KR20130055529A - 에칭 마스크막의 평가 방법 - Google Patents

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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

투명 기판과, 투명 기판 상에 포토마스크 패턴을 형성하기 위한 패턴 형성막과, 패턴 형성막 상에 패턴 형성막의 에칭 마스크로서 이용하는 에칭 마스크막을 구비하는 포토마스크 블랭크의 에칭 마스크막의 성능을, 포토마스크 패턴을 형성할 때에 패턴 형성막에 적용하는 에칭 조건에서의 에칭 클리어 타임(C1)과, 에칭 마스크 패턴을 형성할 때에 에칭 마스크막에 적용하는 에칭 조건에서의 에칭 클리어 타임(C2)을 측정하여, 양자의 클리어 타임비(C1/C2)에 의해 평가한다.
양호한 에칭 성능을 제공하는 에칭 마스크막을 선정할 수 있고, 이러한 에칭 마스크막을 이용한 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제작하면, 패턴 형성막으로의 포토마스크 패턴의 전사성이 양호하고, 패턴 결함이 적은 포토마스크를 얻을 수 있다.

Description

에칭 마스크막의 평가 방법 {EVALUATION OF ETCH MASK FILM}
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 블랭크의 에칭 마스크막의 평가 방법에 관한 것이며, 특히 패턴 형성막 및 그의 에칭에 이용하는 에칭 마스크막이 형성된 포토마스크 블랭크의 에칭 마스크막의 평가 방법에 관한 것이다.
최근에, 반도체 가공에 있어서는, 특히 대규모 집적 회로의 고집적화에 따라, 회로 패턴의 미세화가 점점 더 필요해지고 있고, 회로를 구성하는 배선 패턴의 세선화나, 셀을 구성하는 층간의 배선을 위한 컨택트 홀 패턴의 미세화 기술에 대한 요구가 점점 더 높아지고 있다. 그 때문에, 이들 배선 패턴이나 컨택트 홀 패턴을 형성하는 광 리소그래피에서 이용되는, 회로 패턴이 기록된 포토마스크의 제조에 있어서도, 상기 미세화에 따라 보다 미세하고 또한 정확하게 회로 패턴을 기록할 수 있는 기술이 요망되고 있다.
보다 정밀도가 높은 포토마스크 패턴을 포토마스크 기판 상에 형성하기 위해서는, 우선 포토마스크 블랭크 상에 고정밀도의 레지스트 패턴을 형성할 필요가 있게 된다. 실제의 반도체 기판을 가공할 때의 광 리소그래피는 축소 투영을 행하기 때문에, 포토마스크 패턴은 실제로 필요한 패턴 크기의 4배 정도의 크기인데, 그만큼 정밀도가 느슨해진다는 것이 아니라, 오히려 원판인 포토마스크에는 노광 후의 패턴 정밀도에 요구되는 것보다도 높은 정밀도가 요망된다.
또한, 이미 현재 행해지고 있는 리소그래피에서는, 묘화하고자 하고 있는 회로 패턴은 사용하는 광 파장을 상당히 하회하는 크기로 되어 있어, 회로의 형상을 그대로 4배로 한 포토마스크 패턴을 사용하면, 실제의 광 리소그래피를 행할 때에 생기는 광의 간섭 등의 영향으로, 레지스트막에 포토마스크 패턴대로의 형상은 전사되지 않는다. 그래서 이러한 영향을 줄이기 위하여, 포토마스크 패턴은 실제의 회로 패턴보다 복잡한 형상(이른바 OPC: 광학 근접 효과 보정 (Optical Proximity Correction) 등을 적용한 형상)으로 가공하거나, 포토마스크 상의 패턴을 광의 간섭을 고려한 설계로 할 필요가 생기는 경우도 있다. 그 때문에, 포토마스크 패턴을 얻기 위한 리소그래피 기술에 있어서도, 현재 더욱 고정밀도인 가공 방법이 요망되고 있다. 리소그래피 성능에 대해서는 한계 해상도로 표현되는 경우가 있는데, 이 해상 한계로서는, 포토마스크를 사용한 반도체 가공 공정에서 사용되는 광 리소그래피에 필요한 해상 한계와 동등한 정도, 또는 그 이상의 한계 해상 정밀도가 포토마스크 가공 공정의 리소그래피 기술에 요망되고 있다.
