KR20170095786A - 스퍼터링용 타겟재, 규소 함유막의 성막 방법, 및 포토마스크 블랭크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스퍼터링 공정 중에 파티클이 발생하기 어려운 규소 타겟재를 제공하고, 성막되는 규소 함유막의 저결함화(고품질화)를 도모하는 것에 관한 것이다.
또한, 규소 함유막의 성막에, 실온에서의 비저항이 20Ωㆍcm 이상인 규소 타겟재를 이용한다. 규소 타겟재는 다결정이나 비정질의 것일 수도 있지만, 단결정의 것으로 하면 보다 안정된 방전 상태를 실현할 수 있다는 이점이 있다. 또한, FZ법에 의해 결정 육성된 단결정 실리콘은 산소 함유량이 낮기 때문에, 고순도 규소 타겟재로서 바람직한 재료이다. 또한, 안정된 방전 특성을 얻는 관점에서는 도너 불순물을 포함하는 n형의 것인 쪽이 바람직하다. 규소 함유막의 스퍼터링 성막은 본 발명의 규소 타겟재만을 단독 또는 복수 이용하여 행하는 것 이외에, 규소 타겟재와 전이 금속과 규소를 함유하는 타겟재를 동시에 이용하거나, 규소 타겟재와 전이 금속 타겟재를 동시에 이용하는 것으로서 행할 수도 있다.

Description

스퍼터링용 타겟재, 규소 함유막의 성막 방법, 및 포토마스크 블랭크{SPUTTERING TARGET MATERIAL, SILICON-CONTAINING FILM FORMING METHOD, AND PHOTOMASK BLANK}

본 발명은 규소 함유막의 성막 기술에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 규소 함유막 성막용의 스퍼터링용 타겟재 및 이것을 이용한 고품질 규소 함유막의 성막 방법, 및 해당 고품질 규소 함유막을 구비하고 있는 포토마스크 블랭크에 관한 것이다.

최근에, 반도체 가공 기술 분야에 있어서는, 대규모 집적 회로의 고집적화 등에 따른 회로 패턴의 미세화에 의해, 회로를 구성하는 배선 패턴의 세선화나, 셀을 구성하는 층간 배선을 위한 컨택트 홀 패턴의 미세화 기술에의 요구가 점점 더 높아지고 있다.

이 요구에 응답하기 위해서, 광 리소그래피에 사용되는 노광광은 I선 내지 KrF 엑시머 레이저로 단파장화하고, 또한 현 시점에서의 최선단의 공업적 가공용으로서는 ArF 엑시머 레이저(193 nm)가 사용되고 있다.

통상 이용되는 광 리소그래피로서는 광원에서 발생시킨 광을 포토마스크를 통과시킴으로써 광 패턴을 만들어, 그것을 레지스트막에 조사하고, 피가공 기판을 가공하기 위해서 형성한 레지스트막 상에 패턴 노광을 행한다. 이 때에 사용되는 포토마스크는, 상술한 바와 같이 미세한 패턴을 형성하기 위해서 이용되고, 추가로 가공 패턴의 원 도면이 되는 것이기 때문에, 매우 고정밀도의 것일 필요가 있다. 이 때문에, 포토마스크 제조에 이용되는 블랭크(포토마스크 블랭크)를 구성하는 막에는 높은 가공 정밀도가 얻어지는 막인 것이 요구되는 것에 더하여, 매우 저결함의 막인 것도 요구된다.

포토마스크 블랭크의 구성 요소의 하나인 차광막의 재료로서, 높은 가공 정밀도의 막을 얻기 쉬운 규소계 재료가 주목받기 시작하고 있다. 규소계 재료는 종래부터, 하프톤 위상 시프트 마스크를 제작할 때의 하프톤 위상 시프트막의 성막용 재료로서 사용되어 왔다(특허문헌 1: 일본 특허 공개 (평)7-140635호 공보). 질화 또는 산화된 몰리브덴을 함유하는 규소계 재료로 성막된 광학막은, 광 투과 특성의 제어성이 높고, 또한 높은 가공 정밀도를 얻기 쉽다는 이점이 있다.

이러한 규소계 재료는, 종래 차광막의 성막용에 사용되어 온 크롬계 재료에 비교하여, 200 nm 이하의 노광 광에 대한 차광 특성이 우수하고, 레지스트 패턴에 손상을 제공하기 어려운 불소계의 드라이 에칭으로 가공할 수 있다(특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2007-241065호 공보).

