KR20130061117A - 전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 하프 피치(hp) 32㎚ 노드 이후의 전사용 마스크로 특별히 문제가 되는 미소 흑 결함의 발생을 저감 또는 방지할 수 있는 전사용 마스크의 제조 방법을 제공한다. 기판 위에 박막 패턴을 갖는 전사용 마스크의 제조 방법으로서, 기판 위에, 박막 및 레지스트막이 형성된 마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 상기 레지스트막에 원하는 패턴의 노광을 행하는 노광 공정과, 상기 노광 공정을 끝낸 상기 레지스트막 표면에 알칼리성의 현상액을 공급하고, 표면 장력을 이용하여 상기 레지스트막의 표면 전체를 상기 현상액으로 덮어 상기 레지스트막을 현상하는 현상 공정과, 상기 현상 공정에 의해 생성되고, 상기 기판 위에 덮여진 상기 현상액 중에 포함되는 상기 레지스트막의 용해물이 저감되도록, 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판 위에 덮여진 상기 현상액에 알칼리성 처리액을 공급하여 상기 기판을 세정하는 알칼리 세정 공정과, 상기 알칼리 세정 공정 후, 상기 기판 위의 상기 알칼리성 처리액에 린스액을 공급하는 린스 공정을 거치고, 상기 박막 위에 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 박막을 드라이 에칭하고, 상기 기판 위에 박막 패턴을 형성하는 박막 패턴 형성 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법이다.

Description

전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING TRANSFER MASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
본 발명은, 전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치 등의 제조 공정에서는, 포토리소그래피법을 이용하여 미세 패턴의 형성이 행해져 있고, 이 포토리소그래피법을 실시할 때에 있어서의 미세 패턴 전사 공정에 있어서는, 마스크로서 전사용 마스크가 이용된다. 이 전사용 마스크는, 일반적으로는, 중간체로서의 마스크 블랭크의 차광막 등에 원하는 미세 패턴을 형성함으로써 얻고 있다. 그러므로, 중간체로서의 마스크 블랭크에 형성된 차광막 등의 특성이 거의 그대로 얻어지는 전사용 마스크의 성능을 좌우하게 된다. 이 마스크 블랭크의 차광막에는, 종래, Cr이 사용되는 것이 일반적이었다.
그런데, 최근, 패턴의 미세화가 점점 더 진행되고 있고, 이에 수반하여, 종래의 레지스트막 두께가면, 레지스트 쓰러짐 등의 문제가 일어나고 있다. 이하, 이 점을 설명한다. Cr을 주성분으로 하는 차광막의 경우, EB 묘화 등에 의해 레지스트막에 전사 패턴을 형성한 후의 에칭에는, 웨트 에칭과 드라이 에칭의 양쪽이 사용 가능하다. 그러나, 웨트 에칭의 경우, 에칭의 진행이 등방성을 갖기 때문에, 최근 패턴의 미세화로의 대응이 곤란해져, 이방성의 경향을 갖는 드라이 에칭이 주류로 되고 있다.
Cr을 주성분으로 하는 차광막을 드라이 에칭하는 경우, 에칭 가스로서는 일반적으로 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 사용한다. 그러나, 종래의 유기계의 레지스트막은 산소 가스로 에칭되기 쉬운 특성을 갖고 있고, 이 때문에 유기계의 레지스트막의 에칭 속도는, Cr을 주성분으로 하는 차광막의 에칭 속도와 비교해서 매우 빠르다. 레지스트막은, Cr을 주성분으로 하는 차광막의 드라이 에칭에 의한 패터닝이 완료될 때까지 잔존하고 있어야만 하므로, Cr을 주성분으로 하는 차광막의 경우에 있어서의 레지스트막의 막 두께는, 매우 두껍게 되어 있었다(예를 들면, Cr을 주성분으로 하는 차광막의 막 두께의 3배).
최근, 패턴의 미세화가 현저하고, EB 묘화 등에 의해 전사 패턴을 형성한 후의 레지스트막은, 패턴이 서로 혼합된 부분에서는, 레지스트막의 폭에 비해 높이가 매우 높게 되어 있어, 현상시 등에 그 불안정함으로부터 쓰러지게 되거나, 박리되어 버리거나 하는 일이 발생하고 있다. 이와 같은 일이 발생하면, Cr을 주성분으로 하는 차광막에 전사 패턴이 올바르게 형성되지 않고, 전사용 마스크로서 적합하지 않은 것으로 되어 버린다. 이 때문에, 레지스트의 박막화가 지상명제로 되고 있었다. Cr을 주성분으로 하는 차광막의 경우에서 레지스트막 두께를 얇게 하기 위해서는, 차광막의 쪽을 얇게 할 필요가 있었다. 그러나, Cr을 주성분으로 하는 차광막에서는, 차광 성능이 불충분하게 되는 한계의 막 두께에 도달하고 있었다.
특허문헌 1에는, Ta 금속막은, ArF 엑시머 레이저 노광으로 이용되는 파장 193㎚의 광에 대하여, Cr 금속막 이상의 소쇠 계수(광 흡수율)를 갖는 것이 개시되어 있다. 또한, 전사용 마스크의 패턴을 형성할 때의 마스크로서 이용되는 레지스트로의 부하를 경감시켜 미세한 전사용 마스크의 패턴을 고정밀도로 형성하는 것이 가능한 마스크 블랭크로서, 산소 함유 염소계 드라이 에칭[(Cl+Ｏ)계)]에서는 실질적인 에칭이 되지 않고, 또한 산소 비함유 염소계 드라이 에칭(Cl계) 및 불소계 드라이 에칭(F계)으로 에칭이 가능한 금속막의 차광층과, 산소 비함유 염소계 드라이 에칭(Cl계)으로는 실질적인 에칭이 되지 않고, 또한 산소 함유 염소계 드라이 에칭[(Cl+Ｏ)계)] 혹은 불소계 드라이 에칭(F계) 중 적어도 한쪽에서 에칭이 가능한 금속 화합물 막의 반사 방지층을 구비하고 있는 마스크 블랭크가 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 특허문헌 1과 마찬가지로, MoSi막은 ArF 엑시머 레이저 노광으로 이용되는 파장 193㎚의 광에 대하여, Cr 금속막 이상의 소쇠 계수(광 흡수율)를 갖는 것이 개시되어 있다. 또한, 전사용 마스크의 패턴을 형성할 때의 마스크로서 이용되는 레지스트로의 부하를 경감시켜 미세한 전사용 마스크의 패턴을 고정밀도로 형성하는 것이 가능한 마스크 블랭크로서, 투명 기판 위에 다른 막을 개재하여 또는 개재하지 않고 적층된 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가능한 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 차광막과, 그 차광막 위에 형성된 불소계 드라이 에칭에 내성을 갖는 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 에칭 마스크막을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크가 개시되어 있다.
마스크 블랭크는 통상적으로, 레지스트를 형성하기 전에, 마스크 블랭크 표면 위에 존재하는 파티클의 제거를 목적으로서, 세정수나 계면 활성제가 포함된 세정액을 이용하여 세정이 행해진다. 또한, 이후의 프로세스에 있어서의 미세 패턴의 박리나 쓰러짐을 방지하기 위해, 마스크 블랭크 표면의 표면 에너지를 저감시켜 두기 위한 표면 처리가 행해진다. 표면 처리로서는, 헥사메틸디실라잔(HMDS)이나 그 밖의 유기 실리콘계의 표면 처리제로 마스크 블랭크 표면을 알킬실릴화하는 것 등이 행해진다.
마스크 블랭크의 결함 검사는, 레지스트를 형성하기 전이나 레지스트를 형성한 후에 행해지고, 원하는 사양(품질)을 만족하는 것에 대해서, 후술하는 공정을 거쳐서 전사용 마스크가 제조된다. 마스크 블랭크 위에 형성한 레지스트막에 묘화ㆍ현상ㆍ린스를 행하고, 레지스트 패턴을 형성한 후, 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 차광막(통상적으로, 차광층과 반사 방지층의 적층막)을 드라이 에칭하여 차광막 패턴을 형성하고, 마지막으로 레지스트막을 제거하여 전사용 마스크를 제조한다. 제조된 전사용 마스크는, 마스크 결함 검사 장치에 의해, 흑 결함, 백 결함이 없는지 검사하고, 결함이 발견된 경우는 적절히 수정된다.
