KR20070064612A - 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 이것의 제조방법 - Google Patents

포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 이것의 제조방법 Download PDF

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KR20070064612A
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요시노리 기나세
사토시 오카자키
다카시 하라구치
마사히데 이와카타
미키오 다카기
유이치 후쿠시마
다다시 사가
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
도판 인사츠 가부시키가이샤
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Abstract

포토마스크 기판(11)의 한 쪽 주면에, 산소 함유의 염소계 드라이에칭((Cl +O)계 드라이에칭)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고, 또한 산소 비함유의 염소계 드라이에칭(Cl계 드라이에칭) 및 불소계 드라이에칭(F계 드라이에칭)으로 에칭이 가능한 금속막이 차광층(12)으로서 구비되어 있다. 그리고 이 차광층(12)의 위에, 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고, 또한 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계) 또는 불소계 드라이에칭(F계)의 적어도 한 쪽의 에칭으로 에칭이 가능한 금속화합물막이 반사방지층(13)으로서 구비되어 있다.

Description

포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 이것의 제조방법{PHOTOMASK BLANK, PHOTOMASK AND METHOD FOR PRODUCING THOSE}
본 발명은, 반도체 집적회로, CCD(전하결합소자), LCD(액정표시소자)용 컬러필터, 자기헤드 등의 제조에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조기술에 관한 것이다.
근년의 반도체 디바이스 가공의 미세화, 특히 대규모 집적회로의 고집적화에 수반하여, 회로패턴의 새로운 미세화 요구가 강해져 오고 있다. 이러한 미세화를 실현하기 위해서는, 회로를 구성하는 배선패턴의 세선화 기술이나, 셀을 구성하는 층간의 배선에 이용되는 콘택트홀의 패턴 미세화 기술 등이 필요하게 되지만, 이러한 패터닝은 포토마스크를 이용한 광리소그래피에 의해 실행되는 것이기 때문에, 보다 미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성하는 기술이 요구되고 있다.
보다 고정밀도의 포토마스크 패턴을 포토마스크기판상에 형성하기 위해서는, 먼저, 포토마스크 블랭크상에 고정밀도의 레지스트 패턴을 형성하는 것이 필요하게 된다. 실제의 반도체기판의 가공은 축소투영에 의한 광리소그래피로 실행되기 때문에, 이 노광공정에서 이용되는 포토마스크에 형성되는 패턴 사이즈는, 패턴의 눌어붙임 대상인 기판상에서의 패턴 사이즈의 4배 정도의 크기가 되는 것이 일반적이 다.
그러나, 근년의 광리소그래피로 묘화되는 회로패턴의 사이즈는 노광광의 파장을 상당히 밑도는 사이즈가 되어 오고 있고, 묘화 회로패턴의 형상을 단순히 4배로 한 패턴을 포토마스크 패턴으로 한 경우에는, 노광시에 생기는 빛의 간섭 등의 영향에 의해서 포토마스크 패턴 그대로의 형상을 레지스트막상에 전사하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 묘화 회로패턴의 원판이 되는 포토마스크에는 극히 높은 정밀도로 포토마스크 패턴이 형성되고 있는 것이 필요하게 되어, 노광시의 빛의 간섭 등의 영향을 저감시키는 목적으로, 실제의 묘화 회로패턴보다 복잡한 형상의 포토마스크 패턴(소위 OPC 패턴)이 되는 경우도 있다.
이와 같이, 포토마스크 패턴을 얻기 위한 리소그래피 기술에 있어서도, 반도체기판 등의 미세가공을 실시하기 위한 광리소그래피 기술과 같이, 높은 패턴가공 정밀도가 요구되고 있다. 일반적으로, 광리소그래피 성능의 지표로서 한계 해상도가 이용되지만, 포토마스크 가공공정의 리소그래피 기술에는, 이 포토마스크에 형성된 패턴을 반도체기판상에 눌어 붙이는 가공공정에서의 광리소그래피 기술과 동등 또는 그 이상의 높은 한계 해상도가 요구되는 것이 실정이다.
포토마스크 패턴의 작성방식으로서는, 빛을 이용하여 노광하는 방법도 이용되지만 전자빔 노광이 주류이고, 통상은, 먼저, 투명기판상에 차광층이 설치된 포토마스크 블랭크상에 포토레지스트막을 형성하여, 이 포토레지스트막에 전자빔으로 패턴을 묘화하고 이것을 현상하여 레지스트 패턴을 얻는다. 그리고, 이 레지스트 패턴을 마스크층용의 에칭 마스크로서 이용하여 차광부와 투광부로 이루어지는 패 턴(포토마스크 패턴)을 형성한다. 한편, 일반적인 마스크층은, 반사방지층과 차광층의 적층구조가 된다.
형성하는 포토마스크 패턴의 미세화에 대응하여 레지스트 패턴도 미세화되게 되지만, 레지스트막의 막두께를 얇게 하지 않고 레지스트 패턴만을 미세화하면, 마스크층용의 에칭마스크로서 기능하는 레지스트부의 어스펙트비(레지스트 막두께와 패턴폭과의 비)가 커져 버린다. 일반적으로, 레지스트 패턴의 어스펙트비가 커지면 그 패턴형상이 열화하기 쉽고, 이것을 에칭마스크로 하는 마스크층에의 패턴전사 정밀도가 저하해 버린다. 또한, 극단적인 경우에는, 레지스트 패턴의 일부가 무너지거나 박리를 일으켜 패턴누락이 생기거나 하는 경우도 일어난다. 따라서, 포토마스크 패턴의 미세화에 수반하여, 마스크층 패터닝용의 에칭마스크로서 이용하는 레지스트의 막두께를 얇게 하여 어스펙트비가 너무 커지지 않도록 할 필요가 있다.
그런데, 레지스트를 에칭마스크로서 마스크층에 패터닝을 실시하는 경우의 차광막재료에 대해서는 이미 많은 재료가 제안되어 왔다. 이 중, 크롬 화합물막은 그 에칭에 대한 정보량이 많고, 실용상은 항상 크롬 화합물이 차광막재료로서 이용되어 오고 있고, 사실상의 표준 가공공정으로서 확립되어 있다. 예를 들면, 일본 특허문헌 1(일본 특허공개공보 2003-195479호), 특허문헌 2(일본 특허공개공보 2003-195483호), 및 특허문헌 3(일본등록실용신안공보 제3093632호)에는, ArF노광용의 포토마스크 블랭크에 요구되는 차광특성을 갖는 차광막을 크롬화합물로 형성한 포토마스크 블랭크의 구성예가 개시되고 있고, 그 막두께는 50∼77nm정도가 되 어, 이 두께의 차광막을 레지스트 마스크만을 이용하여 패터닝하고 있다.
크롬막이나 크롬 화합물막의 차광막은 일반적으로는 산소를 포함하는 염소계 드라이에칭에 의해 패터닝되지만, 이 에칭조건은 레지스트 등의 유기막에 대해서도 무시할 수 없을 정도의 에칭효과를 이루는 경우가 많다. 이 때문에, 막두께가 비교적 얇은 레지스트막을 마스크로서 차광막의 에칭을 실행하면, 이 에칭중에 레지스트가 데미지를 받아 레지스트 패턴의 형상이 변화하여, 본래의 레지스트 패턴을 차광막상에 정확하게 전사하는 것이 곤란해진다.
