KR20110037890A - 마스크 블랭크, 전사용 마스크, 및 전사용 마스크 세트 - Google Patents

마스크 블랭크, 전사용 마스크, 및 전사용 마스크 세트 Download PDF

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KR20110037890A
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Abstract

ArF 노광광이 적용되는 바이너리형의 전사용 마스크를 제작하기 위해 이용되는 마스크 블랭크로서, 투광성 기판(1) 상에, 기판측으로부터, 전사 패턴을 형성하기 위한 차광막(10)과, 그 차광막과의 적층 구조로 차광띠를 형성하기 위한 보조 차광막(20)을 순서대로 구비하고, 상기 차광막(10)의 광학 농도가 2.5 이상 3.1 이하이며, 또한, 상기 보조 차광막(20)의 광학 농도가 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크이다.

Description

마스크 블랭크, 전사용 마스크, 및 전사용 마스크 세트{MASK BLANK, TRANSFER MASK AND TRANSFER MASK SET}
본 발명은, 반도체 디바이스 등의 제조에 있어서 사용되는 마스크 블랭크, 전사용 마스크, 전사용 마스크 세트 등에 관한 것이다.
전사용 마스크에 형성된 전사 패턴을 웨이퍼 상의 레지스트막에 축소 투영 노광으로 전사할 때에는, 통상적으로, 웨이퍼 상의 레지스트막에는 가능한 한 많은 전사 패턴을 전사하는 것이 필요로 되기 때문에, 인접하는 전사 패턴끼리의 간격을 거의 두지 않고 전사 패턴을 연속 노광해 나간다. 노광 장치에는, 마스크 스테이지에 척(chuck)된 전사용 마스크 상의 전사 패턴이 형성된 영역에만 노광광이 노광되도록, 셔터(차광 부재)가 노광 장치의 조명 광학계에 설치되어 있다. 그러나, 셔터의 위치 정밀도나 광의 회절의 문제로부터, 노광광을 전사용 마스크의 전사 패턴 영역에만 정밀도 좋게 조사하는 것은 기술적으로 곤란하며, 노광광이 전사 패턴 영역 외주의 차광막에도 누설되어 조사된다. 노광 장치에 의한 웨이퍼 상의 레지스트막에의 전사 패턴의 노광은, 거의 간격을 두지 않고 연속 노광하기 때문에, 전사 패턴 영역 외주의 차광막에 누설된 노광광(이를 누설광이라 한다)이 조사되어 약간 투과한 노광광이, 인접한 전사 패턴과 겹쳐서 노광되게 된다. 이 때문에, 웨이퍼 상의 레지스트막에는, 차광막을 약간 투과한 노광광에 의해, 최대 4회분 겹쳐서 노광되는 부분(중첩 노광 부분)이 발생한다. 이 4회분의 노광에 의해 레지스트가 전사 패턴에 영향을 주는 감광이 되어, 전사 패턴의 정상적인 전사를 할 수 없게 된다.
노광광을 투과하는 부분과 노광광을 차광하는 부분의 흑백만으로 전사 패턴을 형성하는 바이너리형의 전사용 마스크에서 사용되는 차광막의 경우, 이 누설광에 기인하는, 차광막을 약간 투과하는 노광광이 웨이퍼 상의 레지스트막에 4회 노광되어도 감광되지 않는 차광 성능이 요구된다. 차광 성능으로는, 광학 농도 OD(Optical Density)가 3.0 이상(투과율 약 0.1％ 이하)인 것이 바람직하며, 2.8 이상(투과율 약 0.16％ 이하)은 필요한 것으로 되고 있다.
한편, ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)를 노광광으로 하는 노광 기술에서는, 전사 패턴의 미세화가 진행되어, 노광광의 파장보다도 작은 패턴 선폭에 대응하는 것이 요구되고, 경사입사 조명법, 위상 시프트법 등의 초해상 기술, 나아가 NA=1 이상의 초고 NA 기술(액침 노광 등)이 개발되어 왔는데, 이러한 기술로도 대응이 어려운 패턴 피치(pattern pitch)가 요구되기 시작하고 있다.
이러한 문제를 해결하는 수단으로서, 더블 패터닝/더블 노광(DP/DE) 기술이 개발되고 있다. 이들 노광 기술 모두, 미세한 전사 패턴을 2개의 비교적 성긴 패턴으로 분할하여 2매의 전사용 마스크를 제작하여, 2매의 전사용 마스크(전사용 마스크 세트)를 이용하여 웨이퍼 상의 레지스트막(전사 대상물)에 전사 노광하는 것이다.
관련되는 기술로서는, 일본 특허 공개 제2008-294352호 공보를 들 수 있다.
더블 노광(DE:Double Exposure) 기술은, 웨이퍼 상의 레지스트막에, 1매째의 전사용 마스크에 의한 전사 패턴의 노광을 행한 후, 다시 동일한 레지스트막에 대하여 2매째의 전사용 마스크에 의한 전사 패턴의 노광을 행하는 것이다. 이 때문에, 종래와는 달리, 웨이퍼 상의 레지스트막이 누설광에 기인하는, 차광막을 약간 투과하는 노광광에 의해서 8회 노광되는 부분이 발생한다. 때문에, 종래에 충분하다고 여겨진 광학 농도(OD) 2.8의 차광막을 이용한 전사용 마스크라도, 웨이퍼 상의 레지스트막이 전사 패턴에 영향을 주는 감광이 되어, 정상적인 패턴 전사가 불가능한 경우가 발생한다고 하는 문제가 있다.
이 문제를 해결하는 방법으로서는, 단순히 차광막의 막 두께를 두껍게 하여 광학 농도를 올리는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 차광막의 막 두께를 두껍게 하면, 차광막에 전사 패턴을 형성하기 위한 에칭을 행할 때의 마스크로 되는 레지스트 패턴(레지스트막)의 막 두께를 두껍게 할 필요가 생긴다. 막 두께가 두꺼운 레지스트막에 미세 패턴을 형성하는 경우, 레지스트 패턴의 쓰러짐이나 결락(缺落)의 문제가 생기기 쉬워진다.
한편, 차광막의 막 두께가 두꺼워짐에 따라, 전자계(EMF:Electro Magnetics Field) 효과에 기인하는 바이어스는 커진다. EMF 바이어스는, 웨이퍼 상의 레지스트의 전사 패턴 선폭의 CD 정밀도에 큰 영향을 준다. 때문에, 전자계 효과의 시뮬레이션을 행하여, EMF 바이어스에 의한 영향을 저감하기 위한 전사용 마스크에 형성하는 전사 패턴의 보정을 행한다. 그러나, 막 두께가 두꺼워짐에 따라서 복잡한 시뮬레이션이 필요해져, 많은 부하가 걸린다고 하는 문제가 있다.
이상의 점으로부터, 전사용 마스크의 적어도 전사 패턴이 형성되는 영역에 대해서는, 차광막의 막 두께를 두껍게 하는 것은 문제가 있다.
본 발명은, 상기 배경 하에 이루어진 발명이며, 더블 노광 기술에의 대응에 적합한 바이너리형 마스크 블랭크의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은, 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
ArF 노광광이 적용되는 바이너리형의 전사용 마스크를 제작하기 위해 이용되는 마스크 블랭크로서,
투광성 기판 상에, 기판측으로부터, 전사 패턴을 형성하기 위한 차광막과, 그 차광막과의 적층 구조로 차광띠(遮光帶)를 형성하기 위한 보조 차광막을 순서대로 구비하고,
상기 차광막의 광학 농도가 2.5 이상 3.1 이하이며, 또한, 상기 보조 차광막의 광학 농도가 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
(구성 2)
더블 노광 기술이 적용되는 전사용 마스크를 제작하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 3)
상기 차광막은, 차광층과 표면 반사 방지층의 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 4)
상기 보조 차광막은, 상기 차광막을 에칭할 때에 이용되는 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 5)
상기 차광막은, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 6)
상기 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 7)
상기 차광막은, 탄탈을 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 8)
상기 차광막과 상기 보조 차광막의 사이에, 이들의 막을 에칭할 때에 이용되는 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 에칭 마스크막을 형성하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 9)
상기 차광막, 상기 보조 차광막 모두, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막이며, 크롬을 주성분으로 하는 에칭 마스크막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 구성 8에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 10)
상기 차광막, 상기 보조 차광막 모두, 크롬을 주성분으로 하는 막이며, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 에칭 마스크막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 구성 8에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 11)
구성 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크를 이용하여 제작되는 전사용 마스크.
(구성 12)
ArF 노광광이 적용되는 바이너리형의 전사용 마스크로서,
투광성 기판 상의 전사 패턴 영역에, 차광막으로 형성되는 전사 패턴을 갖고,
전사 패턴 영역의 외측의 영역에, 기판측으로부터, 차광막과, 보조 차광막과의 적층 구조로 형성되는 차광띠를 갖고,
상기 차광막의 광학 농도가 2.5 이상 3.1 이하이며, 또한, 상기 보조 차광막의 광학 농도가 0.5 이상인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
(구성 13)
더블 노광 기술이 적용되는 것을 특징으로 하는 구성 12에 기재된 전사용 마스크.
(구성 14)
상기 차광막은, 차광층과 표면 반사 방지층의 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 구성 12 또는 13에 기재된 전사용 마스크.
(구성 15)
상기 보조 차광막은, 상기 차광막을 에칭할 때에 이용되는 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 12 내지 14에 기재된 전사용 마스크.
(구성 16)
상기 차광막은, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 구성 12 내지 15에 기재된 전사용 마스크.
(구성 17)
상기 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 구성 12 내지 15에 기재된 전사용 마스크.
(구성 18)
상기 차광막은, 탄탈을 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 구성 12 내지 15에 기재된 전사용 마스크.
(구성 19)
상기 차광막과 상기 보조 차광막의 사이에, 이들의 막을 에칭할 때에 이용되는 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 에칭 마스크막을 형성하는 것을 특징으로 하는 구성 12 내지 14에 기재된 전사용 마스크.
(구성 20)
상기 차광막, 상기 보조 차광막 모두, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막이며, 크롬을 주성분으로 하는 에칭 마스크막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 구성 19에 기재된 전사용 마스크.
(구성 21)
상기 차광막, 상기 보조 차광막 모두, 크롬을 주성분으로 하는 막이며, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 에칭 마스크막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 구성 19에 기재된 전사용 마스크.
(구성 22)
구성 12 내지 구성 21 중 어느 한 항에 기재된 전사용 마스크를 2매 세트로 한 전사용 마스크 세트로서,
상기 2매의 전사용 마스크는, 더블 노광 기술에 의한 전사 노광에 이용되는 것이며, 상기 2매의 전사용 마스크에 형성되어 있는 각 전사 패턴은, 전사 대상물에 전사 노광하는 1개의 전사 패턴을 2개의 성긴 전사 패턴으로 분할한 것인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크 세트.
본 발명에 따르면, 전사 패턴을 형성하기 위한 것이며, 더블 노광 기술에 의한 2회의 노광으로는 웨이퍼 상의 레지스트막의 감광이 전사 패턴에 영향을 주지 않도록 억제 가능한 차광 성능(OD 2.5 이상)을 갖는 차광막과, 차광띠를 형성하기 위한 것이며, 차광막과 조합함으로써, 8회 노광하여도 웨이퍼 상의 레지스트막의 감광이 전사 패턴에 영향을 주지 않도록 억제 가능한 차광 성능을 발휘하는 보조 차광막(OD 0.5 이상)을 구비하는 마스크 블랭크로 함으로써, 이 마스크 블랭크로부터 더블 노광용의 전사용 마스크 세트를 제작하여, 웨이퍼 상의 레지스트막에 전사 패턴을 전사하여도, 8회 노광되는 부분에서 레지스트막이 감광되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전사 패턴을 형성하기 위한 차광막과 차광띠를 형성하기 위한 보조 차광막의 2층 구조로 하고, 게다가 전사 패턴을 형성하는 차광막을 2회 노광으로 레지스트막의 감광이 전사 패턴에 영향을 주지 않도록 억제 가능한 차광 성능으로 함으로써, 단순히 차광막의 막 두께를 두껍게 하여 더블 노광 기술에 대응하는 경우와 비교하여, 전사 패턴 영역의 차광막의 막 두께를 얇게 할 수 있다. 이에 의해, 전사 패턴 영역의 차광막 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 전사 패턴 영역의 차광막의 막 두께를 두껍게 할 필요가 없으므로, 레지스트도 두껍게 할 필요가 없어, 레지스트 패턴의 쓰러짐이나 결락의 문제도 생기기 어려워진다.
또한, 전사 패턴 영역의 차광막의 막 두께를 두껍게 할 필요가 없으므로, 차광막의 막 두께가 두꺼워짐에 따라, 전자계(EMF) 효과에 기인하는 바이어스는 커지게 되어, 막 두께가 두꺼워짐에 따라서 복잡한 시뮬레이션이 필요해져, 많은 부하가 걸린다고 하는 문제를 회피할 수 있다.
