KR20100109411A - 포토마스크 블랭크 및 포토마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투명 기판 상에 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소계 재료로 이루어지는 차광막과, 크롬 화합물계 재료로 이루어지며 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크로 가공하는 사이의 어느 공정에서 전부가 박리되는 에칭 마스크막을 갖는 포토마스크 블랭크이고, 에칭 마스크막이 반응성 스퍼터링에 의해서 성막되며, 서로 조성이 상이한 2 이상의 층으로 구성된 다층을 포함하며, 이 다층이 투명 기판 상에 단일 조성층으로서 성막한 경우에 압축 응력을 부여하는 재료로 이루어지는 층과 인장 응력을 부여하는 재료로 이루어지는 층을 조합하여 구성된 포토마스크 블랭크를 제공한다.
본 발명의 포토마스크 블랭크를 이용함으로써, 에칭 마스크막의 에칭 제거 전후에 표면 형상이 약간 변화하고, 이에 따라 포토마스크 가공이 종료된 후에 얻어지는 포토마스크의 패턴 제어성을 향상시킬 수 있다.

Description

포토마스크 블랭크 및 포토마스크 {PHOTOMASK BLANK AND PHOTOMASK}
본 발명은 반도체 집적 회로, CCD(전하 결합 소자), LCD(액정 표시 소자)용 컬러 필터, 자기 헤드 등의 미세 가공에 이용되는 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크 및 이를 이용하여 제조된 포토마스크에 관한 것이다.
최근 반도체 가공에 있어서는, 특히 대규모 집적 회로의 고집적화에 의해, 회로 패턴의 미세화가 점점 더 필요해지고 있고, 회로를 구성하는 배선 패턴의 세선화나, 셀을 구성하는 층간의 배선을 위한 컨택트홀 패턴의 미세화 기술에 대한 요구가 점점 더 높아지고 있다. 이 때문에, 이들 배선 패턴이나 컨택트홀 패턴을 형성하는 광리소그래피에 이용되는, 회로 패턴이 기록된 포토마스크의 제조에서도, 상기 미세화에 따라 보다 미세하고 정확하게 회로 패턴을 기록할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
보다 미세한 패턴을 형성하기 위해서, 포토마스크와 광학계를 사용하여 레지스트막 상에 패턴을 조사하는 경우, 패턴의 상을 보다 큰 촛점 심도로 레지스트막 상에 결상시키기 위해서는, 포토마스크의 기판 형상의 제어가 필요하다는 것이 보고되어 있다(특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2003-50458호 공보). 이 보고에서는 노광기의 마스크 스테이지에 포토마스크를 흡착 고정시켰을 때에, 포토마스크의 패턴 묘화면이 높은 평탄성을 갖도록 포토마스크 기판을 선택할 필요가 있는 것이 나타나 있다.
종래, 포토마스크용 투명 기판이나 포토마스크 블랭크의 평탄성은 중요시되고 있어, 포토마스크용 투명 기판 상에 차광막이나 위상 시프트막 등의 광학막을 성막할 때, 기판의 형상이 변화되지 않도록 광학막이 가진 응력을 제어하고, "휘어짐", 즉 기판 표면의 형상 변화를 어떻게 억제하는지에 대한 기술에 관해서도 다수가 보고되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2002-229183호 공보, 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2004-199035호 공보).
한편, 상술한 기판 형상의 문제와는 별도로, 사용하는 포토마스크 상에 기록되어 있는 반도체의 회로도 등의 광학막에 의한 패턴의 치수 제어에 대해서도, 목적으로 하는 패턴 크기가 작아짐에 따라, 매우 고도한 것이 요구되고 있다. 예를 들면, 종래 이용되고 있었던 크롬 재료에 의한 차광막은 65 nm 이하, 특히 50 nm 이하의 최소 선폭을 갖는 패턴을 얻기 위한 포토마스크를 제작하기 위해서는, 에칭 가공시의 사이드 에칭의 제어가 어렵고, 이 때문에 묘화하려고 하는 패턴의 조밀도에 따라서, 상이한 마무리 치수가 되는 문제, 이른바 패턴의 조밀 의존성의 문제가 있는 것이 명백해졌다.
이에 대하여, 일본 특허 공개 제2007-241060호 공보(특허문헌 4)에서는, 차광막에 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소 재료를 이용함으로써, 이 조밀 의존성의 문제를 개선할 수 있다는 것을 밝히고, 나아가 매우 얇은 크롬계 재료를 에칭 마스크로 하여 차광막을 가공하는 방법을 제안하고 있다. 여기서는, 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소 재료를 에칭 마스크로서 사용함으로써, 매우 고정밀도로 치수 제어된 포토마스크를 제조할 수 있는 것을 나타내고 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 목적으로 하는 반도체 회로 패턴의 최소 치수가 45 nm 이하가 되는 리소그래피에 사용되는 포토마스크의 치수 제어는 매우 고도한 것이 요구되고 있어, 차광막에 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소 재료를 이용하고, 크롬계 재료에 의한 에칭 마스크막을 이용하여 제작한 경우에도, 치수 제어의 허용량이 이미 거의 여유가 없을 정도로 되어 있는 것이 명백해져 왔다.
따라서, 최소 치수가 45 nm 이하가 되는 패턴을 형성하기 위한 리소그래피, 특히 더블 패터닝(비특허문헌 1: Proceedings of SPIE 제6153권, 제615301-1 내지 19페이지(2006년) 참조)과 같은 보다 고정밀도의 위치 제어가 요구되는 리소그래피에 이용되는 포토마스크를 제조할 때는, 포토마스크 블랭크에 현재 얻어지고 있는 정밀도를 상회하는 신뢰성을 제공하지 않으면, 포토마스크 제조의 수율을 높일 수 없다.
일본 특허 공개 제2003-50458호 공보 일본 특허 공개 제2002-229183호 공보 일본 특허 공개 제2004-199035호 공보 일본 특허 공개 제2007-241060호 공보 일본 특허 공개 제2006-195202호 공보
Proceedings of SPIE 제6153권, 제615301-1 내지 19페이지(2006년)
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소계 화합물로 이루어지는 차광막을 구비하고, 이 차광막에 대하여 크롬계 재료에 의한 에칭 마스크막이 성막된 포토마스크 블랭크로서, 가공 여유도가 높은, 즉 포토마스크에 보다 높은 치수 제어 성능을 제공할 수 있는 포토마스크 블랭크 및 이를 이용하여 제작한 포토마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같이 포토마스크를 사용할 때의 촛점 심도 열화를 일으키지 않는 포토마스크 및 포토마스크 블랭크를 얻기 위해서 필요한 형상 제어 방법으로서, 포토마스크 블랭크의 가공 전후에 형상 변화가 발생하고 사용 불가의 포토마스크가 되지 않도록, 차광막이나 위상 시프트막 등의 광학막에 응력이 작은 막을 이용하는 것이 행해져 왔다. 예를 들면, 스퍼터링에 의해 성막된 무기막을 평준화하는 방법으로서 종래부터 행해져 온 통상의 가열에서는, 300 ℃ 정도의 가열에서는 휘어짐이 변화는 하지만, 응력을 요구되는 정도로 작게 하는 것은 어렵다는 것이 판명되어, 섬광 램프 조사에 의한 적극적인 막응력 제어 등이 제안되었다(특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2004-199035호 공보).