일본 특허 출원 공개 제2006-78825호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-241060호 공보 일본 특허 출원 공개 제2007-130409호 공보
특허문헌 1에 개시된 마스크 블랭크 중에서도 차광층 및 반사 방지층의 재료로서, 이방성이 높은 드라이 에칭이 가능한 재료, 즉, 차광층으로서, 산소 비함유 염소계 드라이 에칭 및 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가능한 차광층과, 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가능한 반사 방지층의 조합의 경우, 또한, 차광층과 반사 방지층이 서로 다른 에칭 선택성을 갖는 재료, 즉, 차광층으로서, 산소 비함유 염소계 드라이 에칭으로 에칭 가능한 차광층과, 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가능한 반사 방지층의 조합의 경우에, 마스크 블랭크의 결함 검사에서는 검출되지 않지만, 전사용 마스크를 제조한 후의 전사용 마스크의 결함 검사에 있어서 비로소 검출하는 미소 흑 결함이 존재한다고 하는 문제가 발생하였다.
또한, 특허문헌 2에 개시된 마스크 블랭크에 있어서, 불소계 드라이 에칭으로 에칭 가능한 재료의 차광막과, 막 두께가 얇은, 예를 들면, 2 내지 30㎚의 불소계 드라이 에칭에 내성을 갖는 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 에칭 마스크막과의 조합의 경우에, 마스크 블랭크의 결함 검사에서는 검출되지 않지만, 전사용 마스크를 제조한 후의 전사용 마스크의 결함 검사에서 비로소 검출하는 미소 흑 결함이 존재한다고 하는 문제가 발생하였다.
이 미소 흑 결함은, 크게 구별하여 2종류 있고, 하나는, 박막 패턴의 엣지에 존재하는 결함으로, 사이즈가 20 내지 300㎚ 정도, 높이가 박막의 막 두께 상당인 것이고, 또 하나는, 박막을 패터닝한 후의 기판이 노출된 영역에 스폿 형상으로 존재하는 결함으로, 사이즈가 20 내지 100㎚, 높이가 박막의 막 두께 상당인 것이다. 이들의 미소 흑 결함은, 박막에 미세 패턴을 고정밀도로 형성(패터닝)하기 위해, 산소 비함유 염소계 드라이 에칭이나 불소계 드라이 에칭으로 패터닝하여 전사용 마스크를 제작하는 경우나, 예를 들면 2 내지 30㎚의 불소계 드라이 에칭에 내성을 갖는 금속 또는 금속 화합물로 이루어지는 에칭 마스크막(하드 마스크)을 마스크로 하여, 차광막 등의 박막을 불소계 드라이 에칭으로 패터닝하여 전사용 마스크를 제작하는 경우나, 반도체 디자인 룰에 의해 DRAM 하프 피치(hp) 32㎚ 노드 이후의 전사용 마스크를 제작하는 경우에 비로소 인식된 것이다. 상술한 미소 흑 결함은, 반도체 디바이스를 제조하는 데 있어서는 결함으로 되므로, 모두 제거ㆍ수정하지 않으면 안 되지만, 결함수가 50개 초과로 되면 결함 수정의 부하가 크고, 사실상 결함 수정이 곤란해진다. 또한, 최근 반도체 디바이스의 고집적화에 있어서, 전사용 마스크에 형성하는 박막 패턴의 복잡화[예를 들면, OPC(Optical Proximity Correction) 패턴], 미세화(예를 들면, Assist Features), 협소화에 있어서, 제거ㆍ수정도 한계가 있어 문제가 되고 있다.
본원 출원인은, 상술한 마스크의 미소 흑 결함의 발생 요인에 대해서 조사한 바, 마스크 블랭크의 결함 검사에서는 검출되지 않는 잠재화된 마스크 블랭크 결함이 하나의 요인인 것이 판명되었다.
그리고, 상술한 잠재화된 마스크 블랭크 결함이, 에칭 저해 물질로 이루어지고, 그 에칭 저해 물질은 마스크 블랭크 표면을 표면 처리할 때에 사용하는 처리액(예를 들면, 세정액)에 극미량이지만 포함되어 있는 것을 알 수 있었다(에칭 저해 물질의 상세에 대해서는 후술함).
또한, 기판 위에 형성한 전사 패턴이 되는 박막이 형성된 마스크 블랭크를 표면 처리할 때에 사용하는 처리액에 포함되는 에칭 저해 물질의 농도를 줄임으로써, 마스크의 미소 흑 결함을 감소시킬 수 있는 것을 확인하고, 일본에서는 특허 출원을 행하고 있다(일본 특원 제2011-084783호, 일본 특원 제2011-084784호).
본 발명자들은, 상기 대책을 실시해도, 또한, 상술한 마스크의 미소 흑 결함과 마찬가지의 미소 흑 결함이 발생하는 경우가 있는 것을 밝혀냈다. 이 미소 흑 결함은, 박막의 대부분이 이온 주체의 드라이 에칭(산소 비함유 염소계 드라이 에칭이나 불소계 드라이 에칭)으로 에칭 가능한 재료인 Ta계 박막이나 MoSi계 박막의 경우에 현저하게 발생하는 것을 밝혀냈다. 또한, 이 미소 흑 결함은 100㎚보다 작은 라인 앤드 스페이스(L＆S) 등의 밀한 패턴을 갖는 마스크를 제조하는 경우에 현저하게 발생하는 것을 밝혀냈다. 이 미소 흑 결함은 박막을 패터닝한 후에, 주로 패턴 엣지에 존재하는 결함 및 기판이 노출된 영역에 스폿 형상으로 존재하는 결함이며, 사이즈가 20 내지 300㎚ 정도, 특히 후자의 스폿 형상의 결함에 대해서는, 20 내지 100㎚ 미만, 높이가 박막의 막 두께 상당인 것이고, 반도체 디자인 룰에 의해 DRAM 하프 피치 32㎚ 노드 이후의 전사용 마스크를 제작하는 경우에 비로소 인식된 것이다.
본 발명자들은, 상기 미소 흑 결함의 원인에 대해서 고찰하였다.
최근, 전사용 마스크의 현상 공정에서는, 퍼들(puddle) 현상 방식으로서, 그 중에서도 정지 스캔 방식이 채용되고 있다. 정지 스캔 방식은 기판을 정지시키고, 예를 들면, 토출구가 슬릿 형상의 슬릿 노즐로부터 알칼리성의 현상액을 띠 형상(커튼 형상)으로 토출시키면서, 슬릿 노즐을 기판에 대하여 수평하게 스캔하면서 현상을 행하는 방식이다. 슬릿 노즐의 긴 변의 길이는, 통상적으로, 기판의 대각선의 길이와 동일한 정도 또는 그 이상이다. 정지 스캔 방식에 의하면, 네모난 기판 위에, 현상액을 그 표면 장력에 의해 모아 둔 상태(액을 담은 상태, 퍼들이라고도 칭함)로 현상을 행할 수 있다. 정지 스캔 방식에 의하면, 패턴으로의 임팩트를 억제한 현상을 행할 수 있다.
본 발명자들은, 퍼들 현상 방식에 있어서의 정지 스캔 방식으로는, 정지 상태로 현상이 진행되기 때문에, 알칼리성의 현상액에 의해 용해된 레지스트막의 용해물이, 기판 위에 저류되기 쉽고, 그 후의 린스 공정에서의 pH 쇼크(후술)에 의해 생성하는 석출물이 레지스트 패턴 엣지나, 레지스트 패턴간에 부착되는 문제에 주목하여, 이 석출물이 미소 흑 결함의 원인의 하나라고 생각하였다.
또한, 특허문헌 3(일본 특허 출원 공개 제2007-130409호 공보)에는, 하프 피치(hp) 90 내지 65㎚ 노드의 레티클의 제조에서 발생하는 미소 결함의 발생은, 린스 공정에 있어서, 슬릿 노즐을 이용하여 대량으로 린스액을 소정의 유속에 의해 토출함으로써, 미소 결함의 발생을 저감할 수 있는([0011] 단락) 취지가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 예를 들면 기판을 7.5rpm으로 회전시키고([0061] 단락), 슬릿 노즐을 이용하여, 대량의 현상액을 저임팩트로 토출함으로써, 미소 결함의 원인인 레지스트 잔사를 제거할 수 있는([0014] 단락) 취지가 개시되어 있다.
그러나, 본 발명자들은, 반도체 디자인 룰에 의해 DRAM 허브 피치 32㎚ 노드 이후의 전사용 마스크를 제작하고, 사이즈가 100㎚보다 작은 미소 흑 결함도 문제가 되는 경우에 있어서는, 인용문헌 3의 방법에서는 대응이 어려운 것을 발견하였다. 구체적으로는, 현상액의 유량을 크게 하고, 또한, 순수 린스의 유량을 크게 해도, 사이즈가 100㎚보다 작은 미소 흑 결함이 발생하는 경우가 있는 것을 발견하였다.
본 발명자들은, 연구 개발을 더 행한 결과, 이하의 것을 알 수 있었다.