그러나, 유기막인 포토레지스트에, 높은 해상성과 높은 패터닝 정밀도를 양립 가능한 에칭내성(내플라스마성)을 갖게 하는 것은 기술적으로 곤란하다. 이 때문에, 차광막 에칭시의 레지스트에의 부하를 저감시켜 보다 고정밀도의 포토마스크 패턴을 형성하기 위해서는 차광막의 재료선택을 재검토하는 것이 필요하게 된다.
특허문헌 1 : 일본특허공개공보 2003-195479호
특허문헌 2 : 일본특허공개공보 2003-195483호
특허문헌 3 : 일본등록실용신안공보 제 3093632호
특허문헌 4 : 일본특허공개공보 2001-312043호
특허문헌 5 : 일본특허공개공보 소화63-85553호
[발명이 해결하고자 하는 과제]
차광막재료에 대해서는 이미 많은 검토예가 있고, 예를 들면 특허문헌 4(일본특허공개공보 2001-312043호 공보)에는, ArF노광용의 차광층으로서 탄탈금속막을 이용한 예가 보고되어 있다. 이 예에서는, 차광층으로서 탄탈금속막을, 반사방지층으로서 산화 탄탈막을 이용하여, 이 2층으로 이루어지는 마스크층의 합계 막두께를 약 70nm로 하고 있다. 이러한 층구조에 더하여, 마스크층 에칭시의 레지스트에의 부하를 저감하기 위해서, 마스크층의 에칭을 레지스트에 대해서 비교적 데미지를 주기 어려운 불소계의 가스플라즈마로 실행하는 것으로 되고 있다. 그러나, 예를 들면 이러한 에칭조건을 선택했다고 해도, 합계 막두께가 약 700nm가 되는 차광층과 반사방지층을, 레지스트만을 에칭마스크로서 사용하는 이상은, 마스크층 에칭시의 레지스트에의 부하 저감에는 한계가 있어, 미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성에 대한다고 하는 요구를 충분히 만족하는 것은 곤란하다.
한편, 하드마스크를 이용함으로써 드라이에칭시의 레지스트에의 부담을 경감시킨다는 수법은 옛부터 시도되어 오고 있고, 예를 들면 특허문헌 5(일본특허공개공보 소화 63-85553호)에는, 금속 실리사이드막상에 형성한 SiO2막을 에칭마스크로서 금속 실리사이드막의 드라이에칭을 실행한다고 하는 수법이 개시되어 있다. 그러나, SiO2막은 도전성이 부족하기 때문에, 전자빔 노광시에 차지업(charge up)이 생겨 버린다고 하는 문제가 일어나기 쉽다. 또한, 포토마스크 블랭크의 결함검사는 반사율에 기초하여 이루어지는 것이 일반적이고, ArF노광용 마스크의 결함검사에는 257nm의 파장의 빛이 사용되지만, 정확한 결함검사를 위해서는 이 파장의 빛에 대해 10∼20% 정도의 반사율이 필요하게 된다. 그러나, SiO2막을 에칭마스크로서 이용하면, 이 SiO2막의 반사율이 너무 높아서 결함검사 그 자체의 장해가 된다고 하는 문제가 있다.
이와 같이, 종래의 포토마스크 블랭크의 층구조에서는, 미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성한다고 하는 요구에 충분히 따르는 것은 곤란하고, 이것은 노광광파장이 짧고 높은 해상도가 요구되는 ArF노광용의 포토마스크 패턴으로 특히 심각하다.
본 발명은, 이러한 문제에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 포토마스크 패턴을 형성할 때의 마스크로서 이용되는 포토레지스트에의 부담을 경감시켜 미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성하는 것이 가능한 구조와, 결함검사 등에서 구할 수 있는 필요한 물성을 구비한 포토마스크 블랭크, 및 그것을 이용하여 제작된 포토마스크를 제공하는 것에 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
제 1 발명은, 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O))계에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계) 및 불소계 드라이에칭(F계)에서 에칭이 가능한 금속막의 차광층과, 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계) 또는 불소계 드라이에칭(F계)의 적어도 한 쪽에서 에칭이 가능한 금속 화합물막의 반사방지층을 구비하고 있는 포토마스크 블랭크이다.
바람직하게는, 상기 금속막은, 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오브(Nb), 알루미늄(Al) 및 게르마늄(Ge)으로부터 선택된 적어도 1종의 금속원소를 주성분으로 하는 금속 또는 합금이다.
또한, 상기 차광층은, 복수의 금속막을 적층시켜 구성하거나, 그 노광광파장에 대한 광학농도 OD를 2 이상으로 하거나, 그 막두께를 15nm이상 50nm이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 반사방지막은, 노광광파장에 대한 소쇠계수(extinction coefficient) k를 0.2 이상 1.0 이하로 하거나, 크롬계 화합물의 막 또는 규소계 화합물의 막의 적어도 한 쪽의 막을 포함시키는 것이 바람직하다. 상기 크롬계 화합물은, 바람직하게는, 크롬산화물, 크롬질화물, 또는 크롬산질화물을 주성분으로 하는 화합물이고, 더욱 바람직하게는, 상기 크롬계 화합물이, 크롬(Cr)이 30∼85원자%, 산소(O)가 0∼60원자%, 질소(N)가 0∼50원자%, 탄소(C)가 0∼20원자%의 범위의 조성을 갖는다.
또한, 상기 규소계 화합물은, 바람직하게는, 규소 산화물, 규소 질화물, 또는 규소산질화물을 주성분으로 하는 화합물이며, 더욱 바람직하게는, 상기 규소계 화합물이, 규소(Si)가 10∼57원자%, 산소(O)가 0∼60원자%, 질소(N)가 0∼57원자%, 탄소(C)가 0∼30원자%의 범위의 조성을 갖는다.
제 2 내지 5의 발명은, 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계) 및 불소계 드라이에칭(F계)에서 에칭이 가능한 금속막의 차광층의 위에, 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계) 또는 불소계 드라이에칭(F계)의 적어도 한 쪽에서 에칭이 가능한 금속화합물막의 반사방지층이 적층되어 설치된 포토마스크 블랭크를 이용하는 포토마스크의 제조방법으로서, 각각 이하의 스텝을 구비하고 있다.
제 2 발명은, 상기 반사방지층의 주면상에 패턴형성된 레지스트 마스크를 이용하여 상기 반사방지층을 (Cl+O)계 드라이에칭하여 패터닝하는 제 1 스텝과, 상기 패터닝된 반사방지층을 하드마스크로서 상기 차광층을 Cl계 드라이에칭하여 패터닝하는 제 2 스텝을 구비하고 있다.
또한, 제 3 발명은, 상기 반사방지층의 주면상에 패턴형성된 레지스트 마스크를 이용하여 상기 반사방지층을 (Cl+O)계 드라이에칭하여 패터닝하는 제 1 스텝과, 상기 패터닝된 반사방지층을 하드마스크로서 상기 차광층을 F계 드라이에칭하여 패터닝하는 제 2 스텝을 구비하고 있다.
또한, 제 4 발명은, 상기 반사방지층의 주면상에 패턴형성된 레지스트 마스크를 이용하여 상기 반사방지층을 F계 드라이에칭하여 패터닝하는 제 1 스텝과, 상기 패터닝된 반사방지층을 하드마스크로서 상기 차광층을 Cl계 드라이에칭하여 패터닝하는 제 2 스텝을 구비하고 있다.