또한, 규소계 재료막은 보다 고정밀도인 가공을 행하기 위해서 에칭 마스크를 사용하는 기술과 조합하는 경우에도 유리하다. 즉, 크롬계 재료막을 에칭 마스크로 하여 규소계 재료의 차광막을 가공하는 경우에는, 규소계 재료막을 에칭 마스크로 하여 크롬계 재료의 차광막을 가공하는 경우에 비교하여, 패턴 의존성이나 사이드 에칭에 의한 가공 오차가 작아지는 것이 발견되었다(특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2007-241060호 공보). 이 때문에, 종래의 크롬계 재료의 차광막을 대신하는 차세대의 차광막으로서, 규소계 재료의 차광막이 유망시되고 있다.

규소계 재료막의 성막에는, 일반적으로 규소계 재료의 스퍼터링용 타겟이 이용된다. 이러한 규소계 재료의 스퍼터링용 타겟에는 규소 단체의 것이나(특허문헌 4: 일본 특허 공개 제2004-301993호 공보), 전이 금속을 함유하는 규소계 재료막의 성막에 이용되는 전이 금속을 함유시킨 규소계 타겟 등이 있지만, 규소 단체의 스퍼터링용 타겟을 이용하여 성막을 행하면, 타겟재의 도전율이 낮기 때문에 스퍼터링 공정 중에 파티클이 발생하여, 얻어지는 광학 막에 파티클 결함을 발생시키기 쉬운 것이 알려져 있다.

이러한 규소 단체의 스퍼터링용 타겟으로부터의 파티클 발생을 억제하기 위해서 몇가지의 제안이 행해지고 있고, 예를 들면 일본 특허 공개 제2002-72443호 공보(특허문헌 5)에서는 단결정 실리콘의 스퍼터링용 타겟의 사용이 제안되어 있고, 일본 특허 공개 제2003-322955호 공보(특허문헌 6)에서는 규소 단체 중에 도너 불순물이나 억셉터 불순물을 첨가하여 비저항을 낮게 한 스퍼터링용 타겟의 사용이 제안되어 있다.

일본 특허 공개 (평)7-140635호 공보 일본 특허 공개 제2007-241065호 공보 일본 특허 공개 제2007-241060호 공보 일본 특허 공개 제2004-301993호 공보 일본 특허 공개 제2002-72443호 공보 일본 특허 공개 제2003-322955호 공보

그런데, 포토마스크의 패턴 크기가 45 nm 이하라는 매우 미세한 패턴인 것과 같은 경우, 이러한 포토마스크의 제조에 이용되는 포토마스크 블랭크에는 지금까지 이상의 저결함성(고품질성)이 요구된다. 이 때문에, 포토마스크 블랭크의 제조 공정에서, 스퍼터링 중에 파티클이 발생하기 쉬운 규소계 재료의 타겟을 이용하여 규소계 재료막을 성막하는 경우에는 지금까지 이상으로 파티클 기인의 결함을 억제하는 기술이 요구되게 된다.

본 발명은 이러한 과제에 감안하여 이루어진 것으로, 그의 목적으로 하는 것은 스퍼터링 공정 중에 파티클이 발생하기 어려운 규소 타겟재를 제공하고, 이것을 이용하여 성막된 규소 함유막의 저결함화(고품질화)를 도모하는 데에 있다.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따른 스퍼터링용 타겟재는 규소 함유막의 성막에 이용되는 규소 타겟재로서, 상기 규소 타겟재의 실온에서의 비저항이 20Ωㆍcm 이상이다.

바람직하게는, 상기 규소 타겟재의 도전형은 n형이다. 또한, 바람직하게는 상기 규소 타겟재는 단결정이다. 예를 들면, 상기 규소 타겟재는 FZ법(Float Zone method; 플롯존법)에 의해 결정 육성된 단결정 실리콘이다.

