KR20170013164A - 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법 - Google Patents

포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법 Download PDF

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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

[해결수단] 투명 기판과, 투명 기판으로부터 이격되는 측의 최표부에 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 이상인 저항층과, 저항층의 투명 기판측에 접하여 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 미만인 도전층을 갖고, 저항층이 단층으로, 또는 2개 이상의 부층(副層)으로 구성된 다층으로 구성되고, 저항층에 있어서의 저항률과 두께의 곱의 합인 저항 지수 A가, 1.5×105≥A×α+ρC/dC(α는 상수, ρC는 도전층의 저항률, dC는 도전층의 두께)를 만족시키는 포토마스크 블랭크.
[효과] 포토마스크로 했을 때 필요한 광학 특성을 보다 박막의 적층막에서 확보한 포토마스크 블랭크에 전자선 묘화 장치를 사용하여 마스크 패턴을 묘화할 때, 접지를 점접촉으로 한 전자선 묘화 장치를 사용했을 경우에도, 필요로 하는 충분히 낮은 저항값으로 접지가 확보되어, 레지스트막의 전자선 묘화 시의 대전을 억제하여 높은 묘화 위치 정밀도로 패턴 전사할 수 있다.

Description

포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법 {PHOTOMASK BLANK AND METHOD FOR PREPARING PHOTOMASK}
본 발명은, 파장이 200㎚ 이하인 노광 광에 의한 패턴 전사에 적합한 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크, 및 포토마스크 블랭크를 사용한 포토마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 전자 소자의 고속 동작과 저소비 전력화 등을 위하여 대규모 집적 회로의 고집적화가 진행되고 있는데, 그에 수반하는 회로 패턴의 미세화에 있어서, 고도의 반도체 미세 가공 기술이 극히 중요한 요소 기술이 되어 있다. 이러한 요소 기술로서는, 예를 들어 회로를 구성하는 배선 패턴의 세선화 기술이나, 셀을 구성하는 층간의 배선을 위한 콘택트 홀 패턴의 미세화 기술이 필수로 되어 있다.
고도의 미세 가공은 포토마스크를 사용하는 포토리소그래피 기술에 의하여 이루어지며, 포토마스크는 노광 장치나 레지스트 재료와 함께, 미세화를 위하여 중요한 기술이 되어 있다. 이 때문에, 상술한 세선화된 배선 패턴이나 미세화된 콘택트 홀 패턴을 갖는 포토마스크 등을 실현할 목적으로, 보다 미세하고 보다 정확한 패턴을 포토마스크 상에 형성하기 위한 기술 개발이 진행되어 왔다.
반도체 기판을 미세 가공할 때의 포토리소그래피는 축소 투영법이 이용되기 때문에, 포토마스크에 형성되는 패턴의 크기는 반도체 기판 상에 형성하는 패턴 크기의 4배 정도의 크기가 되지만, 이는, 포토마스크에 형성되는 패턴의 정밀도가 완화되는 것을 의미하는 것은 아니며, 높은 정밀도로 포토마스크 패턴을 형성할 것이 요구된다.
또한 현재에서는, 포토리소그래피로 반도체 기판 상에 묘화되는 회로 패턴의 크기는 노광 광의 파장보다 상당히 작은 것이 되어 있기 때문에, 회로 패턴을 그대로 4배로 확대한 포토마스크 패턴이 형성된 포토마스크를 사용하여 축소 노광을 행하더라도, 노광 광의 간섭 등의 영향에 의하여 포토마스크 패턴대로의 형상은 되지 않는다.
따라서 초해상 마스크로서, 소위 광 근접 효과 보정(Optical Proximity Effect Correction: OPC)을 행함으로써 전사 특성을 열화시키는 광 근접 효과의 보정 기술을 적용한 OPC 마스크나, 인접한 패턴의 위상을 180° 변화시켜 입사광의 강도 분포를 급준하게 하는 위상 시프트 마스크가 사용되고 있다. 예를 들어 OPC 마스크에는, 회로 패턴의 1/2 이하의 크기의 OPC 패턴(해머 헤드나 어시스트 바 등)을 형성한 것이 있다. 또한 위상 시프트 마스크에는, 하프톤 위상 시프트 마스크나 레벤슨형, 크롬리스(chromeless)형 등이 있다.
고정밀도의 포토마스크 패턴을 포토마스크 기판 상에 형성하기 위해서는, 포토마스크 블랭크 상에 형성하는 레지스트막을 고정밀도로 패터닝할 것이 필요해진다. 마스크 패턴을 형성하기 위해서는, 일반적으로 투명 기판 상에 차광성 막을 갖는 포토마스크 블랭크 상에 포토레지스트막을 형성하고, 이 포토레지스트막에 전자선이나 광을 조사하여 패턴 묘화를 행하고, 포토레지스트막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 얻는다. 그리고 이 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여 차광성 막을 패터닝함으로써 포토마스크 패턴을 얻는다. 미세한 포토마스크 패턴을 얻기 위해서는, 이하와 같은 이유에 의하여 포토레지스트막을 박막화하는 것이 유효하다.
레지스트막을 얇게 하지 않고 레지스트 패턴만을 미세화하면, 차광성 막의 에칭 마스크로서 기능하는 레지스트부의 애스펙트비(레지스트막 두께와 패턴 폭의 비)가 높아져 버린다. 일반적으로 레지스트 패턴의 애스펙트비가 높아지면, 그의 패턴 형상이 열화되기 쉬워 차광성 막에의 패턴 전사 정밀도가 저하되어 버린다. 또한 극단적인 경우에는, 레지스트 패턴의 일부가 쓰러지거나 박리를 일으켜 패턴 누락이 발생하거나 하는 일도 일어난다. 그 때문에, 포토마스크 패턴의 미세화에 수반하여, 차광성 막 패터닝용의 에칭 마스크로서 사용하는 레지스트의 막 두께를 얇게 하여, 애스펙트비가 지나치게 높아지지 않도록 할 필요가 있다. 이 애스펙트비는 3 이하인 것이 바람직하다고 여겨지고 있으며, 예를 들어 폭 70㎚의 레지스트 패턴을 형성하기 위해서는, 레지스트막 두께를 210㎚ 이하로 하는 것이 바람직한 것이 된다.
그런데 포토레지스트의 패턴을 에칭 마스크로 하여 패터닝을 행하는 경우의 차광성 막 재료에 대해서는 많은 재료가 제안되어 왔다. 특히 크롬 단체(單體)막, 또는 크롬과, 질소, 산소 및 탄소 중 적어도 하나를 함유하는 크롬 화합물막은 일반적인 차광성 막의 재료로서 사용되고 있다. 예를 들어 일본 특허 공개 제2003-195479호 공보(특허문헌 1), 일본 특허 공개 제2003-195483호 공보(특허문헌 2) 및 일본 등록 실용신안 제3093632호 공보(특허문헌 3)에는, ArF 엑시머 레이저 노광용의 포토마스크 블랭크에 요구되는 차광 특성을 갖는 차광성 막을 크롬 화합물막으로 형성한 포토마스크 블랭크의 구성예가 개시되어 있다.
크롬 화합물막인 차광성 막은, 일반적으로는 산소를 포함하는 염소계 건식 에칭에 의하여 패터닝되지만, 건식 에칭에서는, 포토레지스트 등의 유기 막도 무시할 수 없을 정도로 에칭되는 경우가 많다. 이 때문에, 막 두께가 비교적 얇은 레지스트막을 마스크로 하여 크롬계 화합물막인 차광성 막을 에칭하면, 이 에칭 중에 레지스트가 손상을 입어 레지스트 패턴의 형상이 변화되어, 본래의 레지스트 패턴을 차광성 막 상에 정확히 전사하는 것이 곤란해진다.
