KR20170123346A - 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents

마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170123346A
KR20170123346A KR1020177030296A KR20177030296A KR20170123346A KR 20170123346 A KR20170123346 A KR 20170123346A KR 1020177030296 A KR1020177030296 A KR 1020177030296A KR 20177030296 A KR20177030296 A KR 20177030296A KR 20170123346 A KR20170123346 A KR 20170123346A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phase shift
film
layer
mask
silicon
Prior art date
Application number
KR1020177030296A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102069960B1 (ko
Inventor
히로아끼 시시도
오사무 노자와
Original Assignee
호야 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 호야 가부시키가이샤 filed Critical 호야 가부시키가이샤
Publication of KR20170123346A publication Critical patent/KR20170123346A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102069960B1 publication Critical patent/KR102069960B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641—Nitrides
    • C23C14/0652—Silicon nitride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0682—Silicides
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/66—Containers specially adapted for masks, mask blanks or pellicles; Preparation thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

투광성 기판 상에, 위상 시프트막을 구비하고 있는 마스크 블랭크이다. 이 위상 시프트막은, 적어도 전이 금속과 규소를 함유하는 위상 시프트층과, 해당 위상 시프트층에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 규소층을 갖고 있고, 해당 규소층은 위상 시프트층의 기판측에 접하여 형성되어 있다. 이 마스크 블랭크는, 파장 200㎚ 이하의 레이저 노광광이 적용되는 위상 시프트 마스크를 제작하기 위해 사용된다.

Description

마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법
본 발명은 반도체 장치의 제조에 사용되는 위상 시프트 마스크, 그 제조에 사용되는 마스크 블랭크에 관한 것이다. 특히, 파장 200㎚ 이하의 단파장의 노광광을 노광 광원으로 하는 노광 장치에 적합하게 사용되는 위상 시프트 마스크, 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치의 제조 공정에서는, 포토리소그래피법을 사용하여 미세 패턴의 형성이 행해지고 있다. 또한, 이 미세 패턴의 형성에는 통상 수매의 전사용 마스크(포토마스크)라 불리고 있는 기판이 사용된다. 이 전사용 마스크는, 일반적으로 투광성의 유리 기판 상에, 금속 박막 등을 포함하는 미세 패턴을 형성한 것이며, 이 포토마스크의 제조에 있어서도 포토리소그래피법이 사용되고 있다.
최근, 반도체 디바이스의 패턴의 미세화가 현저하게 진행되고 있다. 반도체 디바이스의 패턴을 미세화할 때에는, 전사용 마스크에 형성되는 마스크 패턴의 미세화에 더하여, 포토리소그래피에서 사용되는 노광 광원 파장의 단파장화가 필요로 된다. 구체적으로는, 반도체 장치 제조 시의 노광 광원으로서는, 최근에는 KrF 엑시머 레이저(파장 248㎚)로부터, ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)로 단파장화가 진행되고 있다.
또한, 전사용 마스크의 종류로서는, 종래의 투광성 기판 상에 크롬계 재료를 포함하는 차광막 패턴을 갖는 바이너리 마스크 외에, 하프톤형 위상 시프트 마스크가 알려져 있다. 이 하프톤형 위상 시프트 마스크는, 투광성 기판 상에 광 반투과막(위상 시프트막)을 갖는 구조의 것이며, 이 광 반투과막은, 실질적으로 노광에 기여하지 않는 강도의 광(예를 들어, 노광 파장에 대하여 1％∼20％)을 투과시키고, 소정의 위상차를 갖는 것이며, 예를 들어 몰리브덴 실리사이드 등의 전이 금속 실리사이드계 화합물을 포함하는 재료가 널리 사용된다. 이 하프톤형 위상 시프트 마스크는, 광 반투과막을 패터닝한 광 반투과부와, 광 반투과막이 형성되어 있지 않은 실질적으로 노광에 기여하는 강도의 광을 투과시키는 광 투과부에 의해, 광 반투과부를 투과한 광의 위상이 광 투과부를 투과한 광의 위상에 대하여 실질적으로 반전된 관계로 되도록 함으로써, 광 반투과부와 광 투과부의 경계부 근방을 통과하여 회절 현상에 의해 서로 상대의 영역에 돌아들어간 광이 서로 상쇄하도록 하여, 경계부에 있어서의 광 강도를 거의 제로로 하여 경계부의 콘트라스트 즉 해상도를 향상시키는 것이다.
그런데, 최근의 노광 광원 파장의 단파장화에 수반하여, 전사용 마스크의 반복 사용에 의한 마스크 열화가 현저해지고 있다. 특히, 상기 전이 금속 실리사이드계 재료를 사용한 위상 시프트 마스크의 경우, 노광 광원의 ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚) 조사에 의해, 투과율이나 위상차의 변화가 일어나고, 또한 선폭이 변화된다(굵어진다)는 현상이 발생하고 있다. 위상 시프트 마스크의 경우, 이와 같은 투과율, 위상차의 변화는 마스크 성능에 영향을 주는 중요한 문제이다. 투과율의 변화가 커지면 전사 정밀도가 악화됨과 함께, 위상차의 변화가 커지면, 패턴 경계부에 있어서의 위상 시프트 효과가 얻어지기 어려워져, 패턴 경계부의 콘트라스트가 저하되어, 해상도가 크게 저하되어 버린다. 또한, 선폭 변화도 포토마스크의 CD(Critical Dimension) 정밀도, 최종적으로는 전사되는 반도체 기판의 CD 정밀도를 악화시키게 된다.
일본 특허 공개 제2010-217514호 공보 일본 특허 공개 제2013-254206호 공보
본 발명자의 검토에 의하면, 이와 같은 전사용 마스크의 반복 사용에 의한 마스크 열화의 문제의 배경은 다음과 같이 추정된다. 종래는, 예를 들어 헤이즈가 발생하면 헤이즈를 제거하기 위한 세정을 행하였지만, 세정에 의한 막 감소(용출)는 피할 수 없어, 소위 세정 횟수가 마스크 수명을 결정하였다. 그러나, 최근의 헤이즈의 개선에 의해 세정 횟수가 저감되었기 때문에, 마스크의 반복 사용 기간이 연장되고, 그만큼 노광 시간도 연장되었기 때문에, 특히 ArF 엑시머 레이저 등의 단파장광에 대한 내광성의 문제가 새롭게 현재화되었다.
종래에 있어서도, 광 반투과막의 내광성을 향상시키기 위해, 예를 들어 상기 특허문헌 1에서는, 패턴이 형성된 후의 전이 금속 실리사이드계 막에, 플라스마 처리, UV 조사 처리 또는 가열 처리를 행하여, 전이 금속 실리사이드계 막의 패턴 표면에 부동태막을 형성하는 방법이 기재되어 있다. 패턴의 표면에 부동태막을 형성함으로써, 전이 금속 실리사이드계 막의 노광광에 대한 내광성을 높이려고 하고 있다.