포토마스크 패턴의 형성에 있어서는, 통상 투명 기판 상에 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크 상에 포토레지스트막을 형성하여, 전자선에 의한 패턴의 묘화를 행하고, 현상을 거쳐 레지스트 패턴을 얻고, 그리고 얻어진 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여, 차광막을 에칭하여 차광 패턴으로 가공하는데, 차광 패턴을 미세화하는 경우에 레지스트막의 막 두께를 미세화 전과 동일하게 유지한 채로 가공하려고 하면, 패턴에 대한 막 두께의 비, 이른바 종횡비가 커지고, 레지스트의 패턴 형상이 열화되어 패턴 전사가 잘 되지 않게 되거나, 경우에 따라서는 레지스트 패턴이 쓰러짐이나 박리를 일으키게 된다. 그 때문에, 미세화에 따라 레지스트막의 막 두께를 얇게 할 필요가 있다.
한편, 레지스트를 에칭 마스크로 하여 에칭을 행하는 차광막 재료에 대해서는 지금까지 많은 것이 제안되어 왔지만, 에칭에 대한 발견이 많고, 표준 가공 공정으로서 확립되어 있으므로, 실용상 항상 크롬 화합물막이 이용되어 왔다. 이러한 것으로서, 예를 들면 ArF 엑시머 레이저 노광용의 포토마스크 블랭크에 필요한 차광막을 크롬 화합물로 구성한 것으로서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제2003-195479호 공보(특허문헌 1)에 막 두께 50 내지 77 nm의 크롬 화합물막이 보고되어 있다.
그러나, 크롬 화합물막 등의 크롬계막의 일반적인 드라이 에칭 조건인 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭은 유기막에 대해서도 어느 정도 에칭하는 성질을 갖는다. 이 때문에, 보다 미세한 패턴의 전사를 행하기 위하여, 상술한 필요성에 의해 보다 얇은 레지스트막으로 에칭을 행한 경우, 에칭 중에 레지스트막이 손상을 받아 레지스트 패턴을 정확하게 전사하기가 곤란해지게 되었다. 따라서, 미세화와 고정밀도의 양립을 달성하기 위하여, 레지스트 성능의 향상에만 의존하는 방법으로부터, 차광막의 가공성을 향상시키는 것과 같은 차광막 재료의 재검토가 필요하게 되었다.
한편, 차광막 재료로서는, 종래 사용되어 온 크롬계 재료와 비교하여, 규소를 포함하는 재료, 규소와 전이 금속을 포함하는 재료 등의 규소계 재료는 200 nm 이하의 노광광에 대한 차광 특성이 우수하며, 레지스트 패턴에 손상을 주기 어려운 불소계의 드라이 에칭으로 가공할 수 있어, 보다 고정밀도의 가공을 행할 수 있다(특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2007-241065호 공보).
또한, 더욱 고정밀도의 가공을 행하기 위하여, 에칭 마스크를 사용하는 기술로서, 크롬계 재료를 에칭 마스크로 하여 규소계 재료의 차광막을 가공함으로써, 패턴 의존성이나 사이드 에칭에 의한 가공 오차가 작아진다는 것이 발견되었다(특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2007-241060호 공보). 이 때문에, 차세대의 차광막 재료로서, 규소계 재료와 에칭 마스크막으로서 크롬계막을 이용한 차광막이 유망시되고 있다.
일본 특허 공개 제2003-195479호 공보 일본 특허 공개 제2007-241065호 공보 일본 특허 공개 제2007-241060호 공보
크기가 50 nm 이하인 포토마스크 패턴을 형성하기 위해서는, 막 두께 150 nm 이하의 레지스트막이 요구된다. 그와 같이 얇은 레지스트막에 최적화된 에칭 마스크막은, 막 두께 30 nm 이하가 필요하다. 상기한 바와 같이 에칭 마스크막을 이용할 때에는 에칭 마스크막은 보다 얇은 것이 레지스트막도 얇게 할 수 있으므로 바람직하다. 그러나, 에칭 마스크막을 얇게 한다는 관점만으로 에칭 마스크막을 선택하면, 패턴 형성막에 패턴 결함이 생기거나, 패턴이 설계대로 형성되지 않는다는 문제가 생긴다. 또한, 에칭 마스크막은 패턴 형성막의 에칭에 대하여 에칭 내성이 있는 편이 바람직하다. 그러나, 패턴 형성막의 에칭에 대하여 에칭 내성이 있는 막은 에칭 마스크막의 에칭에 대해서도 에칭하기 어려운 것이 많아, 에칭 마스크막을 패터닝하기 위한 레지스트막을 얇게 할 수 없는 등의 문제가 생긴다.