그런데 상술한 에칭 마스크 중, 정밀 가공을 행하기 위해서 이용하며 포토마스크로서 완성했을 때는 전부가 박리되는 타입의 에칭 마스크막(이하, 이 완성시에는 전부 박리되어 있는 타입의 에칭 마스크막을, 에칭 마스크막이라 약기함)은 처음부터 수십 nm 이하의 박막이고, 포토마스크 가공에 사용될 뿐, 포토마스크로서 광리소그래피에 사용할 때는 남지 않기 때문에, 에칭 마스크막을 성막하기 전의 기판의 형상과, 포토마스크 가공이 종료된 단계에서의 포토마스크 형상 사이에, 형상 변화라는 의미로는 영향을 주지 않게 되어, 에칭 마스크막이 갖는 응력에는 충분한 주의가 기울여지지 않았다.
그래서 본 발명자들은 45 nm 이하의 리소그래피용, 또한 더블 패터닝용과 같은 미세 가공용으로서 사용하는 포토마스크의 제조에 있어서는, 포토마스크를 제작할 때에 사용하는 리소그래피, 예를 들면 전자선 노광 장치로 노광할 때에도 포토마스크 블랭크의 형상의 제어를 하지 않으면, 고정밀도화할 수 없다고 생각하였다.
그리고, 본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 사각형상의 투명 기판 상에 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소계 재료로 이루어지는 차광막을 갖고, 차광막 상에 크롬 화합물계 재료로 이루어지며 차광막을 정밀 가공하기 위해서 성막된 에칭 마스크막을 가지고, 에칭 마스크막이 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크로 가공하는 가운데 어느 공정에서 전부 박리되는 포토마스크 블랭크에 있어서, 에칭 마스크막을 반응성 스퍼터링에 의해 성막한, 서로 조성이 상이한 2 이상의 층으로 구성된 다층으로 하고, 이 다층이 투명 기판 상에 단일 조성층으로서 성막한 경우에 압축 응력을 부여하는 재료로 이루어지는 층과, 투명 기판 상에 단일 조성층으로서 성막한 경우에 인장 응력을 부여하는 재료로 이루어지는 층을 조합하고, 에칭 마스크막 전체적으로 저응력이 되도록 재료를 조합하여 이용한 바, 포토마스크의 고정밀도화가 가능하다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 이하의 포토마스크 블랭크 및 포토마스크를 제공한다.
청구항 1:
사각형상의 투명 기판 상에 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소계 재료로 이루어지는 차광막을 갖고, 이 차광막 상에 크롬 화합물계 재료로 이루어지며 상기 차광막을 정밀 가공하기 위해서 성막된 에칭 마스크막을 갖는 포토마스크 블랭크로서,
상기 에칭 마스크막이 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크로 가공하는 사이의 어느 공정에서 전부가 박리되는 것이며,
상기 에칭 마스크막이 반응성 스퍼터링에 의해서 성막되고, 서로 조성이 상이한 2 이상의 층으로 구성된 다층을 포함하고, 상기 다층이 투명 기판 상에 단일 조성층으로서 성막한 경우에 압축 응력을 부여하는 재료로 이루어지는 층과, 투명 기판 상에 단일 조성층으로서 성막한 경우에 인장 응력을 부여하는 재료로 이루어지는 층을 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
청구항 2:
제1항에 있어서, 상기 압축 응력을 부여하는 재료가 산소를 함유하는 크롬 화합물인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
청구항 3:
제1항 또는 제2항에 있어서, 에칭 마스크막을 박리하기 전의 포토마스크 블랭크의 최표면과, 포토마스크 블랭크로부터 상기 에칭 마스크막의 전부를 박리한 후의 처리 기판의 최표면에 대하여,
(1) 각각의 최표면을 표면 형상 측정 장치로 측정하여, 상기 최표면의 XYZ 삼차원 좌표 데이터를 취득하고,
(2) 각각의 최표면에서 얻어진 좌표 데이터로부터 각각의 최표면의 최소 제곱 평면을 구하고,
(3) 포토마스크 블랭크의 최표면의 좌표와 그의 최소 제곱 평면 사이의 상대 위치 및 처리 기판의 최표면의 좌표와 그의 최소 제곱 평면 사이의 상대 위치를 각각 고정시킨 상태에서,
상기 좌표 및 최소 제곱 평면을
(i) 2개의 최소 제곱 평면이 모두 XYZ 삼차원 가상 공간의 XY 평면 상에 위치하고,
(ii) 전자의 최소 제곱 평면의 포토마스크 블랭크의 최표면 상당 영역의 중심과, 후자의 최소 제곱 평면의 처리 기판의 최표면 상당 영역의 중심이 모두 원점에 위치하고, 또한
(iii) 상기 2개의 최표면 상당 영역의 4개의 변의 각각이 에칭 마스크막의 박리 전후에 대응하도록, 2개의 최표면 상당 영역의 대각선 방향을 맞춰서 중첩하여 배치하고,
(4) 상기 배치된 좌표 데이터의 범위 내에서, 포토마스크 블랭크의 최표면의 좌표 및 처리 기판의 최표면의 좌표로 X값 및 Y값이 일치하는 좌표쌍의 각각에 대해서, 포토마스크 블랭크의 최표면의 Z값(Z1)로부터 처리 기판의 최표면의 Z값(Z2)의 차(Z1-Z2)를 구하고,
(5) 상기 Z값의 차(Z1-Z2)의 최대값의 절대값과 최소값의 절대값과의 합을 휘어짐 변화량으로 했을 때,
상기 휘어짐 변화량의 값이(50(nm)/L/152(mm)) 이하(단, L은 투명 기판의 장변의 길이(mm)를 나타냄)인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
청구항 4:
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크를 이용하여 제조된 포토마스크.
본 발명의 포토마스크 블랭크를 이용함으로써, 에칭 마스크막의 에칭 제거 전후에 표면 형상의 변화가 적고, 이에 따라 포토마스크 가공이 종료된 후에 얻어지는 포토마스크의 패턴 제어성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 포토마스크 블랭크의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 포토마스크 블랭크의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 에칭 마스크막이 성막된 포토마스크 블랭크와 에칭 마스크막이 제거된 처리 기판에 있어서, 에칭 마스크막의 제거 전후에서의 표면 형상의 변화를 평가하기 위한 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 본 발명에 대해서 더욱 자세히 설명한다.