본 발명에 따르면, 더블 노광 기술에서 사용하는 전사용 마스크로 하는 마스크 블랭크에는, 중첩 노광 부분의 웨이퍼 상의 레지스트막을 8회분 노광하여도 전사 패턴에 영향을 주지 않는 정도의 감광으로 억제할 수 있는 광학 농도가 차광막의 최저한의 전사 패턴 영역 외주의 영역에서 얻어지는 것과 동시에, 전사 패턴 영역의 차광막의 막 두께를 두껍게 하는 일 없이 대응할 수 있는 것을 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 마스크 블랭크의 제1 실시 형태를 나타내는 모식적 단면.
도 2는 본 발명의 마스크 블랭크의 제2 실시 형태를 나타내는 모식적 단면.
도 3은 본 발명의 마스크 블랭크의 제3 실시 형태를 나타내는 모식적 단면.
도 4는 박막 중의 Mo/Mo+Si 비율 및 질소 함유량과 단위 막 두께당의 광학 농도와의 관계를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 따른 전사용 마스크의 제조 공정을 설명하기 위한 모식적 단면.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 따른 전사용 마스크의 제조 공정을 설명하기 위한 모식적 단면.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 마스크 블랭크는,
ArF 노광광이 적용되는 바이너리형의 전사용 마스크를 제작하기 위해 이용되는 마스크 블랭크로서,
투광성 기판 상에, 기판측으로부터, 전사 패턴을 형성하기 위한 차광막과, 그 차광막과의 적층 구조로 차광띠를 형성하기 위한 보조 차광막을 순서대로 구비하고,
상기 차광막의 광학 농도가 2.5 이상 3.1 이하이며, 또한, 상기 보조 차광막의 광학 농도가 0.5 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 차광막(10)은, ArF 노광광이 적용되는 리소그래피이며, DRAM 하프 피치(hp) 32㎚ 이후의 세대 및 더블 노광 기술에 적합한 막 두께 및 광학 농도를 겸비하는 막이다.
종래의 싱글 노광 기술에서 사용되고 있는 것과 동일한 정도의 특성의 재료로 형성된 웨이퍼 상의 레지스트막에 대해, 더블 노광 기술을 이용하여, 2매의 전사용 마스크로 전사 패턴을 전사하고자 하는 경우, 이하의 것을 고려할 필요가 있다.
종래의 1매의 전사용 마스크를 이용하는 싱글 노광 기술에서, 웨이퍼 상의 레지스트막에 거의 간격을 두지 않고 전사 패턴을 연속 전사하는 경우, 레지스트막에는,
(1) 전사 패턴을 전사할 때의 전사 노광에서, 전사용 마스크의 전사 패턴의 흑 부분(차광막이 남겨져 있는 차광 부분)을 약간 투과하는 노광광에 의해 1회 노광되고(이하, 「전사 패턴 노광」이라고 함), 또한, (2) 레지스트막의 인접하는 영역에 전사 패턴을 전사할 때의 전사 노광에서, 전사용 마스크의 차광띠를 약간 투과하는 노광광(누설광)에 의해 최대 3회 노광되는(이하, 「누설광 노광」이라고 함) 영역이 생기게 된다. 종래의 바이너리형의 전사용 마스크는, 전사 패턴의 흑 부분도 차광띠 부분도 동일한 광학 농도의 차광막으로 형성되어 있으므로, 가장 중첩되는 부분은 누설광 노광(또는 전사 패턴 노광) 4회분과 동등한 노광을 받게 된다. 종래는, 누설광 노광으로 레지스트막이 최대 4회 노광되어도, 노광 전사되는 전사 패턴에 영향을 주지 않는 광학 농도로 되도록, 차광막의 재료나 막 두께를 선정한다.
한편, 2매의 전사용 마스크를 이용하는 더블 노광 기술에서, 웨이퍼 상의 레지스트막에 거의 간격을 두지 않고 전사 패턴을 연속 전사하는 경우, 레지스트막에는, 전사 패턴 노광으로 2회, 누설광 노광으로 최대 6회 노광된다. 그리고, 종래와 마찬가지로 전사 패턴의 흑 부분도 차광띠 부분도 동일한 차광막으로 형성하는 경우, 레지스트막이 누설광 노광으로 최대 8회 노광되어도, 노광 전사되는 전사 패턴에 영향을 주지 않는 광학 농도로 되도록 차광막의 재료나 막 두께를 선정할 필요가 있다. 이 때문에, 더블 노광 기술 적용의 전사용 마스크에서는, 싱글 노광 기술 적용의 전사용 마스크보다도 차광막의 막 두께를 두껍게 할 필요가 있다고 하는 문제가 있었다.
본 발명에서는, 차광막을 전사 패턴의 흑 부분을 형성하기 위해 필요한 광학 농도로 하고, 더블 노광 기술 적용의 전사용 마스크의 차광띠를 형성하기 위해서는, 차광막만으로는 부족한 광학 농도를, 보조 차광막을 적층시켜 보충하는 구성으로 하고 있다. 이에 의해, 전사 패턴을 형성하는 부분의 차광막의 막 두께를 종래와 동등하게 하면서, 전사 패턴 노광 2회 외에, 누설광 노광이 최대 6회 노광되어도 레지스트막의 노광 전사되는 전사 패턴에 영향을 받지 않는 광학 농도를 갖는 차광띠를 형성할 수 있다.
전사 패턴의 노광 전사를 웨이퍼 상의 레지스트막에 행하는 경우, 전사 패턴의 흑 부분을 형성하는 차광막에는 광학 농도 2.5 이상이 필요하다.
종래의 싱글 노광 적용의 전사용 마스크의 경우, 4회분의 누설광 노광에 상당하는 노광이 웨이퍼 상의 레지스트막에 가해져도 전사 패턴에 영향을 주지 않도록 하기 위해서는, 차광띠에는 최저 광학 농도 2.5가 확보되어 있을 필요가 있다. 즉, 차광막은, 최저 광학 농도 2.5로 되도록 할 필요가 있다.
또한, 이것과 동등한 정도의 감도 특성을 갖는 레지스트막에 대해, 전사 패턴을 형성하기 위한 차광막의 광학 농도를 종래의 싱글 노광 기술 적용의 전사용 마스크의 차광막과 동일하게 2.5로 하고, 더블 노광 기술을 이용하여 전사 노광하는 경우, 전사 패턴 노광 2회분과 누설광 노광 6회분의 적산 노광량이, 상기의 싱글 노광 기술을 적용하여 광학 농도 2.5의 차광막으로 전사 노광하였을 때의 누설광 노광 4회분의 적산 노광량 이하로 되도록, 차광띠의 광학 농도를 선정할 필요가 있다. 이 조건을 충족시키는 차광띠의 광학 농도는, 3.0 이상이다. 따라서, 보조 차광막에는 0.5 이상의 광학 농도가 필요해진다.
또한, 웨이퍼 상의 레지스트막의 감광 특성에 의해서, 전사 패턴의 흑 부분을 형성하는 차광막에 필요로 되는 광학 농도는 다르다. 감도가 높은 레지스트막에 대해서 전사 노광하는 경우에는, 차광막의 광학 농도는 2.6 이상이 바람직하고, 보다 감도가 높은 레지스트막에 대해서는, 차광막의 광학 농도는 2.8 이상이 바람직하다. 또한, 차광막의 광학 농도가 2.6인 경우에, 보조 차광막에 필요한 광학 농도는 0.5 이상이며, 차광막의 광학 농도가 2.8인 경우에, 보조 차광막에 필요한 광학 농도도 0.5 이상이다. 한편, 바이너리형의 전사용 마스크의 전사 패턴이 형성되는 차광막에 대해서는, 광학 농도가 보다 높은 것이 이상적이다. 그러나, 차광막의 광학 농도를 재료의 선정으로 높이는 것에는 한계가 있고, 광학 농도를 높게 함에 따라서 필연적으로 막 두께가 두껍게 된다. 전사 패턴을 형성하는 차광막의 막 두께가 두꺼워짐에 따라, 차광막을 드라이 에칭하여 전사 패턴을 전사할 때의 레지스트 패턴의 막 두께가 두껍게 되고, 레지스트 패턴의 쓰러짐이나 결락이 생기기 쉬워져서, 전자계(EMF) 효과에 기인하는 바이어스에 관계하는 부하가 커지게 된다. 이들의 관계로부터 고려하면, 전사 패턴을 형성하는 차광막은, 광학 농도 3.1 이하로 하는 것이 바람직하고, 광학 농도 3.0 이하가 보다 바람직하다. 또한, 광학 농도 3.1의 차광막의 경우, 보조 차광막에 필요한 광학 농도는 0.5 이상이다.
보조 차광막의 광학 농도는, 웨이퍼 상의 레지스트막의 감광 특성이나 노광 장치의 노광 조건 등을 종합적으로 고려하여 선정할 필요가 있다. 이들의 조건을 변경하였을 때의 영향을 작게 하기 위해서는, 광학 농도는 0.7 이상이 바람직하고, 1.0 이상이 더 바람직하다.
본 발명에서는, 차광막과, 보조 차광막은, 별개의 막으로서 구성하고 있기 때문에, 더블 노광에서, 차광띠를 형성해야 할 영역에 더 높은 광학 농도(3.3 이상, 나아가 3.5 이상)가 필요해진 경우에도, 전사 패턴 영역에서의 차광막 패턴의 두께에 영향을 주는 일 없이, 보조 차광막을 두껍게 함으로써, 용이하게 대응할 수 있다.
한편, 후술하는 바와 같이, 보조 차광막은, 차광막에 전사 패턴을 전사할 때의 에칭 마스크로서도 기능한다. 이 경우, 레지스트 패턴을 마스크에 보조 차광막을 드라이 에칭하게 되므로, 레지스트 패턴의 막 두께를 보다 얇게 하기 위해서는, 보조 차광막의 막 두께가 두꺼워지는 것은 바람직하지 않다. 이러한 것들을 고려하면, 보조 차광막의 광학 농도는, 1.5 이하가 바람직하고, 1.2 이하가 더 바람직하다.
본 발명의 마스크 블랭크는, 더블 노광 기술이 적용되는 전사용 마스크를 제작하기 위한 용도에 적합하다.
본 발명에서, 상기 차광막은, 차광층과 표면 반사 방지층의 적층 구조로 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 마스크 블랭크의 일례를 나타낸다.
제1 실시 형태는, 도 1에 도시한 바와 같이, 투광성 기판(1) 상에, 차광층(11)과 표면 반사 방지층(12)의 적층 구조로 이루어지는 차광막(10)과, 차광막(10) 상에 형성된 보조 차광막(20)과, 레지스트막(100)을 갖는다.
본 발명에서, 상기 차광막은, 상기 기판과 상기 차광층과의 사이에 이면 반사 방지층을 구비하는 구조로 할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 마스크 블랭크의 일례를 나타낸다.
제2 실시 형태는, 도 2에 도시한 바와 같이, 투광성 기판(1) 상에, 이면 반사 방지층(13)과 차광층(11)과 표면 반사 방지층(12)의 적층 구조로 이루어지는 차광막(10)과, 차광막(10) 상에 형성된 보조 차광막(20)과, 레지스트막(100)을 갖는다.
본 발명에서, 상기 보조 차광막은, 상기 차광막을 에칭할 때에 이용되는 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 것이 바람직하다.
도 1, 도 2에 도시한 실시 형태와 같이, 차광막과 접하여 보조 차광막이 형성되는 양태에서, 전사 패턴 영역에 차광막만으로 전사 패턴이 형성되고, 전사 패턴 영역의 외주 영역에, 차광막과 보조 차광막의 적층 구조를 갖는 차광띠가 형성된 전사용 마스크를 제작 가능하게 하기 위함이다. 또한, 보조 차광막을 에칭 마스크로 하여, 차광막을 에칭하는 구성으로 함으로써, 레지스트막의 박막화를 도모하고, 전사 패턴을 고정밀도로 가공하기 위해서이다.
본 발명에서, 상기 차광막은, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막인 구성으로 할 수 있다.
불소계 가스의 에칭 가스에 의한 드라이 에칭에 대해, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막은 에칭 레이트가 높고, 크롬을 주성분으로 하는 막은 에칭 레이트가 대폭 낮아, 높은 에칭 선택성을 갖고 있다. 또한, 염소와 산소의 혼합 가스에 의한 드라이 에칭에 대해, 크롬을 주성분으로 하는 막은 에칭 레이트가 높고, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막은 에칭 레이트가 대폭 낮아, 높은 에칭 선택성을 갖고 있다. 따라서, 보조 차광막은, 차광막을 드라이 에칭할 때의 에칭 마스크로서 충분히 기능한다. 또한, 크롬을 주성분으로 하는 막은, 레지스트의 습윤성이 양호하다고 하는 이점도 있다.
본 발명에서, 상기 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막인 구성으로 할 수 있다.
상기와 마찬가지의 이유로, 보조 차광막은, 차광막을 드라이 에칭할 때의 에칭 마스크로서 충분히 기능한다. 또한, 크롬을 주성분으로 하는 막은, 투광성 기판에 대해 높은 에칭 선택성을 갖고 있기 때문에, 차광막을 드라이 에칭할 때에 기판을 파 들어가게 될 우려가 매우 작다고 하는 이점도 있다.
본 발명에서, 상기 차광막은, 탄탈을 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막인 구성으로 할 수 있다.