또한, 상기 특허문헌 2에서는, 규소와 전이 금속의 총합에 있어서의 전이 금속의 비율이 9원자％ 이하이고, 또한, 질화가 불충분한 불완전 질화물막을 사용한 광 반투과막의 예가 기재되어 있다. 이 특허문헌 2에서는, 전이 금속과 질소의 결합, 전이 금속과 규소의 결합을 각각 제어하여, 노광광 조사에 수반되는 전이 금속의 산화를 방지하여, 내광성을 높이려고 하고 있다.
이와 같은 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 방법에 의하면, 노광광 조사에 수반되는 전이 금속 실리사이드계의 박막의 변질 억제 효과는 얻어진다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 부동태화된 영역의 층 두께(막 두께)를 균일하게 하는 것이 곤란하다는 과제를 갖고 있다. 부동태화된 영역의 층 두께가 균일하지 않으면, 굴절률이나 소쇠 계수가 균일하게 되지 않는다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 원하는 결합 상태로 되도록 불완전 질화물막을 성막하는 경우, 성막 시의 질소 유량이나 성막 챔버 내의 압력 제어에 대한 조건 설정이 번잡하다는 과제를 갖고 있다. 요컨대, 종래 기술에서는, 내광성을 높이는 효과는 어느 정도 얻어지지만, 안정된 내광성 향상 효과를 실현하는 것이 어렵고, 장기 사용해도 품질이 안정된 마스크를 얻는 것이 곤란하다.
따라서 본 발명은 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 첫째, 파장 200㎚ 이하의 노광광에 대한 전이 금속 실리사이드계 위상 시프트막의 내광성이 우수하고, 또한 품질 안정성이 우수한 마스크 블랭크를 제공하는 것이다. 둘째, 이 마스크 블랭크를 사용하여 제작되는 위상 시프트 마스크를 제공하는 것이며, 셋째, 이 위상 시프트 마스크를 적용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명자는, 노광 광원 파장의 단파장화에 수반하여, 포토마스크의 반복 사용에 의한 열화가 현저해진 요인을 이하와 같이 추측하였다.
본 발명자는, 반복 사용에 의해 투과율이나 위상차 변화가 발생한 위상 시프트 마스크의 광 반투과막 패턴을 조사한 결과, MoSi계 막의 표층측에 Si와 O, 약간의 Mo를 포함하는 변질층이 생겨 있고, 이것이 투과율이나 위상차의 변화, 선폭의 변화(굵어짐)의 주된 원인의 하나인 것이 판명되었다. 그리고, 이와 같은 변질층이 발생하는 이유(메커니즘)는 다음과 같이 생각된다. 즉, 종래의 스퍼터 성막된 MoSi계 막(광 반투과막)은 구조적으로는 간극이 있고, 성막 후에 어닐하였다고 해도 MoSi막의 구조의 변화가 작기 때문에, 포토마스크의 사용 과정에 있어서 이 간극에 예를 들어 대기 중의 산소(O2)나 물(H2O), 산소(O2)가 ArF 엑시머 레이저와 반응함으로써 발생하는 오존(O3) 등이 인입되어, 광 반투과막을 구성하는 Si나 Mo와 반응한다. 즉, 이와 같은 환경에서 광 반투과막을 구성하는 Si와 Mo는 노광광(특히 ArF 등의 단파장광)의 조사를 받으면 여기되어 천이 상태로 되고, Si가 산화 및 팽창함(Si보다도 SiO2의 체적이 크기 때문에)과 함께, Mo도 산화하여 광 반투과막의 표층측에 변질층이 생성된다. 그리고 포토마스크의 반복 사용에 의해, 노광광의 조사를 누적하여 받으면, Si의 산화 및 팽창이 더욱 진행됨과 함께, 산화된 Mo는 변질층 중을 확산하고, 표면에 석출되어, 예를 들어 MoO3로 되어 승화하고, 그 결과, 변질층의 두께가 점차 커지는(MoSi막 중에서의 변질층이 차지하는 비율이 커지는) 것으로 생각된다. 이와 같은 변질층이 발생하고, 또한 확대되어 가는 현상은, 광 반투과막을 구성하는 Si나 Mo의 산화 반응의 계기로 되는 이들 구성 원자가 여기되어 천이 상태로 되는 데 필요한 에너지를 갖는 ArF 엑시머 레이저 등의 단파장의 노광광의 경우에 현저하게 확인된다.
본 발명자는, 이상의 해명 사실, 고찰에 기초하여, 변질층의 발생, 확대를 억제하는 방책으로서, MoSi막 등의 위상 시프트막에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 것에 주목하고, 더욱 예의 연구를 계속한 결과, 본 발명을 완성한 것이다.
즉, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1)
파장 200㎚ 이하의 레이저 노광광이 적용되는 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 마스크 블랭크로서, 투광성 기판 상에, 위상 시프트막을 구비하고 있고, 상기 위상 시프트막은, 적어도 전이 금속과 규소를 함유하는 위상 시프트층과, 해당 위상 시프트층에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 규소층을 갖고 있고, 상기 규소층은 상기 위상 시프트층의 상기 기판측에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
(구성 2)
상기 규소층의 막 밀도는 2.1g/㎤ 이상 2.5g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 3)
상기 규소층의 막 두께는 3㎚ 이상 20㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 4)
상기 규소층의 노광광 투과율은 30％ 이상 70％ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 5)
상기 위상 시프트층은, 질소와 산소 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 6)
상기 위상 시프트층의 전이 금속은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 7)
상기 위상 시프트층의 막 두께는 100㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 8)
상기 위상 시프트막의 상기 기판과는 반대측의 표면에, 크롬을 주성분으로 하는 차광막을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 7 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 9)
상기 차광막의 상기 위상 시프트막과는 반대측의 표면에, 규소를 함유하는 하드 마스크막을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 8에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 10)
구성 1 내지 9 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크에 있어서의 상기 위상 시프트막을 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성 11)
파장 200㎚ 이하의 레이저 노광광이 적용되는 위상 시프트 마스크로서, 투광성 기판 상에, 위상 시프트막 패턴을 구비하고 있고, 상기 위상 시프트막 패턴은, 적어도 전이 금속과 규소를 함유하는 위상 시프트층과, 해당 위상 시프트층에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 규소층을 갖고 있고, 상기 규소층은 상기 위상 시프트층의 상기 기판측에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
(구성 12)
구성 10에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크 또는 구성 11에 기재된 위상 시프트 마스크를 사용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 패턴 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
본 발명의 마스크 블랭크에 의하면, 투광성 기판 상에 위상 시프트막을 구비하고, 해당 위상 시프트막은, 적어도 전이 금속과 규소를 함유하는 위상 시프트층과, 해당 위상 시프트층에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 규소층을 갖고 있고, 상기 규소층은 상기 위상 시프트층의 기판측에 접하여 형성되어 있다. 이에 의해, 규소층이 위상 시프트층의 하층(기판측, 즉 노광측)에 존재하게 되고, 이 마스크 블랭크를 사용하여 제작된 위상 시프트 마스크에 있어서, 위상 시프트층에는 감쇠한 노광광이 조사되게 되기 때문에, 위상 시프트층에 포함되는 전이 금속이 노광광에 의해 여기되기 어려워지므로, 전이 금속 실리사이드를 포함하는 위상 시프트층의 산화, 변질을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 파장 200㎚ 이하의 노광광에 대한 전이 금속 실리사이드계 위상 시프트막의 내광성이 우수하고, 또한 품질 안정성이 우수한 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.