패턴 크기가 65 nm 이하, 특히 45 nm 이하인 광리소그래피에 사용하는 포토마스크, 특히 더블 패터닝용 마스크에 사용하는 포토마스크는 매우 높은 마스크 정밀도가 요구된다. 이 때문에, 포토마스크 블랭크의 가공에서도 마찬가지로 매우 높은 가공 정밀도가 요구되고 있다.
포토마스크용 투명 기판으로부터 포토마스크 블랭크를 제작하고, 이를 포토마스크로 가공할 때, 포토마스크의 최적 형상이 결정되면, 이에 따라서 포토마스크용 투명 기판의 형상을 선택하고, 그것에 응력이 낮은 광학막을 적층하여 포토마스크 블랭크를 제작하고, 그의 광학막을 에칭 가공하여 포토마스크를 제작함으로써, 포토마스크의 수율을 확보하는 것은 가능하다.
그러나, 상술한 바와 같은 고정밀도의 포토마스크를 제작하기 위한, 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소계 재료로 이루어지는 차광막 상에 크롬계 재료를 이용한 에칭 마스크막을 갖는 포토마스크 블랭크의 신뢰성을 높이기 위해서는, 한층 더 마스크 정밀도의 향상을 위한 요소를 검토할 필요가 있다고 생각하고, 포토마스크 가공 단계에서의 패턴 위치 정밀도를 향상시키는 것에 주목하였다.
이미 포토마스크용 투명 기판에 광학막을 성막할 때에, 응력이 작은 막을 성막하는 검토는 다수개가 있지만(예를 들면, 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2002-229183호 공보, 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2004-199035호 공보), 이는 포토마스크용 투명 기판에 대하여 광학막을 성막함으로써 포토마스크 블랭크가 변형되면, 추가로 마스크 패턴을 제작하기 위해서 이 막의 일부 제거를 행하는 과정에서 응력의 일부가 해방되고, 기판의 2차적 변형을 야기시켜, 포토마스크의 평탄성을 제어할 수 없게 되기 때문이다. 따라서, 포토마스크로서 노광기에 세팅한 경우에 평탄성을 확보할 수 있는 형상을 갖는 투명 기판을 준비하고, 응력이 낮은 광학막을 성막하면, 결과적으로는 투명 기판과 포토마스크 블랭크와, 포토마스크의 개략적인 형상을 더욱 일치시킬 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이, 에칭 마스크막은 포토마스크가 완성된 시점에서는 전부 박리되어 버리기 때문에, 에칭 마스크막의 성막전과, 이를 박리하여 포토마스크로서 완성된 시점을 비교한 경우, 에칭 마스크막의 응력에 의한 영향은 투명 기판과 광학막만을 대상으로서 생각하면 관계없고, 게다가 수십 nm 이하로 매우 얇은 막이기 때문에, 에칭 마스크막이 갖는 응력에 대해서는 그다지 주의를 기울이지 않았다.
그런데 포토마스크 가공 단계에서의 패턴 묘화의 위치 정밀도에 주목한 경우, 광학막 상에 에칭 마스크막을 성막하면, 이 에칭 마스크막에 의해서 포토마스크 블랭크에 "휘어짐"이 발생하고, 휘어짐을 가진 상태에서 가공용 레지스트 패턴을 형성하여, 그 레지스트 패턴에 의해서 패턴 가공을 한 후에, 에칭 마스크막을 제거하면, 휘어진 만큼만 패턴 위치의 어긋남을 일으키게 된다. 따라서, 본 발명에서는 한층 더 정밀도를 향상시키기 위해, 이 에칭 마스크막의 응력의 제어를 시도하였다.
본 발명의 포토마스크 블랭크는 사각형상, 특히 정방형상의 투명 기판 상에, 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소계 재료로 이루어지는 차광막을 구비한다. 또한, 이 차광막 상에는 크롬 화합물계 재료로 이루어지는 에칭 마스크막을 구비한다. 그리고, 이 에칭 마스크막은 차광막을 정밀 가공하기 위해서 성막되고, 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크로 가공하는 사이의 어느 공정에서 전부가 박리되는 것이다.
구체적으로는, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같은 투명 기판 (1) 상에 차광막 (2)가 형성되고, 추가로 차광막 (2) 상에 에칭 마스크막 (3)이 형성된 것을 들 수 있다. 본 발명의 포토마스크 블랭크에서는, 이 에칭 마스크막 (3)은 서로 조성이 상이한 다층(즉, 2층 이상)으로 구성된다. 도 1에 도시하는 포토마스크 블랭크에서는, 에칭 마스크막 (3)은 제1층 (31) 및 제2층 (32)의 2층으로 구성되어 있다.
또한, 도 1에서는 투명 기판 (1) 상에 차광막 (2)가 직접 형성되고, 추가로 차광막 (2) 상에 에칭 마스크막 (3)이 직접 형성된 것을 나타내었지만, 이것으로 한정되는 것은 아니며, 차광막 (2)의 가공에 있어서 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막 (3)이 차광막 (2) 상측에 형성되어 있으면 된다. 예를 들면, 에칭 마스크막 (3)을 에칭 마스크로서, 차광막 (2)와 함께 에칭되는 막이 차광막 (2)와 에칭 마스크막 (3) 사이에 형성되어 있을 수도 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같은 투명 기판 (1) 상에 차광 기능층 (21)과 반사 방지 기능층 (22)로 구성된 차광막 (2)가 형성되고, 추가로 차광막 (2) 상에 에칭 마스크막 (3)이 형성된 것 등일 수도 있다.
본 발명의 에칭 마스크막은, 크롬 화합물계 재료로 구성되고 반응성 스퍼터링으로 성막된다. 크롬 화합물막의 스퍼터링에 의한 성막은 다수개의 공지예, 공지 조건이 알려져 있고, 예를 들면 일본 특허 공개 제2007-241060호 공보(특허문헌 4)에 기재된 방법과 같이, 금속 크롬 등을 타겟으로서 반응성 스퍼터링에 의해서 성막한다. 크롬 화합물막은 성막시에 막 성분으로서 함유되는 경원소의 양에 따라 상이한 막응력이 부여된다. 예를 들면 금속 크롬막과 같은, 크롬의 함유량이 많은 막을 성막하면 인장 응력이 부여된다. 또한, 경원소의 함유량이 많아짐에 따라, 응력이 압축측으로 시프트한다. 특히, 고농도로 함유시키는 것이 용이한 산소를 함유시킴으로써, 보다 높은 압축 응력을 갖는 막을 얻을 수 있다. 이 때문에, 압축 응력을 부여하는 재료로는, 산소를 함유하는 크롬 화합물이 바람직하다.