또한, 제 5 발명은, 상기 반사방지층의 주면상에 패턴 형성된 레지스트 마스크를 이용하여 상기 반사방지층과 상기 차광층을 연속하여 F계 드라이에칭하여 패터닝하는 스텝을 구비하고 있다.
제 2 내지 제 5 발명에 있어서, 상기 레지스트 마스크의 두께는 75nm 이상 350nm 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 100nm 이상 250nm 이하이다.
또한, 바람직하게는, 제 2 내지 제 4 의 상기 제 2 스텝에 이어서, 또는, 제 5 발명의 상기 F계 드라이에칭의 스텝에 이어서, 상기 레지스트 마스크를 제거한 후에 상기 패터닝된 반사방지층상에 패턴 형성된 제 2 레지스트 마스크를 새로 설치하는 스텝과, 상기 제 2 레지스트 마스크를 이용하여 상기 반사방지층과 상기 차광층을 드라이에칭하여 패터닝하는 스텝을 구비하고 있다.
[발명의 효과]
본 발명에서는, 반사방지층과 차광층의 재료로서 서로 에칭특성이 다른 것(이종 재료계)을 선택하고, 이 에칭선택성을 이용하여 포토마스크 패턴 형성시의 레지스트 마스크에의 부담을 경감한다고 하는 신규인 포토마스크 블랭크의 구조를 채용하는 것으로 하여, 이러한 층을 구성하는 막의 조성과 두께를 적절히 선택하는 것으로 했으므로, 레지스트 마스크에의 부담을 경감시켜 미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성하는 것이 가능한 구조와 결함검사 등에서 요구되는 필요한 물성을 겸비한 포토마스크 블랭크, 및 그것을 이용하여 제작된 포토마스크를 제공할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
이하에 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대해서 설명한다. 본 발명자들은, 포토마스크 패턴 형성에 있어서 이용되는 레지스트 마스크에의 부담을 경감시킨다고 하는 과제를 해결하기 위해서 열심히 검토를 거듭한 결과, 마스크층을 구성하는 반사방지층과 차광층에 서로 드라이에칭특성이 다른 재료를 최적으로 선택하여 조합하는 것에 의해, 포토마스크 패턴 형성시의 레지스트 마스크에의 부담을 경감시키는 것과 함께, 결함검사 등에서 요구되는 필요한 물성을 구비한 포토마스크(블랭크)를 얻는 것이 가능한 것을 발견하였다.
종래의 포토마스크 블랭크가 구비하는 차광층의 재료에는, 제조 프로세스를 용이하고 간소화하는 관점으로부터, 반사방지층과 동일 재료계의 것이 선택되어 있었다. 이 때문에, 반사방지층과 차광층은 유사한 에칭특성을 갖는 결과가 되어, 반사방지층상에 설치된 레지스트 마스크를 이용하여 반사방지층과 차광층의 양쪽을 에칭하여 가공한다고 하는 프로세스가 채용되어 있었다.
이것에 대해서, 본 발명에 있어서는, 반사방지층과 차광층의 재료로서 서로 에칭 특성이 다른 것(이종 재료계)을 선택하여, 이 에칭선택성을 이용하여 포토마스크 패턴 형성시의 레지스트 마스크에의 부담을 경감한다고 하는 신규 구조를 채용하고 있다.
자세한 것은 후술하지만, 반사방지층과 차광층의 재료의 에칭선택성을 이용하면, 예를 들면, 반사방지층의 에칭 마스크로서만 레지스트 마스크를 이용하여 패터닝된 반사방지층을 하드마스크로서 차광층의 에칭을 실시하는 것이 가능해지고, 그 결과 레지스트 마스크에의 부하는 저감되어 레지스트 패턴의 형상변화가 큰 폭으로 감소하게 되어, 반사방지층에는 본래의 레지스트 패턴이 정확하게 전사되게 된다. 그리고, 이 패터닝된 반사방지층을 하드마스크로서 차광층을 에칭하는 것에 의해, 소정의 포토마스크 패턴이 차광층상에 정확하게 전사되게 된다.
또한, 본 발명의 포토마스크 블랭크의 구성에서는, 레지스트 마스크를 이용하여 실행되는 에칭의 시간도 단축하기 위해서 레지스트 막두께를 얇게 하는 것이 가능해지기 때문에, 포토마스크 패턴을 미세화하더라도 어스펙트비가 너무 커지는 경우가 없고, 패턴형상의 열화에 수반하는 패턴전사 정밀도의 저하나, 레지스트 패턴의 일부 박리에 기인하는 패턴 누락 등의 문제도 회피할 수 있다.
한편, 이러한 재료선택은, 반사방지층이 결함검사 등에서 요구되는 필요한 물성을 구비한다고 하는 조건하에서 이루어지므로, 일본특허공개공보 소화63-85553호에 기재되어 있는 종래 구성의 포토마스크 블랭크와 같이, 반사방지층의 반사율이 너무 높아서 결함검사를 곤란하게 한다고 하는 문제도 생기지 않는다.
도 1은, 본 발명의 포토마스크 블랭크의 기본 구조예를 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 포토마스크 블랭크를 위상시프트 마스크 블랭크로서 구성한 구조예를 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 3A∼도 3E는, 본 발명의 포토마스크 블랭크의 가공 프로세스를 설명하기 위한 공정예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4A∼도 4I는, 본 발명의 위상시프트 마스크 블랭크의 가공 프로세스를 설명하기 위한 제 1 공정예를 설명하는 도면이다.
도 5A∼도I는, 본 발명의 위상시프트 마스크 블랭크의 가공 프로세스를 설명하기 위한 제 2 공정예를 설명하는 도면이다.
[부호의 설명]
11 : 포토마스크기판 12 : 차광층
13 : 반사방지층 14 : 버퍼층
15 : 에칭 스토퍼층 16 : 위상 시프트층
17,17a : 레지스트막
이하에, 실시예에 의해, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
실시예 1
(포토마스크 블랭크의 기본구조)
도 1은, 본 발명의 포토마스크 블랭크의 기본구조예를 설명하기 위한 단면 개략도이고, 이 포토마스크 블랭크는, 포토마스크기판(11)의 한 쪽 주면에, 산소 함유의 염소계 드라이에칭((Cl+O)계 드라이에칭)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고, 또한 산소 비함유의 염소계 드라이에칭(Cl계 드라이에칭) 및 불소계 드라이에칭(F계 드라이에칭)에서 에칭이 가능한 금속막을 차광층(12)으로서 구비하고, 이 차광층(12)의 위에, 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계 드라이에칭)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고, 또한 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계 드라이에칭) 또는 불소계 드라이에칭(F계 드라이에칭)의 적어도 한 쪽의 에칭으로 에칭이 가능한 금속화합물막을 반사방지층(13)으로서 구비하고 있다. 한편, 포토마스크기판(11)에 대한 특별한 제한은 없고, 석영유리나 CF2 또는 알루미노 실리케이트 유리 등의 일반적인 투명기판을 이용할 수 있다.
여기서, (Cl+O)계 드라이에칭 조건은, 종래부터 크롬화합물막을 드라이에칭할 때에 이용되어 온 공지의 것으로서 좋고, 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 염소가스와 산소가스의 혼합비(Cl2가스 : O2가스)를 부피유량비로 1:2∼20:1로 하고, 필요에 따라서 헬륨 등의 불활성가스를 혼합한다. 한편, 염소가스에 대해서 5% 이상의 부피유량비로 산소가스를 혼합시키면, 본 발명의 포토마스크 블랭크의 차광층으로서 이용되는 금속막에의 실질적인 에칭은 진행하지 않는 것을 확인하고 있다. 본 실시예를 포함한 이후의 실시예에 대해서는, 염소가스 20sccm, 산소가스 9sccm, 헬륨가스 80sccm의 유량의 가스를 혼합한 에칭가스를 에칭 챔버에 도입하여, 챔버내 압력을 2Pa로서 드라이에칭을 실행하고 있다.
