KR20120055742A - 포토 마스크의 제조방법 및 포토 마스크 블랭크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 로딩효과로 인한 CD 정밀도의 저하가 문제가 되는 포토 마스크(10)의 제조에 관한 것으로서, 로딩효과를 억제하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 투광성 기판(1) 위에, 투광성 기판(1) 위의 면내에서 대역의 개구율 차를 갖는 크롬패턴(21)이 형성된 포토 마스크(10)의 제조방법에서, 크롬막(2)의 에칭 마스크로서, 상기 크롬막(2)의 에칭에 대해 내성을 갖는 무기계 재료로 이루어진 에칭 마스크 패턴(31)을 이용한다. 레지스트 패턴(41)을 마스크로 크롬막(2)을 에칭할 경우에 허용할 수 없을 정도로 레지스트 패턴(41)에 대해 데미지가 발생하는 것과 같은 조건으로부터 선정된 조건에서 크롬막(2)의 드라이 에칭을 수행한다.

Description

포토 마스크의 제조방법 및 포토 마스크 블랭크{METHOD OF PRODUCING PHOTOMASK AND PHOTOMASK BLANK}
본 발명은 반도체 집적회로나 액정표시장치 등의 제조에서 사용되는 포토 마스크의 제조방법 및 여기에 이용되는 포토 마스크 블랭크에 관한 것이다.
반도체 집적회로나 액정표시장치 등의 고집적화 등에 따라, 그 제조공정 중의 미세 가공 프로세스에서 사용되는 포토 마스크에 대하여 높은 패턴 정밀도가 요구되고 있다.
현재 이용되고 있는 포토 마스크는, 투명기판 위에 차광막으로 이루어진 패턴을 갖는 것으로서, 고정밀도의 패턴 가공성의 측면에서 차광막으로서 일반적으로 크롬계 재료가 사용되고 있다.
그러나, 반도체 집적회로의 고집적화 등에 따른 포토 마스크의 패턴의 고정밀도화에 대한 요구에 관하여, 현행의 레지스트 패턴을 에칭 마스크로서 이용하는 크롬계 차광막의 패턴작성방법에서는, 마스크 면내에서 대역의 개구율 차를 갖는 패턴영역이 혼재하는 포토 마스크에 대해 로딩효과에 의한 CD(critical dimension) 정밀도의 편차의 문제가 발생하는 것이 명백해졌다. 이러한 마스크 면내에서 대역의 개구율 차를 갖는 패턴영역이 혼재하는 포토 마스크로서, 구체적으로는 마스크 면내에서 복수 종류의 기능 디바이스를 배치하는 포토 마스크를 들 수 있다. 이러한 포토 마스크로는 가령, 메모리와 논리회로 등을 혼재하여 탑재시키는 시스템 LSI나, 메모리 셀 또는 화소영역과 그 주위에 형성한 주변회로 등을 혼재하여 탑재시키는 D-RAM 또는 액정표시장치 등의 제조에 이용되는, 소밀(疏密)의 차가 있는 패턴을 갖는 포토 마스크를 들 수 있다. 이러한 포토 마스크에서는, 예컨대 메모리영역과 논리회로영역에서 차광패턴의 개구율(차광막이 형성되어 있지 않은 부분의 비율)이 다르다. 이러한 포토 마스크를 작성하기 위해 현행에서는, 우선 크롬계 차광막 위에 원하는 레지스트 패턴을 작성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 염소계와 산소계의 혼합가스 등을 사용한 라디칼 주체(主體)의 드라이 에칭에 의해 크롬계 차광막을 패터닝한다. 그리고, 가령, 차광패턴의 개구율 차를 갖는 각 영역에 각각 동일한 사이즈의 레지스트 패턴을 형성하여 각각 동일한 사이즈의 크롬계 차광막 패턴을 형성하고자 하는 경우, 동일한 사이즈의 레지스트 패턴을 마스크로 하여 드라이 에칭에 의해 형성된 각 차광패턴은, 소위 로딩효과에 의해, 각 영역의 개구율 차로 인해 다른 사이즈를 나타내어, CD 정밀도에 편차가 발생한다는 문제가 생긴다.
여기서, 로딩효과란, 피에칭막의 에칭면적의 크기(대소)에 따라 에칭특성(에칭속도, 선택비 등)이 변화하고, 그 결과, 마스크 면내의 CD 시프트량이 변화하는 현상이다(예컨대, 초 LSI 종합사전(사이언스 포럼) 865페이지 참조). 보다 구체적으로는, 에칭면적이 증가하면 에칭제의 이용효율이 저하하기 때문에, 에칭속도가 저하하는 현상이다(가령, 서브 미크론?리소그래피「종합기술자료집」353 페이지 참조).
일반적으로, 크롬을 포함하는 재료로 이루어진 박막의 드라이 에칭에는 드라이 에칭 가스로서 염소와 산소가 이용되고, 염화크로밀(chromyl chloride)을 생성시킴으로써 크롬을 에칭한다. 이 에칭반응에서는 라디칼의 기여가 크기 때문에, 에칭진행의 방향성의 제어가 특히 어렵다는 문제가 있다.
상술한 로딩효과에 따른 CD 정밀도의 저하가 문제가 되는 포토 마스크에 관련된 문제를 해결하기 위한 수단으로서, 패턴 주변영역과 패턴 중앙부와의 개구율 차의 불균형을 개선함으로써, 에칭시의 패턴 정밀도를 저하시키지 않는 방법이 있다(가령, 일본특허공개공보 2001-183809호 참조). 즉, 이 방법은 포토 마스크를 사용한 노광공정에서 광원으로부터의 광이 조사되지 않는 비조사영역에, 주변 개구율 조정패턴을 형성하는 방법이다.
또, 위상 시프트 포토 마스크를 제조할 때, 패턴 노광영역 내부 혹은 패턴 노광영역 외부에 드라이 에칭 속도보정용의 더미 에칭패턴을 배치하는 방법도 있다(가령, 일본특허공개공보 H8-234410호 참조). 이 방법에서는, 패턴노광영역 내부의 더미 에칭패턴에는 전사에 의한 해상한계 이하의 사이즈의 패턴이 이용된다.
그러나, 일본특허공개공보 2001-183809호 및 H8-234410호에 기재된 종래의 방법에서는, 패턴의 개구율에 국소적인 불균형이 있을 경우(즉, 소밀도(疏密度)가 다른 패턴영역이 혼재하는 경우), 그것에 대응된 조정패턴을 형성하기가 복잡하며, 또한 반도체 집적회로의 고집적화에 대한 대응이 어렵다는 문제점이 있다. 또, 본래 불필요한 패턴을 형성할 필요가 있기 때문에, 포토 마스크의 작성에 사용되는 패턴 데이터량의 증가는 회피할 수가 없다. 이 점은, 최근의 팽대한 집적도의 반도체장치를 작성함에 있어서 커다란 문제가 된다.
로딩효과를 억제하는 또 다른 방법이 기재된 문헌으로는, 미국특허 제6,472,107호에 기재된 방법이 있다. 이 문헌에는 차광막의 에칭을 Ti, TiW, W, Si3N4, SiO2, TiN, 스핀-온-글래스(Spin-on-glass) 등으로 이루어진 하드 마스크층을 이용하여 에칭함으로써, 로딩효과를 억제할 수 있다는 내용이 기재되어 있다. 이 방법은, 상기와 같은 포토 마스크를 제조할 때, 일본특허공개공보 2001-183809호 및 H8-234410호와 같이, 본래 불필요한 패턴을 형성할 필요가 없다. 또, 미국특허 제 6,472,107호에 기재된 바와 같이 하드 마스크층을 이용하여 차광막을 에칭하는 방법 자체는, 드라이 에칭 내성이 작은 레지스트를 이용했을 때의 CD 정밀도가 저하되는 문제를 해결하는 기술로서도 오래전부터 제안된 것이다(가령, 일본 특허공고공보 S63-39892호 4등 참조). CD 정밀도를 향상시킨다는 관점에서 보면, 다른 크롬막 패턴의 CD 정밀도를 향상시키는 기술로서, 예컨대 크롬막 및 그 약 3배의 두께를 필요로 하는 레지스트막을 얇게 하여 CD 정밀도가 향상되는 것이, 일본특허공개공보 H10-69055호에 개시되어 있다.
그런데, 포토 마스크로서는, 오래전부터 이용되고 있는 바이너리 마스크(binary mask)라 불리는 투명기판 위에 차광막 패턴을 형성한 것 이외에, 위상 시프트 마스크가 있다. 위상 시프트 마스크는 마스크 위에 위상 시프터부를 설치하고, 위상 시프터부와 이것과 인접하는 부분을 투과하는 광의 위상을 180°어긋나게 함으로써, 그 경계부분에서 광의 상호간섭을 일으켜 전사 이미지의 콘트라스트를 향상시키는 것이다. 위상 시프트 마스크의 종류로는, 가령 레벤슨형, 하프톤형, 크롬리스형 등을 들 수 있다. 레벤슨형 위상 시프트 마스크에서의 위상 시프터층은, 통상적으로 유리를 파내어 형성된 것이나, 혹은 위상을 시프트하는 재료로 이루어진 막으로 구성되는 것이 있으며, 하프톤형 위상 시프트 마스크에서의 위상 시프터층은, 반투명한 위상 시프트 재료층으로 이루어진다. 이들 위상 시프트 마스크에서는, 패턴영역의 주변부에 노광 광이 누출되는 것을 방지하기 위한 차광대가 필요하게 된다. 이 차광대에는 통상적으로 크롬계의 차광막이 이용된다. 이러한 차광대를 갖는 위상 시프트 마스크의 제조에는, 통상적으로 위상 시프트 재료층 위에 차광막이 형성된 블랭크가 이용된다. 먼저, 차광막을 에칭하여 원하는 차광막 패턴을 형성한 후, 그 차광막 패턴을 위상 시프트층의 에칭 마스크로서 이용하여 위상 시프트 재료층을 에칭하며, 그 후에 적어도 차광대가 되는 차광막을 남기고 차광막을 제거함으로써 제조된다. 이러한 방법을 이용함으로써, 위상 시프트 재료층은, 레지스트 패턴을 마스크로 에칭하는 것보다 높은 CD 정밀도를 얻을 수 있게 된다.