한편, 에칭 마스크막이 박막으로 충분한 에칭 내성을 제공하기 위해서는, 크롬 함유율이 비교적 높은 것이 바람직하기 때문에, 적어도 에칭 마스크막의 일부는, 크롬 함유율이 50 몰％ 이상인 것이 바람직하다. 본 발명에서는 에칭 마스크막의 본래적인 목적과 저응력을 동시에 실현하기 위해서, 단일한 재료층을 단독으로 이용하는 것이 아닌, 복합막, 즉 다층의 에칭 마스크막을 이용한다.
본 발명에서는, 막 두께 방향의 조성이 경사를 갖고 변화하는 1층의 조성 경사막일 수도 있다. 본 발명의 다층은 조성 경사막을 미세하게 본 경우에 조성이 상이한 무수한 층의 조합을 다층으로서 포함한다. 이 경우, 조성 경사막의 막 두께 방향으로, 투명 기판 상에 단일 조성층으로서 성막한 경우에 압축 응력을 부여하는 조성과, 단일 조성층으로서 성막한 경우에 인장 응력을 부여하는 조성이 포함될 수도 있다. 또한, 에칭 마스크막을 유한의 층수로 구성하는 경우는, 층수는 성막에서의 조건 변경의 스텝수에 반영되기 때문에, 그의 작업성을 고려하면 5층 이하로 하는 것이 바람직하다.
에칭 마스크막은 투명 기판 상에 단일 조성층으로서 성막한 경우에 압축 응력을 부여하는 재료로 이루어지는 층과, 투명 기판 상에 단일 조성층으로서 성막한 경우에 인장 응력을 부여하는 재료로 이루어지는 층을 조합하여 형성된다. 예를 들면, 단일 조성층으로서 성막한 경우에 압축 응력을 부여하는 층으로서, 산소를 함유하는 층 또는 산소 및 질소를 함유하고, 이들 경원소(산소, 질소)의 함유량이 비교적 높은 층과, 단일 조성층으로서 성막한 경우에 인장 응력을 부여하는 층으로서, 금속 크롬 함량이 비교적 높은 층을 조합한 다층으로 이루어지는 에칭 마스크막으로 할 수 있다.
크롬 화합물 재료로는 크롬산화물, 크롬질화물, 크롬탄화물, 크롬산화질화물, 크롬산화탄화물, 크롬질화탄화물, 크롬산화질화탄화물 등을 들 수 있다. 각 층의 응력은, 스퍼터링시 타겟에 대한 인가 전력의 설정이나 기판의 온도 조건 등(특허문헌 5: 일본 특허 공개 제2006-195202호 공보 참조)에 의해서 변화하는 경우가 있지만, 통상 크롬 함유량이 60 몰％ 이하이고, 잔부로서 산소, 또는 산소와 질소, 또한 이들에 탄소가 함유된 재료(크롬산화물, 크롬산화질화물, 크롬질화탄화물, 크롬산화질화탄화물)로는 압축 응력을 부여한다. 또한, 크롬 함유량이 80 몰％ 이상 100 ％ 미만인 크롬 화합물 재료인 경우에는 인장 응력을 부여한다.
압축 응력을 부여하는 크롬 화합물계 재료의 조성은, 예를 들면 크롬이 30 원자％ 이상 60 원자％ 이하, 산소가 10 원자％ 이상 60 원자％ 이하, 특히 20 원자％ 이상 40 원자％ 이하, 질소가 0 원자％ 이상 60 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 30 원자％ 이하, 탄소가 0 원자％ 이상 60 원자％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 인장 응력을 부여하는 크롬 화합물계 재료의 조성은, 예를 들면 크롬이 80 원자％ 이상, 산소가 60 원자％ 이하, 특히 20 원자％ 이하, 질소가 60 원자％ 이하, 특히 30 원자％ 이하, 탄소가 60 원자％ 이하, 특히 10 원자％ 이하인 것이 바람직하다.
스퍼터링 조건은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 통상 크롬 타겟을 이용하고, 스퍼터 가스로서 Ar 등의 희가스를 이용함과 동시에, 산소원으로서 O2와 같은 O를 포함하는 가스와, 질소원으로서 N2와 같은 N을 포함하는 가스를 이용하여, 목적으로 하는 조성이 얻어지도록 투입 파워, 각 가스의 유량 등이 조정된 조건이다.
또한, 상기 크롬 화합물 재료에 의한 에칭 마스크막은, 에칭 가공시 패턴 의존성의 관점에서, 막 두께가 전체적으로 2 nm 이상인 것이 바람직하고, 또한 20 nm 이하, 특히 15 nm 이하인 것이 바람직하다.
응력의 절대값은 스퍼터링 조건에 따라서도 변화하기 때문에, 막을 어떠한 막 두께, 조성의 조합 또는 조성 경사로 할지는, 이용하는 크롬 화합물의 조성과 스퍼터링 조건을 모두 고려하여 결정할 수 있다.
상기한 바와 같이 하여 성막된 크롬계 재료에 의한 에칭 마스크막을 갖는 본 발명의 포토마스크 블랭크는, 에칭 마스크막이 인장 응력을 부여하는 재료와 압축 응력을 부여하는 재료가 조합됨으로써 응력이 작은 것이 되지만, 예를 들면 더블 패터닝용 마스크로서 사용하기 위한 정밀도를 얻기 위해서, 바람직한 응력의 범위에 포함되는지 어떤지는 다음과 같은 방법으로 확인된다.
간이적으로는 종래의 응력의 사고 방식을 적용할 수 있고, 에칭 마스크막의 성막 전후의 표면 형상을 비교하여, 성막에 의해서 일어난 표면 형상의 변화량으로부터 에칭 마스크막이 갖는 응력을 추정하는 방법을 이용할 수도 있다. 그러나 성막시에 차광막이 받는 가공 이력이나, 성막 후의 가열 처리에 의한 에칭 마스크막의 가공 이력으로부터, 성막에 의한 변형이 막을 제거한 경우에 완전히 원래대로 돌아가지 않는 경우가 있다. 한편, 에칭 마스크막 상에 레지스트 패턴을 형성하여 가공을 행하고, 최종적으로 에칭 마스크막의 전부를 제거하는 것을 고려한 경우, 가공 정밀도를 유지하기 위해서 필요한 것은, 에칭 마스크막의 성막에 의해서 표면 형상이 변형되지 않는 것이 아닌, 에칭 마스크막의 제거에 의해서 표면 형상이 변형되지 않는 것이다.