이처럼 유기 막인 포토레지스트에 높은 해상성 및 높은 패터닝 정밀도와, 에칭 내성을 동시에 양립시키는 것에는 기술적 장벽이 높다. 따라서 고해상성을 얻기 위해서는 포토레지스트막을 박막화해야 하는 반면, 차광성 막의 에칭 공정에서의 에칭 내성을 확보하기 위해서는 포토레지스트막의 박막화가 제한되게 되어, 고해상성 및 고패터닝 정밀도와, 에칭 내성 사이에 트레이드 오프의 관계가 발생하는 결과가 된다. 이 때문에, 포토레지스트에의 부하를 저감시켜 박막화를 도모하고, 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 있으며, 예를 들어 일본 특허 공개 제2001-312043호 공보(특허문헌 4)에는, ArF 엑시머 레이저 노광용의 차광성 막으로서 금속막을 사용한 예가 기재되어 있다. 이 중에는, 예를 들어 차광성 막으로서 탄탈, 반사 방지막으로서 산화탄탈을 사용한 것이 있으며, 이 2층을 에칭할 때의 포토레지스트에의 부하를 저감시키기 위하여, 포토레지스트에 대하여 비교적 손상이 적은 불소계의 가스 플라즈마로 이 2층의 에칭을 행하고 있다. 그러나 이와 같은 에칭 조건을 선택했다고 하더라도, 포토레지스트만을 에칭 마스크로 하여 차광성 막과 반사 방지막의 2층을 에칭하기에는 포토레지스트에의 부하 저감에도 한계가 있으며, 미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성한다는 요구를 충분히 만족시키는 것은 곤란하다.
이처럼 종래의 포토마스크 블랭크의 구조로는, 미세한 포토마스크 패턴을 차광성 막 상에 고정밀도로 형성한다는 요구에 충분히 부응하는 것은 곤란하다. 이는, 노광 파장이 짧고, 높은 해상도가 요구되는 200㎚ 이하의 파장(ArF 엑시머 레이저: 193㎚, F2 레이저: 157㎚ 등)의 광을 노광 광으로서 사용하는 포토리소그래피에 있어서 특히 심각하다.
또한 포토레지스트에의 부하를 저감하고, 미세한 포토마스크 패턴을 고정밀도로 형성하기 위하여, 염소계 건식 에칭에 있어서 높은 에칭 레이트가 되는 차광성 막으로서, 크롬을 주성분으로 하고 경원소인 O, N을 첨가한 차광성 막이 제안되어 있지만(일본 특허 공개 제2007-33470호 공보(특허문헌 5)), 경원소를 함유하는 크롬막에 있어서는, 경원소의 함유량의 증가에 따라 도전성이 저하된다.
한편, 포토마스크 제작 시의 레지스트의 패터닝에 있어서, 전자 빔(EB)에 의한 노광 방법이 주류가 되어 있다. 또한 전자 빔에 대해서는, 가일층의 미세화를 가능하게 하기 위하여 고가속 전압 50keV가 채용되고 있다. 또한 레지스트는, 고해상성을 얻기 위하여 저감도화로 나아가는 한편, 생산성 향상의 관점에서 전자선 묘화 장치의 전자 빔의 전류 밀도는 40A/㎠에서 800A/㎠로 현저한 고밀도화가 진행되고 있다.
전기적으로 부상해 있는 포토마스크 블랭크에 대하여 전자 빔을 조사시켰을 경우, 포토마스크 블랭크의 표면은 전자의 축적에 의하여 부의 전위로 대전되고, 대전에 의한 전계에 의하여 전자 빔 궤도가 구부러져 묘화 위치 정밀도가 저하된다. 그 때문에, 상술한 바와 같은, 고에너지, 또한 고밀도의 전자선 묘화를 행하는 전자선 묘화 장치에서는, 포토마스크 블랭크를 접지하여 전자선 묘화를 행하고 있으며, 예를 들어 일본 특허 공개 제2014-216407호 공보(특허문헌 6)에는, 어스 핀을 사용하여 포토마스크 블랭크를 접지(어스)하는 기구가 제안되어 있다.
그러나 접지 저항(어스 저항)이 큰 경우, 어스에 흐르는 전류와 어스 저항의 곱의 분만큼 포토마스크 블랭크 표면의 전위가 상승하여 묘화 위치 정밀도를 저하시킨다. 또한, 예를 들어 충분히 접지를 확보할 수 없는 경우나 포토마스크 블랭크가 도전성을 갖지 않는 경우, 접지 저항은 매우 크거나 또는 무한대가 되며, 이 상태에서 전자선 묘화를 실시하는 것은 묘화 진공조 내에서 이상 방전이나, 기판 파손을 일으켜 장치를 오염시킬 가능성이 있다. 그 때문에, 전자선 묘화 장치는, 묘화 전에 어스 저항을 계측하는 기구를 구비하며, 어스 저항의 역치를, 예를 들어 1.5×105Ω으로 설정하고, 어스 저항이 역치를 초과하는 경우, 묘화 실시 전에 묘화 공정을 중지시키는 기능을 갖는다.
또한 포토마스크 블랭크에 접촉하여 접지하는 부분에서는, 전자선 레지스트를 관통할 때 발생하는 파티클이 문제이다. 이 문제에 대해서도 많은 제안이 이루어져 있으며, 예를 들어 상술한 일본 특허 공개 제2014-216407호 공보(특허문헌 6)에서는, 어스 핀을 둘러싸는 커버에 의하여 파티클의 비산을 억제하는 검토가 이루어져 있다. 일반적으로 접지를 위하여, 전자선 레지스트를 관통했을 때 남는 어스 흔적이 보다 작은 편이 파티클을 억제하는 면에서는 우수하다. 그 때문에, 예를 들어 어스 핀의 형상은, 접지를 선접촉으로 얻는 블레이드 타입에서 접지를 점접촉으로 얻는 핀 타입으로 개량이 진행되고 있으며, 어스 핀의 접촉 후에 대해서도, 위치 어긋남에 의한 어스 흔적의 확대를 억제하는 개량이 진행되고 있다.
일본 특허 공개 제2003-195479호 공보 일본 특허 공개 제2003-195483호 공보 일본 등록 실용신안 제3093632호 공보 일본 특허 공개 제2001-312043호 공보 일본 특허 공개 제2007-33470호 공보 일본 특허 공개 제2014-216407호 공보 일본 특허 공개 소63-85553호 공보
전자선 묘화 장치에 있어서, 포토마스크 블랭크에 어스 핀을 접촉시키는 경우, 종래의 방법에서는 포토마스크 블랭크, 어스 핀, 또는 포토마스크 블랭크 및 어스 핀의 양쪽을 모터 등에 의하여 기계적으로 이동시켜 접촉시키기 때문에, 접촉 시 및 접촉 후에 기계적 진동 등의 영향에 의하여 포토마스크 블랭크 표면의 적층막에는 수 ㎛의 스크래치상의 흔적이 발생한다. 이 경우, 포토마스크 블랭크 표면의 적층막은 어스 핀에 의하여 그의 접촉 부분에서 찢어지므로, 적층막에 포함되는 도전층에 어스 핀을 접촉시키면, 필요로 하는 충분히 낮은 저항값으로 접지를 확보하는 것은 용이하였다. 한편, 어스 흔적이 작아 점으로서 관찰되는, 파티클의 비산이 적은 전자선 묘화 장치에 있어서는, 포토마스크 블랭크의 적층막이 도전층을 포함하고 있더라도, 필요로 하는 충분히 낮은 저항값으로 접지를 확보할 수 없는 경우가 있음이 확인되었다.