퍼들 현상 방식으로도 특히, 정지 스캔 방식의 현상 공정에서는, 레지스트막을 노광하여 알칼리성의 현상액으로 현상 처리하면, 레지스트를 구성하는 고분자의 분자쇄가 신장된 끈 형상으로 되어 현상액 중에 용해되고, 용해물을 포함한 현상액이 기판 위에 저류된다. 현상액 중에 용해물의 양이 많은 경우, 예를 들면 대면적의 레지스트 부분을 현상하는 경우, 상당한 양의 용해물이 현상액 중에 용출하게 된다. 현상액(알칼리 용액) 중에 용해되어 있는 레지스트의 용해물은, 그 후의 순수로 린스함으로써, 순수로 희석되고 있는 알칼리성 현상액의 pH가 내려가, 레지스트의 용해물이 용해되지 않게 되어, 분자쇄가 수축되고 실뭉치 형상으로 되는 현상(pH 쇼크라고 칭함)이 일어나, 석출물이 생성된다. 석출물은 굳어진 상태로 되어, 그 상태에서 건조하면, 석출물이 레지스트 패턴 또는 박막에 부착되는 현상을 야기한다. 석출물이 부착된 상태로 박막을 에칭하면, 예를 들면, 브릿지, 돌기, 스폿 등의 흑 결함이 발생한다.
본 발명자들은, 퍼들 현상 방식, 특히 정지 스캔 방식에 있어서, 알칼리성의 현상액에 의한 현상 공정과, 순수 등에 의한 린스 공정 사이에, 린스 공정시에 pH 쇼크가 일어나도 문제가 되는 사이즈의 석출물이 발생하지 않도록(레지스트 석출물이 석출되지 않도록), 나아가서는 린스 공정시에 pH 쇼크가 일어나도 문제가 되는 사이즈의 미소 결함이 생기지 않도록, 현상 후에 기판 위에 저류되어 있는 레지스트 용해물을 저감하는 처리를 개재시킬 필요가 있는 것을 발견하였다. 또한, 본 발명자들은, 상술한 레지스트 용해물을 저감하는 처리로서, 미소 결함의 충분한 저감을 도모하기 위해서는, 현상 후에 현상액 중에 용해되어 있는 레지스트의 용해물을, pH 쇼크가 적고, 보다 효율적으로 떨어뜨리는 것이 가능한 세정 방법(세정 조건)을 채용할 필요가 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시키는 데 이르렀다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 이하의 구성을 요한다.
(구성 1)
기판 위에 박막 패턴을 갖는 전사용 마스크의 제조 방법으로서,
기판 위에, 박막 및 레지스트막이 형성된 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 레지스트막에 원하는 패턴의 노광을 행하는 노광 공정과,
상기 노광 공정을 끝낸 상기 레지스트막 표면에 알칼리성의 현상액을 공급하고, 표면 장력을 이용하여 상기 레지스트막의 표면 전체를 상기 현상액으로 덮어 상기 레지스트막을 현상하는 현상 공정과,
상기 현상 공정에 의해 생성되고, 상기 기판 위에 덮여진 상기 현상액 중에 포함되는 상기 레지스트막의 용해물이 저감되도록, 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판 위에 덮여진 상기 현상액에 알칼리성 처리액을 공급하여 상기 기판을 세정하는 알칼리 세정 공정과,
상기 알칼리 세정 공정 후, 상기 기판 위의 상기 알칼리성 처리액에 린스액을 공급하는 린스 공정을 거치고, 상기 박막 위에 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 박막을 드라이 에칭하고, 상기 기판 위에 박막 패턴을 형성하는 박막 패턴 형성 공정
을 구비하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
(구성 2)
상기 알칼리 세정 공정은, 상기 기판의 회전수를 증가시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 구성 1에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법.
(구성 3)
상기 기판의 회전수를 증가시키는 공정에 있어서의 기판의 각가속도는, 0.5 내지 10rad/s2의 범위에서 행하는 것을 특징으로 하는, 구성 2에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법.
(구성 4)
상기 박막 패턴 형성 공정은, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스 및/또는 불소계 가스에 의해 드라이 에칭하는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법.
(구성 5)
상기 마스크 블랭크는, 상기 박막과 상기 레지스트막 사이에 하드 마스크막이 형성된 마스크 블랭크로서,
상기 박막 패턴 형성 공정은, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 하드 마스크막을 산소 함유 염소계 가스에 의해 드라이 에칭하여 하드 마스크를 형성한 후, 상기 하드 마스크를 마스크로 하여 상기 박막을, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스 및/또는 불소계 가스에 의해 드라이 에칭하는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법.
(구성 6)
상기 린스액은, 순수로 탄산 가스가 용해된 탄산 가스 용해수인 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법.
(구성 7)
상기 레지스트막은, 네가티브 레지스트로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법.
(구성 8)
상기 박막은, 탄탈을 포함하는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 구성 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법.
(구성 9)
구성 1 내지 8 중 어느 하나에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법을 이용하여 제조된 전사용 마스크를 이용하고, 반도체 웨이퍼 위에 회로 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 문제가 되는 사이즈의 미소 흑 결함의 발생을 저감 또는 방지할 수 있는 전사용 마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다.
또한, 문제가 되는 사이즈의 미소 흑 결함의 발생을 저감 또는 방지함으로써, 마스크의 결함 수정의 부하를 저감할 수 있다.
도 1은 현상 공정 및 알칼리성 처리액 공급 공정을 설명하기 위한 모식도.
도 2는 슬릿 노즐에 의한 스캔 상태를 설명하기 위한 모식도.
도 3은 린스 공정을 설명하기 위한 모식도.
도 4는 실시예 1에서 제작한 레지스트 패턴을 주사형 투과 전자 현미경으로 관찰한 사진.
도 5는 비교예 1에서 제작한 레지스트 패턴을 주사형 투과 전자 현미경으로 관찰한 사진.
도 6의 (a) 내지 (c)는 이온 주체의 드라이 에칭에 의해 박막을 패터닝하여 전사용 마스크를 제작하는 경우에 있어서, 미소 흑 결함의 발생 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
도 7의 (a) 내지 (c)는 얇은 하드 마스크가 형성된 마스크 블랭크로부터 전사용 마스크를 제작하는 경우에 있어서, 미소 흑 결함의 발생 메카니즘을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 전사용 마스크의 제조 방법은, 기판 위에 박막 패턴을 갖는 전사용 마스크의 제조 방법으로서,
기판 위에, 박막 및 레지스트막이 형성된 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 레지스트막에 원하는 패턴의 노광을 행하는 노광 공정과,
상기 노광 공정을 끝낸 상기 레지스트막 표면에 알칼리성의 현상액을 공급하고, 표면 장력을 이용하여 상기 레지스트막의 표면 전체를 상기 레지스트막으로 덮어서 상기 레지스트막을 현상하는 현상 공정과,
상기 현상 공정에 의해 생성되고, 상기 기판 위에 덮여진 상기 현상액 중에 포함되는 상기 레지스트막의 용해물이 저감되도록, 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판 위에 덮여진 상기 현상액에 알칼리성 처리액을 공급하여 상기 기판을 세정하는 알칼리 세정 공정과,
상기 알칼리 세정 공정 후, 상기 기판 위의 상기 알칼리성 처리액에 린스액을 공급하는 린스 공정을 거치고, 상기 박막 위에 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 박막을 드라이 에칭하고, 상기 기판 위에 박막 패턴을 형성하는 박막 패턴 형성 공정
을 구비하는 것을 특징으로 한다(구성 1).
상기 구성에 따르면, 현상 공정에서 생성된 기판 위에 어느 현상액(기판 위를 덮는 현상액) 중 레지스트의 용해물을 저감시키기 위해, pH 쇼크가 적은 알칼리 세정 공정을 설치하고 있으므로, 린스 공정시에 pH 쇼크에 의해 석출되는 문제가 되는 사이즈의 석출물을 저감할 수 있다. 이에 의해, 문제가 되는 사이즈의 석출물(레지스트 잔사)에 기인하는 문제가 되는 사이즈의 미소 흑 결함의 발생을 저감 또는 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 현상 공정은 레지스트의 현상 반응이 대략 종식되는 표준의 현상 시간 T, 또는 T+10％의 범위에서 실시된다. 현상 공정 후의 순수 등에 의한 린스 공정에 의해 현상 반응은 정지한다.
본 발명에 있어서, 현상 공정은 퍼들 현상 방식으로서, 그 중에서도 정지 스캔 방식으로 하는 것이 바람직하다. 정지 스캔 방식으로는, 기판을 정지시키고, 예를 들면, 토출구가 슬릿 형상의 슬릿 노즐로부터 현상액을 띠 형상(커튼 형상)으로 토출시키면서, 슬릿 노즐을 기판에 대하여 수평하게 스캔하면서 현상을 행한다.
