KR20160015176A - 포토마스크 블랭크의 설계 방법 및 포토마스크 블랭크 - Google Patents

포토마스크 블랭크의 설계 방법 및 포토마스크 블랭크 Download PDF

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KR20160015176A
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고헤이 사사모토
히데오 가네코
유키오 이나즈키
소이치 후카야
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

[해결수단] 투명 기판 상에 광학막이 형성된 포토마스크 블랭크의 설계 방법으로서, 포토마스크 블랭크가, 노광광을 투과시켜, 투명 기판 상에 형성된 막 패턴을 전사하는 투과형 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크이며, 광학막을, 그의 반사율을 두께로 나눈 단위 두께당 반사율을 지표로 해서 선정하는 포토마스크 블랭크의 설계 방법이다.
[효과] 노광 파장에 있어서의 충분한 광학 농도와, 노광 파장보다 장파장측의 파장역에서의 충분한 반사율을 확보하여, 차광막이 박막화되고, 또한 포토레지스트의 전자빔 묘획 시의 대전을 억제 가능한 포토마스크 블랭크에 최적인 도전성 반사막 등의 광학막을 효율적으로 선정할 수 있다.

Description

포토마스크 블랭크의 설계 방법 및 포토마스크 블랭크{METHOD OF DESIGNING PHOTOMASK BLANK, AND PHOTOMASK BLANK}
본 발명은 노광광을 투과시켜 패턴 전사를 행하는 포토마스크의 소재인 포토마스크 블랭크의 설계 방법 및 포토마스크 블랭크에 관한 것이다.
고속 동작과 저소비전력화 등을 위해서, 대규모 집적 회로의 고집적화가 진행되고 있는데, 그에 수반하는 회로 패턴의 미세화에 있어서, 고도의 반도체 미세 가공 기술이 극히 중요한 요소 기술이 되고 있다. 예컨대, 회로를 구성하는 배선 패턴의 세선화(細線化) 기술이나, 셀을 구성하는 층간의 배선을 위한 콘택트 홀 패턴의 미세화 기술이 필수가 되고 있다.
이와 같은 고도의 미세 가공은 포토마스크를 이용하는 포토리소그래피 기술에 의해 이루어지고, 포토마스크는 노광 장치나 레지스트 재료와 함께, 미세화를 위해서 중요한 기술이 되고 있다. 이 때문에, 전술한 세선화된 배선 패턴이나 미세화된 콘택트 홀 패턴을 갖는 포토마스크 등을 실현할 목적으로, 보다 미세하고 또한 보다 정확한 패턴을 포토마스크 블랭크 상에 형성하기 위한 기술 개발이 진행되어 왔다.
고정밀도의 포토마스크 패턴을 포토마스크 기판 상에 형성하기 위해서는, 포토마스크 블랭크 상에 형성하는 레지스트 패턴을 고정밀도로 패터닝할 것이 필요해진다. 반도체 기판을 미세 가공할 때의 포토리소그래피는 축소 투영법이 이용되기 때문에, 포토마스크에 형성되는 패턴의 사이즈는 반도체 기판 상에 형성하는 패턴 사이즈의 4배 정도의 크기가 되지만, 이는 포토마스크에 형성되는 패턴의 정밀도가 완화되는 것을 의미하는 것은 아니어서, 높은 정밀도로 포토마스크 패턴을 형성할 것이 요구된다.
또한, 현재는, 포토리소그래피로 반도체 기판 상에 묘획되는 회로 패턴의 사이즈는, 노광광의 파장보다도 상당히 작은 것으로 되고 있기 때문에, 회로 패턴을 그대로 4배로 확대한 포토마스크 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여 축소 노광을 행하더라도, 노광광의 간섭 등의 영향에 의해, 포토마스크 패턴대로의 형상으로는 되지 않는다.
그래서, 초해상 마스크로서, 이른바 광 근접 효과 보정(Optical Proximity Effect Correction: OPC)을 행함으로써, 전사 특성을 열화시키는 광 근접 효과의 보정 기술을 적용한 OPC 마스크나, 이웃한 패턴의 위상을 180° 변화시켜 입사광의 강도 분포를 급준하게 하는 위상 시프트 마스크가 이용되고 있다. 예컨대, OPC 마스크에는, 회로 패턴의 1/2 이하의 사이즈의 OPC 패턴(해머 헤드나 어시스트 바 등)을 형성한 것이 있다. 또한, 위상 시프트 마스크에는, 하프톤(halftone) 위상 시프트 마스크나 레벤슨(Levenson)형, 크롬리스(chromeless)형 등이 있다.
마스크 패턴을 형성하기 위해서는, 일반적으로, 투명 기판 상에 차광성 막을 갖는 포토마스크 블랭크 상에 포토레지스트막을 형성하고, 이 포토레지스트막에 전자선이나 광을 조사하여 패턴 묘획을 행하고, 포토레지스트막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 얻는다. 그리고, 이 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로 해서 차광성 막을 패터닝함으로써, 포토마스크 패턴을 얻는다. 미세한 포토마스크 패턴을 얻기 위해서는, 이하와 같은 이유에 의해, 포토레지스트막을 박막화하는 것이 유효하다.
레지스트막을 얇게 하지 않고 레지스트 패턴만을 미세화하면, 차광성 막의 에칭 마스크로서 기능하는 레지스트부의 어스펙트비(레지스트막 두께와 패턴 폭의 비)가 높아져 버린다. 일반적으로, 레지스트 패턴의 어스펙트비가 높아지면, 그의 패턴 형상이 열화되기 쉬워, 차광성 막에 대한 패턴 전사 정밀도가 저하되어 버린다. 또한, 극단적인 경우에는, 레지스트 패턴의 일부가 쓰러지거나 박리를 일으켜 패턴 빠짐이 생기거나 하는 일도 일어난다. 그 때문에, 포토마스크 패턴의 미세화에 수반하여, 차광성 막 패터닝용의 에칭 마스크로서 이용하는 레지스트의 막 두께를 얇게 해서, 어스펙트비가 지나치게 높아지지 않도록 할 필요가 있다. 이 어스펙트비는 3 이하인 것이 바람직하다고 여겨지고 있으며, 예컨대 폭 70nm의 레지스트 패턴을 형성하기 위해서는, 레지스트막 두께를 210nm 이하로 하는 것이 바람직한 것이 된다.
