KR20160137980A - 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 투광성 기판 상(10)에, 당해 투광성 기판측으로부터 순서대로 차광막(11) 및 하드 마스크막(13)을 적층한 구조를 갖는 마스크 블랭크로서, 상기 하드 마스크막은, 규소 및 탄탈로부터 선택되는 적어도 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성되고, 상기 차광막은, 크롬을 함유하는 재료로 형성되고, 상기 투광성 기판측으로부터 순서대로 하층(11a), 중간층(11b) 및 상층(11c)의 3층을 적층한 구조를 갖고, 상기 상층은, 크롬의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적고, 상기 중간층은, 크롬의 함유량이 상기 차광막 중에서 많고, 또한 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소를 함유하고 있다.

Description

마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 위상 시프트 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법{MASK BLANK, PHASE-SHIFT-MASK PRODUCTION METHOD, PHASE SHIFT MASK, AND SEMICONDUCTOR-DEVICE PRODUCTION METHOD}
본 발명은, 굴입(堀入) 레벤슨형의 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크, 이 마스크 블랭크를 이용한 위상 시프트 마스크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 나아가서는 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
굴입 레벤슨형의 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크로서, 유리 재료로 이루어지는 투광성 기판측으로부터 크롬계 화합물로 이루어지는 차광막을 적층한 구성을 갖는 것이 있다. 이러한 마스크 블랭크를 이용하여 형성되는 위상 시프트 마스크에 있어서는, 염소계 가스와 산소의 혼합 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 차광막을 패터닝하여 형성된 차광 패턴과, 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 투광성 기판을 굴입한 위상 시프트 패턴에 의해 전사용의 패턴이 구성된다.
또, 이상의 굴입 레벤슨형의 위상 시프트 마스크와 같이 차광막이 전사용의 패턴의 일부를 구성하는 경우에 있어서는, 이 위상 시프트 마스크를 이용한 노광 전사에 이용되는 노광광에 대하여, 차광막의 표측 및 이측의 반사율이 함께 낮은 것이 요구되고 있다. 그래서, 저(低)크롬 조성의 막과, 크롬 금속막과, 저크롬 조성의 막을 이 순서로 적층시킴으로써 차광막의 반사율을 저하시키고, 또한 차광성을 확보하는 구성이 제안되어 있다(일본국 특개 2007-33470호 공보(특허문헌 1) 참조).
한편, 크롬계 화합물로 이루어지는 차광막의 광학 특성을 유지하면서 드라이 에칭에 있어서의 에칭 레이트를 높이는 것을 목적으로 하여, 크롬계 재료에 주석을 함유시켜 차광막으로 하는 구성이 제안되고 있다. 이 경우, 예를 들면 반사 방지 기능을 중시한 층만을 크롬의 함유량에 대한 주석의 함유량을 0.01배 이상인 막으로 하거나, 반대로 차광 기능을 중시한 층만을 크롬 함유량에 대한 주석의 함유량을 0.01배 이상인 막으로 하는 등의 양태가 예시되어 있다(일본국 특개 2013-238777호 공보(특허문헌 2) 참조).
일본국 특개 2007-33470호 공보 일본국 특개 2013-238777호 공보
크롬계 재료로 이루어지는 차광막의 드라이 에칭에서는, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스(산소 함유 염소계 가스)가 에칭 가스로서 이용된다. 일반적으로, 이 산소 함유 염소계 가스를 에칭 가스에 이용하는 드라이 에칭은, 이방성 에칭의 경향이 작고, 등방성 에칭의 경향이 크다.
일반적으로, 드라이 에칭에 의해 박막에 패턴을 형성하는 경우, 에칭이 막의 두께 방향으로만 진행되도록 제어하는 것은 곤란하고, 박막에 형성되는 패턴의 측벽 방향으로도 에칭(사이드 에칭)이 진행되는 것은 피하기 어렵다. 이 사이드 에칭의 진행을 억제하기 위해, 드라이 에칭시 기판의 박막이 형성되어 있는 주표면의 반대측으로부터 바이어스 전압을 가하여, 에칭 가스가 막의 두께 방향에 보다 많이 접촉하도록 제어하는 것이 지금까지도 실시되고 있다. 불소계 가스와 같이 이온성의 플라즈마가 되는 경향이 큰 에칭 가스를 이용하는 드라이 에칭(이온 주체의 드라이 에칭)의 경우, 바이어스 전압을 가함에 따른 에칭 방향의 제어성이 높아(에칭의 이방성이 높아져), 에칭되는 박막의 사이드 에칭량을 미소하게 할 수 있다.
한편, 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 경우, 산소 가스는 라디칼성의 플라즈마가 되는 경향이 높기 때문에, 바이어스 전압을 가함에 따른 에칭 방향의 제어의 효과가 작다(에칭의 이방성을 높이는 것이 어렵다). 이 때문에, 산소 함유 염소계 가스를 이용하는 드라이 에칭에 의해, 크롬계 재료로 이루어지는 차광막에 패턴을 형성하는 경우, 사이드 에칭량이 커지기 쉬웠다.
유기계 재료로 이루어지는 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여 산소 함유 염소계 가스를 이용한 드라이 에칭으로 크롬계 재료의 차광막을 패터닝하는 경우, 레지스트 패턴은, 위쪽으로부터 에칭되어 감퇴해 가지만, 패턴의 측벽 방향도 에칭되어 감퇴한다. 이 때문에, 레지스트막에 형성하는 패턴의 폭은, 미리 사이드 에칭에 의한 감퇴량을 예상하여 형성하고 있다. 그에 더하여, 레지스트막에 형성하는 패턴의 폭은 크롬계 재료의 차광막의 사이드 에칭량도 예상하여 형성하고 있다.
최근, 크롬계 재료의 차광막 위에, 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에 대하여 크롬계 재료와의 사이에서 충분한 에칭 선택성을 갖는 재료로 이루어지는 하드 마스크를 설치한 마스크 블랭크가 이용되기 시작하고 있다. 이 마스크 블랭크에서는, 레지스트 패턴을 마스크로 하는 드라이 에칭에 의해 하드 마스크막에 패턴을 형성한다. 그리고, 패턴을 갖는 하드 마스크막을 마스크로 하고, 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭을 차광막에 대해 실시하여, 차광막에 패턴을 형성한다. 이 하드 마스크막은 불소계 가스의 드라이 에칭으로 패터닝 가능한 재료로 형성되는 것이 일반적이다. 불소계 가스의 드라이 에칭은, 이온 주체의 에칭이기 때문에, 이방성 에칭의 경향이 크다. 위상 시프트 패턴이 형성된 하드 마스크막에 있어서의 패턴 측벽의 사이드 에칭량은 작다. 또, 불소계 가스의 드라이 에칭의 경우, 레지스트 패턴의 사이드 에칭량도 작아지는 경향이 있다. 이 때문에, 크롬계 재료의 차광막에 대해서도, 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에 있어서의 사이드 에칭량이 작은 것에 대한 요구가 높아지고 있다.
이 크롬계 재료의 차광막에 있어서의 사이드 에칭의 문제를 해결하는 수단으로서 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에 있어서, 산소 함유 염소계 가스 중의 염소계 가스의 혼합 비율을 큰 폭으로 높이는 것이 검토되고 있다. 염소계 가스는, 이온성의 플라즈마가 되는 경향이 크기 때문이다. 염소계 가스의 비율을 높인 산소 함유 염소계 가스를 이용한 드라이 에칭에서는, 크롬계 재료의 차광막의 에칭 레이트가 저하하는 것은 피할 수 없다. 이 크롬계 재료의 차광막의 에칭 레이트의 저하를 보충하기 위해, 드라이 에칭시에 가해지는 바이어스 전압을 큰 폭으로 높게 하는(이하, 염소계 가스의 비율을 높인 산소 함유 염소계 가스를 이용하고, 또한 높은 바이어스 전압을 가한 상태하에서 실시되는 드라이 에칭을 산소 함유 염소계 가스의 고(高)바이어스 에칭이라고 함) 것도 검토되고 있다.
이 산소 함유 염소계 가스의 고바이어스 에칭에 의한 크롬계 재료의 차광막에 대한 에칭 레이트는, 종래의 에칭 조건에서의 드라이 에칭을 실시하는 경우에 못지않은 레벨이다. 또, 에칭시에 발생하는 차광막의 사이드 에칭량도 종래보다도 작게 할 수는 있다. 그러나, 크롬계 재료의 차광막이 각각 조성이 상이한 재료로 이루어지는 다층 구조로 형성되어 있는 경우, 층간에 의한 사이드 에칭량의 차이가 현저해져 버리는 것이 본원 발명자들의 예의 연구 결과, 분명해졌다. 구체적으로는, 크롬계 재료의 박막 중의 크롬 함유량이 적어짐에 따라 사이드 에칭량이 커지고, 크롬계 재료의 박막 중의 산소 함유량이 많아짐에 따라 사이드 에칭량이 커지는 것이 판명되었다.
굴입 레벤슨형의 위상 시프트막에 이용되는 차광막의 경우, 차광막만으로 노광광에 대한 소정의 차광 성능(예를 들면, 광학 농도 OD가 2.8 이상)을 만족할 뿐만 아니라, 노광광에 대한 차광막의 표면 반사 및 투광성 기판측으로부터 입사하는 노광광에 대한 차광막의 이면 반사가 모두 저반사인 것이 요구된다. 또, 차광막에 대해서는, 두께가 얇은 것도 동시에 요구되고 있다. 차광막이 이들 조건을 동시에 만족하도록 하려면, 차광막을 투광성 기판측으로부터 하층, 중간층 및 상층이 이 순서로 적층된 3층 구조로 하는 것이 바람직하다.
즉, 차광막의 중간층에 가장 크롬 함유량이 많은 재료를 적용하고, 상층과 하층에 크롬 함유량이 적은 재료를 적용한다. 일반적으로, 노광광의 반사율의 조건은, 표면측이 이면측보다도 엄격하다. 이 점을 고려하면, 차광막의 상층은, 크롬 함유량이 3층 중에서 가장 적고, 또한 3층 중에서 산소를 가장 많이 함유하는 재료로 형성하게 된다. 한편, 이면측의 반사율의 조건이 비교적 완만한 점, 차광막의 합계 막두께를 얇게 하기 위해서는 중간층 이외의 층에서도 차광 성능을 확보할 필요가 있는 점에서, 차광막의 하층은, 크롬 함유량을 상층보다도 많게 하고, 산소 함유량을 상층보다도 적게 한 재료로 형성하는 것이 요망되고 있었다.
그러나, 이러한 투광성 기판 상에 3층의 적층 구조로 이루어지는 크롬계 재료의 차광막과 하드 마스크막이 적층한 마스크 블랭크는 큰 문제가 있는 것이 판명되었다. 이 마스크 블랭크를 이용하여 패턴이 형성된 하드 마스크막을 마스크로 하고, 고바이어스 에칭에 의한 드라이 에칭으로 차광막을 패터닝한 경우, 그 차광막에 형성된 패턴 측벽의 단면(斷面) 형상에 큰 단차가 발생해 버리고 있었다. 구체적으로는, 크롬 함유량이 가장 많은 층인 중간층은 하드 마스크막의 패턴 측벽에서 본 패턴 감퇴량(사이드 에칭량)은 작고, 양호했다. 이에 대하여, 크롬 함유량이 가장 적고 산소 함유량이 가장 많은 층인 상층은, 패턴 측벽의 감퇴량(사이드 에칭량)이 매우 큰 상태로 되어 있었다. 또, 하층에 대해서도, 상층만큼 심각하지는 않지만, 중간층에 비해 패턴 측벽의 감퇴량(사이드 에칭량)이 큰 상태로 되어 있었다.
