KR20080027742A

KR20080027742A - 포토마스크 블랭크의 제조 방법

Info

Publication number: KR20080027742A
Application number: KR1020070096428A
Authority: KR
Inventors: 노리야스 후꾸시마; 히로끼 요시까와
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-09-25
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2008-03-28
Also published as: US7767368B2; EP1903388B1; US20080076040A1; JP4204611B2; KR101245468B1; TWI427405B; TW200821748A; JP2008076994A; EP1903388A1; DE602007001567D1

Abstract

본 발명은 저응력이면서 높은 면내 균일성의 광학 특성을 갖는 광학막을 구비한 포토마스크 블랭크를 제공한다.

본 발명에 따르면, 서스셉터 (12)의 측벽부를, 섬광 광에 대하여 투명한 재료 (12a)와 불투명한 재료 (12b)를 적층시켜 형성하거나, 불투명 재료 (12b)의 표면을 투명 재료 (12a)로 코팅하여 측벽부에 불투명 영역을 설치한다. 서스셉터 (12) 측벽부의 불투명 영역의 상면은 기판 (10)의 상면과 소정의 위치 관계를 갖도록 설계되고, 동일 위치 또는 소정의 값(H)만큼 높아지도록 설정된다. 이 때문에, 경사 방향으로부터 입사되는 섬광은 서스셉터 (12)의 굴입부 주위의 불투명 석영부 (12b)에 의해서 광 흡수나 난반사되고, 기판 (10)의 단부 영역에 직접 입사된 섬광이 기판 (10)의 이면측에서 반사되는 현상이 억제된다. 그 결과, 이들 이면 반사광이 기판 (10)의 주요면에 설치된 광학막에 이면 입사되어 과잉의 광 에너지를 부여하는 정도가 경감되게 된다.

포토마스크 블랭크, 섬광 조사, 굴입부, 서스셉터, 불투명 영역, 면내 균일성, 광학막

Description

포토마스크 블랭크의 제조 방법 {METHOD OF FABRICATING PHOTOMASK BLANK}

본 발명은 포토마스크 블랭크의 제조 방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 반도체 집적 회로, CCD(전하 결합 소자), LCD(액정 표시 소자)용 컬러 필터 및 자기 헤드 등의 미세 가공에 이용되는 포토마스크의 소재로서의 포토마스크 블랭크의 제조 기술에 관한 것이다.

고집적화가 진행되는 반도체 집적 회로 제조 등에 사용되는 리소그래피 기술은, 해상도의 향상을 목적으로 하여 광 노광 장치에서 이용되는 노광 광의 단파장화가 진행되어, 2004년에 업데이트된 ITRS(국제 반도체 기술)의 리소그래피에 관한 로드 맵에 따르면, 자외선 광원인 g선(파장 λ=436 nm)이나 i선(λ=365 nm)으로부터 원자외선 광원인 KrF선(λ=248 nm)이나 ArF선(λ=193 nm)으로 단파장화가 진행되고, 또한 2007년에는 하프 피치가 65 nm인 hp65에서 ArF 액침으로, 또한 2010년에는 하프 피치가 45 nm인 hp45에서 F2 또는 ArF 액침과 해상도 향상 기술(RET: resolution enhancement technology)의 조합으로 이동되고 있다.

이와 같이, 최첨단 기술 분야에서의 포토마스크(및 그의 소재로서의 포토마스크 블랭크)의 수요는 적어도 2010년까지는 확실하게 유지될 것으로 생각되고 있 고, 2013년경으로 예상되는 하프 피치 32 nm의 hp32 및 2016년경으로 예상되는 하프 피치 22 nm의 hp22에 있어서도, 포토마스크를 이용한 리소그래피가 사용될 가능성도 지적되고 있다.

그런데, 해상 성능의 평가량으로서의 레일리(Rayleigh)의 식에 따르면, 해상 선폭 RP와 촛점 심도 DOF는 k1 및 k2를 비례 상수로서 다음 식으로 주어진다.

RP=k1λ/NA

DOF=k2λ/NA2

따라서, 리소그래피 기술에 있어서의 미세화를 위해서는, 상술한 단파장화에 부가적으로 개구수(NA)를 높게 할 필요가 있다.

이러한 고 NA화의 기술로서 최근 주목받고 있는 「액침 기술」은, 노광 대상인 웨이퍼와 이러한 웨이퍼에 가장 가까이 설치되는 렌즈 사이를, 노광 환경의 분위기(기체)보다 높은 굴절률(n)의 액체로 채우고, 이에 의해 NA값을 그 액체의 굴절률배(n배)로 하여 높은 개구수를 얻고자 하는 것이다.