그런데, 포토레지스트의 패턴을 에칭 마스크로 해서 패터닝을 행하는 경우의 차광성 막 재료에 대해서는, 많은 재료가 제안되어 왔다. 특히, 크로뮴 단체(單體)막, 또는 크로뮴을 함유하고, 질소, 산소 및 탄소 중 적어도 하나를 함유하는 크로뮴 화합물막은, 일반적인 차광성 막의 재료로서 이용되고 있다. 예컨대, 일본 특허공개 2003-195479호 공보(특허문헌 1), 일본 특허공개 2003-195483호 공보(특허문헌 2) 및 일본 등록실용신안 제3093632호 공보(특허문헌 3)에는, ArF 엑시머 레이저 노광용의 포토마스크 블랭크에 요구되는 차광 특성을 갖는 차광성 막을, 크로뮴 화합물막으로 형성한 포토마스크 블랭크의 구성예가 개시되어 있다.
크로뮴 화합물막인 차광성 막은, 일반적으로는 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭에 의해 패터닝되지만, 포토레지스트 등의 유기막도 무시할 수 없을 정도로 에칭되는 경우가 많다. 이 때문에, 막 두께가 비교적 얇은 레지스트막을 마스크로 해서 크로뮴계 화합물막인 차광성 막을 에칭하면, 이 에칭 중에 레지스트가 손상을 받아 레지스트 패턴의 형상이 변화되어, 본래의 레지스트 패턴을 차광성 막 상에 정확하게 전사하는 것이 곤란해진다.
이와 같이, 유기막인 포토레지스트에, 높은 해상성 및 높은 패터닝 정밀도와, 에칭 내성을 동시에 양립시키는 것에는 기술적 장벽이 높다. 따라서, 고해상성을 얻기 위해서는 포토레지스트막을 박막화하지 않으면 안되는 반면, 차광성 막의 에칭 공정에서의 에칭 내성을 담보하기 위해서는 포토레지스트막의 박막화가 제한되게 되어, 높은 해상성 및 높은 패터닝 정밀도와, 에칭 내성 사이에 트레이드 오프의 관계가 생기는 결과가 된다.
이 때문에, 포토레지스트에 대한 부하를 저감시켜 박막화를 도모하여, 보다 고정밀도의 포토마스크 패턴을 형성하기 위해서는, 패터닝 대상이 되는 차광성 막의 구조(막 두께나 조성 등)를 개량할 것이 필요해진다.
차광성 막 재료에 대해서는 이미 많은 검토예가 있고, 예컨대 일본 특허공개 2001-312043호 공보(특허문헌 4)에는, ArF 엑시머 레이저 노광용의 차광성 막으로서, 금속막을 이용한 예가 보고되어 있다. 예컨대, 차광성 막으로서 탄탈럼, 반사 방지막으로서 산화 탄탈럼을 이용한 것이 있다. 이 2층을 에칭할 때의 포토레지스트에 대한 부하를 저감하기 위해서, 포토레지스트에 대하여 비교적 손상이 적은 불소계의 가스 플라즈마로 이 2층의 에칭을 행하고 있다. 그러나, 이와 같은 에칭 조건을 선택했다고 해도, 포토레지스트만을 에칭 마스크로 해서 차광성 막과 반사 방지막의 2층을 에칭하기에는, 포토레지스트에 대한 부하 저감에도 한계가 있어, 미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성한다는 요구를 충분히 만족하는 것은 곤란하다.
이와 같이, 종래의 포토마스크 블랭크의 구조에서는, 미세한 포토마스크 패턴을 차광성 막 상에 고정밀도로 형성한다는 요구에 충분히 응하는 것은 곤란하다. 이는, 노광 파장이 짧고, 높은 해상도가 요구되는 200nm 이하의 파장(ArF 엑시머 레이저: 193nm, F2 레이저: 157nm 등)의 광을 노광광으로서 이용하는 포토리소그래피에 있어서 특히 심각하다.
포토레지스트에 대한 부하를 저감하여, 미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성하기 위해서, 염소계 드라이 에칭에 있어서 높은 에칭레이트가 되는 차광성 막으로서, 크로뮴을 주성분으로 하고, 경원소인 O, N을 첨가한 차광성 막이 제안되어 있다(일본 특허공개 2007-33470호 공보(특허문헌 5)). 또한, 염소계 드라이 에칭에 있어서 높은 에칭레이트가 되는 차광성 막으로서는, 크로뮴을 주성분으로 하고, 저융점 금속인 Sn, In 등을 첨가한 크로뮴 화합물막(일본 특허공개 2013-238777호 공보(특허문헌 6))도 제안되어 있다.
한편, 포토마스크 블랭크의 결함 검사는 포토마스크 블랭크의 반사에 기초하여 이루어지는 것이 일반적이다. 미소한 결함을 검출하기 위해서는, 검사 파장을 짧게 할 필요가 있고, 현재는 257nm의 파장의 광이 사용되고 있다. ArF 엑시머 레이저 노광용 포토마스크 블랭크의 결함 검사를 정확하게 행하기 위해서는, 이 파장의 광에 있어서 10∼20% 정도의 반사율이 필요해진다.
그러나, 경원소를 함유하는 크로뮴 화합물막은, 200nm 이상의 파장 영역에 있어서, 투과율이 상승하고 반사율이 저하된다. 그 때문에, 얼라인먼트 마크(alignment mark)의 판독에 400nm 이상의 파장 영역의 투과광 또는 반사광을 이용하는 포토마스크의 위치 조정에서는, 위치 조정이 불안정해진다는 문제가 있고, 또한 필요한 광학 농도를 얻기 위해서는 두꺼운 막이 되기 때문에, 패턴의 미세화에도 불리해진다.
또, 경원소의 함유량의 증가에 따라서, 차광성 막의 도전성이 저하된다. 첨단 기술에서는, 포토마스크에 의해 전사된 웨이퍼 상의 패턴을 미세화하기 위해, 포토마스크 제작 시의 레지스트의 패터닝에 있어서, 레이저빔에 의한 노광 방법 대신에, 전자빔(EB)에 의한 노광 방법이 주류가 되고 있다. 또한, EB에 대해서는, 더한층의 미세화를 가능하게 하기 위해, 고가속전압 50keV가 채용되고 있다. 더욱이, 레지스트는 고해상성을 얻기 위해서 저감도화로 나아가는 한편, 생산성 향상의 관점에서, 전류 밀도는 40A/cm2로부터 400A/cm2로 현저한 고밀도화가 검토되고 있다. 그 때문에, 경원소의 함유량의 증가에 의해 고에칭레이트화된 크로뮴 화합물막에 있어서는, 레지스트의 EB로의 노광 시에 차지 업(charge-up)이 생겨 버려, 묘획 정밀도의 저하(CD의 증가나, 묘획 위치 어긋남)를 초래한다는 문제가 생긴다.