불소계 가스의 에칭 가스에 의한 드라이 에칭에 대해, 탄탈을 주성분으로 하는 막은 에칭 레이트가 높고, 크롬을 주성분으로 하는 막은 에칭 레이트가 대폭 낮아, 높은 에칭 선택성을 갖고 있다. 또한, 염소와 산소의 혼합 가스에 의한 드라이 에칭에 대해, 크롬을 주성분으로 하는 막은 에칭 레이트가 높고, 탄탈을 주성분으로 하는 막은 에칭 레이트가 대폭 낮아, 높은 에칭 선택성을 갖고 있다. 따라서, 보조 차광막은, 차광막을 드라이 에칭할 때의 에칭 마스크로서 충분히 기능한다. 또한, 크롬을 주성분으로 하는 막은, 레지스트의 습윤성이 양호하다고 하는 이점도 있다.
본 발명에서, 상기 차광막과 상기 보조 차광막의 사이에, 이들의 막을 에칭할 때에 이용되는 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 에칭 마스크막을 형성하는 구조로 할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 마스크 블랭크의 일례를 나타낸다.
제3 실시 형태는, 도 3에 도시한 바와 같이, 투광성 기판(1) 상에, 차광층(11)과 표면 반사 방지층(12)의 적층 구조로 이루어지는 차광막(10)과, 차광막(10) 상에 형성된 에칭 마스크막(21)과, 그 위에 형성된 보조 차광막(22)과, 레지스트막(100)을 갖는다.
상기 도 3의 제3 실시 형태와 같이, 차광막(10)과 보조 차광막(22)의 사이에 에칭 마스크막(21)을 형성하는 구성으로 함으로써, 광학 농도의 하한의 제약이 있는 보조 차광막(20)을 에칭 마스크로서 이용하는 경우(예를 들면 도 1, 도 2)에 비해, 에칭 마스크를 박막화할 수 있기 때문에, 차광막(10)에, 보다 높은 정밀도로 전사 패턴을 형성할 수 있다.
또한, 보조 차광막(22)에, 차광막(10)을 에칭할 때의 에칭 가스로 에칭되는 재료를 선정할 수 있다. 보조 차광막(22)에 차광막(10)에서 적용한 것과 동일한 재료를 적용할 수 있다.
본 발명에서, 상기 차광막, 상기 보조 차광막 모두, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막이며, 크롬을 주성분으로 하는 에칭 마스크막을 더 갖는 구성으로 할 수 있다.
본 발명에서, 상기 차광막, 상기 보조 차광막 모두, 크롬을 주성분으로 하는 막이며, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 에칭 마스크막을 더 갖는 구성으로 할 수 있다.
본 발명에서, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막으로서는, 천이 금속과 규소에 질소, 산소, 탄소, 수소, 불활성 가스(헬륨, 아르곤, 크세논 등), 붕소 등을 포함하는 화합물 등을 들 수 있다. 여기서, 천이 금속(M)으로서는, 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 팔라듐(Pb) 중 어느 하나 또는 합금 등을 들 수 있다.
본 발명에서, 크롬을 주성분으로 하는 막으로서는, 크롬 단체나, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 수소, 붕소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 포함하는 것(Cr을 포함하는 재료) 등의 재료를 들 수 있다.
본 발명에서, 탄탈을 주성분으로 하는 막으로서는, 탄탈 단체나, 탄탈에 산소, 질소, 탄소, 수소, 붕소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 포함하는 것(탄탈을 포함하는 재료) 등의 재료를 들 수 있다.
본 발명에서, 상기 차광막, 상기 보조 차광막, 상기 에칭 마스크막은, 모두, 단층, 복수층 구조로 할 수 있다. 복수층 구조에서는, 다른 조성에 의해 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화된 막 구조로 할 수 있다.
본 발명에서, 차광막(10)에서의 차광층(11)은, 차광성이 매우 높은 재료가 바람직하고, 크롬에 비해 차광성이 높은 재료로 구성하는 것이 바람직하다.
차광층(11)은, 크롬계에 비해, 광학 농도가 높고, 천이 금속과 규소를 포함하는 재료, Ta계 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 이들의 재료에 대해서 광학 농도를 더욱 높이기 위해 개발된 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
차광층(11)은, 차광성을 극한까지 높인 재료(고MoSi계)가 바람직하다. 차광층(11)은, Ta계 재료(TaN, TaB, TaC, TaBC, TaBN, TaCN, TaBCN 등)를 이용할 수도 있다. 특히, 차광층(11)의 재료로서 Ta계 질화물을 이용하는 경우, 차광막(10)을 단층(표면 반사 방지층(12)이 없는 구성)으로 하여도, 표면 반사율이나 이면 반사율을 어느 정도는 억제하는 것이 가능하다. 이에 의해, 표면 반사율이나 이면 반사율의 상한이 완만한 경우에서는, 차광막(10)을 대폭적으로 박막화할 수 있다.
본 발명에서, 차광막(10)에서의 표면 반사 방지층(12)은, 천이 금속과 규소에, 산소 및 질소로부터 선택되는 적어도 1개 이상의 원소를 더 포함하는 재료를 주성분으로 하는 것이 바람직하다.
표면 반사 방지층(12)은, 차광층과의 적층 구조로 소정값 이상의 표면 반사율이 얻어지는 것이면, 기본적으로 어느 재료라도 적용 가능하지만, 차광층(11)과 동일한 타겟으로 성막할 수 있는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 차광층(11)에 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 재료를 적용한 경우에는, 표면 반사 방지층(12)에는, 천이 금속(M)과 규소(Si)를 주성분으로 하는 재료(MSiO, MSiN, MSiON, MSiOC, MSiCN, MSiOCN 등)가 바람직하다. 이들 중에서도, 내약품성, 내열성의 관점에서는 MSiO, MSiON이 바람직하고, 블랭크 결함 품질의 관점에서는 MSiON이 바람직하다. 또한, 차광층(11)에 Ta계 재료를 적용한 경우에는, 표면 반사 방지층(12)에는, Ta를 주성분으로 하는 재료(TaO, TaON, TaBO, TaBON, TaCO, TaCON, TaBCO, TaBCON 등)가 바람직하다.
차광막(10)의 전체에서의 광학 농도는, 대부분 차광층(11)이 기여하는 것이다. 표면 반사 방지층(12)은, 노광 장치의 축소 광학계의 렌즈에서 반사되는 일부의 노광광을 차광막(10)에서 더 반사하게 되는 것을 억제하기 위해 형성하고 있는 것이며, 노광광이 어느 정도 투과하도록 조정되어 있다. 이에 의해, 차광막(10)의 표면에서의 전반사를 억제하고, 간섭 효과를 이용하는 등으로 하여 노광광을 감쇠시킬 수 있다. 표면 반사 방지층(12)은, 이 소정의 투과율이 얻어지도록 설계되어 있으므로, 차광막(10) 전체에의 광학 농도의 기여도는 작다. 이면 반사 방지층(13)을 구비하는 차광막(10)의 경우에서도, 마찬가지의 이유로부터, 차광막(10) 전체에의 광학 농도의 기여도는 작다. 이상의 점으로부터, 차광막(10)의 광학 농도의 조정은, 기본적으로 차광층(11)에서 행한다. 즉, 차광층(11)에서 광학 농도 2.5 이상을 확보할 수 있으면 바람직하고, 2.8 이상을 확보할 수 있으면 보다 바람직하다.
차광막(10)의 ArF 노광광에 대한 표면 반사율로서는, 30％ 이하를 확보할 필요성이 높고, 25％ 이하이면 바람직하고, 차광막(1) 전체의 막 두께가 허용 범위 내이면 20％ 이하를 확보할 수 있으면 가장 바람직하다.
또한, 표면 반사율을 소정값 이하로 억제하기 위해서는, 표면 반사 방지층(12)의 막 두께는 5㎚보다도 큰 것이 바람직하다. 또한, 보다 저반사율로 하기 위해서는, 막 두께를 7㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 생산 안정성의 관점이나, 전사용 마스크를 제작한 후의 마스크 세정의 반복에 의한 표면 반사 방지층(12)의 막 감소를 고려하면, 표면 반사 방지층(12)의 막 두께는 10㎚ 이상이면 바람직하다. 차광막(10) 전체에서의 박막화를 고려하면, 차광막의 광학 농도에의 기여도가 낮은 표면 반사 방지층(12)의 막 두께는, 20㎚ 이하인 것이 바람직하고, 15㎚ 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 전자계(EMF) 효과에 따른 시뮬레이션 부하를 보다 경감시키기 위해서는, 12㎚ 이하인 것이 요망된다.
차광막(10)의 ArF 노광광에 대한 이면 반사율로서는, 40％ 이하를 확보할 필요성이 높고, 35％ 이하이면 바람직하고, 차광막(1) 전체의 막 두께가 허용 범위 내이면 30％ 이하를 확보할 수 있으면 가장 바람직하다.
이면 반사 방지층(13)을 구비하는 3층 적층 구조의 차광막(10)의 경우, 이면 반사율을 소정값 이하로 억제하기 위해서는, 이면 반사 방지층(13)의 막 두께는 5㎚보다도 큰 것이 바람직하다. 또한, 보다 저반사율로 하기 위해서는, 막 두께를 7㎚ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 차광막(10) 전체에서의 박막화를 고려하면, 차광막의 광학 농도에의 기여도가 낮은 이면 반사 방지층(13)의 막 두께는, 15㎚ 이하인 것이 바람직하고, 12㎚ 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 전자계(EMF) 효과에 따른 시뮬레이션 부하를 보다 경감시키기 위해서는, 10㎚ 이하인 것이 요망된다.
상술한 바와 같이, 차광막(10)에서의 차광층(11)은, 차광성이 매우 높은 재료가 바람직하고, 크롬에 비해 차광성이 높은 재료로 구성하는 것이 바람직하다.
천이 금속과 규소를 함유하는 재료는, 크롬에 비해 차광성이 높다. 도 4에, 차광막(10) 내에 천이 금속의 몰리브덴과 규소와 질소를 함유하는 박막에서, 막 내의 질소 함유량이 0원자％, 10원자％, 20원자％, 30원자％, 35원자％, 40원자％의 각각의 경우에 대하여, 막 내의 몰리브덴의 함유량을 몰리브덴과 규소의 합계 함유량으로 제한 비율(즉, 차광막 중의 몰리브덴과 규소의 합계 함유량을 100으로 하였을 때의 몰리브덴의 함유량의 비율을 원자 ％로 나타낸 것. 이하, (Mo/Mo+Si) 비율이라고 함)과, 단위 막 두께당의 광학 농도(△OD[/㎚@193.4㎚])와의 관계를 나타낸다. 차광막(10)의 질소 함유량이 증가함에 따라, 단위 막 두께당의 광학 농도는 저하되어 간다. 한편, (Mo/Mo+Si) 비율에 대해서는, 소정 비율까지는 증가함에 따라, 단위 막 두께당의 광학 농도도 증가하는 관계로 되지만, 40원자％ 이하에서, 어느 질소 함유량의 경우도 한계점의 경향을 나타내고 있다. 몰리브덴과 규소를 함유하는 재료는, 몰리브덴의 함유량이 높으면, 내약성이나 내세정성(특히, 알칼리 세정이나 온수 세정)이 저하된다고 하는 문제가 있다. 이들의 것을 고려하면, 전사용 마스크로서 사용할 때의 필요한 최저한의 내약성, 내세정성을 확보할 수 있는 몰리브덴의 함유량인 40원자％를 상한으로 하는 것이 바람직하다.
차광막(10)에 전사 패턴을 전사하기 위한 레지스트막의 박막화나, 전자계(EMF) 효과에 기인하는 시뮬레이션 부하의 경감을 고려하면, 차광막(10)의 막 두께는, 적어도 65㎚ 미만으로 해야하며, 60㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 바와 같이, 차광막(10)은, 차광층(11)과 표면 반사 방지막(12)의 2층 적층 구조, 혹은 차광층(11)과 투광성 기판(1)과의 사이에 이면 반사 방지층(13)을 더 구비하는 3층 적층 구조로 하는 것이 통상이다. 이들의 조건을 고려하면, 차광층(11)의 단위 막 두께당의 광학 농도는, △OD=0.05[/㎚@193.4㎚] 이상인 것이 적어도 요망된다. 이 경우, 차광층(11)의 질소 함유량을 40원자％ 이하로 할 필요가 있다. 또한, 질소 함유량이 40원자％인 경우, (Mo/Mo+Si) 비율은, 15원자％ 이상 28원자％ 이하로 할 필요가 있다.