또한, 본 발명에 따른 규소 함유막의 성막 방법은, 실온에서의 비저항이 20Ωㆍcm 이상인 규소 타겟재를 이용하여, 스퍼터링법에 의해 규소 함유막을 성막하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 규소 타겟재의 도전형은 n형이다. 또한, 바람직하게는 상기 규소 타겟재는 단결정이다. 상기 규소 함유막의 성막은 산소 및 질소 중 적어도 한쪽을 함유하는 반응성 가스를 포함하는 분위기 중에서 실행하도록 할 수도 있다. 바람직하게는, 상기 스퍼터링법은 DC(Direct Current; 직류) 스퍼터링법이다.

본 발명에 따른 포토마스크 블랭크는 상술한 방법에 의해 성막된 규소 함유막을 구비하고 있다.

본 발명에서는 실온에서의 비저항이 20Ωㆍcm 이상인 규소 타겟재를 이용하여 규소 함유막을 스퍼터링 성막하는 것으로 했기 때문에, 성막 공정을 통하여 방전 특성이 개선되어, 그 결과 규소 함유막 중의 파티클 결함수가 감소한다.

이에 따라, 저결함이고 고품질인 규소 함유막이 제공되고, 포토마스크 블랭크의 차광막이나 위상 시프트막 등으로서의 이용도 가능해진다.

규소 타겟재를 이용하여 스퍼터링을 행할 때에 생기는 파티클의 발생 원인은, 일반적으로 타겟 상에서의 아크 방전이라고 생각되고 있다. 이 점에 관하여, 일본 특허 공개 제2003-322955호 공보(특허문헌 6)에도, 타겟의 도전성이 작으면 타겟 표면에 전압을 가하기 어려워져 방전이 불안정해지고, 타겟 상에서 아크 방전도 발생하기 쉬워지기 때문에 파티클이 발생하기 쉬워진다고 기재되어 있고, 특허문헌 6에 개시되어 있는 발명에서는 이러한 파티클의 발생을 감소시키도록, 비저항이 0.1Ωㆍcm 이하인 실리콘 타겟을 이용하는 것으로 하고 있다.

본 발명자들은 스퍼터링 공정 중에 발생하는 파티클에 기인한 광학막 중의 결함의 추가적인 감소화의 검토를 거듭한 중에, 비저항 0.1Ωㆍcm 이하라는 저저항치(고도전성)의 규소 타겟을 이용하는 특허문헌 6에 개시된 발명과는 오히려 반대로, 고저항치(저도전성)의 규소 타겟을 사용함으로써 파티클 기인의 결함이 적은 규소 함유막이 얻어지는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명에서는 규소 함유막의 성막에 이용되는 규소 타겟재로서, 비교적 고저항치(저도전성)인, 실온에서의 비저항이 20Ωㆍcm 이상인 스퍼터링용 타겟재를 이용한다. 즉, 본 발명에서는 타겟재 표면의 고저항화에 의해 생기는 아크 방전의 발생을 억제함으로써 파티클의 발생을 감소시킨다는 특허문헌 6에 개시되어 있는 것과 같은 종래의 착상과는 반대의 비저항치의 선택이 이루어지지만, 실온에서의 비저항이 20Ωㆍcm 이상인 스퍼터링용 타겟재를 이용하여 성막을 행함으로써, 후술하는 바와 같이, 파티클 결함이 적은 규소 함유막이 얻어진다.

이러한 규소 타겟재는, 방전 안정성 측면에서는 미량의 인이나 비소 등의 도너 원소가 첨가된 n형의 도전형의 것임이 바람직하다. 이러한 규소 타겟재로서 단결정 실리콘을 이용한 경우에는 입계를 포함하지 않기 때문에, 파티클 발생의 억제 효과가 높다. 특히 FZ법으로 결정 육성된 단결정 실리콘은 산소 함유량이 매우 낮아, 본 발명의 규소 타겟재로서 바람직하다.

이하에서, 본 발명의 규소 함유막을 포토마스크 블랭크를 구성하는 광학막으로서 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

규소 함유막은, 예를 들면 포토마스크 블랭크의 위상 시프트막이나 차광막으로서 이용된다. 여기서, 차광막이란 포토마스크로서의 사용시에, 해당 차광막이 설치된 영역을 투과하는 광이 실질적으로 노광에 기여하지 않도록 하기 위한 광학막이고, 그 때문에 투명 기판 상에 성막된 광 흡수막의 노광광에 대한 광학 농도의 총계는 2.0 이상, 보다 전형적으로는 2.5 이상이 된다.