기판을 저속으로 회전시키면, 기판을 정지시키는 경우와 비교하여, 기판 위에 현상액을 액고임 가능한 양이 감소하고, 예를 들면, 레지스트 패턴의 선 폭 균일성의 향상의 방해가 된다. 또한, 기판을 저속으로 회전시키면, 기판을 정지시키는 경우와 비교하여, 레지스트 패턴에 대한 현상액의 상대 속도는 높아지므로, 레지스트 패턴에 대한 임팩트가 커진다.
본 발명에 있어서는, 알칼리성의 현상액에 의한 현상 공정과 순수 등에 의한 린스 공정 사이에, 린스 공정시에 pH 쇼크가 일어나도 문제가 되는 사이즈의 석출물(레지스트 잔사)이 석출되지 않도록, 나아가서는 린스 공정시에 pH 쇼크가 일어나도 문제가 되는 사이즈의 미소 결함이 생기지 않도록, 현상 공정 후, 레지스트의 용해물이 저감되도록 기판 위에 덮여진 현상액에 알칼리성 처리액을 공급하여 기판을 세정하는 알칼리 세정 공정을 개재시키는 것이 바람직하다.
실제로는 린스 공정에 있어서, pH 쇼크가 전혀 일어나지 않도록 하는 것은 어렵다. 이것은, 현상 공정 후에, 알칼리 세정 공정에 의해, 현상된 레지스트 패턴에 악영향을 미치지 않는 조건(세정 시간, 알칼리성 처리액의 농도)에서, 현상액 중 레지스트의 용해물을 전부 제거하는(용해물의 농도가 제로로 되기까지 저감하는) 것은 어렵기 때문이다.
본 발명에 있어서는, 알칼리 세정 공정에 있어서, 기판 위의 현상액 중 레지스트의 용해물의 농도가, 린스 공정시에 pH 쇼크가 일어나도 문제가 되는 사이즈의 석출물(레지스트 잔사)이 석출되지 않는, 나아가서는 린스 공정시에 pH 쇼크가 일어나도 문제가 되는 사이즈의 미소 결함이 생기지 않는, 농도 이하로 될 때까지 알칼리 세정 공정을 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 문제가 되는 사이즈는, 300㎚ 정도 이하의 사이즈이며, 특히 100㎚보다 작은 사이즈이며, 20 내지 100㎚ 미만의 사이즈의 결함 저감에 효과적이다.
본 발명에 있어서는, 상기의 새롭게 설치한 현상 공정 후의 기판을 세정하는 공정(상기 알칼리 세정 공정)에 있어서, 미소 결함의 충분한 저감을 도모하기 위해서는, 현상 공정 후에 상기 기판 위에 덮여진 현상액 중에 용해되어 있는 레지스트의 용해물을 보다 효율적으로 저감시키는(기판 위로부터 배제하는) 것이 가능한 세정 조건[알칼리성 처리액의 종류(조성), 세정 시간, 알칼리성 처리액의 농도, 기판 회전수, 기판 회전의 각가속도]을 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 현상 공정 후의 기판을 세정하는 공정(알칼리 세정 공정)에 있어서, 현상 처리 후의 레지스트 패턴에 악영향(예를 들면 치수 변화)을 부여하지 않는 범위의 단시간(예를 들면 알칼리성 처리액으로서 현상 공정에서 사용하는 알칼리성의 현상액을 이용하는 경우에 있어서는, 표준의 현상 시간 T의 40％ 이하, 바람직하게는 35％ 이하, T=60초의 경우 20초 정도)에, 현상 공정 후에 현상액 중에 용해되어 있는 레지스트의 용해물을 보다 효율적으로 저감(기판 위로부터 배제)하는 것이 가능한 세정 조건[알칼리성 처리액의 종류(조성), 세정 시간, 알칼리성 처리액의 농도, 기판 회전수, 기판 회전의 각가속도]을 채용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 현상 공정에서, 기판 위에 덮여진 현상액 중에 용해되어 있는 레지스트의 용해물을 보다 효과적으로 저감(기판 위로부터 배제)하기 위해서는, 상기 현상 공정 후의 기판을 세정하는 공정(알칼리 세정 공정)에 있어서, 기판의 회전수를 증가시키는 공정을 포함하는 것이 바람직하다(구성 2). 기판의 회전수를 증가시키는 공정은 각가속도가 생기게 되고, 이 각가속도(rad/s2)를 이용하여, 현상 공정 후에 기판 위에 덮여진 현상액 중에 용해되어 있는 레지스트의 용해물을 보다 효과적으로 저감(기판 위로부터 배제)할 수 있다.
본 발명에 있어서, 기판의 회전수를 증가시키는 공정에 있어서의 기판의 각가속도(rad/s2)는, 예를 들면 0.5 내지 10rad/s2의 범위가 바람직하다(구성 3).
또한, 상기 현상 공정 후의 기판을 세정하는 공정(알칼리 세정 공정)에 있어서, 네모난 기판 위에, 알칼리성 처리액(예를 들면 현상액)을 그 표면 장력에 의해 모아 둔 상태(액을 담은 상태, 퍼들이라고도 칭함)에서 공급하는 공정과, 기판의 회전수를 증가시키는 공정을 포함하고, 각가속도(rad/s2)를 이용하여, 현상 공정 후에 기판 위에 덮여진 현상액 중에 용해되어 있는 레지스트의 용해물을 보다 효과적으로 저감(기판 위로부터 배제)하는 알칼리 세정 방법(세정 조건)을 채용하는 것이 보다 바람직하다. 이 일련의 공정은 복수회(예를 들면, 2회 이상) 반복하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 현상 공정 후의 기판을 세정하는 공정(알칼리 세정 공정)에 있어서, 기판의 회전수는 기판 위에 덮여진 현상액 중에 용해되어 있는 레지스트의 용해물을 효과적으로 저감(기판 위로부터 배제)시키는 것, 레지스트 패턴에 쓰러짐 등의 임팩트를 부여하지 않는 것, 또한, 기판 등의 건조를 피하는 것 등을 고려하여 결정한다.
네모난 기판 위에, 알칼리성 처리액(예를 들면 현상액)을 그 표면 장력에 의해 모아 둔 상태(액을 담은 상태, 퍼들이라고도 칭함)에서 공급하는 공정에 있어서의 기판의 회전수는, 예를 들면 10 내지 100rpm으로 하는 것이 바람직하다.
기판의 회전수를 증가시킨 후의 기판의 회전수는, 예를 들면 20 내지 200rpm으로 하는 것이 바람직하다.
기판의 회전수를 증가시키는 공정에 있어서의 각가속도(rad/s2)는, 예를 들면 0.5 내지 10rad/s2의 범위가 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 기판을 회전시키지 않고, 후술하는 슬릿 형상의 노즐을, 기판 주표면에 평행한 면내에서 회전시켜도 좋다.
본 발명에서는, 알칼리 세정 공정에 있어서, 알칼리성 처리액으로서 현상액을 사용하는 경우, 현상 공정시의 기판 회전수(정지 상태를 포함함), 현상액의 공급 조건, 현상액의 유량 조건 및 현상 시간과는 다른 조건에서, 알칼리 세정 공정을 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 예를 들면, 현상 공정시의 기판 회전수(정지 상태를 포함함), 현상액의 공급 조건, 현상액의 유량 조건 및 현상 시간 등의 현상에 적합한 조건과는 다른 조건이며, 레지스트의 용해물이 저감하는 데 적합한 조건에서, 알칼리 세정 공정을 행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 상기 현상 공정 후의 기판을 세정하는 공정(알칼리 세정 공정)에 있어서, 스캔 방식으로 기판 위에 알칼리성 처리액을 공급하는 것이 바람직하다. 스캔 방식으로는, 예를 들면, 토출구가 슬릿 형상의 슬릿 노즐로부터 알칼리성 처리액을 띠 형상(커튼 형상)으로 토출시키면서, 슬릿 노즐을 기판에 대하여 수평하게 스캔하면서 알칼리성 처리액의 공급을 행한다.
본 발명에 있어서, 슬릿 노즐과 기판의 상대 속도는 신선한 알칼리성 처리액을 균등하고 또한 효율적으로, 기판 위에 공급하고, 액고임 가능하도록 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 알칼리 세정 공정에 있어서의 상기 알칼리성 처리액으로서는, pH값이 8 이상인 것이, 현상 공정 후에 기판 위에 덮여진 현상액 중에 용해되어 있는 레지스트의 용해물을 저감하는 면에서 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 알칼리 세정 공정에 있어서의 상기 알칼리성 처리액으로서는, 현상액, 계면 활성제가 포함한 처리액 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 알칼리성 처리액은, 현상액인 것이 바람직하다.
현상 공정에서 사용하는 현상액을 그대로 알칼리성 처리액으로서 이용하면 현상 장치를 이용할 수 있어, 추가된 장치가 불필요하기 때문에 장치 구성이 용이해진다.
본 발명에 있어서, 상기 박막 패턴 형성 공정은, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스 및/또는 불소계 가스에 의해 드라이 에칭하여 전사용 마스크를 제작하는 경우에 있어서 보다 효과적이다(구성 4).
