 열처리와 보호막 형성과는, 어느 쪽을 먼저 행하여도 일반적으로 그 효과에 차는 인정되지 않는다. 또한, 각각의 처리는, 포토마스크 제조공정 중, 어느 공정에서 행하는 것도 가능하다.
이와 같이, 본 발명은 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 성막한 하프톤 위상시프트 포토마스크에 관하여, 열처리를 실시하고, 계면을 소실시킴으로써, ArF 엑시머 레이저 등의 노광광조사에 대하여, 투과율 및 위상차를 안정화시킬 수 있다.
또한, 상기 하프톤 위상시프트 포토마스크에 관하여, 하프톤 위상시프트 막의 표면에 보호막을 형성함으로써, ArF 엑시머 레이저 등의 노광광조사에 의한 표면에서의 막질 변화를 막고, 노광광 조사에 대하여, 투과율 및 위상차를 안정화시킬 수 있다.
이들 막의 개질 혹은 보호막형성에 의해, 마스크 보관시, 사용시 혹은 사용중의 투과율이나 위상각의 변화가 경감되어, 마스크를 사용할 때마다 적정 노광량이 변화하거나, 치수 정밀도가 저하하거나, 초점 허용도가 저하하여, 패턴형성 허용도가 감소하고, 패턴형상이 열화하는 등의 문제가 해결 혹은 경감된다.
(실시예1)
본 발명의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스 및 하프톤 위상시프트포토마스크의 실시예를 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 광학 연마되어, 잘 세정된 합성 석영기판(101)상에, 스퍼터링법으로, 이하에 나타내는 조건으로 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막(102)을 형성함으로써, 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스 (103)를 얻는다. 여기서, 성막하는 하프톤 위상시프트 막(102)의 막두께는 130 nm으로 하였다.
조건:
성막 장치: DC 마그네트론 스퍼터 장치
타겟: 금속 크롬
가스 및 유량: 아르곤가스 76 sccm + 4불화탄소가스 24 sccm
스퍼터 압력: 3.0 밀리미터
스퍼터 전류: 5.5 암페어
또, 합성 석영기판(101)상의 하프톤 위상시프트 막(102)을 동일조건으로 동일한 막두께로 성막하여, 상용의 리소그래피법에 의해서 하프톤 위상시프트 막을 패터닝함으로써, 도 8(b)에 나타내는 것 같은 위상차 투과율측정용 샘플(104)을 제작하여, 시판의 위상시프트 포토마스크용 위상차계(레이저 테크사에 의해 제작된 「MPM193」)로, 하프톤 위상시프트 막의 파장 193 nm 에서의 위상차 및 투과율을 측정한 바, 각각 약 164°, 11% 이었다.
다음에, 이 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스(103)에 열처리를 실시하여, 도 8(c)에 나타낸 바와 같은 포토마스크 사용시의 광학특성 변화가 경감되는하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스(105)를 얻었다. 열처리의 조건을 표 2에 나타낸다. 또한, 열처리 후에 있어서의 파장193 nm 에서의 투과율을 동시에 나타낸다.
(표 2)
온도(℃) 시간(hr) 분위기 투과율(%)
200 6 Air 11
300 5 Air 6
300 5 N2 8
이들 블랭크스에 하기의 조건으로 파장 193 nm의 ArF 엑시머 레이저광을 조사한 후, 그 파장 193 nm 에서의 위상차 및 투과율을 측정하였다. 레이저 조사는, 하기의 조건으로 행하였다.
광원 : ArF 엑시머 레이저
조사 분위기 : 질소 : 산소 = 80 : 20
펄스에너지: 0.2 mJ/cm2/펄스
여기서, 레이저의 조사는, 기판(101)의 방향으로 행하고 있다. 도 9는 그 결과를 나타낸다. 투과율 변동의 상하한은, ±0.3%이며, 각각의 값을 점선으로 도시하고 있다. 열처리를 실시하지 않은 경우에는, 총 조사에너지가 10 kJ/cm2이며 +1.4% 변화한다. 다음에, 200℃의 열처리를 실시한 경우에서는, 열처리를 실시하지 않은 경우와 차이는 인정되지 않지만, 300℃의 열처리로는, 10 kJ/cm2에서도 ±0.3%의 범위내에 수습되어, 광학 특성의 변화가 경감되는 것을 알았다.