에칭 마스크막은, 적어도 패턴 형성막의 에칭이 종료할 때까지 잔존하는 정도의 막 두께가 필요한데, 에칭 마스크막을 패턴 형성할 때에는 레지스트의 손상이 최대한 작은 상태에서 에칭되도록 되도록이면 얇은 것이 좋다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 에칭 마스크막에 대해서, 패턴 형성막을 에칭할 때의 내에칭성과, 에칭 마스크막 자체를 에칭할 때의 피에칭성의 쌍방을 평가하여, 양호한 에칭 성능을 제공하는 에칭 마스크막을 발견할 수 있는 에칭 마스크막의 평가 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 에칭 마스크막의 에칭 특성에 대해서 검토한 결과, 패턴 형성막을 에칭할 때에 에칭 마스크막이 어떠한 것이더라도, 에칭 클리어 타임이 길면서도 에칭되어 버린다는 것을 알 수 있었다.
그리고, 차광막 등의 패턴 형성막에 생기는 패턴 결함 등의 원인은, 에칭 마스크막의 패터닝 시에 에칭 마스크가 되는 레지스트막이 에칭 마스크막의 패터닝 시에 에칭되는 것, 또한 패턴 형성막의 패터닝 시에 에칭 마스크가 되는 에칭 마스크막이 패턴 형성막의 패터닝 시에 에칭되는 것에 있다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 에칭 마스크막에 대해서, 패턴 형성막을 에칭할 때의 내에칭성과, 에칭 마스크막 자체를 에칭할 때의 피에칭성의 쌍방을 상대적으로 평가하는 방법으로서, 패턴 형성막으로부터 포토마스크 패턴을 형성할 때에 패턴 형성막에 적용하는 에칭 조건으로 에칭 마스크막을 에칭했을 때의 에칭 클리어 타임(C1)과, 에칭 마스크막으로부터 에칭 마스크 패턴을 형성할 때에 에칭 마스크막에 적용하는 에칭 조건으로 에칭 마스크막을 에칭했을 때의 에칭 클리어 타임(C2)을 측정하여, 양자의 클리어 타임비(C1/C2)에 의해 에칭 마스크막의 성능을 평가함으로써, 양호한 에칭 성능을 제공하는 에칭 마스크막을 선정할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 이하의 에칭 마스크막의 평가 방법을 제공한다.
청구항 1:
투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 포토마스크 패턴을 형성하기 위한 패턴 형성막과, 상기 패턴 형성막 상에 패턴 형성막의 에칭 마스크로서 이용하는 에칭 마스크막을 구비하는 포토마스크 블랭크의 에칭 마스크막의 평가 방법으로서, 패턴 형성막으로부터 포토마스크 패턴을 형성할 때에 패턴 형성막에 적용하는 에칭 조건에서 에칭 마스크막을 에칭했을 때의 에칭 클리어 타임(C1)과, 에칭 마스크막으로부터 에칭 마스크 패턴을 형성할 때에 에칭 마스크막에 적용하는 에칭 조건으로 에칭 마스크막을 에칭했을 때의 에칭 클리어 타임(C2)을 측정하고, 양자의 클리어 타임비(C1/C2)에 의해 에칭 마스크막의 성능을 평가하는 것을 특징으로 하는 에칭 마스크막의 평가 방법.
청구항 2:
상기 패턴 형성막에 적용하는 에칭이 불소계 드라이 에칭이고, 상기 에칭 마스크막에 적용하는 에칭이 염소계 드라이 에칭인 것을 특징으로 하는, 청구항 1에 기재된 에칭 마스크막의 평가 방법.
청구항 3:
상기 패턴 형성막이 규소와 규소 이외의 금속을 함유하는 재료로 형성되고, 상기 에칭 마스크막이 크롬을 함유하고 규소를 함유하지 않은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 청구항 1 또는 2에 기재된 에칭 마스크막의 평가 방법.