그러나 포토마스크 블랭크 및 포토마스크에 관하여, 전자선 묘화 장치에 있어서의 차지 업(charge-up)의 대책으로서, 4단자법에 의한 시트 저항 측정값이 권장값을 만족시키는 도전층을 적층막에 포함하도록 하는 것이 지금까지 다수 제안되어 있지만, 도전층 상에 형성된 저항층을 갖는 적층막에 있어서, 저항층의 저항률과 막 두께의 관계로부터 전자선 묘화 장치에 있어서의 접지의 확보에 대하여 검토한 예는 없다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 포토마스크로 했을 때 필요한 광학 특성, 예를 들어 노광 파장에 있어서의 충분한 광학 농도와, 노광 파장보다 장파장측의 파장 영역에서의 충분한 반사율을 확보한 포토마스크 블랭크에, 전자선 묘화 장치를 사용하여 마스크 패턴을 묘화할 때, 예를 들어 접지를 점접촉으로 하고 어스 흔적이 점으로서 관찰되는 전자선 묘화 장치를 사용했을 경우에도, 필요로 하는 충분히 낮은 저항값으로 접지를 확보할 수 있는 포토마스크 블랭크, 및 포토마스크 블랭크를 사용한 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 투명 기판과, 투명 기판으로부터 이격되는 측의 최표부(最表部)에 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 이상인 저항층과, 저항층의 투명 기판측에 접하여 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 미만인 도전층을 갖는 포토마스크 블랭크에 있어서, 저항층 및 도전층의 각각의 저항률과 두께를, 소정의 식을 만족시키도록 구성하여, 이러한 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제조하면, 포토마스크로 했을 때 필요한 광학 특성, 예를 들어 노광 파장에 있어서의 충분한 광학 농도와, 노광 파장보다 장파장측의 파장 영역에서의 충분한 반사율을 확보한 후, 전자선 묘화 장치를 사용하여 마스크 패턴을 묘화할 때, 접지를 점접촉으로 하고 어스 흔적이 점으로서 관찰되는 전자선 묘화 장치를 사용했을 경우에도, 필요로 하는 충분히 낮은 저항값으로 접지를 확보할 수 있어, 미세 패턴의 형성이 요구되는 파장이 200㎚ 이하인 노광 광으로 패턴 전사가 행해지는 포토마스크의 제조에 유효한 것을 알아내어, 본 발명을 이루기에 이르렀다.
따라서 본 발명은 이하의 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조 방법을 제공한다.
청구항 1:
파장이 200㎚ 이하인 노광 광으로 패턴 전사가 행해지는 포토마스크를 제조하기 위한 소재인 포토마스크 블랭크이며,
해당 포토마스크 블랭크가 투명 기판과, 해당 투명 기판으로부터 이격되는 측의 최표부에 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 이상인 저항층과, 해당 저항층의 상기 투명 기판측에 접하여 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 미만인 도전층을 갖고,
해당 저항층이 단층으로, 또는 2개 이상의 부층(副層)으로 구성된 다층으로 구성되고,
상기 단층 또는 부층의 각각의 저항률(단위를 Ω·㎝로 하며, 저항률의 값이 7.5×105(Ω·㎝) 이하인 경우에는 그 값으로 하고, 7.5×105(Ω·㎝)을 초과하는 경우에는 7.5×105(Ω·㎝)으로 함)과 두께(단위를 ㎝로 함)에 대하여, 상기 저항층이 단층인 경우에는 그의 저항률과 두께의 곱, 상기 저항층이 다층인 경우에는 각각의 부층에 있어서의 저항률과 두께의 곱의 합인 저항 지수 A가, 하기 식 (1)
1.5×105≥A×α+ρC/dC (1)
(식 중, α는 상수(단위를 ㎝-2로 함), ρC는 도전층의 저항률(단위를 Ω·㎝로 함), dC는 도전층의 두께(단위를 ㎝로 함)임)
을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
청구항 2:
상기 도전층의 시트 저항값이 1×104Ω/□ 이하인 것을 특징으로 하는, 청구항 1에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 3:
상기 투명 기판과 도전층 사이에, 규소를 함유하는 재료, 또는 규소와 몰리브덴을 함유하는 재료로 형성된 위상 시프트막을 갖는 것을 특징으로 하는, 청구항 1 또는 2에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 4:
상기 투명 기판과 도전층 사이에, 규소를 함유하는 재료, 또는 규소와 몰리브덴을 함유하는 재료로 형성된 차광막을 갖는, 청구항 1 또는 2에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 5:
상기 도전층이 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 6:
포토마스크로 가공하는 과정에 있어서, 어스 단자를 상기 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 상기 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써 접지하여 전자선 묘화를 행하는 포토마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 7:
투명 기판과, 해당 투명 기판으로부터 이격되는 측의 최표부에 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 이상인 저항층과, 해당 저항층의 상기 투명 기판측에 접하여 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 미만인 도전층을 갖고, 상기 저항층이 단층으로, 또는 2개 이상의 부층으로 구성된 다층으로 구성된 포토마스크 블랭크로부터 파장이 200㎚ 이하인 노광 광으로 패턴 전사가 행해지는 포토마스크를 제조하는 방법이며,
상기 단층 또는 부층의 각각의 저항률(단위를 Ω·㎝로 하며, 저항률의 값이 7.5×105(Ω·㎝) 이하인 경우에는 그 값으로 하고, 7.5×105(Ω·㎝)을 초과하는 경우에는 7.5×105(Ω·㎝)으로 함)과 두께(단위를 ㎝로 함)에 대하여, 상기 저항층이 단층인 경우에는 그의 저항률과 두께의 곱, 상기 저항층이 다층인 경우에는 각각의 부층에 있어서의 저항률과 두께의 곱의 합인 저항 지수 A가, 하기 식 (1)
1.5×105≥A×α+ρC/dC (1)
(식 중, α는 상수(단위를 ㎝-2로 함), ρC는 도전층의 저항률(단위를 Ω·㎝로 함), dC는 도전층의 두께(단위를 ㎝로 함)임)
을 만족시키는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정,
상기 저항층 상에 포토레지스트막을 형성하는 공정, 및
어스 단자를 상기 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 상기 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써 접지하여, 상기 포토레지스트막을 전자선 묘화하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 포토마스크로 했을 때 필요한 광학 특성을 보다 박막의 적층막에서 확보한 포토마스크 블랭크에, 전자선 묘화 장치를 사용하여 마스크 패턴을 묘화할 때, 접지를 점접촉으로 한 전자선 묘화 장치를 사용했을 경우에도, 필요로 하는 충분히 낮은 저항값으로 접지가 확보되어, 레지스트막의 전자선 묘화 시의 대전을 억제하여 높은 묘화 위치 정밀도로 패턴 전사할 수 있다.
도 1은 본 발명의 포토마스크 블랭크의 구성의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 포토마스크 블랭크의 구성의 다른 예를 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 포토마스크 블랭크의 구성의 다른 예를 도시하는 단면도이다.
도 4는 저항층의 표면에 프로브를 접촉시켜 전기 특성을 측정했을 때의 전류 주된 흐름을 도시하며, (A)는 저항층의 표면에 2개의 프로브가 접촉한 상태를 도시하는 평면도, (B)는 2개의 프로브의 중심을 통과하는 종단면도이다.