또한, 이와 같은 본 발명의 마스크 블랭크를 사용하여 제작되는 위상 시프트 마스크에 의하면, 상기와 같이 파장 200㎚ 이하의 노광광에 대한 전이 금속 실리사이드계 위상 시프트막의 내광성이 우수하고, 또한 품질 안정성이 우수하다.
또한, 이 위상 시프트 마스크를 사용한 패턴 전사에 의해, 패턴 정밀도가 우수한 고품질의 반도체 장치를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마스크 블랭크의 일 실시 형태의 단면 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마스크 블랭크의 다른 실시 형태의 단면 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마스크 블랭크의 그 밖의 실시 형태의 단면 개략도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 일 제조 공정을 도시하는 단면 개략도이다.
도 4b는 본 발명에 따른 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 일 제조 공정을 도시하는 단면 개략도이다.
도 4c는 본 발명에 따른 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 일 제조 공정을 도시하는 단면 개략도이다.
도 4d는 본 발명에 따른 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 일 제조 공정을 도시하는 단면 개략도이다.
도 4e는 본 발명에 따른 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 일 제조 공정을 도시하는 단면 개략도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 일 제조 공정(도 4e의 계속)을 도시하는 단면 개략도이다.
도 5b는 본 발명에 따른 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 일 제조 공정을 도시하는 단면 개략도이다.
도 5c는 본 발명에 따른 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 일 제조 공정을 도시하는 단면 개략도이다.
도 5d는 본 발명에 따른 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 일 제조 공정을 도시하는 단면 개략도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 발명자는, 변질층의 발생, 확대를 억제하는 방책으로서, MoSi막 등의 위상 시프트막에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 것에 주목하여 예의 검토한 결과, 이하의 구성을 갖는 본 발명에 의해 상기의 과제를 해결할 수 있는 것을 발견한 것이다.
즉, 본 발명은 상기 구성 1에 있는 바와 같이, 파장 200㎚ 이하의 레이저 노광광이 적용되는 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 마스크 블랭크로서, 투광성 기판 상에, 위상 시프트막을 구비하고 있고, 상기 위상 시프트막은, 적어도 전이 금속과 규소를 함유하는 위상 시프트층과, 해당 위상 시프트층에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 규소층을 갖고 있고, 상기 규소층은 상기 위상 시프트층의 상기 기판측에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크에 관한 것이다. 본 발명의 마스크 블랭크는, 위상 시프트 마스크 중에서도, 특히 하프톤형 위상 시프트 마스크의 제작에 적합하다.
도 1은 본 발명에 따른 마스크 블랭크의 일 실시 형태를 도시하는 단면 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크 블랭크(10)의 일 실시 형태는, 투광성 기판(1) 상에 위상 시프트막(2)을 구비한 구조를 갖는다. 여기서, 상기 위상 시프트막(2)은 적어도 전이 금속과 규소를 함유하는 위상 시프트층(22)과, 해당 위상 시프트층(22)에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 규소층(21)을 갖고 있고, 상기 규소층(21)은 상기 위상 시프트층의 기판(1)측에 접하여 형성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 투광성 기판(1) 상에 규소층(21), 위상 시프트층(22)이 이 순서로 적층된 위상 시프트막(2)을 갖고 있다.
여기서, 상기 마스크 블랭크(10)에 있어서의 투광성 기판(1)으로서는, 반도체 장치 제조용의 전사용 마스크에 사용되는 기판이면 특별히 한정되지 않는다. 위상 시프트형 마스크용의 마스크 블랭크에 사용하는 경우, 사용하는 노광 파장에 대하여 투명성을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않고, 합성 석영 기판이나, 그 밖의 각종 유리 기판(예를 들어, 소다석회 유리, 알루미노실리케이트 유리 등)이 사용된다. 이 중에서도 합성 석영 기판은, 미세 패턴 형성에 유효한 ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚) 또는 그것보다도 단파장의 영역에서 투명성이 높으므로, 특히 바람직하게 사용된다.
본 발명에서는, 상기 위상 시프트막(2)은 규소층(21)과 위상 시프트층(22)의 적층 구조로 되어 있다. 그리고, 상기 규소층(21)은 상기 위상 시프트층(22)의 하층(기판측)에 존재하고 있다.
상기 위상 시프트층(22)은 적어도 전이 금속과 규소를 함유하는 재료로 형성되지만, 본 발명에 적용 가능한 상기 위상 시프트층(22)의 구성은 특별히 한정될 필요는 없고, 예를 들어 종래부터 사용되고 있는 위상 시프트형 마스크에 있어서의 위상 시프트막의 구성을 적용할 수 있다.
이와 같은 위상 시프트층(22)의 예로서는, 예를 들어 전이 금속 및 규소를 포함하는 금속 실리사이드를 함유하는 광 반투과막, 혹은 전이 금속과 규소에, 막의 광학 특성, 물성(에칭 레이트, 다른 막(층)과의 에칭 선택성 등) 등을 개량하기 위해 산소, 질소 혹은 탄소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유시킨 전이 금속 실리사이드계 재료를 함유하는 광 반투과막을 바람직하게 들 수 있다.
상기 전이 금속으로서는, 예를 들어 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐, 티타늄, 크롬, 니켈, 바나듐, 지르코늄, 루테늄, 로듐 등을 들 수 있다. 이 중에서도 특히 몰리브덴이 적합하다. 전이 금속이 몰리브덴인 경우, 종래의 위상 시프트막의 노광광에 의한 변질의 문제가 현저하게 발생하기 때문에, 본 발명의 작용 효과가 특히 발휘된다.
상기의 적어도 전이 금속과 규소를 함유하는 재료로서는, 구체적으로는, 전이 금속 실리사이드 또는 전이 금속 실리사이드의 질화물, 산화물, 탄화물, 산질화물, 탄산화물, 혹은 탄산질화물을 포함하는 재료가 적합하다.
또한, 본 발명에 있어서는, 상기 위상 시프트층(22)이 단층 구조, 혹은, 저투과율층과 고투과율층을 포함하는 적층 구조 중 어느 것에도 적용할 수 있다.