즉, NA는 노광 대상인 웨이퍼 상의 1점에 결상하는 광속의 확대를 ±θ로 한 경우에는, n0을 웨이퍼측의 굴절률로 하여 NA=n0ㆍsinθ로 주어지지만, 통상은 웨이퍼측은 공기(n0=1)이기 때문에 NA=sinθ가 된다. 따라서, 노광 대상 웨이퍼와 렌즈 사이를 굴절률 n의 액체로 채우면, NA=nㆍsinθ가 되어, 개구수 NA를 크게 할 수 있고, 해상 선폭 RP를 작게 하는 것이 가능해지는 것이다.

작은 해상 선폭 RP를 얻기 위해서는, 상기 수학식 1로부터 알 수 있는 바와 같이, k1 인자를 낮추는 것도 효과적인 방법이고, 이를 위한 RET로서는, 유효 광원의 형상을 단순한 원형으로부터 변형시키는 「변형 조명」에 의한 것이나, 동일 마스크로 웨이퍼를 투영 광학계의 광축 방향으로 움직여 노광하는 FLEX 등의 「다중 노광」에 의한 것 등이 있다.

한편, 상기 수학식 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 노광 파장의 단파장화는 해상 선폭 RP의 감소에는 효과적인 반면, 촛점 심도 DOF의 저하를 초래하는 결과가 되어, 제조 수율에 악영향을 미치는 문제를 발생시켰다. 즉, 노광 파장의 단파장화는, k 인자를 작게 하여 미세한 구조를 전사하는 것에는 유리한 반면, 촛점 심도 DOF가 저하되기 때문에, 포토마스크의 평탄도가 충분하지 않은 경우에는, 포커스 에러를 일으켜 제품 수율을 저하시키는 문제가 있었다.

이것을 개선하는 방법 중 하나로서 위상 시프트법이 있다. 위상 시프트법에서는, 위상 시프트 마스크를 이용하여 상호 인접하는 패턴의 위상이 대략 180° 다르도록 패턴 형성이 행해진다. 즉, 위상 시프트 마스크에 설치된 위상 시프트막에 의해 노광광의 위상이 180° 변환되기 때문에, 위상 시프트막 패턴이 형성된 영역을 통과한 빛과 위상 시프트막이 존재하지 않는 영역을 통과한 빛은, 영역의 경계 부분에서 광 강도가 0이 되어, 상기 영역에서 급경사의 변화를 나타내는 광 강도 분포가 얻어진다. 그 결과, 높은 DOF를 얻을 수 있어, 상 콘트라스트가 향상되게 된다. 또한, 위상 시프트 마스크에는 레벤손형이나 하프톤형 등이 있고, 특히 하프톤형 위상 시프트 마스크를 이용함으로써 대폭적인 DOF의 개선이 가능해진다.

하프톤형 위상 시프트 마스크로서는, 그의 구조가 비교적 단순한 단층형 마스크가 제안되었고, 이러한 단층형 위상 시프트 마스크로서는, 몰리브덴 실리사이드 산화물(MoSiO), 몰리브덴 실리사이드 산화질화물(MoSiON)로 이루어지는 위상 시프트막을 갖는 것 등이 제안되었다(예를 들면 특허 문헌 1을 참조).

이러한 위상 시프트 마스크의 제조 방법으로서는, 위상 시프트 마스크 블랭크를 리소그래피법에 의해 패턴 형성하는 방법이 이용된다. 이러한 리소그래피법은 위상 시프트 마스크 블랭크 상에 레지스트를 도포하여 전자선 또는 자외선에 의해 원하는 부분을 감광시킨 후, 이것을 현상하여 감광 부분의 입상 시프트막 표면을 노출시킨다. 그리고, 패터닝된 레지스트막을 마스크로서 이용하여, 노출된 위상 시프트막을 에칭에 의해 제거하여 기판면을 노출시키고, 그 후 레지스트막을 박리함으로써 위상 시프트 마스크를 얻는다고 하는 것이다.

그런데, 디바이스의 복층 구조를 형성하기 위해서 복수매의 포토마스크를 이용하는 경우에는, 높은 중합 정밀도가 필요해진다. 또한, 그의 중합 정밀도는 패턴의 미세화에 따라서 높아지지 않을 수 없다.

그러나, 포토마스크 블랭크의 상태에서 이미 기판 상에 형성된 박막에 응력이 축적되어 있는 경우에는, 이 블랭크가 레지스트 도포, 노광, 현상, 에칭, 레지스트 박리의 각 공정을 거쳐 패턴 묘사를 행할 때에, 막 중에 축적되어 있는 응력이 부분적으로 개방되어, 최종적으로 얻어지는 포토마스크에 「왜곡(歪)」(디스토션)을 발생시킨다. 이러한 디스토션이 있으면, 포토마스크의 중합 정밀도는 저하되고, 묘사되는 회로 패턴의 결함 원인이 된다.