도 5는 포토마스크 블랭크의 표면부를 흐르는 회로의 등가 회로의 모식도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 포토마스크 블랭크는 파장이 200㎚ 이하인 노광 광, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저(193㎚), F2 레이저(157㎚) 등으로 패턴 전사가 행해지는 포토마스크를 제조하기 위한 소재로서 사용된다. 또한 이러한 파장이 200㎚ 이하인 노광 광으로 패턴 전사가 행해지는 포토마스크에서는, 예를 들어 결함 검사에서는 파장 257㎚의 광, 얼라인먼트 마크의 판독에는 파장 405㎚(고체 레이저 다이오드)의 광 등이 적용된다.
본 발명의 포토마스크 블랭크는 포토마스크로 가공하는 과정에 있어서, 어스 단자(어스 핀)를 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써, 예를 들어 저항값을 1.5×105Ω 이하로 하여, 접지하여 전자선 묘화를 행하는 포토마스크 블랭크에 적합하다.
본 발명의 포토마스크 블랭크는 석영 기판 등의 투명 기판과, 투명 기판으로부터 이격되는 측의 최표부에 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 이상인 저항층과, 저항층의 투명 기판측에 접하여 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 미만인 도전층을 갖는 것을 대상으로 한다. 저항층과 도전층의 조합은, 저항률이 상기 범위를 만족시키고 투명 기판에 대한 양자의 위치 관계를 만족시키는 것이면, 저항층 및 도전층을 구성하는 막은 어떠한 기능을 갖는 막이어도 되고, 예를 들어 차광막, 반사 방지막, 하프톤 위상 시프트막 등의 위상 시프트막 등의 광학 막, 에칭 마스크막, 에칭 스토퍼막 등의 가공 보조막 등을 들 수 있다.
본 발명에 있어서는, 특히 전자 묘화 장치의 어스 단자가 접촉하는 층, 구체적으로는, 전자선 레지스트막이 형성되는 층의 저항률이 높은 경우를 대상으로 하고 있으며, 저항층은, 기판으로부터 가장 이격된 최표부에 배치된 것이 대상이 된다. 저항층은 단층으로 구성된 것일 수도, 2개 이상의 부층으로 구성된 다층으로 구성된 것일 수도 있으며, 단층으로 구성되어 있는 경우에는 그 층에 있어서, 다층으로 구성되어 있는 경우에는 각각의 부층에 있어서, 저항률이 0.1Ω·㎝(1×10-1Ω·㎝) 이상인 것이 대상이 되는데, 1Ω·㎝ 이상, 나아가 10Ω·㎝(1×101Ω·㎝) 이상이더라도 대상이 된다.
한편, 도전층은 전자 묘화 장치의 어스 단자가 저항층에 접촉했을 때, 전자 묘화 시의 대전을 방지하기 위한 도전성을 부여하는 층이기 때문에, 저항률이 0.1Ω·㎝(1×10-1Ω·㎝) 미만, 바람직하게는 1×10- 2Ω·㎝ 이하, 보다 바람직하게는 1×10-3Ω·㎝ 이하이고, 또한 저항층에 접하여 배치되는 것이 필요하다. 이 도전층의 시트 저항값은 1×104Ω/□ 이하, 특히 5×103Ω/□ 이하인 것이 바람직하다. 도전층은 다층으로 구성된 막의 일부, 즉, 저항층에 접하여 형성된, 다층으로 구성된 막의 저항층측의 일부를 도전층의 대상으로 할 수도 있다. 도전층은 투명 기판 상에, 다른 막을 개재하지 않고 직접 형성되어 있을 수도, 다른 막을 개재하여 형성되어 있을 수도 있으며, 이 외의 막의 도전성은 불문한다.
포토마스크 블랭크를 구성하는 광학 막이나 가공 보조막의 재료는 필요로 하는 광학 특성이나 에칭 특성, 나아가 도전성 등의 전기 특성에 따라, 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co) 등의 전이 금속, 규소(Si), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al) 등의 금속, 그들의 합금, 그들 금속 또는 합금의 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 산화질화탄화물 등의 화합물 등의 재료가 사용된다. 이들 금속 중에서는, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 규소(Si)가 특히 적절히 사용된다.
일반적으로 금속, 합금, 산소, 질소, 탄소 등의 경원소의 첨가량이 적은 금속 또는 합금의 화합물은 저항률이 낮아, 이러한 재료로 구성된 막을 도전층으로 하는 것이 적합하며, 포토마스크 블랭크에 이러한 도전층을 포함하도록 함으로써 포토마스크 블랭크에 도전성을 갖게 할 수 있다.
그러나 금속 재료 또는 합금 재료는 경원소의 첨가량을 증가시킴으로써 광학 특성이나 에칭 특성을 변화시킬 수 있다. 예를 들어 파장이 200㎚ 이하인 노광 광으로 패턴 전사가 행해지는 포토마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크에 있어서, 크롬을 함유하는 재료가 사용되는데, 크롬을 함유하는 재료 중에서는, 크롬 단체나, 산소, 질소, 탄소 등의 경원소의 첨가량이 적은 크롬 화합물이, 효과적으로 차광성을 부여하는 점에서 차광막으로서 적절히 사용된다.
한편, 크롬을 함유하는 재료는 경원소를 첨가함으로써, 크롬을 함유하는 재료의 에칭에 상용되는 산소 함유 염소계 건식 에칭에 있어서의 에칭 레이트를 높일 수 있다. 이것에 의하여, 차광성 막의 고속 에칭이 가능해지며, 포토레지스트막을 사용한 에칭 시에, 에칭 마스크로서 사용되는 화학 증폭형 레지스트 등의 포토레지스트막에의 부하를 경감할 수 있어 유리하다.
또한 크롬을 함유하는 재료의 경원소의 첨가량을 증가시킴으로써, 투과율이 높은 막이 얻어진다. 크롬 단체 또는 경원소의 첨가량이 적은 크롬 화합물로 형성된 막에서는, 반사율이 높은 막이 되어 포토마스크 블랭크나 포토마스크의 결함 검사 등에 있어서 불리해지는 경우가 있다. 그 때문에, 일반적으로 경원소의 첨가량을 증가시킨 크롬을 함유하는 재료로 형성한 막이 반사 방지막으로서 사용된다. 구체적으로는, 차광막의 투명 기판측 및 투명 기판으로부터 이격되는 측 중 한쪽 또는 양쪽에 반사 방지막이 형성된다.
그러나 금속 재료 또는 합금 재료에 경원소를 첨가하는 경우, 그 첨가량이 증대됨에 따라 저항률이 상승하고 도전성이 부족해지기 때문에, 이러한 재료로 형성된 막이, 포토마스크 블랭크의 투명 기판으로부터 이격되는 측의 최표부에 형성되어 있는 경우, 구체적으로는, 전자선 레지스트막이 형성되는 층으로서 형성되어 있는 경우, 전자 빔 노광 시에 차지 업이 발생해 버려 묘화 정밀도의 저하를 초래하는 것이 문제가 된다. 특히 경원소로서 산소를 첨가했을 때, 저항률의 상승이 현저하여 고저항막이 되기 쉽다.
도 1에 도시된 포토마스크 블랭크는 이와 같은 구성의 포토마스크 블랭크의 일례의 단면도이다. 이 포토마스크 블랭크(10)는 위상 시프트 마스크 블랭크이며, 투명 기판(1) 상에, 위상 시프트막(2), 이면측 반사 방지막(3), 차광막(4) 및 표면측 반사 방지막(5)이 순서대로 적층되어 있다. 이 경우, 예를 들어 차광막(4)을 도전층, 표면측 반사 방지막(5)을 단층으로 구성된 저항층으로 할 수 있으며, 그 경우, 위상 시프트막(2) 및 이면측 반사 방지막(3)은 다른 막에 상당한다. 이와 같은 구성의 포토마스크 블랭크로서, 구체적으로는, 도전층이 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것이 적합하며, 예를 들어 석영 기판 등의 투명 기판(1) 상에, 규소를 함유하는 재료, 또는 규소와 몰리브덴을 함유하는 재료로 형성된 위상 시프트막(2), 크롬 화합물로 형성된 이면측 반사 방지막(3), 크롬 단체 또는 크롬 화합물로 형성된 차광막(4), 및 크롬 화합물로 형성된 표면측 반사 방지막(5)이 순서대로 적층된 위상 시프트 마스크 블랭크를 들 수 있다.