이러한 규소 함유막에는, 예를 들면 규소 단체막이나, 규소에 추가로 산소나 질소를 주요한 구성 원소로서 함유하는 막이 있다. 이러한 규소 함유막은, 통상 규소 원자를 포함하는 타겟재를, 필요에 따라서 산소나 질소를 첨가시킨 반응성 가스를 포함하는 분위기 중에서 반응성 스퍼터링을 행함으로써 성막된다. 또한, 스퍼터링의 수법으로서는, 파티클의 발생이 적고 품질이 높은 막이 얻어지기 쉽다고 되어 있는 DC 스퍼터링법이 바람직하다.

규소 함유막의 성막에 이용되는 타겟재에는 규소 함유막의 조성에 따라서, 규소 단체의 타겟재(규소 타겟재)나 전이 금속을 함유시킨 규소계 재료의 타겟재 등이 있다.

전이 금속을 포함하지 않는 규소 함유막을 성막하고 싶은 경우 이외의, 전이 금속의 규소에 대한 함유비를 막의 깊이 방향으로 변화시키고 싶은 경우나, 전이 금속의 규소에 대한 함유비를 매우 낮게 하고 싶은 경우 등에는, 전이 금속을 실질적으로 포함하지 않는 규소 타겟재가 이용된다.

그런데, 현재 최선단의 반도체 가공용 리소그래피법에서는 노광광으로서 ArF 엑시머 레이저가 사용되고 있다. 이 노광 파장 영역에서 위상 시프트막으로서 필요해지는 투과율을 확보하기 위해서, 이들 막의 성막에는 종래 사용되어 온 전이 금속 함유 규소 재료보다도 전이 금속 함유 비율이 낮은 재료가 요구된다. 또한, 종래 차광막의 재료로서는 크롬계 재료가 이용되어 왔지만, 차광 성능이나 가공 성능 측면에서는 규소계 재료쪽이 우수한 것이 분명해졌고, 규소의 함유 비율이 높아지면 높아질수록 화학 내성이 높아지는 것도 알려져 있다.

이러한 배경하에서, 규소 함유막을 스퍼터링 성막할 때에 규소 단체의 타겟재(규소 타겟재)를 이용할 필요성이 높아지고 있다.

그러나, 규소 단체의 타겟재(규소 타겟재)를 이용하여 DC 스퍼터링법에 의한 반응성 스퍼터링 성막을 행하는 경우에는, 그의 타겟재의 도전성이 낮으면 방전이 불안정해지고, 이상 방전도 일어나기 쉬워진다. 그리고, 이러한 방전 상태에서 성막된 규소 함유막은 파티클 기인의 결함(파티클 결함)을 많이 포함하는 것이 알려져 있었다. 이러한 이유로부터, 특허문헌 6에 개시되어 있는 발명에서는 도너나 억셉터와 같은 불순물을 첨가시켜 도전성을 높인(저저항율의) 규소 타겟재를 이용함으로써, 성막 안정성 및 파티클의 발생을 감소시켜 생산성을 향상시키고 있다.

본 발명자들은 규소 타겟재를 이용한 DC 스퍼터링 성막에 의해 파티클 결함이 적은 규소 함유막을 얻기 위한 검토를 진행시키는 과정에서, 하기의 사실을 확인하였다. 우선, 종래의 보고예에 있는 바와 같이, 1Ωㆍcm 이하의 비저항의 규소 타겟재를 이용하는 것으로 하면 안정된 방전을 얻기 쉽고 이상 방전도 일어나기 어렵고, 비저항이 15Ωㆍcm 전후인 규소 타겟재에서는 안정된 방전을 얻는 것이 매우 곤란하다. 그런데, 비저항을 15Ωㆍcm보다도 더욱 높이는 것으로 하면, 방전 특성은 개선되게 되고, 비저항이 20Ωㆍcm 이상인 영역에서는 얻어진 규소 함유막 중의 파티클 결함수가 감소한다. 이 파티클 결함수의 감소는 규소 타겟재의 비저항을 50Ωㆍcm 이상으로 하면 현저해진다.

고비저항의 규소 타겟재를 이용하는 것에 의한 파티클 결함수의 감소 효과의 이유는 반드시 분명하지 않지만, 본 발명자들은 다음과 같은 추정을 하고 있다.