그런데, 최근에는 반도체장치가 더욱 고집적화되고 있어, 그 라인 폭도 130nm까지에서 90nm, 65nm, 나아가 45nm의 라인 폭이 검토되고 있으며, 패턴의 고밀도화도 진전되고 있다. 이 때문에, 포토 마스크의 패턴도 더욱 미세화되고, 그 CD 정밀도에 대해서도 더욱 엄격한 요구값이 요망되는 경향이 있다. 또, 패턴의 다양화가 진전됨에 따라 패턴의 소밀(疏密)의 차도 커지는 경향이 있다.
상술한 바와 같이, 상기 미국특허 제6,472,107호에는 하드 마스크를 이용함으로써 로딩효과가 억제되는 것이 기재되어 있고, 일본특허공고공보 S63-39892호에는 하드 마스크를 이용함으로써 CD 정밀도를 향상시키는 내용이 기재되어 있다. 그러나, 상기와 같은 패턴의 미세화 및 소밀차가 진전되는 상황 하에서, 로딩효과를 억제하면서 높은 CD 정밀도를 얻으려면, 단순히 하드 마스크를 이용하는 것으로는 불충분하며 기술적 향상이 더욱 필요하다.
한편, 상술한 상황 하에서 CD 정밀도의 향상을 고려할 경우, 일본특허공개공보 H10-69055호에 기재된 방법에서는, 크롬계 차광막은 소정의 차광성(가령, OD(광학농도)가 3.0 이상)이 필요하기 때문에, 차광막의 박막화에는 한계가 있으며, 그 결과 레지스트의 박막화에도 한계가 있어 CD 정밀도의 향상에 한계가 있다.
더욱이, 위상 시프트 마스크를 제조하는 경우에는, 에칭 마스크가 되는 차광막의 패턴형상이 위상 시프트 재료층의 패턴형상에 그대로 반영되기 때문에, 차광막 패턴의 사이즈에 대한 제어가 매우 중요한 역할을 한다. 특히, 위상 시프트 마스크는 바이너리 마스크에 비해 반도체 장치에서의 패턴의 미세화에 효과적인 마스크이다. 그리고, 최근에 패턴의 미세화가 더욱 진전됨에 따라 위상 시프트 재료층에 대해 더욱 엄격한 사이즈 정밀도가 요구되고 있다. 한편, 위상 시프트 재료층의 에칭조건에 따라서는, 크롬계 차광막이 위상 시프트 재료층의 에칭시에 표면에 데미지를 입고, 이에 따라 발생된 파티클이 위상 시프트 재료층의 에칭에 영향을 미쳐 패턴결함으로서 잔존한다는 문제도 있어, 에칭조건에 대한 선정의 폭도 좁아지고 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것이다.
즉, 본 발명의 제 1 목적은 대역의 개구율 차를 갖는(로딩효과에 따른 CD 정밀도의 편차가 문제가 되는) 포토 마스크에 있어서, 고정밀도의 패턴을 드라이 에칭에 의해 에칭할 때, 로딩효과를 억제하여 높은 CD 정밀도를 얻을 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은, 마스크 면내에서 대역의 개구율 차를 갖는(로딩효과에 따른 CD 정밀도의 편차가 문제가 되는), 상기 영역에 관계없이(마스크 전면에서) 높은 CD 정밀도를 갖는 패턴을 형성할 수 있는 포토 마스크의 제조방법 및 여기에 이용되는 포토 마스크 블랭크를 제공하는 데 있다.
또, 본 발명의 제 3 목적은, 대역의 개구율 차를 갖는(로딩효과에 따른 CD 정밀도의 편차가 문제가 되는) 위상 시프트층을 갖는 하프톤형 위상 시프트 마스크 및 크롬리스형 위상 시프트 마스크를 제조함에 있어서, 에칭 마스크층으로서의 차광막을 에칭할 때, 로딩효과를 억제하여 높은 CD 정밀도를 얻을 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면, 투광성 기판 위에, 투광성 기판 위의 면내에서 대역의 개구율 차를 갖는 크롬패턴이 형성된 포토 마스크의 제조방법으로서, 투광성 기판 위에, 상기 크롬패턴을 형성하기 위한 크롬막, 상기 크롬막의 에칭에 대해 내성을 갖는 무기계 재료로 이루어진 에칭 마스크용 막 및 레지스트막을 적어도 갖는 포토 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 레지스트막에 원하는 패턴을 노광, 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하고 상기 에칭 마스크용 막에 드라이 에칭처리를 실시하여 에칭 마스크 패턴을 형성하는 공정과, 상기 에칭 마스크 패턴을 마스크로 하고, 드라이 에칭을 이용해 상기 크롬막에 드라이 에칭을 실시하여 상기 크롬패턴을 형성하는 공정을 포함하며, 상기 크롬막의 드라이 에칭은, 레지스트 패턴을 마스크로 크롬막을 할로겐 함유 가스 및 산소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스로 에칭하는 경우에 드라이 에칭의 이방성을 높이는 조건 및/또는 에칭의 에칭제 밀도를 높이는 조건으로부터 선정된 조건에서 행해지며, 상기 크롬막의 드라이 에칭 속도가 상기 에칭 마스크용 막의 드라이 에칭 속도의 10배 이상인 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법이 얻어진다.
상기 본 발명의 제 1 측면에 의한 포토 마스크의 제조방법에 있어서, 상기 포토 마스크는 투광성 기판 위에 상기 크롬패턴을 갖는 바이너리 마스크여도 된다. 상기 에칭 마스크 패턴을, 크롬패턴의 형성 후에 박리하는 공정을 더 포함할 수도 있다. 더욱이, 상기 에칭 마스크 패턴을, 반사방지기능을 갖는 막으로서 상기 크롬 패턴 위에 잔존시켜도 된다. 상기 포토 마스크가 위상 시프트 마스크이고, 상기 포토 마스크 블랭크의 상기 투광성 기판과 상기 크롬막의 사이에 위상 시프트막을 가지며, 또한 상기 크롬패턴을 형성하는 공정 이후에, 상기 크롬패턴을 마스크로 하여 상기 위상 시프트 패턴을 형성하는 공정을 포함할 수도 있다. 상기 포토 마스크가 위상 시프트 마스크이고, 상기 크롬패턴을 형성하는 공정 이후에, 상기 크롬패턴을 마스크로 하여, 상기 투광성 기판을 패터닝하여 위상 시프트용 홈을 형성하는 공정을 포함할 수도 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면, 투광성 기판 위에, 투광성 기판 위의 면내에서 대역의 개구율 차를 갖는 반투광성 위상 시프트막 패턴이 형성된 하프톤형 위상 시프트 마스크를 제조하는 포토 마스크의 제조방법으로서, 투광성 기판 위에, 상기 반투광성 위상 시프트막 패턴을 형성하기 위한 반투광성 위상 시프트막, 상기 크롬패턴을 형성하기 위한 크롬막, 상기 크롬막의 에칭에 대해 내성을 갖는 무기계 재료로 이루어진 에칭마스크용 막 및 레지스트막을 적어도 갖는 포토 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 레지스트막에 원하는 패턴을 노광, 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하고 상기 에칭 마스크용 막에 드라이 에칭 처리를 실시하여 에칭 마스크 패턴을 형성하는 공정과, 상기 에칭 마스크 패턴을 마스크로 하고, 상기 크롬막의 드라이 에칭을 실시하여 상기 크롬패턴을 형성하는 공정과, 상기 크롬패턴을 마스크로 하고 상기 반투광성 위상 시프트막에 드라이 에칭을 실시하여 반투광성 위상 시프트막 패턴을 형성하는 공정과, 크롬막 패턴의 원하는 일부 또는 전부를 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법이 얻어진다.
상기 본 발명의 제 2 측면에 의한 포토 마스크의 제조방법에 있어서, 상기 에칭 마스크 패턴을 상기 반투광성 위상 시프트막의 드라이 에칭과 함께 박리할 수도 있다. 상기 에칭 마스크 패턴을 반사방지기능을 갖는 막으로서 상기 크롬패턴 위에 잔존시킬 수도 있다. 반투광성 위상 시프트막이, 실리콘과 질소 및/또는 산소를 포함하는 재료로 이루어진 최상층을 포함할 수도 있다. 반투광성 위상 시프트막이 금속, 실리콘과 질소 및/또는 산소를 포함하는 재료로 이루어진 단층구조의 막일 수도 있다.
본 발명의 제 3 측면에 따르면, 투광성 기판 위에, 투광성 기판 위의 면내에서 대역의 개구율 차를 갖는 투광성 위상 시프트 패턴이 형성된 크롬리스형 위상 시프트 마스크를 제조하는 포토 마스크의 제조방법으로서, 투광성 기판 위에, 상기 크롬패턴을 형성하기 위한 크롬막, 상기 크롬막의 에칭에 대해 내성을 갖는 무기계 재료로 이루어진 에칭 마스크용 막 및 레지스트막을 적어도 갖는 포토 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 레지스트막에 원하는 패턴을 노광, 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하고 상기 에칭 마스크용 막에 드라이 에칭 처리를 실시하여 에칭 마스크 패턴을 형성하는 공정과, 상기 에칭 마스크 패턴을 마스크로 하고, 상기 크롬막에 드라이 에칭을 실시하여 상기 크롬패턴을 형성하는 공정과, 상기 크롬패턴을 마스크로 하고 상기 투광성 기판에 드라이 에칭을 실시하여 상기 투광성 위상 시프트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 크롬패턴의 원하는 일부 또는 전부를 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법이 얻어진다.