또한 차광막이나 반사 방지막의 에칭에 있어서의 가공 보조막으로서, 하드 마스크막을 더 형성하는 경우도 있다. 하드 마스크막을 사용함으로써 포토레지스트막을 얇게 할 수 있어, 패턴의 가일층의 미세화에 대응하는 것이 가능해진다. 또한 포토레지스트를 얇게 함으로써 전자선 묘화의 시간을 단축할 수 있고, 그 때문에 차지 업이 억제되기 때문에 바람직하다. 예를 들어 차광막 및 반사 방지막을, 크롬을 함유하는 재료로 형성했을 경우, 하드 마스크막으로서는, 불소계 건식 에칭에서 빠르게 에칭되고, 산소를 포함하는 염소계 건식 에칭에서는 에칭 속도가 극단적으로 느린 재료, 즉, 실질적으로 에칭되지 않는 재료가 사용된다. 이러한 하드 마스크막의 재료로서는, 규소를 함유하는 재료가 적합하며, 예를 들어 규소 단체, 규소와, 산소, 질소, 탄소 등의 경원소를 포함하는 화합물, 또한 이들에, 크롬 이외의 전이 금속, 예를 들어 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 지르코늄, 티탄 등을 첨가한 화합물이 적합하다.
그러나 하드 마스크막에 있어서도, 상술한 차광막이나 반사 방지막의 경우와 마찬가지로, 금속 재료 또는 합금 재료에 대한 경원소의 첨가량의 증대에 의하여 에칭 특성이 유리해지는 경우가 있는 반면, 도전성이 부족해진다는 문제가 발생한다.
도 2에 도시된 포토마스크 블랭크는 이와 같은 구성의 포토마스크 블랭크의 일례의 단면도이다. 이 포토마스크 블랭크(10)는 위상 시프트 마스크 블랭크이며, 투명 기판(1) 상에, 위상 시프트막(2), 이면측 반사 방지막(3), 차광막(4), 표면측 반사 방지막(5) 및 에칭 마스크막(6)이 순서대로 적층되어 있다. 이 경우, 예를 들어 차광막(4)을 도전층, 표면측 반사 방지막(5) 및 에칭 마스크막(6)을 2개의 부층으로 구성된 2층 구조의 저항층으로 할 수 있으며, 그 경우, 위상 시프트막(2) 및 이면측 반사 방지막(3)은 다른 막에 상당한다. 이와 같은 구성의 포토마스크 블랭크로서, 구체적으로는, 도전층이 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것이 적합하며, 예를 들어 석영 기판 등의 투명 기판(1) 상에, 규소를 함유하는 재료, 또는 규소와 몰리브덴을 함유하는 재료로 형성된 위상 시프트막(2), 크롬 화합물로 형성된 이면측 반사 방지막(3), 크롬 단체 또는 크롬 화합물로 형성된 차광막(4), 크롬 화합물로 형성된 표면측 반사 방지막(5), 및 산화규소(SiO)로 형성된 에칭 마스크막(6)이 순서대로 적층된 위상 시프트 마스크 블랭크를 들 수 있다.
또한 차광막이나 반사 방지막의 에칭에 있어서의 가공 보조막으로서, 이들 상에 하드 마스크막을 형성하는 경우, 에칭 마스크막을 금속 단체, 금속 또는 경원소의 첨가량이 적은 금속 또는 합금의 화합물로 형성했을 경우, 이러한 재료로 형성한 막에 의하여 도전성은 확보되는 반면, 반사율이 높은 막이 되어 포토마스크 블랭크나 포토마스크의 결함 검사 등에 있어서 불리해지는 경우가 있기 때문에, 에칭 마스크막 상에 반사 방지막을 더 형성하는 경우가 있다. 이 경우의 반사 방지막에 있어서도, 상술한 크롬을 함유하는 재료로 형성된 반사 방지막과 마찬가지로, 경원소의 함유량을 증대시킨 재료가 사용되지만, 이 경우에도 경원소의 첨가량 증대에 의하여 도전성이 부족해진다는 문제가 발생한다.
도 3에 도시된 포토마스크 블랭크는 이와 같은 구성의 포토마스크 블랭크의 일례의 단면도이다. 이 포토마스크 블랭크(10)는 바이너리 마스크용 또는 레벤슨형 위상 시프트 마스크용의 포토마스크 블랭크이며, 투명 기판(1) 상에, 차광막(4), 에칭 마스크막(6) 및 표면측 반사 방지막(5)이 순서대로 적층되어 있다. 이 경우, 예를 들어 에칭 마스크막(6)을 도전층, 표면측 반사 방지막(5)을 단층으로 구성된 저항층으로 할 수 있으며, 그 경우, 차광막(4)은 다른 막에 상당한다. 이와 같은 구성의 포토마스크 블랭크로서, 구체적으로는, 도전층이 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것이 적합하며, 예를 들어 석영 기판 등의 투명 기판(1) 상에, 규소를 함유하는 재료, 또는 규소와 몰리브덴을 함유하는 재료로 형성된 차광막(4), 크롬 단체 또는 크롬 화합물로 형성된 에칭 마스크막(6), 및 크롬 화합물로 형성된 표면측 반사 방지막(5)이 순서대로 적층된 포토마스크 블랭크를 들 수 있다.
본 발명의 포토마스크 블랭크에서는, 이러한 저항층과 도전층을 갖는 포토마스크 블랭크에 있어서, 저항층을 구성하는 단층 또는 부층의 각각의 저항률과 두께에 대하여, 저항층이 단층인 경우에는 그의 저항률과 두께의 곱, 저항층이 다층인 경우에는 각각의 부층에 있어서의 저항률과 두께의 곱의 합을 저항 지수 A로 하고, 저항 지수 A가 하기 식 (1)
1.5×105≥A×α+ρC/dC (1)
(식 중, α는 상수(단위를 ㎝-2로 함)이고, 후술하는 바와 같이 저항층을 전류가 흐르는 경로를 횡단하는 단면적 S에 관련된 상수이며, ρC는 도전층의 저항률(단위를 Ω·㎝로 함), dC는 도전층의 두께(단위를 ㎝로 함)임)
을 만족시키도록 저항층과 도전층을 구성한다. 여기서, 저항층의 저항률은 모두 단위를 Ω·㎝로 하며, 저항률의 값이 7.5×105(Ω·㎝) 이하인 경우에는 그 값을 그대로 적용하고, 7.5×105(Ω·㎝)을 초과하는 경우에는 7.5×105(Ω·㎝)을 저항률의 값으로서 적용한다. 또한 두께의 단위는 ㎝로 한다.