그래서 본 발명은, 투광성 기판 상에 크롬을 함유하는 재료로 형성된 차광막을 갖는 구성에 있어서, 산소 함유 염소계 가스를 에칭 가스에 이용하고, 또한 고바이어스의 에칭 조건에 의한 드라이 에칭에 의해 이 차광막을 패터닝한 경우에 있어서도, 패턴이 형성된 차광막의 광학 특성을 유지하면서 패턴 측벽의 형상 정밀도를 양호하게 유지하는 것이 가능한 굴입 레벤슨형의 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또 본 발명은, 이 마스크 블랭크를 이용함으로써 정밀도 양호하게 굴입 패턴을 형성하는 것이 가능한 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 제공하는 것, 나아가서는 이에 따라 얻어진 위상 시프트 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술(上述)의 과제를 해결하는 수단으로서 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
투광성 기판 상에, 당해 투광성 기판측으로부터 순서대로 차광막 및 하드 마스크막을 적층한 구조를 갖는 마스크 블랭크로서,
상기 하드 마스크막은, 규소 및 탄탈로부터 선택되는 적어도 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성되고,
상기 차광막은, 크롬을 함유하는 재료로 형성되고, 상기 투광성 기판측으로부터 순서대로 하층, 중간층 및 상층의 3층을 적층한 구조를 갖고,
상기 상층은, 크롬의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적고,
상기 중간층은, 크롬의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 많고, 또한 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
(구성 2)
상기 상층 및 상기 하층은, 각각 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 중간층보다도 적은, 또는 상기 금속 원소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 3)
상기 상층은, 산소의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 많은 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 4)
상기 하층은, 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 중간층보다도 적고,
상기 상층은, 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적은, 또는 상기 금속 원소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 5)
상기 중간층은, 산소의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적은, 또는 산소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 6)
상기 하드 마스크막은, 규소와 산소를 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 7)
상기 차광막은, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 패터닝이 가능한 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 8)
상기 하드 마스크막은, 불소계 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 패터닝이 가능한 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 7 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 9)
구성 1 내지 8 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크를 이용하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법으로서,
상기 하드 마스크막 상에 형성된 차광 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하고, 불소계 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 상기 하드 마스크막에 차광 패턴을 형성하는 공정과,
상기 차광 패턴이 형성된 하드 마스크막을 마스크로 하고, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 상기 차광막에 차광 패턴을 형성하는 공정과,
상기 차광막 상에 형성된 굴입 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하고, 불소계 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 상기 투광성 기판에 굴입 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성 10)
한쪽의 주표면측에 굴입 패턴이 형성된 투광성 기판에 있어서의 상기 한쪽의 주표면 상에, 차광 패턴이 형성된 차광막을 적층한 구조를 갖는 위상 시프트 마스크로서,
상기 차광막은, 크롬을 함유하는 재료로 형성되고, 상기 투광성 기판측으로부터 순서대로 하층, 중간층 및 상층의 3층을 적층한 구조를 갖고,
상기 상층은, 크롬의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적고,
상기 중간층은, 크롬의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 많고, 또한 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
(구성 11)
상기 상층 및 상기 하층은, 각각 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 중간층보다도 적은, 또는 상기 금속 원소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 구성 10에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 12)
상기 상층은, 산소의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 많은 것을 특징으로 하는 구성 10 또는 11에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 13)
상기 하층은, 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 중간층보다도 적고,
상기 상층은, 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적은, 또는 상기 금속 원소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 구성 10 내지 12 중 어느 것에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 14)
상기 중간층은, 산소의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적은, 또는 산소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 구성 10 내지 13 중 어느 것에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 15)
상기 차광막은, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 패터닝이 가능한 것을 특징으로 하는 구성 10 내지 14 중 어느 것에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 16)
구성 9에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크를 이용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 기판 상의 레지스트막에 대하여 패턴 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
(구성 17)
구성 10 내지 15 중 어느 것에 기재된 위상 시프트 마스크를 이용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 기판 상의 레지스트막에 대하여 패턴 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
이상의 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 투광성 기판 상에 크롬을 함유하는 재료로 형성된 차광막을 갖는 구성에 있어서, 산소 함유 염소계 가스를 에칭 가스로 이용하고, 또한 고바이어스의 에칭 조건에 의한 드라이 에칭에 의해 이 차광막을 패터닝한 경우에 있어서도, 패턴이 형성된 차광막의 광학 특성을 유지하면서 측벽의 형상 정밀도를 양호하게 유지하는 것이 가능한 굴입 레벤슨형의 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크를 얻을 수 있다. 또 이에 따라, 이 마스크 블랭크를 이용하여 굴입 패턴의 형상 정밀도가 양호한 굴입 레벤슨형의 위상 시프트 마스크를 제작하는 것이 가능하고, 또 이 위상 시프트 마스크를 이용한 반도체 디바이스의 제조에 있어서 정밀도 양호하게 패턴 형성을 실시하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태의 마스크 블랭크의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시 형태의 마스크 블랭크의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 나타내는 일 제조 공정도이다.
도 3b는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 나타내는 일 제조 공정도이다.
도 3c는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 나타내는 일 제조 공정도이다.
도 4a는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 나타내는 일 제조 공정도이다.
도 4b는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 나타내는 일 제조 공정도이다.
도 4c는 본 발명의 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 나타내는 일 제조 공정도이다.
도 5는 실시예 1에서 형성된 패턴을 나타내는 단면도이다.
도 6은 실시예 2에서 형성된 패턴을 나타내는 단면도이다.
도 7은 비교예에서 형성된 패턴을 나타내는 단면도이다.
본 발명자들은, 굴입 레벤슨형의 위상 시프트 마스크를 제조하기 위한 마스크 블랭크로서, 투광성 기판 상에, 그 투광성 기판측으로부터 차광막 및 하드 마스크막이 순서대로 적층한 구조를 갖고, 그 차광막이 투광성 기판측으로부터 하층, 중간층 및 상층이 적층한 구조를 구비하는 마스크 블랭크에 있어서, 산소 함유 염소계 가스에 의한 고바이어스 에칭으로 차광막을 패터닝했을 때에, 형성되는 차광막의 패턴 측벽의 단면 형상이 양호해지는 차광막의 구성에 대해서 예의 연구를 실시했다. 즉, 차광막의 각 층간에서의 사이드 에칭량의 차이가 작고, 차광막 자체가 소정의 광학 농도와 표면측 및 이면측의 반사율의 조건을 충족하는 차광막의 구성을 검토했다.
종래의 차광막에 있어서의 구성의 경우, 에칭 후의 단면 형상은, 중간층, 하층, 상층의 순서대로 사이드 에칭량이 커진다(패턴의 감퇴가 진행되고 있다). 우선, 상층의 사이드 에칭량이 작아지도록 상층의 조성을 바꾸는 것을 검토했다. 상층의 사이드 에칭량을 작게 하려면, 상층의 크롬의 함유량을 늘리는 것이나 산소의 함유량을 줄이는 것이 유효하다. 그러나, 상층은 차광막의 표면 반사를 저감하는 기능을 갖게 할 필요가 있으며, 상층의 크롬 함유량을 늘리는 것이나 산소 함유량을 줄이는 것은, 모두 상층의 노광광에 대한 투과율이 떨어지게 되어, 표면 반사율이 오르는 방향으로 연결된다. 이 때문에, 상층의 크롬의 함유량을 늘리는 것이나 산소의 함유량을 줄이는 것에는 큰 제약이 있어, 상층의 조성을 조정함으로써 사이드 에칭량을 개선하는 것은 어렵다.
한편, 차광막의 하층의 사이드 에칭량을 작게 하는 것을 생각하는 경우에 있어서도, 하층의 크롬의 함유량을 늘리는 것이나 산소의 함유량을 줄이는 것이 유효하다. 그러나, 하층에 있어서도, 상층의 표면 반사만큼 엄격한 제약은 아니지만, 차광막의 이면 반사(기판측의 반사율)를 저감하는 기능을 갖게 할 필요가 있다.
차광막에 형성해야 할 차광 패턴은, 면 내에서 패턴의 조밀차가 있다. 차광막에 대한 드라이 에칭을 실시한 경우, 에칭이 차광막의 하면에 도달할 때까지의 시간이 비교적 성긴 패턴과 비교적 조밀한 패턴과의 사이에서 차이가 발생한다. 이 시간차가 큰 경우, 차광막의 면 내에서 에칭에 의한 패터닝이 먼저 끝나는 영역과 차광막이 아직 잔존하고 패터닝이 끝나지 않은 영역의 2개의 영역으로 나뉘기 쉬워진다. 또, 개별의 패턴의 에칭의 진행에서 본 경우라도, 패턴의 제거해야 할 부분의 중앙측이 먼저 하면에 도달하는 경향이 있다.
이러한 점에서, 패턴 형성이 미완료인 영역의 패터닝을 위해서나, 패턴의 측벽의 수직성을 높이기 위해 추가의 드라이 에칭(오버 에칭)을 실시하는 것이 일반적이다. 그리고, 이 오버 에칭 시간을 단축하기 위해서는, 차광막의 하층의 에칭 레이트를 빠르게 할 필요가 있다. 이러한 사정으로부터, 하층의 크롬의 함유량을 늘리는 것이나 산소의 함유량을 줄이는 것에는 제약이 있어, 하층의 조성을 조정함으로써 사이드 에칭량을 개선하는 것도 어렵다.
차광막의 중간층에 있어서의 산소 함유 염소계 가스에 의한 고바이어스 에칭에서의 에칭 레이트를 조금 빠르게 하면, 차광막의 패터닝 후에 있어서의 중간층의 사이드 에칭량이 조금 커진다. 또, 중간층의 에칭 레이트를 조금 빠르게 함으로써, 차광막의 패터닝에 필요로 하는 시간(에칭 시간)이 짧아지기 때문에, 상층이 에칭 가스에 노출되는 시간이 짧아진다. 이에 따라, 상층의 사이드 에칭이 억제된다. 중간층의 에칭 레이트를 빠르게 하려면, 중간층의 크롬 함유량을 줄이는 것이나 산소 함유량을 늘리는 것이 생각된다. 그러나, 이들을 실시하면 중간층을 구성하는 재료의 소쇠 계수(k)가 작아지는(차광 성능이 떨어지는) 것을 피할 수 없다. 그렇게 되면, 중간층의 두께를 지금까지보다도 두껍게 하여 소정의 광학 농도를 확보할 필요가 생긴다. 결국, 차광막의 에칭 타임을 단축하는 것이 어려워진다.
그래서, 차광막에 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 1 이상의 금속 원소(이하, 이들의 금속 원소를 「인듐 등 금속 원소」라고 함)를 함유시킴으로써, 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트를 빠르게 하는 것을 생각했다. 구체적으로는, 차광막을 구성하는 3층 중에서, 에칭 레이트가 가장 느리고, 사이드 에칭량이 가장 작은 층인 중간층에, 가장 많이 상기 인듐 등 금속 원소를 함유시키기로 했다. 이에 따라, 중간층의 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭의 에칭 레이트를 향상시키면서, 중간층의 차광 성능의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
또, 차광막의 상층은, 차광막의 표면 반사를 낮게 할 필요가 있는 점에서 크롬 함유량을 3층 중에서 가장 적게 한다. 이 점은, 지금까지의 크롬계 재료로 이루어지는 3층 구조의 차광막과 기본적으로는 다르지 않다. 그러나, 중간층에 상기 인듐 등 금속 원소를 가장 많이 함유시킴으로써, 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭에 대한 에칭 레이트의 3층간의 관계가 지금까지의 차광막과는 크게 다르다. 구체적으로는, 종래의 차광막에 비해, 중간층의 에칭 레이트의 상승 정도가, 다른 2층의 에칭 레이트의 상층 정도보다도 커진다. 이에 따라, 차광막을 패터닝했을 때의 패턴 측벽의 단면 형상에 있어서 중간층의 부분이 상대적으로 돌출하는 상태가 저감된다. 또, 차광막 전체의 에칭 레이트가 향상함으로써, 상층의 측벽이 에칭 가스에 노출되는 시간이 단축되어, 상층의 사이드 에칭량이 저감된다. 또, 오버 에칭 시간도 단축되기 때문에, 하층의 측벽이 에칭 가스에 노출되는 시간도 단축되어, 하층의 사이드 에칭량도 저감된다. 이상의 상승적인 작용에 의해, 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭으로 차광막을 패터닝했을 때의 패턴 측벽의 단면 형상이 양호해지는 것을 본원 발명자들은 발견했다.
이상의 검토 결과로서, 본 발명의 마스크 블랭크에 있어서는, 크롬을 함유하는 재료로 형성된 차광막을, 하층, 중간층, 상층의 3층 구조로 하고, 상층에 있어서의 크롬의 함유량을 차광막 중에서 가장 적게 하고, 중간층에 있어서의 크롬의 함유량을 차광막 중에서 가장 많게 하여 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 인듐 등 금속 원소를 함유시킨 구성으로 하고 있다.
이하, 도면에 기초하여, 상술한 본 발명의 상세한 구성을 설명한다. 또, 각 도면에 있어서 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 설명을 실시한다.
≪제 1 실시 형태의 마스크 블랭크≫
도 1은, 본 발명의 제 1 실시 형태의 마스크 블랭크(1)의 요부(要部) 단면도이다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, 마스크 블랭크(1)는, 투광성 기판(10)에 있어서의 한쪽의 주표면(S) 상에, 주표면(S)측으로부터 순서대로 차광막(11) 및 하드 마스크막(13)을 적층한 구조이다. 이 중, 차광막(11)은, 투광성 기판(10)측으로부터 순서대로, 하층(11a), 중간층(11b) 및 상층(11c)의 3층을 적층한 구조를 갖고 있다. 또, 마스크 블랭크(1)는, 하드 마스크막(13) 상에, 필요에 따라서 레지스트막(15)을 적층시킨 구성이라도 된다. 이하, 마스크 블랭크(1)의 주요 구성부의 상세를 설명한다.