상기 위상 시프트층(22)의 바람직한 막 두께는, 재질에 따라서도 상이하지만, 특히 위상 시프트 기능, 광 투과율의 관점에서 적절히 조정되는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서는, 상기 위상 시프트막(2)이 규소층(21)과 위상 시프트층(22)의 적층 구조를 포함하기 때문에, 규소층(21)의 위상차, 광 투과율도 고려하여, 위상 시프트막(2) 전체의 위상 시프트 기능, 광 투과율의 관점에서도, 상기 위상 시프트층(22)의 막 두께를 조정하는 것이 바람직하다. 통상은, 예를 들어 100㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 80㎚ 이하의 범위인 것이 적합하다.
또한, 상기 위상 시프트층(22)의 하층(기판측, 바꿔 말하면 노광측)에 위치하는 상기 규소층(21)은 위상 시프트층(22)에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 기능을 갖고 있다.
상기 규소층(21)이 위상 시프트층(22)의 기판측, 즉 노광광이 조사되는 측에 존재함으로써, 이 마스크 블랭크를 사용하여 제작된 위상 시프트 마스크에 있어서, 위상 시프트층(22)에는 감쇠한 노광광이 조사되게 되기 때문에, 위상 시프트층(22)에 포함되는 전이 금속이 노광광에 의해 여기되기 어려워져, 전이 금속 실리사이드를 포함하는 위상 시프트층(22)의 산화, 변질을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 파장 200㎚ 이하의 노광광에 대한 전이 금속 실리사이드계 위상 시프트막의 내광성이 우수하고, 또한 품질 안정성이 우수한 마스크 블랭크를 얻을 수 있다.
또한, 규소층인 것에 의해 투광성 기판(1)(예를 들어 합성 석영 유리)과의 드라이 에칭 선택성도 확보된다.
또한, 여기에서 말하는 「규소층」이란, 박막 형성 단계에서 불가피하게 인입된 불순물 원소의 함유나, 성막 후의 경시 변화에 의해 인입된 불순물 원소의 함유는 허용되는 것이다. 예를 들어, 스퍼터링법에 의해 규소층을 형성하는 경우, 타깃에 포함되는 불순물 성분이나, 성막 과정에서 박막에 인입된 희가스 성분, 그 밖에, 성막 후의 경시 변화에 의해 상층의 실리사이드막이나 하지의 기판에서 유래되는 성분이 약간 혼입된 상태의 층은, 본 발명에 있어서의 「규소층」에 포함되는 개념이다. 요컨대, 의도적으로 규소 외에 다른 성분을 함유하는 규소 화합물층을 형성하고 있지 않은 경우에는, 본 발명의 구성에 포함된다.
상기 규소층(21)의 막 밀도는 2.1g/㎤ 이상인 것이 바람직하고, 2.2g/㎤ 이상인 것이 보다 바람직하다. 막 밀도가 2.1g/㎤ 미만인 경우에는, Si층에 공극이 증가해 버리기 때문에, 인접하는 기판이나 상층으로부터 산소 등의 성분을 수용해 버릴 우려가 발생한다. 또한, 막 밀도가 2.5g/㎤를 초과하면, 규소층(21)이 과밀해져, 드라이 에칭을 행할 때의 에칭 시간이 너무 길어져 버리는 문제가 있다. 따라서, 바람직한 막 밀도는 2.1g/㎤ 이상 2.5g/㎤ 이하이고, 보다 바람직하게는 2.2g/㎤ 이상 2.3g/㎤ 이하이다. 또한, 막 밀도는, X선 반사율 측정법(XRR법) 등 공지의 방법에 의해 측정할 수 있다(이후, 마찬가지임).
또한, 상기 규소층(21)의 막 두께는, 특별히 제약될 필요는 없지만, 본 실시 형태에 있어서는, 예를 들어 3㎚ 이상 20㎚ 이하의 범위인 것이 적합하다. 막 두께가 3㎚ 미만이면, 위상 시프트층(22)에 조사되는 노광광을 감쇠시켜, 위상 시프트층(22)의 변질을 억제하는 효과가 충분히 발휘되지 않을 우려가 있다. 한편, 막 두께가 20㎚를 초과하면, 위상 시프트층(22)에 조사되는 노광광 에너지의 감쇠량이 커져, 반도체 장치 제조 시의 패턴 전사에 영향을 미칠 우려가 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 상기 위상 시프트막(2) 전체의 광학 특성은, 특히 위상 시프트 기능, 광 투과율의 관점에서 조정될 필요가 있지만, 본 발명의 규소층(21)은 굴절률이 작아, 상층의 위상 시프트층(22)에 있어서의 위상차에 미치는 영향은 비교적 작다. 그 때문에, 주로 규소층(21)의 광 투과율을 고려하여, 상기 위상 시프트막(2)[혹은 상기 위상 시프트층(22)]의 막 설계를 행하는 것이 바람직하다.
상기 규소층(21)의 노광광 투과율은, 막 두께에 따라서도 상이하지만, 예를 들어 30％ 이상 70％ 이하인 것이 바람직하다. 이 범위이면, 상층의 위상 시프트층(22)의 노광광 투과율을 조정하기 쉬워진다.
상기 위상 시프트막(2)은 노광광에 대한 투과율이 2％ 이상인 것이 요구된다. 위상 시프트막(2)의 내부를 투과한 노광광과 공기 중을 투과한 노광광 사이에서 충분한 위상 시프트 효과를 발생시키기 위해서는, 노광광에 대한 투과율이 적어도 2％는 필요하다. 위상 시프트막(2)의 노광광에 대한 투과율은, 3％ 이상이면 바람직하고, 4％ 이상이면 보다 바람직하다. 한편, 위상 시프트막(2)의 노광광에 대한 투과율은, 30％ 이하이면 바람직하고, 20％ 이하이면 보다 바람직하고, 10％ 이하이면 더욱 바람직하다.
위상 시프트막(2)은 적절한 위상 시프트 효과를 얻기 위해, 투과하는 ArF 노광광에 대해, 이 위상 시프트막(2)의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 광과의 사이에서 발생하는 위상차가 150도 이상 180도 이하의 범위로 되도록 조정되어 있는 것이 요구된다. 위상 시프트막(2)에 있어서의 상기 위상차는, 155도 이상인 것이 바람직하고, 160도 이상이면 보다 바람직하다. 한편, 위상 시프트막(2)에 있어서의 상기 위상차는 179도 이하인 것이 바람직하고, 177도 이하이면 보다 바람직하다. 위상 시프트막(2)에 패턴을 형성할 때의 드라이 에칭 시에, 투광성 기판(1)이 미소하게 에칭되는 것에 의한 위상차의 증가 영향을 작게 하기 위해서이다. 또한, 최근의 노광 장치에 의한 위상 시프트 마스크에의 노광광의 조사 방식이, 위상 시프트막(2)의 막면의 수직 방향에 대하여 소정 각도로 경사진 방향으로부터 노광광을 입사시키는 것이 증가되어 가고 있기 때문이기도 하다.