이 열처리에 의해서 막의 계면이 소실하는 것은 XPS에 의한 깊이 방향의 분석에 의해서 확인하였다. 즉, 도 9에 나타내는 열처리후의 투과율변동이 작은 이유는, 열처리에 따르는 원자의 확산에 의해서 계면이 소실한 것에 의한다.
단지, 같은 300℃의 열처리라도, 공기 속에서 처리를 하는 경우와 질소 분위기 속에서 처리를 하는 경우로는, 레이저 조사후의 투과율 변동량에 차이는 인정되지 않지만, 초기 투과율에 차이가 인정되었다. 즉, 표 2에 나타낸 바와 같이 질소분위기 중에서는 초기투과율이 11%부터 8%로 저하하지만, 공기 속에서는 6%에까지 저하하여 버린다. 표 3에 처리후의 XPS에 의한 분석결과를 나타낸다.
(표 3)
Cr F C O
200℃ 공기 속 막표면 노광전 14 25 23 40
노광후 15 20 18 47
막중 노광전 25 55 10 10
노광후 25 55 10 10
300℃ 공기 속 막표면 노광전 20 0 8 72
노광후 22 0 4 74
막중 노광전 25 53 5 17
노광후 25 53 5 17
300℃ N2분위기 속 막표면 노광전 24 2 3 71
노광후 18 2 0 80
막중 노광전 25 53 5 17
노광후 25 53 5 17
미조사 시료의 막중에서의 조성은, 어닐링전(표 1)에 비하여 거의 변화가 없다. 그러나, 300℃에서 어닐링한 경우에는 표면에서 불소가 탈리하여, 산소가 들어 간 것을 알 수 있다. XPS 분석으로부터 불소가 탈리한 영역을 평가한 바에 의하면, 300℃ 공기 속에서 열처리한 경우에는 표면에서 30 nm, 질소 분위기 속에서 열처리한 경우에는 표면에서 10 nm의 깊이로부터 탈리하고 있었다. 또한 표면의 산화도 같은 깊이로부터 일어나고 있었다. 이 사실로부터, 초기투과율의 저하는막 중의 불소와 산소량에 연유되어, 표면으로부터의 불소의 탈리량과 표면산화량이 많을수록 초기투과율이 작아진다는 것을 알 수 있었다. 이들 양은 열처리시의 분위기중의 산소량에 의해서 결정되었다고 생각된다.
이와 같이 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스(105)를 300℃에서 열처리하면, 그 후에 ArF 엑시머 레이저를 조사하더라도 광학 특성의 변화가 일어나지 않고, 패터닝을 하여 포토마스크로 가공한 후의 전사 사용도중에서의 위상차, 투과율의 변화가 적어지고, 실용성이 향상하고 있는 것을 알 수 있다.
다음에, 이 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스를 패터닝하고, 포토마스크로 가공하는 공정의 설명을 한다.
도 8(d)에 나타낸 바와 같이, 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스 (105)상에 시판의 전자선 레지스트(electric beam resist)「니혼제온사(NIHON ZEON Co., Ltd.)」제 「ZEP7000」을 베이크후의 막두께가 300 nm이 되도록 도포하고, 계속해서 110℃에서 20분간 베이크함으로써, 전자선 레지스트막(106)을 얻는다. 또한, 포토마스크용 전자선 기록 장치(electric beam writing system)에 의해, 원하는 패턴의 잠상(latent image)을 얻은 후, 전용 현상액 ZED500으로 현상처리를 하여, 원하는 레지스트패턴(107)을 얻는다.
이 레지스트패턴(107)을 마스크로 하여, 이하의 조건으로 반응성 이온에칭을 하여, 하프톤 위상시프트 막(102)의 드라이 에칭을 한다.