본 발명에 따르면, 양호한 에칭 성능을 제공하는 에칭 마스크막을 선정할 수 있고, 이러한 에칭 마스크막을 이용한 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제작하면, 패턴 형성막으로의 포토마스크 패턴의 전사성이 양호하고, 패턴 결함이 적은 포토마스크를 얻을 수 있다.
도 1은 실시예에서 이용한 드라이 에칭 장치를 도시한 개략도이다.
이하, 본 발명에 대해서 더욱 자세히 설명한다.
본 발명에서는, 석영 기판 등의 투명 기판과, 투명 기판 상에 포토마스크 패턴을 형성하기 위한 패턴 형성막과, 패턴 형성막 상에 패턴 형성막의 에칭 마스크로서 이용하는 에칭 마스크막을 구비하는 포토마스크 블랭크에 있어서, 패턴 형성막 위에 형성된 에칭 마스크막, 바람직하게는 패턴 형성막에 인접하여 형성된 에칭 마스크막의 에칭 성능을 평가한다.
패턴 형성막에는, 포토마스크를 제작했을 때에 차광 패턴을 형성하기 위한 차광막, 위상 시프트 패턴을 형성하기 위한 하프톤 위상 시프트막 등의 위상 시프트막 등이 포함되고, 포토마스크로서 이용할 때에, 포토마스크 패턴으로서 광학 작용을 제공하는 광학 기능막이다. 한편, 에칭 마스크막은, 패턴 형성막을 에칭할 때에 에칭 내성을 갖는 막이고, 그 에칭 마스크 패턴을 이용하여 패턴 형성막을 에칭하기 위하여 이용되는 막, 이른바 하드 마스크막이다. 패턴 형성막, 에칭 마스크막은 모두 단층으로 구성된 막일 수도, 복수층으로 구성된 막일 수도 있다. 또한, 패턴 형성막은 반사 방지막, 밀착성 개선막, 보호막 등을 포함하고 있을 수도 있다.
패턴 형성막과 에칭 마스크막은 에칭성이 다르면 되고, 예를 들면 패턴 형성막 및 에칭 마스크막 중의 한쪽 막, 특히 패턴 형성막을 SF6, CF4 등의 불소계 에칭 가스를 이용한 불소계 드라이 에칭으로 에칭되고, 염소 가스와 산소 가스를 포함하는 염소계 에칭 가스를 이용한 염소계 드라이 에칭으로 에칭되기 어려운 막으로 할 수 있다. 이러한 막으로서는, 예를 들면 규소막, 규소를 함유하고 규소 이외의 금속을 함유하지 않은 막, 규소와 규소 이외의 금속을 함유하는 재료로 형성한 막 등을 들 수 있다. 이 경우, 상기 규소 이외의 금속으로서는, 예를 들면 몰리브덴, 텅스텐, 탄탈 및 지르코늄으로부터 선택되는 1종 이상을 들 수 있고, 몰리브덴이 가공성이 좋아 바람직하다. 이들 막은, 또한 산소, 질소, 탄소 및 수소로부터 선택되는 1종 이상의 경원소를 포함하고 있을 수도 있다.
이 경우, 다른 쪽 막(상기 한쪽 막이 패턴 형성막이면, 에칭 마스크막)은, SF6, CF4 등의 불소계 에칭 가스를 이용한 불소계 드라이 에칭으로 에칭되기 어렵고, 염소 가스와 산소 가스를 포함하는 염소계 에칭 가스를 이용한 염소계 드라이 에칭으로 에칭되는 막으로 하는 것이 좋다. 이러한 막으로서는, 예를 들면 크롬을 함유하고 규소를 함유하지 않은 재료로 형성한 막, 탄탈을 함유하고 규소를 함유하지 않은 재료로 형성한 막 등을 들 수 있다. 이들 막은, 또한 산소, 질소, 탄소 및 수소로부터 선택되는 1종 이상의 경원소를 포함하고 있을 수도 있다. 또한, 염소계 에칭 가스도, 불소계 에칭 가스도, 또한 헬륨이나 아르곤 등의 불활성 가스를 포함하고 있을 수도 있다.