차광막(10)의 박막화를 고려하면, △OD=0.06[/㎚@193.4㎚] 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 차광층(11)의 질소 함유량을 33원자％ 이하로 할 필요가 있다. 질소 함유량이 33원자％인 경우, (Mo/Mo+Si) 비율은, 20원자％ 이상 30원자％ 이하로 할 필요가 있고, 질소 함유량이 30원자％인 경우, (Mo/Mo+Si) 비율은, 15원자％ 이상 33원자％ 이하로 할 필요가 있다. 또한, EMF 효과에 따른 시뮬레이션 부하의 한층 더한 경감을 고려하면, 차광층은, △OD=0.07[/㎚@193.4㎚] 이상인 것이 보다 바람직하다. 이 경우, 차광층(11)의 질소 함유량을 23원자％ 이하로 할 필요가 있다. 질소 함유량이 23원자％인 경우, (Mo/Mo+Si) 비율은, 20원자％ 이상 30원자％ 이하로 할 필요가 있고, 질소 함유량이 20원자％인 경우, (Mo/Mo+Si) 비율은, 17원자％ 이상 33원자％ 이하로 할 필요가 있다. 차광층(11)의 질소 함유량이 10원자％ 이상이면, 이면 반사 방지층(13)을 구비하지 않는 구성(차광층(11)과 표면 반사 방지층(12)의 2층 적층 구조)이어도 이면 반사율을 노광 전사에 영향이 없는 범위로 억제하는 것이 가능하다. 여러 가지의 노광 조건에 대응하는 것을 고려하면, 이면 반사율을 30％ 이하로 억제하는 것이 요구된다. 이면 반사 방지층(13)을 구비하지 않는 구성으로 이를 달성하기 위해서는, 차광층(11)의 질소 함유량을 20원자％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 차광층(11)의 질소 함유량이 10원자％ 미만의 쪽이 광학 농도는 높지만, 이면 반사 방지층(13)을 형성하여 이면 반사율을 저감시킬 필요가 생긴다.
또한, 도 4에서는, 천이 금속에 몰리브덴을 적용한 경우에 대하여 경향을 나타냈지만, 다른 천이 금속을 적용한 경우에 대해서도 대략 마찬가지의 경향을 나타낸다. 또한, 산소는, 층 내의 함유량에 대한 감쇠 계수의 저하 정도가 질소에 비해 크고, 산소의 함유율에 비례하여 차광층(11)에 필요한 막 두께가 보다 두꺼워지게 된다. 질소만으로도 노광광에 대한 이면 반사율을 저감시키는 것은 가능하므로, 하층의 산소의 함유량은, 10원자％ 미만인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는, 산소를 실질적으로 함유하지 않는(오염 등에 의해서 함유되는 것을 허용하는 정도) 것이 바람직하다.
또한, 천이 금속과 규소를 포함하는 차광층은, 상기의 특성, 작용 효과를 손상시키지 않는 범위(10％ 미만)에서, 다른 원소(탄소, 불활성 가스(헬륨, 수소, 아르곤, 크세논 등)등)를 포함하여도 된다.
본 발명에서, MoSi로 실질적으로 구성되는 차광층, MoSiCH로 실질적으로 구성되는 차광층 등은, 스퍼터실 내의 가스압, 가열 처리에 의해서 인장 응력과 압축 응력을 자유롭게 제어 가능하다. 예를 들면, MoSi 차광층, MoSiCH 차광층 등의 막 응력을 인장 응력으로 되도록 제어함으로써, 반사 방지층(예를 들면 MoSiON)의 압축 응력과 조화를 취할 수 있다. 즉, 차광막을 구성하는 각 층의 응력을 상쇄할 수 있어, 차광막의 막 응력을 극력 저감할 수 있다(실질적으로 제로로 할 수 있음).
본 발명에서, 표면 반사 방지층에 MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN을 적용하는 경우, Mo를 많게 하면 내세정성, 특히 알칼리(암모니아수 등)나 온수에 대한 내성이 작아진다. 이 관점에서는, 반사 방지층인 MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN 등에서는, Mo를 극력 감하는 것이 바람직하다.
또한, 응력 제어를 목적으로서 고온에서 가열 처리(어닐링)할 때, Mo의 함유량이 높으면 막의 표면이 하얗게 흐려지는(백탁되는) 현상이 생기는 것을 알 수 있었다. 이것은, MoO가 표면에 석출되기 때문이라고 생각된다. 이와 같은 현상을 피하기 위한 관점에서는, 반사 방지층인 MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN 등에서는, 반사 방지층 내의 Mo의 함유량은 10at％ 미만인 것이 바람직하다. 그러나, Mo의 함유량이 지나치게 적은 경우, DC 스퍼터링 시의 이상 방전이 현저하게 되어, 결함 발생 빈도가 높아진다. 따라서, Mo는 정상적으로 스퍼터할 수 있는 범위로 함유하고 있는 것이 바람직하다. 다른 성막 기술에 따라서는 Mo를 함유하지 않고 성막 가능한 경우가 있다.
본 발명에서는, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이, 상기 차광막(10)은, 2층으로 구성되고, 탄탈의 질화물로 이루어지는 차광층(11)과, 그 차광층(11) 상에 접하여 형성되고, 탄탈의 산화물로 이루어지는 표면 반사 방지층(12)으로 이루어지는 양태가 포함된다.
차광층(11)의 탄탈을 질화시킴으로써, 전사 마스크 제작 후의 차광막의 전사 패턴 측벽의 산화 방지가 도모된다. 반면, 높은 차광 성능을 확보하기 위해서는, 가능한 한 질소의 함유량을 낮게 하는 것이 요망된다. 이들의 점을 고려하면, 차광층 내의 질소 함유량은, 1원자％ 이상 20원자％ 이하가 바람직하고, 5원자％ 이상 10원자％ 이하이면 보다 바람직하다.
산소를 50원자％ 이상 함유하는 탄탈의 산화물로 이루어지는 반사 방지층은, 반사 방지 효과가 우수하므로 바람직하다.
상기한 바와 같은 구성에 의해서, 차광성 막의 표면측의 반사 방지가 도모된다. 또한, 이면 반사 방지층을 생략한 구조라도, 일정한 이면 반사 방지 효과(예를 들면 이면의 반사율이 40％ 이하)가 얻어진다. 또한, 이와 같이, 이면 반사 방지층을 생략한 구조에 의해서, 전사 패턴 영역에서의 차광막 패턴의 두께에 관해 보다 박막화를 도모하는 것은, 전사 패턴 영역에서의 차광막 패턴의 정밀도 향상 등에 유효하다.
본 발명에서, 차광막(10)이 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 재료나 Ta계의 재료로 이루어지는 경우, 보조 차광막(20)은, 크롬계 재료로 형성되어 있는 양태가 포함된다.
차광막(10)이 천이 금속과 규소를 포함하는 재료나 Ta계의 재료로 이루어지는 경우에서는, 이들의 재료는, 불소계 가스로 드라이 에칭 가능한 재료가 대부분이다. 이 때문에, 보조 차광막(20)에는 불소계 가스에 대해 내성을 갖는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 크롬계의 재료는, 불소계 가스에 대한 내성이 높고, 기본적으로 염소와 산소의 혼합 가스로 드라이 에칭 가능한 재료이므로, 보조 차광막의 상층의 레지스트막에 형성된 전사 패턴을 보조 차광막에 전사하는 드라이 에칭을 행할 때, 하층의 차광막을 에칭 스토퍼로서 기능시킬 수 있다. 또한, 보조 차광막을 에칭 마스크로 하여, 하층의 차광막을 드라이 에칭하여 전사 패턴을 전사할 수 있어, 차광막에 높은 정밀도로 전사 패턴을 형성하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에서, 보조 차광막(20)으로서는, 예를 들면, 크롬 단체나, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 포함하는 것(Cr을 포함하는 재료) 등의 재료를 이용할 수 있다. 그 중에서도, 질화 크롬, 산화 크롬, 질화 산화 크롬, 산화 탄화 질화 크롬 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 양태가 바람직하다. 상기 보조 차광막의 막 구조로서는, 상기 막 재료로 이루어지는 단층, 복수층 구조로 할 수 있다. 복수층 구조에서는, 다른 조성에 의해 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화된 막 구조로 할 수 있다.
또한, 보조 차광막(20)은, 막 내의 크롬의 함유량이 45원자％ 이하인 양태가 포함된다. 막 내의 크롬의 함유량이 45원자％ 이하로 함으로써, 보조 차광막의 에칭 레이트를 높여서 레지스트 막 두께의 저감을 도모할 수 있다.
본 발명에서, 예를 들면, 도 3 등에 도시한 바와 같이, 차광막(10)을 MoSi계 재료로 구성하는 경우에서는, 에칭 마스크막(21)은 크롬계 재료로 구성하고, 보조 차광막(20)은 MoSi계 재료로 구성하는 양태가 포함된다.
이 양태에서, 상기 에칭 마스크막(21)은, 크롬에, 질소, 산소 중 적어도 어느 하나의 성분을 포함하고, 막 내의 크롬의 함유량이 45원자％ 이하인 양태가 포함된다. 이에 의해, 에칭 마스크막(21)의 에칭 레이트를 높일 수 있다.
본 발명에서, 상기 에칭 마스크막(21)은, 막 두께가, 5㎚ 내지 20㎚인 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면, 에칭 마스크막의 CD(Critical Dimension)에 대한 피에칭층의 CD의 시프트량(에칭 마스크막의 패턴 치수에 대한 피에칭층의 패턴 치수의 치수 변화량)이, 5㎚ 미만인 전사용 마스크를 얻는 것이 가능하게 된다.
본 발명자들은, 투광성 기판 상에, 불소계 가스로 드라이 에칭 가능한 재료(천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 재료나 Ta계 재료)로 이루어지는 계(系)의 차광막, Cr계 에칭 마스크막, 레지스트막(막 두께 100㎚ 이하)을 이 순서대로(서로 접하여) 구비하는 마스크 블랭크를 이용하여 가공을 행할 때에,
(1) 에칭 마스크막의 막 두께를 단순히 얇게 하는(예를 들면, 20㎚ 이하로 함) 것만으로는 레지스트막의 막 두께를 저감할 수 없는 경우가 있고,
(2) 레지스트막의 막 두께를 저감하는 관점에서는, Cr계 에칭 마스크막은, Cr 성분이 리치한 재료에서는 염소계(Cl2+O2) 드라이 에칭의 에칭 레이트가 느리므로 바람직하지 않고, 따라서 이 관점에서는 Cr계 에칭 마스크막은, Cr 성분이 적고, 고질화, 고산화된 Cr계 재료가 바람직하고,
(3) 차광막 패턴의 LER(Line Edge Roughness)을 저감하는 관점에서는, Cr계 에칭 마스크막은, Cr 성분이 리치한 재료의 쪽이 불소계 드라이 에칭에 대한 내성이 높으므로 바람직하고, 따라서 이 관점에서는 Cr계 에칭 마스크막은, Cr 성분이 많은 Cr계 재료가 바람직하고,
(4) 상기 (2)와 (3)은 트레이드 오프의 관계가 있고, 그것을 고려하면, Cr계 에칭 마스크막은, 막 내의 크롬의 함유량이 45원자％ 이하일 필요가 있고, 40원자％ 이하가 바람직하고, 또한 Cr계 에칭 마스크막 내의 크롬의 함유량은 35원자％ 이하인 것이 바람직하고, 또한, Cr계 에칭 마스크막 내의 크롬의 함유량의 하한은 20원자％ 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30원자％ 이상이 바람직하고, 특히, 에칭 마스크막이 산화 크롬막인 경우는 33원자％ 이상이 바람직하고,
(5) 상기 (2) 및 (4)와 관련하여(즉 Cr계 에칭 마스크막의 에칭 시간의 단축과 관련하여), 레지스트막의 막 두께를 저감하는 관점에서는, Cr계 에칭 마스크막의 막 두께는 20㎚ 이하인 것이 바람직하고,
(6) 상기 (3) 및 (4)와 관련하여(즉 Cr계 에칭 마스크막의 에칭 내성과 관련하여), 하층의 차광막에 마스크 패턴을 전사하는 에칭 프로세스가 완료될 때까지, 에칭 마스크가 마스크 패턴을 유지해야만 하므로, Cr계 에칭 마스크막의 막 두께는 5㎚ 이상인 것이 바람직하다는 것을 발견하였다.
Cr계 재료는, 산화를 진행시킬수록 염소계 가스에 대한 에칭 레이트가 향상된다. 또한, 산화시켰을 때 만큼은 아니지만, 질화를 진행시켜도 염소계 가스에 대한 에칭 레이트가 향상된다. 따라서, 단지 단순히 에칭 마스크막의 크롬 함유량을 35원자％ 이하로 하는 것 뿐만 아니라, 고산화, 고질화시키는 것이 바람직하다.
또한, 막의 결함 품질이 우수하다는 관점에서는, 산화 탄화 질화 크롬, 산화 탄화 크롬이 바람직하다. 또한, 응력의 제어성(저응력막을 형성 가능)의 관점에서는, 산화 탄화 질화 크롬(CrOCN)이 바람직하다.
본 발명에서, 상기 차광층은, 천이 금속(M), 규소(Si) 외에, 탄소(C), 수소(H)의 적어도 한쪽을 포함하는 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에서, 천이 금속(M), 규소(Si) 외에, 탄소(C), 수소(H)의 적어도 한쪽을 포함하는 차광막은, 스퍼터 성막 시에 막 내에, 산화하기 어려운 상태로 되어 있는 규소 탄화물(Si-C 결합), 천이 금속 탄화물(M-C 결합, 예를 들면 Mo-C 결합), 수소화 규소(Si-H 결합)가 형성됨으로써, 내광성 등이 우수하다.
