KR20150013426A

KR20150013426A - 마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 이들의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150013426A
Application number: KR1020147013112A
Authority: KR
Inventors: 데이이치로 우메자와; 마사후미 이시야마
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2015-02-05
Also published as: TW201350596A; KR102123702B1; SG10201607848SA; JP2013257544A; JP6173765B2; SG11201406324PA; WO2013172248A1; US9470971B2; JP6482608B2; TW201736942A; TWI600779B; US20150104735A1; JP2017173857A; US9946153B2; TWI615669B; US20170003583A1

Abstract

투광성 기판의 주표면상에, 전사 패턴 형성용의 박막을 구비한 마스크 블랭크로서, 상기 박막은 천이 금속과 규소를 함유하고, 추가로 산소 또는 질소 중 적어도 하나를 함유하는 재료로 이루어지고, 상기 박막은 그 표층에 상기 표층을 제외한 영역의 박막보다도 산소 함유량이 많은 산화층을 가지고, 상기 박막은 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있고, 상기 산화층은 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있다.

Description

마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 이들의 제조 방법{MASK BLANK, TRANSFER MASK, AND METHOD FOR MANUFACTURING BLANK AND MASK}

본 발명은 마스크 블랭크, 전사용 마스크 및 이러한 제조 방법 등에 관한 것이다.

종래, MoSiN나 MoSiON 등으로 이루어진 하프톤 위상 시프트막(이하, 위상 시프트막이라고 함)을 구비한 마스크 블랭크는 널리 알려져 있다. 이 마스크 블랭크의 제조에 있어서는, 매엽식(single wafer processing) 스패터(spatter) 장치에 의해서, 투광성 기판의 주(主)표면에 위상 시프트막을 성막(成膜)하는 것이 일반적이다. 통상의 매엽식 스패터 장치는, 성막실 내의 하방에 투광성 기판을 재치하는 회전 스테이지가 마련되어 있고, 회전 스테이지의 바로 위에 타겟이 배치되어 있다. 그러나 하프톤 위상 시프트막의 성막에 통상의 매엽식 스패터 장치를 이용했을 경우, 투광성 기판의 주표면 형상이 구형(矩形)인 것에 기인하여, 주표면의 외주측의 막 두께가 중심측의 막 두께보다도 상대적으로 얇아지기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 위상 시프트막은, 노광(露光) 광을 소정의 투과율로 투과하는 기능과, 투과하는 노광 광에 대해서, 그 위상 시프트막의 막 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과하는 노광 광과의 사이에서 소정의 위상차를 생기게 하는 기능이 동시에 요구된다. 성막된 위상 시프트막의 면내(面內)에서의 막 두께 분포에 편차가 있으면, 면내에서의 투과율 분포의 불균일이 생기거나, 면내에서의 위상차 분포에 불균일이 생길 우려가 있다. 또, MoSiN나 MoSiON와 같이, 타겟재에 규소를 함유하는 재료가 사용되어, 투광성 기판상에 산소나 질소를 함유하는 재료의 위상 시프트막을 DC 스패터법으로 성막하는 경우, 규소의 질화물이나 규소의 산화물은 도전성이 낮기 때문에, 타겟 표면에서 차지-업(charge-up)에 의한 파티클(particle)이 발생하기 쉽다. 이 파티클은, 타겟 표면의 바로 아래에 있는 투광성 기판상에 낙하하여, 위상 시프트막으로 들어감으로써 결함이 되어 버릴 우려가 있다. 즉, 결함 발생율이 상승해 버린다고 하는 문제도 있다.

이와 같은 구형 모양의 마스크 블랭크를 스패터법으로 성막하는 경우에 생기는 특유의 문제를 해결하기 위해, 특개 2002－090978호 공보(특허 문헌 1)에 개시되어 있는 것과 같은, 매엽식 스패터 장치가 사용되고 있다. 이 스패터 장치는, 투광성 기판을 재치하는 회전 스테이지에 대해서, 타겟을 비스듬하게 상방으로 배치하여, 투광성 기판과 타겟의 사이에서 수평 거리와 수직 거리의 양쪽을 확보하고 있다(도 4 참조). 이와 같은 구성의 스패터 장치(이른바 경사 입사 스패터 방식의 스패터 장치)를 이용하여 투광성 기판상에 위상 시프트막을 성막함으로써, 기판의 중심측의 막 두께가 상대적으로 두꺼워지는 것을 억제할 수 있고, 또한 타겟 표면에서의 차지-업에 기인하는 결함을 저감시킬 수 있었다.

한편, MoSiN나 MoSiON 등의 재료로 이루어진 박막은, 비교적 큰 압축 응력을 가지는 경향이 있다. 위상 시프트 마스크 제작의 프로세스에서는, 위상 시프트막을 에칭함으로써 전사 패턴을 형성한다. 이 전사 패턴의 형성시에 위상 시프트막의 일부를 제거하면, 위상 시프트막이 제거된 영역은 압축 응력으로부터 해방되기 때문에, 패턴간의 간격(스페이스폭)이 넓어져 버린다. 이 영향을 작게 하려면 , 위상 시프트막의 막응력을 저감시킬 필요가 있다. 이를 위해, 예를 들면, 특개 2002－162726호 공보(특허 문헌 2)에 개시되어 있는 것처럼, 위상 시프트막을 성막한 유리 기판에 대해, 400℃ 이상의 온도로 가열 처리를 행하여, 압축 응력을 저감시키는 것이 행해진다. 400℃ 이상의 온도로 가열 처리를 행하려면, 핫 플레이트에서는 곤란하다. 또, 복수 막을 동시에 처리하는 것을 고려하면, 특개 2002－162726호 공보(특허 문헌 2)에 개시되어 있는 것과 같은 세로형의 전기로를 이용하는 것이 효과적이었다.

또한, 특개 2001－210604호 공보(특허 문헌 3)에서는, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등을 가열하기 위한 장치로서, 복수의 원통 모양의 백열 램프를 격자 모양으로 배치한 광원을 이용하는 광 가열 장치가 제안되어 있다. 이 광 가열 장치에서는, 광을 피처리면에 대해서 균일하게 조사할 수 있고, 이것에 의해 피처리면에 대해서 균일하게 광 가열할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.

특허 문헌 1: 일본국 특개 2002－090978호 공보 특허 문헌 2: 일본국 특개 2002－162726호 공보 특허 문헌 3: 일본국 특개 2001－210604호 공보

DC 스패터법으로 성막하는 성막 장치를 이용하는 경우, 타겟에 도전성이 낮은 재료를 사용하면 차지-업의 문제가 발생한다. 산소나 질소를 함유하는 금속 화합물로 이루어진 박막을 성막하는 경우는, 타겟재에 박막과 동일한 재료를 사용하는 것은 어렵다. 이 때문에, 박막을 구성하는 원소 중, 산소나 질소는 가스 상태(이것을 반응성 가스라고 함)로 성막실 내에 공급하도록 하고 있다. 스패터 중의 성막실 내는, 저압 상태로 할 필요가 있다. 이를 위해, 산소나 질소는, 성막실의 공급구로부터 공급되어 배출구로부터 강제 배출되어, 저압으로 항상 바뀌도록 되어 있다. 또, 타겟으로부터 재료 원소를 스패터시키려면 아르곤 등의 희(希)가스의 플라스마가 주위에 필요하다. 이 때문에, 산소나 질소와 같은 반응성 가스는, 투광성 기판에 비교적 가까운 공간에서 유동시키는 것이 바람직하다. 타겟 주변으로부터의 파티클의 발생을 보다 저감시키는 관점으로부터도, 산소나 질소와 같은 반응성 가스는, 측방이나 하방으로부터 공급하는 것이 바람직하다. 그러나 이와 같은 반응성 가스의 공급의 방법을 취하면, 산소나 질소와 같은 반응성 가스는, 투광성 기판의 중심측보다도 외주(外周)측에 많이 공급되는 상태가 되기 쉽다. 위상 시프트막의 스패터 성막에서는, 타겟(MoSi 타겟)으로부터 튀어나온 스패터 입자(Mo와 Si의 입자)가 산소나 질소를 포획하여, 금속 화합물 상태(MoSiN나 MoSiON)로 투광성 기판의 표면에 퇴적됨으로써, 위상 시프트막이 성막된다. 따라서 산소나 질소가 상대적으로 많이 존재하는 투광성 기판의 외주측(외주부)의 쪽이, 중심측(중심부)보다도 위상 시프트막 중의 산소나 질소의 함유량이 많아지기 쉽다는 것을 본 발명자 등은 발견하였다.

위상 시프트막 중의 산소나 질소의 함유량이 많아지면, 노광 광에 대한 투과율이 높아지기 쉽고, 이 영향은 특히, 파장이 짧은 ArF 엑시머 레이저(excimer laser)가 노광 광으로서 적용되는 위상 시프트 마스크에 있어서는 무시할 수 없다는 것을 본 발명자 등은 발견하였다. 상기와 같이, 위상 시프트막은, 투과율의 면내 균일성이 중요하다. 이상으로부터, 투과율의 면내 균일성을 조정하기 위해서, 위상 시프트막의 외주측(외주부)의 막 두께를 중심측(중심부)보다도 두껍게 할 필요가 있는 것을 본 발명자 등은 발견하였다. 또한, 본 발명자 등은, 이른바 경사 입사 스패터 방식의 스패터 장치로서, 산소나 질소와 같은 반응성 가스를 투광성 기판의 측방 또는 하방으로부터 공급하고, 또한, 상기 반응성 가스의 대부분을 투광성 기판에 비교적 가까운 공간에서 유동시키는 방식의 장치를 채용한 경우에 있어서, 투광성 기판과 타겟의 사이에서 수평 거리나 수직 거리를 조정하는 것에 의하여, 상기의 위상 시프트막의 외주측(외주부)의 막 두께를 중심측(중심부)보다도 두껍게 성막함으로써, 투과율의 면내 균일성을 소정의 허용 범위 내로 제어한 위상 시프트막을 얻을 수 있다는 것을 발견하였다.