저항 지수 A를 보다 구체적으로 나타내면, 하기 식 (1-1)
A=ρI1×dI1+ … +ρIn×dIn (1-1)
(식 중, ρI1은 1번째 층의 저항률(Ω·㎝), dI1은 1번째 층의 두께(㎝), ρIn은 n번째 층의 저항률(Ω·㎝), dIn은 n번째 층의 두께(㎝)임)
로 나타낼 수 있다. 즉, 저항층을 구성하는 층의 수를 n으로 했을 경우, 그 수 n에 따라 저항률과 두께의 곱이 존재하고, 그들의 합을 저항 지수 A로 하는 것이다. 저항층과 도전층을 상기 식 (1)을 만족시키도록 구성함으로써, 전자선 묘화 장치에서 가공할 때, 고정밀도의 묘화 성능이 확보된 포토마스크 블랭크가 되고, 이러한 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제조하면, 보다 치수 정밀도가 높은 마스크 패턴을 갖는 포토마스크를 얻을 수 있다.
도 4에, 도 1에 도시된 포토마스크 블랭크와 같은 단층으로 구성된 저항층의 표면에 프로브를 접촉시켜 전기 특성을 측정했을 때의 전류의 주된 흐름을 도시한다. 도 4의 (A)는, 포토마스크 블랭크(10)의 저항층(32)(표면측 반사 방지막(5))의 표면에 2개의 프로브(21, 22)가 접촉한 상태를 도시하는 평면도, 도 4의 (B)는, 2개의 프로브(21, 22)의 중심을 통과하는 종단면도이다. 이 경우, 2개의 프로브(21, 22)를 접촉시키는 위치는 포토마스크 블랭크(10)의 표면, 즉, 저항층(32)의 표면의 외주연부이며, 정사각형상의 저항층(32)의 대향하는 1쌍의 2편의 각각의 중앙부 근방이다. 2개의 프로브(21, 22)가 저항층(32)을 기계적으로 관통하지 않고 저항층(32)의 표면에 접촉하면, 2개의 프로브(21, 22) 사이의 전류 경로(23)는, 한쪽 프로브(21)로부터 그 바로 아래의 도전층(31)(차광막(4))을 향하여 저항층(32)을 통과하여 도전층(31)에 이르고, 도전층(31) 내를 다른 쪽 프로브(22)를 향하여 흐르고, 나아가 다른 쪽 프로브(22)의 바로 아래에서 저항층(32)을 통과하여 다른 쪽 프로브(22)에 이르는 흐름이 된다. 또한 저항층(32)에 흐르는 전류는, 도전층(31)에 비하여 저항층(32)의 저항률이 높기 때문에 무시할 수 있다.
이러한 포토마스크 블랭크의 표면부를 흐르는 회로의 등가 회로(저항 회로)의 모식도를 도 5에 도시한다. 도 4에 있어서, 한쪽 프로브(21)로부터 저항층(32)을 수직으로 통과하여 도전층(31)에 이르기까지의 경로의 저항(RI1(Ω))이 24a, 도전층(31) 내를 통과하는 경로의 저항(RC(Ω))이 24b, 도전층(31)으로부터 저항층(32)을 수직으로 통과하여 다른 쪽 프로브(22)에 이르기까지의 경로의 저항(RI1'(Ω))이 24c이다. 여기서, 2개의 프로브(21, 22)의 저항층(32)에의 접촉 면적이 동일하면 저항층(32)의 두께가 일정하므로, RI1=RI1'이다.
여기서, 등가 회로는 각 저항의 직렬 저항 회로이며, 포토마스크 블랭크의 저항값은 1.5×105Ω 이하로 할 필요가 있기 때문에, 하기 식 (2)
1.5×105≥2×RI1+RC (2)
를 만족시킬 필요가 있다.
또한 도 2에 도시된 포토마스크 블랭크와 같이, 저항층이 2개의 부층으로 구성된 2층 구조의 경우에는, 각각의 부층을 통과하는 경로의 저항과, 도전층 내를 통과하는 경로의 저항의 합을 5×105Ω 이하로 하게 되므로, 하기 식 (2-1)
1.5×105≥2×(RI1+RI2)+RC (2-1)
을 만족시키도록 하고, 또한 저항층이 n개의 부층으로 구성된 다층 구조의 경우에는, 하기 식 (2-2)
1.5×105≥2×(RI1+ … +RIn)+RC (2-2)
를 만족시키도록 하면 되는 것이 된다. 또한 식 중의 RI2 및 RIn은 RI1 및 RI1'에 대응하며, 각각 2번째 층의 저항(Ω), n번째 층의 저항(Ω)이다.
상기 식 (2-2)에, 각각의 층의 저항률, 막 두께, 및 저항층을 전류가 흐르는 경로를 횡단하는 단면적 S를 대입하면, 하기 식 (2-3)
1.5×105≥2×(ρI1×dI1+ … +ρIn×dIn)/S+ρC/dC (2-3)
이 되며, 2/S=α로 하여, 상기 식 (1-1)로부터 본 발명의 상기 식 (1)이 도출된다. 여기서, 통상, 2개의 프로브의 저항층과의 접촉 면적은 동일하게 되어, 단면적 S는 한쪽 또는 다른 쪽 프로브의 접촉 면적과 일치한다. 예를 들어 2개의 프로브의 저항층과의 접촉면으로서 각각 직경 50㎛의 원형면을 상정하면, 단면적 S는 약 2×10- 5(㎠)이 되고 α는 1×105(㎝-2)이 된다. α의 값은, 예를 들어 전자선 묘화 장치의 어스 핀의 포토마스크 블랭크에의 접촉 면적의 크기로부터 정할 수 있으며, 예를 들어 1×102 내지 1×108(㎝-2)으로 하면 된다. 프로브와 포토마스크 블랭크의 접촉 면적은 작을수록 결함이 억제되지만, 접촉 면적이 지나치게 작아지면 프로브의 수명이 짧아질 가능성이 있다. 예를 들어 30㎚ 이하의 세대의 포토마스크에 대응하는 포토마스크 블랭크에 있어서는, α가 1×104 내지 1×106(㎝-2), 특히 1×105(㎝-2)에 있어서, 저항 지수 A가 상기 식 (1)을 만족시키도록 저항층과 도전층을 구성하는 것이 바람직하다.
투명 기판과 도전층 사이에 형성할 수도 있는 다른 막으로서는, 차광막, 반사 방지막, 하프톤 위상 시프트막 등의 위상 시프트막 등의 광학 막을 들 수 있지만, 포토마스크로 한 후에 포토마스크 상에 남겨 광학 막으로서 기능시키는 막이면, 에칭 스토퍼막이나 에칭 마스크막 등으로서 기능하는 막도 포함된다.
투명 기판과 도전층 사이에 형성되는 위상 시프트막으로서, 구체적으로는, 예를 들어 도전층을, 크롬을 함유하는 재료로 구성했을 경우나, 도전층과 저항층의 일부 또는 전부를, 크롬을 함유하는 재료로 구성했을 경우에는, 규소를 함유하는 재료, 또는 규소와, 크롬 이외의 전이 금속, 특히 몰리브덴을 함유하는 재료로 형성된 위상 시프트막이 적합하다. 이러한 재료로서는, 규소 단체, 규소와, 산소, 질소, 탄소 등의 경원소, 특히 산소 및 질소 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 화합물, 또한 이들에, 크롬 이외의 전이 금속, 예를 들어 몰리브덴, 탄탈, 텅스텐, 지르코늄, 티탄 등, 바람직하게는 몰리브덴을 첨가한 화합물이 적합하다. 이러한 위상 시프트막을 갖는 포토마스크 블랭크의 경우, 위상 시프트막을 사용하지 않는 포토마스크 블랭크에 비하여 차광막이나 반사 방지막의 막 두께를 더 얇게 할 수 있다. 이 경우, 차광막 또는 차광막 및 반사 방지막과, 위상 시프트막의 합계의 광학 농도를 2.0 이상, 바람직하게는 3.0 이상으로 함으로써, 포토마스크에 필요한 차광성을 얻을 수 있다.