본 발명에서, 천이 금속(M), 규소(Si) 외에, 탄소(C), 수소(H)의 적어도 한쪽을 포함하는 차광층은, 화학 결합 상태로 하여, M(천이 금속)-Si 결합, Si-Si 결합, M-M 결합, M-C 결합, Si-C 결합, Si-H 결합을 포함하고 있다.
본 발명에서, 천이 금속(M)은, 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 지르코늄(Zr), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 팔라듐(Pb)의 어느 하나 또는 합금으로 이루어진다.
본 발명에서는, 탄소를 포함하는 타겟 또는 탄소를 포함하는 분위기 가스를 이용하여 스퍼터링 성막함으로써, 천이 금속, 규소, 탄소를 포함하고, 규소 탄화물 및/또는 천이 금속 탄화물을 갖고 이루어지는 박막을 형성할 수 있다.
여기서, 탄화 수소 가스는, 예를 들면, 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 프로판(C3H8), 부탄(C4H10) 등이다.
탄화 수소 가스를 이용함으로써, 막 내에 탄소와 수소(규소 탄화물, 천이 금속 탄화물, 수소화 규소)를 도입할 수 있다.
탄소를 포함하는 타겟을 이용함으로써, 막 내에 탄소(규소 탄화물, 천이 금속 탄화물)만 도입할 수 있다. 이 경우, MoSiC 타겟을 이용하는 양태 외, Mo 타겟 및 Si 타겟 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 C를 포함하는 타겟을 이용하는 양태나, MoSi 타겟 및 C 타겟을 이용하는 양태가 포함된다.
본 발명에서는, 수소를 포함하는 분위기 가스를 이용하여 스퍼터링 성막함으로써, 천이 금속, 규소, 수소를 포함하고, 수소화 규소를 갖고 이루어지는 박막을 형성할 수 있다.
이 방법에서는, 막 내에 수소(수소화 규소)만 도입할 수 있다.
이 방법에서는, MoSi 타겟을 이용하는 양태 외, Mo 타겟 및 Si 타겟을 이용하는 양태가 포함된다. 또한, 이 방법에서 막 내에 탄소(규소 탄화물, 천이 금속 탄화물)를 더 포함시키는 경우에는, MoSiC 타겟을 이용하는 양태 외, Mo 타겟 및 Si 타겟 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 C를 포함하는 타겟을 이용하는 양태나, MoSi 타겟 및 C 타겟을 이용하는 양태가 포함된다.
본 발명에서는, 상기 박막은, 상기 스퍼터링 성막 시의 상기 분위기 가스의 압력 및/또는 전력을 조정하여 형성되는 것이 바람직하다.
분위기 가스의 압력이 낮으면(이 경우 성막 속도가 느리면) 탄화물 등(규소 탄화물이나 천이 금속 탄화물)이 형성되기 쉽다고 생각된다. 또한, 전력(파워)을 낮게 하면 탄화물 등(규소 탄화물이나 천이 금속 탄화물)이 형성되기 쉽다고 생각된다.
본 발명은, 이와 같이 탄화물 등(규소 탄화물이나 천이 금속 탄화물)이 형성되고, 상술한 본 발명의 작용 효과가 얻어지도록, 상기 스퍼터링 성막 시의 상기 분위기 가스의 압력 및/또는 전력을 조정한다.
또한, 본 발명은, 스퍼터 성막 시에 막 내에 안정적인 Si-C 결합 및/또는 안정적인 천이 금속 M-C 결합이 형성되고, 상술한 본 발명의 작용 효과가 얻어지도록, 상기 스퍼터링 성막 시의 상기 분위기 가스의 압력 및/또는 전력을 조정한다.
이에 대해, 분위기 가스의 압력이 높으면(이 경우 성막 속도가 빠르면) 탄화물 등(규소 탄화물이나 천이 금속 탄화물)이 형성되기 어렵다고 생각된다. 또한, 전력(파워)을 낮게 하면 탄화물 등(규소 탄화물이나 천이 금속 탄화물)이 형성되기 어렵다고 생각된다.
또한, 차광층(11) 내의 탄소의 함유량은, 1∼10원자％가 바람직하다. 차광막의 탄소의 함유량이 1원자％ 이하인 경우에는, 규소 탄화물 및/또는 천이 금속 탄화물이 형성되기 어렵고, 탄소의 함유량이 10원자％보다 많은 경우에는 차광막의 박막화가 곤란해진다.
수소의 함유량은, 1∼10원자％가 바람직하다. 차광막의 수소의 함유량이 1원자％ 이하인 경우에는, 수소화 규소가 형성되기 어렵고, 수소의 함유량이 10원자％ 이상인 경우에는 성막이 곤란해진다.
본 발명에서는, 레지스트막(100)과 보조 차광막(20) 등의 레지스트막과 접하는 하층막과의 밀착성을 향상시키는 밀착성 향상층을 형성하여도 된다. 밀착성 향상층으로서는, 예를 들면, 보조 차광막(22) 등의 레지스트막과 접하는 하층막의 표면에 HMDS(헥사메틸디실라잔)층을 증발 비산 처리에 의해 형성하는 구성을 우선 예로 들 수 있다. 또한, 그 밖에서, 레지스트막(100)에 레지스트 패턴을 형성할 때에 사용하는 현상액에 대해서는 용해되지 않고, 레지스트 패턴을 마스크에 보조 차광막(20) 등의 레지스트막과 접하는 하층막을 드라이 에칭할 때에는 함께 에칭되고, 또한 레지스트 패턴을 제거할 때의 제거 처리 시(용제 제거, 산소 플라즈마 애싱 등)에는 함께 제거되는 특성을 갖는 수지층을 형성하는 구성도 예로 들 수 있다.
본 발명에서, 보조 차광막(20)은, 광학 농도 0.5 이상을 확보할 수 있는 막 두께일 필요가 있다. 차광막(10)과의 사이에 에칭 마스크막(21)을 형성하지 않는 구성의 경우에서는, 보조 차광막(20)만으로 광학 농도 0.5 이상은 확보할 필요가 있다. 이 경우, 보조 차광막(20)의 막 두께는, 적어도 22㎚ 이상은 최저한 필요로 되고, 바람직하게는 25㎚ 이상, 나아가서는 30㎚ 이상이 보다 바람직하다. 한편, 이 구성의 경우, 보조 차광막(20)은 에칭 마스크의 역할도 갖게 할 필요가 있기 때문에, 막 두께가 지나치게 두꺼우면 차광막(10)에 전사 패턴을 전사할 때의 정밀도가 저하되게 된다. 이 점을 고려하면, 보조 차광막(20)의 막 두께는, 45㎚ 이하인 것이 최저한 필요로 되고, 바람직하게는 40㎚ 이하, 나아가서는 35㎚ 이하가 보다 바람직하다. 또한, 보조 차광막(20)이지만, 노광 장치의 기구 등에 의해서, 보조 차광막(20)의 노광광에 대한 표면 반사율을, 차광막(10)의 노광광에 대한 표면 반사율의 정도까지 낮게 할 필요성이 없는 경우에서는, 막 내의 금속 원소의 함유량을 늘리는 것이 가능하게 된다. 이 경우, 보조 차광막(20)의 막 두께의 하한을 9㎚로 하는 것이 가능하다.
본 발명에서, 차광막(10)과의 사이에 에칭 마스크막(21)을 형성하는 구성의 경우에서는, 에칭 마스크막(21)의 막 두께는, 차광막(10)에 전사 패턴을 정밀도 좋게 전사할 수 있을 필요가 있다. 에칭 마스크막(21)을 형성하는 재료에 차광막(10)을 드라이 에칭할 때의 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 재료를 선정하여도, 다소는 에칭되게 된다. 이 점을 고려하면, 에칭 마스크막(21)의 막 두께는, 적어도 5㎚ 이상일 필요가 있고, 7㎚ 이상이면 바람직하다. 한편, 전술한 바와 같이, 에칭 마스크막의 막 두께가 두꺼워짐에 따라서 전사 정밀도가 저하되어 가는 것 외에, 전사용 마스크를 제작하는 최종 단계에서 에칭 마스크막을 제거할 때에 차광막(10)이나 투광성 기판(1)에 주는 데미지도 커져 간다. 이들의 것을 고려하면, 에칭 마스크막(21)의 막 두께는, 20㎚ 이하일 필요가 있고, 15㎚ 이하이면 바람직하다.
본 발명의 전사용 마스크는, 상기의 각 마스크 블랭크를 이용하여 제작된다.
이에 의해, 상기에서 설명한 효과를 갖는 전사용 마스크를 제공할 수 있다.
본 발명의 전사용 마스크는, ArF 노광광이 적용되는 바이너리형의 전사용 마스크로서, 투광성 기판 상의 전사 패턴 영역에, 차광막으로 형성되는 전사 패턴을 갖고, 전사 패턴 영역의 외측의 영역(누설광 영역)에, 기판측으로부터, 차광막과 보조 차광막과의 적층 구조로 형성되는 차광띠를 갖고, 상기 차광막의 광학 농도가 2.5 이상 3.1 이하이며, 또한, 상기 보조 차광막의 광학 농도가 0.5 이상인 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 상기에서 설명한 효과를 갖는 전사용 마스크를 제공할 수 있다.
본 발명의 전사용 마스크 세트는, 상기의 전사용 마스크를 2매 세트로 한 전사용 마스크 세트로서, 상기 2매의 전사용 마스크는, 더블 노광 기술에 의한 노광 전사에 이용되는 것이며, 상기 2매의 전사용 마스크에 형성되어 있는 각 전사 패턴은, 전사 대상물에 전사 노광하는 1개의 전사 패턴을 2개의 성긴 전사 패턴으로 분할한 것인 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 더블 노광 기술에 이용하는 데에 적합한 전사용 마스크 세트를 제공할 수 있다. 또한, 전사 대상물에 전사 노광해야 할 1개의 전사 패턴을 2개의 성긴(疎) 전사 패턴으로 분할하는 방법이지만, 이것은, 더블 노광 기술을 이용하여 전사 대상물에 전사 노광하였을 때에, 밀(密)한 전사 패턴을 전사할 수 있도록, 밀한 전사 패턴을 비교적 성긴 2개의 전사 패턴으로 분할하는 공지의 기술(시뮬레이션 계산 등)을 이용하는 것이며, 목적을 달성할 수 있는 것이라면, 어떠한 기술을 이용하여도 된다.
본 발명에서, 크롬계 박막의 드라이 에칭에는, 염소계 가스와 산소 가스를 포함하는 혼합 가스로 이루어지는 드라이 에칭 가스를 이용하는 것이 바람직하다. 이 이유는, 크롬과 산소, 질소 등의 원소를 포함하는 재료로 이루어지는 크롬계 박막에 대해서는, 상기의 드라이 에칭 가스를 이용하여 드라이 에칭을 행함으로써, 드라이 에칭 속도를 높일 수 있고, 드라이 에칭 시간의 단축화를 도모할 수 있어, 단면 형상의 양호한 차광성 막 패턴을 형성할 수 있기 때문이다. 드라이 에칭 가스에 이용하는 염소계 가스로서는, 예를 들면, Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3 등을 들 수 있다.
본 발명에서, 천이 금속과 규소를 포함한다고 하는 박막의 드라이 에칭에는, 예를 들면, SF6, CF4, C2F6, CHF3 등의 불소계 가스, 이들과 He, H2, N2, Ar, C2H4, O2 등의 혼합 가스를 이용할 수 있다.
또한, 탄탈계 재료의 박막의 드라이 에칭에는, 예를 들면, SF6, CF4, C2F6, CHF3 등의 불소계 가스, 이들과 He, H2, N2, Ar, C2H4, O2 등의 혼합 가스, 혹은 Cl2, CH2Cl2 등의 염소계의 가스 또는, 이들과 He, H2, N2 , Ar, C2H4 등의 혼합 가스를 이용할 수 있다.
본 발명에서, 레지스트는 화학 증폭형 레지스트인 것이 바람직하다. 고정밀도의 가공에 적합하기 때문이다.
본 발명에서, 레지스트는 전자선 묘화용의 레지스트인 것이 바람직하다. 고정밀도의 가공에 적합하기 때문이다.
본 발명은, 전자선 묘화에 의해 레지스트 패턴을 형성하는 전자선 묘화용의 마스크 블랭크에 적용한다.
본 발명에서, 기판으로서는, 합성 석영 기판, CaF2 기판, 소다 라임 글래스 기판, 무알카리 유리 기판, 저열팽창 글래스 기판, 알루미노 실리케이트 글래스 기판 등을 들 수 있다.
본 발명에서, 마스크 블랭크로는, 마스크 블랭크나, 레지스트막을 갖는 마스크 블랭크가 포함된다.
본 발명에서, 전사용 마스크로는, 위상 시프트 효과를 사용하지 않는 바이너리형 마스크, 레티클이 포함된다.
[실시예]
이하, 실시예에 의해, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
(마스크 블랭크의 제작)
도 1은, 실시예 1의 바이너리형 마스크 블랭크의 단면도이다.
투광성 기판(1)으로서 사이즈 6inch×6inch, 두께 0.25인치의 합성 석영 글래스 기판을 이용하고, 투광성 기판(1) 상에, 차광막(10)으로서, MoSiN막(차광층(11)), MoSiON막(표면 반사 방지층(12))을 각각 형성하였다.