상기와 같이, 성막된 위상 시프트막은 막응력을 가지기 때문에, 가열 처리를 행하여 막응력을 저감시킬 필요가 있다. 가열 처리를 행한 위상 시프트막은, 가열 처리 전의 것에 대해서 투과율이나 위상차가 변화한다. 이 때문에, 가열 처리를 행한 후의 위상 시프트막이 소정의 투과율과 위상차가 되도록, 위상 시프트막의 스패터 성막시에 있어서의 위상 시프트막의 막조성을 조정하고 있다. 따라서 세로형의 전기로에 의한 가열 처리는, 동시 처리하는 유리 기판 모두에 대해서 동 조건이 되도록 행해지는 것이 바람직하다. 그러나 전기로는 미소한 가열 제어가 어렵고, 동시 처리하는 유리 기판 모두에 대해서 동일한 가열 조건으로 하는 것은 어렵다. 또, 전기로는 소정의 가열 온도에 이를 때까지의 시간이나 그 소정의 가열 온도로부터 실온으로 되돌아올 때까지의 시간이 걸리기 때문에, 매엽 처리를 적용하면 단위 시간당 처리량(throughput)이 크게 악화된다고 하는 문제가 있다.

이에, 본 발명자 등은, 상기의 위상 시프트막의 외주측(외주부)의 막 두께를 중심측(외주부)보다도 두껍게 성막하고, 투과율의 면내 균일성을 소정의 허용 범위 내로 조정한 위상 시프트막을 가지는 유리 기판에 대해서, 상기의 광 가열 장치를 이용하여, 매엽 처리하는 것을 시험해 보았다. 그러나 광 가열 처리는, 피처리면에 대해서 균일성이 높은 가열을 할 수 있었어야 했지만, 광 가열 처리 후의 위상 시프트막의 광학 특성을 측정했는데, 투과율이나 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위를 넘어 버렸다.

위상 시프트막을 가지는 유리 기판에 대해서, 광 가열 처리를 행한 경우에 있어서도, 소정의 허용 범위 내의 투과율 분포나 위상차 분포로 되는 것이 요구되고 있었다.

덧붙여서, 위상 시프트막의 외주측(외주부)의 막 두께를 중심측(중심부)보다도 두껍게 하고, 투과율의 면내 균일성을 소정의 허용 범위로 조정한 위상 시프트막을 가지는 유리 기판에 대해서, 세로형의 전기로에 의해 가열 처리했을 경우는, 상기의 광 가열 장치를 이용하여 가열 처리했을 경우에 비해, 투과율이나 위상차의 면내 균일성은 악화되고, 투과율이나 위상차의 면내 균일성은 소정의 허용 범위를 넘어 버리는 결과가 되었다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 예의(銳意) 연구를 행한 결과, 이하의 것이 판명되었다.

상기에 제시한 조건, 즉, 이른바 경사 입사 스패터 방식의 스패터 장치로서, 산소나 질소와 같은 반응성 가스를 투광성 기판의 측방 또는 하방으로부터 공급하고, 또한 상기 반응성 가스의 대부분을 투광성 기판에 비교적 가까운 공간에서 유동시키는 방식의 장치로 스패터 성막된 위상 시프트막은, 주표면의 외주측(외주부)이 중심측(중심부)에 비해 상대적으로 막 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 이것에 의해, 산소나 질소의 함유량이 비교적 많은 외주측의 위상 시프트막과, 산소나 질소의 함유량이 비교적 적은 중심측의 위상 시프트막의 사이에서, 투과율이나 위상차의 차를 작게 할 수 있어, 비교적 밸런스가 맞춰진 상태로 되어 있다(도 1의 Ho와 Hc의 두께의 비율로 비교적 밸런스가 맞춰진 상태로 되어 있다). 위상 시프트막에 대해서, 가열 처리(예를 들면 400℃에서 1시간)를 행하면, 대기중의 산소가 위상 시프트막의 표층(表層)에 포획되어 표층의 막조성이 변화하여, 표층에 산화층이 형성된다. 표층의 산화층은 SiO₂가 그것에 가까운 조성으로 실질적으로 구성된다고 생각할 수 있다. 이때, 가열 처리 전의 위상 시프트막의 표층의 막조성이 예를 들면 MoSiN, MoSiON, MoSiO, MoSi인지 여부, N나 O의 함유량이 많은지 적은지에 따르지 않고, 가열 처리 후의 위상 시프트막의 표층의 막조성은, SiO₂가 그것에 가까운 조성으로 실질적으로 구성된다고 생각할 수 있다. 가열 처리 후의 위상 시프트막에 있어서의 이 SiO₂에 가까운 조성의 표층은, 가열 처리 전의 위상 시프트막의 표층의 타겟 유래의 원소 이외의 원소의 함유량이 면내에서 달라도 가열 처리 후에는 거의 동일하게 된다(가열 처리 전의 위상 시프트막의 표층의 막조성에 영향받기 어려움)고 생각할 수 있다.

일반적으로, 위상 시프트막 중의 산소 함유량이 증가했을 경우는, 투과율이 상승하고, 위상차가 저하하는 경향이 있다. 위상 시프트막에 대해서, 광 가열 처리와 같은 면내에 균일한 조건(적산(積算) 조사량의 면내 균일성이 높은 조건)으로 가열 처리를 행하면, 면내에서 위상 시프트막의 표면으로부터 거의 동일한 막 두께 방향의 분포로 산소가 표층에 포획된다. 투과율이나 위상차가 면내에서 비교적 밸런스가 맞춰진 상태로 되어 있어, 면내에서 거의 균일했던 것이, 막 두께가 다른 위상 시프트막에 있어서의 외주측(외주부)과 중앙측(중심부)에서, 동일한 막 두께 분포로 표층의 산소 함유량이 변하는 것(표층에 동일한 두께로 산화층이 형성되는 것)이 일어나면, 중심측(중심부)의 위상 시프트막의 투과율의 증가량은, 외주측(외주부)의 위상 시프트막의 투과율의 증가량보다도 커져 버린다. 또, 중심측(중심부)의 위상 시프트막의 위상차의 저하량은, 외주측(외주부)의 위상 시프트막의 위상차의 저하량보다도 작아져 버린다. 이와 같은 이유로부터, 광 가열 처리를 행한 후의 위상 시프트막은, 투과율이나 위상차의 면내 균일성이 저하한 것이라고 추측할 수 있다. 이러한 것은, 도 2에서, Ho＞Hc로, 동일한 두께 h로 산화층(거의 동일 조성)이 형성되는 영향(투과율의 증가량, 위상차의 저하량)은, 두께가 얇은 Hc의 쪽이 두께가 두꺼운 Ho보다도 큰 것(투과율에 실질적으로 기여하는 Hc＇, Ho＇에 관련하여, 중심측(중심부)이 얇아지는 비율(레이트(rate))(Hc＇／Hc)의 쪽이 외주측(외주부)이 얇아지는 비율(레이트)(Ho＇／Ho)에 비해 상대적으로 큰 것)으로부터 이해할 수 있다.

이상의 결과를 기초로, 예의 연구한 결과, 광 가열 처리에 있어서, 중심측(중심부)에 비해 외주측(외주부)의 광의 총 조사량(적산 조사량)을 많게 하는 조사 조건으로 함으로써, 광 가열 처리 후의 위상 시프트막이, 투과율 및 위상차의 면내 균일성을 소정의 허용 범위 내로 유지할 수 있다는 것에 도달하여, 본 발명(발명 A)을 완성하기에 이르렀다.

본 발명에는, 상기 발명(발명 A)과 관련하여, 가열 처리 전에 투과율 및 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위 내에 있었던 것이, 상기의 광 가열 장치를 이용하여 면내 균일성이 높은 가열 처리(적산 조사량의 면내 균일성이 높은 가열 처리)를 행한 후에 투과율 및 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위를 넘는 경우에 있어서, 가열 처리를 행한 후에 있어서도 투과율 및 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위 내로 유지될 수 있도록 상기의 광 가열 장치를 이용하여 면내 각 장소에 있어서의 가열 조건을 제어하는(면내 균일성이 높은 가열 조건과는 다른 가열 조건으로 제어하는), 예를 들면 면내 각 장소에 있어서의 적산 조사량을 제어하는, 발명(발명 B)이 포함된다. 즉, 광 가열 장치를 이용하여 면내 각 장소에 있어서의 가열 조건을 제어하는(면내 균일성이 높은 가열 조건과는 다른 가열 조건으로 제어하는), 예를 들면 면내 각 장소에 있어서의 적산 조사량을 제어함으로써, 면내 각 장소에 있어서의 산화층의 두께가 실질적으로 다르도록 제어하고, 이것에 의해, 가열 처리를 행한 후에 있어서 투과율 및 위상차의 면내 균일성을 소정의 허용 범위 내로 제어하는 발명이 포함된다.