<투광성 기판(10)>
투광성 기판(10)은, 리소그래피에 있어서의 노광 공정에서 이용되는 노광광에 대하여 투과성이 양호한 재료로 이루어진다. 광으로서 ArF 엑시머 레이저광(파장: 약 193㎚)을 이용하는 경우이면, 이에 대하여 투과성을 갖는 재료로 구성되면 좋다. 이러한 재료로는, 합성 석영 유리가 이용되지만, 이 밖에도, 알루미노실리케이트 유리, 소다 라임 유리, 저열 팽창 유리(SiO2-TiO2 유리 등), 그 외 각종의 유리 기판을 이용할 수 있다. 특히, 합성 석영 유리를 이용한 석영 기판은, ArF 엑시머 레이저광, 또는 그것보다도 단파장의 영역에서 투명성이 높기 때문에, 본 발명의 마스크 블랭크의 투광성 기판(10)으로서 적합하게 이용할 수 있다.
또, 여기에서 말하는 리소그래피에 있어서의 노광 공정이란, 이 마스크 블랭크(1)를 이용하여 제작된 위상 시프트 마스크를 이용한 리소그래피에 있어서의 노광 공정이며, 이하에 있어서 노광광이란 이 노광 공정에서 이용되는 노광광인 것으로 한다. 이 노광광으로는, ArF 엑시머 레이저광(파장: 193㎚), KrF 엑시머 레이저광(파장: 248㎚), i선광(파장: 365㎚) 중 어느 것이라도 적용 가능하지만, 노광 공정에 있어서의 위상 시프트 패턴의 미세화의 관점에서는, ArF 엑시머 레이저광을 노광광에 적용하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 이하에 있어서는 ArF 엑시머 레이저광을 노광광에 적용한 경우에 대한 실시 형태를 설명한다.
<차광막(11)>
차광막(11)은, 이 마스크 블랭크(1)에 형성되는 차광 패턴을 구성하는 막이며, 리소그래피에 있어서의 노광 공정에서 이용되는 노광광에 대하여 차광성을 갖는 막이다. 이러한 차광막(11)은, 예를 들면 ArF 엑시머 레이저광에 대한 광학 농도(OD)가 2.8 이상이며, 바람직하게는 3.0 이상인 것으로 한다. 또, 리소그래피에 있어서의 노광 공정에 있어서, 노광광의 반사에 의한 노광 전사의 문제를 방지하기 위해, 양측 주표면에 있어서의 노광광의 표면 반사율이 낮게 억제되어 있다. 특히, 노광 장치의 축소 광학계로부터의 노광광의 반사광이 닿는, 차광막에 있어서의 표면측(투광성 기판으로부터 가장 먼 측의 표면)의 반사율은, 예를 들면 25％ 이하인 것이 바람직한다. 이것은, 차광막의 표면과 축소 광학계의 렌즈의 사이에서의 다중 반사로 발생하는 미광을 억제하기 위함이다.
한편, 노광 장치의 투영 광학계로부터의 노광광이 닿는, 차광막에 있어서의 이면측(투광성 기판측의 표면)의 반사율은, 예를 들면 40％ 미만(바람직하게는, 35％ 이하)인 것이 바람직하다. 이것은 투광성 기판과 차광막의 이면과의 계면과, 투광성 기판의 투영 광학계측의 주표면과의 사이에서의 다중 반사로 발생하는 미광을 억제하기 위함이다. 또, 차광막(11)의 막두께는 70㎚ 이하인 것이 바람직하고, 65㎚ 이하이면 보다 바람직하고, 60㎚ 이하이면 특히 바람직하다.
또 차광막(11)은, 투광성 기판(10)에 굴입 패턴을 형성할 때에 이용되는 에칭 가스(불소계 가스)에 대하여 충분한 에칭 선택성을 갖는 재료를 적용할 필요가 있다.
이러한 차광막(11)은, 여기에서는 크롬(Cr)을 함유하는 재료로 형성되어 있고, 크롬(Cr)의 함유량이 상이한 하층(11a), 중간층(11b) 및 상층(11c)의 3층을 적층한 구조를 갖고 있다. 즉, 차광막(11) 중에 있어서의 크롬(Cr)의 함유량은, 크롬의 함유량이 많은 쪽부터 순서대로 중간층(11b), 하층(11a), 상층(11c)으로 되어 있다. 이 차광막(11)을 형성하는 크롬을 함유하는 재료로는, 크롬 금속 외에, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 붕소, 수소 및 불소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료를 들 수 있다.
하층(11a)에 있어서의 크롬의 함유량은, 35원자％ 이상인 것이 요구되고, 40원자％ 이상이면 바람직하고, 45원자％ 이상이면 보다 바람직하다. 또, 하층(11a)에 있어서의 크롬의 함유량은, 55원자％ 이하인 것이 요구되고, 50원자％ 이하이면 바람직하다.
또 이 차광막(11)에는, 광학 농도(OD)를 유지하면서도, 막 전체의 에칭 레이트의 저하를 억제하는 것을 목적으로 하여, 인듐(In), 주석(Sn) 및 몰리브덴(Mo)으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소(인듐 등 금속 원소)를 함유하고 있는 것으로 한다. 이 인듐 등 금속 원소는, 주로 중간층(11b)에 함유되어 있다. 또, 이 차광막(11)은, 규소(Si)의 함유량을 10원자％ 이하로 하는 것이 바람직하고, 5원자％ 이하로 하면보다 바람직하고, 규소(Si)를 함유하지 않는 것이 특히 바람직하다. 차광막(11) 중의 규소의 함유량이 많아지면 산소 함유 염소계 가스를 이용한 에칭 레이트가 크게 저하하기 때문이다.
이러한 차광막(11)은, 산소 함유 염소계 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 패터닝이 가능하다. 또, 이 차광막(11)은, 규소(Si)를 함유하는 재료로 형성된 하드 마스크막(13)에 대하여 충분한 에칭 선택성을 갖고 있어, 이 하드 마스크막(13)을 마스크로 한 차광막(11)의 패터닝이 가능하다.
이상을 고려하여, 차광막(11)을 구성하는 하층(11a), 중간층(11b) 및 상층(11c)은, 각각 다음과 같은 구성으로 되어 있다.
하층(11a)은, 가장 투광성 기판(10)측에 설치된 층이며, 차광막(11)에 있어서의 투광성 기판(10)측(이면측)의 반사 방지층으로서 기능한다. 하층(11a)은, 상층(11c)보다도 노광광의 반사 저감 효과를 작게 하는 대신에, 차광막(11)이 소정의 광학 농도를 갖기 때문에 중간층(11b)만으로는 불충분한 차광 성능을 보충하는 층으로서도 기능하도록 조성이나 광학 특성(굴절률(n), 소쇠 계수(k))이 조정되어 있다. 이러한 하층(11a)은, 크롬의 함유량이 중간층(11b)보다도 적고, 상층(11c)보다도 많다. 이에 따라, 하층(11a)과 투광성 기판(10)과의 계면에 있어서의 노광광의 반사가 저감된다. 또, 산소 함유 염소계 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 차광막(11)을 패턴 에칭하여 차광 패턴을 형성할 때에, 차광막(11)에 있어서의 하층(11a)의 에칭 레이트를 중간층(11b)의 에칭 레이트보다도 빠르게 할 수 있다.
또, 하층(11a)은, 상층(11c)보다도 소쇠 계수를 높게 하기 위해, 상층(11c)보다도 크롬 함유량이 많고, 산소 함유량이 적게 되어 있다. 이에 따라, 차광막(11)의 패터닝시에 있어서의 하층(11a)의 사이드 에칭량을, 상층(11c)보다도 작게 할 수 있다.
또 하층(11a)에는, 크롬을 함유하는 재료 외에, 인듐(In), 주석(Sn) 및 몰리브덴(Mo)으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소(인듐 등 금속 원소)를 함유하고 있어도 되고, 함유하고 있지 않아도 된다. 인듐 등 금속 원소를 함유하고 있는 경우에는, 중간층(11b)보다도 합계 함유량이 적은 것으로 한다. 하층(11a)에 인듐 등 금속 원소를 함유시킴으로써, 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에 있어서의 에칭 레이트를 빠르게 할 수 있다. 차광막에 요구되는 이면 반사율의 제한이 비교적 느슨한(예를 들면, 40％ 이상, 45％ 이상 등) 경우, 소쇠 계수 k를 내리는 요인이 되는 산소 등의 함유량을 줄여도, 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에 있어서의 에칭 레이트의 저하를 억제할 수 있다.
또, 하층(11a)에 인듐 등 금속 원소를 함유시키지 않음(컨태미네이션 등에 의한 혼입은 허용되는 정도의 함유량이며, 예를 들면, 하층(11a) 중의 인듐 등 금속 원소의 함유량이 1원자％ 이하의 범위에서 허용됨)으로써, 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에 있어서의 에칭 레이트의 상승을 억제할 수 있다. 차광막에 요구되는 이면 반사율의 제한이 엄격한(예를 들면, 30％ 이하 등) 경우, 이면 반사율을 내리기 위해 하층(11a) 중의 산소나 질소의 함유량을 늘려도, 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에 있어서의 에칭 레이트의 상승을 억제할 수 있고, 하층(11a)의 사이드 에칭량의 증가를 억제할 수 있다.
하층(11a)의 두께는, 60㎚ 이하인 것이 요구되고, 55㎚ 이하이면 바람직하고, 50㎚ 이하이면 보다 바람직하다. 하층(11a)의 두께가 너무 두꺼우면, 차광막(11)의 전체에서의 산소 함유 염소계 가스에 대한 에칭 시간이 길어진다. 그 결과, 상층(11c)이 에칭 가스에 노출되는 시간이 길어져, 상층(11c)의 사이드 에칭량이 커져 버린다. 하층(11a)의 두께는, 20㎚ 이상인 것이 요구되고, 25㎚ 이상이면 바람직하고, 30㎚ 이상이면 보다 바람직하다. 하층(11a)의 두께가 너무 얇으면, 차광막(11)에 소정의 광학 농도를 갖게 하기 위해 중간층(11b)을 두껍게 할 필요가 생긴다. 그 결과, 상층(11c)이 에칭 가스에 노출되는 시간이 길어져, 상층(11c)의 사이드 에칭량이 커져 버린다.
중간층(11b)은, 차광막(11)에 있어서 차광층으로서 기능하는 층이다. 이러한 중간층(11b)은, 크롬(Cr)의 함유량이 차광막(11) 중에서 가장 많고, 또한 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소(인듐 등 금속 원소)를 함유하고 있는 층이다. 이러한 중간층(11b)은, 크롬(Cr)의 함유량이 차광막(11) 중에서 가장 많음으로써, 노광광에 대한 차광성이 확보되어 있다. 또 인듐 등 금속 원소를 첨가한 구성임으로써, 광학 농도(OD)를 떨어뜨리는 일 없이 에칭 레이트를 빠르게 할 수 있다. 이러한 중간층(11b)에 있어서의 인듐 등 금속 원소의 합계 함유량은 차광막(11)의 전체적인 광학 농도(OD)를 고려하여 설정되지만, 차광막(11) 전체에 인듐 등 금속 원소가 함유되어 있는 경우이면, 하층(11a) 및 상층(11c)보다도 큰 것으로 한다.
또 중간층(11b)은, 크롬(Cr)의 함유량이 차광막(11) 중에서 가장 많음으로써, 산소의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적은, 또는 산소를 함유하고 있지 않은 구성이다.
중간층(11b)에 있어서의 크롬과 인듐 등 금속 원소의 합계 함유량(Cr＋M)[원자％]에 대한 인듐 등 금속 원소의 합계 함유량 M[원자％]의 비율 M/(M＋Cr)[％]는 5％ 이상인 것이 요구되고, 7％ 이상이면 바람직하고, 10％ 이상이면 보다 바람직하다. 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에 대한 에칭 레이트의 향상이 얻어지기 때문이다. 한편, 중간층(11b)에 있어서의 M/(M＋Cr)[％]는 50％ 이하인 것이 요구되고, 30％ 이하이면 바람직하고, 20％ 이하이면 보다 바람직하다. 인듐 등 금속 원소 M은, 크롬에 비해 약액 세정이나 온수 세정에 대한 내성이 낮기 때문이다.
중간층(11b)에 있어서의 크롬의 함유량은, 55원자％보다도 많은 것이 요구되고, 60원자％ 이상이면 바람직하고, 65원자％ 이상이면 보다 바람직하다. 또, 중간층(11b)에 있어서의 크롬의 함유량은 85원자％ 이하인 것이 요구되고, 80원자％ 이하이면 바람직하고, 75％ 이하이면 보다 바람직하다.
중간층(11b)의 두께는 30㎚ 이하인 것이 요구되고, 25㎚ 이하이면 바람직하고, 20㎚ 이하이면 보다 바람직하다. 중간층(11b)의 두께는 5㎚ 이상인 것이 요구되고, 10㎚ 이상이면 바람직하고, 15㎚ 이상이면 보다 바람직하다.