상기 박막 패턴 형성 공정에 있어서, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스 및/또는 불소계 가스와 같이, 박막을 이온 주체의 드라이 에칭으로 행하는 경우에 있어서, 미소 흑 결함이 발생하기 쉬워지는 메카니즘은 이하와 같이 생각할 수 있다. 또한, 이하의 예는, 박막으로서 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스로 드라이 에칭되는 차광층과, 불소계 가스로 드라이 에칭되는 반사 방지층이 적층된 적층막을 예로 들어 설명한다.
(1) 레지스트막에 묘화 공정, 현상 공정, 린스 공정을 거쳐, 박막 표면에 레지스트 패턴을 형성한다. 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 박막(반사 방지층:얇은 하드 마스크에 상당함) 표면에, 현상 공정에 의해 생성된 레지스트의 용해물이, 그 후의 린스 공정에서 석출물로 되고 이 석출물(레지스트 잔사)이 부착된다. 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 반사 방지층을 패터닝하는 경우에는, 석출물(레지스트 잔사)은 에칭되기 어렵기 때문에, 에칭 저해 물질로 된다[도 6의 (a)].
(2) 레지스트 패턴을 마스크로 하여 불소계 가스에 의한 드라이 에칭으로 반사 방지층을 패터닝한다. 이때, 석출물(레지스트 잔사)이 부착된 영역이 마스크로 되어, 이 영역에 반사 방지층 잔여가 발생한다[도 6의 (b)].
(3) 다음에, 염소계 가스에 의한 드라이 에칭으로 차광층을 패터닝한다. 이때, 반사 방지층 잔여가 마스크로 되어, 차광층이 에칭 제거되고, 반사 방지층 잔여가 있는 영역에 미소 흑 결함이 형성된다[도 6의 (c)].
본 발명에 있어서, 현상 공정과 린스 공정 사이에, 레지스트의 용해물을 저감(기판 위로부터 배제)하는 알칼리성 처리액에 의한 알칼리 세정 공정을 행하므로, 레지스트 패턴 형성시의 박막 표면에 대한 석출물(레지스트 잔사)의 부착을 방지, 또는 억제할 수 있으므로, 미소 흑 결함의 발생을 저감, 또는 방지할 수 있다.
또한, 상기 미소 흑 결함의 발생 메카니즘은, 박막(이후에 예시하는 박막)을, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스만으로 드라이 에칭하는 경우나, 불소계 가스만으로 드라이 에칭하는 경우, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스에 의한 드라이 에칭 후, 불소계 가스에 의한 드라이 에칭하는 경우에 대해서도 마찬가지이다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 마스크 블랭크는, 상기 박막과 상기 레지스트막 사이에 하드 마스크막이 형성된 마스크 블랭크로서,
상기 박막 패턴 형성 공정은, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 하드 마스크막을 산소 함유 염소계 가스에 의해 드라이 에칭하여 하드 마스크를 형성한 후, 상기 하드 마스크를 마스크로 하여 상기 박막을 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스 및/또는 불소계 가스에 의한 드라이 에칭하여 전사용 마스크를 제작하는 경우에 있어서 보다 효과적이다(구성 5).
상기 박막 패턴 형성 공정에 있어서, 하드 마스크막을 산소 함유 염소계 가스에 의해 드라이 에칭하여 하드 마스크를 형성한 후, 상기 하드 마스크를 마스크로 하여 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스 및/또는 불소계 가스와 같이, 박막을 이온 주체의 드라이 에칭으로 행하는 경우에, 미소 흑 결함이 발생하기 쉬워지는 메카니즘은 이하와 같이 생각할 수 있다. 또한, 이하의 예는, 박막으로서 불소계 가스로 드라이 에칭되는 차광층과, 반사 방지층이 적층된 적층막을 예로 들어 설명한다.
(1) 레지스트막에 묘화 공정, 현상 공정, 린스 공정을 거쳐, 박막 표면에 레지스트 패턴을 형성한다. 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 하드 마스크층 표면에, 현상 공정에 의해 생성된 레지스트의 용해물이, 그 후의 린스 공정에서 석출물로 되고 이 석출물(레지스트 잔사)이 부착된다. 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 하드 마스크층을 패터닝하는 경우에, 하드 마스크층이 얇기 때문에, 석출물(레지스트 잔사)이 하드 마스크막 위에 잔류된다[도 7의 (a)].
(2) 레지스트 패턴을 마스크로 하여 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 하드 마스크층을 패터닝한다. 이때, 하드 마스크층이 얇기 때문에 석출물(레지스트 잔사)이 전부 제거할 수 없이 잔류되고, 석출물(레지스트 잔사)이 잔류된 영역이 마스크로 되어, 이 영역에 하드 마스크 잔여가 발생한다[도 7의 (b)].
(3) 다음으로, 하드 마스크를 마스크로 하여, 불소계 가스에 의한 드라이 에칭으로 반사 방지층 및 차광층을 패터닝한다. 이때, 하드 마스크 잔여가 마스크로 되어, 반사 방지층 및 차광층이 에칭 제거되고, 하드 마스크 잔여가 있는 영역에 미소 흑 결함이 형성된다[도 7의 (c)].
본 발명에 있어서, 현상 공정과 린스 공정 사이에, 레지스트의 용해물을 저감(기판 위로부터 배제)하는 알칼리성 처리액에 의한 알칼리 세정 공정을 행하므로, 레지스트 패턴 형성시의 하드 마스크층 표면에 대한 석출물(레지스트 잔사)의 부착을 방지, 또는 억제할 수 있으므로, 미소 흑 결함의 발생을 저감, 또는 방지할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 린스 공정에 있어서의 상기 린스액은, 순수로 탄산 가스가 용해된 탄산 가스 용해수인 것이 바람직하다(구성 6).
비저항을 내림으로써, 린스에서 생기는 레지스트의 석출물에 대해서, 보다 부착을 방지하기 위해서이다.
본 발명에 있어서, 순수로서는, DIW(Deionized water, 탈이온화수)를 사용하는 것이 바람직하다. DIW는 금속 이온이나 미생물 등의 불순물을 거의 포함하지 않는, 순도 100％의 이론적으로 물에 끝없이 가까운 고순도의 순수이다.
본 발명은, 상기 레지스트막이 네가티브 레지스트로 이루어지는 경우에 있어서 보다 효과적이다(구성 7).
본 발명은, 포지티브 레지스트, 네가티브 레지스트의 어느 것에도 대응 가능하고, 효과가 있지만, 네가티브 레지스트의 쪽이 현상 공정 후에 현상액 중에 용해되어 있는 레지스트의 용해물에 기인하는 결함이 발생하기 쉽기 때문에, 네가티브 레지스트에 특히 효과가 있다.
본 발명에 있어서, 박막으로서는, 입체적 구조의 마스크를 작성하기 위해 이용되는 막이면, 어떠한 막이어도 좋다. 박막에 대해서는 후술한다.
본 발명은, 상기 박막이, 탄탈을 포함하는 재료로 형성되는 경우에 있어서 보다 효과적이다(구성 8).
다른 박막(예를 들면 크롬계 막)에 비해, 탄탈계 박막은 표면이 오염되는 속도가 빠르기 때문이다.
또한, 탄탈계 박막은, 다른 박막(예를 들면 크롬계 막)에 비해, 중성으로부터 약 알칼리성 영역에 있어서 블랭크 표면의 제타 전위가 수십mV 높으므로, 레지스트의 석출물이 박막에 재부착되기 쉽다.
다른 박막(예를 들면 크롬계 막)에 비해, 탄탈계 박막의 쪽이 현상 후의 결함의 사이즈가 큰 경향이 있다.
탄탈을 포함하는 재료로서는, 예를 들면, TaO, TaON, TaN, TaCN, TaC, TaBO, TaBON, TaBN, TaBC, TaBCN 등을 들 수 있다.
탄탈을 포함하는 재료로 이루어지는 박막은, 차광성 막이나, 반사형 마스크에 있어서의 흡수체막 등에 이용된다.
본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법은, 상기 구성 1 내지 8 중 어느 하나에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법을 이용하여 제조된 전사용 마스크를 이용하고, 반도체 웨이퍼 위에 회로 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다(구성 9).
상기 구성에 따르면, 문제가 되는 사이즈의 미소 흑 결함의 발생을 저감 또는 방지에 의해, 마스크의 결함 수정의 부하를 저감할 수 있어, 결함 수정 개소가 적은 전사용 마스크를 이용한 패턴 전사가 가능해진다.