관계된 발명 B에 있어서는, 경사 입사 스패터 방식, 반응성 가스의 측방 또는 하방 공급 방식(면내 조성 불균일), 중심부에 비해 외주부의 광의 총 조사량(적산 조사량)을 많게 하는 조사 조건에 대해서는 각각 한정이 없다.

본 발명에는, 상기 발명(발명 A)과 관련하여, 면내 조성 불균일로 「중심부에 비해 외주부가 상대적으로 막 두께가 두꺼운 경우에서는, 광 가열 처리와 같은 면내에 균일한 조건(적산 조사량의 면내 균일성이 높은 조건)으로 가열 처리를 행하면, 중심부의 위상 시프트막의 투과율의 증가량은, 외주부의 위상 시프트막의 투과율의 증가량보다도 커진다」는 것으로부터, 이것을 고려하여, 가열 처리 전에(성막 단계에서) 면내 조성 불균일로 투과율의 면내 균일성이 소정의 허용 범위 내로 되도록 박막의 기판 외주부의 두께를 중심부에 비해 두껍게 형성해 두는 상기 발명(발명 A)의 양태에 비해, 외주부를 상대적으로 얇게 형성해 두고(예를 들면, 외주부의 두께는, 중심측의 두께보다도 두껍게 하는 점에 대해서는 발명 A와 같지만, 후의 가열 처리 공정에서 외주부를 가중 산화시키지 않고 완료되도록, 혹은 외주부를 가중 산화시키는 양이 적게 완료되도록, 외주부를 발명 A의 외주부의 두께에 비해 상대적으로 얇게 형성해 두고), 상기의 광 가열 장치를 이용하여, 면내 균일성이 높은 조건(적산 조사량의 면내 균일성이 높은 조건)으로 가열할지, 혹은, 상기의 광 가열 장치를 이용하여, 발명 A와 마찬가지로 중심부에 비해 외주부의 광의 총 조사량을 많게는 하지만 발명 A에 비해 총 조사량의 면내에 있어서의 차가 작아지는 조사 조건으로 함으로써, 가열 처리 후에 투과율 및 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위 내로 되도록 하는 발명(발명 C)이 포함된다.

상기 발명(발명 C)에는, 광 가열 처리 장치에 의한 기판면내의 가열 특성의 상위를 고려하여, 광 가열 처리 후에 투과율 및 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위 내로 되도록, 광 가열 처리 전에 투과율 및 위상차의 면내 분포를 제어하는, 발명이 포함된다. 이것에 더하여, 광 가열 조건을 면내에서 제어하는 발명도 포함된다.

본 발명은 이하의 구성을 가진다.

(구성 1)

투광성 기판의 주표면상에, 전사 패턴 형성용의 박막을 구비한 마스크 블랭크로서,

상기 박막은, 천이 금속과 규소를 함유하고, 추가로 산소 또는 질소 중 적어도 하나를 함유하는 재료로 이루어지고,

상기 박막은, 그 표층에 상기 표층을 제외한 영역의 박막보다도 산소 함유량이 많은 산화층을 가지고,

상기 박막은, 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있고,

상기 산화층은, 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.

(구성 2)

상기 박막은, 노광 광에 대해서 1％ 이상의 투과율을 가지는 반투과막인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 마스크 블랭크.

(구성 3)

상기 박막은, 노광 광에 대해서 1％ 이상의 투과율을 가지고, 또한 상기 박막을 투과한 노광 광과 상기 박막의 막 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 노광 광과의 사이에 소정의 위상차를 생기게 하는 하프톤 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 마스크 블랭크.

(구성 4)

상기 박막은, 상기 투과율의 면내 분포가 0.6％ 범위 내인 것을 특징으로 하는 구성 2 또는 3에 기재된 마스크 블랭크.

(구성 5)

상기 박막은, 상기 위상차의 면내 분포가 4도의 범위 내인 것을 특징으로 하는 구성 3에 기재된 마스크 블랭크.

(구성 6)

구성 1에서부터 구성 5 중 하나에 기재된 마스크 블랭크를 제조하는 방법으로서,

상기 투광성 기판의 주표면상에, 천이 금속과 규소를 함유하는 타겟을 이용하여, 산소 또는 질소 중 적어도 하나를 함유하는 스패터링 가스 중에서 스패터링법에 의해 상기 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,

박막 형성 공정에서 형성한 상기 박막에 대해, 산소를 함유하는 기체 중에서 광 가열 처리를 행하고,

상기 박막의 표층에 상기 산화층을 형성하는 광 가열 처리 공정을 가지고,

상기 광 가열 처리 공정은, 상기 박막에 대해서 조사하는 광의 적산 조사량을 주표면측에 있어서의 중앙부보다도 외주부의 쪽이 많아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.

(구성 7)

상기 박막 형성 공정은, 상기 기판을 주표면의 중심을 관통하는 회전축으로 회전시키고, 스패터링 타겟의 스패터면을, 상기 기판의 주표면과 대향하고, 또한 상기 주표면에 대해서 소정의 각도를 가지는 위치이고, 상기 기판의 회전축과, 상기 스패터면의 중심을 관통하여 상기 기판의 회전축에 대해서 평행한 직선이 어긋난 위치에 배치되고, 스패터링법에 의해서 상기 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 구성 6에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법.

(구성 8)

상기 광 가열 처리 공정은, 통 모양의 램프를 격자 모양으로 복수 배치한 광 조사기를 이용하여, 상기 박막에 대해서 광 가열 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 구성 6 또는 구성 7 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법.

(구성 9)

상기 통 모양의 램프는, 할로겐 히터인 것을 특징으로 하는 구성 8에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법.

(구성 10)

구성 1에서부터 구성 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.

(구성 11)

구성 6에서부터 구성 9 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법으로 제조된 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴을 형성하는 패턴 형성 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 광 가열 처리 후에 투과율 및 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위 내로 되는 마스크 블랭크를 얻는 것이 가능해진다.

도 1은 반투과막에 대해서, 외주부의 막 두께를 중심부보다도 두껍게 성막하고, 투과율의 면내 균일성을 소정 범위 내로 조정하는 양태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 반투과막에 대해서, 외주부의 막 두께를 중심부보다도 두껍게 성막하고, 투과율의 면내 균일성을 소정 범위 내로 조정한 후, 광 가열 장치를 이용해 면내 균일성이 높은 조건으로 가열하여 표층에 산화층을 형성하는 양태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 반투과막에 대해서, 외주부의 막 두께를 중심부보다도 두껍게 성막하고, 투과율의 면내 균일성을 소정 범위 내로 조정한 후, 광 가열 장치를 이용해 조사하는 광의 적산 조사량을 중앙부보다도 외주부의 쪽이 많아지도록 제어하여, 산화층에 관련된 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두꺼워지도록 산화층을 형성하는 양태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 스패터링 장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 5는 광 가열 장치의 일례를 나타내는 모식적 단면도이다.

이하, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명의 마스크 블랭크는, 구성 1에 있는 것처럼, 투광성 기판의 주표면상에, 전사 패턴 형성용의 박막을 구비한 마스크 블랭크로서,

상기 산화층은, 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

구성 1에 따른 발명에 있어서, 상기 박막은, 그 표층에 상기 표층을 제외한 영역의 박막보다도 산소 함유량이 많은 산화층을 가진다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 박막(10)은, 그 표층에 상기 표층을 제외한 영역의 박막(11)보다도 산소 함유량이 많은 산화층(12)을 가진다. 상기 산화층은, 가열 처리(어닐) 에 의해 형성된 것으로, 자연 산화나 마스크의 사용(노광 광의 장시간 조사)에 따라서 경시적(經時的)으로 생기는 산화층은 포함하지 않는다.

구성 1에 따른 발명에 있어서, 상기 박막은, 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있다. 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 박막(10)은, 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께 Hc보다도 외주부의 두께 Ho가 두껍게 형성되어 있다. 상세하게는, 상기 박막(10)은, 박막의 중앙부는 거의 평탄(즉 막 두께가 일정)하고 외주부를 향해서 막 두께가 증가하고 있다.

예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙부의 두께 Hc로서, 박막의 1변(邊)의 길이를 L로 했을 경우, 기판의 중앙에서 (2／3)L을 차지하는 영역의 두께의 평균치를 사용하고, 외주부의 두께 Ho로서, 기판의 외주측에서 각 (1／6)L을 차지하는 영역의 두께의 평균치를 사용할 수 있다. 이것은, 다른 발명(구성)에 있어서도 마찬가지이다.

또, 예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙부의 두께 Hc로서, 기판의 중심에서 측정한 값을 사용하고, 외주부의 두께 Ho로서, 박막(기판)의 단부로부터 소정의 거리 S의 위치에서 측정한 값을 사용할 수 있다. 이것은, 다른 발명(구성)에 있어서도 마찬가지이다.