이러한 「왜곡」의 수준은 묘사되어야 하는 패턴과 막 중에 축적된 응력의 크기에 의존하고, 이것을 포토마스크의 제조 공정 중에 제어하거나 개방하거나 하는 것은 매우 곤란하다.

다만, 각 박막의 응력이 대략 제로가 된 조건에서 박막을 형성하면 이러한 문제가 발생하는 일은 없지만, 광학막으로서의 박막이 구비해야 하는 여러가지 특성을 확보하기 위한 성막 조건이, 동시에 저응력의 박막을 형성하기 위한 조건이기도 한 제조 공정 조건을 발견하는 것은 매우 어려워, 사실상 불가능하다. 이 때문에, 박막의 각종 특성을 확보 가능한 조건에서 성막하는 공정과, 박막의 저응력화를 도모하는 공정을, 독립된 별개의 공정으로 할 필요가 있다.

일반적으로 포토마스크 블랭크에 있어서는, 위상 시프트막 등의 박막은 스퍼터링법에 의해 성막되지만, 그 성막 공정의 과정에서 막 중에 응력이 생겨, 이 응력에 의해서 기판 그 자체가 왜곡되고, 포토마스크 블랭크에는 휨이 발생하지만, 이 문제의 해결 방법으로서, 위상 시프트막 등의 광 흡수성 박막에 섬광 램프로부터의 빛을 소정의 에너지 밀도로 조사하여 막 응력을 제어하고, 이에 의해 포토마스크 블랭크의 휨을 감소시킨다고 하는 기술이 제창되었다(특허 문헌 2).

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 (평)7-140635호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 제2004-0223호 공보

박막의 응력 완화를 위한 외부로부터의 에너지 부여 수단으로서는, 핫 플레 이트, 히터, 할로겐 램프, 적외 램프, 퍼니스, RTA(급속 열처리(Rapid Thermal Anneal)) 등도 고려할 수 있지만, 이들 수법에 따르면, 과잉의 에너지 부여에 의한 기판 온도의 상승에 의해서 기판 자체에 손상을 주거나 처리 시간이 길어지기 때문에 생산성이 저하되는 문제가 발생하기 때문에, 특허 문헌 2에 있는 것과 같은 섬광 램프에 의한 광 조사가 우수하다.

그러나, 섬광 램프를 이용하여 광 조사를 행하면, 기판을 유지하고 있는 서스셉터로부터의 기판 이면측에서의 반사에 의해서, 기판 상에 형성된 광학막의 외주 영역에의 조사량이 중앙 영역의 조사량에 대하여 높아져서, 막의 광학 특성이 면 내에서 변동되는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그의 목적은 저응력이면서 높은 면내 균일성의 광학 특성을 갖는 광학막을 구비한 포토마스크 블랭크를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1에 기재된 발명은 포토마스크 블랭크의 제조 방법이며, 투명 기판 상에 설치된 광학막에 섬광 조사하는 단계를 구비하고, 상기 섬광 조사가 상기 투명 기판을 수용하는 굴입부와 상기 굴입부를 둘러싸는 측벽부를 갖는 서스셉터를 이용하여 실행되며, 상기 측벽부는 상기 섬광에 대한 불투명 영역을 가지고, 상기 불투명 영역의 상면 높이(H1)과 상기 굴입부에 수용된 상태의 상기 투명 기판의 상면 높이(H2)의 차(H=H1-H2)가 0.0 내지 2.5 mm의 범위인 것을 특징으로 한다.

청구항 2에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법에서는, 상기 H값이 1.0 내지 2.0 mm의 범위이다.

청구항 3에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법에서는, 상기 서스셉터가 상기 불투명 영역의 층과 투명층을 적층시킨 상기 측벽부를 구비한다.

청구항 4에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법에서는, 상기 불투명 영역은 불투명 석영 유리로 이루어진다.

청구항 5에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법에서는, 상기 서스셉터의 굴입부는 상기 섬광에 대한 불투명 영역을 가지고, 상기 굴입부의 상기 섬광에 대한 불투명도는 300 내지 600 nm의 파장 영역에서의 전체 파장 영역에 있어서 적분구를 이용하여 구해지는 투과율이 85 ％ 이하인 것을 특징으로 한다.

청구항 6에 기재된 포토마스크 블랭크의 제조 방법에서는, 상기 광학막은 위상 시프트막이다.