본 발명에 있어서, 박막이란, 투과형 마스크 블랭크에 있어서는, 노광광을 차광시키는 기능을 갖는 차광막, 피전사체 등과의 다중 반사를 억제시키기 위해, 표면의 반사를 억제시키는 기능을 갖는 반사 방지막, 패턴의 해상성을 높이기 위해 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키는 기능을 갖는 위상 시프트막 등을 들 수 있고, 이들의 막 단독 또는 복수층 적층시킨 적층막으로 할 수도 있다. 또한, 반사형 마스크 블랭크에 있어서, 박막이란, 노광광을 흡수시키는 기능을 갖는 흡수체막, 노광광이나 결함 검사광에 있어서의 다층 반사막과 콘트라스트를 향상시키기 위해, 노광광의 반사를 저감시키는 반사 저감막, 상술한 흡수체막의 패터닝시의 다층 반사막에 대한 에칭 데미지를 방지하기 위한 버퍼층, 노광광을 반사시키기 위한 다층 반사막 등을 들 수 있다.
또한, 마스크 블랭크를 구성하는 막으로서는, 하층의 재료막을 에칭할 때에 에칭 마스크(하드 마스크)의 기능을 갖는 하드 마스크막(또는 에칭 마스크막)을, 상술한 박막 이외에 형성해도 좋다. 또는, 전사 패턴이 되는 박막을 적층막으로 하고, 그 적층막의 일부로서 하드 마스크(에칭 마스크)를 설치해도 좋다. 또한, 박막과 레지스트막의 밀착성 향상이나, 레지스트막이 화학 증폭형 레지스트인 경우에, 화학 증폭 기능을 저해하는 물질이 레지스트막의 바닥부로부터 레지스트막 내로 이동하는 것을 저지하는 기능을 갖는 레지스트 기초막을, 상기 박막 이외에 형성해도 된다. 레지스트 기초막은, 레지스트막과 믹싱하지 않는 유기계 재료가 사용된다.
본 발명에 있어서, 기판은 투과형 마스크 블랭크의 경우, 노광광을 투과하는 재료이면 되고, 예를 들면, 합성 석영 글래스를 들 수 있고, 반사형 마스크 블랭크의 경우의 기판 재료로서는, 노광광의 흡수에 의한 열팽창을 방지하기 위한 재료이면 되고, 예를 들면, Ti02-Si02 저팽창 글래스를 들 수 있다. 그리고, 반사형 마스크 블랭크에 있어서의 기판에는, 그 기판 위에 노광광을 반사시키기 위한 다층 반사막(Mo/Si 다층 반사막)이 형성된 다층 반사막을 가진 기판이 포함된다.
본 발명에 있어서, 박막으로서는, 금속을 포함하는 막을 이용할 수 있다.
금속을 포함하는 막으로서는, 알루미늄, 티타늄, 바나듐, 크롬, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 란탄, 탄탈, 텅스텐, 실리콘, 하프늄으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 재료로 이루어지는 막, 혹은 이들의 원소나 합금을 포함하는 재료 외에, 산소, 질소, 규소, 탄소 중 적어도 하나를 포함하는 막으로 이루어지는 막을 들 수 있고, 다른 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화된 복수층 구조로 할 수 있다. 또한, 금속은 실리사이드화하여 이용해도 된다.
또한, 본 발명에 있어서, 하드 마스크막으로서는, 상기 박막과 마찬가지의 재료를 이용할 수 있지만, 상기 박막을 에칭할 때에 사용하는 드라이 에칭 가스에 대하여 실질적으로 에칭되지 않는(상기 박막과 에칭 선택성을 갖는) 재료가 이용된다.
본 발명에 있어서, 차광막은 단층 구조, 복수층 구조를 포함한다.
차광막은, 반사 방지층을 포함하는 양태이어도 된다.
차광막은, 조성 경사막을 포함한다.
차광막은, 이면 반사 방지층, 차광층, 표면 반사 방지층으로 이루어지는 3층 구조로 해도 된다.
차광막은, 차광층, 표면 반사 방지층으로 이루어지는 2층 구조로 해도 된다.
본 발명에 있어서, 차광막으로서 금속 실리사이드계 박막을 이용할 수 있다.
금속 실리사이드 박막으로서는, 금속 실리사이드나, 금속 실리사이드에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 포함하는 것(금속 실리사이드를 주성분으로 하는 막, 또는 금속 실리사이드를 포함하는 재료) 등의 재료를 들 수 있다.
금속 실리사이드계 박막의 금속으로서는, 후술하는 바와 같이, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스 및/또는 불소계 가스의 드라이 에칭 가스에 의해, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료로서, 예를 들면, 티타늄, 크롬, 지르코늄, 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 원소로부터 선택된다.
이들 중에서도 특히 몰리브덴 실리사이드, 질화몰리브덴 실리사이드, 산화몰리브덴 실리사이드, 질화산화몰리브덴 실리사이드, 산화탄화질화몰리브덴 실리사이드 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 양태가 바람직하다.
본 발명에 있어서, 차광막으로서 탄탈계 박막을 이용할 수 있다.
탄탈계 박막으로서는, 탄탈 단체나, 탄탈에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 포함하는 것(탄탈을 주성분으로 하는 막, 또는 탄탈을 포함하는 재료) 등의 재료를 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 드라이 에칭 가스로서는, 불소계 가스나 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스를 들 수 있다.
불소계 가스로서는, CHF3, CF4, SF6, C2F6, C4F8 등을 들 수 있다. 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스로서는, Cl2, SiCl4, CHCl3, CH2Cl2, CCl4 등을 들 수 있다. 또한, 드라이 에칭 가스로서는, 상술한 불소계 가스, 염소계 가스 외에, He, H2, Ar, C2H4 등의 가스를 첨가한 혼합 가스를 이용할 수도 있다.
또한, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 재료란, 상술한 불소계 가스나 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스를 이용하여 드라이 에칭할 수 있는 재료이며, 구체적으로는, 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 팔라듐(Pd), 몰리브덴(Mo), 규소(Si)나 이들의 화합물을 들 수 있다. 또한, 광학 특성이나 에칭 특성의 제어의 시점으로부터, 상술한 재료에, 산소, 질소, 탄소, 수소, 불소가 포함되어 있어도 상관없다.
본 발명에 있어서, 마스크 블랭크스로서는, 포토마스크 블랭크스, 위상 시프트 마스크 블랭크스(ArF 엑시머 레이저 노광용 위상 시프트 마스크 블랭크스, F2 엑시머 레이저 노광용 위상 시프트 마스크 블랭크스), X선이나 EUV용 반사형 마스크 블랭크스 등을 들 수 있고, 용도로서는 LSI(반도체 집적 회로)용 마스크 블랭크, LCD(액정 표시판)용 마스크 블랭크 등을 들 수 있다.
다음으로, 본 발명의 현상 방법 및 전사용 마스크의 제조 방법에 대해서, 이하, 실시예를 이용하여 설명한다.
(실시예 1)
우선, 본 실시예에서, 사용하는 마스크 블랭크로서, 약 152㎜×약 152㎜ 사이즈의 합성 석영 글래스 기판 위에, 실질적으로 탄탈과 질소로 이루어지는 TaN의 차광층(막 두께:42㎚)과, 실질적으로 탄탈과 산소로 이루어지는 TaO의 반사 방지층(막 두께:9㎚)의 적층 구조로 이루어지는 차광막을 갖는, 반도체 디자인 룰 DRAM 하프 피치 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 바이너리 마스크 블랭크를 준비하였다.
또한, 상술한 마스크 블랭크는 마스크 블랭크의 결함 검사에서는 검출되지 않는 잠재화된 마스크 블랭크 결함을 방지하기 위해, 계면 활성제를 함유하는 알칼리성 세정액(칼슘 농도:0.3ppb)을 이용한 스핀 세정 후, DIW(탈이온화수)(칼슘 농도:0.001ppb)를 이용한 린스를 실시한 것을 준비하였다. 또한, 상술한 칼슘 농도는 마스크 블랭크 표면에 공급하기 직전의 세정액에 대해서, 유도 결합 플라즈마 발광 분광 분석법(ICP-MS:Inductively Coupled Plasma-Mass Spectroscopy)에 의해 측정하였다.
다음에, 상기 마스크 블랭크 표면에, 포지티브형의 화학 증폭형 레지스트(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)를 스핀 코팅에 의해 도포한 후, 프리 베이크(prebake)를 행하고, 레지스트막을 형성하였다.
다음에, 레지스트막에 대하여 전자선 묘화 장치를 이용하여 묘화를 행하였다. 묘화 패턴은, 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S) 패턴이라고 하였다.
다음에, 정지 스캔 방식의 퍼들 현상을 행하였다. 현상 공정에서는, 도 2의 (1)에 도시하는 바와 같이, 기판을 정지한 상태(0rpm)로, 도시한 바와 같이 90도의 각도를 이루는 2변의 교점 부근을 축 O로서 왕복 각운동하는 슬릿 노즐을 1변으로부터 다른 변으로 90도 이동시키고, 기판을 슬릿 노즐로 스캔하면서, 현상액을 띠 형상(커튼 형상)으로 토출한다(도 1의 현상 시간 6.0초까지 참조).