에칭의 조합으로서, 불소계 에칭 가스를 이용한 불소계 드라이 에칭과, 염소 가스와 산소 가스를 포함하는 염소계 에칭 가스를 이용한 염소계 드라이 에칭과의 조합을 예로 들었지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 그 밖의 에칭의 조합으로서는,
염소 가스를 포함하고 산소 가스를 포함하지 않는 염소계 에칭 가스를 이용한 염소계 드라이 에칭과, 염소 가스와 산소 가스를 포함하는 염소계 에칭 가스를 이용한 염소계 드라이 에칭과의 조합,
염소 가스와 산소 가스를 다른 비율로 포함하는 염소계 에칭 가스를 이용한 2종의 염소계 드라이 에칭의 조합,
불소계 에칭 가스를 이용한 불소계 드라이 에칭과, 염소 가스를 포함하고 산소 가스를 포함하지 않는 염소계 에칭 가스를 이용한 염소계 드라이 에칭과의 조합 등을 들 수 있다.
에칭 마스크막을 이용하여, 차광막 등의 패턴 형성막의 포토마스크 패턴을 형성하는 방법을, 패턴 형성막이 MoSi계의 차광막, 에칭 마스크막이 Cr계의 막인 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제조하는 경우를 구체예로서, 그 일례를 설명한다.
우선, 투명 기판 상에, MoSi계 차광막과 Cr계 에칭 마스크막이 차례로 적층된 포토마스크 블랭크를 준비하고, Cr계 에칭 마스크막 위에 레지스트막을 형성한다. 다음으로, 레지스트막을 가공하여 레지스트 패턴을 얻은 후, 염소계 드라이 에칭으로 에칭 마스크막을 패턴 가공한다. 다음으로, 레지스트막을 제거하고, 에칭 마스크막을 에칭 마스크로 하여, 불소계 드라이 에칭으로 차광막을 패턴 가공함으로써 포토마스크가 제조된다. 이 경우, 에칭 마스크 패턴은, 필요에 따라서 제거할 수 있다.
미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성하기 위해서는, 종횡비 측면에서 레지스트의 막 두께를 얇게 하는 것이 좋다. 레지스트의 막 두께는 에칭 마스크막을 패턴 가공할 때의 에칭 시간에 의존하고 있다. 박막 레지스트로 충분한 가공을 가능하게 하기 위해서는, 에칭 마스크막의 에칭 시간을 짧게 할 필요가 있다. 짧은 에칭 시간에 충분한 가공을 가능하게 하는 것은,
(1) 에칭 클리어 타임이 짧은 막 조성·막 구성으로 하는 것, 및
(2) 에칭 마스크막의 막 두께를 얇게 하는 것
중 적어도 한쪽에 의해 달성된다.
그러나, 에칭 마스크막을 이용하여 차광막 등의 패턴 형성막을 가공할 때는, 에칭 마스크막은 패턴 형성막의 에칭에 대하여 충분한 내성이 필요하다. 내성을 향상시키는 것은,
(3) 에칭 클리어 타임이 긴 막 조성·막 구성으로 하는 것, 및
(4) 에칭 마스크막의 막 두께를 두껍게 하는 것
중 적어도 한쪽에 의해 달성된다.
즉, 에칭 마스크막에 요구되는 것은, 에칭 마스크막의 에칭 조건에 대한 에칭 클리어 타임은 짧고, 패턴 형성막의 에칭 조건에 대한 에칭 클리어 타임은 긴 막 조성·막 구성이다.
본 발명에서는,
패턴 형성막으로부터 포토마스크 패턴을 형성할 때에 패턴 형성막에 적용하는 에칭 조건으로 에칭 마스크막을 에칭했을 때의 에칭 클리어 타임(C1)과,
에칭 마스크막으로부터 에칭 마스크 패턴을 형성할 때에 에칭 마스크막에 적용하는 에칭 조건으로 에칭 마스크막을 에칭했을 때의 에칭 클리어 타임(C2)
을 측정하여, 양자의 클리어 타임비(C1/C2)에 의해 에칭 마스크막의 성능을 평가한다.