또한, Cl계 드라이에칭 조건은, 산소가스의 부피혼합비가 염소가스에 대해 5% 미만이 되도록 설정하지만, 일반적으로는, 염소가스만을 에칭가스로서 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 실시예에 있어서는, 유량 20sccm의 염소가스만을 사용하여, 챔버내 압력 2Pa로 에칭을 실행하였다.
또한, F계 드라이에칭에 사용되는 가스는, CF4나 C2F6 등의 불소함유가스가 되지만, 필요에 따라서 산소 등의 가스를 첨가해도 좋다. 한편, 실시예에서는 C2F6가스를 이용하고, 유량 20sccm의 C2F6가스만을 사용하여, 챔버내 압력을 2Pa로 하였다.
이러한 에칭특성을 갖는 차광층(12)용의 금속막으로서는, 탄탈(Ta), 텅스텐 (W), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오브(Nb), 알루미늄(Al), 게르마늄 (Ge) 등의 금속을 주성분으로 하는 금속막이 있다. 이러한 재료는, ArF노광으로 이용되는 파장 193nm의 빛에 대해서 크롬(Cr) 금속막보다 큰 소쇠계수를 가졌기 때문에, 박막화가 가능해지는 의미에서도 유리하다. 또한, 이러한 금속막을 단층으 로서 이용하는 것 외 복수의 이종 금속막을 적층시켜 차광층(12)으로 할 수도 있다. 또한, 이러한 금속막의 조성은 단원소조성에 한정하지 않고 상기 금속원소로부터 선택되는 2종 이상의 금속의 합금이라도 좋다.
이러한 금속막이 포토마스크의 차광층(12)으로서 기능하기 위해서는, 포토리소그래피공정에서 이용되는 노광광에 대한 차광성이 충분한 것이 필요하고, 노광광에 대한 광학농도(OD)가 2 이상인 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 포토마스크 블랭크를 바람직하게 적용 가능한 ArF 노광(노광광파장=193nm)용의 포토마스크의 OD치를 2 이상으로 하기 위해서는, 금속막의 두께를 15nm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 금속막의 막두께가 너무 두꺼우면 그 에칭 공정중에서의 부하가 너무 커지기 때문에, 차광층(12)의 고정밀도 패터닝을 위해서는 막두께를 50nm 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 금속막에는 산소, 질소, 탄소 등의 비금속 원소가 포함되어 있어도 좋지만, 이러한 비금속원자를 일정량 이상 함유하는 경우에는 차광층으로서의 차광성이 저하하여 소정의 광학농도를 얻는 것이 곤란해진다. 특히, ArF노광용 포토마스크를 제작하는 포토마스크 블랭크로 하는 경우에는, 질소 및 탄소에 대해서는 30원자% 이하, 산소에 대해서는 10원자% 이하, 또한 질소, 탄소, 산소를 합계한 것이 40원자% 이하인 것이 바람직하다.
이러한 차광층의 포토마스크기판상에의 형성은 진공증착법이나 스패터링법 등의 공지의 일반적인 수법에 의할 수 있지만, 소정의 금속을 함유하는 타겟을 이용한 스패터링법에 의하면 균질성이 뛰어난 막을 용이하게 얻을 수 있다.
이와 같이 하여 재료 선택되는 차광층(12)상에 설치되는 반사방지층(13)의 재료에는, 크롬계 화합물 또는 규소계 화합물이 선택된다. 크롬계 화합물은, 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계)에 의해 용이하게 에칭되는 한편, 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)이나 불소계 드라이에칭(F계)에 대해서는 에칭 내성을 나타낸다. 또한, 규소계 화합물은, 불소계 드라이에칭(F계)이 가능한 한편, 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계) 및 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)에 대해서 내성을 갖는다.
표 1에, 이후의 설명의 이해를 쉽게 하기 위해서, 상기 각 재료의 각 드라이에칭 조건하에서의 에칭특성(경향)을 모았다(○표는 에칭되는 것을, ×표는 실질적인 에칭이 생기지 않는 것을 의미한다).
[표 1]
층 재료 F계 Cl계 (Cl+F)계
반사방지층 크롬계 화합물 × × ○
반사방지층 규소계 화합물 ○ × ×
차광층 금속막 ○ ○ ×
이러한 에칭특성을 나타내는 크롬계 화합물막으로서는, 크롬 산화물이나 크롬 질화물 또는 크롬산질화물을 주성분으로 하는 막이 있고, 크롬계 화합물막중에는 탄소나 불소 등의 비금속원소가 함유되어 있어도 좋다. 한편, 반사방지층을 단일조성의 크롬계 화합물막으로 형성하는 것 외에, 복수의 다른 조성의 크롬계 화합물막을 적층시켜 반사방지층으로 하도록 해도 좋다. 이러한 크롬계 화합물막의 반사방지층은, 크롬을 타겟으로 한 반응성 스패터링 등의 공지의 방법에 의해 얻을 수 있다.
크롬계 화합물막의 구체적인 원자조성은, 노광광에 대한 소쇠계수 k가 0.2 이상 1.0 이하의 범위가 되도록 선택되고, 예를 들면, 크롬(Cr)= 30∼85원자%, 산소(O)= 0∼60원자%, 질소(N)= 0∼50원자%, 탄소(C)= 0∼20원자%의 범위가 된다. 또한, 반사방지층을 크롬계 화합물로 형성하는 경우의 막두께는 마스크 검사에 이용하는 빛의 파장 등의 조건에 따라 결정되지만, ArF노광용의 마스크를 제작하는 경우에는 15∼30nm 정도의 막두께로 하는 것이 바람직하다. 이러한 조성과 막두께를 갖는 크롬계 화합물막의 반사방지층의 반사율은, 대표적인 반사율 검사파장인 파장 257nm의 빛에 대해서 10∼20%가 된다.
한편, 일반적인 레지스트는 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계)에 대해서는 너무 높은 에칭내성은 나타내지 않기 때문에 에칭 프로세스중에 데미지를 받기 쉽지만, 반사방지층을 15∼30nm 정도로 박막화해 두면 레지스트 패턴이 데미지에 의해 형상 변화를 발생하기 전에 반사방지층의 패터닝을 완료시킬 수 있기 때문에, 본래의 레지스트 패턴을 높은 정밀도로 반사방지층상에 전사할 수 있다.
또한, 상술한 에칭특성을 나타내는 규소계 화합물막으로서는, 규소 산화물이나 규소 질화물 또는 규소산질화물의 막(규소 화합물막) 이외에, 이러한 막에 천이금속의 산화물이나 질화물 또는 규소산질화물이 포함된 막(규소 천이금속 화합물의 막) 등이 있고, 또한 이러한 막중에는 탄소가 함유되어 있어도 좋다. 한편, 반사방지층을 단일 조성의 규소계 화합물막으로 형성하는 것 외에, 복수의 다른 조성의 규소계 화합물막을 적층시켜 반사방지층으로 하도록 해도 좋다.