본 발명에서는 투명 기판의 주요면 상에 형성된 광학막에 섬광 조사하는 공정에 있어서, 투명 기판을 수용하는 굴입부와 이 굴입부를 둘러싸는 측벽부를 갖는 서스셉터를 이용함으로써, 이 측벽부의 적어도 일부를 불투명 영역으로 함과 동시에, 상기 불투명 영역의 상면 높이와 굴입부에 수용된 상태의 투명 기판의 상면 높이의 차를 소정의 값이 되도록 하였기 때문에, 섬광 조사시의 기판 단부 근방 영역에의 과잉의 광 조사가 억제되고, 저응력이면서 광학 특성인 면내 균일성이 높은 광학막을 구비한 포토마스크 블랭크를 제공하는 것이 가능해진다.

이하에 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 설명한다. 본 발명자들은 섬광 조사에 의해서 생기는 광학막의 면내 분포를 개선하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 이하의 발견을 얻었다. 즉, 기판 주요면의 단부 근방은 광학막으로 피복되지 않은 영역이 있기 때문에, 상기 영역에 입사된 섬광이 광학막으로 흡수되지 않는 채로 기판을 투과하여 서스셉터와 기판 이면 사이에서 반사를 일으키는 현상이 생긴다. 또한, 이러한 기판 이면측에서의 반사가 생기면, 광학막의 외주 영역의 온도 상승의 모습(온도 조건)은 그 밖의 영역과는 다른 결과가 되어, 이 온도 조건의 면내 불균일이 섬광 조사 후의 광학막의 광학 특성인 면내 불균일을 발생시킨다.

도 1은 상술한 광학막의 면내에서의 광학 특성의 변동 원인이 되는 서스셉터로부터의 반사 모습을 설명하기 위한 도면이며, 도 1(A)는 섬광 조사를 받는 기판 단부 근방에서의 섬광 행동을 설명하기 위한 단면도이고, 도 1(B)는 도 1(A)에 나타내는 섬광의 입사ㆍ반사가 생긴 경우에 기판의 주요면에 형성된 광학막의 광학 특성이 이상해지는 영역을 개념적으로 나타내는 평면도이다.

도 1(A)에 나타낸 바와 같이, 일반적인 기판 (10)의 단부는 포토마스크 블랭크의 제조 공정(및 포토마스크의 사용시)에 있어서 균열 등이 생기지 않도록, 테이퍼형으로 면취(面取)되어 있다. 또한, 기판 (10)의 주요면에는, 그의 전체면에 광학막 (11)이 형성되어 있는 것은 아니고, 기판 단부 영역 (10a)는 기판면이 노출되어 있다. 또한, 이러한 기판 단부 영역 (10a)의 폭은 일반적으로는 1 mm 정도이 다.

섬광 조사시에는, 서스셉터 (12) 상에 장착된 기판 (10)에 수직으로 입사되는 섬광뿐만 아니라, 도면 중에 나타낸 바와 같은 경사 방향으로부터 기판 (10)에 입사되는 섬광도 존재하게 되지만, 기판 단부 영역 (10a)으로부터 경사 입사되는 섬광은 광학막 (11)에 의해서 흡수되지 않고 기판 (10) 중을 투과하며, 기판 이면측에서 반사되어 이 반사광이 기판 (10)의 주요면에 형성된 광학막 (11)에 이면으로부터 조사된다. 기판 이면측으로부터의 반사는 광학막 (11)의 다른 영역에서도 일어날 수 있지만, 그 경우의 입사광은 미리 광학막 (11)에 의한 흡수를 받아, 강도가 저하된 투과광이 기판 이면측에서 반사되어 광학막 (11)에 재입사되는 빛이다.

따라서, 기판 단부 영역 (10a) 근방에 위치하는 막(광학막 (11)의 외주 영역)은, 광학막 (11)에 의해서 흡수되지 않는 상태의 입사광이 이면 반사를 일으키는 만큼, 그 밖의 영역보다도 많은 섬광 조사를 받게 된다.

광 조사 에너지를 다른 영역에 비교하여 많이 부여받은 광학막 (11)의 외주 영역은, 그의 광학 특성이 이상해지기 쉽다. 예를 들면, 도 1(B)에 나타낸 바와 같이, 기판 (10)의 단부 근방의 광학막 (11)의 외주 영역에, 기판 (10)의 변과 평행하게 연장되는 밴드형의 광학 특성 이상 영역 (11a)가 생기는 등의 현상이 확인되었다.

따라서, 본 발명에 있어서는 섬광 조사시에 기판을 장착한 서스셉터에 「굴입부」를 설치하고, 이 「굴입부」 중에 기판을 수용하여 섬광 조사가 행해진다. 그리고, 이 「굴입부」의 주위가 되는 측벽부의 높이(굴입 깊이)를 조정함으로써, 광학막의 외주 영역에의 이면 반사를 억제하고, 광학막의 면내에서의 섬광 조사량의 균일화를 도모하게 된다.