상층(11c)은, 차광막(11)의 최상층을 구성하는 층이며, 차광막(11)에 있어서의 표면측(투광성 기판(10)과는 반대측)의 반사 방지층으로서 기능한다. 이러한 상층(11c)은, 크롬의 함유량이 차광막(11) 중에서 가장 적다. 또 상층(11c)은, 산소의 함유량이 차광막(11) 중에서 가장 많다. 이러한 구성에 의해, 상층(11c)은 차광막(11)의 최표면에 있어서의 노광광의 반사 방지층으로서 기능한다. 상층(11c)에 있어서의 크롬의 함유량은 30원자％ 이상인 것이 요구되고, 35원자％ 이상이면 바람직하고, 40원자％ 이상이면 보다 바람직하다. 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에 대한 사이드 에칭량이 너무 커지지 않게 하기 위함이다. 또, 상층(11c)에 있어서의 크롬의 함유량은 50원자％ 이하인 것이 요구되고, 45원자％ 이하이면 바람직하다. 상층(11c)에 충분한 반사 방지 효과를 갖게 하기 위함이다.
이 상층(11c)에는, 크롬을 함유하는 재료 외에, 인듐(In), 주석(Sn) 및 몰리브덴(Mo)으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소(인듐 등 금속 원소)를 함유하고 있어도 좋지만, 함유하고 있는 경우에는 차광막(11) 중에서 가장 적은 합계 함유량인 것으로 하고, 함유하고 있지 않아도 된다. 상층(11c)에 인듐 등 금속 원소를 함유시키지 않음으로써, 상층(11c)을 조성 제어 양호하게 형성할 수 있다. 또 이러한 상층(11c)은 그 막두께가 5㎚ 이상인 것이 요구되고, 7㎚ 이상이면 바람직하다. 또, 상층(11c)은 20㎚ 이하인 것이 요구되고, 15㎚ 이하이면 바람직하다.
<하드 마스크막(13)>
하드 마스크막(13)은, 차광막(11)을 에칭할 때에 이용되는 에칭 가스에 대하여 에칭 내성을 갖는 재료로 형성된 막이다. 이 하드 마스크막(13)은, 차광막(11)에 패턴을 형성하기 위한 드라이 에칭이 끝날 때까지의 동안에, 에칭 마스크로서 기능할 수 있을 만큼의 막의 두께가 있으면 충분하고, 기본적으로 광학 특성의 제한을 받지 않는다. 이 때문에, 하드 마스크막(13)의 두께는 차광막(11)의 두께에 비해 큰 폭으로 얇게 할 수 있다.
하드 마스크막(13)의 두께는 20㎚ 이하인 것이 요구되고, 15㎚ 이하이면 바람직하고, 10㎚ 이하이면 보다 바람직하다. 하드 마스크막(13)의 두께가 너무 두꺼우면, 하드 마스크막(13)에 차광 패턴을 형성하는 드라이 에칭에 있어서 마스크로 되는 레지스트막의 두께가 필요하게 되어 버리기 때문이다. 하드 마스크막(13)의 두께는 5㎚ 이상인 것이 요구되고, 8㎚ 이상이면 바람직하다. 하드 마스크막(13)의 두께가 너무 얇으면, 산소 함유 염소계 가스에 의한 고바이어스 에칭의 조건에 따라서는, 차광막(11)에 차광 패턴을 형성하는 드라이 에칭이 끝나기 전에 하드 마스크막(13)의 패턴이 소실될 우려가 있기 때문이다.
그리고, 이 하드 마스크막(13)에 패턴을 형성하는 드라이 에칭에 있어서 에칭 마스크로서 이용하는 유기계 재료의 레지스트막(15)은, 하드 마스크막(13)의 드라이 에칭이 끝날 때까지의 동안에, 에칭 마스크로서 기능할 만큼의 막의 두께가 있으면 충분하다. 이 때문에, 하드 마스크막(13)을 설치하고 있지 않은 종래의 구성보다도, 하드 마스크막(13)을 설치함으로써 큰 폭으로 레지스트막(15)의 두께를 얇게 할 수 있다.
이러한 하드 마스크막(13)은, 규소(Si)를 함유하는 재료나 탄탈(Ta)을 함유하는 재료를 이용할 수 있다. 하드 마스크막(13)에 적합한 규소(Si)를 함유하는 재료로는, 규소(Si)에, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B) 및 수소(H)로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료를 들 수 있다. 또, 이 외의 하드 마스크막(13)에 적합한 규소(Si)를 함유하는 재료로는, 규소(Si) 및 전이 금속에, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B) 및 수소(H)로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료를 들 수 있다. 또, 이 전이 금속으로는, 예를 들면, 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티탄(Ti), 탄탈(Ta), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 니오브(Nb), 바나듐(V), 코발트(Co), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 주석(Sn)을 들 수 있다.
한편, 하드 마스크막(13)에 적합한 탄탈(Ta)을 함유하는 재료로는, 탄탈(Ta)에, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B) 및 수소(H)로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료를 들 수 있다. 이들 중에서도, 탄탈(Ta)에 산소(O)를 함유하는 재료가 특히 바람직하다. 이러한 재료의 구체예로는, 산화 탄탈(TaO), 산화 질화 탄탈(TaON), 붕화 산화 탄탈(TaBO), 붕화 산화 질화 탄탈(TaBON) 등을 들 수 있다.
또, 하드 마스크막(13)은, 규소(Si) 외에, 산소(O)를 함유하는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 하드 마스크막(13)은, 크롬(Cr)을 함유하는 재료로 형성된 차광막(11)과의 사이에서 충분한 에칭 선택성을 갖고 있어, 차광막(11)에 거의 데미지를 주지 않고 하드 마스크막(13)을 에칭 제거하는 것이 가능하다.
이러한 하드 마스크막(13)을 구성하는 재료의 구체예로는, 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiN), 산화 질화 실리콘(SiON) 등을 들 수 있다. 하드 마스크막(13)은, 유기계 재료의 레지스트막과의 밀착성이 낮은 경향이 있기 때문에, 하드 마스크막(13)의 표면을 HMDS(Hexamethyldisilazane) 처리를 실시하여, 표면의 밀착성을 향상시키는 것이 바람직하다.
<레지스트막(15)>
본 발명의 마스크 블랭크(1)에 있어서, 하드 마스크막(13)의 표면에 접하여, 유기계 재료의 레지스트막(15)이 100㎚ 이하의 막두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다. DRAM hp32nm 세대에 대응하는 미세 패턴의 경우, 차광막(11)에 형성해야 할 차광 패턴에, 선폭이 40㎚인 SRAF(Sub-Resolution Assist Feature)가 설치되는 경우가 있다. 그러나, 이 경우에서도 전술과 같이 하드 마스크막(13)을 설치함으로써 레지스트막(15)의 막두께를 억제할 수 있고, 이에 따라 이 레지스트막(15)으로 구성된 레지스트 패턴의 단면 애스펙트비를 1:2.5로 낮게 할 수 있다. 따라서, 레지스트막(15)의 현상시, 린스시 등에 레지스트 패턴이 도괴(倒壞)나 이탈하는 것을 억제할 수 있다. 또, 레지스트막(15)은 막두께가 80㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다.
<마스크 블랭크(1)의 제조 순서>
이상과 같은 구성의 마스크 블랭크(1)는, 다음과 같은 순서로 제조한다. 우선, 투광성 기판(10)을 준비한다. 이 투광성 기판(10)은, 단면(端面) 및 주표면(S)이 소정의 표면 거칠기로 연마되고, 그 후, 소정의 세정 처리 및 건조 처리가 실시된 것이다.
다음으로, 이 투광성 기판(10) 상에, 스퍼터법에 의해 차광막(11)의 하층(11a), 중간층(11b), 상층(11c)을 이 순서대로 성막하고, 이어서 스퍼터법에 의해 하드 마스크막(13)을 성막한다. 스퍼터법에 의한 각 층의 성막에 있어서는, 각 층을 구성하는 재료를 소정의 조성비로 함유하는 스퍼터링 타겟 및 스퍼터 가스를 이용하고, 나아가서는 필요에 따라서 아르곤(Ar) 및 헬륨(He) 등의 불활성 가스를 스퍼터 가스로서 이용한 성막을 실시한다. 또, 차광막(11)은 크롬 타겟과 인듐 등 금속 원소를 함유하는 타겟(인듐 등 금속 원소만의 타겟 또는 크롬과 인듐 등 금속 원소의 양쪽 모두의 원소로 이루어지는 타겟) 2개의 타겟을 이용하는 성막 방법을 적용해도 된다.
그 후, 이 마스크 블랭크(1)가 레지스트막(15)을 갖는 것인 경우에는, 하드 마스크막(13)의 표면에 대하여 HMDS 처리를 실시한다. 이어서, 하드 마스크막(13)에 있어서 HMDS 처리된 표면 상에, 스핀 코팅법과 같은 도포법에 의해 레지스트막(15)을 성막하여, 마스크 블랭크(1)를 완성시킨다.
≪제 2 실시 형태의 마스크 블랭크≫
도 2는, 본 발명의 제 2 실시 형태의 마스크 블랭크(2)의 요부 단면도이다. 이 도면에 나타내는 마스크 블랭크(2)가, 제 1 실시 형태의 마스크 블랭크와 상이한 것은, 차광막(11')의 구성에 있고, 다른 구성은 제 1 실시 형태와 동일하다. 이 때문에, 여기에서는 차광막(11')의 구성만을 설명하고, 중복하는 설명은 생략한다.
<차광막(11')>
제 2 실시 형태의 마스크 블랭크(2)에 있어서의 차광막(11')이, 제 1 실시 형태의 마스크 블랭크에 있어서의 차광막과 상이한 것은, 제 1 실시 형태의 차광막이 3층 구조인 데에 반하여, 제 2 실시 형태의 차광막(11')이 하층(11a')과 상층(11c)과의 2층 구조인 것에 있고, 광학 농도(OD) 및 다른 구성은 제 1 실시 형태와 동일하다. 이러한 2층의 적층 구조를 갖는 차광막(11')은 제 1 실시 형태의 차광막과 마찬가지로, 크롬(Cr)을 함유하는 재료로 형성되고, 추가로 인듐(In), 주석(Sn) 및 몰리브덴(Mo)으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소(인듐 등 금속 원소)를 함유하고 있다.
이 중 하층(11a')은, 도 1에 나타낸 제 1 실시 형태의 마스크 블랭크(1)에 있어서의 하층(11a)과 중간층(11b)에 대응하는 층이며, 투광성 기판(10)측으로부터 상층(11c)측에 걸쳐, 크롬(Cr)의 함유량이 많아지도록 조성 경사하고 있다. 하층(11a')의 상층(11c)측은, 크롬의 함유량이 상층(11c)을 포함시킨 차광막(11)에 있어서의 모든 층 중에서 가장 많게 되어 있다. 그에 더하여, 하층(11a')의 적어도 상층(11c)측은, 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소(인듐 등 금속 원소)를 함유하고 있다. 이에 따라, 차광막(11') 전체의 광학 농도(OD)의 저하를 억제하면서 에칭 레이트를 빠르게 할 수 있다. 이 하층(11a')의 상층(11c)측 영역에 있어서의 인듐 등 금속 원소의 함유량은, 차광막(11')의 전체적인 광학 농도(OD)를 고려하여 설정되지만, 차광막(11') 전체에 인듐 등 금속 원소가 함유되어 있는 경우이면, 가장 큰 함유량인 것으로 한다.
이 제 2 실시 형태의 차광막(11')의 경우, 제 1 실시 형태의 차광막(11)에 비해, 노광광에 대한 차광막의 이면측의 반사율이 높아진다. 또, 이 제 2 실시 형태의 차광막(11')의 경우, 제 1 실시 형태의 차광막(11)에 비해, 드라이 에칭으로 패턴을 형성했을 때에 있어서의 두께 방향의 측벽 형상이 보다 완만해진다.
하층(11a')의 두께는 65㎚ 이하인 것이 요구되고, 60㎚ 이하이면 바람직하고, 55㎚ 이하이면 보다 바람직하다. 하층(11a')에 있어서의 투광성 기판(10)측 영역의 크롬의 함유량은 35원자％ 이상인 것이 요구되고, 40원자％ 이상이면 바람직하고, 45원자％ 이상이면 보다 바람직하다. 또, 하층(11a')에 있어서의 투광성 기판(10)측 영역의 크롬의 함유량은 55원자％ 이하인 것이 요구되고, 50원자％ 이하이면 바람직하다.
하층(11a')에 있어서의 투광성 기판(10)측 영역에는, 인듐 등 금속 원소를 함유하고 있어도 좋지만, 함유하고 있는 경우에는 하층(11a')에 있어서의 상층(11c)측 영역보다도 적은 양인 것으로 하고, 함유하고 있지 않아도 된다(여기에서 말하는 함유하지 않음이란, 컨태미네이션 등에 의한 혼입은 허용되는 정도의 함유량이며, 예를 들면, 하층(11a')에 있어서의 투광성 기판(10)측 영역의 인듐 등 금속 원소의 함유량이 1원자％ 이하의 범위에서 허용되는 것을 말한다).