일본 특허공개 2003-195479호 공보 일본 특허공개 2003-195483호 공보 일본 등록실용신안 제3093632호 공보 일본 특허공개 2001-312043호 공보 일본 특허공개 2007-33470호 공보 일본 특허공개 2013-238777호 공보 일본 특허공개 소63-85553호 공보
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 차광성 막으로서의 필요한 광학 특성과, 결함 검사나, 얼라인먼트 마크의 판독에 있어서의 고정밀도의 위치 조정에 필요한 반사율을 확보한 뒤에, 포토레지스트를 이용한 에칭에 있어서의 포토레지스트에 대한 부하를 저감시킬 수 있는, 박막화된 광학막을 갖는 포토마스크 블랭크를 제공하는 것, 나아가 포토레지스트의 전자빔으로의 노광 시의 차지 업이 방지되어, 고정밀도의 전자빔 묘획이 가능한 포토마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 이와 같은 포토마스크 블랭크의 설계에 적합한 포토마스크 블랭크의 설계 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
포토마스크 블랭크의 차광막 등에 이용하는 크로뮴막은, 보다 미세한 패턴을 정확하게 형성하기 위해서는, 최대한 얇고, 또한 필요한 차광도를 확보한 뒤에 에칭 속도를 빠르게 할 필요가 있다. 에칭 속도를 빠르게 하기 위해서는, 크로뮴에 경원소 등을 첨가하는 것이 유효하지만, 200nm 이하의 노광 파장에 의해 패턴 형성을 하는 포토마스크 블랭크에 있어서는, 노광 파장보다 장파장이고 500nm 이하인 파장에서는, 반사율이 저하되고 투과율이 증가한다. 또한, 크로뮴막을 이용한 포토마스크에 있어서는, 마스크 얼라인먼트가 곤란해지기 때문에, 막 두께를 두껍게 해서 필요한 광학 농도를 확보할 필요가 있다. 또, 경원소 등의 첨가에 의해, 도전성이 부족해진다는 문제도 있다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 거듭한 결과, 투과형 포토마스크용의 포토마스크 블랭크에 있어서, 노광광 및 노광광보다 장파장의 광에 대한 반사율을 높임으로써, 실효적인 광학 농도를 높일 수 있다는 것을 지견하여, 포토마스크 블랭크에 형성되는 광학막으로서, 차광막과 함께, 금속을 주성분으로서 함유하고, 반사율을 막 두께로 나누어 구해지는 단위 막 두께당 반사율이 높은 도전성 반사막을 이용함으로써, 고에칭레이트화를 도모한 뒤에, 막 두께를 과대하게 증가시키는 일 없이, 효율적으로 반사율과 광학 농도를 높일 수 있다는 것, 또한 이와 같은 반사율을 막 두께로 나누어 구해지는 단위 막 두께당 반사율을 지표로 해서, 이를, 광학막을 갖는 포토마스크 블랭크의 설계에 적용하는 것에 의해, 전술한 과제에 대응한 광학막을 효율적으로 선정할 수 있다는 것을 발견했다.
그리고, 전술한 도전성 반사막을, 투명 기판에 대하여 차광막으로부터 이간하는 측, 바람직하게는 차광막에 접하여 배치하는 것에 의해, 표면측(투명 기판으로부터 이간하는 측)의 반사율을 유효하게 높일 수 있고, 나아가 이 도전성 반사막을 포토마스크 블랭크의 최표층으로 하면, 포토마스크 블랭크의 최표층 상에 설치되는 포토레지스트의 전자빔 묘획 시의 차지 업을 개선할 수 있다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 하기의 포토마스크 블랭크의 설계 방법 및 포토마스크 블랭크를 제공한다.
[1]
투명 기판 상에 광학막이 형성된 포토마스크 블랭크의 설계 방법으로서,
상기 포토마스크 블랭크가, 노광광을 투과시켜, 투명 기판 상에 형성된 막 패턴을 전사하는 투과형 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크이며,
상기 광학막을, 그의 반사율을 두께로 나눈 단위 두께당 반사율을 지표로 해서 선정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 설계 방법.
[2]
상기 포토마스크 블랭크가, 투명 기판과, 차광막과, 금속을 주성분으로서 함유하는 도전성 반사막을 갖고, 상기 광학막으로서, 상기 차광막에 대향하는 측의 상기 노광광의 파장 이상이고 파장 500nm 이하인 소정 파장의 광에 대한 반사율을 막 두께로 나누어 구해지는, 막 두께 1nm당 반사율이 2.5%/nm 이상이며, 시트 저항이 2,000Ω/□ 이하인 막을, 상기 도전성 반사막으로서 선정하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 포토마스크 블랭크의 설계 방법.
[3]
투명 기판 상에, 200nm 이하의 파장의 노광광에 대한 차광부 및 투광부를 갖는 막 패턴이 형성되고, 상기 투광부로부터 상기 노광광을 투과시켜 상기 막 패턴을 전사하는 투과형 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크로서, 투명 기판과, 차광막과, 금속을 주성분으로서 함유하고, 상기 차광막에 대향하는 측의 상기 노광광의 파장 이상이고 파장 500nm 이하인 소정 파장의 광에 대한 반사율을 막 두께로 나누어 구해지는, 막 두께 1nm당 반사율이 2.5%/nm 이상이며, 시트 저항이 2,000Ω/□ 이하인 도전성 반사막을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
[4]
상기 도전성 반사막의 막 두께가 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 [3]에 기재된 포토마스크 블랭크.
[5]
상기 도전성 반사막의 조성이, 금속이 40원자% 이상이고, 질소 및 산소의 합계가 15원자% 이하인 것을 특징으로 하는 [3] 또는 [4]에 기재된 포토마스크 블랭크.
[6]
상기 차광막이 상기 투명 기판과 도전성 반사막 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 [3] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
[7]
상기 차광막과 도전성 반사막이 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 [3] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
[8]
상기 도전성 반사막이, 포토마스크 블랭크의 상기 투명 기판으로부터 이간하는 측의 최표층으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 [3] 내지 [7] 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
[9]
포토마스크 블랭크에 포함되는 금속을 함유하는 막의 합계의 광학 농도가 2.0 이상인 것을 특징으로 하는 [6] 내지 [8] 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
[10]
상기 투명 기판과 차광막 사이에 다른 광학막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 [9]에 기재된 포토마스크 블랭크.
[11]
상기 다른 광학막이 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 [10]에 기재된 포토마스크 블랭크.
[12]
상기 차광막과 위상 시프트막의 합계의 광학 농도가 2.0 이상인 것을 특징으로 하는 [11]에 기재된 포토마스크 블랭크.