조건 :
에칭 장치: 평행평판 반응성 이온 에칭
가스 및 유량: 디크로로메탄 30 sccm + 산소 60 sccm
에칭압력: 200 mTorr
전력: 300 와트
에칭 종료후, 자외선을 조사하면서, 오존에 의해 표면처리를 함으로써, 불필요한 레지스트를 제거하고, 도 8(e)에 나타내는 것과 같은 하프톤 위상시프트 포토마스크(108)를 얻는다.
이렇게 하여 얻어진 하프톤 위상시프트 포토마스크(108)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 광학 특성이 안정된 블랭크스를 사용하여 제작하고 있기 때문에, 전사 사용(process of transferring of pattern) 도중에서의 위상차, 투과율의 변화가 적고, 실용성이 향상한다.
(실시예 2)
다음에, 본 발명의 하프톤 위상시프트 포토마스크의 실시예를 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10(a)에 나타낸 바와 같이, 광학 연마되고, 잘 세정된 합성 석영기판 (201)상에, 실시예1과 같은 스퍼터링법으로, 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막(202)을 형성함으로써, 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스(203)를 얻는다. 여기서, 성막하는 하프톤 위상시프트 막(202)의 막두께는 130 nm으로 하였다.
다음에, 도 10(b)에 나타낸 바와 같이, 이 블랭크스(203)상에, 시판의 전자선 레지스트(니혼제온사제 「ZEP7000」)를 베이크후의 막두께가 300 nm이 되도록도포하고, 계속해서 110℃ 에서 20분간 베이크함으로써, 전자선 레지스트막(204)을 얻는다. 또한, 포토마스크용 전자선 기록 장치에 의해, 원하는 패턴의 잠상을 얻은 후, 전용현상액 ZED500으로 현상 처리를 하여, 원하는 레지스트패턴(205)을 얻는다.
이 레지스트 패턴(205)을 마스크로 하고, 이하의 조건에서 반응성 이온에칭을 하여, 하프톤 위상시프트 막(202)의 드라이 에칭을 한다.
조건 :
에칭 장치: 평행평판 반응성 이온 에칭
가스 및 유량: 디크로로메탄 30 sccm + 산소 60 sccm
에칭압력: 200 mTorr
전력: 300 와트
에칭 종료후, 자외선을 조사하면서, 오존에 의해 표면처리를 함으로써, 불필요한 레지스트를 제거하고, 도 10(c)에 나타내는 것 같은 하프톤 위상시프트 포토마스크(206)를 얻는다.
다음에, 이 하프톤 위상시프트 포토마스크(206)를 잘 세정한 후, 실시예 1과 마찬가지로 열처리를 실시하고, 도 10 (d)에 나타낸 바와 같은 포토마스크 사용시의 광학특성 변화가 경감되는 하프톤 위상시프트 포토마스크(207)를 얻는다. 여기서, 열처리 조건은 300℃로 하고, 분위기 중은 공기 중으로 한다.
이렇게 하여 얻어진 하프톤 위상시프트 포토마스크(207)는, 도 5에서 나타내는 광학특성의 변화를 사전에 행하고, 안정 영역에 달하고 있기 때문에, 사용 도중에서의 위상차, 투과율의 변화가 적고, 실용성이 향상한다.
(실시예 3)
다음에, 본 발명의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스 및 하프톤 위상시프트 포토마스크의 별도의 실시예를 설명한다.
광학 연마되어, 잘 세정된 합성 석영기판상에, 실시예 1과 같은 스퍼터링법으로, 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 형성한다. 여기서, 성막하는 하프톤 위상시프트 막의 막두께는 160 nm으로 하였다.
이 하프톤 위상시프트 막을, 공기중 300℃의 조건하에서 열처리하여, 또한 표면을 플라즈마 에칭으로 제거하였다. 플라즈마 에칭의 조건은 하기한 바와 같다.
조건 :
에칭 장치: 평행평판 반응성 이온 에칭
가스 및 유량: 디크로로메탄 30 sccm + 산소 60 sccm
에칭 압력: 100 mTorr
에칭 전력: 400 와트
시판의 위상시프트 마스크용 위상차계(레자테크사제 「MPM193」)로 하프톤 위상시프트 막의 파장 193 nm 에서의 위상차 및 투과율을 측정한 바, 각각, 약 184°, 12% 이었다.