여기서, 막중에 함유되는 천이금속의 예로서는, 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오브(Nb) 등을 들 수 있지만, 에칭가공의 용이성의 관점에서는 몰리브덴이 바람직하다. 이러한 천이금속으로서 몰리브덴을 선택한 규소 천이금속 화합물(예를 들면, MoSiON)을 반사방지층으로서 상술의 차광층과 조합한 경우의 에칭가공성은, 일본특허공개공보 2001-312043호에 기재되어 있는 산화 탄탈막의 반사방지층과 탄탈막의 차광층과의 조합에 비하여 양호하고, 고정밀도의 포토마스크 패턴을 얻을 수 있다.
한편, 상술의 규소 화합물이나 규소 천이금속 화합물 또는 이것들의 막에 탄소를 더 함유시킨 규소계 화합물의 막은 공지의 방법에 의해 얻을 수 있고, 예를 들면, 규소 또는 몰리브덴 실리사이드 또는 몰리브덴 및 규소, 또는 몰리브덴 실리사이드와 규소를 타겟으로서 반응성 가스 또는 반응성 가스와 아르곤의 혼합기류중에서 반응성 스패터링을 실시하는 등의 방법이 있다.
규소계 화합물막의 구체적인 원자조성도, 노광광에 대한 소쇠계수 k가 0.2 이상 1.0 이하의 범위가 되도록 선택되고, 예를 들면, 천이금속(Mtr)= 0.2∼25원자%, 규소(Si)= 10∼57원자%, 산소(O)= 0∼60원자%, 질소(N)= 0∼57원자%, 탄소(C)= 0∼30원자%의 범위가 된다. 또한, 반사방지층을 규소계 화합물로 형성하는 경우의 막두께도 마스크 검사에 이용하는 빛의 파장 등의 조건에 따라서 결정되지만, ArF노광용의 마스크를 제작하는 경우에는 15∼30nm 정도의 막두께로 하는 것이 바람직하다. 이러한 조성과 막두께를 갖는 규소계 화합물막의 반사방지층의 반사율은, 대표적인 반사율 검사파장인 파장 257nm의 빛에 대해서 10∼20%가 된다.
이러한 에칭특성의 차광층과 반사방지층을 아래와 같이 조합하면, 반사방지층의 에칭은 레지스트 마스크에 의해, 차광층의 에칭은 패터닝된 반사방지층을 하드마스크로서 실행하는 것이 가능하다.
즉, 반사방지층의 재료로서 크롬계 화합물을 선택한 경우에는, 레지스트 마스크를 이용하여 이 반사방지층을 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계)에서 실행하여 패터닝을 실시하지만, 이 에칭공정에 있어서는 차광층의 금속막은 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계)에 대해서 내성을 갖기 때문에 실질적인 에칭은 실시되지 않는다. 따라서, 패터닝된 반사방지층을 하드마스크로서 산소 비함유 염소계 드라이에칭((Cl)계) 또는 불소계 드라이에칭(F계)에 의해, 차광층의 에칭을 실행하는 것이 가능하다. 한편, 이 차광층의 에칭조건인 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계) 및 불소계 드라이에칭(F계)의 어느 쪽에 대해서도 반사방지층은 실질적인 에칭이 진행하지 않기 때문에, 반사방지층으로 이루어지는 하드마스크의 패턴형상이 변화하지 않고, 차광층에 고정밀도로 포토마스크 패턴을 형성할 수 있다.
한편, 반사방지층의 재료로서 규소계 화합물을 선택한 경우에는, 레지스트 마스크를 이용하여 이 반사방지층을 F계 드라이에칭한다. 일반의 레지스트막은 F계의 에칭조건하에서 비교적 높은 내성을 갖기 때문에, F계 드라이에칭이 가능한 금속막의 에칭을, 같은 F계 드라이에칭 가능한 규소계 화합물의 반사방지층의 에칭과 연속해서 실시했다고 해도, 이 에칭 프로세스에서의 레지스트 패턴에의 부담은 비교적 경미한 것에 그칠 수 있다.
실시예 2
(위상시프트 마스크 블랭크)
본 발명의 마스크 블랭크는, 위상시프트 마스크 블랭크로서 구성하도록 해도 좋다
도 2는, 본 발명의 포토마스크 블랭크를 위상시프트 마스크 블랭크로서 구성한 구조예를 설명하기 위한 단면 개략도이고, 포토마스크기판(11)의 한 쪽 주면상에 투명 또는 반투명의 위상시프트층(16)이 설치되어 있고, 이 위상시프트층(16)상에, 이미 설명한 차광층(12) 및 반사방지층(13)이 순차적으로 적층되어 있다. 이 위상시프트층(16)에는 공지의 여러 가지의 위상시프트막을 이용할 수 있고, 이러한 막을 서로 조합함으로써 얻을 수 있는 복합막이라도 좋다. 또한, 위상시프트층 (16)의 흡수체 재료를 하프톤 재료로 바꾸어 하프톤의 위상시프트층이라고 해도 좋다.
한편, 도면중의 부호 14 및 15의 층은 각각, 버퍼층과 에칭스토퍼층이며, 이러한 층은 필수의 것은 아니지만 포토마스크 블랭크의 용도에 따라 적합하게 설치되는 것이다. 한편, 이러한 버퍼층(14) 및/또는 에칭스토퍼층(15)은, 본 실시예에서 나타내는 위상시프트 마스크 블랭크에 한정하지 않고, 실시예 1에서 설명한 구성의 포토마스크 블랭크에 설치하도록 해도 좋은 것은 말할 것도 없다.
이와 같이 위상시프트층(16)의 구성은 배리에이션이 풍부하지만, 고투과막의 바람직한 예로서는, 규소산화물이나 규소질화물 또는 규소산질화물을 주성분으로 하는 단층막 또는 이들 막을 적층시킨 복합막을 들 수 있다.
또한, 투과광을 감쇠시키는 막으로 위상시프트층(16)을 구성하는 경우의 막으로서는, 규소산화물이나 규소질화물 또는 규소산질화물을 주성분으로 하는 막(규소화합물의 막) 이외에, 이러한 막에 천이금속의 산화물이나 질화물 또는 규소산질화물이 포함된 막(규소 천이금속 화합물의 막) 등이 있고, 이들 막중에 탄소가 함유되어 있어도 좋다. 나아가서는, 천이금속 박막을 투과광 감쇠막으로서 위상시프트층(16)을 형성할 수도 있다.
한편, 위상시프트층(16)을 하프톤 위상시프트층으로 하는 경우는, 상기에서 열거한 재료로 이루어지는 단층막 또는 다층막의 투과율이 2∼40%, 위상시프트량이 약 180°가 되도록 재료의 조성을 조정한다.
이러한 위상시프트층(16)의 재료로서 불소계 드라이에칭(F계) 가능한 것을 선택한 경우에는, 상술한 차광층과 조합한 경우의 에칭 가공프로세스가 필요이상으로 복잡하게 되는 일 없이, 또한 고정밀도의 드라이에칭가공을 할 수 있다고 하는 이점이 있다.