이 때문에, 얻어진 에칭 마스크막이 바람직한 범위 내의 응력을 갖고 있는지는, 바람직하게는 에칭 마스크막이 성막된 포토마스크 블랭크로부터 에칭 마스크막을 제거하는 조작을 행하고, 제거 전후에서의 표면 형상의 변화를 휘어짐 변화량의 크기로서 평가하면 된다. 이 평가는, 휘어짐의 변화를 발견할 수 있는 방법이면 어떠한 방법을 채용할 수도 있지만, 예를 들면 다음과 같은 방법으로 평가하는 것이 가능하다.
에칭 마스크막을 박리하기 전의 포토마스크 블랭크의 최표면과, 포토마스크 블랭크로부터 에칭 마스크막의 전부를 박리한 후의 처리 기판의 최표면에 대하여,
(1) 각각의 최표면을 표면 형상 측정 장치로 측정하여 최표면의 XYZ 삼차원 좌표 데이터를 취득하고,
(2) 각각의 최표면에서 얻어진 좌표 데이터로부터, 각각의 최표면의 최소 제곱 평면을 구하고,
(3) 포토마스크 블랭크의 최표면의 좌표와 그의 최소 제곱 평면 사이의 상대 위치 및 처리 기판의 최표면의 좌표와 그의 최소 제곱 평면 사이의 상대 위치를 각각 고정시킨 상태에서,
상기 좌표 및 최소 제곱 평면을
(i) 2개의 최소 제곱 평면이 모두 XYZ 삼차원 가상 공간의 XY 평면 상에 위치하고,
(ii) 전자의 최소 제곱 평면의 포토마스크 블랭크의 최표면 상당 영역의 중심과, 후자의 최소 제곱 평면의 처리 기판의 최표면 상당 영역의 중심이 모두 원점에 위치하고, 또한
(iii) 상기 2개의 최표면 상당 영역의 4개의 변의 각각이 에칭 마스크막의 박리 전후에 대응하도록, 2개의 최표면 상당 영역의 대각선 방향을 맞춰서 중첩하여 배치하고,
(4) 상기 배치된 좌표 데이터의 범위 내에서, 포토마스크 블랭크의 최표면의 좌표 및 처리 기판의 최표면의 좌표에서 X값 및 Y값이 일치하는 좌표쌍의 각각에 대해서, 포토마스크 블랭크의 최표면의 Z값(Z1)으로부터 처리 기판의 최표면의 Z값(Z2)의 차(Z1-Z2)를 구하고,
(5) 상기 Z값의 차(Z1-Z2)의 최대값의 절대값과 최소값의 절대값과의 합을 휘어짐 변화량으로 한다.
보다 구체적으로 설명하면, 우선 에칭 마스크막을 박리하기 전의 포토마스크 블랭크의 최표면(이 경우는, 에칭 마스크막의 표면)의 표면 형상을, 예를 들면 광학계를 이용한 표면 형상 측정 장치에 의해서 측정하고, 최표면의 XYZ 삼차원 좌표 데이터(표면맵)를 제조하고, 추가로 그의 최소 제곱 평면을 구한다. 이어서, 크롬 재료에 의한 에칭 마스크막의 전부를, 기본적으로는 가공시에 이용하는 박리 조건으로 제거하고, 에칭 마스크막을 박리한 후 처리 기판의 최표면(이 경우는, 에칭 마스크막에 인접하고 있었던 차광막 등의 막의 표면)의 표면 형상을 마찬가지로 측정하고, 최표면의 XYZ 삼차원 좌표 데이터(표면맵)를 제조하고, 추가로 그의 최소 제곱 평면을 구한다.
이어서, 연산 장치 등의 기기를 적절하게 이용하여, 얻어진 좌표 및 최소 제곱 평면을 포토마스크 블랭크의 최표면의 좌표와 그의 최소 제곱 평면 사이의 상대 위치 및 처리 기판의 최표면의 좌표와 그의 최소 제곱 평면 사이의 상대 위치를 각각 고정시킨 상태에서(최표면의 좌표와 그것을 부여하는 최소 제곱 평면을 일체로 하여), 이하의 (i) 내지 (iii)의 모든 조건을 만족시키도록 가상 공간에 배치한다.
(i) 2개의 최소 제곱 평면이 모두 XYZ 삼차원 가상 공간의 XY 평면 상에 위치하도록 배치한다.
(ii) 전자의 최소 제곱 평면의 포토마스크 블랭크의 최표면 상당 영역의 중심과, 후자의 최소 제곱 평면의 처리 기판의 최표면 상당 영역의 중심이 모두 원점에 위치하도록 배치한다.
(iii) 2개의 최표면 상당 영역의 4개의 변의 각각이 에칭 마스크막의 박리 전후에 대응하도록, 2개의 최표면 상당 영역의 대각선 방향을 맞춰서 중첩하여 배치한다.
이 조작을 도면을 참조하여 설명하면, 도 3(A)에 도시된 바와 같이, 포토마스크 블랭크의 최표면의 좌표군 (101) 및 그의 최소 제곱 평면 (102)와, 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 처리 기판의 최표면의 좌표군 (201) 및 그의 최소 제곱 평면 (202)를, 도 3(C)에 도시된 바와 같이, XYZ 삼차원 가상 공간 내에 배치한다. 또한, 최소 제곱 평면 (102) 및 최소 제곱 평면 (202)는 모두 XY 평면 상에 배치되고, 양자는 동일한 평면 상에 위치하게 된다. 또한, 최소 제곱 평면 (102)의 포토마스크 블랭크의 최표면 상당 영역 (102a)의 중심과, 최소 제곱 평면 (202)의 처리 기판의 최표면 상당 영역 (202a)의 중심이 모두 XYZ 좌표의 원점에 위치하도록 배치된다(즉, 최소 제곱 평면 (102) 및 최소 제곱 평면 (202)는, Z=0의 XY 평면에 배치됨). 또한, 최표면 상당 영역 (102a)의 4개의 변과 최표면 상당 영역 (202a)의 4개의 변이 에칭 마스크막의 박리 전후에 대응하도록(동일한 변이 동일한 변과 대응하도록), 2개의 최표면 상당 영역의 대각선 방향을 맞춰서 중첩하여 배치한다.
이어서, 도 3(C)에 도시된 바와 같이, 배치된 좌표 데이터의 범위 내에서, 포토마스크 블랭크의 최표면의 좌표 및 처리 기판의 최표면의 좌표로 X값 및 Y값이 일치하는 좌표쌍의 각각에 대해서, 포토마스크 블랭크의 최표면의 Z값(Z1)로부터 처리 기판의 최표면의 Z값(Z2)의 차(Z1-Z2)를 구한다. 이 경우, Z1>Z2일 때는, 차(Z1-Z2)는 플러스(+), Z1<Z2일 때는 차(Z1-Z2)는 마이너스(-)가 된다.