도 2는 본 발명에서 사용되는 서스셉터의 기본적인 구조예를 설명하기 위한 도면이며, 도 2(A)는 서스셉터 (12)의 측벽부를, 섬광 광에 대하여 투명한 재료(12 a)와 불투명한 재료(12b)를 적층시킨 구조이고, 도 2(B)는 불투명 재료(12b)만으로 측벽부를 형성한 구조이며, 또한 도 2(C)는 불투명 재료(12b)의 표면을 투명 재료(12a)로 얇게 코팅한 구조의 것이다. 또한, 여기에 나타내는 어느 서스셉터에 있어서도, 측벽부의 상면측은 불투명 재료(12b)로 형성되어 있다.

여기서, 부호 12a로 표시되는 투명 재료는 예를 들면 투명 석영 유리이고, 부호 12b로 표시된 것은 (기포 함유 석영 유리 등으로 이루어지는) 불투명 석영 등이다. 불투명 재료(12b)의 섬광에 대한 불투명도는, 기판 (10) 상에 설치된 광학막의 조성이나 막 두께, 및 섬광 처리할 때의 조사광 에너지 등의 각종 조건과의 관계를 고려하여, 적당한 범위의 값이 되도록 그의 소재 선택이나 두께 설정에 의해 결정된다.

이들 서스셉터 (12)의 측벽부의 높이는 기판 (10)의 상면 위치와 소정의 관계를 갖도록 설계된다. 도 2에 나타낸 예에서는 소정값(H)만큼 높아져 있고, 또한 상기 측벽 부분은 (적어도 부분적으로) 섬광 광에 대하여 불투명한 재료로 구성되어 있다. 이 때문에, 도면 중에 나타내는 바와 같이, 경사 방향으로부터 입사되어 온 섬광(hυ로 표시됨)은 서스셉터 (12)의 굴입부 주위의 측벽부의 불투명 석영부 (12b)에 의해서 광 흡수나 난반사되고, 기판 (10) 단부 영역에 직접 입사된 섬광이 기판 (10)의 이면에서 반사되거나, 서스셉터 (12)의 측벽부에 경사 입사된 섬광이 서스셉터 (12)의 굴입부 표면에 직접 입사되어 기판 표면에서 반사되거나 하는 현상이 억제된다. 그 결과, 이들 이면 반사광이 기판 (10) 주요면에 설치된 광학 박막에 이면 입사하여 과잉의 광 에너지를 부여하는 정도가 경감되게 된다.

또한, 도 2(A) 내지 (C)에서는, 측벽부의 상면측을 불투명 재료(12b)로 형성한 서스셉터의 양태가 도시되고, 서스셉터 (12)의 측벽부 상면과 기판 (10)의 상면 높이차를 H라고 하지만, 이러한 불투명 재료(12b) 위에 투명 재료층을 더 적층시킨 양태의 측벽을 설치한 경우(도 2(D) 참조)에는, 상기 H값은 불투명 재료(12b)층의 상면과 기판 상면과의 위치차로 주어진다.

이러한 구성의 서스셉터를 이용하여 섬광 램프 광 조사를 행하여 광학막 중의 응력 완화를 실행하면, 섬광 조사량의 균일화가 도모되기 때문에, 광학막의 특성인 면내 균일성을 유지한 상태로 광학막의 응력 완화가 가능해진다. 예를 들면, 합성 석영 유리나 불화칼슘 등의 투명 기판 상에, 섬광 램프로부터 조사되는 빛을 흡수 가능한 광학막(예를 들면, 위상 시프트막)을 성막한 후, 이 기판을 상술한 구성의 서스셉터에 장착하고, 광학막에 섬광 조사하여 막 중의 응력 완화를 행한 후에, 필요에 따라서 상기 광학막 상에 다른 광학막 등이 성막되어 포토마스크 블랭크가 된다.

또한, 섬광 조사를 받는 광학막으로서는, 포토마스크 블랭크에 형성되는 위상 시프트막, 차광막, 반사 방지막 등이 예시되지만, 일반적인 섬광 조사 조건에 있어서 300 nm 이상의 파장의 섬광을 약 1 msec 사이에 약 20 J/cm² 정도의 에너지로 조사하는 것을 고려하면, 그 파장의 광 흡수능이 너무 높는 경우에는, 특별한 감광 수단을 이용하지 않으면 막이 파괴될 가능성이 있다. 이 점, 위상 시프트막(특히 하프톤 위상 시프트막)은 본래 그 막 자체가 어느 정도의 감광 효과를 갖는 것이기 때문에, 섬광 조사에 의한 막 파괴는 그다지 심각ㆍ우려되지 않는다. 즉, 섬광 조사는 위상 시프트 마스크 블랭크의 제조에 있어서 바람직하고, 섬광 조사를 받는 광학막이 하프톤 위상 시프트막인 경우에는, 그 섬광 조사 후에, 차광막이나 반사 방지막 등이 성막되어 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크가 얻어진다.