[13]
상기 금속이 크로뮴인 것을 특징으로 하는 [3] 내지 [12] 중 어느 하나에 기재된 포토마스크 블랭크.
본 발명에 의하면, 노광 파장에 있어서의 충분한 광학 농도와, 노광 파장보다 장파장측의 파장역에서의 충분한 반사율을 확보하여, 차광막이 박막화되고, 또한 포토레지스트의 전자빔 묘획 시의 대전을 억제 가능한 포토마스크 블랭크에 최적인 도전성 반사막 등의 광학막을 효율적으로 선정할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 투과광에 의해서 미세한 패턴을 노광하는 포토마스크용의 포토마스크 블랭크에 있어서, 반사율을 막 두께로 나누어 구해지는 단위 막 두께당 반사율이 2.5%/nm 이상인 도전성 반사막을 설치함으로써, 투명 기판 상에, 필요한 광학 농도가 확보되고, 반사율이 높고, 막 두께가 얇은 광학막을 설치한 포토마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 노광광과 노광광보다 장파장의 광에 대하여 고반사율, 나아가서는 고도전성도 갖는 포토마스크 블랭크를 제공할 수 있고, 포토마스크 제작 시 및 사용 시의 얼라인먼트가 정확하게 행해지며, 나아가서는 포토레지스트의 전자빔 노광 시의 포토마스크 블랭크의 차지 업을 억제하는 것도 가능하기 때문에, 미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성 가능한 포토마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1의 금속 크로뮴막의 막 두께와, 금속 크로뮴막의 표면측의 반사율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예 1의 금속 크로뮴막의 막 두께와, 해당 막 두께 1nm당 반사율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 실시예 1의 금속 크로뮴막의 막 두께와, 시트 저항의 관계를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 포토마스크 블랭크로서는, 투명 기판 상에, 200nm 이하의 파장의 노광광에 대한 차광부 및 투광부를 갖는 막 패턴이 형성되고, 투광부로부터 상기 노광광을 투과시켜 막 패턴을 전사하는 투과형 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크가 적합하다. 그리고, 본 발명의 포토마스크 블랭크로서는, 투명 기판과, 차광막과, 금속을 주성분으로서 함유하고, 차광막에 대향하는 측의 노광광의 파장 이상이고 파장 500nm 이하인 소정 파장의 광에 대한 반사율을 막 두께로 나누어 구해지는, 막 두께 1nm당 반사율이 2.5%/nm 이상인 도전성 반사막을 갖는 것이 적합하다. 본 발명에 있어서의 상기 소정 파장의 전형예로서는, 예컨대 노광 파장인 193nm(ArF 엑시머 레이저), 157nm(F2 레이저), 결함 검사 파장인 257nm, 얼라인먼트 마크의 판독 파장의 일례로서 405nm(고체 레이저 다이오드) 등을 들 수 있다.
이에 의해, 박막이고 도전성이 우수하며, 고속 에칭이 가능한 차광성 막, 즉 차광성을 부여하는 광학막을 갖는 포토마스크 블랭크를 제공할 수 있다. 여기에서 도전성 반사막에 함유되는 금속으로서는, 전이 금속이나 규소(Si), 게르마늄(Ge) 등을 들 수 있지만, 바람직하게는 크로뮴(Cr), 지르코늄(Zr), 탄탈럼(Ta), 타이타늄(Ti), 몰리브데넘(Mo), 텅스텐(W), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 알루미늄(Al)으로부터 선택되는 1종류 이상의 금속을 주성분으로 하고, 보다 바람직하게는 크로뮴이다.
크로뮴을 주성분으로 하는 차광성 막에 대해서는, 경원소를 첨가함으로써, 산소 함유 염소계 드라이 에칭을 실시한 경우의 에칭레이트를 높일 수 있다. 이에 의해, 차광성 막의 고속 에칭이 가능해져, 포토레지스트를 이용한 에칭 시에 마스크로서 사용되는 화학 증폭형 레지스트 등의 포토레지스트에 대한 부하를 경감할 수 있다.
그러나, 포토마스크의 제조 공정 및 사용 공정에 있어서, 얼라인먼트 마크의 검출에 노광광보다 장파장의 광을 사용하는 것이 일반적이지만, 크로뮴을 함유한 차광막 등의 금속을 주성분으로 하는 차광막에의 경원소 첨가를 행하는 경우, 파장이 200nm 이상인 광에 대한 투과율이 높아져, 반사율이 저하되기 때문에, 이들 공정에 있어서 얼라인먼트가 곤란해지는 단점이 될 수 있다.
또한, 크로뮴을 함유한 차광막 등의 금속을 주성분으로 하는 차광막에의 경원소 첨가를 행하는 경우, 저항률이 상승하여, 도전성이 부족해지기 때문에, 포토레지스트의 전자빔 노광 시에 차지 업이 생겨 버려, 묘획 정밀도의 저하를 초래한다는 것이 문제가 된다. 특히, 산소 첨가 시에는, 저항률의 상승이 현저하여, 절연막이 되기 쉽다.
판 형상 또는 막 형상 재료에 대하여, 두께 방향에 상당하는 표면의 법선 방향으로부터 광을 입사시키는 경우에, 재료의 흡수율을 α, 반사율을 r, 투과율을 t로 하면, 이들은 1=α+r+t로 표시되는 식을 만족시킨다. 그 때문에, 광학 농도를 높이고 싶은 경우, 투과율을 작게 하는 것이 되므로, t=1-α-r로부터, 흡수율과 반사율을 높일 것이 필요하다.
본 발명의 도전성 반사막을 갖는 포토마스크 블랭크에서는, 차광막과 함께, 금속을 주성분으로서 함유하고, 상기 차광막에 대향하는 측의 상기 노광광의 파장 이상이고 파장 500nm 이하인 소정 파장의 광에 대한 반사율을 막 두께로 나누어 구해지는, 막 두께 1nm당 반사율이 2.5%/nm 이상인 도전성 반사막을 이용함으로써, 박막이고 도전성을 가지며, 또한 충분한 차광성을 갖는 것이 된다.