구체적으로는, 투광성 기판(1) 상에, 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=21원자％:79원자％)을 이용하고, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:N2=25:28)에서, 가스압을 0.07㎩, DC 전원의 전력을 2.1㎾로 하여, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 차광층(11)(MoSiN막:Mo:Si:N=14.7원자％:56.2원자％:29.1원자％)을 47㎚의 막 두께로 형성하였다.
다음으로, 차광층(11) 상에, 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=4원자％:96원자％)을 이용하고, 아르곤(Al)과 산소(O2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:O2:N2:He=6:3:11:17)에서, 가스압을 0.1㎩, DC 전원의 전력을 3.0㎾로 하여, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 표면 반사 방지층(MoSiON막:Mo:Si:O:N=2.6원자％:57.1원자％:15.9원자％:24.4원자％)(12)을 10㎚의 막 두께로 형성하였다.
또한, 각 층(박막)의 원소 분석은, 러더퍼드 후방 산란 분석법을 이용하였다.
차광막(10)의 합계 막 두께는 57㎚로 하였다. 차광막(10)의 광학 농도(OD)는 ArF 엑시머 레이저 노광광의 파장 193㎚에서 2.8이었다.
다음으로, 상기 기판을 450℃에서 30분간 가열 처리(어닐링 처리)하였다.
다음으로, 차광막(10) 상에, 보조 차광막(20)을 형성하였다(도 1).
구체적으로는, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하고, 크롬 타겟을 사용하고, Ar과 CO2와 N2와 He와의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31), 가스압:0.2㎩, DC 전원의 전력:1.8㎾로 하여 성막을 행하고, CrOCN막(막 내의 Cr 함유율:33원자％)을 22㎚의 막 두께로 형성하였다. 이 때 CrOCN막을 상기 MoSi 차광막의 어닐링 처리 온도보다도 낮은 온도로 어닐링함으로써, MoSi 차광막의 막 응력에 영향을 주지 않고 CrOCN막의 응력을 극력 낮아지도록(바람직하게는 막 응력이 실질 제로) 조정하였다.
또한, CrOCN막(박막)의 원소 분석은, 러더퍼드 후방 산란 분석법을 이용하였다.
보조 차광막(20)은, 막 내의 Cr 함유율이 33원자％인 CrOCN으로 이루어지고, 막 두께 22㎚로 광학 농도 0.5이다.
상기에 의해, ArF 엑시머 레이저 노광용 또한 더블 노광 대응의 차광막을 형성한 바이너리형 마스크 블랭크를 얻었다.
(전사용 마스크 및 전사용 마스크 세트의 제작)
더블 노광 기술을 이용하여 전사 대상물(웨이퍼 상의 레지스트막)에 전사 패턴을 노광 전사하기 위해, 1개의 밀한 설계 전사 패턴을 분할하여 쌍을 이루는 2개의 설계 전사 패턴을 생성하였다. 다음으로, 제조한 2매의 바이너리형 마스크 블랭크를 사용하고, 분할된 쌍을 이루는 2개의 전사 패턴을 각각 갖는 2매의 전사용 마스크(전사용 마스크 세트)를 이하의 수순에 의해 각각 제작하였다(이하, 1매의 전사용 마스크의 제조 프로세스에 대해서 설명함).
마스크 블랭크의 보조 차광막(20) 상에, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(100)(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)를 스핀 코트법에 의해 막 두께가 100㎚로 되도록 도포하였다(도 1, 도 5의 (1)).
다음으로, 레지스트막(100)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(100a)을 형성하였다(도 5의 (2)).
다음으로, 레지스트 패턴(100a)을 마스크로 하여, 보조 차광막(20)의 드라이 에칭을 행하고, 보조 차광막 패턴(20a)을 형성하였다(도 5의 (3)). 드라이 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)를 이용하였다.
다음으로, 잔류한 레지스트 패턴(100a)을 약액에 의해 박리 제거하였다.
다음으로, 보조 차광막 패턴(20a)을 마스크로 하여, 차광막(10)을, SF6과 He의 혼합 가스를 이용하여, 드라이 에칭을 행하고, 차광막 패턴(10a)을 형성하였다(도 5의 (4)).
다음으로, 전자선 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(FEP171:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)의 레지스트막(110)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 100㎚로 되도록 도포하였다(도 5의 (5)).
다음으로, 레지스트막(110)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 차광부(차광띠)의 패턴을 묘화 노광하고, 소정의 현상액으로 현상하여, 레지스트 패턴(110b)을 형성하고(도 5의 (6)), 이 레지스트 패턴(110b)을 마스크로 하여, 보조 차광막 패턴(20a)을 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)로 드라이 에칭에 의해서 에칭하고, 보조 차광막 패턴(20b)을 형성하였다(도 5의 (7)).
다음으로, 레지스트 패턴(110b)을 박리하고, 소정의 세정을 실시하여, 보조 차광막 패턴(20b)과 그 하부에 있는 차광막 패턴(10a)의 부분으로 구성되는 차광부(차광띠)(80)를 갖는 바이너리형 전사용 마스크를 얻었다(도 5의 (8)).
상기와 같이 하여, 실시예 1의 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 2매 제작하고, 더블 노광 기술 대응의 바이너리형 전사용 마스크 세트를 제작하였다.
또한, 상기 전사용 마스크의 제작예에서는, 보조 차광막 패턴(20a)을 형성 후, 레지스트 패턴(100a)을 박리 제거하였지만, 레지스트 패턴(100a)을 차광막 패턴(10a)이 형성된 후에 박리 제거할 수도 있다. 이 점은, 후술하는 실시예 2, 3, 6, 7에서도 마찬가지이다.
(비교예 1)
(마스크 블랭크의 제작)
실시예 1과 마찬가지로 하여, 투광성 기판(1) 상에, 차광막(10)으로서, MoSiN막(차광층(11))을 두께 50㎚이고, MoSiON막(표면 반사 방지층(12))을 두께 10㎚로, 각각 형성하였다(도 1).
다음에 차광막(10) 상에, 막 내의 Cr 함유량이 50원자％인 CrN으로 이루어지는 에칭 마스크막을 두께 10㎚로 형성하였다(도 1의 보조 차광막(20)을 에칭 마스크막으로 바꾼 구성. 이하, 에칭 마스크막(20)으로서 설명).
차광막(10)의 합계 막 두께는 60㎚이며, 차광막(10)의 광학 농도 OD는 ArF 엑시머 레이저 노광광의 파장 193㎚에서 2.8이었다.
상기에 의해, ArF 엑시머 레이저 노광용의 차광막을 형성한 바이너리형 마스크 블랭크를 얻었다.
(전사용 마스크 및 전사용 마스크 세트의 제작)
실시예 2와 마찬가지의 프로세스로, 에칭 마스크막으로 보조 차광막 패턴(20b)에 해당하는 것을 제작하고, 그 하부에 있는 차광막 패턴(10a)의 부분으로 구성되는 차광부(차광띠)(80)를 갖는 바이너리형 전사용 마스크를 얻었다(도 5의 (8)).
상기와 같이 하여, 비교예 1의 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 2매 제작하여, 바이너리형 전사용 마스크 세트를 제작하였다.
(비교예 2)
(마스크 블랭크의 제작)
비교예 1과 마찬가지로 하여, 투광성 기판(1) 상에, 차광막(10)으로서, MoSiN막(차광층(11)), MoSiON막(표면 반사 방지층(12))을 각각 형성하였다(도 1). 이 때, MoSiN막(차광층(11))의 막 두께를, 50㎚ 내지 60㎚로 바꾸었다.
차광막(10)의 합계 막 두께는 70㎚로 하였다. 차광막(10)의 광학 농도(OD)는 ArF 엑시머 레이저 노광광의 파장 193㎚에서 3.3이었다.
상기에 의해, ArF 엑시머 레이저 노광용의 차광막을 형성한 바이너리형 마스크 블랭크를 얻었다.
(전사용 마스크의 제작)
비교예 1과 마찬가지로 하여, 차광막 패턴(10a)을 형성한 후(도 5의 (4)), 에칭 마스크 패턴(20a)을 Cl2와 O2의 혼합 가스의 드라이 에칭에 의해 박리하고, 보조 차광막 패턴(20b)에 해당하는 것은 형성하지 않는 구성의 바이너리형 전사용 마스크를 얻었다.
상기와 같이 하여, 비교예 2의 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 2매 제작하여, 바이너리형 전사용 마스크 세트를 제작하였다.
(실시예 2)
(마스크 블랭크의 제작)
도 2는, 실시예 2의 바이너리형 마스크 블랭크의 단면도이다.
투광성 기판(1)으로서 사이즈 6inch×6inch, 두께 0.25인치의 합성 석영 글래스 기판을 이용하고, 투광성 기판(1) 상에, 차광막(10)으로서, MoSiN막(이면 반사 방지층(13)), MoSiCH막(차광층(11)), MoSiON막(표면 반사 방지층(12))을 각각 형성하였다.
구체적으로는, 투광성 기판(1) 상에, 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=4원자％:96원자％)을 이용하고, 아르곤(Ar)과 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:N2:He=6:11:16)에서, 가스압을 0.1㎩, DC 전원의 전력을 3.0㎾로 하여, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 이면 반사 방지층(MoSiN막:Mo:Si:N=2.3원자％:56.5원자％:41.2원자％)(13)을 12㎚의 막 두께로 형성하였다.
다음으로, 이면 반사 방지층(13) 상에, 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=21원자％:79원자％)을 이용하고, 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)과 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:CH4:He=10:1:50)에서, 가스압을 0.3㎩, DC 전원의 전력을 2.0㎾로 하여, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 차광층(MoSiCH막:Mo:Si:C:H=19.2원자％:77.3원자％, C:2.0원자％, H:1.5원자％)(11)을 29㎚의 막 두께로 형성하였다.
다음으로, 차광층(11) 상에, 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=4원자％:96원자％)을 이용하고, 아르곤(Ar)과 산소(O2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:O2:N2:He=6:5:11:16)에서, 가스압을 0.1㎩, DC 전원의 전력을 3.0㎾로 하여, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 표면 반사 방지층(MoSiON막:Mo:Si:O:N=2.6원자％:57.1원자％:15.9원자％:24.4원자％)(12)을 15㎚의 막 두께로 형성하였다.
또한, 각 층(박막)의 원소 분석은, 러더퍼드 후방 산란 분석법을 이용하였다.
차광막(10)의 합계 막 두께는 56㎚로 하였다. 차광막(10)의 광학 농도(OD)는 ArF 엑시머 레이저 노광광의 파장 193㎚에서 2.8이었다.
다음으로, 상기 기판을 450℃에서 30분간 가열 처리(어닐링 처리)하였다.
다음으로, 차광막(10) 상에, 보조 차광막(20)을 형성하였다(도 2).
구체적으로는, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하고, 크롬 타겟을 사용하고, Ar과 CO2와 N2와 He와의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31), 가스압:0.2㎩, DC 전원의 전력:1.8㎾로 하여 성막을 행하고, CrOCN막(막 내의 Cr 함유율:33원자％)을 21㎚의 막 두께로 형성하였다. 이 때 CrOCN막을 상기 MoSi 차광막의 어닐 처리 온도보다도 낮은 온도로 어닐함으로써, MoSi 차광막의 막 응력에 영향을 주지 않고 CrOCN막의 응력을 극력 낮아지도록(바람직하게는 막 응력이 실질 제로) 조정하였다.
또한, CrOCN막(박막)의 원소 분석은, 러더퍼드 후방 산란 분석법을 이용하였다.
보조 차광막(20)은, 막 내의 Cr 함유율이 33원자％인 CrOCN으로 이루어지고, 막 두께 25㎚로 광학 농도 0.7이다.
상기에 의해, ArF 엑시머 레이저 노광용 또한 더블 노광 기술 대응의 차광막을 형성한 바이너리형 마스크 블랭크를 얻었다.
(전사용 마스크의 제작)
실시예 2의 바이너리형 마스크 블랭크를 이용하고, 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 실시예 2의 바이너리형 전사용 마스크를 제작하였다.
상기와 같이 하여, 실시예 2의 마스크 블랭크로부터 더블 노광용의 전사용 마스크 세트를 제작하였다.
(실시예 3)
(마스크 블랭크의 제작)
도 3은, 실시예 3의 바이너리형 마스크 블랭크의 단면도이다.
실시예 1과 마찬가지로, 투광성 기판(1)으로서 사이즈 6inch×6inch, 두께 0.25인치의 합성 석영 글래스 기판을 이용하고, 투광성 기판(1) 상에, 차광막(10)으로서, MoSiN막(차광층(11)), MoSiON막(표면 반사 방지층(12))을 각각 형성하였다.
다음으로, 차광막(10) 상에, 에칭 마스크막(21)을 형성하였다(도 3).
구체적으로는, 실시예 1의 보조 차광막(20)의 형성과 마찬가지의 성막 조건에 의해, CrOCN막(막 내의 Cr 함유율:33원자％)을 10㎚의 막 두께로 형성하였다.
다음으로, 에칭 마스크막(21) 상에, 보조 차광막(22)을 형성하였다(도 3).