섬광 램프는 발광 시간이 짧고, 고조도로 연속된 넓은 폭의 파장 영역을 갖는 광원으로, 예를 들면 크세논 플래시 램프가 이것에 해당한다. 이 때문에, 레이저 광원을 이용하는 경우와는 달리, 광 흡수막이 특정 파장의 빛에 대하여 큰 흡수를 나타내는 막일 필요는 없다. 따라서, 섬광 조사의 수법에 의한 응력 제어가 가능한 막 조성 등의 제약은 매우 완화되어 있어 응용 범위는 넓다. 또한, 기판 상에서 조사광을 주사(走査)시킬 필요도 없고, 기판 전체면에 단시간에 광 조사(에너지 부여)할 수 있다. 또한, 넓은 파장 영역에 걸친 스펙트럼을 갖기 때문에, 다양한 파장의 빛의 조사 효과를 동시에 얻을 수도 있다.

이러한 섬광이 하프톤 위상 시프트막 등의 광학막(섬광 흡수막)에 조사되면, 그 조사광의 흡수나 급격한 온도 변화 등에 의해서 막 조성이나 원자의 결합 상태 등이 변화되어 응력 완화가 생긴다고 생각된다.

<실시예>

우선, 1변 6 인치의 각형 석영 기판 상에 MoSiON으로 이루어지는 하프톤 위상 시프트막을 막 두께 700 Å으로 반응성 DC 스퍼터링 성막하였다. 또한, 이 위상 시프트막은, ArF 엑시머 레이저(193 nm)의 노광 광에 대한 위상차가 180°이며, 또한 그의 투과율은 베어(bare) 기판의 대략 6 ％이다. 또한, 이 기판(즉, 위상 시프트막부의 기판)을 온도 80 ℃로 가열한 후에, 굴입부를 갖는 서스셉터에 위상 시프트막을 위로 한 상태로 장착하고, 상측으로부터 크세논 섬광 램프광을 조사하였다. 이 때, 굴입 깊이(즉, 서스셉터의 측벽부 높이)를 다양하게 변화시킨 도 2(C)에 나타내는 타입의 서스셉터를 준비하고, 각각의 서스셉터를 이용하여 섬광 조사를 실행하였다.

도 3은 이용한 서스셉터의 측벽 상면과 기판 상면의 위치차(H)를 횡축으로 하여, 섬광 조사 후의 하프톤 위상 시프트막의 투과율의 면내 변동을 구한 결과를 모은 도면이다.

이 도면에 나타내어진 바와 같이, 투과율의 면내 변동은 서스셉터의 굴입 깊이에 의존한다. 측벽 상면이 기판 상면의 위치보다 낮은 경우(H값이 음)에는 비교적 변동이 크고, H값이 -6 mm인 서스셉터를 이용하여 섬광 조사한 위상 시프트막의 면내 변동은 약 0.35 ％이다. 그러나, 측벽 상면을 기판 상면 위치에 가깝게 하면 면내 균일성은 높아지고, 측벽 상면과 기판 상면의 위치를 일치(H=0 mm)시킨 서스셉터를 이용한 경우의 면내 변동은 약 0.12 ％가 된다. 또한, 측벽 상면을 기판 상면의 위치보다 높은 위치에 설정한 H=+1.5 mm의 경우에는 약 0.09 ％의 극소값을 나타내고, 그 후 H값이 커지면 서서히 면내 변동이 높아지는 경향(H=+2.0 mm에서 약 0.10 ％, H=+2.5 mm에서 약 0.14 ％)을 나타낸다.

여기서, 측벽 상면이 기판 상면의 위치보다 낮은 경우에 비교적 변동이 큰 이유는, 이미 설명한 바와 같이 기판 주요면의 단부 근방은 광학막인 위상 시프트막으로 피복되어 있지 않으므로, 섬광이 위상 시프트막에서 흡수되지 않은 채로 서스셉터와 기판 사이에서 반사를 일으키기 때문에, 섬광 조사 처리 중의 막 면내의 온도가 불균일해지는 것에 의한 것이라고 생각된다.

한편, H=+1.5 mm의 경우에 극소값을 나타낸 후에 서서히 면내 변동이 높아지는 경향을 나타내는 이유는, 측벽이 너무 높아지면 측벽이 위상 시프트막의 일부를 섬광 광으로부터 차폐하게 되기 때문에, 이 차폐 효과에 의해서 섬광 조사 처리 중의 막 면내 온도가 불균일해지는 것에 의한 것이라고 생각된다.