상기 본 발명의 제 3 측면에 의한 포토 마스크의 제조방법에 있어서, 상기 에칭 마스크 패턴을 상기 투광성 기판의 드라이 에칭과 함께 박리할 수도 있다. 또한, 상기 에칭 마스크 패턴을 반사방지기능을 갖는 막으로서 상기 크롬 패턴 위에 잔존시킬 수도 있다.
상기 본 발명의 제 1 내지 제 3 측면에 의한 포토 마스크의 제조방법에 있어서, 상기 에칭 마스크 패턴을 형성하는 공정에서 잔존한 레지스트 패턴을, 상기 크롬패턴을 형성하는 공정 이전에 박리하는 공정을 포함하여도 무방하다. 상기 무기계 재료로 이루어진 에칭 마스크용 막은, 몰리브덴, 실리콘, 탄탈, 텅스텐 중 어느 하나를 적어도 포함하는 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 크롬패턴을 형성하는 공정에 있어서, 상기 크롬막의 에칭속도가 상기 에칭 마스크 패턴의 에칭속도의 10배 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 4 측면에 따르면, 투광성 기판 위에, 원하는 개구를 갖는 반투광성 위상 시프트막 패턴이 형성된 하프톤형 위상 시프트 마스크를 제조하기 위한 소재가 되는 포토 마스크 블랭크로서, 투광성 기판 위에 반투광성 위상 시프트막과, 크롬막과, 크롬막의 드라이 에칭에 대해 내성을 갖는 무기계 재료로 이루어진 에칭 마스크용 막이 순서대로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크가 얻어진다.
상기 본 발명의 제 4 측면에 의한 포토 마스크 블랭크에 있어서, 반투광성 위상 시프트막이, 실리콘과 질소 및/또는 산소를 포함하는 재료로 이루어진 최상층을 포함할 수도 있다. 반투광성 위상 시프트막이 금속, 실리콘과 질소 및/또는 산소를 포함하는 재료로 이루어진 단층구조의 막일 수도 있다. 상기 에칭 마스크용 막이, 상기 반투광성 위상 시프트막의 드라이 에칭에서 함께 박리할 수 있는 재료여도 된다. 상기 에칭 마스크용 막은 반사방지기능을 갖는 막이어도 무방하다.
본 발명에서는 크롬막의 에칭 마스크로서, 크롬막의 에칭에 대해 내성을 갖는 무기계 재료로 이루어진 에칭 마스크 패턴을 이용한다.
통상적으로 드라이 에칭은, 이온과 라디칼을 발생시키며 이들 에칭제를 에칭 대상물과 반응시킴으로써 이루어지는데, 일반적으로 염소계 가스(가령 Cl2)와 산소계 가스(가령 O2)의 혼합가스를 드라이 에칭 가스로서 이용한 크롬막의 드라이 에칭에서는, 라디칼이 주체가 되어 반응하는 것으로 생각된다. 라디칼 주체의 드라이 에칭이란, 에칭제로서 이온보다 라디칼이 많이 생성되도록 제어하여, 이들을 에칭 대상물과 반응시키는 방법을 말한다. 크롬막의 드라이 에칭에서는, 라디칼에 의한 등방성 에칭성분이나, 산소 라디칼 등에 의한 레지스트의 등방성 에칭에 의한 산소 라디칼의 소비 등이 원인이 되어, 마스크 면내의 대역의 개구율 차를 갖는 마스크를 제조할 때, 크롬막의 에칭 면적에 차이가 발생하고 레지스트 패턴의 피복율에 차이가 발생하여 로딩효과가 발생하는 것으로 생각된다. 한편, 상기 무기계 재료로 이루어진 에칭 마스크 패턴을 마스크로 크롬막의 에칭을 실시할 경우, 에칭 마스크 패턴으로서, 최적의 조건에서 드라이 에칭하여 형성한 크롬막 패턴에 비해 로딩효과의 영향이 적고 CD 정밀도의 편차가 적은 패턴으로 함으로써, 그 패턴형상이 전사된 크롬막 패턴은, 종래보다 로딩효과의 영향이 적고 CD 정밀도의 편차가 적은 패턴을 얻을 수 있다. 이러한 에칭 마스크 패턴을 얻기 위해서는, 가령 다음과 같은 세 가지 방법을 들 수 있다.
제 1 방법으로는, 무기계 에칭 마스크 패턴(무기계 에칭 마스크층)의 재료와 드라이 에칭 가스의 종류 및 조건의 선정에 있어서, 이온이 주체가 되어 반응하는 드라이 에칭이 가능한 조합으로 하는 방법을 들 수 있다. 이온이 주체인 드라이 에칭이란, 에칭제로서 라디칼보다 이온이 많이 생성되도록 제어하여 이것을 에칭 대상물과 반응시키는 방법을 말한다. 이온 주체의 드라이 에칭은, 라디칼 주체의 드라이 에칭과 비교하여 이방성의 에칭이 행해지는 경향이 있기 때문에, 에칭에서의 패턴의 CD 시프트량을 저감시킬 수 있게 된다. 더욱이, 이온 주체의 드라이 에칭은, 이방성 에칭성분이 높고 우수한 단면형상의 패턴이 형성되기 쉬운 에칭이다. 이와 같이 이온 주체의 드라이 에칭에 이용되는 가스로는 가령, SF6, CF4, C2F6, CHF3과 같은 불소계 가스, 이들과 He, H2, N2, Ar, C2H4, O2 등의 혼합가스, 혹은 Cl2, CH2Cl2 등의 염소계 가스 또는 이들과 He, H2, N2, Ar, C2H4 등의 혼합가스를 이용할 수 있다.
제 2 방법으로서, 무기계 에칭 마스크 패턴(무기계 에칭 마스크용 막)의 재료와 드라이 에칭 가스의 종류 및 조건의 선정에 있어서, 상기 레지스트막과의 에칭 선택비(무기계 에칭 마스크 패턴 재료의 에칭속도/레지스트의 에칭속도)를, 크롬막의 최적의 에칭조건에서의 크롬막 패턴(크롬막)과 레지스트막의 에칭 선택비보다 크게 하는 방법을 들 수 있다. 상기 선택비를 크게 함으로써, 에칭에서의 패턴의 CD 시프트량을 저감시킬 수 있게 된다. 이 경우, (무기계 에칭 마스크 패턴 재료의 에칭속도/레지스트의 에칭속도)가 2 이상인 것이 바람직하다.
제 3 방법으로는, 에칭 마스크 패턴의 막두께를 크롬막의 막두께보다 얇게 하는 방법을 들 수 있다. 크롬막은 기본적으로 에칭 마스크 패턴을 마스크로 에칭하기 때문에, 크롬막의 에칭에 필요한 레지스트 패턴의 두께를 고려할 필요가 없다. 그 결과, 에칭 마스크 패턴을 보다 얇은 막으로 함으로써, 그 에칭에 필요한 레지스트의 막두께를 얇게 할 수 있게 되어, 해상성이 높은 에칭 마스크 패턴이 얻어진다. 즉, 레지스트 패턴이 얇으면, 보다 우수한 패턴 단면형상의 레지스트 패턴을 형성할 수 있고, 그 레지스트 패턴을 이용하여 형성한 에칭 마스크 패턴의 CD 정밀도도 향상된다. 또, 상술한 바와 같이 크롬 패턴의 드라이 에칭은, 기본적으로는 에칭 마스크 패턴만 이용하여 실행할 수 있기 때문에, 크롬막의 에칭시에 얇은 레지스트의 패턴만이 잔존하는 적은 레지스트의 존재 하로 하거나, 혹은 레지스트 박리공정을 수행함으로써 레지스트가 없는 상태로 할 수가 있기 때문에, 레지스트 패턴에 의한 산소 라디칼의 소비가 원인이라고 생각되는 로딩효과를 더욱 저감시킬 수 있다. 이 경우, 에칭 마스크층의 막두께는 5 내지 30nm으로 하는 것이 바람직하다.
또, 상술한 제 1 내지 제 3의 방법은 각각의 방법을 채용하는 것뿐만 아니라, 복수의 방법을 동시에 채용할 수도 있다.
이와 같이 본 발명에서는, 이러한 로딩효과의 영향이 적고 CD 정밀도의 편차가 양호한 패턴을 갖는 에칭 마스크 패턴을 마스크로 하여 크롬막에 드라이 에칭처리를 실시함으로써, 종래 크롬막의 드라이 에칭중에 패턴형상이 악화되는 레지스트 패턴을 마스크로 하여 실시하는 방법에 비해, 크롬패턴의 패턴 정밀도(CD 정밀도 및 그 편차)가 훨씬 향상된다.
더욱이, 본 발명에서는 크롬막의 드라이 에칭에 있어서, 레지스트 패턴을 마스크로 크롬막을 에칭할 경우에 허용할 수 없는 정도로 레지스트 패턴에 대해 데미지가 발생하는 것과 같은 조건으로부터 선정된 조건에서 실시한다. 레지스트 패턴에 대한 데미지가 커지는 조건으로는, 에칭의 이방성이 높은 조건을 들 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 크롬은 등방성 에칭성분이라 생각되는 라디칼이 주체인 에칭인데, 드라이 에칭 조건을 제어함에 따라 이온성을 높일 수 있으며, 그 결과, 이방성을 높일 수가 있다. 이와 같이 이방성을 높이는 것은, 레지스트 패턴에 데미지를 주기 쉽게 하는 조건이기 때문에, 종래의 레지스트 패턴을 마스크로 한 크롬막의 에칭에서는 채용할 수 없었다. 그러나, 본 발명에서는 에칭 마스크 패턴이 마스크가 되기 때문에, 레지스트 패턴에 대한 데미지를 고려할 필요가 없어져 이러한 조건을 채용할 수 있게 되었다. 이방성을 높임에 따라 패턴 단면형상의 수직성이 늘어날 뿐만 아니라, 다소의 로딩효과에 의해 마스크 면내에서 에칭속도에 편차가 발생한 경우에도, 패턴의 사이드 에칭이 진행되기 어려워 면내에 CD 시프트량의 편차가 저감된다. 더욱이, 크롬막 패턴의 단면형상을 수직으로 하기 위해 수행되는 오버 에칭에 대해서도, 패턴의 사이드 에칭량이 적기 때문에, 오버 에칭에 의한 패턴의 CD 시프트량을 종래에 비해 현저히 억제할 수 있게 된다.