그리고, Z값의 차(Z1-Z2)의 최대값의 절대값과 최소값의 절대값과의 합을 휘어짐 변화량으로 한다.
152 mm(6인치) 정방형인 포토마스크 블랭크의 경우, 이와 같이 하여 얻은 휘어짐 변화량이 50 nm 이하이면, 최소 선폭이 25 nm 정도인 패턴을 형성하기 위한 더블 패터닝 노광에 사용할 수 있는 여유도를 갖는 가공 정밀도를 얻을 수 있다.
또한, 그 이외의 크기의 포토마스크 블랭크여도, 휘어짐 변화량의 허용량은 포토마스크 블랭크의 크기에 비례하여, 휘어짐 변화량의 값이(50(nm)/L/152(mm)) 이하(단, L은 투명 기판의 장변의 길이(mm)를 나타냄)이면, 높은 가공 정밀도를 얻을 수 있다.
보다 간이적으로는, 좌표 데이터를 포토마스크 블랭크의 최표면과 처리 기판의 최표면 모두에서, 표면의 최소 제곱 표면을 간이적으로 산출할 수 있고, 각 최표면의 중심을 중심으로 하는 반경 R(mm)의 원 상의 점 3점 이상의 좌표를 대상으로 하고, 상기 3점 이상의 좌표와 상기 중심점으로부터 최소 제곱 평면을 구한 후, 상기와 마찬가지로 하여 휘어짐 변화량을 평가할 수 있다. 이 경우, 휘어짐 변화량의 값이
Figure pat00001
이하이면 높은 가공 정밀도를 얻을 수 있다.
또한, 상기 응력의 범위의 검사를 행할 때, 에칭 마스크막인 크롬계 재료에 의한 다층막을 박리하는 방법으로는, 크롬계 재료막의 에칭 방법으로서 공지된 것을 모두 사용할 수 있지만, 실제 가공에 측정한 방법을 채용하는 것이 보다 바람직하며, 구체적으로는 산소를 함유하는 염소계 드라이 에칭으로 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 포토마스크 블랭크에 사용되는 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소계 화합물로 이루어지는 차광막은, 기본적으로는 종래 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 일본 특허 공개 제2003-50458호 공보(특허문헌 1)에 기재되어 있는 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소계 화합물에 의한 막이다. 이 차광막은, 바람직하게는 다층으로 구성되고, 다층의 경우, 반사 방지 기능을 가진 층과 차광층을 구비하는 차광막인 것이 바람직하다.
차광막의 차광층 및 반사 방지층을 구성하는 전이 금속을 포함할 수도 있는 규소계 재료로는 규소 단체, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 규소 화합물이나, 추가로 전이 금속을 포함하는 것을 들 수 있다. 이 규소 화합물로서 보다 구체적으로는 규소산화물, 규소질화물, 규소산질화물, 규소 산화탄화물, 규소질화탄화물, 규소산질화탄화물 및 이들에 더욱 전이 금속을 포함하는 것 등을 들 수 있다. 특히 결함이 적은 막을 성막할 수 있고, 바람직한 광학 특성을 얻기 위해서는 전이 금속이 함유되어 있는 것이 바람직하며, 상기 전이 금속으로는 티탄, 바나듐, 코발트, 니켈, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 하프늄, 탄탈 및 텅스텐으로부터 선택되는 1종 이상이 바람직한 재료이지만, 특히 드라이 에칭 가공성의 관점에서 몰리브덴인 것이 바람직하다. 차광층 및 반사 방지층은 각각 단층일 수도 다층일 수도 있으며, 조성이 두께 방향으로 경사한 층일 수도 있다.
상기 전이 금속을 함유하는 규소계 재료의 조성은, 차광층의 경우, 규소가 10 원자％ 이상 95 원자％ 이하, 특히 30 원자％ 이상 95 원자％ 이하, 산소가 0 원자％ 이상 50 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 30 원자％ 이하, 질소가 0 원자％ 이상 40 원자％ 이하, 특히 1 원자％ 이상 20 원자％ 이하, 탄소가 0 원자％ 이상 20 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 5 원자％ 이하, 전이 금속이 0 원자％ 이상 35 원자％ 이하, 특히 1 원자％ 이상 20 원자％ 이하인 것이 바람직하다.
두께 방향의 조성을 경사시킨 경우, 이 차광층의 조성은 규소가 10 원자％ 이상 95 원자％ 이하, 특히 15 원자％ 이상 95 원자％ 이하, 산소가 0 원자％ 이상 60 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 30 원자％ 이하, 질소가 0 원자％ 이상 57 원자％ 이하, 특히 1 원자％ 이상 40 원자％ 이하, 탄소가 0 원자％ 이상 30 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 20 원자％ 이하, 전이 금속이 0 원자％ 이상 35 원자％ 이하, 특히 1 원자％ 이상 20 원자％ 이하인 것이 바람직하다.
한편, 반사 방지층의 경우는 규소가 10 원자％ 이상 80 원자％ 이하, 특히 30 원자％ 이상 50 원자％ 이하, 산소가 0 원자％ 이상 60 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 40 원자％ 이하, 질소가 0 원자％ 이상 57 원자％ 이하, 특히 20 원자％ 이상 50 원자％ 이하, 탄소가 0 원자％ 이상 20 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 5 원자％ 이하, 전이 금속이 0 원자％ 이상 35 원자％ 이하, 특히 1 원자％ 이상 20 원자％ 이하인 것이 바람직하다.
두께 방향의 조성을 경사시킨 경우, 이 반사 방지층의 조성은 규소가 0 원자％ 이상 90 원자％ 이하, 특히 10 원자％ 이상 90 원자％ 이하, 산소가 0 원자％ 이상 67 원자％ 이하, 특히 5 원자％ 이상 67 원자％ 이하, 질소가 0 원자％ 이상 57 원자％ 이하, 특히 5 원자％ 이상 50 원자％ 이하, 탄소가 0 원자％ 이상 20 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 5 원자％ 이하, 전이 금속이 0 원자％ 이상 95 원자％ 이하, 특히 1 원자％ 이상 20 원자％ 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 반사 방지층의 질소 함유율을 5 원자％ 이상 40 원자％ 이하로 하면, 상기 에칭 마스크막인 크롬계 재료를 에칭 제거할 때의 산소를 포함하는 염소계 가스의 드라이 에칭시 손상을 감소시킬 수 있어 특히 유효하다. 전이 금속과 규소의 비는, 예를 들면 전이 금속:규소=1:1 내지 1:10(원자비)으로 할 수 있다.