도 1에 도시한 마스크 블랭크(10)와 같은 투광성 기판(1) 상에, 규소층(21), 위상 시프트층(22)이 순서대로 적층된 적층막을 포함하는 위상 시프트막(2)을 형성하는 방법은 특별히 제약될 필요는 없지만, 그 중에서도 스퍼터링 성막법을 바람직하게 들 수 있다. 스퍼터링 성막법에 의하면, 균일하고 막 두께가 일정한 막을 형성할 수 있으므로 적합하다.
또한, 본 실시 형태의 마스크 블랭크(10)에 있어서, 투광성 기판(1)과 위상 시프트막(2) 사이에, 본 발명에 의한 작용 효과를 손상시키지 않는 한에 있어서, 다른 구성층을 갖고 있어도 된다. 이와 같은 구성층으로서는, 예를 들어 불소계 가스에 의해 에칭되지 않는 Cr계 재료를 포함하는 에칭 스토퍼층을 들 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 마스크 블랭크의 다른 실시 형태를 도시하는 단면 개략도이다.
본 발명에 따른 마스크 블랭크는, 도 2에 도시된 바와 같이, 투광성 기판(1) 상에, 상기 규소층(21)과 위상 시프트층(22)의 적층을 포함하는 위상 시프트막(2)을 갖고, 이 위상 시프트막(2) 상에, 차광막(3)과 하드 마스크막(4)을 더 형성한 구성의 마스크 블랭크(11)로 해도 된다. 예를 들어, 마스크 주변 영역에 차광대를 구비한 하프톤형 위상 시프트 마스크의 제작에 사용할 수 있다.
상기 투광성 기판(1), 규소층(21)과 위상 시프트층(22)의 적층을 포함하는 위상 시프트막(2)에 대해서는 이미 설명한 대로이므로, 여기에서는 중복된 설명은 생략한다.
본 실시 형태의 마스크 블랭크(11)에 있어서, 상기 차광막(3)은 하드 마스크막(4)의 패턴을 가능한 한 충실하게 위상 시프트막(2)에 전사할 목적으로 형성되어 있다.
상기 차광막(3)은 전이 금속 실리사이드계 재료로 형성되어 있는 위상 시프트층(22)과의 에칭 선택성을 확보하기 위해, 크롬을 함유하는 재료로 형성된다.
상기 크롬을 함유하는 재료로서는, 예를 들어 크롬(Cr) 단체, 혹은 크롬에 산소, 질소, 탄소 등의 원소를 첨가한 크롬 화합물(예를 들어 CrN, CrC, CrO, CrON, CrCN, CrOC, CrOCN 등)을 들 수 있다.
상기 차광막(3)을 형성하는 크롬을 함유하는 재료에 몰리브덴, 인듐 및 주석 중 1 이상의 원소를 함유시켜도 된다. 몰리브덴, 인듐 및 주석 중 1 이상의 원소를 함유시킴으로써, 염소계 가스와 산소 가스의 혼합 가스에 대한 에칭 레이트를 보다 빠르게 할 수 있다.
상기 위상 시프트층(22)(특히 표층 부분)을 형성하는 재료와의 사이에서 드라이 에칭에 대한 에칭 선택성이 얻어지는 것이면, 상기 차광막(3)을 전이 금속과 규소를 함유하는 재료로 형성해도 된다. 전이 금속과 규소를 함유하는 재료는 차광 성능이 높아, 차광막(3)의 두께를 얇게 하는 것이 가능해지기 때문이다. 차광막(3)에 함유시키는 전이 금속으로서는, 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 하프늄(Hf), 니켈(Ni), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 아연(Zn), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd) 등 중 어느 하나의 금속 또는 이들 금속의 합금을 들 수 있다. 차광막(3)에 함유시키는 전이 금속 원소 이외의 금속 원소로서는, 알루미늄(Al), 인듐(In), 주석(Sn) 및 갈륨(Ga) 등을 들 수 있다.
한편, 상기 차광막(3)을 위상 시프트막(2)측으로부터 크롬을 함유하는 재료를 포함하는 층과 전이 금속과 규소를 함유하는 재료를 포함하는 층이 이 순서로 적층된 구조를 구비해도 된다. 이 경우에 있어서의 크롬을 함유하는 재료 및 전이 금속과 규소를 함유하는 재료의 구체적인 사항에 대해서는, 상기의 차광막(3)의 경우와 마찬가지이다.
상기 차광막(3)은 단층 구조여도, 적층 구조여도 된다. 예를 들어, 차광층과 표면 반사 방지층의 2층 구조나, 이면 반사 방지층을 더 추가한 3층 구조로 할 수 있다. 도 3은 상기 차광막(3)을 차광막 하층(3A), 차광막 중간층(3B), 차광막 상층(3C)의 3층 구조로 구성한 실시 형태의 마스크 블랭크(12)를 도시하고 있다.
상기 차광막(3)의 막 두께는 특별히 제약될 필요는 없지만, 소정의 차광성을 확보하는 관점에서, 통상 예를 들어 30㎚ 이상 80㎚ 이하의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 차광막(3)은 위상 시프트막(2)의 적층 구조에서의 노광광에 대한 광학 농도(OD)가 2.0보다도 큰 것이 요구되고, 2.5 이상이면 바람직하고, 2.8 이상이면 보다 바람직하고, 3.0 이상이면 더욱 바람직하다.
또한, 상기 하드 마스크막(4)은 바로 아래의 차광막(3)과 에칭 선택성이 높은 소재인 것이 필요하지만, 본 실시 형태에서는 특히 하드 마스크막(4)에 규소를 함유하는 소재를 선택함으로써, 크롬계의 소재를 포함하는 차광막(3)과의 높은 에칭 선택성을 확보할 수 있기 때문에, 레지스트막의 박막화뿐만 아니라 하드 마스크막(4)의 막 두께도 얇게 하는 것이 가능하다. 따라서, 마스크 블랭크 표면에 형성된 전사 패턴을 갖는 레지스트 패턴의 하드 마스크막(4)에의 전사 정밀도가 향상된다.
상기 하드 마스크막(4)은 규소(Si)를 함유하는 재료를 사용할 수 있다. 하드 마스크막(4)에 적합한 규소(Si)를 함유하는 재료로서는, 규소(Si)에, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B) 및 수소(H)로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료를 들 수 있다. 또한, 이 외의 하드 마스크막(4)에 적합한 규소(Si)를 함유하는 재료로서는, 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. 또한, 이 전이 금속으로서는, 예를 들어 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 코발트(Co), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 루테늄(Ru), 주석(Sn)을 들 수 있다.