또한, 레지스트 패턴에 대한 데미지가 커지는 조건으로는, 에칭제의 밀도를 늘리는 조건을 들 수 있다. 로딩효과를 저감시키는 방법으로서, 에칭제의 밀도를 늘리는 드라이 에칭 조건을 채용함으로써 에칭제의 이용효율을 면내에서 일정하게 유지하는 방법을 고려할 수 있는데, 이 조건도 레지스트 패턴에 데미지를 주기 쉽게 하는 조건이기 때문에, 종래의 레지스트 패턴을 마스크로 한 크롬막의 에칭에서는 채용할 수가 없었다. 특히, 이방성을 높인 조건에서, 에칭제의 밀도를 늘리는 드라이 에칭 조건은, 레지스트 패턴에 대한 데미지가 현저히 발생하기 때문에 결코 채용되지 않았다. 본 발명에서는 에칭 마스크 패턴이 마스크가 되기 때문에, 레지스트 패턴에 대한 데미지를 고려할 필요가 없어져, 이러한 조건을 채용할 수 있게 되었다.
이와 같이 본 발명에서는 종래 채용할 수 없었던, 로딩효과를 억제하여 CD 정밀도를 향상시키는 크롬막의 드라이 에칭 조건을 채용할 수 있게 되어, 크롬막의 드라이 에칭 조건의 제어성에 대한 폭을 넓힐 수 있게 되었다.
또, 크롬막의 드라이 에칭에 있어서 이방성이 높은 조건이란, 라디칼 주체의 드라이 에칭에서 이온성을 높이는 조건을 이용함으로써 얻을 수가 있다. 이온성을 높이는 조건으로는, 이온과 라디칼이 거의 동등해지는 정도까지 이온성을 높인 조건으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 드라이 에칭에 있어서, 이온성을 높인 라디칼 주체의 드라이 에칭을 실시할 때의 에칭제에 대한 제어방법으로서, 각종 드라이 에칭 조건(가령 챔버내 압력, 가스유량, RF 파워 등)을 제어하는 방법을 들 수 있다. 즉, 가스 종류에 따라 이온 주체 혹은 라디칼 주체의 드라이 에칭이 결정되는 것이 아니라, 동일한 종류의 가스를 이용하여도, 드라이 에칭 조건의 제어에 따라 이온 주체 및 라디칼 주체의 양방의 드라이 에칭을 실시할 수가 있다. 또한, 에칭제의 밀도를 높이는 방법으로서도 각종 드라이 에칭 조건(가령, 챔버내 압력, 가스유량, RF 파워 등)을 제어하는 방법에 의해 실행할 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서 레지스트막의 막두께는, 드라이 에칭에서의 상기 무기계 에칭 마스크층과의 관계에 의존하는데, 상기 무기계 에칭 마스크층 및 상기 차광막의 막조성 및 막두께를 고려하여도 무방하다. 상기 레지스트막은 적어도 상기 무기계 에칭 마스크층의 에칭완료(오버에칭을 포함함)와 동시 혹은 그 이후까지 레지스트막이 남을 정도의 막두께가 필요하며, 상기 차광막의 에칭완료(오버에칭을 포함함)시까지 레지스트막이 남는 정도의 막두께로 하여도 무방하다. 구체적으로는 50nm 내지 500nm인 것이 바람직하다.
상기 레지스트 패턴은 상기 크롬막 패턴의 형성 전에 제거하여도 무방하다. 이 경우, 상기 크롬막 패턴은 상기 무기계 에칭 마스크 패턴만 마스크로 하여 형성한다.
상기 크롬막은, 상기 라디칼 주체의 드라이 에칭에 있어서, 상기 무기계 에칭 마스크 패턴재료와의 에칭 선택비가 10 이상(차광막의 에칭속도가 무기계 에칭 마스크 패턴 재료의 에칭속도에 비해 10배 이상)인 것이 바람직하다. 상기 크롬막과의 드라이 에칭의 관계에서, 상기 무기계 에칭 마스크 패턴의 막두께는 상기 크롬막의 막두께에 의존하는데, 상기 크롬막의 에칭종료(오버에칭을 포함함)와 동시 혹은 그 이후까지 상기 무기계 에칭 마스크 패턴이 남을 정도의 막두께가 필요하며, 구체적으로는 5nm 내지 100nm인 것이 바람직한데, 에칭마스크의 박막화를 고려한 경우에는 5 내지 30nm으로 하는 것이 바람직하다.
상기 무기계 에칭 마스크 패턴은, 크롬막 패턴을 형성한 후, 드라이 에칭 또는 습식 에칭 등의 방법에 의해 제거할 수도 있다. 또, 반사방지효과를 발휘하는 막조성 및 막두께로 상기 무기계 에칭 마스크층을 구성한 경우, 상기 무기계 에칭 마스크 패턴은 제거하지 않고 반사방지막으로서 이용할 수도 있다. 이러한 구성에 의해, 노광시에 발생하는 투영계에서의 다중반사의 영향을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.
또한, 상기 투광성 기판과 상기 차광막의 사이에 반사방지막을 형성할 수도 있다. 이러한 구성에 의해, 노광시에 발생하는 조명계에서의 다중반사의 영향을 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 이 경우, 무기계 에칭 마스크 패턴을 제거하는 공정이 불필요해진다는 점에서 바람직하다.
본 발명에서 상기 차광막은 노광 광, 가령 KrF 엑시머레이저, ArF 엑시머레이저 또는 F2 엑시머레이저 등에 의해 얻어지는 노광 광에 대하여, 소정의 차광효과를 발휘하도록 막조성 및 막두께가 구성되어 이루어진다. 여기서, KrF 엑시머레이저의 파장은 약 248nm, ArF 엑시머레이저의 파장은 약 193nm, F2 엑시머레이저의 파장은 약 157nm이다.
본 발명에서 상기 차광막은, 각각 균일한 조성의 막, 막두께 방향으로 순서대로 조성변조하는 경사 조성막 중의 어느 것이어도 무방하다.
또한, 상기 크롬막이란, 크롬이 주체가 되어 구성된 막임을 의미하며, Cr 단일체의 막으로 한정되지 않고, CrO(크롬, 산소를 포함함을 의미하며 이들의 함유율을 규정하는 것은 아니다. 이하 동일), CrN, CrC, CrCO, CrCN, CrON, CrCON 등의 단층, 복수층, 조성경사막 등도 포함하는 것이다.
크롬막의 에칭에서 이용되는 드라이 에칭 가스는 통상적으로 할로겐함유 가스와 산소함유 가스가 이용된다. 할로겐 함유 가스로는 Cl2가 가장 일반적이며, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3 등을 들 수 있다. 그 밖에 브롬, 요오드를 포함하는 가스도 이용할 수 있다. 또, 산소함유 가스로는 O2가 가장 일반적이지만, CO2, CO 등이어도 무방하다.
상기 각 구성의 방법에 의한 포토 마스크의 제조방법에 있어서, 각종 막의 형성방법은 한정되지 않는다. 인라인형, 매엽식, 배치(batch)식 등의 스퍼터장치를 이용하여 형성할 수 있고, 막의 형성은 투광성 기판 위의 모든 막을 동일한 장치에 의해, 혹은 복수의 장치를 조합하여 형성할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 무기계 에칭 마스크 패턴(무기계 에칭 마스크층)의 재료는 몰리브덴, 실리콘, 탄탈 및 텅스텐 중 어느 하나를 적어도 포함하는 재료로 이루어지는 포토 마스크의 제조방법이 제공된다.
상기 무기계 에칭 마스크 패턴의 재료로서, 가령 Mo 단일체, MoSi, MoSiO, MOSiN, MoSiON, Si 단일체, SiO, SiN, SiON, Ta 단일체, TaB, W, WSi, TaSi 혹은 비정질 탄소 등을 들 수 있다.
본 발명에서는 투광성 기판 위에, 차광성 크롬패턴이 형성된 바이너리 마스크 뿐만 아니라, 크롬패턴을 마스크로 하여 에칭되는 위상 시프트 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 제조방법에도 적용할 수 있다.
위상 시프트 마스크로는 위상 시프트층을 반투광성으로 한 하프톤형 위상 시프트 마스크가 있다. 하프톤형 위상 시프트 마스크로는 단층형과 다층형을 들 수 있다.
단층형 하프톤형 위상 시프트 마스크는, 투광성 기판 위에 반투명성 위상 시프트 패턴이 형성된 것으로서, 반투명성 위상 시프트 패턴을 형성할 때 마스크층으로서 이용되는 크롬막 패턴의 패턴 형성에 무기계 에칭 마스크 패턴을 이용할 수가 있다(양태 A).
또한, 다층형 하프톤형 위상 시프트 마스크의 제조방법으로는, 가령 상기 무기계 에칭 마스크 패턴을 위상 시프트 효과를 발휘하는 막 조성 및 막두께로 구성하고, 또한 상기 크롬막 패턴을 광 반투과 효과를 발휘하는 막조성 및 막두께로 구성함으로써, 2층형 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다(양태 B).
또, 2층형 하프톤형 위상 시프트 마스크의 다른 예로서, 투명기판 위에 위상 시프트층과 얇은 크롬막으로 이루어진 반투명 위상 시프트 패턴을 갖는 것이 있다. 이 예의 경우, 하층의 위상 시프트막의 패턴형성에 이용되는 얇은 크롬패턴의 패턴형성시에, 무기계 에칭 마스크 패턴을 이용할 수 있다. 이 경우, 무기계 에칭 마스크 패턴을 차광기능을 갖도록 선정하고, 차광기능을 필요로 하는 부분에 대해 무기계 에칭 마스크 패턴이 남도록 부분 제거할 수가 있다(양태 C).