또한, 보다 박막으로 반사율을 높이고, 레지스트의 전자빔 노광 시의 차지 업을 억제한다는 관점에서, 차광막에 대하여, 도전성 반사막을 투명 기판과 이간하는 측, 즉 포토레지스트가 형성된 경우에 그와 가까운 차광막 표층측에 배치시키는 것이 바람직하다. 이는, 바꾸어 말하면, 차광막이 투명 기판과 도전성 반사막 사이에 형성된다는 것을 의미한다. 또한, 상기 관점에서는, 차광막과 도전성 반사막이 접하여 형성되어 있는 것이 바람직하고, 도전성 반사막이 포토마스크 블랭크의 투명 기판으로부터 이간하는 측의 최표층으로서 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또, 레지스트의 전자빔 노광 시의 차지 업을 억제한다는 관점에서는, 도전성 반사막의 시트 저항이 2,000Ω/□ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1,500Ω/□ 이하이며, 더 바람직하게는 1,000Ω/□ 이하이다. 예컨대, EB의 전류 밀도가 400A/cm2인 경우, 포토마스크 블랭크 최표층의 시트 저항이 1,000Ω/□ 이하이면, EB 묘획 시의 차지 업에 대하여 충분한 효과를 얻을 수 있다. 그 때문에, 이와 같은 포토마스크 블랭크의 도전성 반사막으로서 적당한 막 두께는, 바람직하게는 2nm 이상이고, 보다 바람직하게는 4nm 이상이다.
도전성 반사막의 형성에 있어서는, 보다 높은 도전성과 반사율을 확보하기 위해, 반응성 가스로서 N2 가스나 O2 가스를 사용하지 않고, 불활성 가스만으로 성막하는 것이 바람직하다. 또한, 도전성 반사막의 형성에 있어서, 성막 속도가 현저히 저하되는 화합물의 성막으로의 천이 영역으로 진행되지 않으면, 막의 응력을 조정하기 위해서 반응성 가스를 첨가해도 된다. 특히, O2 가스에 대해서는, 스퍼터링막의 도전성을 현저히 저하시키기 때문에, 사용하지 않거나, 또는 성막에 사용하는 스퍼터링 가스를 억제하여, 도전성 반사막에 포함되는 산소의 함유량을 15원자% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 도전성 반사막은 경원소의 함유율, 예컨대 산소, 질소 및 탄소의 합계의 함유율이, 차광막의 경원소의 함유율보다도 낮은 것으로 하는 것이 바람직하고, 특히 도전성 반사막 중의 질소와 산소의 합계를 40원자% 미만으로 하는 것이 바람직하며, 특히 20원자% 이하, 특히 15원자% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
도전성 반사막에 함유되는 금속으로서는, Cr, Zr, Ta, Ti, Mo, W, Fe, Ni, Co, Al 및 Si로부터 선택되는 1종류 이상의 금속이 바람직하고, 보다 바람직하게는 Cr이다. 도전성 반사막에 함유되는 금속의 합계의 함유율이 60원자% 이상인 것이 바람직하고, 80원자% 이상, 특히 85원자% 이상인 것이 보다 바람직하다. 도전성 반사막으로서는, 금속 단체, 금속에 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 경원소, 특히 산소 및 질소로부터 선택되는 경원소를 첨가한 금속 화합물 등을 들 수 있다.
도전성 반사막의 막 두께는 10nm 이하인 것이 바람직하고, 예컨대 산소를 포함하는 염소계 드라이 에칭에 있어서의 에칭레이트에 대해서는, 경원소를 포함하는 크로뮴 화합물막 등의 금속 화합물막에 비하여, 금속 크로뮴막 등의 금속막의 에칭레이트가 낮기 때문에, 도전성 반사막은 가능한 한 얇게 하는 것이 바람직하다. 한편, 도전성 반사막의 효과를 충분히 얻기 위해서는, 막 두께는 2nm 이상인 것이 바람직하다.
한편, 도전성 반사막과 함께 이용되는 차광막은, 포토마스크 블랭크에 형성되는 광학막 중, 차광성에 가장 기여하는 막(광학 농도가 가장 높은 막)이며, 금속에 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 경원소, 특히 산소 및 질소로부터 선택되는 경원소를 첨가한 금속 화합물인 것이 바람직하다. 이 금속 화합물의 금속으로서는, 도전성 반사막의 금속으로서 예시한 것이 적합하고, 도전성 반사막에 포함되는 금속과 동일한 금속을 포함하고 있는 것이 바람직하다.
차광막의 금속 함유율은 15원자% 이상, 특히 20원자% 이상이고, 40원자% 이하, 특히 37원자% 이하인 것이 바람직하다. 차광막의 산소 함유율은 0.1원자% 이상, 특히 3원자% 이상이고, 65원자% 이하, 특히 60원자% 이하인 것이 바람직하다. 차광막의 질소 함유율은 15원자% 이상, 특히 30원자% 이상이고, 65원자% 이하, 특히 60원자% 이하인 것이 바람직하다. 또, 차광막 중의 질소와 산소의 합계가 15원자% 초과, 특히 30원자% 이상인 것이 바람직하다. 차광막의 막 두께는 30nm 이상, 특히 40nm 이상이고, 70nm 이하, 특히 60nm 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 포토마스크 블랭크에서는, 포토마스크 블랭크에 포함되는 금속을 함유하는 막의 합계의 광학 농도가 2.0 이상, 특히 3.0 이상인 것이 적합하다.
노광 파장이 짧고, 높은 해상도가 요구되는 200nm 이하의 파장의 광(예컨대, ArF 엑시머 레이저: 193nm, F2 레이저: 157nm)을 노광광으로서 이용하는 포토리소그래피용 포토마스크에 있어서는, 미소한 결함을 검출하기 위해서는, 200nm 이상의 파장 영역의 검사 파장에 있어서, 상기 노광 파장에서 사용하는 노광용 마스크의 결함 검사를 행하지만, 포토마스크 블랭크를 전술과 같이 구성하는 것에 의해, 이 검사 파장의 광에 있어서 노광용 마스크의 결함 검사를 정확하게 행하기 위해서 충분한 반사율을 얻는 것이 가능하다. 또한, 시트 저항이 저감되어, 포토레지스트의 전자빔으로의 노광 시에 차지 업이 억제된다. 또, 결함 검사 이외에도 포토마스크의 위치 제어를 위해서, 포토마스크 블랭크를 구성하는 막에는 얼라인먼트 마크가 형성되는데, 이 얼라인먼트 마크의 검출에는 400nm 이상의 파장의 광이 사용되고, 이 검출에도 충분한 반사율이 필요하지만, 포토마스크 블랭크를 전술과 같이 구성하는 것에 의해, 이 얼라인먼트 마크의 검출에 있어서도 충분한 반사율을 얻는 것이 가능하다. 마스크의 결함 검사 및 얼라인먼트 마크의 검출에 있어서, 반사율은 20% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30% 이상, 더 바람직하게는 35% 이상이다.