전이 금속과 규소를 함유하는 막을 얻기 위해서 상용되는 방법으로는, 타겟으로서, 규소와 전이 금속의 함유비를 조정한 타겟을 단독으로, 또는 규소 타겟, 전이 금속 타겟 및 규소와 전이 금속을 포함하는 타겟(전이 금속 실리사이드 타겟)으로부터 적절하게 선택하여 이용하고, 타겟의 스퍼터링 면적을 조정하는 것, 또는 복수개의 타겟을 이용하여 타겟에 대한 인가 전력을 조정함으로써, 규소와 전이 금속의 비를 조정하여 스퍼터링하는 방법을 들 수 있다. 또한, 산소, 질소, 탄소 등의 경원소를 함유시키는 경우는, 스퍼터링 가스에 반응성 가스로서 산소를 포함하는 가스, 질소를 포함하는 가스, 탄소를 포함하는 가스를 적절하게 도입하여 반응성 스퍼터링에 의해 성막하는 것이 가능하다.
상기 차광막은 바이너리 마스크용 포토마스크 블랭크인 경우에는, 차광막 자체의 광학 농도, 또한 차광막의 하층막으로서 하프톤 위상 시프트막을 갖는 하프톤 위상 시프트 마스크 블랭크인 경우에는 하프톤 위상 시프트막과 합친 광학 농도가 2 이상, 바람직하게는 2.5 이상 4 이하가 되도록 하는 막 두께가 설정된다. 일반적으로 차광막의 막 두께가 지나치게 두꺼워진 경우에는, 레지스트막의 에칭 내성과의 관계에서 가공 정밀도의 저하라는 문제가 생기지만, 본 발명과 같이 에칭 마스크막을 갖는 경우에는, 이 문제는 거의 없다. 이 때문에, 차광막은 노광 파장 및 검사 파장에서의 반사율이 20 ％를 초과하지 않는 설계를 상기와 같은 재료를 사용하여 행할 수 있어, 설계의 자유도가 높다.
본 발명의 포토마스크 블랭크의 포토마스크에 대한 가공은, 종래 공지된 방법을 적용할 수 있고, 예를 들면 일본 특허 공개 제2002-229183호 공보(특허문헌 2)에 개시된 방법에 따라서 행할 수 있다.
예를 들면, 바이너리 마스크의 경우를 예를 들어 설명하면, 이하의 방법을 예시할 수 있다. 우선, 투명 기판 상에 차광층 및 반사 방지층을 구비하는 차광막이 성막되고, 추가로 그 위에 에칭 마스크막이 형성된 포토마스크 블랭크에 레지스트를 도포하고, 그 후, 레지스트를 패터닝한 후에 산소를 함유하는 염소계 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막을 패터닝한다. 이어서, 레지스트막과 에칭 마스크막을 에칭 마스크로 하여, 반사 방지층과 차광층에 불소계의 드라이 에칭을 실시하여 패터닝한다. 그 후에, 레지스트막을 박리하고, 에칭 마스크막을 산소를 함유하는 염소계 드라이 에칭으로 제거함으로써, 포토마스크의 표면에 차광막의 반사 방지층이 나타나 포토마스크가 완성된다.
<실시예>
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예로 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
6인치(152 mm) 정방형상의 석영 기판 위에 2개의 타겟을 설치한 직류 스퍼터 장치를 이용하여, 몰리브덴과 규소와 질소를 포함하는 차광막(막 두께 41 nm)을 성막하였다. 스퍼터 가스로는 Ar과 질소를 이용하고, 챔버 내의 가스압이 0.05 Pa가 되도록 조정하였다. 타겟으로는 전이 금속원으로서 Mo 타겟, 규소원으로서 Si(단결정) 타겟의 2종을 이용하여 성막하였다. 이 차광막의 조성을 ESCA에서 조사한 바 Mo:Si:N=1:3:1.5(원자비)였다.
이 차광막 위에, 2개의 타겟을 설치한 직류 스퍼터 장치를 이용하여, 몰리브덴과 규소와 질소로 이루어지는 두께 방향에서 조성이 경사한 반사 방지막(막 두께 18 nm)을 성막하였다. 스퍼터 가스로는 Ar과 질소를 이용하고, 챔버 내의 가스압이 0.05 Pa가 되도록 조정하였다. 타겟으로는 전이 금속원으로서 Mo 타겟, 규소원으로서 Si(단결정) 타겟의 2종을 이용하고, 기판을 30 rpm으로 회전시키면서 성막하였다. 이 반사 방지막의 조성을 ESCA에서 조사한 바 차광막측의 조성은 Mo:Si:N=1:3:1.5(원자비), 투명 기판으로부터 이격하는 측(에칭 마스크막측)의 조성은 Mo:Si:N=1:5:5(원자비)였다.
이어서, 이 반사 방지막 위에 직류 스퍼터 장치를 이용하여 CrN을 포함하는 에칭 마스크막(막 두께 7 nm)을 성막하였다. 스퍼터 가스로는 Ar과 질소를 이용하고, 챔버 내의 가스압이 0.05 Pa가 되도록 조정하였다. 타겟으로는 Cr을 이용하고, 기판을 30 rpm으로 회전시키면서 성막하였다. 이 에칭 마스크막의 조성을 ESCA에서 조사한 바 Cr:N=9:1(원자비)이었다.
또한, CrN을 포함하는 에칭 마스크막 위에 CrON을 포함하는 에칭 마스크막(막 두께 3 nm)을 성막하였다. 스퍼터 가스로는 Ar과 질소를 이용하고, 챔버 내의 가스압이 0.05 Pa가 되도록 조정하였다. 타겟으로는 Cr을 이용하고, 기판을 30 rpm으로 회전시키면서 성막하였다. 이 에칭 마스크막의 조성을 ESCA에서 조사한 바 Cr:N:O=5.5:2:2.5(원자비)였다.
얻어진 에칭 마스크막을 갖는 포토마스크 블랭크의 표면 형상을, 표면 형상 측정 장치(트로펠(Tropel)사 제조 울트라 플랫(Ultra Flat))를 이용하여 측정하고, 표면 해석 데이터를 얻었다.
이어서, 상기 포토마스크 블랭크로부터 염소계 드라이 에칭 조건(Cl2:185 sccm, O2: 55 sccm, He: 9.25 sccm)을 이용하여 에칭한 바, 에칭 마스크막만이 선택적으로 제거되었다.
이어서, 에칭 마스크막을 제거한 처리 기판의 표면 형상을 마찬가지로 측정하고, 제거 전후에서의 표면 형상의 변화를 상술한 (1) 내지 (5)의 방법으로 평가하여 휘어짐 변화량을 구한 바, 휘어짐 변화량은 46 nm였다.