또한, 다층형 하프톤형 위상 시프트 마스크는, 반투명 위상 시프트 패턴이 다층구조이며 다층을 맞추어 원하는 투과율과 위상차를 갖는 것으로서, 2층형의 예로는, 투광성 기판 위에 투과율 조정층과 위상 시프트층으로 이루어진 반투명 위상 시프트 패턴을 갖는 것이 있다. 이 예의 경우에는, 최상층의 위상 시프트층의 패턴형성에 이용되는 크롬 패턴의 패턴형성시에, 무기계 에칭 마스크 패턴을 이용할 수 있다(양태 D).
또, 본 발명에서는 소위 기판 식각형의 위상 시프트 마스크를 제조할 수도 있다.
예컨대, 상기 크롬막 패턴을 광 반투과 효과를 발휘하는 막조성 및 막두께로 구성하고, 표출되어 있는 투광성 기판의 일부 혹은 전부를, 크롬패턴의 투과광과 소정의 위상차를 갖도록 에칭함으로써, 이른바 식각형 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있다(양태 E).
또, 이른바 기판 식각형 위상 시프트 마스크의 다른 예로서, 라인 & 스페이스 형상의 크롬막 패턴이 표출되고 또한 인접해 있는 투광성 기판의 한쪽을 다른 쪽과 소정의 위상차를 갖도록 에칭하여 형성된, 이른바 식각형의 위상 시프트 마스크(레벤슨 마스크)가 있는데, 기판을 파낼 때의 마스크로서 사용하는 크롬패턴의 패턴형성에 있어서 무기계 에칭 마스크 패턴을 이용할 수 있다(양태 F).
또한, 위상 시프트 마스크의 다른 예로서, 가령 투명 기판 위에, 위상차가 거의 제로인 반투광성 크롬막 패턴에 의해 개구패턴과 그 주변의 보조패턴이 형성되고, 상기 개구패턴과의 위상차가 거의 180°가 되도록 상기 보조패턴의 기판을 파낸 마스크이다. 이 마스크에서는, 기판의 에칭에 있어서 마스크로서 사용되는 크롬패턴의 패턴형성에 무기계 에칭 마스크 패턴을 이용할 수가 있다. 이 경우, 무기계 에칭 마스크 패턴을 차광기능을 가지도록 선정하고, 차광기능을 필요로 하는 부분에 대해 무기계 에칭 마스크 패턴이 남도록 부분 제거할 수 있다(양태 G).
또, 위상 시프트 마스크의 다른 예로서, 가령 투명기판 위에 위상차가 거의 180°인 반투광성 위상 시프트막에 의해, 개구패턴과 그 주변의 보조패턴이 형성되고, 상기 보조패턴과의 위상차가 거의 180°가 되도록 상기 개구패턴의 기판을 파낸 마스크이다. 이 마스크에서는, 반투광성 위상 시프트막 및/또는 기판의 에칭에 있어서 마스크로서 사용되는 크롬패턴의 패턴형성에 무기계 에칭 마스크 패턴을 이용할 수 있다(양태 H).
또한, 위상 시프트 마스크의 다른 예로서, 가령 투광성 기판이, 소정의 패턴형상으로 소정의 위상차를 가지도록 에칭된 이른바 크롬리스 타입의 위상 시프트 마스크가 있으며, 기판의 에칭시에 마스크로서 이용되는 크롬막의 패턴형성에 무기계 에칭 마스크 패턴을 이용할 수 있다(양태 I).
한편, 상기 양태 A, D, E, F, H, I에서 무기계 에칭 마스크 패턴은 반사방지막으로서 남길 수도 있다.
특히, 하프톤형 위상 시프트 마스크와 크롬리스형 위상 시프트 마스크에서는, 무기계 에칭 마스크를 이용함으로써 로딩효과의 저감이 도모될 뿐만 아니라, 위상 시프트층 또는 기판의 에칭시에 무기계 에칭 마스크가 크롬막의 보호층으로서 기능하기 때문에, 크롬막 표면의 데미지를 저감시키고, 이로써 발생된 파티클이 위상 시프트 재료층의 에칭에 의해 전사되어 패턴결함으로서 잔존한다는 문제를 현저히 저감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 관계된 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 실시예에서 작성한 레지스트 패턴의 모식도.
도 3은 본 발명의 제 3 및 제 4 실시예에 관계된 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[제 1 실시예]
도 1을 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법에 관해 설명한다.
먼저, 석영으로 이루어진 기판을 경면(鏡面) 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써, 6인치 × 6인치 × 0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다.
이어서 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타겟이 배치된 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 투광성 기판(1) 위에 차광성 크롬막(2)을 형성하였다(도 1(a) 참조).
구체적으로는, 먼저 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar : N2 = 72 : 28[체적%], 압력 0.3[Pa])속에서 반응성 스퍼터링을 수행함으로써 막두께 20[nm]의 CrN막을 형성하였다.
계속해서, 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)의 혼합가스 분위기(Ar : CH4 = 96.5 : 3.5[체적%], 압력 0.3[Pa])속에서 반응성 스퍼터링을 수행함으로써 CrN막 위에 막두께 37[nm]의 CrC막을 형성하였다.
이어서, 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합가스 분위기(Ar : NO = 87.5 : 12.5[체적%], 압력 0.3[Pa])속에서 반응성 스퍼터링을 수행함으로써, CrN막 위에 막두께 15[nm]의 CrON막을 형성하였다.
이상의 CrN막, CrC막 및 CrON막은 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 연속적으로 형성한 것으로서, 이들 CrN, CrC 및 CrON을 포함하여 이루어지는 차광성 크롬막(2)은, 그 두께방향을 향해 당해 성분이 연속적으로 변화하여 구성되어 있다.
이어서, 차광성 크롬막(2) 위에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합타겟(Mo : Si = 20 : 80[mol%])을 이용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar : N2 = 10 : 90[체적%], 압력 0.3[Pa])속에서 반응성 스퍼터링을 수행함으로써, 막두께 92[nm]의 MoSiN계의 무기계 에칭 마스크용 막(3)을 형성하였다(도 1(b) 참조).
이어서, 무기계 에칭 마스크용 막(3) 위에, 포지티브형 전자선 레지스트(4, ZEP7000 : 닛폰제온사 제품)를 스핀코트법에 의해 막두께가 400[nm]이 되도록 도포하였다(도 1(c) 참조).
이상의 과정을 통해 투광성 기판(1) 위에, 차광성 크롬막(2)과 MoSiN계의 무기계 에칭 마스크용 막(3)과 레지스트(4)가 순서대로 형성된 포토 마스크 블랭크(11)를 준비하였다.
이어서, 레지스트(4)에 대하여, 닛폰덴시사의 제품인 JBX9000에 의해 전자선 묘화(描畵)하고 현상하여, 도 2와 같은 레지스트 패턴(41 ; 0.4㎛의 라인 & 스페이스)을 형성하였다(도 1(d) 참조).
작성된 레지스트 패턴(41)은 면내에 동일 패턴으로 이루어지는 A부와 B부를 가지며, A부를 포함하는 소정 면적의 영역은 주위의 레지스트가 제거되지 않고 표면에 남아 있으며, B부를 포함하는 동일한 소정 면적의 영역(도면에서 백색부분)은 주위의 레지스트가 제거되어 표면에 무기계 에칭 마스크용 막(3)이 나타나 있다. 즉, A부와 B부의 패턴을 비교함으로써, 마스크 면내에서 대역의 개구율 차를 갖는 패턴영역이 혼재하는 경우의 CD특성을 평가할 수가 있다.
그리고, 얻어진 레지스트 패턴(41)의 사이즈를 호론사 제품인 CD-SEM(EMU-220)을 이용하여 A부 및 B부에서 각각 측정하였다.
이어서, 레지스트 패턴(41)을 마스크로 하여 무기계 에칭 마스크용 막(3)을, SF6과 He의 혼합가스를 이용해 압력 : 5[mmTorr]의 조건에서 이온성 주체의 드라이 에칭을 실시하여, 무기계 에칭 마스크 패턴(31)을 형성하였다(도 1(e) 참조).
이어서, 레지스트 패턴(41) 및 무기계 에칭 마스크 패턴(31)을 마스크로 하고, 차광성 크롬막(2)을, Cl2와 O2의 혼합가스를 이용하여 압력 : 3mmTorr의 조건에서 이온성을 제한없이 높인(= 이온과 라디칼이 거의 동등해지는 정도까지 이온성을 높인) 라디칼 주체의 드라이 에칭을 실시하여, 차광성 크롬패턴(21)을 형성하였다(도 1(f) 참조).
이어서, 레지스트 패턴(41) 및 무기계 에칭 마스크 패턴(31)을 박리하고, 그 후 소정의 세정을 실시하여 포토 마스크(10)를 얻었다(도 1(g) 참조).
그리고, 얻은 차광성 크롬패턴(21)의 사이즈를, 레지스트 패턴(41)과 마찬가지로 CD-SEM을 이용해 A부 및 B부에서 각각 측정하였다. 그 결과, A부와 B부에서의 사이즈 변환차(레지스트 패턴(41)과 차광성 크롬패턴(21)의 사이즈 차)의 차는 놀랍게도 5nm였으며, 매우 양호한 CD 특성으로 포토 마스크(10)를 제조할 수 있었다.
[제 2 실시예]
도 1을 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법에 관해 설명한다. 제 2 실시예는, 제 1 실시예에서 레지스트 패턴(41)을 제거한 후에 무기계 에칭 마스크 패턴(31)만 마스크로 하여, 차광성 크롬막(2)의 에칭을 실시한 것 이외에는 제 1 실시예와 동일한 조건에서 포토 마스크를 제조하였다.
상세하게는, 먼저 석영으로 이루어진 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치 × 6인치 × 0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다.
이어서 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타겟이 배치된 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 투광성 기판(1) 위에 차광성 크롬막(2)을 형성하였다(도 1(a) 참조).