본 발명은 패턴 형성막에 적용하는 에칭 조건으로 에칭 마스크막을 에칭했을 때의 에칭 클리어 타임(C1)과, 에칭 마스크막에 적용하는 에칭 조건으로 에칭 마스크막을 에칭했을 때의 에칭 클리어 타임(C2)과의 클리어 타임비(C1/C2)를 FOM(성능 지수; Figure of Merit)로 하여, 에칭 마스크막의 막 구성·막 조성의 에칭 특성의 지표로 하는 평가 방법이다.
전자(C1)는 패턴 형성막을 에칭할 때의 에칭 마스크막의 내에칭성에 상당하고, 후자(C2)는 에칭 마스크막 자체를 에칭할 때의 피에칭성에 상당한다. 따라서, C1/C2는 보다 큰 쪽이 바람직한 것이 되고, 바람직하게는 8 이상, 보다 바람직하게는 9 이상, 더욱 바람직하게는 9.5 이상이다. 또한, C1/C2의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 에칭 마스크막이 Cr계의 막이며, 패턴 형성막에 적용하는 에칭 가스가 불소계이고, 에칭 마스크막에 적용하는 에칭 가스가 염소계인 경우, 실용상으로는, 예를 들면 12 이하이다.
C1/C2가 보다 큰 에칭 마스크막을 이용함으로써, 에칭 마스크막을 에칭할 때의 레지스트막의 에칭량과, 패턴 형성막을 에칭할 때의 에칭 마스크막의 에칭량의 쌍방을 상대적으로 최소화할 수 있다.
에칭 클리어 타임은 소정 막 두께의 막에 대한 에칭의 클리어 타임, 즉 에칭 개시로부터 막이 제거되어 기판이나 하층의 막이 노출되기까지의 시간에 의해 구할 수 있다. 에칭 클리어 타임은 에칭 중의 막의 반사율을 측정하고, 그의 변화로부터 에칭의 종료를 검출하여 구할 수 있는 것 외에, 막을 에칭 중에 관찰할 수 있을 때는 육안에 의해 기판이나 하층의 막의 노출을 확인하여, 에칭의 종료를 판단하여 구할 수 있다. 또한, 에칭 챔버 중의 플라즈마의 발광 스펙트럼 등의 해석에 의한 플라즈마 중의 이온 또는 원소의 분석에 의해, 그의 변화로부터 에칭의 종료를 검출하여 구할 수도 있다.
에칭 마스크막의 막 두께는, 패턴 형성막의 에칭 조건에 있어서의, 에칭 마스크막 및 패턴 형성막의 에칭 클리어 타임에 의해 설정할 수 있다. 패턴 형성막의 에칭 클리어 타임보다도 에칭 마스크막의 에칭 클리어 타임이 길면 되고, 예를 들면 1.1 내지 5배, 특히 1.2 내지 3배가 되는 막 두께를 설정하면 된다. 에칭 마스크막의 막 두께는 얇은 것이 바람직한데, 너무 얇으면 패턴 결함을 발생시키고, 너무 두꺼우면 레지스트막이 두꺼워져 미세한 패턴 형성에 불리해질 뿐만아니라, 패턴의 조밀 의존성이 커진다. 에칭 마스크막의 막 두께는, 구체적으로는 1 내지 30 nm, 특히 1 내지 10 nm로 하는 것이 바람직하다. 이러한 에칭 마스크막에 대하여 적용하는 레지스트막의 막 두께는 30 내지 200 nm, 특히 30 내지 150 nm, 특히 30 내지 100 nm로 할 수 있다. 한편, 패턴 형성막의 막 두께는 광학 기능에 따라 다르지만, 상기 에칭 마스크막의 막 두께에 대해서는 통상 10 내지 100 nm, 특히 20 내지 80 nm의 막 두께의 것이 바람직하다.
본 발명의 에칭 마스크막의 평가 방법은, 예를 들면 투명 기판 상에 패턴 형성막으로서 차광막이 형성되고, 그 위에 에칭 마스크막이 형성된 바이너리 포토마스크 블랭크나, 투명 기판 상에, 패턴 형성막으로서 하프톤 위상 시프트막 등의 위상 시프트막과, 필요에 따라서 그 위에 차광막이 형성되고, 다시 그 위에 에칭 마스크막이 형성된 위상 시프트 마스크　블랭크의 에칭 마스크막의 평가 방법으로서 유효하다.