구체적으로는, 실시예 3의 보조 차광막(20)의 형성과 마찬가지의 성막 조건에 의해, 보조 차광막(22)(MoSiN막:Mo:Si:N=14.7원자％:56.2원자％:29.1원자％)을 15㎚의 막 두께로 형성하였다.
에칭 마스크막(21)은, 막 내의 Cr 함유율이 33원자％인 CrOCN으로 이루어지고, 보조 차광막(22)은, 막 내의 Mo 함유량이 14.7원자％인 MoSiN으로 이루어지고, 에칭 마스크막(21)과 보조 차광막(22)의 적층 구조로, 합계 막 두께 25㎚로 광학 농도 0.7이다.
상기에 의해, ArF 엑시머 레이저 노광용 또한 더블 노광 대응의 차광막을 형성한 바이너리형 마스크 블랭크를 얻었다.
상기 실시예 3의 양태에서는, 상기 실시예 1 등의 Cr계 보조 차광막(20)(에칭 마스크를 겸함)에 비해, 차광막(10)에 대한 에칭 마스크막(21)의 박막화가 가능하게 된다. 이에 의해, 차광막(10)의 보다 높은 에칭 정밀도를 얻는다.
(전사용 마스크의 제작)
실시예 1과 마찬가지로, 더블 노광 기술을 적용하고, 1개의 밀한 설계 전사 패턴을 쌍을 이루는 2개의 전사 패턴으로 분할하고, 제조한 2매의 바이너리형 마스크 블랭크를 사용하여 쌍을 이루는 2개의 전사 패턴을 각각 갖는 2매의 전사용 마스크(전사용 마스크 세트)를 이하의 수순에 의해 각각 제작하였다.
마스크 블랭크의 보조 차광막(20)의 표면에, 수소 가스를 이용하여 증발 비산시킨 HMDS(헥사메틸디실라잔)를 접촉시키고, HMDS층으로 이루어지는 극히 얇은 층의 밀착성 향상층을 형성하였다. HMDS층은 소수성 표면층이며, 레지스트의 밀착성이 향상된다(도 3, 도 6의 (1)).
마스크 블랭크의 밀착성 향상층 상에, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(100)(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)를 스핀 코트법에 의해 막 두께가 75㎚로 되도록 도포하였다(도 3, 도 6의 (1)).
다음으로, 레지스트막(100)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(100a)을 형성하였다(도 6의 (2)).
다음으로, 레지스트 패턴(100a)을 마스크로 하여, 보조 차광막(22)의 드라이 에칭을 행하고, 보조 차광막 패턴(22a)을 형성하였다(도 6의 (3)). 드라이 에칭 가스로서, SF6과 He의 혼합 가스를 이용하였다.
다음으로, 잔류한 레지스트 패턴(100a)을 약액에 의해 박리 제거하였다. 이 때, 밀착성 향상층도 동시에 박리 제거된다.
다음으로, 보조 차광막 패턴(22a)을 마스크로 하여, 에칭 마스크막(21)의 드라이 에칭을 행하고, 에칭 마스크 패턴(21a)을 형성하였다(도 6의 (4)). 드라이 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)를 이용하였다.
다음으로, 상기 기판 상에, 전자선 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(FEP171:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)의 레지스트막(110)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 100㎚로 되도록 도포하였다(도 6의 (5)).
다음으로, 레지스트막(110)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 차광부(차광띠)의 패턴을 묘화 노광하고, 소정의 현상액으로 현상하여, 레지스트 패턴(110b)을 형성하였다(도 6의 (6)).
다음으로, 에칭 마스크 패턴(21a)을 마스크로 하여, 차광막(10)을, SF6과 He의 혼합 가스를 이용하고, 드라이 에칭을 행하고, 차광막 패턴(10a)을 형성하였다(도 6의 (7)). 이와 동시에, 레지스트 패턴(110b)을 마스크로 하여, 보조 차광막 패턴(22a)이 드라이 에칭에 의해서 에칭되고, 보조 차광막 패턴(22b)이 형성되었다(도 6의 (7)).
다음으로, 레지스트 패턴(110b) 및 보조 차광막 패턴(22b)을 마스크로 하여, 에칭 마스크 패턴(21a)을 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)로 드라이 에칭에 의해서 에칭하고, 에칭 마스크 패턴(21b)을 형성하였다(도 6의 (8)).
다음으로, 레지스트 패턴(110b)을 박리하고, 소정의 세정을 실시하여, 보조 차광막 패턴(22b), 에칭 마스크 패턴(21b) 및 차광막 패턴(10a)의 부분으로 구성되는 차광부(차광띠)(80)를 갖는 전사용 마스크를 얻었다(도 6의 (9)).
상기와 같이 하여, 실시예 3의 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 2매 제작하여, 더블 노광 대응의 전사용 마스크 세트를 제작하였다.
(실시예 4)
(마스크 블랭크의 제작)
도 6의 (1)은, 실시예 4의 바이너리형 마스크 블랭크의 단면도이다.
투광성 기판(1)으로서 사이즈 6inch×6inch, 두께 0.25인치의 합성 석영 글래스 기판을 이용하고, 투광성 기판(1) 상에, 차광막(10)으로서, CrOCN막(이면 반사 방지층(13)), CrON막(차광층(11)), CrOCN막(표면 반사 방지층(12))을 각각 형성하였다(도 2 참조).
구체적으로는, 투광성 기판(1) 상에, 크롬(Cr) 타겟을 이용하고, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:CO2:N2:He=24:29:12:35)에서, 가스압 0.2㎩, DC 전원의 전력을 1.7㎾로 하여, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 이면 반사 방지층(CrOCN막)(13)을 31㎚의 막 두께로 성막하였다.
다음으로, 이면 반사 방지층(13) 상에, 크롬(Cr) 타겟을 이용하고, 아르곤(Ar)과 일산화 질소(NO)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:NO:He=27:18:55)로 하고, 가스압 0.1㎩, DC 전원의 전력을 1.7㎾로 하여, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 차광층(CrON막)(11)을 15㎚의 막 두께로 성막하였다.
다음으로, 차광층(11) 상에, 크롬(Cr) 타겟을 이용하고, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31)로 하고, 가스압 0.2㎩, DC 전원의 전력을 1.8㎾로 하여, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 표면 반사 방지층(CrOCN막)(12)을 14㎚의 막 두께로 성막하였다.
또한, 각 층(박막)의 원소 분석은, 러더퍼드 후방 산란 분석법을 이용하였다.
차광막(10)의 합계 막 두께는 60㎚로 하였다. 차광막(10)의 광학 농도(OD)는 ArF 엑시머 레이저 노광광의 파장 193㎚에서 2.5이었다.
다음으로, 차광막(10) 상에, 에칭 마스크막(21)을 형성하였다(도 6의 (1)).
구체적으로는, 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=4원자％:96원자％)을 이용하고, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기에서, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 에칭 마스크막(21)(MoSiN막:Mo:Si:N=2.9원자％:67.5원자％:29.6원자％)을 5㎚의 막 두께로 형성하였다.
다음으로, 에칭 마스크막(21) 상에, 보조 차광막(22)을 형성하였다(도 6의 (1)).
구체적으로는, 실시예 1의 보조 차광막(20)의 형성과 마찬가지의 성막 조건에 의해, 보조 차광막(22)(CrOCN막)을 20㎚의 막 두께로 형성하였다.
에칭 마스크막(21)은, 막 내의 Mo 함유량이 14.7원자％인 MoSiN으로 이루어지고, 보조 차광막(22)은, 막 내의 Cr 함유율이 33원자％인 CrOCN으로 이루어지고, 에칭 마스크막(21)과 보조 차광막(22)의 적층 구조로, 합계 막 두께 25㎚로 광학 농도 O.6이다.
상기에 의해, ArF 엑시머 레이저 노광용 또한 더블 노광 대응의 차광막을 형성한 바이너리형 마스크 블랭크를 얻었다.
(전사용 마스크의 제작)
실시예 1과 마찬가지로, 더블 노광 기술을 적용하고, 1개의 밀한 설계 전사 패턴을 쌍을 이루는 2개의 전사 패턴으로 분할하고, 제조한 2매의 바이너리형 마스크 블랭크를 사용하여 쌍을 이루는 2개의 전사 패턴을 각각 갖는 2매의 전사용 마스크(전사용 마스크 세트)를 이하의 수순에 의해 각각 제작하였다.
마스크 블랭크의 보조 차광막(22) 상에, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(100)(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)를 스핀 코트법에 의해 막 두께가 75㎚로 되도록 도포하였다(도 6의 (1)).
다음으로, 레지스트막(100)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(100a)을 형성하였다(도 6의 (2)).
다음으로, 레지스트 패턴(100a)을 마스크로 하여, 보조 차광막(22)의 드라이 에칭을 행하고, 보조 차광막 패턴(22a)을 형성하였다(도 6의 (3)). 드라이 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)를 이용하였다.
다음으로, 잔류한 레지스트 패턴(100a)을 약액에 의해 박리 제거하였다.
다음으로, 보조 차광막 패턴(22a)을 마스크로 하여, 에칭 마스크막(21)의 드라이 에칭을 행하고, 에칭 마스크막의 패턴(21a)을 형성하였다(도 6의 (4)). 드라이 에칭 가스로서, SF6과 He의 혼합 가스를 이용하였다.
다음으로, 상기 기판 상에, 전자선 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(FEP171:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)의 레지스트막(110)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 100㎚로 되도록 도포하였다(도 6의 (5)).
다음으로, 레지스트막(110)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 차광부(차광띠)의 패턴을 묘화 노광하고, 소정의 현상액으로 현상하고, 레지스트 패턴(110b)을 형성하였다(도 6의 (6) 참조).
다음으로, 에칭 마스크막의 패턴(21a)을 마스크로 하여, 차광막(10)을, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)를 이용하고, 드라이 에칭을 행하고, 차광막 패턴(10a)을 형성하였다(도 6의 (7) 참조). 이와 동시에, 레지스트 패턴(110b)을 마스크로 하여, 보조 차광막 패턴(22a)이 드라이 에칭에 의해서 에칭되고, 보조 차광막 패턴(22b)이 형성되었다(도 6의 (7) 참조).
다음으로, 레지스트 패턴(110b) 및 보조 차광막 패턴(22b)을 마스크로 하여, 에칭 마스크막의 패턴(21a)을 SF6과 He의 혼합 가스로 드라이 에칭에 의해서 에칭하고, 에칭 마스크막의 패턴(21b)을 형성하였다(도 6의 (8) 참조).
다음으로, 레지스트 패턴(110b)을 박리하고, 소정의 세정을 실시하여, 보조 차광막 패턴(20b)과 그 하부에 있는 차광막 패턴(10a)의 부분으로 구성되는 차광부(차광띠)(80)를 갖는 전사용 마스크를 얻었다(도 6의 (9) 참조).
상기와 같이 하여, 실시예 4의 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 2매 제작하여, 더블 노광 대응의 전사용 마스크 세트를 제작하였다.
(실시예 5)
(마스크 블랭크의 제작)
도 1은, 실시예 5의 바이너리형 마스크 블랭크의 단면도이다.
투광성 기판(1)으로서 사이즈 6inch×6inch, 두께 0.25인치의 합성 석영 글래스 기판을 이용하고, 투광성 기판(1) 상에, 차광막(10)으로서, 질화 탄탈(TaN)막(차광층(11)), 산화 탄탈(TaO)막(표면 반사 방지층(12))을 각각 형성하였다.
구체적으로는, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하고, Ta 타겟을 사용하고, 도입 가스 및 그 유량:Ar=39.5sccm, N2=3sccm, DC 전원의 전력:1.5㎾의 조건에 의해, 막 두께 41㎚의 질화 탄탈(TaN)로 이루어지는 막(Ta:93원자％, N:7원자％)을 형성하였다. 다음으로, 동일한 Ta 타겟을 사용하고, 도입 가스 및 그 유량:Ar=58sccm, O2=32.5sccm, DC 전원의 전력:0.7㎾의 조건에 의해, 막 두께 11㎚의 산화 탄탈(TaO)로 이루어지는 막(Ta:42원자％, O:58원자％)을 형성하였다.
차광막(10)의 합계 막 두께는 52㎚로 하였다. 차광막(10)의 광학 농도(OD)는 ArF 엑시머 레이저 노광광의 파장 193㎚에서 3.0이었다.
다음으로, 차광막(10) 상에, 보조 차광막(20)을 형성하였다(도 5의 (1)).
구체적으로는, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하고, 크롬 타겟을 사용하고, Ar과 CO2와 N2와 He와의 혼합 가스 분위기(가스 유량비 Ar:CO2:N2:He=21:37:11:31), 가스압:0.2㎩, DC 전원의 전력:1.8㎾로 하여 성막을 행하고, CrOCN막(막 내의 Cr 함유율:33원자％)을 22㎚의 막 두께로 형성하였다. 이 때 CrOCN막을 상기 MoSi 차광막의 어닐링 처리 온도보다도 낮은 온도로 어닐링함으로써, MoSi 차광막의 막 응력에 영향을 주지 않고 CrOCN막의 응력을 극력 낮아지도록(바람직하게는 막 응력이 실질 제로) 조정하였다.
또한, 각 층(박막)의 원소 분석은, 러더퍼드 후방 산란 분석법을 이용하였다.