상기 박막(10)에 있어서, 중앙부의 두께 Hc와 외주부의 두께 Ho는, 예를 들면, 가열 처리(어닐) 전에, 투과율의 면내 균일성을 소정 범위 내로 조정할 수 있도록 조정된다. 상기 박막(10)에 있어서, 중앙부의 두께 Hc와 외주부의 두께 Ho의 비율은, 상기 박막의 조성이나, 상기 박막의 투과율, 상기 박막의 막 두께 등과의 관계로 일괄적으로 말할 수 없지만, 예를 들면, Ho／Hc=1.01 ~ 1.05의 범위가 바람직하다.

구성 1에 따른 발명에 있어서, 상기 산화층은, 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 산화층(12)은 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께 h보다도 외주부의 두께 h＇가 두껍게 형성되어 있다.

예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙부의 두께 h로서, 박막의 1변의 길이를 L로 했을 경우, 기판의 중앙에서 (2／3)L을 차지하는 영역의 두께의 평균치를 사용하고, 외주부의 두께 h＇로서, 기판의 외주측에서 각 (1／6)L을 차지하는 영역의 두께의 평균치를 사용할 수 있다. 이것은, 다른 발명(구성)에 있어서도 마찬가지이다.

또, 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙부의 두께 h로서 기판의 중심에서 측정한 값을 사용하고, 외주부의 두께 h＇로서 박막(기판)의 단부로부터 소정의 거리 S의 위치에서 측정한 값을 사용할 수 있다. 이것은, 다른 발명(구성)에 있어서도 마찬가지이다.

상기 산화층(12)에 있어서, 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께 h보다도 외주부의 두께 h＇를 두껍게 형성하기 위해서는, 가열 처리(어닐)의 조건(온도, 시간 등)을, 중앙부와 외주부에서 다르게 한다. 예를 들면, 외주부의 가열 처리(어닐)의 조건(온도, 시간등)을 중앙부에 비해 크게 한다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 광 가열 장치를 이용하면, 외주부의 가열 처리(어닐)의 조건(피조사면의 온도, 램프 출력, 조사(점등) 시간, 적산 조사량 등)을 중앙부에 비해 크게 할 수 있다.

상기 산화층(12)에 있어서의 외주부의 두께 h＇와 중앙부의 두께 h의 비율(h＇／h)은, 상기 박막의 조성이나, 상기 박막의 투과율, 막 두께 등과의 관계로 일괄적으로 말할 수 없지만, 1.01 ~ 1.07 정도가 바람직하다.

상기 산화층(12)에 있어서의 중앙부의 두께 h는 2.0nm 정도가 바람직하고, 외주부의 두께 h＇는 2.1nm 정도가 바람직하다.

상기 박막(11)에 있어서, 가열 처리 후의 중앙부의 두께 Hc＇와 외주부의 두께 Ho''의 비율은, 상기 박막의 조성이나, 상기 박막의 투과율, 상기 박막의 막 두께 등과의 관계로 일괄적으로 말할 수 없지만, 예를 들면, Ho''／Hc＇=1.01 ~ 1.05의 범위가 바람직하다.

본 발명에서는, 산화층의 두께를 외주(外周)에서 상대적으로 두껍게 하면, 투과율, 위상차에 실질적으로 기여하는 순(net) 박막(11)의 두께는 외주에서 상대적으로 얇아져 투과율이 오르므로, 산화층의 두께가 동일한 경우에 있어서의 중앙부에서의 투과율의 상승과 상쇄할 수 있다.

또한, 도 1, 도 2, 도 3에 있어서는, 투광성 기판(1)의 주표면상에, 상기 박막(10)이 형성되어 있다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 전사 패턴 형성용의 박막은, 천이 금속 M과 규소(Si)를 함유하고, 추가로 산소(O) 또는 질소(N) 중 적어도 하나를 함유하는 재료로 이루어진다.

본 발명에 있어서, 천이 금속 M으로서는, 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 크롬(Cr), 하프늄(Hf), 니켈(Ni), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 니오브(Nb), 팔라듐(Pb) 등의 어느 하나 또는 합금 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 전사 패턴 형성용의 박막은, 상기의 성분에 더하여,탄소, 수소, 불활성 가스(헬륨, 아르곤, 크세논 등) 등을 함유하는 재료로 이루어진 경우가 포함된다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 전사 패턴 형성용의 박막으로서는, 한층 더 구체적으로는, 천이 금속 실리사이드, 천이 금속 실리사이드 질화물, 천이 금속 실리사이드 질화 산화물, 천이 금속 실리사이드 산화물, 천이 금속 실리사이드 질화 탄화물, 천이 금속 실리사이드 질화 산화 탄화물, 천이 금속 실리사이드 산화 탄화물 등을 들 수 있다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막은 단층 구조, 다층 구조를 포함한다. 상기 박막은 반사 방지층을 포함하는 양태여도 좋다. 상기 박막은 조성 경사막을 포함한다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 반투과막은 단층 구조, 저투과율층과 고투과율층으로 이루어진 2층 구조, 다층 구조를 포함한다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 반투과막은 고투과율 타입을 포함한다. 고투과율 타입은, 예를 들면, 통상의 투과율 1~10％ 미만에 대해, 상대적으로 높은 투과율 10~30％을 가지는 것을 말한다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막은, 위상 시프트 마스크나 인핸서 마스크에 있어서의 반투과막, 또는 바이너리 마스크에 있어서의 차광막으로 할 수 있다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 천이 금속은 몰리브덴인 것이 바람직하다.

전술한 것처럼, MoSiN나 MoSiON 등의 재료로 이루어진 박막은, 비교적 큰 압축 응력을 가지는 경향이 있고, 압축 응력을 저감시키기 위해서는 가열 처리가 유효하여, 본원 과제가 특히 현저해지기 때문이다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 전사 패턴 형성용의 박막으로서는, 예를 들면, 몰리브덴 실리사이드(MoSi), 몰리브덴 실리사이드 질화물(MoSiN), 몰리브덴 실리사이드 질화 산화물(MoSiNO), 몰리브덴 실리사이드 산화물(MoSiO), 몰리브덴 실리사이드 질화 탄화물(MoSiCN), 몰리브덴 실리사이드 산화 탄화물(MoSiOC), 몰리브덴 실리사이드 산화 질화 탄화물(MoSiOCN) 등을 들 수 있다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막으로서는, 천이 금속 실리사이드계 재료의 박막 전반(全般)이 포함된다(구성 1). 예를 들면, 상기 박막으로서는, 바이너리의 차광막이 포함된다. 바이너리의 차광막에 있어서도, EMF 바이어스의 관점에서 위상차의 저감이 요구되고 있고, 예를 들면, 위상차의 면내 분포가 엄밀하게 문제시되는 경우에는, 본원 발명의 적용 효과가 있다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막으로서는, 예를 들면, 노광 광에 대해서 1％ 이상의 투과율을 가지는 반투과막을 들 수 있다(구성 2). 이와 같은 반투과막으로서는, 예를 들면, 인핸서 마스크 제작용의 위상차 제로의 반투과막이나, 반투과막만으로는 위상 시프트 효과를 일으키게 할 만큼 위상차는 얻을 수 없지만, 투광부의 기판 표면으로부터 소정 깊이만큼 파넣음으로써 위상 시프트 효과를 생기게 하는 위상차가 얻어지는 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 반투과막을 들 수 있다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막으로서는, 노광 광에 대해서 1％ 이상의 투과율을 가지고, 또한 상기 박막을 투과한 노광 광과 상기 박막의 막 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 노광 광과의 사이에 위상 시프트 효과를 생기게 하는 소정의 위상차가 얻어지는 하프톤 위상 시프트막을 들 수 있다(구성 3).

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막이 바이너리 마스크의 차광막인 경우, 그 막 두께는 65nm 이하인 것이 바람직하고, 55nm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또, 상기 박막이 하프톤 위상 시프트 마스크의 하프톤 위상 시프트막인 경우, 그 막 두께는 75nm 이하인 것이 바람직하고, 70nm 이하인 것이 더욱 바람직하다. 또, 상기 박막이 인핸서 마스크의 반투과막인 경우, 그 막 두께는 40nm 이하인 것이 바람직하고, 30nm 이하인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 산화층의 두께는 1.0 ~ 3.5nm인 것이 바람직하고, 1.5 ~ 2.5nm인 것이 더욱 바람직하다. 상기 산화층의 두께가 이 범위 내에 있으면, 자연 산화나 마스크의 사용(노광 광의 장시간 조사)에 따라서 경시적으로 생기는 산화층과 구별할 수 있다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막은, 상기 투과율의 면내 분포가 0.6％ 범위 내인 것이 바람직하다(구성 4). 예를 들면, 투과율의 목표치에 대해서 면내 각 장소의 투과율이 ＋0.6％ 범위 내인 경우, －0.6％ 범위 내인 경우, 투과율의 목표치에 대해서 면내 각 장소의 투과율의 최대치 및 최소치가 ±0.3％ 범위 내에 있는 경우이면, 상기 투과율의 면내 분포는 0.6％ 범위 내가 된다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막은 투과율의 목표치에 대해서 면내 각 장소의 투과율(투과율의 최대치 및 최소치)이 ±0.3％ 범위 내에 있는 것이, 더욱 바람직하다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 투과율의 면내 균일성이 소정의 허용 범위 내로 되는 경우로서는, 투과율의 목표치에 대해서 면내 각 장소의 투과율(투과율의 최대치 및 최소치)이 ±0.3％ 범위 내에 있는 경우가 바람직하다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막은 상기 위상차의 면내 분포가 4도의 범위 내인 것이 바람직하다(구성 5). 예를 들면, 위상차의 목표치에 대해서 면내 각 장소의 위상차가, ＋4도의 범위 내인 경우, －4도의 범위 내인 경우, 위상차의 목표치에 대해서 면내 각 장소의 위상차의 최대치 및 최소치가 ±2도의 범위 내에 있는 경우이면, 상기 위상차의 면내 분포는 4도의 범위 내가 된다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막은 위상차의 목표치에 대해서 면내 각 장소의 위상차(위상차의 최대치 및 최소치)가 ±2도의 범위 내에 있는 것이, 더욱 바람직하다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위 내로 되는 경우로서는, 위상차의 목표치에 대해서 면내 각 장소의 위상차(위상차의 최대치 및 최소치)가 ±2도의 범위 내에 있는 경우가 바람직하다.