스퍼터링 성막 공정에서는, 높은 에너지를 갖는 입자 등(플라즈마)이 타겟에 조사되게 되지만, 이러한 고에너지 입자 등이 규소와 같은 반도체 결정에 충돌을 하면 캐리어(전자나 홀)가 발생한다. 따라서, 규소 타겟을 이용하여 스퍼터링 성막을 행할 때에는, 타겟 내에 캐리어가 발생하게 된다.

발생한 캐리어는 인가되어 있는 전압에 의해서 타겟 내를 이동(확산)하지만, 확산 중의 캐리어가 규소의 결정 격자에 충돌하면, 추가로 캐리어를 발생시킨다. 그리고, 이러한 캐리어 발생이 반복됨으로써, 캐리어수는 점차로 증대하여 간다.

일단 발생한 캐리어가 규소 결정 중을 확산하는 거리는 타겟재에 포함되어 있는 불순물 농도가 낮을수록 길어지기 때문에, 규소 타겟재의 비저항이 높을수록 캐리어의 증대는 현저해진다. 그 결과, 비저항이 높은 규소 타겟재는 플라즈마 중에서, 상대적으로 도전성이 높아져서, 이상 방전이 생기기 어려워진다.

한편, 비저항이 낮은 규소 타겟재는 규소 결정 중에서 억셉터가 되는 붕소(B)나 도너가 되는 인(P) 등의 불순물을 상대적으로 많이 포함하는 것이기 때문에, 이들 불순물에 기인하여 발생하는 캐리어에 의해 도전성이 높아져, 그 만큼만 방전 안정성이 개선되는 것이 된다.

그러나, 이러한 저비저항의 규소 타겟재의 표면은 분위기 중의 반응성 가스와 반응을 일으키기 쉽기 때문에, 타겟 표면에는 산화막 등의 고저항의 막이 비교적 두꺼운 막 두께로 형성되기 쉽다.

이에 대하여, 본원 발명에 따른 규소 타겟재와 같이, 비교적 높은 비저항인 것으로서는 타겟 표면이 분위기 중의 반응성 가스와 반응을 일으키기 어렵고, 만일 타겟 표면에 산화막 등의 고저항율의 막이 형성되었다고 해도, 그의 두께는 비교적 얇은 것일 뿐이다. 그 때문에, 스퍼터링 성막이 종료하기까지의 사이, 안정된 방전 상태가 유지되기 쉽다. 그렇지만, 상기 메카니즘은 현 시점에서의 본 발명자들의 추정에 지나지 않고, 본건 발명을 해석하는 데에 있어서의 어떠한 제한이 되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 규소 타겟재는 다결정이나 비정질의 것일 수도 있지만, 단결정의 것으로 하면, 결정립계가 없기 때문에 보다 안정된 방전 상태를 실현할 수 있다는 이점이 있다. 또한, FZ법에 의해 결정 육성된 단결정 실리콘은 산소 함유량이 낮기 때문에, 고순도 규소 타겟재로서 바람직한 재료이다.

본 발명에 따른 규소 타겟재는 비교적 고비저항인 것이기 때문에, 규소 중에 함유되는 도펀트의 농도도 낮은 것이 된다. 따라서, 비저항이 20Ωㆍcm 이상이라는 조건을 만족하는 한, 도펀트의 종류(도전형)나 농도(도전율)에 의해서 본건 발명의 효과가 손상된다고 하는 것은 없지만, 안정된 방전 특성을 얻는 관점에서는 도너 불순물을 포함하는 n형의 것인 쪽이 바람직하다.

규소 함유막의 스퍼터링 성막은 본 발명의 규소 타겟재만을 단독 또는 복수이용하여 행하는 것 이외에, 규소 타겟재와 전이 금속과 규소를 함유하는 타겟재를 동시에 이용하거나, 규소 타겟재와 전이 금속 타겟재를 동시에 이용하는 것으로서 행할 수도 있다.

규소 타겟재와 전이 금속과 규소를 함유하는 타겟재를 동시 사용하는 경우, 후자의 타겟재의 조성은 목적으로 하는 막 조성에 따라서 적절하게 선택할 수 있다. 이 경우, 전이 금속은 1종일 필요는 없다. 복수종의 전이 금속을 함유시키는 경우의 각각의 전이 금속과 규소의 함유 비율은, 전이 금속마다 상이할 수도 있다. 이러한 타겟재는, 일반적으로 소결법에 의해서 제조된다.