하층(11a')의 상층(11c)측 영역에 있어서의 크롬과 인듐 등 금속 원소의 합계 함유량(Cr＋M)[원자％]에 대한 인듐 등 금속 원소의 합계 함유량 M[원자％]의 비율 M/(M＋Cr)[％]는 5％ 이상인 것이 요구되고, 7％ 이상이면 바람직하고, 10％ 이상이면 보다 바람직하다. 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에 대한 에칭 레이트의 향상이 얻어지기 때문이다. 한편, 하층(11a')의 상층(11c)측 영역에 있어서의 M/(M＋Cr)[％]는 50％ 이하인 것이 요구되고, 30％ 이하이면 바람직하고, 20％ 이하이면 보다 바람직하다. 인듐 등 금속 원소 M은 크롬에 비해 약액 세정이나 온수 세정에 대한 내성이 낮기 때문이다.
하층(11a')의 상층(13c)측 영역에 있어서의 크롬의 함유량은 55원자％ 보다도 많은 것이 요구되고, 60원자％ 이상이면 바람직하고, 65원자％ 이상이면 보다 바람직하다. 또, 하층(11a')의 상층(11c)측 영역에 있어서의 크롬의 함유량은 85원자％ 이하인 것이 요구되고, 80원자％ 이하이면 바람직하고, 75％ 이하이면 보다 바람직하다.
하층(11a')의 상층(11c)측 영역의 두께는 30㎚ 이하인 것이 요구되고, 25㎚ 이하이면 바람직하고, 20㎚ 이하이면 보다 바람직하다. 하층(13a')의 상층(13c)측 영역의 두께는 5㎚ 이상인 것이 요구되고, 10㎚ 이상이면 바람직하고, 15㎚ 이상이면 보다 바람직하다.
상층(11c)은, 제 1 실시 형태와 동일한 구성이며, 크롬의 함유량이, 차광막(11') 중에서 가장 적다. 또, 상층(11c)은, 산소의 함유량이 차광막(11') 중에서 가장 많다. 이러한 상층(11c)을 설치함으로써, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 상층(11c)은 차광막(11')의 반사 방지층으로서 기능한다. 상층(11c)에는 크롬을 함유하는 재료 외에, 인듐 등 금속 원소를 함유하고 있어도 좋지만, 함유하고 있는 경우에는 차광막(11) 중에서 가장 적은 합계 함유량으로 하는 것이 요구되는 것은 제 1 실시 형태와 동일하다.
<마스크 블랭크(2)의 제조 순서>
이상과 같은 구성의 마스크 블랭크(2)의 제조 순서는, 연마 후, 세정 처리 및 건조 처리가 실시된 투광성 기판(10)을 준비하는 공정까지는, 제 1 실시 형태와 동일하다. 다음으로, 투광성 기판(10) 상에, 스퍼터법에 의해 하층(11a')을 성막한다. 이때, 하층(11a')의 투광성 기판(10)측 영역의 인듐 등 금속 원소의 함유량이, 상층(11c)측 영역의 인듐 등 금속 원소의 함유량보다도 많아지는 조성 경사막이 되도록 성막 장치를 제어한다. 구체적으로는, 우선, 크롬 타겟과 인듐 등 금속 원소를 함유하는 타겟(인듐 등 금속 원소만의 타겟 또는 크롬과 인듐 등 금속 원소의 양쪽 모두를 원소로 이루어지는 타겟)의 2개의 타겟이 배치된 스퍼터실 내의 회전 테이블에, 투광성 기판(10)을 설치한다. 그리고, 스퍼터실 내에, 성막 가스를 도입하고, 추가로 2개의 타겟의 양쪽 모두에 전압을 인가하여, 투광성 기판(10) 상에 하층(11a')의 투광성 기판(10)측 영역을 스퍼터 성막한다.
또, 이 스퍼터 성막에서는, 하층(11a')에 있어서의 투광성 기판(10)측 영역의 성막 시작부터, 하층(11a')에 있어서의 상층(11c)측 영역의 표면의 성막이 끝날 때까지의 동안에, 인듐 등 금속 원소를 함유하는 타겟의 인가 전압을 서서히 올려 간다. 이에 따라, 하층(11a')은, 투광성 기판(10)측으로부터 상층(11c)측을 향하여, 인듐 등 금속 원소의 함유량이 증가해 가는 조성 경사막으로 할 수 있다. 또, 이 하층(11a')의 스퍼터 성막시, 이 스퍼터 성막의 도상(途上)에서, 성막 가스의 희가스와 반응성 가스의 유량을 바꾸는 등의 조정을 실시해도 된다. 하층(11a')의 성막 후, 상층(11c)과 하드 마스크막(15)을 각각 제 1 실시 형태의 경우와 동일한 순서로 성막한다. 또, 이 마스크 블랭크(2)가 레지스트막(15)을 갖는 것인 경우에는, 제 1 실시 형태의 경우와 동일한 순서로 도포 형성한다. 이상의 순서에 의해, 마스크 블랭크(2)를 제조한다.
≪위상 시프트 마스크의 제조 방법 및 위상 시프트 마스크≫
본 발명의 위상 시프트 마스크의 제조 방법은, 도 1을 이용하여 설명한 제 1 실시 형태의 마스크 블랭크를 이용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 또는 도 2를 이용하여 설명한 제 2 실시 형태의 마스크 블랭크를 이용한 위상 시프트 마스크의 제조 방법이다. 이하에, 도 3 및 도 4에 기초하여, 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 설명한다. 또, 도 3a∼도 3c 및 도 4a∼도 4c에 있어서는, 도 1을 이용하여 설명한 제 1 실시 형태의 마스크 블랭크를 도시하지만, 이러한 도 3a∼도 3c 및 도 4a∼도 4c를 이용하여 설명하는 제조 방법은, 도 2를 이용하여 설명한 제 2 실시 형태의 마스크 블랭크를 이용한 경우에도 동일하게 적용된다.
우선, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 마스크 블랭크(1)에 있어서의 레지스트막(15)에 대하여, 차광막(11)에 형성해야 할 차광 패턴을 노광 묘화한다. 이때, 투광성 기판(10)에 있어서의 중앙 부분을, 위상 시프트 패턴 형성 영역(전사 패턴 형성 영역)(10a)으로 하고, 여기에 위상 시프트 패턴을 구성하는 차광 패턴을 노광 묘화한다(본 발명의 위상 시프트 마스크에서는, 위상 시프트 패턴은 차광 패턴과 굴입 패턴으로 구성됨). 또, 위상 시프트 패턴 형성 영역(10a)의 외주 영역(10b)에는, 얼라이먼트 패턴을 구성하는 차광 패턴을 노광 묘화한다. 이 노광 묘화에는, 전자선이 이용되는 경우가 많다. 그 후, 레지스트막(15)에 대하여 PEB 처리, 현상 처리, 포스트베이크 처리 등의 소정의 처리를 실시하여, 레지스트막(15)에 차광 패턴 및 얼라이먼트 패턴을 형성한다.
이어서 도 3b에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴 및 얼라이먼트 패턴이 형성된 레지스트막(15)을 마스크로 하고, 불소계 가스를 이용한 하드 마스크막(13)의 드라이 에칭을 실시하여, 하드 마스크막(13)에 차광 패턴 및 얼라이먼트 패턴을 형성한다. 그리고 나서, 레지스트막(15)을 제거한다. 또, 여기에서 레지스트막(15)을 제거하지 않고 잔존시킨 채로 차광막(11)의 드라이 에칭을 실시해도 된다. 이 경우라도, 차광막(11)의 드라이 에칭의 도상에서 레지스트막(15)은 소실한다.
다음으로 도 3c에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴 및 얼라이먼트 패턴이 형성된 하드 마스크막(13)을 마스크로 하고, 염소계 가스와 산소 가스와의 혼합 가스(산소 함유 염소계 가스)를 이용한 차광막(11)의 드라이 에칭을 실시하여, 크롬과 함께 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소(인듐 등 금속 원소)를 함유하는 차광막(11)을 패터닝한다. 이때의 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭은, 종래보다도 염소계 가스의 혼합 비율이 높은 에칭 가스를 이용한다. 차광막(11)의 드라이 에칭에 있어서의 염소계 가스와 산소 가스와의 혼합 가스의 혼합 비율은, 에칭 장치 내에서의 가스 유량비로, 염소계 가스:산소 가스＝10 이상:1인 것이 바람직하고, 15 이상:1이면 보다 바람직하고, 20 이상:1이면 보다 바람직하다. 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭의 이방성을 높이기 때문이다. 또, 차광막(11)의 드라이 에칭에 있어서의 염소계 가스와 산소 가스와의 혼합 가스의 혼합 비율은, 에칭 챔버 내에서의 가스 유량비로, 염소계 가스:산소 가스＝40 이하:1인 것이 바람직하다.
또, 이 차광막(11)에 대한 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭에서는, 투광성 기판의 이면측으로부터 가하는 바이어스 전압도 종래보다도 높게 한다. 에칭 장치에 의해, 바이어스 전압을 높이는 효과에 차이는 있지만, 예를 들면, 이 바이어스 전압은, 15[W] 이상이면 바람직하고, 20[W] 이상이면 보다 바람직하고, 30[W] 이상이면 보다 바람직하다. 산소 함유 염소계 가스의 드라이 에칭의 이방성을 높이기 때문이다. 이상에 의해, 차광막(11)으로 구성된 차광 패턴(11aa)을 형성한다. 이 차광 패턴(11aa)은, 위상 시프트 패턴 형성 영역(10a)에 차광 패턴을 구비하고, 외주 영역(10b)에 구멍 형상의 얼라이먼트 패턴(20b)을 구비한다.
다음으로, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴(11aa)이 형성된 하드 마스크막(13) 상에, 굴입 패턴이 형성된 레지스트막(31)을 형성한다. 이때, 우선 투광성 기판(10) 상에, 레지스트막(31)을 스핀 도포법에 의해 형성한다. 또, 이 레지스트막(31)은, 다음 공정인 투광성 기판(10)에 굴입 패턴을 형성할 때에 실시되는 불소계 가스를 이용한 드라이 에칭의 종료시에 있어서, 하드 마스크막(13) 상의 레지스트막(31) 및 하드 마스크막(13) 자체는 소실하지만, 차광 패턴(11aa)의 패턴간에 충전되어 있는 레지스트막(31)은 적어도 투광성 기판(10)의 주표면(S)이 노출하지 않을 정도로 잔존하는 바와 같은 두께로 형성된다. 다음으로, 도포한 레지스트막(31)에 대하여 패턴 노광을 실시하고, 추가로 현상 처리 등의 소정의 처리를 실시한다. 이에 따라, 레지스트막(31)의 위상 시프트 패턴 형성 영역(10a)에 있어서, 투광성 기판(10)을 노출시킨 굴입 패턴을 형성하여, 굴입 패턴을 갖는 레지스트막(31)을 형성한다. 또, 여기에서는, 레지스트막(31)에 형성된 굴입 패턴의 개구가 차광 패턴(11aa)의 개구를 완전히 노출하도록, 리소그래피의 정렬 어긋남의 마진을 잡은 개구 폭으로 레지스트막(31)에 굴입 패턴을 형성한다.
이어서, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 굴입 패턴을 갖는 레지스트막(31) 및 차광 패턴(11aa)이 형성된 차광막(11)을 마스크로 하여, 불소계 가스를 이용한 투광성 기판(10)의 드라이 에칭을 실시한다. 이에 따라, 투광성 기판(10)의 한쪽의 주표면(S)측에 있어서의 위상 시프트 패턴 형성 영역(10a)에, 굴입 패턴(10aa)을 형성한다. 이 굴입 패턴(10aa)은, 여기에서 얻어지는 위상 시프트 마스크를 이용한 리소그래피에 있어서의 노광 공정에서 이용되는 노광광에 대하여, 위상을 반주기 어긋나게 할 정도의 깊이로 형성된다. 예를 들면 ArF 엑시머 레이저광을 노광광에 적용한 경우이면, 굴입 패턴(10aa)은, 173㎚ 정도의 깊이로 형성되는 것으로 한다.
또, 이 불소계 가스에 의한 드라이 에칭의 도상에서, 레지스트막(31)은 감막(減膜)해 가며, 하드 마스크막(13) 상의 레지스트막(31)은 모두 소실한다. 또, 하드 마스크막(13)도 불소계 가스에 의한 드라이 에칭으로 소실한다. 이에 따라, 위상 시프트 패턴 형성 영역(10a)에, 차광 패턴(11aa)과, 투광성 기판(10)에 형성한 굴입 패턴(10aa)으로 구성된 위상 시프트 패턴(20a)을 형성한다. 그 후, 잔존하는 레지스트막(31)을 제거한다.