도 3에 나타낸 결과에 따르면, 상기 H값이 0.0 내지 +2.5 mm의 범위이면, 투과율의 면내 변동값을 0.15 ％ 미만으로 억제하는 것이 가능하고, H값을 +1.0 내지 +2.0 mm의 범위로 하면, 면내 변동값을 0.10 ％ 이하로 억제할 수 있다.

실시예에서는 서스셉터의 불투명 재료로서 석영 유리로 이루어지는 「기포 함유 유리」를 이용하였지만, 상기 재료는 이것으로 한정되지 않는다. 또한, 서스셉터는, 도 2에서 예시한 타입의 것 이외에도 다양한 양태의 것이 가능하고, 전체를 불투명 재료로 구성하거나 불투명층과 투명층을 복수개 적층하는 구성의 것으로 하거나 하는 것도 가능하다.

도 2(C)에 나타내는 서스셉터와 같이, 굴입부도 불투명 재료로 형성된 서스 셉터의 구성으로 한 경우에는, 상기 굴입부의 섬광 광에 대한 투과율이 낮아진다(반사율이 높아진다). 그 결과, 기판에 수직으로 조사된 섬광이 기판 중을 투과하여 서스셉터 표면에서 반사되어 재차 기판에서 섬광이 입사되고 기판 주요면에 설치된 광학막의 응력 제어에 기여하는 섬광 성분이 높아지게 되어, 광학막의 응력 제어에 기여하는 광 에너지를 효과적으로 이용 가능해져 조사광 에너지를 낮게 설정하는 것이 가능해진다. 그리고, 섬광 조사의 에너지를 낮게 억제하는 것은, 광학막이 구비하는 광학적 특성인 균일한 면내 분포를 확보하는 것에도 효과적으로 작용한다.

이 경우, 굴입부의 「불투명도」는 300 내지 600 nm의 파장 영역에서의 전체 파장 영역에 있어서, 적분구(예를 들면, 시마즈 자외 가시 분광 광도계 UV-2400PC)를 이용하여 구해지는 투과율이 85 ％ 이하(보다 바람직하게는 80 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 75 ％ 이하)가 된다. 이러한 「불투명도」의 제어 방법으로서는, 불투명 재료의 표면을 HF 처리에 의해 적당한 거칠기로 만들거나, 또는 기포 함유 유리의 「기포」 크기나 밀도를 조정하거나, 또한 투명 유리와 기포 함유 유리를 적층시켰을 때의 기포 함유 유리의 층 두께를 조정하는 등을 생각할 수 있다.

위상 시프트막 등의 광학막 중에 축적된 왜곡량(응력량)을 제어하기 쉽게 하기 위해서, 섬광 조사량은 소정량 이하의 광 에너지로 제어된다. 이것은, 섬광 조사량이 너무 높으면 광학막의 막질이 손상될 뿐 아니라, 과잉 조사에 의한 막 파괴의 우려가 있기 때문이다. 섬광 조사광의 에너지의 「소정량」은, 제조되는 포토마스크 블랭크가 구비하는 광학막의 광학 특성에 의존하고, 예를 들면 위상 시프트 마스크의 경우에는, 위상 시프트막의 막 두께, 투과율에 의존하게 된다.

위상 시프트막으로서는, 예를 들면 비정질 실리콘막, 산소, 질소, 탄소 등을 함유하는 금속 화합물막 등이 있고, 특히 규소와, 규소 이외의 금속과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 층을 단층 또는 다층으로 포함하는 위상 시프트막은 그의 광학 특성 제어성이 우수한 막이다. 또한, 위상 시프트막 중에 함유되는 규소 이외의 금속으로서는, W, Mo, Ti, Ta, Zr, Hf, Nb, V, Co, Cr 또는 Ni 등을 들 수 있지만, 섬광 조사 후의 휨 감소나 내약품성 향상이라는 관점에서는, Mo를 기재로 한 것이 바람직하다. 그와 같은 조성을 갖는 위상 시프트막으로서는, 몰리브덴 실리사이드 산화물(MoSiO), 몰리브덴 실리사이드 질화물(MoSiN), 몰리브덴 실리사이드 탄화물(MoSiC), 몰리브덴 실리사이드 산화질화물(MoSiON), 몰리브덴 실리사이드 산화탄화물(MoSiOC) 또는 몰리브덴 실리사이드 산화질화탄화물(MoSiONC) 등이 있고, 이러한 몰리브덴 실리사이드계 위상 시프트막은, 타겟으로서 MoSi 등을 이용한 반응성 스퍼터링법에 의해 성막할 수 있다.