차광막이나 위상 시프트막의 성막용 타겟재에 함유되는 전이 금속으로서는, 예를 들면 티탄, 바나듐, 코발트, 니켈, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 하프늄, 탄탈 및 텅스텐 등을 예시할 수 있다. 얻어진 막의 드라이 에칭 가공성 면에서는, 몰리브덴이 바람직하다.

본 발명에 따른 규소 함유막은, 상술한 실온에서의 비저항이 20Ωㆍcm 이상인 규소 타겟재를 이용하여 스퍼터링법에 의해 성막된다. 이러한 규소 함유막은 규소 산화물, 규소 질화물, 규소 산화 질화물, 전이 금속 규소 산화물, 전이 금속 규소 질화물, 전이 금속 규소 산화 질화물 등을 예시할 수 있다. 그와 같은 막은 탄소나 헬륨 또는 수소 등의 경원소를 포함하고 있을 수도 있다.

규소 함유막 중에 포함되는 전이 금속의 규소에 대한 비율은, 그의 성막에 이용되는 타겟재와 타겟재에 인가되는 전력에 의해 조정 가능하다. 또한, 규소 함유막 중의 산소나 질소 또는 탄소 등의 경원소 함유량은, 후술하는 스퍼터링 가스의 조정에 의해 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 규소 함유막의 조성은 목적으로 하는 막의 기능에 의해 적절하게 조정되지만, 차광막 중의 높은 차광 기능을 갖는 막의 조성은 규소가 10 원자％ 이상 95 원자％ 이하, 특히 30 원자％ 이상 95 원자％ 이하, 산소가 0 원자％ 이상 50 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 30 원자％ 이하, 질소가 0 원자％ 이상 40 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 20 원자％ 이하, 탄소가 0 원자％ 이상 20 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 5 원자％ 이하, 전이 금속이 0 원자％ 이상 35 원자％ 이하, 특히 1 원자％ 이상 20 원자％ 이하인 것이 바람직하다.

차광막 중의 반사 방지 기능을 갖는 막의 조성은, 규소가 10 원자％ 이상 80 원자％ 이하, 특히 30 원자％ 이상 50 원자％ 이하, 산소가 0 원자％ 이상 60 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 40 원자％ 이하, 질소가 0 원자％ 이상 57 원자％ 이하, 특히 20 원자％ 이상 50 원자％ 이하, 탄소가 0 원자％ 이상 20 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 5 원자％ 이하, 전이 금속이 0 원자％ 이상 35 원자％ 이하, 특히 1 원자％ 이상 20 원자％ 이하인 것이 바람직하다.

광 흡수를 위상 시프트막으로서 기능시키는 막의 조성은, 규소가 10 원자％ 이상 95 원자％ 이하, 특히 20 원자％ 이상 95 원자％ 이하, 산소가 0 원자％ 이상 60 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 40 원자％ 이하, 질소가 0 원자％ 이상 50 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 40 원자％ 이하, 탄소가 0 원자％ 이상 20 원자％ 이하, 특히 0 원자％ 이상 5 원자％ 이하, 전이 금속이 0 원자％ 이상 35 원자％ 이하, 특히 1 원자％ 이상 20 원자％ 이하인 것이 바람직하다.

본 발명은 스퍼터링 방법에 대해서 특별한 제약은 받지 않지만, DC 스퍼터링이 바람직하다. 또한, DC 스퍼터링은 DC 스퍼터링이거나 펄스 DC 스퍼터링일 수도 있다.

본 발명에 따른 규소 함유막은 실온에서의 비저항이 20Ωㆍcm 이상의 규소 타겟재를 이용하여, 예를 들면 산소 및 질소 중 적어도 한쪽을 함유하는 반응성 가스를 포함하는 분위기 중에서 반응성 스퍼터링 성막된다. 산소를 함유하는 가스로서는 산소 가스, 산화질소 가스(질소의 산화수는 특별히 한정되지 않음), 일산화탄소 가스, 이산화탄소 가스 등을 예시할 수 있다. 또한, 질소를 함유하는 가스로서는 질소 가스, 산화질소 가스(질소의 산화수는 특별히 한정되지 않음), 암모니아 가스 등을 예시할 수 있다. 또한, 이들 가스와 동시에, 아르곤이나 크세논 또는 헬륨과 같은 불활성 가스를 동시에 사용할 수도 있다.