또한 투명 기판과 도전층 사이에 형성되는 차광막으로서, 구체적으로는, 예를 들어 도전층을, 크롬을 함유하는 재료로 구성했을 경우나, 도전층과 저항층의 일부 또는 전부를, 크롬을 함유하는 재료로 구성했을 경우에는, 규소를 함유하는 재료, 또는 규소와, 크롬 이외의 전이 금속, 특히 몰리브덴을 함유하는 재료로 형성된 차광막이 적합하다. 이러한 재료로서는, 상술한 위상 시프트막과 마찬가지의 재료를 들 수 있다.
포토마스크 블랭크에 광학 막, 가공 보조막 등의 박막을 성막하는 방법으로서는, 광학 특성의 면내 균일성이 높고 또한 결함이 적은 막을 얻을 수 있는 스퍼터링에 의한 성막이 바람직하다.
또한 포토마스크 제작 시에, 전자 빔에 의한 묘화를 행하기 위하여, 포토마스크 블랭크에 화학 증폭형 등의 레지스트막을 형성하여 패터닝할 때, 레지스트막의 표면 상에 유기 도전성 막을 형성할 수도 있으며, 이것에 의하여 전자선 묘화 시의 차지 업을 더욱 억제할 수 있다.
본 발명에 있어서, 포토마스크는, 상술한 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과, 저항층 상에 포토레지스트막을 형성하는 공정과, 어스 단자를 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써 접지하여 전자선 묘화하는 공정을 포함하는 방법에 의하여 제조할 수 있다. 또한 전자선 묘화된 포토레지스트막으로부터는, 통상법에 의하여 레지스트 패턴을 형성할 수 있으며, 레지스트 패턴을 사용한 포토마스크 블랭크에 형성된 광학 막, 가공 보조막 등의 박막의 패터닝은, 염소계 건식 에칭이나 불소계 건식 에칭에 의한 공지된 방법으로 실시할 수 있다.
전자선 묘화 시의 포토마스크 블랭크 표면 상의 차지를 방출하기 위하여, 전자선 묘화 장치에 설치한 포토마스크 블랭크의 표면의 외주연부에 어스 단자를 접촉시키는데, 전자선 묘화 시의 결함을 효과적으로 방지하기 위해서는, 포토마스크 블랭크 표면의 외주연부의 레지스트막을 박리하면 좋고, 유기 도전성 막을 형성하는 경우에는, 포토마스크 블랭크 표면의 외주연부의 레지스트막 및 유기 도전성 막을 박리하면 좋다. 이와 같이 하면, 어스 단자와 저항층을 직접 접촉시킬 수 있어 차지가 빠르게 제거된다. 구체적으로는, 예를 들어 포토마스크 블랭크의 표면 상, 즉, 저항층의 표면 상에 레지스트막을 형성하고, 저항층의 표면의 외주연부 상의 레지스트막을 박리하고, 또한 유기 도전성 막을 형성하고, 이 유기 도전성 막의 표면의 외주연부를 박리하면 좋다.
또한 어스 단자의 접속은, 유기 도전성 막을 포토마스크 블랭크의 외주연부까지 형성하여, 해당 연부의 유기 도전성 막을 박리하지 않고 이 부분에 전자 빔 노광기의 어스 단자를 접촉시키는 구성으로 하는 것도, 유기 도전성 막을 형성하지 않고 저항층에 어스 단자를 접촉시키는 구성으로 하는 것도 가능하다.
[실시예]
이하, 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 구체적으로 설명한다.
[실시예 1 내지 3, 비교예 1, 2]
DC 마그네트론 스퍼터 성막에 의하여, 한 변이 152㎜이고 두께가 6㎜인 석영 기판 상에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 10sccm, O2 가스를 15sccm, N2 가스를 30sccm의 유량으로 도입하여, 고저항의 반투명의 반사 방지막을 형성하였다. 다음으로, 그 위에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 10sccm, O2 가스를 2sccm, N2 가스를 15sccm의 유량으로 도입하여, 도전층(C층)에 상당하는 도전성의 차광막을 형성하였다. 나아가 그 위에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 11sccm, O2 가스를 16sccm, N2 가스를 30sccm의 유량으로 도입하여, 단층의 저항층(I1층)에 상당하는 고저항의 반투명의 반사 방지막을 형성하여, 3층으로 이루어지는 적층막을 갖는 포토마스크 블랭크를 얻었다.
[실시예 4]
DC 마그네트론 스퍼터 성막에 의하여, 한 변이 152㎜이고 두께가 6㎜인 석영 기판 상에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 10sccm, O2 가스를 11sccm, N2 가스를 20sccm의 유량으로 도입하여, 고저항의 반투명의 반사 방지막을 형성하였다. 다음으로, 그 위에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 20sccm, O2 가스를 2sccm, N2 가스를 2sccm의 유량으로 도입하여, 도전층(C층)에 상당하는 도전성의 차광막을 형성하였다. 나아가 그 위에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 12sccm, O2 가스를 11sccm, N2 가스를 30sccm의 유량으로 도입하여, 단층의 저항층(I1층)에 상당하는 고저항의 반투명의 반사 방지막을 형성하여, 3층으로 이루어지는 적층막을 갖는 포토마스크 블랭크를 얻었다.
[실시예 5]
DC 마그네트론 스퍼터 성막에 의하여, 한 변이 152㎜이고 두께가 6㎜인 석영 기판 상에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 10sccm, O2 가스를 15sccm, N2 가스를 30sccm의 유량으로 도입하여, 고저항의 반투명의 반사 방지막을 형성하였다. 다음으로, 그 위에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 10sccm, O2 가스를 2sccm, N2 가스를 15sccm의 유량으로 도입하여, 도전층(C층)에 상당하는 도전성의 차광막을 형성하였다. 다음으로, 그 위에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 11sccm, O2 가스를 16sccm, N2 가스를 30sccm의 유량으로 도입하여, 저항층의 부층(I1층)에 상당하는 고저항의 반투명의 반사 방지막을 형성하였다. 나아가 그 위에 규소 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 18sccm, O2 가스를 5sccm의 유량으로 도입하여, 저항층의 부층(I2층)에 상당하는 고저항의 에칭 마스크막을 형성하여, 4층으로 이루어지는 적층막을 갖는 포토마스크 블랭크를 얻었다.
[비교예 3]
DC 마그네트론 스퍼터 성막에 의하여, 한 변이 152㎜이고 두께가 6㎜인 석영 기판 상에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 10sccm, O2 가스를 11sccm, N2 가스를 20sccm의 유량으로 도입하여, 고저항의 반투명의 반사 방지막을 형성하였다. 다음으로, 그 위에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 20sccm, O2 가스를 2sccm, N2 가스를 2sccm의 유량으로 도입하여, 도전층(C층)에 상당하는 도전성의 차광막을 형성하였다. 다음으로, 그 위에 금속 크롬 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 12sccm, O2 가스를 11sccm, N2 가스를 30sccm의 유량으로 도입하여, 저항층의 부층(I1층)에 상당하는 고저항의 반투명의 반사 방지막을 형성하였다. 나아가 그 위에 규소 타깃을 사용하고, 스퍼터링 가스로서, Ar 가스를 5sccm, O2 가스를 50sccm의 유량으로 도입하여, 저항층의 부층(I2층)에 상당하는 고저항의 에칭 마스크막을 형성하여, 4층으로 이루어지는 적층막을 갖는 포토마스크 블랭크를 얻었다.