이상에 의해, 도 4c에 나타내는 위상 시프트 마스크(3)를 얻는다. 이와 같이 하여 얻어진 위상 시프트 마스크(3)는, 투광성 기판(10)에 있어서의 한쪽의 주표면(S)측에 굴입 패턴(10aa)이 형성되고, 이 투광성 기판(10)에 있어서의 주표면(S) 상에, 차광 패턴(11aa)이 형성된 차광막(11)을 적층한 구조를 갖는 것이 된다. 굴입 패턴(10aa)은, 투광성 기판(10)에 있어서의 위상 시프트 패턴 형성 영역(10a)에 있어서, 차광 패턴(11aa)의 개구 저부(底部)로부터 연속하는 상태로, 투광성 기판(10)의 주표면(S)측에 형성되어 있다. 위상 시프트 패턴 형성 영역(10a)에는, 이 굴입 패턴(10aa)과 차광 패턴(11aa)으로 이루어지는 위상 시프트 패턴(20a)이 배치된 상태가 된다. 또, 외주 영역(10b)에는, 차광막(11)을 관통하는 구멍 형상의 얼라이먼트 패턴(20b)이 설치된 상태로 된다.
또, 이상의 제조 공정 중의 드라이 에칭에서 사용되는 염소계 가스로는, Cl이 포함되어 있으면 특별히 제한은 없다. 예를 들면 염소계 가스로서, Cl2, SiCl2, CHCl3, CH2Cl2, CCl4, BCl3 등을 들 수 있다. 또, 이상의 제조 공정 중의 드라이 에칭에서 사용되는 불소계 가스로는, F가 포함되어 있으면 특별히 제한은 없다. 예를 들면 불소계 가스로서, CHF3, CF4, C2F6, C4F8, SF6 등을 들 수 있다.
이상 설명한 위상 시프트 마스크의 제조 방법에서는, 도 1을 이용하여 설명한 마스크 블랭크(1)를 이용하여 위상 시프트 마스크를 제조하고 있다. 이러한 위상 시프트 마스크의 제조에서는, 도 3c를 이용하여 설명한 크롬을 함유하는 재료로 구성된 차광막(11)의 드라이 에칭 공정에 있어서, 등방성 에칭의 경향을 갖는 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭이 적용되어 있다. 그러나, 이 도 3c의 공정에 있어서의 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭은, 산소 함유 염소계 가스의 염소계 가스의 비율이 높고, 또한 높은 바이어스를 가하는 에칭 조건으로 실시되고 있다. 반사 방지 기능을 갖게 하기 위해 크롬 함유량이 적게 설정된 상층(11c)에서는, 에칭 시간이 길어질수록 사이드 에칭이 발생하기 쉬운 상황으로 되어 있다.
그러나, 차광막(11)에 있어서의 중간층(11b)은, 차광성을 확보하는 것을 목적으로 하여 차광막(11) 중에 있어서 크롬 함유량이 가장 많이 설정되어 있기는 하지만, 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 인듐 등 금속 원소를 함유한 구성이다. 이 때문에, 크롬 농도의 조정에만 의해서 광학 농도(OD)를 확보하는 구성의 중간층과 비교하여, 광학 농도(OD)를 높게 유지하면서도 에칭 레이트가 빨라진 층으로 되어 있다.
이에 따라, 차광막(11) 전체에 대한 에칭 레이트가 단축화되어, 크롬 함유량이 적게 설정된 상층(11c)에 있어서의 사이드 에칭의 진행을 작게 억제할 수 있다. 이 결과, 하드 마스크막(13)의 패턴 형상과의 괴리가 적어, 상층(11c)을 패터닝할 수 있다.
또, 하층(11a)은, 반사 방지 기능을 갖게 하기 위해 상층(11c) 정도는 아니지만 중간층(11b)보다도 크롬 함유량이 적게 설정되어 있기 때문에 에칭 레이트는 빠르게 유지되고 있다. 그러나, 중간층(11b)의 에칭 레이트가 빨라짐으로써, 차광막(11)의 패터닝에 있어서의 오버 에칭 시간이 단축된다. 이에 따라, 하층(11a)의 사이드 에칭이 저감된다. 이상과 같은 효과가 차광막(11)의 하층(11a), 중간층(11b), 상층(11c)에 얻어짐으로써, 산소 함유 염소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해 형성되는 차광막(11)의 패턴의 측벽 형상이 양호한 것이 된다.
≪반도체 디바이스의 제조 방법≫
본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법은, 앞서 설명한 위상 시프트 마스크 또는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크(3)를 이용하여, 기판 상의 레지스트막에 대하여 위상 시프트 마스크의 전사 패턴(위상 시프트 패턴)을 노광 전사하는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 반도체 디바이스의 제조 방법은, 다음과 같이 실시한다.
우선, 반도체 디바이스를 형성하는 기판을 준비한다. 이 기판은, 예를 들면 반도체 기판이라도 되고, 반도체 박막을 갖는 기판이라도 되며, 또 이들의 상부에 미세 가공막이 성막된 것이라도 된다. 준비한 기판 상에 레지스트막을 성막하고, 이 레지스트막에 대하여, 본 발명의 위상 시프트 마스크(3)를 이용한 패턴 노광을 실시하여, 위상 시프트 마스크(3)에 형성된 전사 패턴(위상 시프트 패턴(20a))을 레지스트막에 노광 전사한다. 이때, 노광광으로는, 굴입 패턴(10aa)에 대응하는 노광광을 이용하는 것으로 하며, 예를 들면 여기에서는 ArF 엑시머 레이저광을 이용한다.
이상의 후에, 전사 패턴이 노광 전사된 레지스트막을 현상 처리하여 레지스트 패턴을 형성하고, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 기판의 표층에 대하여 에칭 가공을 실시하거나 불순물을 도입하는 처리를 실시한다. 처리가 종료된 후에는, 레지스트 패턴을 제거한다.
이상과 같은 처리를, 전사용 마스크를 교환하면서 기판 상에 있어서 반복 실시하고, 추가로 필요한 가공 처리를 실시함으로써, 반도체 디바이스를 완성시킨다.
이상과 같은 반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 본 발명의 위상 시프트 마스크 또는 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 패턴의 형상 정밀도가 양호한 위상 시프트 마스크를 이용한 리소그래피가 실시된다. 이에 따라, 기판 상에 초기의 설계 사양을 충분히 만족하는 정밀도의 레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이 때문에, 이 레지스트막의 패턴을 마스크로 하고, 하층막을 드라이 에칭하여 회로 패턴을 형성한 경우, 정밀도 부족에 기인하는 배선 단락이나 단선이 없는 고정밀도의 회로 패턴을 형성할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해, 본 발명의 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명한다.
≪실시예 1≫
[마스크 블랭크의 제조]
도 1을 이용하여 설명한 구성에 따른 실시예 1의 마스크 블랭크(1)를 이하와 같이 제조했다. 우선, 한쪽의 주표면(S)의 치수가 약 152㎜×약 152㎜이고, 두께가 약 6.25㎜인 합성 석영 유리로 이루어지는 투광성 기판(10)을 준비했다. 이 투광성 기판(10)은, 단면(端面) 및 주표면(S)이 소정의 표면 거칠기로 연마되고, 그 후 소정의 세정 처리 및 건조 처리가 실시된 것이다.
이 투광성 기판(10) 상에, 차광막(11)을 하층(11a), 중간층(11b), 상층(11c)의 순서로 형성했다. 구체적으로는, DC 스퍼터링 장치 내의 기판 스테이지에 투광성 기판(10)을 재치하고, 스퍼터링 타겟으로서 Cr 타겟을 이용하여 Ar, CO2, N2 및 He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스로 한 DC 스퍼터링에 의해, 하층(11a)으로서 CrOCN 막(막 조성 Cr:O:C:N＝48:9:27:16 원자％비)을 38㎚의 막두께로 성막했다. 또, CrOCN 막의 조성은, X선 전자 분광법에 의한 분석값이다. 이하, 동일하다.
다음으로, 투광성 기판(10)의 하층(11a) 상에, 스퍼터링 타겟으로서 CrIn 혼합 타겟(Cr:In＝90:10 원자％비)을 이용하여, Ar, NO 및 He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스로 한 DC 스퍼터링에 의해, 중간층(11b)으로서 CrInON 막(막 조성 Cr:In:O:N＝77:9:8:6 원자％비)을 15㎚의 막두께로 성막했다.
다음으로, 투광성 기판(10)의 중간층(11b) 상에, 스퍼터링 타겟으로서 Cr 타겟을 이용하여, Ar, CO2, N2 및 He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스로 한 DC 스퍼터링에 의해, 상층(11c)으로서 CrOCN 막(막 조성 Cr:O:C:N＝31:16:37:16 원자％비)을 14㎚의 막두께로 성막했다.
투광성 기판(10) 상에, 하층(11a), 중간층(11b) 및 상층(11c)을 이 순서대로 스퍼터 성막한 후, 이들 층으로 이루어지는 차광막(11)에 대해서, ArF 엑시머 레이저광의 파장(약 193㎚)에 대한 광학 농도(OD)를 측정한바, 광학 농도(OD)는 3.0 이상이었다. 이 차광막(11)에 대해서, ArF 엑시머 레이저광의 파장에 대한 상층(11c)측의 반사율(표면 반사율)을 측정한바, 22％였다. 또, 이 차광막(11)에 대해서, ArF 엑시머 레이저광의 파장에 대한 하층(11a)측의 반사율(이면 반사율)을 측정한바, 20％였다.
또 차광막(11) 상에, 하드 마스크막(13)을 스퍼터 성막하기 전에, 노광 장치의 위치 결정에 이용되는 파장 880㎚의 광에 대한 차광막(11)의 광투과율을 측정한바, 광투과율은 50％ 이하였다.
다음으로, 차광막(11) 상에 하드 마스크막(13)을 형성했다. 구체적으로는, DC 스퍼터링 장치 내의 기판 스테이지에, 차광막(11)이 형성된 투광성 기판(10)을 재치하고, 스퍼터링 타겟으로서 Si 타겟을 이용하여, Ar, N2, O2 및 He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스로 한 DC 스퍼터링에 의해, 하드 마스크막(13)으로서 SiON 막(막 조성 Si:O:N＝37:44:19 원자％비)을 10㎚의 막두께로 성막했다.
이상의 스퍼터 성막 후, 하드 마스크막(13)의 표면에 HMDS 처리를 실시했다. 계속해서, 스핀 도포법에 의해, 하드 마스크막(13)의 표면에 접하여, 전자선 묘화용 화학 증폭형 레지스트(후지필름 일렉트로닉스 머티리얼즈사 제조 PRL009)로 이루어지는 레지스트막(15)을 막두께 100㎚로 형성했다. 이상의 순서에 의해, 투광성 기판(10) 상에 3층 구조의 차광막(11), 하드 마스크막(13) 및 레지스트막(15)을 이 순서대로 적층한 구조를 구비한 마스크 블랭크(1)를 제조했다.
[패턴 형성]
제작한 실시예 1의 마스크 블랭크(1)를 이용하여, 이하의 순서로 실시예 1의 위상 시프트 마스크(3)를 제작했다. 우선, 도 3a를 참조하여, 레지스트막(15)에 대하여, 하드 마스크막(13)에 형성해야 할 차광 패턴을 전자선 묘화하고, 그 후 소정의 현상 처리 및 세정 처리를 실시하여, 차광 패턴과 얼라이먼트 패턴(이하, 이들 패턴을 모두 차광 패턴 등이라고 함)을 형성했다.
다음으로, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴 등을 갖는 레지스트막(15)을 마스크로 하고, 불소계 가스(CF4)를 이용한 하드 마스크막(13)의 드라이 에칭을 실시하여, 하드 마스크막(13)에 차광 패턴 등을 형성했다. 그리고 나서, 레지스트막(15)을 제거했다. 다음으로 도 3c에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴 등을 갖는 하드 마스크막(13)을 마스크로 하고, 염소 가스(Cl2)와 산소 가스(O2)와의 혼합 가스(가스 유량비 Cl2:O2＝20:1)를 이용한 차광막(11)의 드라이 에칭(바이어스 전압 30[W])을 실시하여, 차광 패턴(11aa)을 형성했다. 또, 이때의 차광막(11)의 각 층에 있어서의 드라이 에칭의 에칭 레이트는, 상층(11c)의 에칭 레이트를 1로 했을 때의 중간층(11b)의 에칭 레이트의 비율은 0.5였다. 또, 상층(11c)의 에칭 레이트를 1로 했을 때의 하층(11a)의 에칭 레이트의 비율은 0.6이었다.
다음으로, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴(11aa)이 형성된 하드 마스크막(13) 상에, 굴입 패턴이 형성된 레지스트막(31)을 형성했다. 구체적으로는, 스핀 도포법에 의해 하드 마스크막(13)의 표면에 접하여, 전자선 묘화용 화학 증폭형 레지스트(후지필름 엘렉트로닉스머테리얼즈사 제조 PRL009)로 이루어지는 레지스트막(31)을 막두께 50㎚로 형성했다. 또, 이 막두께는 하드 마스크막(13) 상의 막두께이다. 다음으로, 레지스트막(31)에 대하여 굴입 패턴을 전자선 묘화하고, 소정의 현상 처리 및 세정 처리를 실시하여, 굴입 패턴을 갖는 레지스트막(31)을 형성했다. 이때, 레지스트막(31)에 형성된 굴입 패턴의 개구가 차광 패턴(11aa)의 개구를 완전하게 노출하도록, 리소그래피의 정렬 어긋남의 마진을 잡은 개구폭으로 레지스트막(31)에 굴입 패턴을 형성했다.