그 후, 기판을 천천히 90도 회전시킨다(도 1의 현상 시간 16.5초까지 참조). 그 후, 도 2의 (1)에 도시하는 바와 같이, 기판을 정지한 상태로, 슬릿 노즐을, 기판에 대하여 스캔하면서, 현상액을 띠 형상(커튼 형상)으로 토출한다(도 1의 현상 시간 22.5초까지 참조).
이상의 공정을 2회 반복하고, 기판의 4변에 대해서, 정지 스캔 방식으로 현상을 행하였다. 현상액은, 알칼리성의 현상액이며, 도쿄오카고교(주)사제 NMD-W[2.38％ TMAH:테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(tetramethyla㎜onium hydroxide), 계면 활성제 첨부]를 이용하였다.
현상액의 유량은 약 2800ml/min, 총 유량은 약 1120ml로 하였다. 현상액의 온도는 실온(약23℃)으로 하였다.
다음에, 알칼리 세정 공정을 실시하였다. 알칼리 세정 공정에서는, 도 2의 (2)에 도시하는 바와 같이, 기판을 회전시키면서, 슬릿 노즐을, 도시한 바와 같이 기판에 대하여 왕복 스캔하면서, 상기 현상액을 커튼 형상으로 토출한다. 또한, 슬릿 노즐을 약 10초간 왕복 스캔하는 동안에, 기판의 회전수를 15rpm으로, 5초간 유지하고, 1초간 15rpm으로부터 30rpm으로 변화시키고(각가속도는 1.6rad/s2), 기판의 회전수를 30rpm으로, 약 5초간 유지하고(도 1의 경과 시간 71.5초까지 참조), 이들의 공정을 2회 반복하였다(도 1의 경과 시간 81.5초까지 참조).
알칼리 세정 공정에 있어서의 현상액의 유량은 약 2800ml/min, 총 유량은 약 930ml로 하였다. 현상액의 온도는 실온(약 23℃)으로 하였다.
다음에, 린스 공정을 행하였다. 린스 공정에서는, 도 3 좌측에 도시하는 바와 같이, 슬릿 노즐을 기판의 중심을 통하는 위치에 정지한 상태로, 기판을 회전시키면서, 린스액을 띠 형상(커튼 형상)으로 토출한다. 기판의 회전수는, 경과 시간 0으로부터 2초로 회전수를 0으로부터 75rpm까지 증가시키고, 5초간 회전수를 75rpm으로부터 300rpm으로 변화시키고(각가속도는 4.7rad/s2), 회전수를 300rpm으로 40초간 유지한다(도 3의 경과 시간 47.0초까지 참조). 계속해서, 5초간 회전수를 300rpm으로부터 400rpm으로 변화시키고(각가속도는 2.1rad/s2), 회전수를 400rpm으로, 40초간 유지한다(도 3의 경과 시간 92.0초까지 참조). 계속해서, 3초간 회전수를 400rpm으로부터 300rpm으로 변화시키고(각가속도는 -3.5rad/s2), 회전수를 300rpm으로, 42초간 유지한다(도 3의 경과 시간 137.0초까지 참조). 계속해서, 5초간 회전수를 300rpm으로부터 75rpm으로 변화시키고(각가속도는 -4.7rad/s2), 회전수를 75rpm으로, 40초간 유지하면서, 도 3 우측에 도시하는 바와 같이, 슬릿 노즐을 기판의 중심을 통하는 위치로부터 기판 단부를 통하는 위치의 사이에서 왕복 스캔한 상태로, 기판을 회전시키면서, 린스수(水)를 띠 형상(커튼 형상)으로 토출한다(도 3의 경과 시간 182.0초까지 참조).
린스수는, DIW(탈이온화수)와 탄산 가스 용해수[CＯ2수(비저항 3μS)]의 혼합수로 하고, 유량비는 DIW:CＯ2수=2:1로 하였다.
린스수의 유량은 약 2800ml/min, 총 유량은 약 8400ml로 하였다. 린스수의 온도는 실온(약 23℃)으로 하였다.
계속해서, 1000rpm으로, 90초간 스핀 건조를 행하였다. 이 중 최초의 30초간은, 기판의 회전수를 75rpm으로부터 1000rpm까지 증가시키는 가속 시간이다.
이상의 공정을 거쳐서, 마스크 블랭크 표면에 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 형성하였다.
주사형 현미경으로 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)은 관찰되지 않았다(도 4 참조).
다음에, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 불소계(CF4) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층(TaＯ)을 패터닝하여 반사 방지층 패턴을 형성하고, 그 후, 염소계(Cl2) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층 패턴을 마스크로 하여 차광층(TaN)을 패터닝하여 차광층 패턴을 형성하고, 마지막으로 레지스트 패턴을 제거하여, 마스크를 제작하였다.
이 얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 19개로 되었다.
(비교예 1)
상술한 실시예 1에 있어서, 현상 공정 및 린스 공정 사이의 알칼리 세정 공정을 실시하지 않는 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)이 관찰되었다(도 5 참조).
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 812개로 되었다.
(참고예 1)
상술한 실시예 1에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로, 기판의 4변에 대해서, 정지 스캔 방식의 퍼들 현상을 행하였다. 그 후, 현상 공정 및 린스 공정 사이의 알칼리 세정 공정으로서, 기판의 2변에 대해서, 정지 스캔 방식으로 현상액의 공급을 행한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
상세하게는, 상술한 실시예 1에 있어서, 실시예 1과 마찬가지로, 기판의 4변에 대해서, 정지 스캔 방식으로, 현상을 행한 후, 기판을 천천히 90도 회전시키는 동작과, 기판을 정지한 상태로, 슬릿 노즐을, 기판에 대하여 스캔하면서, 현상액을 띠 형상(커튼 형상)으로 토출하는 동작[도 2의 (1) 참조]으로 구성시키는 공정을 2회 반복하였다.
주사형 현미경으로 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)이 관찰되었다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 653개로 되었다.
(참고예 2)
상술한 실시예 1에 있어서, 알칼리 세정 공정에 있어서의 기판의 회전수를 7.5rpm, 15rpm, 30rpm으로 일정하게 한 것 이외는 상기 실시예 1과 마찬가지로 한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)이 약간 관찰되고, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 81개로 되었다.
(실시예 2)
상술한 실시예 1에 있어서, 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 형성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)은 관찰되지 않았다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 32개로 되었다.
반도체 디자인 룰 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 바이너리 마스크로서, 양호한 특성을 갖고 있었다.
(비교예 2)
상술한 실시예 2에 있어서, 현상 공정 및 린스 공정 사이의 알칼리 세정 공정을 실시하지 않는 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)이 관찰되었다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 987개로 되었다.
(실시예 3)
상술한 실시예 1에 있어서, 포지티브형의 화학 증폭형 레지스트(PRL009:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제) 대신에, 네가티브형의 화학 증폭형 레지스트(SLV12M:후지 필름 일렉트로닉스 머테리얼사제)를 이용한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)은 관찰되지 않았다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 25개로 되었다.
(비교예 3)
상술한 실시예 3에 있어서, 현상 공정 및 린스 공정 사이의 알칼리 세정 공정을 실시하지 않는 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)이 관찰되었다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 903개로 되었다.
(실시예 4)
상술한 실시예 3에 있어서, 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 형성한 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)은 관찰되지 않았다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 36개로 되었다.
반도체 디자인 룰 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 바이너리 마스크로서, 양호한 특성을 갖고 있었다.
(비교예 4)
상술한 실시예 4에 있어서, 현상 공정 및 린스 공정 사이의 알칼리 세정 공정을 실시하지 않는 것 이외는 실시예 4와 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)이 관찰되었다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 1078개로 되었다.
(실시예 5)
상술한 실시예 3에 있어서, 탄탈계의 차광막(TaN/TaO) 대신에, 몰리브덴 실리사이드계의 차광막을 이용한 것 이외는, 실시예 3과 마찬가지로 하였다.
본 실시예에서, 사용하는 마스크 블랭크로서, 약 152㎜×약 152㎜ 사이즈의 합성 석영 글래스 기판 위에, 질화 몰리브덴 실리사이드로 이루어지는 MoSiN의 차광층(막 조성비는, Mo:9.9원자％, Si:66.1원자％, N:24.0원자％, 막 두께:47㎚)과, 질화 몰리브덴 실리사이드로 이루어지는 MoSiN의 반사 방지층(막 조성비는, Mo:7.5원자％, Si:50.5원자％, N:42.0원자％, 막 두께:13㎚)의 적층 구조로 이루어지는 차광막과, 질화 크롬으로 이루어지는 CrN의 하드 마스크막(막 조성비는, Cr:75.3원자％, N:24.7원자％, 막 두께:5㎚)을 갖는 반도체 디자인 룰 DRAM 하프 피치 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 바이너리 마스크 블랭크를 준비하였다.