이러한 스퍼터링 가스는 목적으로 하는 막의 조성이나, 방전 안정성을 얻기 위해서 적절하게 조정된다. 가스압의 범위는, 예를 들면 0.01 Pa-10 Pa로 할 수 있다.

본 발명에 따른 포토마스크 블랭크는 상술한 본 발명의 규소 함유막을, 차광막이나 위상 시프트막 등의 광학막으로서 구비하고 있다. 본 발명의 규소 함유막은 차광막을 고정밀도로 에칭 가공하기 위한 하드 마스크막이나 투명 기판과 차광막 사이에 설치되는 에칭 스토퍼막과 같은 보조막으로서도 유용하다.

본 발명에 따른 규소 타겟재로서는 종래의 규소 타겟재와는 반대로, 그의 저항치가 비교적 높은 값으로 선택된다. 이러한 규소 타겟재를 이용하여 스퍼터링 성막을 행하면 파티클의 발생이 억제되고, 그 결과 저결함의 규소 함유막이 얻어진다. 이러한 고품질인 규소 함유막은 포토마스크 블랭크를 구성하는 광학막 이외에, 다양한 용도가 있을 수 있음은 분명하다.

[실시예 1]: 한변이 152 mm인 정사각형의 합성 석영제 포토마스크용 기판을 4매 준비하고, 각각의 기판 상에 DC 스퍼터링법에 의해, 막 두께 76 nm의 MoSiON막(Mo:Si:O:N=1:4:1:4)을 성막하였다. 이용한 타겟은 도전형이 n형이고 실온에서의 비저항이 60Ωㆍcm인 단결정 실리콘의 규소 타겟재와 MoSi 소결 타겟재(Mo:Si=1:2)의 2개이다. 또한, 스퍼터링 가스로서, 아르곤 가스와 질소 가스와 산소 가스를 이용하였다.

이와 같이 하여 얻어진 MoSiON막을 레이저 테크 제조의 매직스(Magics) 2351(등록 상표)을 이용하여 결함 측정한 바, 0.2 ㎛ 이상의 결함수는 성막 기판 1매당 평균으로 8개였다.

[실시예 2]: 규소 타겟재로서, 도전형이 n형이고 실온에서의 비저항이 200Ωㆍcm인 단결정 실리콘을 이용하고, 그것 이외의 성막 조건을 실시예 1과 동일하게 하여, 4매의 포토마스크용 기판에 MoSiON막의 성막을 행하였다. 성막 후에 실시예 1과 동일하게 결함을 측정한 바, 0.2 ㎛ 이상의 결함수는 성막 기판 1매당 평균으로 6개였다.

[비교예 1]: 규소 타겟재로서, 도전형이 p형이고 실온에서의 비저항이 0.001Ωㆍcm인 다결정 실리콘을 이용하고, 그것 이외의 성막 조건을 실시예 1과 동일하게 하여, 4매의 포토마스크용 기판에 MoSiON막의 성막을 행하였다. 성막 후에 실시예 1과 동일하게 결함을 측정한 바, 0.2 ㎛ 이상의 결함수는 성막 기판 1매당 평균으로 21개였다.

[비교예 2]: 규소 타겟재를, 도전형이 p형이고 실온에서의 비저항이 15Ωㆍcm인 단결정 실리콘으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일 성막 조건으로 MoSiON막의 성막을 시도한 바, 규소 타겟재로부터는 안정된 방전이 얻어지지 않았다.

본 발명은 실온에서의 비저항이 20Ωㆍcm 이상인 규소 타겟재를 이용하여 규소 함유막을 스퍼터링 성막하는 것으로 했기 때문에, 성막 공정을 통하여 방전 특성이 개선되어, 그 결과 규소 함유막 중의 파티클 결함수가 감소한다. 이에 따라, 저결함이고 고품질인 규소 함유막이 제공되고, 포토마스크 블랭크의 차광막이나 위상 시프트막 등으로서의 이용도 가능해진다.

Claims (1)

1. 규소 함유막의 성막에 이용되는 규소 타겟재로서, 상기 규소 타겟재의 실온에서의 비저항이 20Ωㆍcm 이상인 스퍼터링용 타겟재의 용도.