보조 차광막(20)은, 막 내의 Cr 함유율이 33원자％인 CrOCN으로 이루어지고, 막 두께 22㎚로 광학 농도 0.5이다.
상기에 의해, ArF 엑시머 레이저 노광용 또한 더블 노광 기술 대응의 차광막을 형성한 바이너리형 마스크 블랭크를 얻었다.
(전사용 마스크의 제작)
실시예 1과 마찬가지로, 더블 노광 기술을 적용하고, 1개의 밀한 설계 전사 패턴을 쌍을 이루는 2개의 전사 패턴으로 분할하고, 제조한 2매의 바이너리형 마스크 블랭크를 사용하여 쌍을 이루는 2개의 전사 패턴을 각각 갖는 2매의 전사용 마스크(전사용 마스크 세트)를 이하의 수순에 의해 각각 제작하였다.
마스크 블랭크의 보조 차광막(20) 상에, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트(100)(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)를 스핀 코트법에 의해 막 두께가 100㎚로 되도록 도포하였다(도 1, 도 5의 (1)).
다음으로, 레지스트막(100)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(100a)을 형성하였다(도 5의 (2)).
다음으로, 레지스트 패턴(100a)을 마스크로 하여, 보조 차광막(20)의 드라이 에칭을 행하고, 보조 차광막 패턴(20a)을 형성하였다(도 5의 (3)). 드라이 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)를 이용하였다.
다음으로, 잔류한 레지스트 패턴(100a)을 약액에 의해 박리 제거하였다.
다음으로, 보조 차광막 패턴(20a)을 마스크로 하여, 차광막(10)의 드라이 에칭을 행하고, 차광막 패턴(10a)을 형성하였다(도 5의 (4)). 이 때, 산화 탄탈(TaO)층(12)의 드라이 에칭 가스로서, CHF3과 He의 혼합 가스를 이용하였다. 질화 탄탈(TaN)층(11)의 드라이 에칭 가스로서, Cl2 가스를 이용하였다.
다음으로, 전자선 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(FEP171:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)의 레지스트막(110)을 스핀 코트법에 의해 막 두께가 200㎚로 되도록 도포하였다(도 5의 (5)).
다음으로, 레지스트막(110)에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 차광부(차광띠)의 패턴을 묘화 노광하고, 소정의 현상액으로 현상하고, 레지스트 패턴(110b)을 형성하고(도 5의 (6)), 이 레지스트 패턴(110b)을 마스크로 하여, 보조 차광막 패턴(20a)을 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)로 드라이 에칭에 의해서 에칭하고, 보조 차광막 패턴(20b)을 형성하였다(도 5의 (7)).
다음으로, 레지스트 패턴(110b)을 박리하고, 소정의 세정을 실시하여, 보조 차광막 패턴(20b)과 그 하부에 있는 차광막 패턴(10a)의 부분으로 구성되는 차광부(차광띠)(80)를 갖는 바이너리형 전사용 마스크를 얻었다(도 5의 (8)).
상기와 같이 하여, 실시예 5의 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 2매 제작하고, 더블 노광 기술 대응의 전사용 마스크 세트를 제작하였다.
(실시예 6)
(마스크 블랭크의 제작)
도 1은, 실시예 6의 바이너리형 마스크 블랭크의 단면도이다.
투광성 기판(1)으로서 사이즈 6inch×6inch, 두께 0.25인치의 합성 석영 글래스 기판을 이용하고, 투광성 기판(1) 상에, 차광막(10)으로서, MoSiN막(차광층(11)), MoSiN막(표면 반사 방지층(12))을 각각 형성하였다.
구체적으로는, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하고, 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=13원자％:87원자％)을 사용하고, 아르곤(Ar)과 질소(N)의 혼합 가스 분위기에서, 막 두께 44㎚의 MoSiN으로 이루어지는 막(Mo:10.2원자％, Si:64.7원자％, N:25.1원자％)을 형성하였다. 다음으로, 동일한 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si=13원자％:87원자％)을 사용하고, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기에서, 막 두께 13㎚의 MoSiN으로 이루어지는 막(Mo:7.5원자％, Si:50.1원자％, N:42.4원자％)을 형성하였다.
차광막(10)의 합계 막 두께는 57㎚로 하였다. 차광막(10)의 광학 농도(OD)는 ArF 엑시머 레이저 노광광의 파장 193㎚에서 2.8이었다.
다음으로, 차광막(10) 상에, 보조 차광막(20)을 형성하였다. 구체적으로는, DC 마그네트론 스퍼터 장치를 이용하고, 크롬 타겟을 사용하고, Ar과 N2와의 혼합 가스 분위기에서 성막을 행하고, CrN막(막 내의 Cr 함유율:80원자％)을 9㎚의 막 두께로 형성하였다. 이 때 CrN막을 200℃에서 어닐링하고, CrN막의 응력을 극력 낮아지도록 조정하였다.
또한, 각 층(박막)의 원소 분석은, 러더퍼드 후방 산란 분석법을 이용하였다.
보조 차광막(20)은, 막 내의 Cr 함유율이 80원자％인 CrN으로 이루어지고, 막 두께 9㎚로 광학 농도 0.5이다.
상기에 의해, ArF 엑시머 레이저 노광용 또한 더블 노광 기술 대응의 차광막을 형성한 바이너리형 마스크 블랭크를 얻었다.
(전사용 마스크의 제작)
실시예 1과 마찬가지로, 더블 노광 기술을 적용하고, 1개의 밀한 설계 전사 패턴을 쌍을 이루는 2개의 전사 패턴으로 분할하고, 제조한 2매의 바이너리형 마스크 블랭크를 사용하여 쌍을 이루는 2개의 전사 패턴을 각각 갖는 2매의 전사용 마스크(전사용 마스크 세트)를 각각 제작하였다.
이상과 같이 하여, 실시예 6의 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 2매 제작하고, 더블 노광 기술 대응의 전사용 마스크 세트를 제작하였다.
(평가)
실시예 1∼6에서 얻어진 더블 노광 기술 대응의 바이너리형 전사용 마스크 세트를 이용하여, ArF 노광광으로, 더블 노광에 의해 웨이퍼 상의 레지스트막에 전사 패턴을 전사하면, 8회 노광되는 부분에서 레지스트막의 감광이 전사 패턴에 영향을 주지 않는 정도로 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
이에 대해, 비교예 1에서 얻어진 바이너리형 포토 마스크 세트(광학 농도(OD) 2.8의 차광막으로부터, 전사 패턴 영역의 차광막 패턴을 형성하고, 차광막과 에칭 마스크막의 적층 구조로부터, 전사 패턴 영역의 외측의 영역의 차광띠를 형성함)을 이용하여, ArF 노광광으로, 더블 노광에 의해, 웨이퍼 상의 레지스트막에 전사 패턴을 전사하면, 8회 노광되는 부분에서 레지스트막이 감광되게 되어, 전사 패턴에 영향을 준 것이 확인되었다. 즉, 종래의 차광막(10)에 전사 패턴을 전사하는 마스크로서의 역할만을 고려한 막 두께의 에칭 마스크에서는 광학 농도가 부족한(에칭 마스크의 역할의 관점에서는, 드라이 에칭으로 차광막(10)에 패턴이 다 전사될 때까지 마스크로서 기능하는 범위에서 보다 얇은 막 두께가 바람직하고, 광학 농도의 확보와는 상반되는 관계임) 것이 명백하게 되었다.
실시예 1∼6에서 얻어진 더블 노광 기술 대응의 바이너리형 전사용 마스크 세트를 이용하여, ArF 노광광으로, 더블 노광에 의해, 웨이퍼 상의 레지스트막에 전사 패턴을 전사하면, 전사 패턴 영역에 대응하는 2회 노광되는 부분에서 레지스트막의 감광이 전사 패턴에 영향을 주지 않는 정도로 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 전사 패턴 영역의 차광막의 막 두께를 얇게 할 수 있으므로, 전사 패턴 영역의 차광막 패턴의 정밀도를 비교예 2에 비해 향상시킬 수 있었다.
또한, 차광막의 막 두께가 두꺼워짐에 따라, 전자계(EMF) 효과에 기인하는 바이어스는 커지고, 막 두께가 두꺼워짐에 따라서 복잡한 시뮬레이션이 필요해져, 많은 부하가 걸린다고 하는 문제를 회피할 수 있었다.
이에 대해, 비교예 2에서 얻어진 바이너리형 포토마스크 세트(단순히 차광막의 막 두께를 두껍게 하여 더블 노광 기술에 대응하는 경우에서, 광학 농도(OD) 3.3의 차광막으로부터, 전사 패턴 영역의 차광막 패턴 및 전사 패턴 영역의 외측의 영역의 차광띠를 형성함)를 이용하여, ArF 노광광으로, 더블 노광에 의해, 웨이퍼 상의 레지스트막에 전사 패턴을 전사하면, 전사 패턴 영역에 대응하는 2회 노광되는 부분이나, 전사 패턴 영역의 외측의 영역에서 8회 노광되는 부분에서 레지스트막의 감광이 전사 패턴에 영향을 주지 않는 정도로 억제할 수 있지만, 전사 패턴 영역의 차광막의 막 두께가 두꺼워지므로, 전사 패턴 영역의 차광막 패턴의 정밀도의 저하가 확인되었다.
또한, 차광막의 막 두께가 두꺼워짐에 따라, 전자계(EMF) 효과에 기인하는 바이어스는 커지고, 막 두께가 두꺼워짐에 따라서 복잡한 시뮬레이션이 필요해져, 비교예 2의 경우, 다른 실시예와 비교하여, 많은 부하가 걸린다고 하는 문제가 있는 것이 확인되었다.
이상, 본 발명을 실시 형태나 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는, 상기 실시 형태나 실시예에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시 형태나 실시예에, 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능한 것은, 당업자에게 명백하다. 그와 마찬가지인 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 특허 청구의 범위의 기재로부터 명백하다.

Claims (22)

  1. ArF 노광광이 적용되는 바이너리형의 전사용 마스크를 제작하기 위해 이용되는 마스크 블랭크로서,
    투광성 기판 상에, 기판측으로부터, 전사 패턴을 형성하기 위한 차광막과, 그 차광막과의 적층 구조로 차광띠(遮光帶)를 형성하기 위한 보조 차광막을 순서대로 구비하고,
    상기 차광막의 광학 농도가 2.5 이상 3.1 이하이며, 또한, 상기 보조 차광막의 광학 농도가 0.5 이상인
    것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서,
    더블 노광 기술이 적용되는 전사용 마스크를 제작하기 위해 이용되는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은, 차광층과 표면 반사 방지층의 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조 차광막은, 상기 차광막을 에칭할 때에 이용되는 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막은, 탄탈을 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 차광막과 상기 보조 차광막의 사이에, 상기 차광막과 상기 보조 차광막을 에칭할 때에 이용되는 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 에칭 마스크막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차광막, 상기 보조 차광막 모두, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막이며, 크롬을 주성분으로 하는 상기 에칭 마스크막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 차광막, 상기 보조 차광막 모두, 크롬을 주성분으로 하는 막이며, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 상기 에칭 마스크막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  11. 제1항 또는 제2항에 기재된 마스크 블랭크를 이용하여 제작되는 전사용 마스크.
  12. ArF 노광광이 적용되는 바이너리형의 전사용 마스크로서,
    투광성 기판 상의 전사 패턴 영역에, 차광막으로 형성되는 전사 패턴을 갖고,
    전사 패턴 영역의 외측의 영역에, 기판측으로부터, 차광막과 보조 차광막과의 적층 구조로 형성되는 차광띠를 갖고,
    상기 차광막의 광학 농도가 2.5 이상 3.1 이하이며, 또한, 상기 보조 차광막의 광학 농도가 0.5 이상인
    것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  13. 제12항에 있어서,
    더블 노광 기술이 적용되는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 차광막은, 차광층과 표면 반사 방지층의 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 보조 차광막은, 상기 차광막을 에칭할 때에 이용되는 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 차광막은, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  17. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  18. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 차광막은, 탄탈을 주성분으로 하는 막이며, 상기 보조 차광막은, 크롬을 주성분으로 하는 막인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  19. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 차광막과 상기 보조 차광막의 사이에, 상기 차광막과 상기 보조 차광막을 에칭할 때에 이용되는 에칭 매질에 대하여 에칭 선택성을 갖는 에칭 마스크막을 형성하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 차광막, 상기 보조 차광막 모두, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 막이며, 크롬을 주성분으로 하는 상기 에칭 마스크막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 차광막, 상기 보조 차광막 모두, 크롬을 주성분으로 하는 막이며, 천이 금속과 규소를 주성분으로 하는 상기 에칭 마스크막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
  22. 제12항에 기재된 전사용 마스크를 2매 세트로 한 전사용 마스크 세트로서,
    상기 2매의 전사용 마스크는, 상기 더블 노광 기술에 의한 전사 노광에 이용되는 것이며, 상기 2매의 전사용 마스크에 형성되어 있는 각 전사 패턴은, 전사 대상물에 전사 노광하는 1개의 전사 패턴을 2개의 성긴(疎) 전사 패턴으로 분할한 것인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크 세트.
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