그 후, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 굴입 패턴을 갖는 레지스트막(31) 및 차광막 패턴(11aa)이 형성된 차광막(11)을 마스크로 하여, 불소계 가스(CF4)를 이용한 투광성 기판(10)의 드라이 에칭을 실시한다. 이에 따라, 투광성 기판(10)의 한쪽의 주표면(S)측에 있어서의 위상 시프트 패턴 형성 영역(10a)에, 굴입 패턴(10aa)이 173㎚의 깊이로 형성되었다. 또, 이 불소계 가스에 의한 드라이 에칭의 도상에서, 레지스트막(31)은 감막해 가서, 하드 마스크막(13) 상의 레지스트막(31)은 모두 소실되었다. 또, 하드 마스크막(13)도 불소계 가스에 의한 드라이 에칭으로 제거되었다. 그리고, 잔존하는 레지스트막(31)을 제거하고, 세정 등의 처리를 실시하여, 위상 시프트 마스크(3)를 얻었다.
[차광 패턴(11aa)의 평가]
이상의 순서를 거쳐 제작된 실시예 1의 위상 시프트 마스크(3)에 있어서, 차광 패턴(11aa)의 단면 형상을 확인했다. 이 결과, 도 5에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴(11aa)의 상층(11c) 및 하층(11a)에 있어서의 에칭 측벽의 현저한 감퇴는 볼 수 없었다(사이드 에칭량은 작았음). 또, 차광 패턴(11aa)의 단면은, 패터닝된 하드 마스크막(13)의 치수에 대한 감퇴는 작았다.
[굴입 패턴(10aa)의 평가]
레지스트막(31)과 차광 패턴(11aa)을 마스크로 한 투광성 기판(10)의 에칭에 의해 형성한 굴입 패턴(10aa)에 대해서, 그 형상을 평가한바, 패터닝된 하드 마스크막의 평면 형상에 대하여 괴리가 적은 패턴 형상이 얻어지고 있는 것이 확인되었다.
또, 이 실시예 1의 위상 시프트 마스크(3)에 대하여, AIMS193(Carl Zeiss사 제조)를 이용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사상(像)의 시뮬레이션을 실시했다. 이 시뮬레이션의 노광 전사상을 검증한바, 설계 사양을 충분히 만족하고 있었다. 이 결과로부터, 이 실시예 1의 위상 시프트 마스크(3)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했다고 해도, 최종적으로 반도체 디바이스 상에 형성되는 회로 패턴은 고정밀도로 형성할 수 있다고 할 수 있다.
≪실시예 2≫
[마스크 블랭크의 제조]
도 2를 이용하여 설명한 제 2 실시 형태의 마스크 블랭크(2)에 관한 실시예 2의 마스크 블랭크를 실시예 1의 마스크 블랭크와 동일한 순서로 제작했다. 단, 차광막(11')의 스퍼터 성막에 관해서는, 성막실 내에 크롬(Cr) 타겟과 인듐(In) 타겟의 2개의 타겟이 설치되고, 또한 그 2개의 타겟에 동시에 전압을 인가하는 것이 가능한 DC 스퍼터링 방식의 매엽식 성막 장치를 이용했다. 하층(11a')은, 크롬 타겟에만 전압을 인가한 상태로 하층(11a')의 스퍼터 성막을 개시하여, 서서히 인듐타겟에 인가하는 전압을 올려가는 방법으로 실시되었다. 또, 이때의 스퍼터 가스에는, 아르곤, 헬륨, 질소 및 이산화탄소의 혼합 가스가 이용되었다. 이에 따라, 하층(11a')은, 투광성 기판(10)측(조성 Cr:O:C:N＝47:11:28:14 원자％비)으로부터 상층(11c)측(조성 Cr:In:O:C:N＝73:10:5:8:4 원자％비)에 걸쳐 조성 경사하는 층 구조로 성막되었다.
또, 차광막(11')의 상층(11c)(CrOCN 막 막 조성 Cr:O:C:N＝31:16:37:16 원자％비)는, 크롬 타겟만 전압을 인가하고, 스퍼터 가스에 아르곤, 헬륨, 질소 및 이산화탄소의 혼합 가스를 이용한 스퍼터 성막에 의해 실시되었다.
투광성 기판(10) 상에, 하층(11a') 및 상층(11c)을 이 순서대로 스퍼터 성막한 후, 이들 층으로 이루어지는 차광막(11)에 대해서, ArF 엑시머 레이저광의 파장(약 193㎚)에 대한 광학 농도(OD)를 측정한바, 광학 농도(OD)는 3.0 이상이었다. 이 차광막(11)에 대해서, ArF 엑시머 레이저광의 파장에 대한 상층(11c)측의 반사율(표면 반사율)을 측정한바, 20％였다. 또, 이 차광막(11)에 대해서, ArF 엑시머 레이저광의 파장에 대한 하층(11a)측의 반사율(이면 반사율)을 측정한바, 31％였다.
또 차광막(11) 상에, 하드 마스크막(13)을 스퍼터 성막하기 전에, 노광 장치의 위치 결정에 이용되는 파장 880㎚의 광에 대한 차광막(11)의 광투과율을 측정한바, 광투과율은 50％ 이하였다.
[패턴 형성]
제작한 실시예 2의 마스크 블랭크(2)를 이용하여 실시예 1과 동일한 순서로 실시예 2의 위상 시프트 마스크(3')를 제작했다. 또, 이때의 차광막(11)의 각 층에 있어서의 드라이 에칭의 에칭 레이트는, 상층(11c)의 에칭 레이트를 1로 했을 때의 하층(11a')의 에칭 레이트의 비율은 0.6이었다.
[차광 패턴(11aa')의 평가]
이상의 순서를 거쳐 제작된 실시예 2의 위상 시프트 마스크(3)에 있어서, 차광 패턴(11aa')의 단면 형상을 확인했다. 이 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴(11aa')의 상층(11c) 및 하층(11a')에 있어서의 에칭 측벽의 현저한 감퇴는 보이지 않았다(사이드 에칭량은 작았음). 또, 차광 패턴(11aa')의 단면은, 패터닝된 하드 마스크막(13)의 치수에 대한 감퇴는 작았다.
[굴입 패턴(10aa)의 평가]
레지스트막(31)과 차광 패턴(11aa')을 마스크로 한 투광성 기판(10)의 에칭에 의해 형성한 굴입 패턴(10aa)에 대해서, 그 형상을 평가한바, 패터닝된 하드 마스크막의 평면 형상에 대하여 괴리가 적은 패턴 형상이 얻어지고 있는 것이 확인되었다.
또, 이 실시예 2의 위상 시프트 마스크(3')에 대하여, AIMS193(Carl Zeiss사 제조)를 이용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사상의 시뮬레이션을 실시했다. 이 시뮬레이션의 노광 전사상을 검증한바, 설계 사양을 충분히 만족하고 있었다. 이 결과로부터, 이 실시예 2의 위상 시프트 마스크(3')를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했다고 해도, 최종적으로 반도체 디바이스 상에 형성되는 회로 패턴은 고정밀도로 형성할 수 있다고 할 수 있다.
≪실시예 3≫
[마스크 블랭크의 제조]
도 1을 이용하여 설명한 제 1 실시 형태의 마스크 블랭크(1)에 관한 다른 실시예로서 실시예 3의 마스크 블랭크를 실시예 1의 마스크 블랭크와 동일한 순서로 제작했다. 단, 차광막(11)의 중간층(11b)에 관해서는, 스퍼터링 타겟으로서 CrSn 혼합 타겟(Cr:Sn＝90:10 원자％비)을 이용하여, Ar, NO 및 He의 혼합 가스를 스퍼터링 가스로 한 DC 스퍼터링에 의해, 중간층(11b)으로서 CrSnON 막(막 조성 Cr:Sn:O:N＝75:10:8:7 원자％비)을 15㎚의 막두께로 성막했다.
투광성 기판(10) 상에, 하층(11a), 중간층(11b) 및 상층(11c)을 이 순서대로 스퍼터 성막한 후, 이들 층으로 이루어지는 차광막(11)에 대해서, ArF 엑시머 레이저광의 파장(약 193㎚)에 대한 광학 농도(OD)를 측정한바, 광학 농도(OD)는 3.0 이상이었다. 이 차광막(11)에 대해서, ArF 엑시머 레이저광의 파장에 대한 상층(11c)측의 반사율(표면 반사율)을 측정한바, 21％였다. 또, 이 차광막(11)에 대해서, ArF 엑시머 레이저광의 파장에 대한 하층(11a)측의 반사율(이면 반사율)을 측정한바, 20％였다.
또 차광막(11) 상에, 하드 마스크막(13)을 스퍼터 성막하기 전에, 노광 장치의 위치 결정에 이용되는 파장 880㎚의 광에 대한 차광막(11)의 광투과율을 측정한바, 광투과율은 50％ 이하였다.
[패턴 형성]
제작한 실시예 3의 마스크 블랭크(1)를 이용하여 실시예 1과 동일한 순서로 실시예 3의 위상 시프트 마스크(3)를 제작했다. 또, 이때의 차광막(11)의 각 층에 있어서의 드라이 에칭의 에칭 레이트는, 상층(11c)의 에칭 레이트를 1로 했을 때의 중간층(11b)의 에칭 레이트의 비율은 0.5였다. 또, 상층(11c)의 에칭 레이트를 1로 했을 때의 하층(11a)의 에칭 레이트의 비율은 0.6이었다.
[차광 패턴(11aa)의 평가]
이상의 순서를 거쳐 제작된 실시예 3의 위상 시프트 마스크(3)에 있어서, 차광 패턴(11aa)의 단면 형상을 확인했다. 이 결과, 도 5에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴(11aa)의 상층(11c) 및 하층(11a)에 있어서의 에칭 측벽의 현저한 감퇴는 보이지 않았다(사이드 에칭량은 작았음). 또, 차광 패턴(11aa)의 단면은, 패터닝된 하드 마스크막(13)의 치수에 대한 감퇴는 작았다.
[굴입 패턴(10aa)의 평가]
레지스트막(31)과 차광 패턴(11aa)을 마스크로 한 투광성 기판(10)의 에칭에 의해 형성한 굴입 패턴(10aa)에 대해서, 그 형상을 평가한바, 패터닝된 하드 마스크막의 평면 형상에 대하여 괴리가 적은 패턴 형상이 얻어지고 있는 것이 확인되었다.
또, 이 실시예 3의 위상 시프트 마스크(3)에 대하여, AIMS193(Carl Zeiss사 제조)를 이용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사상의 시뮬레이션을 실시했다. 이 시뮬레이션의 노광 전사상을 검증한바, 설계 사양을 충분히 만족하고 있었다. 이 결과로부터, 이 실시예 3의 위상 시프트 마스크(3)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하여, 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했다고 해도, 최종적으로 반도체 디바이스 상에 형성되는 회로 패턴은 고정밀도로 형성할 수 있다고 할 수 있다.
≪실시예 4≫
[마스크 블랭크의 제조]
도 2를 이용하여 설명한 제 2 실시 형태의 마스크 블랭크(2)에 관한 다른 실시예로서, 실시예 4의 마스크 블랭크를 실시예 2의 마스크 블랭크와 동일한 순서로 제작했다. 단, 차광막(11')의 하층(11a')의 스퍼터 성막에 관해서는, 성막실 내에 크롬(Cr) 타겟과 주석(Sn) 타겟의 2개의 타겟이 설치되고, 또한 그 2개의 타겟에 동시에 전압을 인가하는 것이 가능한 DC 스퍼터링 방식의 매엽식 성막 장치를 이용했다. 하층(11a')은, 크롬 타겟에만 전압을 인가한 상태로 하층(11a')의 스퍼터 성막을 개시하고, 서서히 주석 타겟에 인가하는 전압을 올려가는 방법으로 실시되었다. 또, 이때의 스퍼터 가스에는, 아르곤, 헬륨, 질소 및 이산화탄소의 혼합 가스가 이용되었다. 이에 따라, 하층(11a')은, 투광성 기판(10)측(조성 Cr:O:C:N＝47:12:27:14 원자％비)으로부터 상층(11c)측(조성 Cr:Sn:O:C:N＝71:11:6:8:4 원자％비)에 걸쳐 조성 경사하는 층 구조로 성막되었다.