이와 같은 하드 마스크막(4)을 구성하는 재료의 구체예로서는, 산화실리콘(SiO2), 산화질화실리콘(SiON), 산화탄탈륨(TaO), 산화질화탄탈륨(TaON), 붕화산화탄탈륨(TaBO) 및 붕화산화질화탄탈륨(TaBON)을 들 수 있다.
또한, 규소와 산소를 함유하는 재료로 형성된 하드 마스크막(4)은 유기계 재료의 레지스트막과의 밀착성이 낮은 경향이 있기 때문에, 하드 마스크막(4)의 표면을 HMDS(Hexamethyldisilazane) 처리를 실시하여, 표면의 밀착성을 향상시키는 것이 바람직하다.
상기 하드 마스크막(4)의 막 두께는 특별히 제약될 필요는 없지만, 적어도 바로 아래의 차광막(3)의 에칭이 완료되기 전에 소실되지 않을 정도의 막 두께가 필요하다. 한편, 하드 마스크막(4)의 막 두께가 두꺼우면, 바로 위의 레지스트 패턴을 박막화하는 것이 곤란하다. 이와 같은 관점에서, 예를 들어 2㎚ 이상 20㎚ 이하의 범위인 것이 바람직하다.
상기 차광막(3) 및 상기 하드 마스크막(4)을 형성하는 방법에 대해서도 특별히 제약될 필요는 없지만, 그 중에서도 스퍼터링 성막법을 바람직하게 들 수 있다. 스퍼터링 성막법에 의하면, 균일하고 막 두께가 일정한 막을 형성할 수 있으므로 적합하다.
도 2에 도시한 마스크 블랭크(11) 및 도 3에 도시한 마스크 블랭크(12)에 있어서도, 투광성 기판(1)과 위상 시프트막(2) 사이에, 전술과 마찬가지의 다른 구성층을 갖고 있어도 된다.
또한, 도 1∼도 3에는 도시하지 않지만, 마스크 블랭크의 표면에 레지스트막을 갖는 형태의 것도 본 발명의 마스크 블랭크에 포함된다.
한편, 본 발명의 실시 형태의 변형예로서, 투광성 기판(1) 상에, 규소층(21)과 SiN계 재료를 포함하는 위상 시프트층(22)이 순서대로 적층된 구조의 위상 시프트막(2)을 구비한 마스크 블랭크(10)를 들 수 있다. SiN계 재료의 박막은, MoSi계 재료의 박막에 비해, ArF 내광성이 대폭 높다. SiN계 재료의 박막에 전사 패턴을 형성한 후, ArF 엑시머 레이저의 노광광(이하, ArF 노광광이라고도 함)을 적산 조사하였을 때에 발생하는 패턴의 폭의 CD 변화(굵어짐)는 종래의 MoSi계 재료의 박막의 경우에 비해 크게 억제되어 있다. 그러나, 위상 시프트 마스크의 한층 더한 장수명화가 요망되고 있다.
Si3N4는 화학양론적으로 안정된 재료이며, ArF 노광광에 대한 내광성(이하, ArF 내광성이라고도 함)도 규소와 질소를 포함하는 재료 중에서 우위성이 높다. Si3N4는, 질소 함유량이 적은 SiNx에 비해, ArF 노광광의 파장에 있어서의 굴절률 n이 크기 때문에, 위상 시프트막의 재료에 Si3N4를 적용한 경우, ArF 노광광에 대하여 소정의 위상차를 부여하기 위해 필요한 막 두께를 얇게 할 수 있다. 이후, 간단히 굴절률 n으로 기술하고 있는 경우, ArF 노광광의 파장에 대한 굴절률 n을 의미하는 것으로 하고, 간단히 소쇠 계수 k로 기술하고 있는 경우, ArF 노광광의 파장에 대한 소쇠 계수 k를 의미하는 것으로 한다.
ArF 내광성에서 문제가 되는 위상 시프트 패턴의 CD 변화는, 위상 시프트막의 내부에 ArF 노광광이 입사하였을 때에 그 위상 시프트막을 구성하는 원소를 광 여기시켜 버리는 것이 최대의 요인이라고 생각되고 있다. MoSi계 재료의 박막의 경우, 전이 금속의 몰리브덴(Mo)이 광 여기되기 쉽고, 이것에 기인하여 표면으로부터의 규소(Si)의 산화가 대폭 진행되어, 패턴의 체적이 크게 팽창한다. 이 때문에, MoSi계 재료의 위상 시프트막은, ArF 노광광의 조사 전후에서의 CD 변화(굵어짐)가 현저하다. SiN계 재료의 위상 시프트막의 경우, 전이 금속을 함유하고 있지 않기 때문에, ArF 노광광의 조사 전후에서의 CD 변화는 비교적 작다. 그러나, 위상 시프트막 중의 규소도 전이 금속만큼 현저하지는 않지만, ArF 노광광의 조사에 의해 광 여기된다.
위상 시프트 마스크를 제조하기 위한 마스크 블랭크의 위상 시프트막은, 아몰퍼스 또는 미결정 구조로 되는 성막 조건에서 스퍼터 성막된다. 아몰퍼스 또는 미결정 구조의 박막 중의 Si3N4는, 결정막 중의 Si3N4보다도 결합 상태가 약하다. 이 때문에, 아몰퍼스 또는 미결정 구조의 Si3N4의 위상 시프트막은, ArF 노광광의 조사에 의해 막 중의 규소가 광 여기되기 쉽다. 위상 시프트막을 Si3N4의 결정막으로 하면, 막 중의 규소가 광 여기되는 것을 억제할 수 있다. 그러나, 결정막에 드라이 에칭으로 전사 패턴을 형성하면, 그 패턴 측벽의 러프니스는, 전사 패턴으로서 허용되는 LER(Line Edge Roughness)을 대폭 초과할 만큼 나빠지기 때문에, 결정막은 위상 시프트막에 적용할 수는 없다.
Si3N4는 굴절률 n이 큰 반면, ArF 노광광의 파장에 있어서의 소쇠 계수 k는 대폭 작은 재료이다. 이 때문에, 위상 시프트막을 Si3N4로 형성하고, 소정의 위상차를 180도보다 약간 작아지도록 설계하고자 하면, 투과율이 20％보다 약간 작은 정도의 높은 투과율의 것밖에 만들 수 없다. SiN계 재료의 질소 함유량을 내리면, 소정의 위상차와 소정의 투과율의 위상 시프트막을 만드는 것은 가능하지만, 당연히 질소 함유량의 저하와 함께 ArF 내광성도 저하되어 간다. 이 때문에, Si3N4를 포함하는 위상 시프트막보다도 낮은 투과율의 위상 시프트막으로 하는 경우에는, 위상 시프트막을 Si3N4를 포함하는 층과 투과율을 조정하기 위한 층의 적층 구조로 할 필요가 있다. 그러나, 투과율을 조정하는 층을 단순히 형성한 경우, 그 층의 ArF 내광성은 높지 않기 때문에, 한층 더한 장수명의 위상 시프트 마스크를 완성 시킬 수는 없다.