섬광 조사되는 위상 시프트막이 상술한 바와 같은 몰리브덴 실리사이드계 막인 경우에는, 막 사양으로서 KrF, ArF, F₂ 레이저 노광용이 있을 수 있지만, 그의 투과율은 200 내지 1100 nm의 파장 범위에서 KrF용, ArF용, F₂용의 순서로 높아진다. 즉, 막질에 의해 빛의 흡수 효율이 다르기 때문에, 섬광 램프에 의한 조사 에너지에도 각각 적정 영역이 있으며, KrF, ArF, F₂의 순서로 크게 하는 것이 필요하다.

구체적으로는, KrF 레이저의 파장(248 nm)의 빛에 대하여 5 내지 7 ％의 투과율을 갖는 위상 시프트막에 대해서는, 섬광 조사 에너지는 칼로리미터의 측정값으로 21.5 J/cm² 이하의 소정량이 된다. 또한, ArF 레이저의 파장(193 nm)의 빛에 대하여 5 내지 7 ％의 투과율을 갖는 위상 시프트막에 대해서는, 섬광 조사 에너지는 32.5 J/cm² 이하의 소정량이 된다. 또한, F₂ 레이저의 파장(157 nm)의 빛에 대하여 5 내지 7 ％의 투과율을 갖는 위상 시프트막에 대해서는, 섬광 조사 에너지는 41.5 J/cm² 이하의 소정량이 된다. 노말스키 현미경에 의한 관찰에 따르면, 위상 시프트막에 상기 값보다 높은 광 에너지로 섬광 조사하면, 기판 표면의 위상 시프트막의 일부가 파괴된 것이 확인되었다.

또한, 본 발명에 있어서 섬광 램프의 단위 발광 시간(1회의 발광에 소요되는 시간)은 일반적으로는 100 μsec 내지 1 sec의 범위에서 설정된다. 또한, 섬광 램프의 조사 시간이 짧으면 조사 파장은 단파장측으로 이동하는 경향이 있고, 섬광 램프의 조사 시간이 길면 조사 파장은 장파장측으로 이동하는 경향이 있다. 이 때문에, 본 실시예에서는 섬광 램프의 단위 발광 시간을 0.1 msec 내지 100 msec의 범위 내에서 설정하는 것으로 하고, 구체적으로는 1 msec 정도의 조사 시간으로 하였다.

이상, 실시예에 의해 본 발명의 포토마스크 블랭크의 제조에 관한 기술에 대하여 설명하였지만, 상기 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 예에 지나지 않으며, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 이들 실시예를 다양하게 변형시키는 것은 본 발명의 범위 내에 있고, 또한 본 발명의 범위 내에서 다른 다양한 실시예가 가능한 것은 상기 기재로부터 자명하다.

<산업상의 이용가능성>

본 발명은 저응력이면서 높은 면내 균일성의 광학 특성을 갖는 광학막을 구비한 포토마스크 블랭크의 제조 방법을 제공한다.

도 1은 광학막 면내에서의 광학 특성의 변동 원인이 되는 서스셉터로부터의 반사 모습을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명에서 사용되는 서스셉터의 기본적인 구조예를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 서스셉터의 측벽 상면과 기판 상면의 위치차(H)를 횡축으로 하여, 섬광 조사 후의 하프톤 위상 시프트막의 투과율의 면내 변동을 구한 결과를 모은 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 기판

10a 기판 단부 영역

11 광학막

11a 광학 특성 이상 영역

12 서스셉터

12a 투명 재료

12b 불투명 재료

Claims

투명 기판 상에 설치된 광학막에 섬광 조사하는 단계를 구비하고,

상기 섬광 조사가 상기 투명 기판을 수용하는 굴입부와 상기 굴입부를 둘러싸는 측벽부를 갖는 서스셉터를 이용하여 실행되며,

상기 측벽부는 상기 섬광에 대한 불투명 영역을 가지고, 상기 불투명 영역의 상면 높이(H1)과 상기 굴입부에 수용된 상태의 상기 투명 기판의 상면 높이(H2)의 차(H=H1-H2)가 0.0 내지 2.5 mm의 범위인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 H값이 1.0 내지 2.0 mm의 범위인 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서스셉터가 상기 불투명 영역의 층과 투명층을 적층시킨 상기 측벽부를 구비하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 불투명 영역이 불투명 석영 유리로 이루어지는 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 서스셉터의 굴입부가 상기 섬광에 대한 불 투명 영역을 가지고, 상기 굴입부의 상기 섬광에 대한 불투명도가 300 내지 600 nm의 파장 영역에서의 전체 파장 영역에서, 적분구를 이용하여 구해지는 투과율이 85 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 광학막이 위상 시프트막인 포토마스크 블랭크의 제조 방법.