본 발명에 따른 마스크 블랭크의 제조 방법은, 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크를 제조하는 방법으로서,

상기 박막 형성 공정에서 형성한 상기 박막에 대해, 산소를 함유하는 기체 중에서 광 가열 처리를 행하여, 상기 박막의 표층에 상기 산화층을 형성하는 광 가열 처리 공정을 가지고,

상기 광 가열 처리 공정은, 상기 박막에 대해서 조사하는 광의 적산 조사량을 주표면측에 있어서의 중앙부보다도 외주부 쪽이 많아지도록 제어하는 것을 특징으로 한다(구성 6).

본 발명에는, 상기 구성 6에 따른 발명과 관련하여, 가열 처리 전에 투과율 및 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위 내에 있었던 것이, 상기의 광 가열 장치를 이용하여 면내 균일성이 높은 가열 처리(적산 조사량의 면내 균일성이 높은 가열 처리)를 행한 후에 투과율 및 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위를 넘는 경우에 있어서, 가열 처리를 행한 후에 있어서도 투과율 및 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위 내로 유지될 수 있도록 상기의 광 가열 장치를 이용하여 면내 각 장소에 있어서의 가열 조건을 제어하는(면내 균일성이 높은 가열 조건과는 다른 가열 조건으로 제어하는), 예를 들면 면내 각 장소에 있어서의 가열 처리(어닐)의 조건(피조사면의 온도, 램프 출력, 조사(점등) 시간, 적산 조사량 등)을 제어하는, 발명이 포함된다.

관련된 발명에 있어서는, 경사 입사 스패터 방식, 측방 또는 하방 공급 방식(면내 조성 불균일), 중심부에 비해 외주부의 광의 총 조사량(적산 조사량)을 많게 하는 조사 조건에 대해서는 각각 한정이 없다.

상기 광 가열 처리 공정에 있어서, 상기 박막에 대해서 조사하는 광의 적산 조사량을 주표면측에 있어서의 중앙부보다도 외주부 쪽이 많아지도록 제어하는 방법으로서는, 면내에 있어서의 광의 적산 조사 시간을 달라지게 하여 제어하는 방법, 면내에 있어서의 광의 강도(따라서 면내에 있어서의 피조사부의 온도)를 달라지게 하여 제어하는 방법, 이들을 조합(組合)한 방법 등을 들 수 있다.

면내에 있어서의 광의 강도(따라서 면내에 있어서의 피조사부의 온도)를 달라지게 하여 제어하는 방법은, 피조사부의 열이 주위에 전도되기 때문에 피조사부의 온도 제어를 고도로 행할 필요가 있다.

본 발명에 있어서, 「면내 균일성이 높은 가열 조건과는 다른 가열 조건으로 제어한다」에는, 예를 들면 통 모양의 램프관을 격자 모양으로 복수 배치한 광 조사기를 이용하여, 외주연(外周緣)의 4변을 따라서 배치된 램프의 출력을 상대적으로 크게 하거나, 혹은 이것에 따르지 않고, 기판보다 면적이 큰 가열 평면을 가지는 광 가열 장치(예를 들면 통 모양의 램프관을 격자 모양으로 복수 배치한 광 조사기)를 이용해 균일하게 가열하고(산화층의 두께를 면내 균일하게 형성하고), 이것에 더하여, 외주를 추가로 가열하는(가중하여 가열하는)(산화층의 두께를 외주에서 가중하여 증가시키는) 것이다. 외주를 추가로 가열(가중하여 가열)하려면, 예를 들면 통 모양의 램프관을 격자 모양으로 복수 배치한 광 조사기를 이용하여 외주연의 4변을 따라서 배치(4변 근방에 배치)된 램프(예를 들면 도 5에 있어서는 오른쪽에서 2번째 및 왼쪽에서 2번째)를 점등(ON)시키고, 중심측의 램프를 포함하는 다른 램프(예를 들면 도 5에 있어서는 오른쪽에서 2번째 및 왼쪽에서 2번째의 램프를 제외한 램프)를 소등(OFF)시킴으로써 실현할 수 있다.

본 발명에 있어서, 「면내 균일성이 높은 가열 조건」에는, 예를 들면 외주연의 4변을 따라서 배치(4변 근방에 배치)된 램프의 출력을 크게 하는 양태가 포함된다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막 형성 공정은, 상기 기판을 주표면의 중심을 관통하는 회전축으로 회전시키고, 스패터링 타겟의 스패터면을, 상기 기판의 주표면과 대향하고, 또한 상기 주표면에 대해서 소정의 각도를 가지는 위치이고, 상기 기판의 회전축과, 상기 스패터면의 중심을 관통하여 상기 기판의 회전축에 대해서 평행한 직선이 어긋난 위치에 배치하고, 스패터링법에 의해서 상기 박막을 형성하는 것이 바람직하다(구성 7).

관련된 구성(이른바 경사 입사 스패터)에 의해서, 기판의 중심부의 막 두께가 상대적으로 두꺼워지는 것을 억제할 수 있고, 또한 파티클에 기인하는 결함을 저감시킬 수 있다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막 형성 공정은, 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 기판을 주표면의 중심을 관통하는 회전축으로 회전시키고, 스패터링 타겟의 스패터면을, 상기 기판의 주표면과 대향하고, 또한 상기 주표면에 대해서 소정의 각도를 가지는 위치이고, 상기 기판의 회전축과, 상기 스패터면의 중심을 관통하여 상기 기판의 회전축에 대해서 평행한 직선이 어긋난 위치(오프셋 거리)에 배치하고, 스패터링법에 의해서 상기 박막을 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막 형성 공정은 매엽식의 성막 장치를 이용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 과제는, 고정밀의 매엽식의 성막 장치를 이용하는 경우에 특히 현저해지기 때문이다. 매엽식 성막 장치는, 비매엽식 성막 장치에 비해, 막 두께나 광학 특성의 면내 균일성이 높고 고정밀도의 성막이 가능하다. 또, 매엽식 성막 장치는, 비매엽식 성막 장치에 비해 브랭크스(기판) 간의 각종 불균일을 저감시킬 수 있다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막 형성 공정은, 기판을 회전시키면서 행하는 것이 바람직하다. 기판을 회전시키지 않는 경우에 비해, 박막의 막 두께등을 균일하게 성막하기 때문이다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 박막 형성 공정은 DC 스패터법이 바람직하다. 성막 속도가 크고, 양산성이 뛰어나기 때문이다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 광 가열 처리 공정은 광 가열 처리 장치를 이용하여 행할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 광 가열 처리 공정은, 상기 박막을 200℃ 이상으로 가열하는 조사 조건으로 처리하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 300℃ 이상으로 가열하는 조사 조건으로, 보다 더 바람직하게는 400℃ 이상으로 가열하는 조사 조건으로 처리하면 좋다. 또, 상기 광 가열 처리 공정은, 상기 박막을 1000℃ 이하로 가열하는 조사 조건으로 처리하는 것이 바람직하고, 800℃ 이하로 가열하는 조사 조건으로 처리하면 더욱 좋다.

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 상기 광 가열 처리 공정에 이용하는 히터로서는, 할로겐 히터, 세라믹 히터, 석영관 히터 등을 들 수 있다.

할로겐 히터는 할로겐 램프가 방사(放射)하는 광을 열로서 이용하는 히터이다. 할로겐 히터는, 예를 들면, 통 모양의 석영관 내에 텅스텐 필라멘트 등의 필라멘트를 석영관의 일단으로부터 타단까지 연속적 또는 단속적(각 필라멘트는 전기적으로 접속되어 있음)으로 설치하고, 석영관의 양단부를 봉인(seal)한 구조를 가진다.

할로겐 히터는, 예를 들면, 마스크 블랭크 표면의 온도를, 상온으로부터 800℃까지 승온(昇溫)하는데 필요로 하는 시간이 20초 정도이고, 마스크 블랭크 표면의 온도를, 상온으로부터 400℃로부터 150℃까지 강온(降溫)하는데 필요로 하는 시간이 2분 정도인 것이, 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 광 가열 처리 공정은 통 모양의 램프를 격자 모양으로 복수 배치한 광 조사기를 이용하여, 상기 박막에 대해서 광 가열 처리를 행하는 것이 바람직하다(구성 8).

본 발명에 있어서, 상기 통 모양의 램프는 할로겐 히터인 것이 바람직하다(구성 9).