구체적으로는, 먼저 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar : N2 = 72 : 28[체적%], 압력 0.3[Pa])속에서 반응성 스퍼터링을 수행함으로써 막두께 20[nm]의 CrN막을 형성하였다.
계속해서, 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)의 혼합가스 분위기(Ar : CH4 = 96.5 : 3.5[체적%], 압력 0.3[Pa])속에서 반응성 스퍼터링을 수행함으로써 CrN막 위에 막두께 37[nm]의 CrC막을 형성하였다.
이어서, 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합가스 분위기(Ar : NO = 87.5 : 12.5[체적%], 압력 0.3[Pa])속에서 반응성 스퍼터링을 수행함으로써, CrN막 위에 막두께 15[nm]의 CrON막을 형성하였다.
이상의 CrN막, CrC막 및 CrON막은 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 연속적으로 형성한 것으로서, 이들 CrN, CrC 및 CrON을 포함하여 이루어지는 차광성 크롬막(2)은 그 두께방향을 향해 당해 성분이 연속적으로 변화하도록 구성되어 있다.
이어서, 차광성 크롬막(2) 위에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합타겟(Mo : Si = 20 : 80[mol%])을 이용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar : N2 = 10 : 90[체적%], 압력 0.3[Pa])속에서 반응성 스퍼터링을 수행함으로써, 막두께 92[nm]의 MoSiN계의 무기계 에칭 마스크용 막(3)을 형성하였다(도 1(b) 참조).
이어서, 무기계 에칭 마스크용 막(3) 위에, 포지티브형 전자선 레지스트(4 ; ZEP7000 : 닛폰제온사 제품)를 스핀코트법에 의해 막두께가 400[nm]이 되도록 도포하였다(도 1(c) 참조).
이상의 과정을 통해 투광성 기판(1) 위에, 차광성 크롬막(2)과 MoSiN계의 무기계 에칭 마스크용 막(3)과 레지스트(4)가 순서대로 형성된 포토 마스크 블랭크(11)를 준비하였다.
이어서, 레지스트(4)에 대하여, 닛폰덴시사의 제품인 JBX9000에 의해 전자선 묘화(描畵)하고 현상하여, 도 2와 같은 레지스트 패턴(41 ; 0.4㎛의 라인 & 스페이스)을 형성하였다(도 1(d) 참조).
작성된 레지스트 패턴(41)은, 면내에 동일 패턴으로 이루어지는 A부와 B부를 가지며, A부를 포함하는 소정 면적의 영역은 주위의 레지스트가 제거되지 않고 표면에 남아 있으며, B부를 포함하는 동일한 소정 면적의 영역(도면에서 백색부분)은 주위의 레지스트가 제거되어 표면에 무기계 에칭 마스크용 막(3)이 나타나 있다. 즉, A부와 B부의 패턴을 비교함으로써, 마스크 면내에서 대역의 개구율 차를 갖는 패턴영역이 혼재하는 경우의 CD특성을 평가할 수가 있다.
그리고, 얻어진 레지스트 패턴(41)의 사이즈를 호론사 제품인 CD-SEM(EMU-220)을 이용하여 A부 및 B부에서 각각 측정하였다.
이어서, 레지스트 패턴(41)을 마스크로 하여 무기계 에칭 마스크용 막(3)을, SF6과 He의 혼합가스를 이용해 압력 : 5[mmTorr]의 조건에서 이온성 주체의 드라이 에칭을 실시하여, 무기계 에칭 마스크 패턴(31)을 형성하였다(도 1(e) 참조).
이어서, 레지스트 패턴(41)을 제거한 후, 무기계 에칭 마스크 패턴(31)만 마스크로 하여 차광성 크롬막(2)을, Cl2와 O2의 혼합가스를 이용해 압력 : 3mmTorr의 조건에서 이온성을 제한없이 높인(= 이온과 라디칼이 거의 동등해지는 정도까지 이온성을 높인) 라디칼 주체의 드라이 에칭을 실시하여, 차광성 크롬패턴(21)을 형성하였다(도 1(f) 참조).
이어서, 무기계 에칭 마스크 패턴(31)을 박리하고, 그 후 소정의 세정을 실시하여 포토 마스크(10)를 얻었다(도 1(g) 참조).
그리고, 얻은 차광성 크롬패턴(21)의 사이즈를, 레지스트 패턴(41)과 마찬가지로 CD-SEM을 이용해 A부 및 B부에서 각각 측정하였다. 그 결과, A부와 B부에서의 사이즈 변환차(레지스트 패턴(41)과 차광성 크롬패턴(21)의 사이즈 차)의 차는 놀랍게도 1nm였으며, 매우 양호한 CD특성으로 포토 마스크(10)를 제조할 수 있었다.
[제 1 비교예]
제 1 비교예는, 제 1 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법에서 무기계 에칭 마스크용 막(3)을 형성하지 않고 포토 마스크를 제조하는 방법이다.
먼저, 석영으로 이루어진 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치 × 6인치 × 0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다.
이어서 제 1 실시예와 동일한 방법으로, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타겟이 배치된 인라인 스퍼터 장치를 이용하여, 투광성 기판(1) 위에 CrN막, CrC막 및 CrON막으로 이루어지는 차광성 크롬막(2)을 형성하였다.
이어서, 차광성 크롬막(2) 위에, 제 1 실시예와 마찬가지로 레지스트(4)를 스핀코트법에 의해 막두께가 400[nm]이 되도록 도포하였다.
이어서, 레지스트(4)에 대하여, 제 1 실시예와 마찬가지로 전자선 묘화(描畵)하고 현상하여, 제 1 실시예와 마찬가지로 도 2와 같은 레지스트 패턴(41 ; 0.4㎛의 라인 & 스페이스)을 형성하고, 얻은 레지스트 패턴(41)의 사이즈를 CD-SEM을 이용하여 A부 및 B부에서 각각 측정하였다.
이어서, 레지스트 패턴(41)을 마스크로 하여 차광성 크롬막(2)을, Cl2와 O2의 혼합가스를 이용해 압력 : 8mmTorr의 조건에서 종래의 이온성이 낮은 드라이 에칭을 실시하여, 차광성 크롬패턴(21)을 형성하였다.
이어서, 제 1 실시예와 마찬가지로 레지스트 패턴(41)을 박리하고, 그 후 소정의 세정을 실시하여 포토 마스크(10)를 얻었다.
그리고, 얻은 차광성 크롬패턴(21)의 사이즈를, 레지스트 패턴(41)과 마찬가지로 CD-SEM을 이용해 A부 및 B부에서 각각 측정하였다. 그 결과, A부와 B부에서의 사이즈 변환차(레지스트 패턴(41)과 차광성 크롬패턴(21)의 사이즈 차)의 차는 30nm로, 무기계 에칭 마스크용 막(3)을 형성해 포토 마스크를 제조한 제 1 실시예와 비교하여 CD특성이 현저히 떨어지는 것이었다.
본 발명의 제 2 실시예에서는, 비교예 1(종래예)과 비교하여 로딩효과의 억제를 현저히 달성할 수 있었으며, 1nm이라는 종래에는 상상할 수 없는 매우 양호한 CD 특성으로 포토 마스크(10)를 제조할 수 있었다.
[제 3 실시예]
도 3을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법에 관해 설명한다.
먼저, 석영으로 이루어진 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치 × 6인치 × 0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다.
이어서 투광성 기판(1) 위에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합타겟(Mo : Si = 20 : 80[mol%])을 이용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar : N2 = 10 : 90[체적%], 압력 0.3[Pa])속에서 반응성 스퍼터링을 수행함으로써 막두께 100[nm]의 MoSiN계 반투광성 위상 시프트막(5)을 형성하였다(도 3(a)).
이어서, 제 1 실시예와 동일한 방법으로, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타겟이 배치된 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 위상 시프트막(5) 위에 CrN막, CrC막 및 CrON막으로 이루어지는 차광성 크롬막(2)을 형성하였다(도 3(b)).
이어서, 차광성 크롬막(2) 위에, 제 1 실시예와 동일한 방법으로 막두께 92[nm]의 MoSiN계 무기계 에칭 마스크용 막(3)을 형성하였다(도 3(c)).
이어서, 무기계 에칭 마스크용 막(3) 위에 제 1 실시예와 마찬가지로 레지스트(4)를 스핀코트법에 의해 막두께가 400[nm]이 되도록 도포하였다(도 3 (d)).
이상의 과정을 통해 투광성 기판(1) 위에, MoSiN계 재료로 이루어진 반투광성의 위상 시프트막(5)과, Cr계 재료로 이루어진 차광성 크롬막(2)과, MoSiN계 재료로 이루어진 무기계 에칭 마스크용 막(3)과, 레지스트(4)가 순서대로 형성된 하프톤 위상 시프트형의 마스크 블랭크(11 ; 하프톤 위상 시프트 마스크 블랭크)를 준비하였다(도 3(d)).
이어서, 레지스트(4)에 대하여, 제 1 실시예와 마찬가지로 전자선 묘화(描畵)하고 현상하여, 도 2와 같은 레지스트 패턴(41 ; 0.4㎛의 라인 & 스페이스)을 형성하고, 얻은 레지스트 패턴(41)의 사이즈를 CD-SEM을 이용하여 A부 및 B부에서 각각 측정하였다(도 3(e)).
이어서, 제 1 실시예와 동일한 방법으로, 레지스트 패턴(41)을 마스크로 하여 무기계 에칭 마스크용 막(3)을 드라이 에칭하여, 무기계 에칭 마스크 패턴(31)을 형성하였다(도 3(f)).
이어서, 제 1 실시예와 동일한 방법으로 레지스트 패턴(41) 및 무기계 에칭 마스크 패턴(31)을 마스크로 하고, 차광성 크롬막(2)을 드라이 에칭하여, 차광성 크롬패턴(21)을 형성하였다(도 3(g)).