이 블랭크스에 하기의 조건으로 파장 193 nm의 ArF 엑시머 레이저광을 조사한 후, 그 파장 193 nm 에서의 위상차 및 투과율을 측정하였다. 레이저 조사는 실시예 1의 경우와 같은 조건으로 행하였다.
여기서, 레이저의 조사는, 기판의 방향으로부터 행하고 있다. 결과를 도 11에 나타낸다. 위상차 및 투과율의 총 조사량에 의한 변화는, 미처리의 것과 비교하여 작다는 것을 알 수 있다.
다음에, 실시예1과 같이 하여, 이 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스를 패터닝하여, 포토마스크로 가공하였다.
이렇게 하여 얻어진 하프톤 위상시프트 포토마스크는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 광학 특성이 안정하고 있는 블랭크스를 사용하여 제작하고 있기 때문에, 전사 사용 도중에서의 위상차, 투과율의 변화가 적고, 실용성이 향상한다.
(실시예4)
다음에, 본 발명의 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스 및 하프톤 위상시프트 포토마스크의 또 다른 실시예를 설명한다.
광학 연마되어, 잘 세정된 합성 석영기판상에, 실시예 1과 같은 스퍼터링법으로, 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 형성한다. 여기서, 성막하는 하프톤 위상시프트 막의 막두께는 160 nm으로 하였다.
이 하프톤 위상시프트 막을, 공기중 300℃의 조건하에서 열처리하고, 또한 표면을 플라즈마 에칭으로 제거하였다. 플라즈마 에칭의 조건은 실시예 3의 경우와 동일하다.
또한 계속해서, 이 위에 이하의 조건으로 하프톤 위상시프트 막보다도 낮은 불소 농도를 갖는 보호막을 형성함으로써, 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스를 얻는다. 여기서, 성막하는 하프톤 위상시프트 막의 막두께는 30 nm으로 하였다.
조건 :
성막 장치: DC 마그네트론 스퍼터 장치
타겟: 금속 크롬
가스 및 유량: 아르곤가스 92 sccm + 4불화탄소가스 8 sccm
스퍼터 압력: 3.0 mTorr
스퍼터 전류: 2.0 암페어
시판의 위상시프트 마스크용 위상차계(레자테크사제 「MPM193」)로 하프톤 위상시프트 막의 파장 193 nm에서의 위상차 및 투과율을 측정한 바, 각각, 약 183°, 10% 이었다.
이 블랭크스에 하기의 조건으로 파장 193 nm의 ArF 엑시머 레이저광을 조사한 후, 그 파장 193 nm 에서의 위상차 및 투과율을 측정하였다. 레이저 조사는 실시예 1, 3의 경우와 동일하다.
여기서, 레이저의 조사는, 기판방향으로부터 행하고 있다. 결과를 도 12에 나타낸다. 이 도면에는 실시예 3의 결과도 동시에 나타내었다. 양자에서 위상차의 변화에는 차이가 인정되지 않는다. 투과율로서는, 보호막을 붙인 경우에는, 조사량이 낮은 곳에서 투과율이 상승하지만, 그 후 작아진다.
다음에, 실시예 1과 동일하게 하여, 이 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스를 패터닝하여, 포토마스크로 가공하였다.
이렇게 하여 얻어진 하프톤 위상시프트 포토마스크는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 광학 특성이 안정되어 있는 블랭크스를 사용하여 제작하고 있기 때문에, 전사사용 도중에서의 위상차, 투과율의 변화가 적고, 실용성이 향상한다.