실시예 1과 동일한 세정 조건에서 상술한 하드 마스크막을 갖는 마스크 블랭크에 대하여 세정을 행하였다.
실시예 1과 동일한 조건에서, 레지스트막 형성 공정, 현상 공정, 알칼리 세정 공정, 린스 공정을 실시하고, 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 형성하였다.
주사형 현미경으로 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)은 관찰되지 않았다.
레지스트 패턴을 마스크로 하여 염소와 산소의 혼합 가스(Cl2+Ｏ2 가스)를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 하드 마스크막을 패터닝하여 하드 마스크를 형성하고, 다음에, 하드 마스크를 마스크로 하여, 불소계(SF6+He의 혼합) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지층 및 차광층을 패터닝하여 차광막 패턴을 형성하였다. 마지막으로 레지스트 패턴과, 산소와 염소의 혼합 가스(Cl2+Ｏ2 가스)에 의해, 하드 마스크를 제거하여, ArF 엑시머 레이저 노광용의 바이너리 마스크를 제작하였다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 14개로 되었다.
(비교예 5)
상술한 실시예 5에 있어서, 현상 공정 및 린스 공정 사이의 알칼리 세정 공정을 실시하지 않는 것 이외는 실시예 5와 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)이 관찰되었다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 765개로 되었다. 결함수가 100개 초과로 되고, 마스크의 결함 수정의 부하가 커서, 사실상 결함 검사가 곤란한 결과로 되었다.
(실시예 6)
상술한 실시예 5에 있어서, 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 형성한 것 이외는, 실시예 5와 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)은 관찰되지 않았다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 22개로 되었다.
반도체 디자인 룰 32㎚ 노드 대응의 ArF 엑시머 레이저 노광용의 바이너리 마스크로서, 양호한 특성을 갖고 있었다.
(비교예 6)
상술한 실시예 6에 있어서, 현상 공정 및 린스 공정 사이의 알칼리 세정 공정을 실시하지 않는 것 이외는 실시예 6과 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)이 관찰되었다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 887개로 되었다.
(실시예 7)
상술한 실시예 1에 있어서 사용한 마스크 블랭크를, 극단자외(Extreme Ultra Violet, EUV 파장 약 13㎚)광을 이용한 EUV 리소그래피로 사용되는 반사형 마스크를 제작하기 위한 반사형 마스크 블랭크로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 마스크를 제작하였다.
이 반사형 마스크 블랭크는, 기판으로서, TiO2-SiO2의 저팽창 글래스 기판 위에, EUV광을 고반사율로 반사시키기 위한 다층 반사층(Mo와 Si를 교대로 40주기 정도 적층한 Mo/Si 다층 반사막)과, 전사 패턴이 되는 흡수체막을 에칭할 때의 에칭 스토퍼의 역할을 하는 보호층(Ru막)이 형성된 기판을 사용하고, 그 기판 위에, 전사 패턴이 되는 박막으로서 흡수체층이 형성되어 있다.
흡수체층으로서는, EUV광에 대하여 흡수성이 높은 재료를 이용한 흡수체막과, 검사광에 대하여 반사율이 낮은 재료를 이용한 반사 방지막이 적층된 2층 구조로 하였다. 그리고, 흡수체막으로서는, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한, 실질적으로 탄탈과 붕소와 질소로 이루어지는 재료를, 반사 방지막으로서, 이온 주체의 드라이 에칭이 가능한 실질적으로 탄탈과 붕소와 산소로 이루어지는 재료를 사용하였다.
실시예 1과 동일한 세정 조건에서 상술한 반사형 마스크 블랭크에 대하여 세정을 행하였다. 세정을 행한 후, 마스크 블랭크 결함 검사 장치(M1350:레이저 테크사제)에 의해 결함 검사를 행하고, 마스크 블랭크를 제작하였다. 결함 검사의 결과, 이 마스크 블랭크 표면에 60㎚ 이상의 사이즈의 파티클이나 핀홀의 결함을 확인할 수 없었다.
실시예 1과 동일한 조건에서, 레지스트막 형성 공정, 현상 공정, 알칼리 세정 공정, 린스 공정을 실시하고, 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 형성하였다.
주사형 현미경으로 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)은 관찰되지 않았다.
레지스트 패턴을 마스크로 하여 불소계(CF4) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지막(TaBO)을 패터닝하여 반사 방지막 패턴을 형성하고, 그 후, 염소계(Cl2) 가스를 이용한 드라이 에칭을 행하고, 반사 방지막 패턴을 마스크로 하여 흡수체층(TaBN)을 패터닝하여 흡수체층 패턴을 형성하고, 마지막으로 레지스트 패턴을 제거하여, 반사형 마스크를 제작하였다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 21개로 되었다.
(비교예 7)
상술한 실시예 7에 있어서, 현상 공정 및 린스 공정 사이의 알칼리 세정 공정을 실시하지 않는 것 이외는 실시예 7과 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 100㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)이 관찰되었다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 892개로 되었다.
(실시예 8)
상술한 실시예 7에 있어서, 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 형성한 것 이외는, 실시예 7과 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)은 관찰되지 않았다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 38개로 되었다.
본 발명은, 하프 피치(hp) 32㎚ 노드 이후의 반사형의 EUV 마스크를 제작하는 경우, 흡수체막으로서 탄탈계 재료가 이용되고, 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)가 형성되고, 본원의 과제가 특별히 문제가 되므로, 유용하다.
(비교예 8)
상술한 실시예 8에 있어서, 현상 공정 및 린스 공정 사이의 알칼리 세정 공정을 실시하지 않는 것 이외는 실시예 8과 마찬가지로 하였다.
주사형 현미경으로 60㎚의 라인 앤드 스페이스(L＆S)의 레지스트 패턴을 관찰한 바, 레지스트 패턴의 엣지 및 박막(스페이스) 위에, 석출물(레지스트 잔사)이 관찰되었다.
얻어진 마스크에 대해서, 마스크 결함 검사 장치(KLA-Tencor사제)를 이용하여, 전사 패턴 형성 영역 내(132㎜×132㎜)의 결함 검사를 행하였다. 그 결과, 100㎚ 사이즈 미만의 흑 결함 개수는, 1033개로 되었다.

Claims (9)

  1. 기판 위에 박막 패턴을 갖는 전사용 마스크의 제조 방법으로서,
    기판 위에, 박막 및 레지스트막이 형성된 마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
    상기 레지스트막에 원하는 패턴의 노광을 행하는 노광 공정과,
    상기 노광 공정을 끝낸 상기 레지스트막 표면에 알칼리성의 현상액을 공급하고, 표면 장력을 이용하여 상기 레지스트막의 표면 전체를 상기 현상액으로 덮어 상기 레지스트막을 현상하는 현상 공정과,
    상기 현상 공정에 의해 생성되고, 상기 기판 위에 덮여진 상기 현상액 중에 포함되는 상기 레지스트막의 용해물이 저감되도록, 상기 기판을 회전시키면서, 상기 기판 위에 덮여진 상기 현상액에 알칼리성 처리액을 공급하여 상기 기판을 세정하는 알칼리 세정 공정과,
    상기 알칼리 세정 공정 후, 상기 기판 위의 상기 알칼리성 처리액에 린스액을 공급하는 린스 공정을 거치고, 상기 박막 위에 레지스트 패턴을 형성하는 레지스트 패턴 형성 공정과,
    상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 박막을 드라이 에칭하고, 상기 기판 위에 박막 패턴을 형성하는 박막 패턴 형성 공정
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리 세정 공정은, 상기 기판의 회전수를 증가시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판의 회전수를 증가시키는 공정에 있어서의 기판의 각가속도는, 0.5 내지 10rad/s2의 범위에서 행하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 박막 패턴 형성 공정은, 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스 및/또는 불소계 가스에 의해 드라이 에칭하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 블랭크는, 상기 박막과 상기 레지스트막 사이에 하드 마스크막이 형성된 마스크 블랭크로서,
    상기 박막 패턴 형성 공정은, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 상기 하드 마스크막을 산소 함유 염소계 가스에 의해 드라이 에칭을 하여 하드 마스크를 형성한 후, 상기 하드 마스크를 마스크로 하여 상기 박막을 실질적으로 산소를 포함하지 않는 염소계 가스 및/또는 불소계 가스에 의해 드라이 에칭하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 린스액은, 순수로 탄산 가스가 용해된 탄산 가스 용해수인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 레지스트막은, 네가티브 레지스트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 박막은, 탄탈을 포함하는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법을 이용하여 제조된 전사용 마스크를 이용하고, 반도체 웨이퍼 위에 회로 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
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