[실시예]
이하, 실시예를 나타내어, 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이하의 실시예로 제한되는 것이 아니다.
[실시예 1]
석영 기판 상에, MoSi계 재료의 차광막을 성막하고, 이 차광막 상에, 에칭 마스크막으로서 Cr계 재료의 막을 성막하였다. Cr계 재료막의 성막에는, 타겟으로서 금속 크롬을 이용하고, 스퍼터 가스로서 아르곤과 질소와 산소 가스를 이용하였다. Cr계 재료의 단층막 및 다층막을 총 4종, 성막 조건을 바꾸어 차광막 상에 성막하여, 4종의 포토마스크 블랭크의 시료 A 내지 D를 제작하였다. 에칭 마스크막의 막 두께는 3 nm이 되도록 성막 시간을 조정하였다.
성막한 Cr계 재료막에 대해서, 염소계 드라이 에칭과 불소계 드라이 에칭의 각각에서의 에칭 클리어 타임을 구하였다. 에칭에 이용한 에칭 장치의 개략을 도 1에 나타냈다. 도 1 중, (1)은 챔버, (2)는 접지, (3)은 하부 전극, (4)는 안테나 코일, (5)는 피처리 기판, (RF1), (RF2)는 고주파 전원이다.
염소계 드라이 에칭은 하기 조건으로 행하였다.
RF1 (RIE: 리액티브 이온 에칭): 펄스700 V
RF2(ICP: 유도 결합 플라즈마): CW(연속 방전) 400 W
압력: 6 mTorr
Cl2: 185 sccm
O2: 55 sccm
He: 9.25 sccm
에칭 중, Cl 원자 유래의 플라즈마 발광(파장 520 nm) 강도의 경시 변화를 측정하였다. 각각의 포토마스크 블랭크의 에칭 마스크막의 에칭 클리어 타임을 표 1에 나타냈다.
불소계 드라이 에칭은 하기 조건으로 행하였다.
RF1 (RIE: 리액티브 이온 에칭): CW(연속 방전) 54 W
RF2(ICP: 유도 결합 플라즈마): CW(연속 방전) 325 W
압력: 5 mTorr
SF6: 18 sccm
O2: 45 sccm
에칭 중, 파장 675 nm의 검사광에 대한 반사율의 경시 변화를 측정하였다. Cr계 재료막이 완전히 에칭되면, MoSi계 재료의 차광막의 에칭이 시작되어, 차광막의 막 두께가 감소함으로써 반사율이 감소하고, 최종적으로는 석영 기판의 반사율의 값에 도달한다. 각각의 포토마스크 블랭크의 에칭 마스크막의 에칭 클리어 타임을 표 1에 나타냈다.
Figure pat00001
측정된 에칭 클리어 타임으로부터, 불소계 드라이 에칭의 에칭 클리어 타임에 대한 염소계 드라이 에칭의 에칭 클리어 타임인 C1/C2를 구하였다. 이 경우, 모두 막 두께는 동일하다. 이들 시료 A 내지 D에서는, 시료 A의 C1/C2가 가장 높아, 가장 적합한 막 구성·막 조성이라는 것을 알 수 있었다.