본 발명에 있어서는, 포토마스크 블랭크의 저항률을 낮추기 위해서, 포토마스크 블랭크의 최표층에 도전성 반사막이 배치되어 있는 경우, 도전성 반사막에, 막 두께가 100nm 이하인 보호막을 더 설치해도 된다. 또한, 포토마스크 제작 시에, 전자빔에 의한 묘획을 행하기 위해서는, 상기 구성의 포토마스크 블랭크에 화학 증폭형 레지스트를 배치하여 패터닝할 때, 그의 표면 상에 유기 도전성 막을 설치하는 것에 의해, 전자빔 묘획 시의 차지 업을 더 억제할 수 있다.
또한, 이 전자빔 묘획 시의 포토마스크 블랭크 표면 상의 차지를 놓아주기 위해, 전자빔 묘획 장치에 설치한 포토마스크 블랭크의 단부에는 어스 단자를 붙이지만, 전자빔 묘획 시의 결함을 보다 효과적으로 방지하기 위해서는, 포토마스크 블랭크 단부의 레지스트를 박리하면, 도전성 반사막의 효과에 의해, 차지가 신속하게 제거되기 때문에 바람직하다. 이 경우, 예컨대 포토마스크 블랭크의 단부의 레지스트를 박리하고, 그 위에 유기 도전성 막을 형성하고, 추가로 이 유기 도전성 막의 단부를 박리하는 것에 의해, 결함을 효과적으로 억제할 수 있다. 유기 도전성 막은 직접 도전성 반사막과 접하고 있는 것, 특히 포토마스크 블랭크의 단부에서 접해 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 유기 도전성 막의 박리 폭을 포토레지스트의 박리 폭보다도 좁게 하는 것에 의해, 유기 도전성 막이 도전성 반사막과 직접 접촉하는 부분을 형성할 수 있다. 이와 같이 하는 것에 의해, 결함의 방지에도, 차지 업 방지에도, 바람직한 효과가 얻어진다.
또한, 어스 단자의 접속은, 유기 도전성 막을 포토마스크 블랭크의 단부까지 형성하고, 해당 단부의 유기 도전성 막을 박리하지 않고서, 이 부분에 전자빔 노광기의 어스 단자를 접속하는 구성으로 할 수도 있고, 유기 도전성 막을 설치하지 않고서, 도전성 반사막에 어스 단자를 접속하는 구성으로 할 수도 있다.
도전성 반사막의 에칭을 위해서, 도전성 반사막 상에 하드 마스크막을 설치하는 것도 바람직하다. 하드 마스크막을 이용함으로써, 포토레지스트를 얇게 할 수 있어, 패턴의 가일층의 미세화에 대응하는 것이 가능해진다. 또한, 포토레지스트를 얇게 하는 것에 의해, 전자빔 묘획의 시간을 단축할 수 있고, 그 때문에 차지 업이 억제되기 때문에 바람직하다.
하드 마스크막으로서는, 예컨대 도전성 반사막의 금속, 특히 도전성 반사막 및 차광막의 금속으로서 크로뮴을 이용한 경우에는, 불소계 드라이 에칭에서 신속하게 에칭되고, 염소계 드라이 에칭에서는 에칭 속도가 극단적으로 느린 막을 이용할 수 있다. 이와 같은 하드 마스크막으로서는, 규소를 포함하는 것이 적합하고, 예컨대 규소 단체, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 화합물, 이들에 크로뮴 이외의 전이 금속, 예컨대 Mo, Ta, W, Zr, Ti 등을 더 첨가한 화합물이 적합하다.
또한, 투명 기판과 차광막 사이에는, 다른 광학막을 더 설치할 수도 있다. 이 다른 광학막으로서는, 예컨대 반사 방지막, 하프톤 위상 시프트막 등의 위상 시프트막 등을 들 수 있다. 또한, 이 다른 막에는, 포토마스크로 한 후에, 포토마스크 상에 남겨 두고 광학막으로서 기능시키는 막이면, 에칭 스토퍼막이나 에칭 마스크막 등도 포함된다.
위상 시프트막으로서는, 예컨대 도전성 반사막, 바람직하게는 도전성 반사막 및 차광막의 금속으로서 크로뮴을 이용한 경우에는, 규소를 포함하는 것이 적합하고, 예컨대 규소 단체, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 화합물, 이들에 크로뮴 이외의 전이 금속, 예컨대 Mo, Ta, W, Zr, Ti 등을 더 첨가한 화합물이 적합하다. 이 경우, 위상 시프트막을 이용하지 않는 포토마스크의 경우에 비하여, 차광막의 막 두께를 더 얇게 설정할 수 있고, 그 결과, 도전성 반사막의 막 두께도 보다 얇게 할 수 있다. 이 경우, 차광막과 위상 시프트막의 합계의 광학 농도를 2.0 이상, 바람직하게는 3.0 이상으로 함으로써, 포토마스크의 차광성이 요구되는 영역의 차광성을 담보할 수 있다.
본 발명에 의하면, 경원소의 첨가율이 낮은 금속계 박막, 특히 경원소의 첨가율이 낮은 Cr계 박막을 도전성 반사막으로 하고, 이를 Cr계 차광막 등의 금속계 차광막의 투명 기판과 이간하는 측에 설치함으로써, 노광 파장에 있어서의 충분한 광학 농도와, 노광 파장보다 장파장의 파장역, 예컨대 500nm 이하의 파장역에서의 충분한 반사율을 확보하여, 차광막이 박막화되고, 또한 포토레지스트의 전자빔 묘획 시의 대전을 억제 가능한 포토마스크 블랭크를 제공할 수 있다.
또, 노광광을 투과시켜, 투명 기판 상에 형성된 막 패턴을 전사하는 투과형 포토마스크의 소재가 되는, 투명 기판 상에 광학막이 형성된 포토마스크 블랭크의 설계에 있어서, 전술한 도전성 반사막 등의 광학막을 선정할 때, 광학막의 반사율을 두께로 나눈 단위 두께당 반사율을 지표로 해서 선정하는 것에 의해, 노광 파장에 있어서의 충분한 광학 농도와, 노광 파장보다 장파장의 파장역, 예컨대 500nm 이하의 파장역에서의 충분한 반사율을 확보하여, 차광막이 박막화되고, 또한 포토레지스트의 전자빔 묘획 시의 대전을 억제 가능한 포토마스크 블랭크에 최적인 광학막을 효율적으로 선정할 수 있다.