불소계 드라이에칭(F계)이 가능한 하프톤 위상시프트막의 예로서는, 규소산화물이나 규소질화물 또는 규소산질화물을 주성분으로 하는 막(규소화합물의 막) 이외에, 이러한 막에 천이금속의 산화물이나 질화물 또는 규소산질화물이 포함된 막(규소 천이금속 화합물의 막) 등이 있다. 이러한 막은, 막중의 산소나 질소 또는 천이금속의 함유량을 제어하는 것에 의해, 단층막으로 하여도 또는 복합막을 구성하는 일부의 막으로 하여도, 하프톤 위상 시프트막으로서 이용할 수 있다. 이러한 막으로 이루어지는 복합막의 예로서는, 상기의 규소화합물막과 규소 천이금속화 합물막 및 이러한 화합물을 주성분으로 하는 금속 실리사이드막, 또는 몰리브덴이나 탄탈 또는 텅스텐을 주성분으로 하는 금속막을 서로 조합하여 얻을 수 있는 복합막을 들 수 있다.
실시예 3
(포토마스크 블랭크의 가공 프로세스예 1)
본 실시예에서는, 크롬계 화합물의 반사방지층을 구비한 포토마스크 블랭크의 가공 프로세스예에 대해서 설명한다. 한편, 여기에서는 포토마스크 블랭크가, 투명의 포토마스크기판상에 차광층과 반사방지층만이 설치된, 소위 바이너리 마스크 블랭크(도 1 참조)인 것으로서 설명한다.
도 3A∼도 3E는, 본 실시예의 가공 프로세스를 설명하기 위한 공정도이고, 먼저, 투명한 포토마스크기판(11)상에, 실시예 1에서 이미 설명한 조성 및 막두께를 갖는 금속막으로 이루어지는 차광층(12)과 크롬계 화합물의 반사방지층(13)이 순차적으로 적층되어 있고, 이 반사방지층(13)상에 레지스트막(17)을 형성한다(도 3A). 한편, 이 레지스트막(17)의 형성에 앞서, 나중의 프로세스에 있어서의 미세패턴이 벗겨짐이나 쓰러짐이라고 하는 문제의 발생을 막는 것을 목적으로 하고, 포토마스크기판(11)의 표면에너지를 저감하게 하기 위한 표면처리를 실시해 두는 것이 바람직하다.
이러한 표면처리의 바람직한 방법으로서는, 반도체 제조공정에서 상용되는 헥사메틸디실라잔(HMDS)이나 그 외의 유기 실리콘계의 표면 처리제로 포토마스크기판 표면을 알킬시릴화하는 방법이 있고, 포토마스크기판(11)의 표면을 이러한 표면 처리제의 가스중에 폭로하거나 또는 포토마스크기판(11)의 표면에 표면처리제를 직접 도포하는 등 방법을 취할 수 있다. 이러한 표면처리를 실시하여 포토마스크기판(11)의 표면 에너지를 저하시킨 후에 포토마스크기판(11)상에 레지스트를 도포·건조하여 레지스트막(17)을 얻는다. 한편, 당연한 일이지만, 레지스트의 도포조건이나 건조방법은 이용하는 레지스트 재료에 따라 적당한 것이 선택된다.
이용하는 레지스트로서는 포토마스크 패턴의 작성에 사용하는 묘화장치에 따라 적절한 것이 선택되게 되지만, 전자빔(EB) 묘화용 레지스트로서는, 방향족 골격을 폴리머중에 갖는 포지티브형 또는 네거티브형의 레지스트를 이용하는 것이 일반적이다. 한편, 보다 미세한 패턴을 갖는 포토마스크를 제조하는 경우에는, 화학증폭형 레지스트를 이용하는 것이 바람직하다.
레지스트막(17)은, 패턴형상이 양호하게 얻을 수 있고, 또한 에칭마스크로서의 기능을 완수할 수 있는 범위의 막두께가 된다. 특히, 미세한 패턴형성이 요구되는 ArF노광용 포토마스크를 제작하는 경우의 레지스트막(17)은 어스펙트비가 커지지 않게 비교적 박막인 것이 필요하고, 350nm 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 250nm 이하가 된다.
한편, 레지스트막(17)의 막두께 하한은 이용하는 레지스트 재료의 에칭내성 등의 조건을 종합적으로 고려해 결정되지만, 일반적인 레지스트 재료를 이용한 경우에는 75nm 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 100nm 이상이 된다. 한편, 실리콘계 수지를 사용한 레지스트와 방향족계 수지를 사용한 하층막의 조합에 의한 '다층 레지스트법'이나, 방향족계 화학증폭형 레지스트와 실리콘계 표면처리 제를 조합한 '표면 이미징법'을 채용하는 경우에는, 레지스트막(17)의 총두께를 상기 값보다 얇게 하는 것이 가능해진다.
이러한 레지스트막(17)을 가공하여 레지스트 패턴을 얻지만(도 3B), 이 때의 레지스트막(17)에의 묘화는 광조사에 의한 방법으로 실시하는 것도 가능하지만, 일반적으로는, 미세패턴을 형성하기 위해서 바람직한 방법인 EB조사에 의한 방법이 채용된다. 예를 들면, 레지스트로서 화학증폭형의 것을 사용하여 이것을 EB조사에 의해 묘화하는 경우에는, 통상 3∼30mC/cm2의 에너지밀도 범위의 전자빔으로 묘화를 실시하고, 이 묘화 후에 가열처리 및 현상 처리하여 레지스트 패턴을 얻을 수 있다.
크롬계 화합물의 반사방지층(13)의 패터닝은, 산소 함유 염소계 드라이에칭 ((Cl+O)계)으로 행하여진다(도 3C). 한편, (Cl+O)계의 에칭조건하에서는, 레지스트와 같은 유기막의 에칭속도는, 불소계 드라이에칭(F계)을 실시하는 경우와 비교하여 빨라져 버리는 것은 상술한 바와 같고, 반사방지층(13)의 에칭중에 레지스트 패턴의 데미지가 더해지게 되지만, 통상은 크롬계 화합물의 반사방지층(13)의 두께를 15∼30nm 정도로 할 수 있기 때문에, 에칭대상인 반사방지층(13)의 두께에 비해 충분히 두꺼운 막두께 100∼250nm의 레지스트 패턴에 의해 고정밀도의 가공이 가능하다.
이러한 반사방지층(13)의 패터닝에 이어서 차광층(12)의 패터닝을 실시한다(도 3D). 이미 설명한 바와 같이, 탄탈이나 텅스텐 등의 금속이나 합금으로 이루 어지는 금속막은, 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O) 계)에 대해서 실질적인 에칭이 생기지 않는 정도의 에칭내성을 나타낸다. 따라서, 차광층(12)을 에칭가공하기 위해서, 에칭조건을, 불소계 드라이에칭(F계), 또는 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)으로 바꾸어 패터닝을 실시한다. 이 차광층(12)의 에칭에 대해서는, 반사방지층(13)인 크롬계 화합물막이 F계 및 Cl계의 어느 쪽의 드라이에칭 조건하에 있어서도 실질적인 에칭이 되지 않기 때문에, 에칭마스크(하드마스크)로서의 역할을 충분히 완수해, 고정밀도의 가공을 용이하게 실행할 수 있다.
이와 같이 하여 패터닝된 반사방지층(13)과 차광층(12)으로 이루어지는 마스크층(18)을 얻은 후에, 패터닝된 반사방지층(13)상에 잔존하고 있는 레지스트막 (17)이 박리되어, (위상시프트 효과를 갖지 않는)바이너리 포토마스크가 완성된다(도 3E).