[비교예 1]
6인치(152 mm) 정방형상의 석영 기판 위에 2개의 타겟을 설치한 직류 스퍼터 장치를 이용하여, 몰리브덴과 규소와 질소를 포함하는 차광막(막 두께 41 nm)을 성막하였다. 스퍼터 가스로는 Ar과 질소를 이용하고, 챔버 내의 가스압이 0.05 Pa가 되도록 조정하였다. 타겟으로는 전이 금속원으로서 Mo 타겟, 규소원으로서 Si(단결정) 타겟의 2종을 이용하여 성막하였다. 이 차광막의 조성을 ESCA에서 조사한 바 Mo:Si:N=1:3:1.5(원자비)였다.
이 차광막 위에, 2개의 타겟을 설치한 직류 스퍼터 장치를 이용하여, 몰리브덴과 규소와 질소를 포함하는 두께 방향에서 조성이 경사한 반사 방지막(막 두께 18 nm)을 성막하였다. 스퍼터 가스로는 Ar과 질소를 이용하고, 챔버 내의 가스압이 0.05 Pa가 되도록 조정하였다. 타겟으로는, 전이 금속원으로서 Mo 타겟, 규소원으로서 Si(단결정) 타겟의 2종을 이용하고, 기판을 30 rpm으로 회전시키면서 성막하였다. 이 반사 방지막의 조성을 ESCA에서 조사한 바 차광막측의 조성은 Mo:Si:N=1:3:1.5(원자비), 투명 기판으로부터 이격하는 측(에칭 마스크막측)의 조성은 Mo:Si:N=1:5:5(원자비)였다.
이어서, 이 반사 방지막 위에 직류 스퍼터 장치를 이용하여, CrN을 포함하는 에칭 마스크막(막 두께 10 nm)을 성막하였다. 스퍼터 가스로는 Ar과 질소를 이용하고, 챔버 내의 가스압이 0.05 Pa가 되도록 조정하였다. 타겟으로는 Cr을 이용하고, 기판을 30 rpm으로 회전시키면서 성막하였다. 이 에칭 마스크막의 조성을 ESCA에서 조사한 바 Cr:N=9:1(원자비)이었다.
얻어진 에칭 마스크막을 갖는 포토마스크 블랭크의 표면 형상을 실시예 1의 방법에 따라서 측정하고, 표면 해석 데이터를 얻었다.
이어서, 상기 포토마스크 블랭크로부터 실시예 1의 조건을 이용하여 에칭 마스크막을 선택적으로 제거하였다.
이어서, 에칭 마스크막을 제거한 처리 기판의 표면 형상을 마찬가지로 측정하고, 제거 전후에서의 표면 형상의 변화를 상술한 (1) 내지 (5)의 방법으로 평가하여 휘어짐 변화량을 구한 바, 휘어짐 변화량은 113 nm였다.
1: 투명 기판
2: 차광막
21: 차광 기능층
22: 반사 방지 기능층
3: 에칭 마스크막
31: 제1층
32: 제2층
101: 포토마스크 블랭크의 최표면의 좌표군
102: 포토마스크 블랭크의 최표면의 최소 제곱 평면
201: 처리 기판의 최표면의 좌표군
202: 처리 기판의 최표면의 최소 제곱 평면
102a, 202a: 최표면 상당 영역

Claims (5)

  1. 사각형상의 투명 기판 상에 전이 금속을 함유할 수도 있는 규소계 재료로 이루어지는 차광막을 갖고, 이 차광막 상에 크롬 화합물계 재료로 이루어지며 상기 차광막을 정밀 가공하기 위해서 성막된 에칭 마스크막을 갖는 포토마스크 블랭크로서,
    상기 에칭 마스크막이 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크로 가공하는 사이의 어느 공정에서 전부가 박리되는 것이며,
    상기 에칭 마스크막이 반응성 스퍼터링에 의해서 성막되고, 서로 조성이 상이한 2 이상의 층으로 구성된 다층을 포함하며, 상기 다층이 투명 기판 상에 단일 조성층으로서 성막한 경우에 압축 응력을 부여하는 재료로 이루어지는 층과, 투명 기판 상에 단일 조성층으로서 성막한 경우에 인장 응력을 부여하는 재료로 이루어지는 층을 조합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 압축 응력을 부여하는 재료가 산소를 함유하는 크롬 화합물인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 에칭 마스크막을 박리하기 전의 포토마스크 블랭크의 최표면과, 포토마스크 블랭크로부터 상기 에칭 마스크막의 전부를 박리한 후의 처리 기판의 최표면에 대하여,
    (1) 각각의 최표면을 표면 형상 측정 장치로 측정하여 상기 최표면의 XYZ 삼차원 좌표 데이터를 취득하고,
    (2) 각각의 최표면에서 얻어진 좌표 데이터로부터 각각의 최표면의 최소 제곱 평면을 구하고,
    (3) 포토마스크 블랭크의 최표면의 좌표와 그의 최소 제곱 평면 사이의 상대 위치 및 처리 기판의 최표면의 좌표와 그의 최소 제곱 평면 사이의 상대 위치를 각각 고정시킨 상태에서,
    상기 좌표 및 최소 제곱 평면을
    (i) 2개의 최소 제곱 평면이 모두 XYZ 삼차원 가상 공간의 XY 평면 상에 위치하고,
    (ii) 전자의 최소 제곱 평면의 포토마스크 블랭크의 최표면 상당 영역의 중심과, 후자의 최소 제곱 평면의 처리 기판의 최표면 상당 영역의 중심이 모두 원점에 위치하고, 또한
    (iii) 상기 2개의 최표면 상당 영역의 4개의 변의 각각이 에칭 마스크막의 박리 전후에 대응하도록, 2개의 최표면 상당 영역의 대각선 방향을 맞춰서 중첩하여 배치하고,
    (4) 상기 배치된 좌표 데이터의 범위 내에서, 포토마스크 블랭크의 최표면의 좌표 및 처리 기판의 최표면의 좌표로 X값 및 Y값이 일치하는 좌표쌍의 각각에 대해서, 포토마스크 블랭크의 최표면의 Z값(Z1)으로부터 처리 기판의 최표면의 Z값(Z2)의 차(Z1-Z2)를 구하고,
    (5) 상기 Z값의 차(Z1-Z2)의 최대값의 절대값과 최소값의 절대값과의 합을 휘어짐 변화량으로 했을 때,
    상기 휘어짐 변화량의 값이(50(nm)/L/152(mm)) 이하(단, L은 투명 기판의 장변의 길이(mm)를 나타냄)인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 포토마스크 블랭크를 이용하여 제조된 포토마스크.
  5. 제3항에 기재된 포토마스크 블랭크를 이용하여 제조된 포토마스크.
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