예컨대, 193nm(ArF 엑시머 레이저)를 노광 파장으로 하는 금속 크로뮴막에 있어서, 박막으로 보다 효율적으로 반사율을 높이기 위해서는, 30nm 미만의 막 두께로 도전성 반사막을 설계하면 된다. 이 경우, 막 두께 1nm당 반사율이 2.5%/nm 이상인 것을 선정하면, 반사율의 증대를 도모하기 위해서 도전성 반사막을 설치하는 경우, 막 두께의 증대율에 대하여 반사율을 유리하게 증대시킬 수 있다. 또한, 금속 크로뮴막이기 때문에, 막 두께 10nm에서도 100Ω/□ 이하의 시트 저항으로 억제된다. 따라서, 포토마스크 블랭크에 있어서, 막 두께 1nm당 반사율이 2.5%/nm 이상인 금속 크로뮴막의 도전성 반사막을, 예컨대 경원소를 포함하는 고에칭레이트의 차광막인 크로뮴 화합물막의 투명 기판과 이간하는 측에 배치함으로써, 포토마스크 블랭크의 차광성과, 반사율과 도전성을 확보할 수 있다.
실시예
이하에 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
DC 마그네트론 스퍼터링 성막에 의해, 152mm 각, 두께 6mm의 석영 기판에, 금속 크로뮴 타겟을 이용하고, 스퍼터링 가스로서 불활성 가스인 Ar 가스를 20sccm 공급하여, 상이한 막 두께의 금속 크로뮴막을 각각 상이한 스퍼터링 시간으로 성막했다. 불활성 가스만으로 성막된 금속 크로뮴막의 막 두께와, 파장 193nm, 248nm 및 488nm의 광의 반사율의 관계를 도 1에 나타낸다. 또한, 막 두께와, 도 1의 반사율을 각각 막 두께로 나누어 얻어지는, 막 두께 1nm당 반사율의 관계를 도 2에 나타낸다.
도 1로부터, 금속 크로뮴막에 있어서, 30nm 이상의 막 두께를 갖는 막에서는, 막 두께에 의존하지 않고 일정한 반사율을 갖고 있다. 한편으로, 30nm 미만의 막 두께에서는, 막 두께의 감소에 따라서 반사율이 저하되어 간다. 따라서, 도 2에도 나타나 있는 바와 같이, 박막으로 보다 효율적으로 반사율을 높이기 위해서는, 30nm 미만의 막 두께로 도전성 반사막을 설계하면 된다는 것을 알 수 있고, 이 경우, 막 두께 1nm당 반사율이 2.5%/nm 이상인 것을 선정하면, 반사율의 증대를 도모하기 위해서 도전성 반사막을 설치하는 경우, 막 두께의 증대율에 대하여 반사율을 유리하게 증대시킬 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 얻어진 금속 크로뮴막의 막 두께와 시트 저항의 관계를 도 3에 나타낸다. 이 경우, 금속 크로뮴막이기 때문에, 막 두께 10nm에서도 100Ω/□ 이하의 시트 저항으로 억제되어 있다. 한편, 시트 저항값의 측정에는, 사단자법에 의한 저항 측정기(미쓰비시화학애널리테크사제 로레스타 GP MCP-T610)를 사용했다.
[실시예 2]
DC 마그네트론 스퍼터링 성막에 의해, 152mm 각, 두께 6mm의 석영 기판 상에, MoSiON으로 이루어지는 두께 72nm, 노광광(파장 193nm)에 대한 투과율 6.0%, 위상차 177°의 하프톤 위상 시프트막을 성막했다. 다음으로, 이 하프톤 위상 시프트막 상에, DC 마그네트론 스퍼터링 성막에 의해, 금속 크로뮴 타겟을 이용하고, 반응성 가스로서 질소 가스 50sccm 및 메탄 가스 5sccm, 불활성 가스로서 Ar 가스 10sccm을 공급하여, 차광막으로서 CrNC막을 46nm의 두께로 성막했다. 또, 이 차광막 상에, DC 마그네트론 스퍼터링 성막에 의해, 금속 크로뮴 타겟을 이용하고, 반응성 가스로서 질소 가스 35sccm, 불활성 가스로서 Ar 가스 20sccm을 공급하여, 도전성 반사막으로서 CrN막(Cr:N=9:1(원자비))을 3nm의 두께로 성막했다.
이 도전성 반사막의 노광광(파장 193nm)에 대한 반사율은 26.9%, 파장 500nm의 광에 대한 반사율은 38.2%이고, 시트 저항은 598Ω/□였다.
[비교예 1]
DC 마그네트론 스퍼터링 성막에 의해, 152mm 각, 두께 6mm의 석영 기판 상에, MoSiON으로 이루어지는 두께 72nm, 노광광(파장 193nm)에 대한 투과율 6.0%, 위상차 177°의 하프톤 위상 시프트막을 성막했다. 다음으로, 이 하프톤 위상 시프트막 상에, DC 마그네트론 스퍼터링 성막에 의해, 금속 크로뮴 타겟을 이용하고, 반응성 가스로서 질소 가스 50sccm 및 메탄 가스 5sccm, 불활성 가스로서 Ar 가스 10sccm을 공급하여, 차광막으로서 CrNC막을 46nm의 두께로 성막했다. 또, 이 차광막 상에, DC 마그네트론 스퍼터링 성막에 의해, 금속 크로뮴 타겟을 이용하고, 반응성 가스로서 질소 가스 50sccm 및 산소 가스 10sccm, 불활성 가스로서 Ar 가스 10sccm을 공급하여, 도전성 반사막으로서 CrON막(Cr:O:N=5:6:3(원자비))을 3nm의 두께로 성막했다.
이 도전성 반사막의 노광광(파장 193nm)에 대한 반사율은 21.2%, 파장 500nm의 광에 대한 반사율은 35.9%였지만, 시트 저항은 38,200Ω/□로 높았다. 이 막 구성인 채로는, 시트 저항이 높아, 포토마스크 블랭크에 전자선 레지스트를 도포하여 묘획을 실시하더라도, 기판이 대전되기 때문에, 원하는 고정밀도의 묘획 위치 정밀도를 얻을 수 없다.
이상의 결과로부터, 포토마스크 블랭크에 있어서, 막 두께 1nm당 반사율이 2.5%/nm 이상인 금속 크로뮴막의 도전성 반사막을, 예컨대 경원소를 포함하는 고에칭레이트의 차광막인 크로뮴 화합물막의 투명 기판과 이간하는 측에 배치함으로써, 포토마스크 블랭크의 차광성과, 반사율과 도전성을 확보할 수 있다는 것을 알 수 있다.
이상, 실시예에 의해 본 발명에 대하여 설명했지만, 상기 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 예에 지나지 않고, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 이 실시예를 여러 가지로 변형시키는 것은 본 발명의 범위 내에 있으며, 나아가 본 발명의 범위 내에서 다른 다양한 실시예가 가능하다는 것은 상기 기재로부터 자명하다.