본 발명(구성 1 ~ 11)에 있어서, 광 가열 처리는 할로겐 히터로부터 발사되는 광을 상기 박막을 가지는 투광성 기판(마스크 블랭크)에 조사하는 처리인 것이 바람직하다. 할로겐 히터로부터 발사되는 광의 파장 스펙트럼은, 적외 대역의 광의 강도가, 다른 파장 대역의 광의 강도와 비교하여 특히 높다. 상기 박막은 파장 193nm 정도의 짧은 파장의 광에 대해서 소정의 투과율이 되도록 하는 막 두께로 형성되기 때문에, 적외 대역의 파장의 광에 대해서는 비교적 높은 투과율이 된다. 할로겐 히터로부터 발사되는 광은, 복수의 파장이 포함되는 다색 광이다. 할로겐 히터로부터 발사되는 광 중, 적외 대역의 파장의 광은, 상기 박막을 비교적 높은 투과율로 투과하여 투광성 기판(유리 기판)에 도달한다. OH기, 물 등을 함유하는 투광성 기판(유리 기판)은, 파장 1.38μm, 2.22μm, 및 2.72μm에 현저한 흡수 대역을 가진다. 이러한 것으로부터, 할로겐 히터로부터 발사되는 광은, 파장 1.38μm, 2.22μm, 및 2.72μm에 있어서의 강도가 충분히 강한 것이 바람직하다. 추가로, 이 조건을 고려하면, 광 가열 처리에 사용하는 할로겐 히터는, 색 온도가 2200K 이상인 것이 바람직하고, 3400K 이하인 것이 바람직하다.

이 광 가열 처리에서는, 도 5에 도시된 광 가열 장치를 이용할 수 있다. 이 광 가열 장치는, 처리실(21) 내에 광원 유니트(22)와 마스크 블랭크(기판)(20)를 재치하는 재치대(24)를 구비한 주구성으로 되어 있다. 도 5에 도시된 마스크 블랭크(20)의 상면(광원 유니트(22)측의 면)에 전사 패턴 형성용의 박막(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 광원 유니트(22)는 유니트 프레임(23)에, 원통 모양의 할로겐 히터(26)를 복수 개, 평행하게 상하 2단으로 배치되는 구조로 할 수 있다. 상단 및 하단의 각 할로겐 히터(26)는, 상방에서 볼때 격자 모양의 배치로 할 수 있다. 광원 유니트(22)의 이와 같은 구성에 의해, 마스크 블랭크(기판)(20)의 주표면에 대해서, 거의 균일하게 적외 대역의 광을 조사할 수 있다. 또, 광 가열 장치로서는, 특허 문헌 3에 기재되어 있는 광 가열 장치에 있어서, 백열 램프의 대신으로서 할로겐 히터를 사용하는 구조의 장치를 이용할 수 있다. 이때, 격자 모양으로 배치된 각 할로겐 히터의 교차부의 가열을 피하도록, 필라멘트를 배치하는 양태가 포함된다.

상단의 할로겐 히터(26)의 상방측의 유니트 프레임(23)의 면에는, 반사판(27)을 마련할 수 있다. 이것에 의해, 할로겐 히터(26)로부터 상방측으로 방사된 적외 대역의 광은, 반사판(27)에서 반사되어, 마스크 블랭크(기판)(20)의 주표면에 조사시킬 수 있다. 재치대(24)는 마스크 블랭크(기판)(20)의 외주연을 유지하는 형상이 되도록, 개구(開口)를 가지는 형상으로 할 수 있다. 그 개구의 하방에도, 광원 유니트(22)와 동일한 구성의 광원 유니트(도시하지 않음)를 마련할 수 있다.

또한, 광 가열 장치에 있어서의 마스크 블랭크(기판)(20)의 광 가열 처리를 산소를 함유하는 기체 중에서 행하는 양태는, 상압하(常壓下)(대기중) 또는 감압하(減壓下)(예를 들면 1.0 ~ 1.0×10⁵Pa)에서, 대기중에 포함되는 산소를 이용하는 양태에 더하여, 상압하(대기중) 또는 감압하(예를 들면 1.0~1.0×10⁵Pa)에서 산소 가스(O₂)를 공급하여 산소(O₂) 농도가 높은 분위기하에서 가열 처리를 행하는 양태가 포함된다.

본 발명의 전사용 마스크는, 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다(구성 10).

본 발명의 전사용 마스크의 제조 방법은, 구성 6 내지 9 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법으로 제조된 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴을 형성하는 패턴 형성 공정을 가지는 것을 특징으로 한다(구성 11).

본 발명에 있어서, 전사 패턴 형성용의 박막이나 상기 반투과막을 형성하는 방법으로서는, 예를 들면 스패터 성막법을 바람직하게 들 수 있지만, 본 발명은 스패터 성막법으로 한정되는 것은 아니다.

스패터 장치로서 DC 마그네트론 스패터 장치를 바람직하게 들 수 있지만, 본 발명은 이 성막 장치로 한정되는 것은 아니다. RF 마그네트론 스패터 장치 등, 다른 방식의 스패터 장치를 사용해도 좋다.

본 발명에 있어서, 레지스트는 화학 증폭형 레지스트인 것이 바람직하다. 고정밀도의 가공에 적합하기 때문이다.

본 발명에 있어서, 레지스트는 전자선 묘화(描畵)용의 레지스트인 것이 바람직하다. 고정밀도의 가공에 적합하기 때문이다.

본 발명은 전자선 묘화에 의해 레지스트 패턴을 형성하는 전자선 묘화용의 마스크 블랭크에 적용한다.

본 발명에 있어서, 투광성 기판은 사용하는 노광 파장에 대해서 투명성을 가지는 것이면 특히 제한되지 않는다. 본 발명에서는, 석영 기판, 그 외 각종의 유리 기판(예를 들면, CaF₂ 기판, 소다 라임 유리(soda-lime glass), 무알칼리 유리 기판, 규산 알루미늄 유리(aluminosilicate glass) 등)을 이용할 수 있지만, 이 중에서도 석영 기판은, ArF 엑시머 레이저의 파장 영역에서 투명성이 높기 때문에, 본 발명에는 특히 매우 적합하다.

본 발명에 있어서, 전사용 마스크에는 위상 시프트 마스크, 위상 시프트 효과를 사용하지 않는 바이너리 마스크가 포함된다. 전사용 마스크에는, 레티클(reticle)이 포함된다.

위상 시프트 마스크에는, 하프톤 타입(트라이톤 타입) 등의 위상 시프트 마스크, 인핸서 마스크가 포함된다.

본 발명에 있어서는, 상기 반투과막 및 그 패턴 외에, 다른 박막 및 그 패턴을 형성할 수 있다.

예를 들면, 상기 반투과막의 위 또는 아래에 차광막을 가지는 형태의 경우에는, 상기 반투과막의 재료가 천이 금속 실리사이드를 포함하므로, 차광막의 재료는, 상기 반투과막에 대해서 에칭 선택성을 가지는(에칭 내성을 가지는) 크롬이나, 크롬에 산소, 질소, 탄소 등의 원소를 첨가한 크롬 화합물로 구성할 수 있다. 이것에 의해, 반투과막 패턴의 위 또는 아래에 차광막 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명에 있어서, 크롬을 함유하는 재료로서는, 크롬 단체(Cr) 외, 크롬(Cr)에 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 수소(H), 헬륨(He) 등의 원소를 1 이상 함유하는 재료가 포함된다. 예를 들면, Cr, CrN, CrO, CrNO, CrNC, CrCON 등이나, 이들에 더하여 수소(H), 헬륨(He)을 각각 함유하는 재료가 포함된다.

본 발명에 있어서, 천이 금속과 규소를 포함하는 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.

본 발명에 있어서, 크롬계 박막의 드라이 에칭에는, 염소계 가스와 산소 가스를 포함하는 혼합 가스로 이루어진 드라이 에칭 가스를 이용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 드라이 에칭에 이용하는 염소계 가스로서는, 예를 들면, Cl₂, SiCl₄, HCl, CCl₄, CHCl₃ 등을 들 수 있다.

그런데, 본 발명의 마스크 블랭크에서는, 투광성 기판상에 마련되는 전사 패턴 형성용의 박막은 천이 금속과 규소를 함유하고, 추가로 산소 또는 질소 중 적어도 하나를 함유하는 재료로 형성된다. 이것에 대해, 규소와 질소로 이루어진 재료, 또는 규소와 질소로 이루어진 재료에 반금속 원소, 비금속 원소 및 희가스로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료를, 본 발명의 패턴 형성용의 박막을 형성하는 재료에 이용한 경우에 있어서도, 본 발명의 패턴 형성용의 박막의 구성을 적용할 수 있어, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

구체적인 구성으로서는, 투광성 기판의 주표면상에, 전사 패턴 형성용의 박막을 구비한 마스크 블랭크로서, 상기 박막은 규소와 질소로 이루어진 재료, 또는 규소와 질소로 이루어진 재료에 반금속 원소, 비금속 원소 및 희가스로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 이루어지고, 상기 박막은, 그 표층에 상기 표층을 제외한 영역의 박막보다도 산소 함유량이 많은 산화층을 가지고, 상기 박막은, 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있고, 상기 산화층은, 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있는 마스크 블랭크이다.