1: 챔버
2: 접지
3: 하부 전극
4: 안테나 코일
5: 피처리 기판
RF1, RF2: 고주파 전원

Claims (3)

  1. 투명 기판과, 상기 투명 기판 상에 포토마스크 패턴을 형성하기 위한 패턴 형성막과, 상기 패턴 형성막 상에 패턴 형성막의 에칭 마스크로서 이용하는 에칭 마스크막을 구비하는 포토마스크 블랭크의 에칭 마스크막의 평가 방법으로서, 패턴 형성막으로부터 포토마스크 패턴을 형성할 때에 패턴 형성막에 적용하는 에칭 조건으로 에칭 마스크막을 에칭했을 때의 에칭 클리어 타임(C1)과, 에칭 마스크막으로부터 에칭 마스크 패턴을 형성할 때에 에칭 마스크막에 적용하는 에칭 조건으로 에칭 마스크막을 에칭했을 때의 에칭 클리어 타임(C2)을 측정하여, 양자의 클리어 타임비(C1/C2)에 의해 에칭 마스크막의 성능을 평가하는 것을 특징으로 하는 에칭 마스크막의 평가 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 패턴 형성막에 적용하는 에칭이 불소계 드라이 에칭이고, 상기 에칭 마스크막에 적용하는 에칭이 염소계 드라이 에칭인 것을 특징으로 하는 에칭 마스크막의 평가 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 패턴 형성막이 규소와 규소 이외의 금속을 함유하는 재료로 형성되고, 상기 에칭 마스크막이 크롬을 함유하고 규소를 함유하지 않은 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 에칭 마스크막의 평가 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101462731B1 (ko) * 2011-11-18 2014-11-17 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 에칭 마스크막의 평가 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5541266B2 (ja) * 2011-11-18 2014-07-09 信越化学工業株式会社 パターン形成膜のエッチング条件の評価方法
US9275916B2 (en) * 2013-05-03 2016-03-01 Infineon Technologies Ag Removable indicator structure in electronic chips of a common substrate for process adjustment
JP6780550B2 (ja) * 2017-03-10 2020-11-04 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク
JP6642493B2 (ja) * 2017-03-10 2020-02-05 信越化学工業株式会社 ハーフトーン位相シフト型フォトマスクブランク
JP7074162B2 (ja) * 2020-07-16 2022-05-24 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4563407A (en) * 1982-11-16 1986-01-07 Hoya Corporation Photo-mask blank comprising a shading layer having a variable etch rate
US6459945B1 (en) * 1999-05-13 2002-10-01 Advanced Micro Devices, Inc. System and method for facilitating determining suitable material layer thickness in a semiconductor device fabrication process
JP2003195479A (ja) 2001-12-28 2003-07-09 Hoya Corp ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、及びハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法
KR100546365B1 (ko) * 2003-08-18 2006-01-26 삼성전자주식회사 블랭크 포토마스크 및 이를 사용한 포토마스크의 제조방법
TWI375114B (en) * 2004-10-22 2012-10-21 Shinetsu Chemical Co Photomask-blank, photomask and fabrication method thereof
JP4405443B2 (ja) * 2004-10-22 2010-01-27 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランクおよびフォトマスクならびにこれらの製造方法
JP4883278B2 (ja) 2006-03-10 2012-02-22 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法
JP4509050B2 (ja) 2006-03-10 2010-07-21 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク及びフォトマスク
JP2008085063A (ja) * 2006-09-27 2008-04-10 Fujifilm Corp エッチングストッパー膜形成用組成物、該組成物を用いた膜及び電子デバイス
JP2009092823A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Dainippon Printing Co Ltd フォトマスクブランクスおよびフォトマスク
JP5323526B2 (ja) * 2008-04-02 2013-10-23 Ｈｏｙａ株式会社 位相シフトマスクブランク及び位相シフトマスクの製造方法
TWI476507B (zh) * 2008-09-30 2015-03-11 Hoya Corp A mask substrate, a mask, a manufacturing method thereof, and a method of manufacturing the semiconductor element
JP4826843B2 (ja) * 2009-01-15 2011-11-30 信越化学工業株式会社 ドライエッチング方法
JP4826842B2 (ja) * 2009-01-15 2011-11-30 信越化学工業株式会社 フォトマスクの製造方法及びフォトマスクブランク
JP4702905B2 (ja) * 2009-05-29 2011-06-15 Ｈｏｙａ株式会社 位相シフトマスクの製造方法
JP4847629B2 (ja) * 2009-06-18 2011-12-28 Ｈｏｙａ株式会社 転写用マスクの製造方法
US8415718B2 (en) * 2009-10-30 2013-04-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of forming epi film in substrate trench
JP2011157482A (ja) * 2010-02-01 2011-08-18 Maruzen Petrochem Co Ltd 光インプリント用樹脂組成物、パターン形成方法、及びエッチングマスク
JP5464186B2 (ja) * 2011-09-07 2014-04-09 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク、フォトマスク及びその製造方法
JP5541265B2 (ja) * 2011-11-18 2014-07-09 信越化学工業株式会社 エッチングマスク膜の評価方法
JP5541266B2 (ja) * 2011-11-18 2014-07-09 信越化学工業株式会社 パターン形成膜のエッチング条件の評価方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101462731B1 (ko) * 2011-11-18 2014-11-17 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 에칭 마스크막의 평가 방법

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