Claims (13)

  1. 투명 기판 상에 광학막이 형성된 포토마스크 블랭크의 설계 방법으로서,
    상기 포토마스크 블랭크가, 노광광을 투과시켜, 투명 기판 상에 형성된 막 패턴을 전사하는 투과형 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크이며,
    상기 광학막을, 그의 반사율을 두께로 나눈 단위 두께당 반사율을 지표로 해서 선정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토마스크 블랭크가, 투명 기판과, 차광막과, 금속을 주성분으로서 함유하는 도전성 반사막을 갖고,
    상기 광학막으로서, 상기 차광막에 대향하는 측의 상기 노광광의 파장 이상이고 파장 500nm 이하인 소정 파장의 광에 대한 반사율을 막 두께로 나누어 구해지는, 막 두께 1nm당 반사율이 2.5%/nm 이상이며, 시트 저항이 2,000Ω/□ 이하인 막을, 상기 도전성 반사막으로서 선정하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크의 설계 방법.
  3. 투명 기판 상에, 200nm 이하의 파장의 노광광에 대한 차광부 및 투광부를 갖는 막 패턴이 형성되고, 상기 투광부로부터 상기 노광광을 투과시켜 상기 막 패턴을 전사하는 투과형 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크로서,
    투명 기판과,
    차광막과,
    금속을 주성분으로서 함유하고, 상기 차광막에 대향하는 측의 상기 노광광의 파장 이상이고 파장 500nm 이하인 소정 파장의 광에 대한 반사율을 막 두께로 나누어 구해지는, 막 두께 1nm당 반사율이 2.5%/nm 이상이며, 시트 저항이 2,000Ω/□ 이하인 도전성 반사막
    을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도전성 반사막의 막 두께가 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 도전성 반사막의 조성이, 금속이 40원자% 이상이고, 질소 및 산소의 합계가 15원자% 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막이 상기 투명 기판과 도전성 반사막 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막과 도전성 반사막이 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 반사막이, 포토마스크 블랭크의 상기 투명 기판으로부터 이간하는 측의 최표층으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    포토마스크 블랭크에 포함되는 금속을 함유하는 막의 합계의 광학 농도가 2.0 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 투명 기판과 차광막 사이에 다른 광학막을 더 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 다른 광학막이 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 차광막과 위상 시프트막의 합계의 광학 농도가 2.0 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  13. 제 3 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속이 크로뮴인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190111754A (ko) * 2018-03-22 2019-10-02 알박 세이마쿠 가부시키가이샤 마스크 블랭크스, 포토마스크, 및 마스크 블랭크스의 제조 방법

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109597276A (zh) * 2017-10-01 2019-04-09 思而施技术株式会社 用于防止静电破坏的空白掩模和光掩模
CN115346861A (zh) * 2021-05-14 2022-11-15 联华电子股份有限公司 半导体掩模图案的修正方法及其半导体结构
KR102495225B1 (ko) * 2021-12-15 2023-02-06 에스케이엔펄스 주식회사 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6385553A (ja) 1986-09-30 1988-04-16 Toshiba Corp マスク基板およびマスクパタ−ンの形成方法
JPH0393632A (ja) 1989-09-04 1991-04-18 Shibason:Kk 照明灯用レンズの製造方法
JP2001312043A (ja) 2000-04-27 2001-11-09 Dainippon Printing Co Ltd ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス
JP2003195483A (ja) 2001-12-28 2003-07-09 Hoya Corp フォトマスクブランク、フォトマスク、及びそれらの製造方法
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
JP2007033470A (ja) 2005-07-21 2007-02-08 Shin Etsu Chem Co Ltd 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
JP2013238777A (ja) 2012-05-16 2013-11-28 Shin Etsu Chem Co Ltd フォトマスクブランク、フォトマスクの製造方法、および位相シフトマスクの製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0720427Y2 (ja) 1990-01-11 1995-05-15 豊生ブレーキ工業株式会社 シュー間隙自動調節機構を備えたドラムブレーキ
JP3093632U (ja) 2002-03-01 2003-05-16 Ｈｏｙａ株式会社 ハーフトーン型位相シフトマスクブランク
US7166392B2 (en) 2002-03-01 2007-01-23 Hoya Corporation Halftone type phase shift mask blank and halftone type phase shift mask
JP4026000B2 (ja) * 2003-01-22 2007-12-26 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランクの製造方法、反りの低減方法及び膜の耐薬品性の向上方法、並びにフォトマスク
TW200909999A (en) * 2004-07-09 2009-03-01 Hoya Corp Photomask blank, photomask manufacturing method and semiconductor device manufacturing method
JP4407815B2 (ja) * 2004-09-10 2010-02-03 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
TWI375114B (en) * 2004-10-22 2012-10-21 Shinetsu Chemical Co Photomask-blank, photomask and fabrication method thereof
DE602006021102D1 (de) 2005-07-21 2011-05-19 Shinetsu Chemical Co Photomaskenrohling, Photomaske und deren Herstellungsverfahren
JP4933753B2 (ja) * 2005-07-21 2012-05-16 信越化学工業株式会社 位相シフトマスクブランクおよび位相シフトマスクならびにこれらの製造方法
KR100890409B1 (ko) 2008-04-25 2009-03-26 주식회사 에스앤에스텍 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 하프톤형 위상반전포토마스크 및 그의 제조방법
TWI457697B (zh) 2009-01-15 2014-10-21 Shinetsu Chemical Co 光罩製造方法，空白光罩與乾式蝕刻法
KR101172698B1 (ko) * 2011-10-17 2012-09-13 주식회사 에스앤에스텍 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법
KR20140093215A (ko) * 2011-10-21 2014-07-25 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 대형 위상 시프트 마스크 및 대형 위상 시프트 마스크의 제조 방법

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6385553A (ja) 1986-09-30 1988-04-16 Toshiba Corp マスク基板およびマスクパタ−ンの形成方法
JPH0393632A (ja) 1989-09-04 1991-04-18 Shibason:Kk 照明灯用レンズの製造方法
JP2001312043A (ja) 2000-04-27 2001-11-09 Dainippon Printing Co Ltd ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス
JP2003195483A (ja) 2001-12-28 2003-07-09 Hoya Corp フォトマスクブランク、フォトマスク、及びそれらの製造方法
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
JP2007033470A (ja) 2005-07-21 2007-02-08 Shin Etsu Chem Co Ltd 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
JP2013238777A (ja) 2012-05-16 2013-11-28 Shin Etsu Chem Co Ltd フォトマスクブランク、フォトマスクの製造方法、および位相シフトマスクの製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190111754A (ko) * 2018-03-22 2019-10-02 알박 세이마쿠 가부시키가이샤 마스크 블랭크스, 포토마스크, 및 마스크 블랭크스의 제조 방법

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