이상의 발명에서 명백하듯이, 본 발명의 하프톤 위상시프트 포토마스크, 및 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 의하면, 마스크사용시의 노광광의 조사에 따라 생기는 하프톤 위상시프트 막의 개질을, 실용화하기 전에 발생시켜, 안정화시키거나, 혹은 개질을 발생시키지 않기 위한 보호막을 설치하거나, 혹은, 그 양쪽의 수단을 병용함으로써, 마스크사용시의 위상차, 투과율의 변화를 저감할 수 있고, 그 결과, 실용성에 뛰어난 최적의 하프톤 위상시프트 포토마스크를 얻을 수 있다.

Claims (19)

  1. 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서,
    상기 하프톤 위상시프트 막에 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 함으로써, 노광용 엑시머 레이저조사에 있어서의 광학 특성 변화를 저감한 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스.
  2. 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서,
    상기 하프톤 위상시프트 막에 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하고, 열처리된 막표면을 에칭하여 제거함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하고, 또한 투과율을 상승시킨 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스.
  3. 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서,
    상기 하프톤 위상시프트 막에 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하고, 열처리된 막표면을 에칭하여 제거하며, 상기 하프톤 위상시프트 막의 위에 보호막을 설치함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하고, 또한 투과율을 상승시킨 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스.
  4. 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서,
    상기 하프톤 위상시프트 막의 위에 보호막을 설치하고, 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감한 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스.
  5. 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 미를 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서,
    상기 하프톤 위상시프트 막의 위에 보호막을 설치하고, 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하며, 막표면을 에칭하여 제거함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하고, 또한 투과율을 상승시킨 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 열처리후의 표면이 적어도 크롬을 포함하고, 또한 표면에 포함된 불소의 함유량이 막 내부보다도 적은 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스.
  7. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 상기 보호막이 적어도 크롬을 포함하고, 또한 표면에 포함된 불소의 함유량이 상기 하프톤 위상시프트 막보다도 적은 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스에 있어서, 상기 열처리에 의해 막중의 계면이 소실하고 있는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 하프톤 위상시프트 포토마스크용 블랭크스를 사용하여 제조되는 하프톤 위상시프트 포토마스크으로서, 상기 처리를 실시한 후, 그 하프톤 위상시프트 막을 패터닝하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크.
  10. 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서,
    상기 하프톤 위상시프트 배에 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하여, 그 열처리된 막을 패터닝하고, 패터닝된 하프톤 위상시프트 막상에보호막을 형성함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감한 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크.
  11. 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서,
    상기 하프톤 위상시프트 막에 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하여, 열처리된 막표면을 에칭하여 제거하고, 그 막을 패터닝하고, 그 후 보호막을 전면에 형성함에 의해, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하며, 또한 투과율을 상승시킨 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크.
  12. 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서,
    상기 하프톤 위상시프트 막을 패터닝하여, 그 후 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 함으로써, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감한 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크.
  13. 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서,
    상기 하프톤 위상시프트 막을 패터닝하여, 그 후 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하고, 막표면을 에칭하여 제거함에 의해, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하고, 또한 투과율을 상승시킨 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크.
  14. 투명기판상에 적어도 크롬과 불소를 포함하는 하프톤 위상시프트 막을 갖는 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서,
    상기 하프톤 위상시프트 막을 패터닝하고, 그 후 250℃ 이상, 또한 500℃ 이하의 온도로 열처리를 실시하여, 막표면을 에칭하여 제거하고, 그 후 보호막을 전면에 형성함에 의해, 노광용 엑시머 레이저 조사에 있어서의 광학특성 변화를 저감하고, 또한 투과율을 상승시킨 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크.
  15. 제 10 항, 제 11 항, 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 보호막이 적어도 크롬을 포함하고, 또한 보호 막내에 포함된 불소의 함유량이 상기 하프톤 위상시프트 막보다도 적은 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크.
  16. 제 10 항, 제 11 항, 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 보호막이 투명막인 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크.
  17. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 상기 열처리에 의해 막중의 계면이 소실하고 있는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크.
  18. 제 10 항, 제 11 항, 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 하프톤 위상시프트 포토마스크에 있어서, 패턴을 형성할 때, 패턴 사이즈를 목표치수보다 작게 하는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상시프트 포토마스크.
  19. 제 9 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 기재된 하프톤 위상시프트 포토마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성방법.
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