규소와 질소로 이루어진 재료 등을 적용한 전사 패턴 형성용의 박막의 경우에서도, 굴절률과 소광 계수(extinction coefficient)가 높은 원소인 천이 금속을 함유하고 있는 본 발명의 전사 패턴 형성용의 박막만큼은 아니지만, 경사 입사 스패터 방식의 스패터 장치로서, 산소나 질소와 같은 반응성 가스를 투광성 기판의 측방 또는 하방으로부터 공급하고, 또한 상기 반응성 가스의 대부분을 투광성 기판에 비교적 가까운 공간에서 유동시키는 방식의 장치로 박막을 스패터 성막했을 때에, 그 박막에 있어서의 산소나 질소의 함유량이 비교적 많은 외주측과, 산소나 질소의 함유량이 비교적 적은 중심측의 사이에서 투과율이나 위상 시프트량의 차이가 커지는 경향이 생긴다. 따라서 규소와 질소로 이루어진 재료 등을 적용한 전사 패턴 형성용의 박막의 경우에도, 박막과 산화층의 각 두께를 본 발명에서 규정하는 구성으로 함으로써, 박막 전체에서의 투과율 분포나 위상 시프트량의 분포의 균일성을 높일 수 있다.

마찬가지로, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서, 상기 박막 형성 공정을, 규소 타겟 또는 규소에 반금속 원소 및 비금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 이루어진 타겟을 이용하여, 질소계 가스와 희가스를 포함하는 스패터링 가스 중에서의 스패터링법에 의해서, 박막을 형성하는 공정을 대신한 경우에 있어서도, 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법으로 얻어지는 효과와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

구체적인 구성으로서는, 투광성 기판의 주표면상에, 전사 패턴 형성용의 박막을 구비한 마스크 블랭크의 제조 방법으로서, 상기 투광성 기판의 주표면상에, 규소 타겟 또는 규소에 반금속 원소 및 비금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 이루어진 타겟을 이용하여 질소계 가스와 희가스를 포함하는 스패터링 가스 중에서 스패터링법에 의해 상기 박막을 형성하는 박막 형성 공정과, 상기 박막 형성 공정에서 형성한 상기 박막에 대해, 산소를 함유하는 기체 중에서 광 가열 처리를 행하여, 상기 박막의 표층에 상기 산화층을 형성하는 광 가열 처리 공정을 가지고, 상기 광 가열 처리 공정은, 상기 박막에 대해서 조사하는 광의 적산 조사량을 주표면측에 있어서의 중앙부보다도 외주부 쪽이 많아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법이다.

상기 박막에 함유하는 반금속 원소는, 특히 한정되지 않는다. 반금속 원소 중에서도, 붕소, 게르마늄, 안티몬 및 테룰로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유 시키도록 하면, 스패터링 타겟으로서 이용하는 규소에 이들 반금속 원소를 함유시킬 수 있어, 타겟의 도전성을 높이는 것을 기대할 수 있기 때문에 바람직하다. 이 마스크 블랭크의 제조 방법에 있어서의 박막 형성 공정에서는, 어느 스패터링법도 적용할 수 있다. 타겟의 도전성이, 천이 금속을 함유시킨 박막의 경우에 비해 낮은 것으로부터, RF 스패터법이나 이온 빔 스패터법을 적용하면 보다 바람직하다.

상기 박막에는, 어느 비금속 원소를 함유시켜도 좋다. 비금속 원소 중에서도, 탄소, 불소 및 수소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유시키면 바람직하다. 상기 박막 형성 공정에서 사용하는 질소계 가스는, 질소를 함유하는 가스이면 어느 가스라도 적용 가능하다. 산화층이 형성되기 전의 상기 박막은 산소 함유량을 낮게 억제하는 것이 바람직하기 때문에, 산소를 함유하지 않는 질소계 가스를 적용하는 것이 바람직하고, 질소 가스를 적용하면 보다 바람직하다. 상기 박막 형성 공정에서 사용하는 희가스는, 어느 희가스도 적용 가능하지만, 성막 레이트를 고려하면, 아르곤, 크리프톤, 크세논을 적용하는 것이 바람직하다. 또, 형성되는 박막의 응력을 완화하는 것을 고려하면, 원자량이 작은 헬륨, 네온을 적용하여, 박막에 적극적으로 포획되게 하는 것이 바람직하다.

또한, 천이 금속을 함유하지 않는 재료로 형성되어 있는 박막을 가지는 상기의 마스크 블랭크나 그 마스크 블랭크의 제조 방법에 관한 그 외의 구성에 대해서는, 본 발명의 마스크 블랭크나 본 발명의 마스크 블랭크의 제조 방법의 경우와 마찬가지이다. 또, 천이 금속을 함유하지 않는 재료로 형성되어 있는 박막을 가지는 상기의 마스크 블랭크를 이용하여 제작되는 전사용 마스크나 그 전사용 마스크의 제조 방법에 대해서도, 본 발명의 전사용 마스크나 본 발명의 전사용 마스크의 제조 방법과 마찬가지이다.

실시예

이하, 실시예에 기초하여, 본 발명을 한층 더 구체적으로 설명한다.

(실시예 1, 비교예 1, 2)

본 실시예 및 비교예에 있어서는, 도 4에 도시된, 이른바 경사 입사 스패터 방식으로 매엽 처리 방식의 DC 스패터링 장치를 사용했다. 또, 산소나 질소와 같은 반응성 가스를 투광성 기판의 측방으로부터 공급하고, 또한 상기 반응성 가스를 투광성 기판에 비교적 가까운 공간에서만 유동시키는 방식(도시하지 않음)의 장치를 채용했다. 기판은 회전시켰다.

투광성 기판으로서, 주표면이 6인치×6인치의 사각형이고, 두께가 0.25인치의 합성 석영 유리 기판을 이용하고, 그 투광성 기판상에 몰리브덴, 실리콘, 및 질소로 이루어진 반투과막을 성막했다.

구체적으로는, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합 타겟(Mo：Si=4mol％：96mol％)을 이용하고, 아르곤(Ar)과 질소(N2)와 헬륨(He)과의 혼합 가스 분위기에서, 반응성 스패터링(DC 스패터링)에 의해, 몰리브덴, 실리콘 및 질소로 이루어진 MoSiN막(위상 시프트막)을 형성했다.

이 MoSiN막(위상 시프트막)은 ArF 엑시머 레이저의 파장(193nm)에 있어서, 투과율은 4.5％, 위상차가 174.4도로 되어 있었다.

이 MoSiN막의 중앙부(기판 주표면의 중심상에 형성된 MoSiN막)에 대해서, XPS(X선 광전자 분광법) 분석한 결과, 이 MoSiN막의 조성은, 중앙부에서 Mo：3.2원자％, Si：44.4원자％, N：51.6원자％였다. 마찬가지로, MoSiN막의 외주부에 대해서도, XPS(X선 광전자 분광법) 분석한 결과, 외주부의 질소 함유량은, 중앙부의 질소 함유량보다도 3원자％정도 많은 것이 확인되었다. 또한, 중앙부 및 외주부의 측정 영역에 관해서는, 하기의 측정 영역과 마찬가지이다.

성막 조건 1에서는, 위상 시프트막의 외주부의 막 두께를 중심부보다도 두껍게 하고, 투과율의 면내 균일성을 소정 범위(면내의 평균 투과율에 대해서 ±0.3％) 내로 조정하는 조건으로 성막을 행했다. 이 성막 조건 1에서는, 중앙부의 막 두께 627Å, 외주부의 막 두께 642Å로 했다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 중앙부의 두께 Hc로서, 박막의 1변의 길이를 L로 했을 경우, 기판의 중앙에서 (2／3)L을 차지하는 영역의 두께의 평균치를 사용하고, 외주부의 두께 Ho＇로서, 기판의 외주측에서 각 (1／6)L을 차지하는 영역의 두께의 평균치를 사용했다.

한편, 성막 조건 2에서는, 통상의 조건, 즉 위상 시프트막의 막 두께의 면내 막 두께가 균일해지는 조건으로 성막을 행했다. 이 성막 조건 2에서는, 중앙부의 막 두께 629Å, 외주부의 막 두께 631Å이었다. 중앙부 및 외주부의 측정 영역에 관해서는, 상기와 마찬가지이다.

성막 조건 1로 형성한 박막에 대해서, 도 5에 도시된 광 가열 장치를 이용하여, 매엽 처리로, 적산 조사량이 면내에서 상위하도록 제어한 조건으로 광 가열 처리를 행했다(실시예 1). 이 광 가열 처리는, 할로겐 히터의 점등 시간(위상 시프트막으로의 조사 시간)을 7min으로 하고, 기판 외주연의 4변 근방에 있는 4개의 할로겐 히터의 출력을 그 이외의 할로겐 히터의 출력보다도 상대적으로 높게 했다. 이것에 의해, 위상 시프트막의 외주측에 조사하는 적산 조사량을, 그 이외의 영역의 중앙부를 포함하는 위상 시프트막에 조사하는 적산 조사량보다도 많게 했다.

이와 같이, 광 가열 처리에 있어서, 중앙부에 비해 외주부의 광의 총 조사량을 많게 하는 조사 조건으로 함으로써, 광 가열 처리 후의 위상 시프트막이 투과율 및 위상차의 면내 균일성을 소정의 허용 범위 내로 유지(투과율은 목표치 6.1％에 대해서, ±0.3％ 이내이며, 위상차는 목표치 177.0도에 대해서, ±2.0도 이내) 할 수 있었다(실시예 1). 또한, 이 실시예 1에 의한 광 가열 처리 후의, 위상 시프트막의 면내에 있어서의 평균 투과율은 6.14％이고, 면내에 있어서의 평균 위상차는 177.7도였다.