실시예 4
(포토마스크 블랭크의 가공 프로세스예 2)
본 실시예에서는, 규소계 화합물의 반사방지층을 구비한 포토마스크 블랭크의 가공 프로세스예에 대해서 설명한다. 한편, 본 실시예의 포토마스크 블랭크도, 투명의 포토마스크기판상에 차광층과 반사방지층만이 설치된, 이른바 바이너리 마스크 블랭크인 것으로서 설명하는 바, 그 가공 프로세스는 도 3A∼도 3E에서 나타낸 것과 같고, 레지스트 패턴형성공정(도 3A 및 도 3B)까지는, 이미 설명한 크롬계 화합물의 반사방지층을 구비한 바이너리 마스크 블랭크의 가공과 완전히 같게 실시할 수 있기 때문에 설명은 생략한다.
반사방지층의 재료로서 규소계 화합물을 선택한 경우는, 일반의 레지스트 재료가 비교적 높은 내성을 나타내는 F계의 에칭조건을 선택하는 것이 바람직하다. F계의 에칭조건으로 한 경우에는, 마찬가지로 F계 에칭조건으로 가공이 가능한 상기의 금속막과 동시에(연속하여) 에칭가공하는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 연속 에칭가공으로 한 경우에는 금속막의 에칭시에 받는 데미지를 고려한 레지스트 막두께 설정이 필요해진다. 따라서, 레지스트의 박막화라고 하는 관점에서는, 먼저 F계 드라이에칭으로 반사방지층에 패터닝을 실시하고, 이에 계속하여 Cl계 드라이에칭으로 차광층을 패터닝한다고 하는 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 이러한 2단계의 에칭을 실시하는 것으로 하면, 패터닝된 규소계 화합물의 반사방지층을 차광층의 Cl계 드라이에칭용 마스크로서 이용할 수 있기 때문에, 레지스트 막두께를 얇게 한 경우에서도 고정밀의 포토마스크 패턴을 얻을 수 있다.
실시예 5
(위상시프트 마스크 블랭크의 가공 프로세스예)
본 실시예에서는, 금속막의 차광층 아래에 위상시프트층을 설치한 위상시프트 마스크 블랭크의 가공 프로세스예에 대해 설명한다.
도 4A∼도 4I 및 도 5A∼도 5I는 모두, 본 실시예의 가공 프로세스를 설명하기 위한 공정도이다. 이러한 도면에 나타낸 위상시프트 마스크 블랭크의 가공공정에 있어서, 레지스트 패턴형성공정(도 4A와 도 4B, 도 5A와 도 5B) 및 반사방지층의 패터닝공정(도 4C, 도 5C)까지는, 이미 설명한 바이너리 마스크 블랭크의 가공과 완전히 같게 실시할 수 있으므로 설명은 생략한다.
반사방지층(13)의 패터닝에 이어서 차광층(12) 및 위상시프트층(16)의 에칭을 실시하여 위상시프트 마스크 패턴이 형성되지만, 이 가공 프로세스로서는 몇몇의 배리에이션이 있다.
도 4A∼도 4I에 도시한 것은, 반사방지층(13)의 패터닝에 이용한 레지스트막 (17)을 다시 도공하는 일 없이, 차광층(12)과 위상시프트층(16)을 F계의 에칭 조건하에서 한 번에 패터닝한 후(도 4D), 잔존하는 레지스트막(17)을 박리하는 예이다(도 4E). 이 프로세스예에서는 또한, 최종적으로 마스크층으로서 남기는 부분과 위상시프트층을 제거한 부분(기판이 노출하고 있는 부분)을 피복하는 레지스트 마스크(제 2 레지스트 마스크)(17a)를 형성하고(도 4F), 그 이외의 부분에 대해서, 반사방지층(13) 및 차광층(12)을 상술의 수법으로 에칭제거하고(도 4G 및 도 4H), 마지막으로 레지스트 마스크(17a)를 제거하여 위상시프트 마스크가 완성된다(도 4I). 반사방지층(13)을 규소계 화합물 재료로 구성하는 경우에는 이 방법에 의한 것이 바람직하다.
한편, 본 실시예에서는, 제 2 레지스트 마스크(17a)의 형성에는 네거티브형 레지스트가 이용되고 있다. 네거티브형 레지스트를 전면 도포하여, 이 레지스트막 중의 마스크층을 남기는 부분을 패턴노광으로 감광시킨다. 그 후, 기판(11)의 이면측으로부터 빛을 조사하여 전면 노광을 실시하면, 위상시프트층(16)이 제거된 영역의 레지스트만이 감광하게 된다. 따라서, 이것을 현상하면, 마스크층으로서 남는 부분과 기판이 노출된 부분을 보호하는 도 4F에 나타낸 바와 같은 레지스트 마스크가 완성된다.
그러나, 이러한 프로세스에서는, 차광층(12)과 위상시프트층(16)의 에칭공정(도 4C로부터 도 4D에 이르는 공정) 중에 박막의 레지스트(17)가 에칭제거되어 버려, 반사방지층(13)의 표면이 노출되어 에칭처리될 우려가 있다. 이러한 반사방지층(13)의 에칭이 생기면, 반사율 등의 여러 특성치가 설계치로부터 어긋나 버릴 우려가 있다. 이 때문에, 도 4A∼도 4I에 도시한 프로세스에 의한 경우에는, 처음에 설치하는 레지스트막(17)의 막두께를 두껍게 설정해 두는 것이 필요해진다.
이러한 문제를 회피하면서 레지스트막(17)의 박막화를 도모하기 위해서는, 반사방지층(13)이 크롬계 화합물막인 경우에, 반사방지층(13)을 일단 패터닝한 후에, 최종적으로 마스크층으로서 남는 부분만을 피복하는 새로운 레지스트 마스크를 형성한다고 하는 방법을 채용할 수 있다. 이 방법에 의하면, 반사방지층(13)의 표면은 에칭처리의 전공정을 통해서 확실히 보호되게 되기 때문에, 반사방지층(13)의 표면이 에칭되어 반사율 등이 설계치로부터 어긋난다고 하는 문제는 생기지 않는다.
구체적으로는, 반사방지층(13)을 패터닝했을 때의 레지스트막(17)을 제거한 후(도 5D), 반사방지층(13)상에 레지스트막(17a)을 새로 설치하여 패터닝하여(도 5E), 최종적으로 마스크층으로서 남는 부분만을 마스크한다. 한편, 위상시프트층 (16)이 하프톤의 위상시프트층인 경우(하프톤 위상시프트 마스크의 경우)에는, 마스크층 패턴에 대한 미세화 요구는 비교적 완만하다. 따라서, 다시 도공하는데 이용하는 레지스트 재료를 해상력보다도 내에칭성을 중시하여 선택할 수 있어, 이것에 의해 이후의 에칭프로세스로부터 반사방지막 표면을 지킨다. 또한, 반사방지층 (13)의 레지스트 마스크로서 이용한 것과 같은 레지스트 재료를 사용하는 경우에는, 그 레지스트 막두께를 두껍게 설정하는 것이 바람직하다. 다음에 반사방지막 (13)을 에칭마스크로서 차광층(12)과 위상시프트층(16)을 F계의 에칭조건으로 한 번에 패터닝한다(도 5F).
이러한 패터닝 후, 이미 설치해 있는 레지스트 마스크(17a)를 에칭마스크로서 크롬계 화합물의 반사방지층(13)을 (Cl+O)계의 드라이에칭에 의해 제거한다(도 5G). 이에 계속하여, Cl계의 드라이에칭에 의해 금속막의 차광층(12)을 제거하고(도 5H), 레지스트 마스크(17a)를 박리하여 하프톤 위상 시프트 마스크가 완성된다 (도 5I).