이어서, 레지스트 패턴(41), 무기계 에칭 마스크 패턴(31) 및 차광성 크롬패턴(21)을 마스크로 하고, 위상 시프트막(5)을 SF6과 He의 혼합가스를 이용해 압력 : 5mmTorr의 조건에서 드라이 에칭하여, 위상 시프트 패턴(51)을 형성하였다(도 3(h)). 이때, MoSiN계의 무기계 에칭 마스크 패턴(31)은, 위상 시프트막(5)의 드라이 에칭에 의해 레지스트가 후퇴된 부분에서 에칭되는데, 완전히 에칭될 때까지는 위상 시프트막(5)의 드라이 에칭으로부터 차광성 크롬패턴을 보호하기 때문에, 위상 시프트막(5)의 드라이 에칭에 의한 차광성 크롬패턴의 데미지로부터 발생되는 발진(發塵)을 영향이 없는 수준까지 저감시킬 수가 있다.
이어서, 레지스트 패턴(41) 및 무기계 에칭 마스크 패턴(31)을 박리하고, 계속해서 전사패턴 영역 부근의 차광성 크롬패턴(21)을 박리(전사패턴 영역 위로서 포토 마스크를 사용한 노광공정을 고려했을 때, 남기는 것이 좋은 부분의 차광성 크롬패턴은 남길 수도 있다)하고, 그 후 소정의 세정을 실시하여 하프톤 위상 시프트형의 포토 마스크(10 ; 하프톤 위상 시프트 마스크)를 얻었다(도 3 (i)).
그리고, 얻은 위상 시프트 패턴(51)의 사이즈를, 레지스트 패턴(41)과 마찬가지로 CD-SEM을 이용해 A부 및 B부에서 각각 측정하였다. 그 결과, A부와 B부에서의 사이즈 변환차(레지스트 패턴(41)과 위상 시프트 패턴(51)의 사이즈 차)의 차는 놀랍게도 4nm였으며, 매우 양호한 CD특성의 하프톤 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있었다.
[제 4 실시예]
도 3을 참조하여 본 발명의 제 4 실시예에 따른 포토 마스크의 제조방법에 관해 설명한다. 제 4 실시예는, 제 3 실시예에서 레지스트 패턴(41)을 제거한 후에 무기계 에칭 마스크 패턴(31)만 마스크로 하여 차광성 크롬막(2)의 에칭을 실시한 것 이외에는, 제 3 실시예와 동일한 조건에서 포토 마스크를 제조하였다.
상세하게는, 먼저 석영으로 이루어진 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치 × 6인치 × 0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다.
이어서 투광성 기판(1) 위에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합타겟(Mo : Si = 20 : 80[mol%])을 이용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar : N2 = 10 : 90[체적%], 압력 0.3[Pa])속에서 반응성 스퍼터링을 수행함으로써, 막두께 100[nm]의 MoSiN계 반투광성 위상 시프트막(5)을 형성하였다(도 3(a)).
이어서, 제 1 실시예와 동일한 방법으로, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타겟이 배치된 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 위상 시프트막(5) 위에 CrN막, CrC막 및 CrON막으로 이루어지는 차광성 크롬막(2)을 형성하였다(도 3(b)).
이어서, 차광성 크롬막(2) 위에, 제 1 실시예와 동일한 방법으로 막두께 92[nm]의 MoSiN계 무기계 에칭 마스크용 막(3)을 형성하였다(도 3(c)).
이어서, 무기계 에칭 마스크용 막(3) 위에, 제 1 실시예와 마찬가지로 레지스트(4)를 스핀코트법에 의해 막두께가 400[nm]이 되도록 도포하였다(도 3 (d)).
이상의 과정을 통해 투광성 기판(1) 위에, MoSiN계 재료로 이루어진 반투광성의 위상 시프트막(5)과, Cr계 재료로 이루어진 차광성 크롬막(2)과, MoSiN계 재료로 이루어진 무기계 에칭 마스크용 막(3)과, 레지스트(4)가 순서대로 형성된 하프톤 위상 시프트형의 포토 마스크 블랭크(11 ; 하프톤 위상 시프트 마스크 블랭크)를 준비하였다(도 3(d)).
이어서, 레지스트(4)에 대하여, 제 1 실시예와 마찬가지로 전자선 묘화(描畵)하고 현상하여, 도 2와 같은 레지스트 패턴(41 ; 0.4㎛의 라인 & 스페이스)을 형성하고, 얻은 레지스트 패턴(41)의 사이즈를 CD-SEM을 이용하여 A부 및 B부에서 각각 측정하였다(도 3(e)).
이어서, 제 1 실시예와 동일한 방법으로 레지스트 패턴(41)을 마스크로 하고 무기계 에칭 마스크용 막(3)을 드라이 에칭하여, 무기계 에칭 마스크 패턴(31)을 형성하였다(도 3(f)).
이어서, 제 2 실시예와 동일한 방법으로 레지스트 패턴(41)을 제거한 후, 무기계 에칭 마스크 패턴(31)만을 마스크로 하고, 차광성 크롬막(2)을 드라이 에칭하여 차광성 크롬패턴(21)을 형성하였다(도 3(g)).
이어서, 레지스트 패턴(41), 무기계 에칭 마스크 패턴(31) 및 차광성 크롬패턴(21)을 마스크로 하여, 위상 시프트막(5)을 SF6과 He의 혼합가스를 이용해 압력 : 5mmTorr의 조건에서 드라이 에칭하여 위상 시프트 패턴(51)을 형성하였다(도 3(h)).
이때, MoSiN계의 무기계 에칭 마스크 패턴(31)은, 위상 시프트막(5)의 드라이 에칭에 의해 에칭되는데, 완전히 에칭될 때까지는 위상 시프트막(5)의 드라이 에칭으로부터 차광성 크롬패턴을 보호하기 때문에, 위상 시프트막(5)의 드라이 에칭에 의한 차광성 크롬패턴의 데미지로부터 발생하는 발진(發塵)을 영향이 없는 수준까지 저감시킬 수가 있다.
이어서, 레지스트 패턴(41) 및 무기계 에칭 마스크 패턴(31)을 박리하고, 계속해서 전사패턴 영역 부근의 차광성 크롬패턴(21)을 박리(전사패턴 영역 위로서 포토 마스크를 사용한 노광공정을 고려했을 때, 남기는 것이 좋은 부분의 차광성 크롬패턴은 남길 수도 있다)하고, 그 후 소정의 세정을 실시하여 하프톤 위상 시프트형의 포토 마스크(10 ; 하프톤 위상 시프트 마스크)를 얻었다(도 3 (i)).
그리고, 얻은 위상 시프트 패턴(51)의 사이즈를, 레지스트 패턴(41)과 마찬가지로 CD-SEM을 이용해 A부 및 B부에서 각각 측정하였다. 그 결과, A부와 B부에서의 사이즈 변환차(레지스트 패턴(41)과 위상 시프트 패턴(51)의 사이즈 차)의 차는 놀랍게도 2nm였으며, 매우 양호한 CD특성으로 하프톤 위상 시프트 마스크를 제조할 수 있었다.
[제 2 비교예]
제 2 비교예는, 제 3 실시예에 의한 포토 마스크의 제조방법에 있어서 무기계 에칭 마스크용 막(3)을 형성하지 않고 포토 마스크를 제조하는 방법이다.
먼저, 석영으로 이루어진 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치 × 6인치 × 0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다.
이어서 투광성 기판(1) 위에, 제 3 실시예와 마찬가지로 막두께 100[nm]의 MoSiN계 반투광성 위상 시프트막(5)을 형성하였다.
이어서, 제 3 실시예와 동일한 방법으로 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr) 타겟이 배치된 인라인 스퍼터 장치를 이용하여 위상 시프트막(5) 위에 CrN막, CrC막 및 CrON막으로 이루어지는 차광성 크롬막(2)을 형성하였다.
이어서, 차광성 크롬막(2) 위에, 제 3 실시예와 마찬가지로 레지스트(4)를 스핀코트법에 의해 막두께가 400[nm]이 되도록 도포하였다.
이어서, 레지스트(4)에 대하여, 제 3 실시예와 마찬가지로 전자선 묘화(描畵)하고 현상하여, 도 2와 같은 레지스트 패턴(41 ; 0.4㎛의 라인 & 스페이스)을 형성하고, 얻은 레지스트 패턴(41)의 사이즈를 CD-SEM을 이용하여 A부 및 B부에서 각각 측정하였다.
이어서, 비교예 1과 동일한 방법으로, 레지스트 패턴(41)을 마스크로 하여 차광성 크롬막(2)을 드라이 에칭하여 차광성 크롬패턴(21)을 형성하였다.
이어서, 레지스트 패턴(41) 및 차광성 크롬패턴(21)을 마스크로 하고, 제 3 실시예와 마찬가지로 드라이 에칭하여 위상 시프트 패턴(51)을 형성하였다.
이어서, 레지스트 패턴(41)을 박리하고, 계속해서 전사패턴 영역 부근의 차광성 크롬패턴(21)을 박리한 후, 소정의 세정을 실시하여 하프톤 위상 시프트형의 포토 마스크(10)를 얻었다.
그리고, 얻은 위상 시프트 패턴(51)의 사이즈를, 레지스트 패턴(41)과 마찬가지로 CD-SEM을 이용해 A부 및 B부에서 각각 측정하였다. 그 결과, A부와 B부에서의 사이즈 변환차의 차는 35nm로, 무기계 에칭 마스크용 막(3)을 형성하여 포토 마스크를 제조한 제 3 실시예와 비교하여 CD특성이 현저히 떨어지는 것이었다.
[제 5 실시예]
다음으로, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 크롬리스형 위상 시프트 마스크의 제조방법에 관해 설명한다.
제 5 실시예는, 제 2 실시예에서의 무기계 에칭 마스크의 박리전 상태에서 차광성 크롬막 패턴을 마스크로 기판을 파내어 크롬리스형 위상 시프트 마스크를 제조한 예이다.
먼저, 제 2 실시예와 동일한 방법으로 무기계 에칭 마스크의 박리 전의 포토 마스크를 제조하였다.