또, 이때, 중앙부의 산화층의 막 두께 h는 20Å, 외주부의 산화층의 막 두께 h＇는 21Å이었다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 중앙부의 두께 h로서, 박막의 1변의 길이를 L로 했을 경우, 기판의 중앙에서 (2／3)L을 차지하는 영역의 두께의 평균치를 사용하고, 외주부의 두께 h＇로서, 기판의 외주측에서 각 (1／6)L을 차지하는 영역의 두께의 평균치를 사용했다.

성막 조건 1로 형성한 박막에 대해서, 도 5에 도시된 광 가열 장치를 이용하여, 매엽 처리로, 적산 조사량의 면내 균일성이 높은 조건으로 광 가열 처리를 실시했다(비교예 1). 이 광 가열 처리는, 할로겐 히터의 점등 시간(위상 시프트막으로의 조사 시간)을 7min으로 하고, 모든 할로겐 히터의 출력을 동일하게 했다. 이것에 의해, 위상 시프트막에 조사하는 적산 조사량을 면내에서 거의 균일하게 했다.

이 조건에 의한 광 가열 처리에서는, 피처리면에 대해서 균일하게 가열할 수 있다. 광 가열 처리 전의 위상 시프트막은, 면내의 평균 투과율에 대해서 ±0.3％ 범위 내인 높은 면내 투과율 균일성을 가지고 있기 때문에, 이 조건의 광 가열 처리가 행해진 후의 위상 시프트막도, 높은 면내 투과율 균일성을 가지는 것이 될 것이었다. 그러나 광 가열 처리 후의 위상 시프트막의 광학 특성을 측정했는데, 투과율이나 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위를 넘어(투과율은 목표치 6.1％에 대해서, ±0.3％ 범위를 넘어 있고, 위상차는 목표치 177.0도에 대해서, ±2.0도의 범위를 넘어 있었음) 버렸다(비교예 1). 이때, 산화층의 막 두께는, 중앙부 및 외주부 모두 20Å이었다. 중앙부 및 외주부의 측정 영역에 관해서는, 상기와 마찬가지이다.

성막 조건 2로 형성한 박막에 대해서, 도 5에 도시된 광 가열 장치를 이용하여, 매엽 처리로, 적산 조사량의 면내 균일성이 높은 조건으로 광 가열 처리를 행했다(비교예 2). 이 광 가열 처리는, 할로겐 히터의 점등 시간(위상 시프트막으로의 조사 시간)을 7 min으로 하고, 모든 할로겐 히터의 출력을 동일하게 했다. 이것에 의해, 위상 시프트막에 조사하는 적산 조사량을 면내에서 거의 균일하게 했다.

이 조건에 의한 광 가열 처리에서는, 피처리면에 대해서 균일하게 가열할 수 있다. 그러나 광 가열 처리 전의 위상 시프트막은, 면내의 평균 투과율에 대해서 ±0.3％ 범위를 넘어 있었다. 광 가열 처리 후의 위상 시프트막의 광학 특성을 측정했는데, 투과율이나 위상차의 면내 균일성이 소정의 허용 범위를 넘어(투과율은 목표치 6.1％에 대해서, ±0.3％ 범위를 넘어 있고, 위상차는 목표치 177.0도에 대해서, ±2.0도의 범위를 넘어 있었음) 버렸다(비교예 2). 이때, 산화층의 막 두께는, 중앙부 및 외주부 모두 20Å이었다. 중앙부 및 외주부의 측정 영역에 관해서는, 상기와 마찬가지이다.

(위상 시프트 마스크의 제작)

상기 실시예 1에서 제작한 위상 시프트 마스크 블랭크의 위상 시프트막상에, 크롬을 함유하는 재료로 이루어진 차광막을 성막하여, 차광막을 가지는 위상 시프트 마스크 블랭크를 제작했다. 성막한 차광막은, 위상 시프트막측으로부터 CrCON막(막 두께 30nm), CrN막(막 두께 4nm), CrOCN막(막 두께 14nm)이 순서대로 적층된 구조로 했다. 이 MoSiN으로 이루어진 위상 시프트막과 Cr계 재료로 이루어진 차광막의 적층 구조에서, ArF 엑시머 레이저의 파장(193nm)에 대한 광학 농도는 3.1이었다.

이 제작한 차광막을 가지는 위상 시프트 마스크 블랭크를 이용하여 하프톤 타입 위상 시프트 마스크를 제작했다. 구체적으로는, 우선, 마스크 블랭크의 차광막상에, 레지스트막으로서, 전자선 묘화용 화학 증폭형 포지티브 레지스트막(후지 필름 일렉트로닉스 머티리얼사제 PRL009)을 형성했다. 레지스트막의 형성은 스피너(회전 도포 장치)를 이용하여, 회전 도포했다.

다음으로, 상기 마스크 블랭크상에 형성된 레지스트막에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 위상 시프트막에 형성해야 할 전사 패턴의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴을 형성했다.

이어서, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 차광막의 에칭을 행하여 차광막 패턴을 형성했다. 드라이 에칭 가스로서, Cl₂와 O₂의 혼합 가스를 이용했다.

다음으로, 상기 레지스트 패턴 또는 차광막 패턴을 마스크로 하여, 위상 시프트막의 에칭을 행하여 위상 시프트 패턴을 형성했다. 드라이 에칭 가스로서, SF₆와 He의 혼합 가스를 이용했다.

다음으로, 잔존하는 레지스트 패턴을 제거하여, 전자선 묘화용 화학 증폭형 포지티브 레지스트막(후지 필름 일렉트로닉스 머티리얼사제 PRL009)을 회전 도포 에 의해, 새로 형성했다. 추가로, 형성한 레지스트막에 대해, 전자선 묘화 장치를 이용하여 차광막에 형성해야 할 전사 패턴(차광 대역 등)의 묘화를 행한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴을 형성했다.

다음으로, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 차광막의 에칭을 행하여 차광 대역 등의 패턴을 형성했다. 마지막으로, 잔존하는 레지스트 패턴을 제거하고, 소정의 세정 처리를 실시하여, 위상 시프트 마스크를 얻었다. 이 위상 시프트 마스크는 위상 시프트 패턴의 투과율 및 위상차의 면내 균일성은 높고, 높은 정밀도로 노광 전사를 행하는 것이 가능했다.

1: 투광성 기판
11: 표층을 제외한 영역의 박막
12: 산화층

Claims

투광성 기판의 주(主)표면상에, 전사 패턴 형성용의 박막을 구비한 마스크 블랭크로서,
상기 박막은 천이 금속과 규소를 함유하고, 추가로 산소 또는 질소 중 적어도 하나를 함유하는 재료로 이루어지고,
상기 박막은 그 표층에 상기 표층을 제외한 영역의 박막보다도 산소 함유량이 많은 산화층을 가지고,
상기 박막은 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있으며,
상기 산화층은 주표면측에 있어서의 중앙부의 두께보다도 외주부의 두께가 두껍게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
청구항 1에 있어서,
상기 박막은 노광(露光) 광에 대해서 1％ 이상의 투과율을 가지는 반투과막인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
청구항 1에 있어서,
상기 박막은 노광 광에 대해서 1％ 이상의 투과율을 가지고, 또한 상기 박막을 투과한 노광 광과 상기 박막의 막 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 노광 광의 사이에 소정의 위상차를 생기게 하는 하프톤(halftone) 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 박막은 상기 투과율의 면내 분포가 0.6％ 범위 내인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
청구항 3에 있어서,
상기 박막은 상기 위상차의 면내 분포가 4도의 범위 내인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크를 제조하는 방법으로서,
상기 투광성 기판의 주표면상에, 천이 금속과 규소를 함유하는 타겟을 이용하여, 산소 또는 질소 중 적어도 하나를 함유하는 스패터링 가스 중에서 스패터링법에 의해 상기 박막을 형성하는 박막 형성 공정과,
상기 박막 형성 공정에서 형성한 상기 박막에 대해, 산소를 함유하는 기체 중에서 광 가열 처리를 행하여, 상기 박막의 표층에 상기 산화층을 형성하는 광 가열 처리 공정을 가지고,
상기 광 가열 처리 공정은, 상기 박막에 대해서 조사하는 광의 적산(積算) 조사량을 주표면측에 있어서의 중앙부보다도 외주부 쪽이 많아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 박막 형성 공정은, 상기 기판을 주표면의 중심을 관통하는 회전축으로 회전시키고, 스패터링 타겟의 스패터면을, 상기 기판의 주표면과 대향하고, 또한 상기 주표면에 대해서 소정의 각도를 가지는 위치이고, 상기 기판의 회전축과, 상기 스패터면의 중심을 관통하여 상기 기판의 회전축에 대해서 평행한 직선이 어긋난 위치에 배치하고, 스패터링법에 의해서 상기 박막을 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
상기 광 가열 처리 공정은, 통 모양의 램프를 격자 모양으로 복수 배치한 광 조사기를 이용하여, 상기 박막에 대해서 광 가열 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 통 모양의 램프는 할로겐 히터인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크의 제조 방법.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크의 제조 방법으로 제조된 마스크 블랭크의 상기 박막에 전사 패턴을 형성하는 패턴 형성 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.