이들의 것을 고려한 결과, 변형예의 마스크 블랭크(10)는 이하의 구성을 구비하는 것이 바람직하다는 결론에 이르렀다. 즉, 투광성 기판(1) 상에 위상 시프트막(2)을 구비한 마스크 블랭크(10)로서, 위상 시프트막(2)은 ArF 엑시머 레이저 노광광을 2％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능과, 위상 시프트막(2)을 투과한 상기 노광광에 대하여 상기 위상 시프트막(2)의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 노광광과의 사이에서 150도 이상 180도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖고, 위상 시프트막(2)은 투광성 기판(1)측으로부터 규소층(21)과 위상 시프트층(22)이 이 순서로 적층된 구조를 포함하고, 위상 시프트층(22)은, 그 표층 부분을 제외하고, 규소 및 질소를 포함하는 재료, 또는 규소 및 질소를 포함하는 재료에 산소를 제외한 비금속 및 반금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성되고, 위상 시프트층(22)은 규소층(21)보다도 두께가 두꺼운 것을 특징으로 하는 것이다.
이 변형예의 마스크 블랭크는, 투광성 기판(1)측에 위상 시프트막(2)의 규소층(21)이 배치되어 있다. 이에 의해, SiN계 재료만으로 위상 시프트막(2)을 구성한 경우에 비해, 투광성 기판(1)측의 위상 시프트막(2)의 표면으로부터 입사하는 노광광에 대한 반사율(이하, 이면 반사율이라고도 함)을 높일 수 있다. 그리고, 규소층(21)의 내부에 입사하는 ArF 노광광의 광 강도가 저감되기 때문에, 규소층(21) 및 위상 시프트층(22)의 내부에서의 규소의 광 여기의 발생을 저감할 수 있다. 이들 작용에 의해, 위상 시프트막(2)의 전체에서의 ArF 내광성을 대폭 높일 수 있다.
규소층(21)은 SiN계 재료의 위상 시프트층(22)에 비해, 층 내를 투과하는 ArF 노광광을 감쇠시키는 기능이 높다. 이 때문에, 위상 시프트층(22)의 질소 함유량을 높게 해도, 위상 시프트막(2)의 전체의 노광광에 대한 위상차를 상기의 범위 내로 함과 함께, 노광광에 대한 투과율을 10％ 이하로 할 수 있다. 이 변형예에 있어서의 규소층(21)에 관한 다른 사항(막 밀도 등)에 대해서는, 상기 각 실시 형태에 있어서의 규소층(21)과 마찬가지이다.
이 변형예의 위상 시프트층(22)은, 막 밀도가 2.5g/㎤보다도 큰 것이 바람직하고, 2.6g/㎤ 이상이면 보다 바람직하다. 막 밀도가 2.5g/㎤ 미만인 경우에는, SiN막에 공극이 증가해 버리기 때문에, 대기 중 등으로부터 산소 등의 성분을 수용해 버릴 우려가 발생한다. 또한, 위상 시프트층(22)의 막 밀도가 3.0g/㎤를 초과하면, 막 내의 Si-N 결합이 너무 치밀해져, 드라이 에칭을 행할 때의 에칭 시간이 너무 길어져 버리는 문제가 있다. 위상 시프트층(22)의 막 밀도는 3.0g/㎤ 이하이면 바람직하고, 2.9g/㎤ 이하이면 보다 바람직하다.
이 변형예의 규소층(21)의 두께는, 위상 시프트막(2)에 요구되는 상기의 조건을 만족시킬 수 있는 범위에서, 최대한 얇게 하는 것이 요망된다. 규소층(21)의 두께는 12㎚ 미만이면 바람직하고, 11㎚ 이하이면 보다 바람직하고, 10㎚ 이하이면 더욱 바람직하다. 또한, 특히 위상 시프트막(2)의 이면 반사율의 점을 고려하면, 규소층(21)의 두께는 3㎚ 이상인 것이 바람직하고, 4㎚ 이상이면 보다 바람직하고, 5㎚ 이상이면 더욱 바람직하다.
이 변형예의 위상 시프트층(22)은 ArF 내광성이 상대적으로 높은 재료로 형성되기 때문에, 위상 시프트막(2)에 요구되는 상기의 조건을 만족시킬 수 있는 범위에서, 위상 시프트막(2)의 전체의 막 두께에 대한 위상 시프트층(22)의 두께의 비율을 최대한 크게 하는 것이 요망된다. 위상 시프트층(22)의 두께는, 규소층(21)의 두께의 5배 이상인 것이 바람직하고, 5.5배 이상이면 보다 바람직하고, 6배 이상이면 더욱 바람직하다. 또한, 위상 시프트층(22)의 두께는, 규소층(21)의 두께의 10배 이하이면 보다 바람직하다. 위상 시프트층(22)의 두께는 80㎚ 이하이면 바람직하고, 70㎚ 이하이면 보다 바람직하고, 65㎚ 이하이면 더욱 바람직하다. 또한, 위상 시프트층(22)의 두께는, 50㎚ 이상인 것이 바람직하고, 55㎚ 이상이면 보다 바람직하다.
이 변형예의 위상 시프트층(22)은 그 표층 부분을 제외하고, 규소 및 질소를 포함하는 재료, 또는 규소 및 질소를 포함하는 재료에 산소를 제외한 비금속 원소 및 반금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성된다. 위상 시프트층(22)의 표층 부분이란, 위상 시프트층(22)의 규소층(21)측과는 반대측의 표층 부분을 말한다. 성막 장치에 의해 투광성 기판(1) 상에 위상 시프트막(2)을 완전히 성막한 후, 막 표면의 세정 처리가 행해진다. 이 위상 시프트층(22)의 표층 부분은, 세정 처리 시에 세정액이나 린스액에 노출되기 때문에, 성막 시의 조성에 관계없이 산화가 진행되는 것을 피하기 어렵다. 또한, 위상 시프트막(2)이 대기 중에 노출되는 것이나 대기 중에서 가열 처리를 행한 것에 의해서도 위상 시프트층(22)의 표층 부분의 산화가 진행된다. 상기한 바와 같이, 위상 시프트층(22)은 굴절률 n이 높은 재료일수록 바람직하다. 재료 중의 산소 함유량이 증가함에 따라서 굴절률 n은 저하되는 경향이 있기 때문에, 표층 부분을 제외하고, 성막 시에 있어서 위상 시프트층(22)에 산소를 적극적으로 함유시키는 것은 하지 않는다(산소 함유량은, X선 광전자 분광법 등에 의한 조성 분석을 행하였을 때에 검출 하한값 이하). 이들로부터, 위상 시프트층(22)의 표층 부분은, 표층 부분을 제외한 위상 시프트층(22)을 형성하는 재료에 산소를 첨가한 재료로 형성되게 된다.