또한 상기 실시예 및 비교예에 있어서, C층, I1층 및 I2층의 두께는, 성막 시간를 조정하여 표 1에 나타낸 두께로 하였다. 4단자법을 이용하여 측정한 전기적 특성으로부터 얻어진 C층, I1층 및 I2층의 저항률, 및 시트 저항의 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 각 층의 두께와 저항률로부터, 상기 식 (1)의 우변에 상당하는 값을 산출한 결과를 표 1에 병기한다. 또한 상기 식 (1) 중의 상수 α는, 전자선 묘화 장치의 어스 핀의 포토마스크 블랭크에의 접촉 면적으로부터 1×105(㎝-2)으로 하였다. 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예는 모두 식 (1)을 만족시키고 있지만, 비교예는 모두 식 (1)을 만족시키고 있지 않다.
다음으로, 전자선 묘화 장치를 사용하여, 포토마스크 블랭크에 대하여 어스 핀을 접촉시키고 어스 간의 저항값을 측정하였다. 또한 이 전자선 묘화 장치는, 접지를 점접촉으로 하고 어스 흔적이 점으로서 관찰되는 전자선 묘화 장치이다. 그 결과, 실시예에서는, 모두 1.5×105Ω 이하의 저항값이 얻어졌으며, 필요로 하는 충분히 낮은 저항값으로 접지가 확보되었다. 한편, 비교예에서는, 모두 저항값이 1.5×105Ω보다 높은 값을 나타내는 상태이거나, 저항값을 정확히 측정할 수 없는 상태였다. 이는, 필요로 하는 충분히 낮은 저항값의 접지가 얻어지고 있지 않아 전기 특성이 나쁜 상태인 것을 의미하며, 이러한 포토마스크 블랭크에서는, 묘화 진공조 내에서 이상 방전이나, 기판 파손을 일으켜 장치를 오염시킬 가능성이 있다.
이상의 결과로부터, 도전층의 저항률 및 두께와, 그 위에 형성하는 저항층의 저항률 및 두께를, 상기 식 (1)을 만족시키도록 함으로써, 필요로 하는 충분히 낮은 저항값으로 접지하는 것이 가능하며, 고정밀도로 전자선 묘화를 실시할 수 있음을 알 수 있다.
Figure pat00001
이상, 실시예에 의하여 본 발명에 대하여 설명했지만, 상기 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 예에 불과하며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 이 실시예를 다양하게 변형하는 것은 본 발명의 범위 내에 있으며, 또한 본 발명의 범위 내에서 다른 다양한 실시예가 가능한 것은 상기 기재로부터 자명하다.
1: 투명 기판
2: 위상 시프트막
3: 이면측 반사 방지막
4: 차광막
5: 표면측 반사 방지막
6: 에칭 마스크막
10: 포토마스크 블랭크
21, 22: 프로브
23: 전류 경로
24a, 24b, 24c: 저항
31: 도전층
32: 저항층

Claims (14)

  1. 파장이 200㎚ 이하인 노광 광으로 패턴 전사가 행해지는 포토마스크를 제조하기 위한 소재인 포토마스크 블랭크이며,
    해당 포토마스크 블랭크가 투명 기판과, 해당 투명 기판으로부터 이격되는 측의 최표부(最表部)에 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 이상인 저항층과, 해당 저항층의 상기 투명 기판측에 접하여 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 미만인 도전층을 갖고,
    해당 저항층이 단층으로, 또는 2개 이상의 부층(副層)으로 구성된 다층으로 구성되고,
    상기 단층 또는 부층의 각각의 저항률(단위를 Ω·㎝로 하며, 저항률의 값이 7.5×105(Ω·㎝) 이하인 경우에는 그 값으로 하고, 7.5×105(Ω·㎝)을 초과하는 경우에는 7.5×105(Ω·㎝)으로 함)과 두께(단위를 ㎝로 함)에 대하여, 상기 저항층이 단층인 경우에는 그의 저항률과 두께의 곱, 상기 저항층이 다층인 경우에는 각각의 부층에 있어서의 저항률과 두께의 곱의 합인 저항 지수 A가, 하기 식 (1)
    1.5×105≥A×α+ρC/dC (1)
    (식 중, α는 상수(단위를 ㎝-2로 함), ρC는 도전층의 저항률(단위를 Ω·㎝로 함), dC는 도전층의 두께(단위를 ㎝로 함)임)
    을 만족시키는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도전층의 시트 저항값이 1×104Ω/□ 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투명 기판과 도전층 사이에, 규소를 함유하는 재료, 또는 규소와 몰리브덴을 함유하는 재료로 형성된 위상 시프트막을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 투명 기판과 도전층 사이에, 규소를 함유하는 재료, 또는 규소와 몰리브덴을 함유하는 재료로 형성된 차광막을 갖는 포토마스크 블랭크.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 도전층이 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  6. 제3항에 있어서, 상기 도전층이 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  7. 제4항에 있어서, 상기 도전층이 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 포토마스크로 가공하는 과정에 있어서, 어스 단자를 상기 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 상기 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써 접지하여 전자선 묘화를 행하는 포토마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  9. 제3항에 있어서, 포토마스크로 가공하는 과정에 있어서, 어스 단자를 상기 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 상기 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써 접지하여 전자선 묘화를 행하는 포토마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  10. 제4항에 있어서, 포토마스크로 가공하는 과정에 있어서, 어스 단자를 상기 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 상기 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써 접지하여 전자선 묘화를 행하는 포토마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  11. 제5항에 있어서, 포토마스크로 가공하는 과정에 있어서, 어스 단자를 상기 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 상기 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써 접지하여 전자선 묘화를 행하는 포토마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  12. 제6항에 있어서, 포토마스크로 가공하는 과정에 있어서, 어스 단자를 상기 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 상기 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써 접지하여 전자선 묘화를 행하는 포토마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  13. 제7항에 있어서, 포토마스크로 가공하는 과정에 있어서, 어스 단자를 상기 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 상기 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써 접지하여 전자선 묘화를 행하는 포토마스크 블랭크인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  14. 투명 기판과, 해당 투명 기판으로부터 이격되는 측의 최표부에 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 이상인 저항층과, 해당 저항층의 상기 투명 기판측에 접하여 형성된 저항률이 0.1Ω·㎝ 미만인 도전층을 갖고, 상기 저항층이 단층으로, 또는 2개 이상의 부층으로 구성된 다층으로 구성된 포토마스크 블랭크로부터 파장이 200㎚ 이하인 노광 광으로 패턴 전사가 행해지는 포토마스크를 제조하는 방법이며,
    상기 단층 또는 부층의 각각의 저항률(단위를 Ω·㎝로 하며, 저항률의 값이 7.5×105(Ω·㎝) 이하인 경우에는 그 값으로 하고, 7.5×105(Ω·㎝)을 초과하는 경우에는 7.5×105(Ω·㎝)으로 함)과 두께(단위를 ㎝로 함)에 대하여, 상기 저항층이 단층인 경우에는 그의 저항률과 두께의 곱, 상기 저항층이 다층인 경우에는 각각의 부층에 있어서의 저항률과 두께의 곱의 합인 저항 지수 A가, 하기 식 (1)
    1.5×105≥A×α+ρC/dC (1)
    (식 중, α는 상수(단위를 ㎝-2로 함), ρC는 도전층의 저항률(단위를 Ω·㎝로 함), dC는 도전층의 두께(단위를 ㎝로 함)임)
    을 만족시키는 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정,
    상기 저항층 상에 포토레지스트막을 형성하는 공정, 및
    어스 단자를 상기 저항층에 접촉시키고, 어스 단자로, 어스 단자와 상기 도전층의 도통이 얻어질 정도로 저항층을 가압함으로써 접지하여, 상기 포토레지스트막을 전자선 묘화하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
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