이어서, 포토 마스크(10)에서의 무기계 에칭 마스크 패턴(31)이 형성된 차광성 크롬패턴(21)을 마스크로 하여, 위상차가 대략 180°가 되는 180nm의 깊이로 기판을 에칭하였다. 이 에칭은, 드라이 에칭 가스로서 Cl2와 O2와 He의 혼합가스를 이용하여 압력 0.3Pa의 조건에서 수행되었다. 이때, MoSiN계의 무기계 에칭 마스크 패턴(31)은 기판의 드라이 에칭에 의해 에칭되는데, 완전히 에칭될 때까지는 기판의 드라이 에칭으로부터 차광성 크롬패턴을 보호하기 때문에, 기판의 드라이 에칭에 의한 차광성 크롬패턴의 데미지에서 발생되는 발진(發塵)을, 영향이 없는 수준까지 저감시킬 수 있다.
이어서, 적어도 전사영역 주변의 차광성 크롬막이 남도록 차광성 크롬패턴을 박리하고(전사패턴영역 위로서 포토 마스크를 사용한 노광공정을 고려했을 때, 남기는 것이 좋은 부분의 차광성 크롬패턴은 남길 수도 있다), 그 후 소정의 세정을 실시하여 크롬리스형 위상 시프트 마스크를 얻었다.
얻은 크롬리스형 위상 시프트 마스크에 의하면, 포토 마스크(10)의 차광성 크롬패턴(21)의 CD특성이 전사되어 매우 양호한 CD특성의 크롬리스형 위상 시프트 마스크를 제조할 수가 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 기판의 에칭에서 무기계 에칭 마스크도 동시에 에칭되기 때문에, 무기계 에칭 마스크를 박리하는 공정이 불필요하다.
한편, 본 실시예에서 기판의 에칭과 무기계 에칭 마스크 패턴의 에칭이, 동일한 에칭시간으로 종료하도록 무기계 에칭 마스크 패턴의 재료 및 막두께를 선택하였을 경우에는, 무기계 에칭 마스크 패턴의 에칭 종점의 검출에 의해, 기판 에칭의 종점을 검출할 수 있게 된다는 점에서 바람직하다.
[제 3 비교예]
제 3 비교예는, 제 1 비교예에서의 차광성 크롬막 패턴을 마스크로 기판을 파내어 크롬리스형 위상 시프트 마스크를 제조한 예이다.
먼저, 제 1 비교예와 동일한 방법으로 차광성 크롬패턴을 갖는 포토 마스크를 제조하였다.
이어서, 상기 포토 마스크에서의 차광성 크롬패턴(21)을 마스크로 하여, 위상차가 대략 180°가 되는 180nm의 깊이로 기판을 에칭하였다. 이 에칭은, 드라이 에칭 가스로서 CF4와 O2의 혼합가스를 이용하여 압력 0.68Pa의 조건에서 수행되었다. 이때, 기판의 드라이 에칭에 의한 차광성 크롬패턴의 데미지로부터 발생되는 발진(發塵)의 영향으로 인해, 기판의 파내어진 부분의 표면에 거친 부분이 확인되었다.
이어서, 적어도 전사영역 주변의 차광성 크롬막이 남도록 차광성 크롬패턴을 박리하고(전사패턴영역 위로서 포토 마스크를 사용한 노광공정을 고려했을 때, 남기는 것이 좋은 부분의 차광성 크롬패턴은 남길 수도 있다), 그 후 소정의 세정을 실시하여 크롬리스형 위상 시프트 마스크를 얻었다.
얻은 크롬리스형 위상 시프트 마스크에 의하면, 제 5 실시예에 비해 CD특성이 현저히 떨어지는 것이었다.
본 발명의 제 1 내지 제 5 실시예에서는, 이온 주체의 드라이 에칭에서 SF6과 He의 혼합가스를 이용하였지만, 적절한 드라이 에칭 조건을 설정하여 CF4, C2F6, CHF3 등의 가스 또는 이들과 He, H2, N2, Ar, C2H4, O2 등의 혼합가스를 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시예에서는, 무기계 에칭 마스크용 막에 MoSiN계의 재료를 사용하였으나, Mo 단일체, MoSi, MoSiO, MoSiN, MoSiON, Si 단일체, SiO, SiN, SiON, Ta 단일체, TaB, W, WSi, TaSi 등을 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 제 1 내지 제 5 실시예에서는, 라디칼 주체의 드라이 에칭에서 Cl2와 O2의 혼합가스를 이용하였으나, 적절한 드라이 에칭 조건을 설정함으로써 CH2Cl2와 O2의 혼합가스 또는 이들과 He, H2, N2, Ar, C2H4 등의 혼합가스를 이용하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 대역의 개구율 차를 갖는(로딩효과에 따른 CD 정밀도의 편차가 문제가 되는) 포토 마스크에 있어서, 고정밀도의 패턴을 드라이 에칭에 의해 에칭할 때, 로딩효과를 억제하여 높은 CD 정밀도를 얻을 수가 있다.
마스크 면내에서 대역의 개구율 차를 갖는(로딩효과에 따른 CD 정밀도의 편차가 문제가 되는), 상기 영역에 관계없이 (마스크 전면에서) 높은 CD 정밀도를 갖는 패턴을 형성할 수가 있다.
더욱이, 본 발명은 대역의 개구율 차를 갖는(로딩효과에 따른 CD 정밀도의 편차가 문제가 되는) 위상 시프트층을 갖는 하프톤형 위상 시프트 마스크 및 크롬리스형 위상 시프트 마스크를 제조함에 있어서, 에칭 마스크용 막으로서의 차광성 크롬막을 에칭할 때, 로딩효과를 억제하여 높은 CD 정밀도를 얻을 수 있다.

Claims (17)

  1. 투광성 기판 위에, 상기 투광성 기판 위의 면 내에서 대역의 개구율 차를 갖는 크롬 패턴이 형성된 포토 마스크의 제조방법으로서,
    상기 투광성 기판 위에, 상기 크롬 패턴을 형성하기 위한 크롬막, 상기 크롬막의 에칭에 대해 내성을 갖는 무기계 재료로 이루어진 에칭 마스크용 막, 및 레지스트막을 적어도 갖는 포토 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 레지스트막에 원하는 패턴을 노광, 현상함으로써 레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하고 상기 에칭 마스크용 막에 드라이 에칭처리를 실시하여 에칭 마스크 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 에칭 마스크 패턴을 마스크로 하고, 상기 크롬막에 드라이 에칭을 실시하여 상기 크롬 패턴을 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 크롬막의 드라이 에칭은, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 상기 크롬막을 할로겐 함유 가스 및 산소 함유 가스를 포함하는 혼합 가스로 에칭하는 경우에, 이온과 라디칼이 거의 동등해지는 정도까지 이온성을 높인 조건으로 행하고,
    상기 크롬 패턴은, 상층에 CrON을 포함하는 복수층으로 이루어지며,
    상기 에칭 마스크 패턴은, 몰리브덴, 실리콘, 탄탈 및 텅스텐 중 어느 하나를 적어도 포함하는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크 패턴은, Mo 단일체, MoSi, MoSiO, MOSiN, MoSiON, Si 단일체, SiO, SiN, SiON, Ta 단일체, TaB, W, WSi, TaSi 및 비정질 탄소 중 어느 하나로부터 선택된 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포토 마스크가, 상기 투광성 기판 위에 상기 크롬 패턴을 갖는 바이너리(binary) 마스크인 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크 패턴을, 상기 크롬 패턴 형성 후에 박리하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크 패턴을, 반사 방지 기능을 갖는 막으로서 상기 크롬 패턴 위에 잔존시키는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포토 마스크가 위상 시프트 마스크이고,
    상기 포토 마스크 블랭크의 상기 투광성 기판과 상기 크롬막 사이에 위상 시프트막을 가지며, 또한 상기 크롬 패턴을 형성하는 공정 이후에, 상기 크롬 패턴을 마스크로 하여 위상 시프트 패턴을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포토 마스크가 위상 시프트 마스크이고,
    상기 크롬 패턴을 형성하는 공정 이후에, 상기 크롬 패턴을 마스크로 하고, 상기 투광성 기판을 패터닝하여 위상 시프트용 홈을 형성하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크 패턴을 형성하는 공정에서 잔존한 상기 레지스트 패턴을, 상기 크롬 패턴을 형성하는 공정 전에 박리하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  9. 포토 마스크 블랭크로서,
    투광성 기판과,
    상기 투광성 기판 위에 형성된 크롬막과,
    상기 크롬막 위에 형성되며, 상기 크롬막의 드라이 에칭에 대해 내성을 갖는 무기계 재료로 이루어진 에칭 마스크용 막을 구비하고,
    상기 크롬막은, 상층에 CrON을 포함하는 복수층으로 이루어지며,
    상기 에칭 마스크용 막은, 몰리브덴, 실리콘, 탄탈 및 텅스텐 중 어느 하나를 적어도 포함하는 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크용 막은, Mo 단일체, MoSi, MoSiO, MOSiN, MoSiON, Si 단일체, SiO, SiN, SiON, Ta 단일체, TaB, W, WSi, TaSi 및 비정질 탄소 중 어느 하나로부터 선택된 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크용 막은, 반사 방지 기능을 갖는 막인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크용 막은, 5~30㎚의 막 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.
  13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 크롬막의 드라이 에칭 속도가 상기 에칭 마스크용 막의 드라이 에칭 속도의 10배 이상인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.
  14. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크용 막의 드라이 에칭 속도/상기 레지스트막의 에칭 속도의 선택비가 2 이상인 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.
  15. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크용 막 위에 레지스트막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 블랭크.
  16. 제 9 항에 기재된 포토 마스크 블랭크에서의 상기 크롬막을 패터닝하여, 상기 투광성 기판 위에 크롬 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 바이너리 마스크.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 바이너리 마스크는, 시스템 LSI, D-RAM 또는 액정 표시 장치의 제조에 이용되는 것을 특징으로 하는 바이너리 마스크.
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