투광성 기판(10) 상에, 하층(11a') 및 상층(11c)을 이 순서대로 스퍼터 성막한 후, 이들 층으로 이루어지는 차광막(11)에 대해서 ArF 엑시머 레이저광의 파장(약 193㎚)에 대한 광학 농도(OD)를 측정한바, 광학 농도(OD)는 3.0 이상이었다. 이 차광막(11)에 대해서 ArF 엑시머 레이저광의 파장에 대한 상층(11c)측의 반사율(표면 반사율)을 측정한바, 21％였다. 또, 이 차광막(11)에 대해서 ArF 엑시머 레이저광의 파장에 대한 하층(11a)측의 반사율(이면 반사율)을 측정한바, 29％였다.
또 차광막(11) 상에 하드 마스크막(13)을 스퍼터 성막하기 전에, 노광 장치의 위치 결정에 이용되는 파장 880㎚의 광에 대한 차광막(11)의 광투과율을 측정한바, 광투과율은 50％ 이하였다.
[패턴 형성]
제작한 실시예 4의 마스크 블랭크(2)를 이용하여 실시예 1과 동일한 순서로 실시예 4의 위상 시프트 마스크(3')를 제작했다. 또, 이때의 차광막(11')의 각 층에 있어서의 드라이 에칭의 에칭 레이트는, 상층(11c)의 에칭 레이트를 1로 했을 때의 하층(11a')의 에칭 레이트의 비율은 0.6이었다.
[차광 패턴(11aa')의 평가]
이상의 순서를 거쳐 제작된 실시예 4의 위상 시프트 마스크(3')에 있어서, 차광 패턴(11aa)의 단면 형상을 확인했다. 이 결과, 도 6에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴(11aa')의 상층(11c) 및 하층(11a')에 있어서의 에칭 측벽의 현저한 감퇴는 보이지 않았다(사이드 에칭량은 작았음). 또, 차광 패턴(11aa')의 단면은, 패터닝된 하드 마스크막(13)의 치수에 대한 감퇴는 작았다.
[굴입 패턴(10aa)의 평가]
레지스트막(31)과 차광 패턴(11aa')을 마스크로 한 투광성 기판(10)의 에칭에 의해 형성한 굴입 패턴(10aa)에 대해서, 그 형상을 평가한바, 패터닝된 하드 마스크막의 평면 형상에 대하여 괴리가 적은 패턴 형상이 얻어지고 있는 것이 확인되었다.
또, 이 실시예 4의 위상 시프트 마스크(3)에 대하여, AIMS193(Carl Zeiss사 제조)를 이용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사상의 시뮬레이션을 실시했다. 이 시뮬레이션의 노광 전사상을 검증한바, 설계 사양을 충분히 만족하고 있었다. 이 결과로부터, 이 실시예 4의 위상 시프트 마스크(3)를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하여, 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했다고 해도, 최종적으로 반도체 디바이스 상에 형성되는 회로 패턴은 고정밀도로 형성할 수 있다고 할 수 있다.
≪비교예≫
[마스크 블랭크의 제조]
실시예 1의 제작 순서에 있어서, 3층 구조의 차광막에 있어서의 중간층을 CrN 막(막 조성 Cr:N＝85:15 원자％비)으로 17㎚의 막두께로 변경한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 순서로 마스크 블랭크를 제작했다.
또, 투광성 기판 상에 차광막을 스퍼터 성막한 후, 차광막에 대해서 ArF 엑시머 레이저광의 파장(약 193㎚)에 대한 광학 농도(OD)를 측정한바, 광학 농도(OD)는 3.0 이상이었다. 또, 이 차광막에 대해서, ArF 엑시머 레이저광의 파장에 대한 상층측의 반사율(표면 반사율)을 측정한바, 25％였다. 또, 이 차광막에 대해서 ArF 엑시머 레이저광의 파장에 대한 상층측의 반사율(이면 반사율)을 측정한바, 22％였다.
또 차광막 상에 하드 마스크막을 스퍼터 성막하기 전에, 노광 장치의 위치 결정에 이용되는 파장 880㎚의 광에 대한 차광막의 광투과율을 측정한바, 광투과율은 50％ 이하였다.
[패턴의 형성]
제작한 마스크 블랭크를 이용하여 실시예 1과 동일한 순서로 차광 패턴 및 굴입 패턴을 형성했다.
[차광 패턴의 평가(투광성 기판 에칭 전)]
실시예 1과 동일하게 차광 패턴의 단면 형상을 확인했다. 이 결과, 도 7에 나타내는 바와 같이, 차광 패턴(50aa)의 단면 형상은, 상층(50c)에 있어서 특히 하드 마스크막(13)측의 에칭 측벽의 감퇴가 크고, 하층(50a)에 있어서도 투광성 기판(10)측의 감퇴를 볼 수 있었다.
[굴입 패턴(10aa)의 평가]
레지스트막(31)과 차광 패턴(50aa)을 마스크로 한 투광성 기판(10)의 에칭에 의해 형성한 굴입 패턴에 대해서, 그 형상을 평가한바, 패터닝된 하드 마스크막(13)의 치수에 대한 감퇴량이 크고, 개구폭이 넓어지고 있었다.
또, 이 비교예의 위상 시프트 마스크에 대하여, AIMS193(Carl Zeiss사 제조)를 이용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사했을 때에 있어서의 전사상의 시뮬레이션을 실시했다. 이 시뮬레이션의 노광 전사상을 검증한바, 전사 불량이 확인되었다. 차광 패턴(50aa)의 패턴 측벽 형상의 수직성이 나쁘고, 라인 에지 러프니스도 나쁜 것이 전사 불량의 발생 요인이라고 추찰된다. 이 결과로부터, 이 비교예의 위상 시프트 마스크를 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하여, 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사한 경우, 최종적으로 반도체 디바이스 상에 형성되는 회로 패턴에 불량 개소가 발생해 버린다고 할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 상기의 실시 형태에 한정되는 일 없이, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하고, 그들도 본 발명의 범위 내에 포함되는 것인 것은 말할 필요도 없다.
본 출원은, 2014년 3월 28일에 출원된 일본국 특허 출원 제2014-69812호로부터의 우선권을 기초로 하여 그 이익을 주장하는 것이며, 그 개시는 여기에 전체로서 참고 문헌으로서 넣는다.
1, 2 : 마스크 블랭크 3, 3' : 위상 시프트 마스크
10 : 투광성 기판 10aa : 굴입 패턴
11, 11' : 차광막 11a, 11a' : 하층
11b : 중간층 11c : 상층
11aa, 11aa' : 차광 패턴 13 : 하드 마스크막
15 : 레지스트막 S : 주표면

Claims (17)

  1. 투광성 기판 상에, 상기 투광성 기판측으로부터 순서대로 차광막 및 하드 마스크막을 적층한 구조를 갖는 마스크 블랭크로서,
    상기 하드 마스크막은, 규소 및 탄탈로부터 선택되는 적어도 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성되고,
    상기 차광막은, 크롬을 함유하는 재료로 형성되고, 상기 투광성 기판측으로부터 순서대로 하층, 중간층 및 상층의 3층을 적층한 구조를 갖고,
    상기 상층은, 크롬의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적고,
    상기 중간층은, 크롬의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 많고, 또한 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상층 및 상기 하층은, 각각 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 중간층보다도 적은, 또는 상기 금속 원소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상층은, 산소의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 많은 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하층은, 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 중간층보다도 적고,
    상기 상층은, 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적은, 또는 상기 금속 원소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간층은, 산소의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적은, 또는 산소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드 마스크막은, 규소와 산소를 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막은, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 패터닝이 가능한 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드 마스크막은, 불소계 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 패터닝이 가능한 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크를 이용하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법으로서,
    상기 하드 마스크막 상에 형성된 차광 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하고, 불소계 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 상기 하드 마스크막에 차광 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 차광 패턴이 형성된 하드 마스크막을 마스크로 하고, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 상기 차광막에 차광 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 차광막 상에 형성된 굴입 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하고, 불소계 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해, 상기 투광성 기판에 굴입 패턴을 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  10. 한쪽의 주표면측에 굴입 패턴이 형성된 투광성 기판에 있어서의 상기 한쪽의 주표면 상에, 차광 패턴이 형성된 차광막을 적층한 구조를 갖는 위상 시프트 마스크로서,
    상기 차광막은, 크롬을 함유하는 재료로 형성되고, 상기 투광성 기판측으로부터 순서대로 하층, 중간층 및 상층의 3층을 적층한 구조를 갖고,
    상기 상층은, 크롬의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적고,
    상기 중간층은, 크롬의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 많고, 또한 인듐, 주석 및 몰리브덴으로부터 선택되는 적어도 1 이상의 금속 원소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 상층 및 상기 하층은, 각각 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 중간층보다도 적은, 또는 상기 금속 원소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 상층은, 산소의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 많은 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하층은, 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 중간층보다도 적고,
    상기 상층은, 상기 금속 원소의 합계 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적은, 또는 상기 금속 원소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간층은, 산소의 함유량이 상기 차광막 중에서 가장 적은, 또는 산소를 함유하고 있지 않은 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막은, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 패터닝이 가능한 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  16. 제 9 항에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크를 이용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 기판 상의 레지스트막에 대하여 패턴 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
  17. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크를 이용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 기판 상의 레지스트막에 대하여 패턴 전사하는 노광 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6375269B2 (ja) * 2015-07-01 2018-08-15 信越化学工業株式会社 無機材料膜、フォトマスクブランク、およびフォトマスクの製造方法
TWI684822B (zh) * 2015-09-30 2020-02-11 日商Ｈｏｙａ股份有限公司 空白遮罩、相位移轉遮罩及半導體元件之製造方法
JP6396611B2 (ja) * 2016-02-15 2018-09-26 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスクの製造方法、及び半導体デバイスの製造方法
JP2018010080A (ja) * 2016-07-12 2018-01-18 凸版印刷株式会社 位相シフト型フォトマスクブランク
CN114675486A (zh) * 2016-08-26 2022-06-28 Hoya株式会社 掩模坯料、转印用掩模及半导体器件的制造方法
DE102017200685A1 (de) * 2017-01-17 2018-07-19 Robert Bosch Gmbh Bestimmen einer Verfügbarkeit eines Stellplatzes für ein Kraftfahrzeug
US11048160B2 (en) * 2017-06-14 2021-06-29 Hoya Corporation Mask blank, phase shift mask and method for manufacturing semiconductor device
JP6625692B2 (ja) * 2017-07-14 2019-12-25 Hoya株式会社 フォトマスクブランクおよびその製造方法、フォトマスクの製造方法、並びに表示装置の製造方法
US10861705B2 (en) * 2017-08-31 2020-12-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Reduction of line wiggling
WO2020179463A1 (ja) * 2019-03-07 2020-09-10 Hoya株式会社 マスクブランク、転写用マスクの製造方法、及び半導体デバイスの製造方法
JP7356857B2 (ja) * 2019-09-30 2023-10-05 アルバック成膜株式会社 マスクブランクス及びフォトマスク

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2009157506A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Mitsubishi Electric Corp コンテンツサーバシステム
WO2009157506A1 (ja) * 2008-06-25 2009-12-30 Hoya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
KR20100033358A (ko) * 2008-09-19 2010-03-29 호야 가부시키가이샤 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 이들의 제조방법
JP2013238776A (ja) * 2012-05-16 2013-11-28 Shin Etsu Chem Co Ltd ハーフトーン位相シフトマスクブランク及びハーフトーン位相シフトマスクの製造方法
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
JP2014010454A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Sandos Tech Co Ltd ブランクマスク及びこれを用いるフォトマスクの製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602006021102D1 (de) 2005-07-21 2011-05-19 Shinetsu Chemical Co Photomaskenrohling, Photomaske und deren Herstellungsverfahren
CN103229099B (zh) * 2010-11-22 2015-10-07 信越化学工业株式会社 光掩模坯料、制造光掩模的方法、以及含铬材料膜
JP5653888B2 (ja) 2010-12-17 2015-01-14 Hoya株式会社 マスクブランク、転写用マスク、転写用マスクの製造方法、及び半導体デバイスの製造方法
JP5795992B2 (ja) * 2012-05-16 2015-10-14 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランク及びフォトマスクの製造方法
JP5779290B1 (ja) * 2014-03-28 2015-09-16 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスクの製造方法、位相シフトマスク、および半導体デバイスの製造方法
JP6292581B2 (ja) * 2014-03-30 2018-03-14 Hoya株式会社 マスクブランク、転写用マスクの製造方法及び半導体装置の製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2009157506A (ja) * 2007-12-25 2009-07-16 Mitsubishi Electric Corp コンテンツサーバシステム
WO2009157506A1 (ja) * 2008-06-25 2009-12-30 Hoya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
KR20100033358A (ko) * 2008-09-19 2010-03-29 호야 가부시키가이샤 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 이들의 제조방법
JP2013238776A (ja) * 2012-05-16 2013-11-28 Shin Etsu Chem Co Ltd ハーフトーン位相シフトマスクブランク及びハーフトーン位相シフトマスクの製造方法
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
JP2014010454A (ja) * 2012-06-29 2014-01-20 Sandos Tech Co Ltd ブランクマスク及びこれを用いるフォトマスクの製造方法

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