한편, 마스크층에 미세한 패터닝을 실시할 필요가 있는 경우에는, 레지스트의 재도공은, 차광성 패턴의 에칭가공의 직전에 실시하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 최초로 설치하는 레지스트의 막두께를 비교적 두껍게 하고, 반사방지층, 차광층, 위상시프트층의 가공 프로세스중에 잔존 유지되기 쉽게 하거나, 또는 반사방지층의 가공 프로세스중에서의 변성을 고려하여 막두께 설계를 이룰 필요가 있다.
반사방지층으로서 규소계 화합물의 막을 이용한 위상시프트 마스크용의 블랭크를 가공하는 경우의 레지스트의 재도공은, 상술한 크롬계 화합물막의 반사방지층을 구비하는 위상시프트 마스크용의 블랭크의 가공에 있어서, 마스크층에 미세가공이 필요하게 되는 경우와 같은 순서로 이룰 수 있다.
이상, 실시예에 의해 본 발명의 포토마스크 블랭크 및 이것을 이용하여 제작 되는 포토마스크에 대해 설명했지만, 상기 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 예에 지나지 않고, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니다. 이러한 실시예를 여러 가지 변형하는 것은 본 발명의 범위내에 있고, 또한, 본 발명의 범위내에 있어서 다른 여러 가지 실시예가 가능한 것은 상기 기재로부터 자명하다.
[산업상의 이용가능성]
본 발명은, 미세한 포토마스크 패턴이 고정밀도로 형성된 포토마스크 및 이것을 제공하기 위한 포토마스크 블랭크를 제공한다.

Claims (21)

  1. 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계) 및 불소계 드라이에칭(F계)에서 에칭이 가능한 금속막의 차광층과, 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계) 또는 불소계 드라이에칭(F계)의 적어도 한 쪽에서 에칭이 가능한 금속화합물막의 반사방지층을 구비하고 있는 포토마스크 블랭크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속막은, 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오브(Nb), 알루미늄(Al) 및 게르마늄(Ge)으로부터 선택된 적어도 1종의 금속원소를 주성분으로 하는 금속 또는 합금인 포토마스크 블랭크.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 차광층은 복수의 금속막이 적층되어 구성되어 있는 포토마스크 블랭크.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 차광막의 막두께는 15nm 이상 50nm 이하인 포토마스크 블랭크.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반사방지층은, 노광 광파장에 대한 소쇠계수 k가 0.2 이상 1.0 이하인 포토마스크 블랭크.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반사방지층은, 크롬계 화합물막 및 규소계 화합물막의 적어도 한 쪽의 막을 포함하고 있는 포토마스크 블랭크.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 크롬계 화합물은, 크롬산화물, 크롬질화물 또는 크롬산질화물을 주성분으로 하는 화합물인 포토마스크 블랭크.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 규소계 화합물은, 규소산화물, 규소질화물 또는 규소산질화물을 주성분으로 하는 화합물인 포토마스크 블랭크.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 규소계 화합물에는, 천이금속의 산화물, 질화물, 또는 규소산질화물이 함유되어 있는 포토마스크 블랭크.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 천이금속은, 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V) 및 니오브(Nb) 중에서 선택된 것인 포토마스크 블랭크.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 규소계 화합물중의 상기 천이금속의 농도는, 0.2∼ 25원자%의 범위인 포토마스크 블랭크.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반사방지층은, 서로 다른 조성의 화합물막이 적층되어 구성되어 있는 포토마스크 블랭크.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반사방지층의 두께는 15nm 이상 30nm 이하인 포토마스크 블랭크.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크를 이용하여 제작된 포토마스크.
  15. 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계) 및 불소계 드라이에칭(F계)에서 에칭이 가능한 금속막의 차광층의 위에, 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계) 및 불소계 드라이에칭(F계)의 적어도 한 쪽에서 에칭이 가능한 금속화합물막의 반사방지층이 적층되어 설치된 포토마스크 블랭크를 준비하는 스텝과,
    상기 반사방지층의 주면상에 패턴 형성된 레지스트 마스크를 이용하여 상기 반사방지층을 (Cl+O)계 드라이에칭하여 패터닝하는 제 1 스텝과,
    상기 패터닝된 반사방지층을 하드마스크로 하여 상기 차광층을 Cl계 드라이 에칭에 의해 패터닝하는 제 2 스텝을 구비하고 있는 포토마스크의 제조방법.
  16. 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계) 및 불소계 드라이에칭(F계)에서 에칭이 가능한 금속막의 차광층의 위에, 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계) 및 불소계 드라이에칭(F계)의 적어도 한 쪽에서 에칭이 가능한 금속화합물막의 반사방지층이 적층되어 설치된 포토마스크 블랭크를 준비하는 스텝과,
    상기 반사방지층의 주면상에 패턴 형성된 레지스트 마스크를 이용하여 상기 반사방지층을 (Cl+O)계 드라이에칭하여 패터닝하는 제 1 스텝과,
    상기 패터닝된 반사방지층을 하드마스크로 하여 상기 차광층을 F계 드라이에칭에 의해 패터닝하는 제 2 스텝을 구비하고 있는 포토마스크의 제조방법.
  17. 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계) 및 불소계 드라이에칭(F계)에서 에칭이 가능한 금속막의 차광층의 위에, 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계) 및 불소계 드라이에칭(F계)의 적어도 한 쪽에서 에칭이 가능한 금속화합물막의 반사방지층이 적층되어 설치된 포토마스크 블랭크를 준비하는 스텝과,
    상기 반사방지층의 주면상에 패턴 형성된 레지스트 마스크를 이용하여 상기 반사방지층을 F계 드라이에칭하여 패터닝하는 제 1 스텝과,
    상기 패터닝된 반사방지층을 하드마스크로 하여 상기 차광층을 Cl계 드라이에칭에 의해 패터닝하는 제 2 스텝을 구비하고 있는 포토마스크의 제조방법.
  18. 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계) 및 불소계 드라이에칭(F계)에서 에칭이 가능한 금속막의 차광층의 위에, 산소 비함유 염소계 드라이에칭(Cl계)에서는 실질적인 에칭이 되지 않고 또한 산소 함유 염소계 드라이에칭((Cl+O)계) 및 불소계 드라이에칭(F계)의 적어도 한 쪽에서 에칭이 가능한 금속화합물막의 반사방지층이 적층되어 설치된 포토마스크 블랭크를 준비하는 스텝과,
    상기 반사방지층의 주면상에 패턴 형성된 레지스트 마스크를 이용하여, 상기 반사방지층과 상기 차광층을 연속하여 F계 드라이에칭에 의해 패터닝하는 스텝을 구비하고 있는 포토마스크의 제조방법.
  19. 제 15 항 내지 제 17 항 중의 어느 한 항의 제 2 스텝에 이어서, 또는 제 18 항의 F계 드라이에칭의 스텝에 이어서,
    상기 레지스트 마스크를 제거한 후에, 상기 패터닝된 반사방지층상에 패턴형성된 제 2 레지스트 마스크를 더 설치하는 스텝과,
    상기 제 2 레지스트 마스크를 이용하여, 상기 반사방지층과 상기 차광층을 드라이에칭에 의해 패터닝하는 스텝을 구비하고 있는 포토마스크의 제조방법.
  20. 제 15 항 내지 제 19 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 레지스트 마스크의 두께는 75nm 이상 350nm 이하인 포토마스크의 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 레지스트 마스크의 두께는 100nm 이상 250nm 이하인 포토마스크의 제조방법.
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