이 변형예의 위상 시프트층(22)의 표층 부분은, 다양한 산화 처리에 의해 형성해도 된다. 표층을 안정된 산화층으로 하는 것이 가능하기 때문이다. 이 산화 처리로서는, 예를 들어 대기 등의 산소를 함유하는 기체 중에 있어서의 가열 처리, 산소를 함유하는 기체 중에 있어서의 플래시 램프 등에 의한 광 조사 처리, 오존이나 산소 플라스마를 위상 시프트층(22)의 표면에 접촉시키는 처리 등을 들 수 있다. 특히, 위상 시프트막(2)의 막 응력을 저감하는 작용도 동시에 얻어지는 가열 처리나 플래시 램프 등에 의한 광 조사 처리를 사용하는 것이 바람직하다. 위상 시프트층(22)의 표층 부분은, 두께가 1㎚ 이상인 것이 바람직하고, 1.5㎚ 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 위상 시프트층(22)의 표층 부분은, 두께가 5㎚ 이하인 것이 바람직하고, 3㎚ 이하이면 보다 바람직하다.
이 변형예의 위상 시프트층(22)에는, ArF 노광광에 대한 내광성이 저하되는 요인으로 될 수 있는 전이 금속은 함유하지 않는다. 전이 금속을 제외한 금속 원소에 대해서도, ArF 노광광에 대한 내광성이 저하되는 요인으로 될 수 있을 가능성은 부정할 수 없기 때문에, 함유시키지 않는 것이 바람직하다. 위상 시프트층(22)은 규소 및 질소에 더하여, 어느 것의 반금속 원소를 함유해도 된다. 이 반금속 원소 중에서도, 붕소, 게르마늄, 안티몬 및 텔루륨으로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유시키면, 스퍼터링 타깃으로서 사용하는 규소의 도전성을 높이는 것을 기대할 수 있기 때문에, 바람직하다.
또한, 이 변형예의 위상 시프트층(22)은 규소 및 질소에 더하여, 산소 이외의 비금속 원소를 함유해도 된다. 이 비금속 원소 중에서도, 탄소, 불소 및 수소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유시키면 바람직하다. 이 비금속 원소에는, 헬륨(He), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr) 및 크세논(Xe) 등의 희가스도 포함된다. 위상 시프트층(22)은 굴절률 n이 높은 재료일수록 바람직하고, 규소계 재료는 질소 함유량이 많아질수록 굴절률 n이 높아지는 경향이 있다. 위상 시프트층(22)을 형성하는 재료 중의 질소 함유량은, 50원자％보다도 큰 것이 바람직하고, 52원자％ 이상이면 보다 바람직하고, 55원자％ 이상이면 더욱 바람직하다.
이 변형예의 마스크 블랭크에 있어서의, 투광성 기판(1), 차광막(3) 및 하드 마스크막(4)에 관한 사항에 대해서는, 상기의 각 실시 형태의 마스크 블랭크(10)의 경우와 마찬가지이다.
본 발명은 상기의 본 발명에 따른 마스크 블랭크로부터 제작되는 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법에 대해서도 제공하는 것이다.
도 4a∼도 4e 및 도 5a(도 4e의 계속)∼도 5d는, 본 발명의 마스크 블랭크를 사용한 위상 시프트 마스크의 제조 공정을 도시하는 마스크 블랭크 등의 단면 개략도이다. 또한, 여기에서는 전술한 도 2에 도시한 실시 형태의 마스크 블랭크(11)를 사용하여 설명한다.
먼저, 마스크 블랭크(11)의 표면에, 스핀 도포법에 의해, 전자선 묘화용의 레지스트막(5)을 형성한다(도 4a 참조).
다음에, 이 레지스트막(5)에 대하여, 소정의 패턴을 전자선 묘화하고, 묘화 후, 현상함으로써, 소정의 레지스트 패턴(5a)을 형성한다(도 4b 참조). 이 레지스트 패턴(5a)은 최종적인 전사 패턴으로 되는 위상 시프트막(2)에 형성되어야 할 원하는 디바이스 패턴을 갖는다.
다음에, 마스크 블랭크의 하드 마스크막(4) 상에 형성된 상기 레지스트 패턴(5a)을 마스크로 하여, 불소계 가스를 사용한 드라이 에칭에 의해, 하드 마스크막(4)에, 위상 시프트막(2)에 형성되는 패턴에 대응하는 하드 마스크막 패턴(4a)을 형성한다(도 4c 참조).
다음에, 상기 레지스트 패턴(5a)을 제거한 후, 상기 하드 마스크막 패턴(4a)을 마스크로 하여, 염소 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 사용한 드라이 에칭에 의해, 차광막(3)에, 위상 시프트막(2)에 형성되는 패턴에 대응하는 차광막 패턴(3a)을 형성한다(도 4d 참조).
다음에, 상기 차광막 패턴(3a)을 마스크로 하여, 불소계 가스를 사용한 드라이 에칭에 의해, 규소층(21) 및 위상 시프트층(22)의 적층을 포함하는 위상 시프트막(2)의 드라이 에칭을 연속하여 행하여, 위상 시프트막 패턴(2a)을 형성한다(도 4e 참조). 또한, 이 위상 시프트막(2)의 에칭 공정에 있어서, 표면에 노출되어 있는 하드 마스크막 패턴(4a)은 제거된다.
다음에, 상기 도 4e의 상태의 기판 상의 전체면에, 스핀 도포법에 의해, 상기와 마찬가지의 레지스트막(6)을 형성하고(도 5a 참조), 전자선 묘화기를 사용하여, 소정의 디바이스 패턴(예를 들어 차광대 패턴에 대응하는 패턴)을 묘화한 후, 현상하여 소정의 레지스트 패턴(6a)을 형성한다(도 5b 참조).
계속해서, 이 레지스트 패턴(6a)을 마스크로 하여, 염소 가스와 산소 가스의 혼합 가스를 사용한 드라이 에칭에 의해, 노출되어 있는 차광막 패턴(3a)의 에칭을 행함으로써, 예를 들어 전사 패턴 형성 영역 내의 차광막 패턴(3a)을 제거하고, 전사 패턴 형성 영역의 주변부에는 차광대 패턴을 형성한다(도 5c 참조).
마지막으로, 잔존하는 레지스트 패턴(6a)을 제거함으로써, 위상 시프트 마스크(예를 들어 하프톤형 위상 시프트 마스크)(20)가 완성된다(도 5d 참조).
상술한 설명으로부터도 명백해지는 바와 같이, 완성된 상기 위상 시프트 마스크(20)는, 투광성 기판(1) 상에, 위상 시프트막 패턴(2a)을 구비하고 있고, 해당 위상 시프트막 패턴(2a)은 규소층 패턴(21a)과 위상 시프트층 패턴(22a)의 적층 구조로 되어 있고, 상기 규소층 패턴(21a)은 상기 위상 시프트층 패턴(22a)의 하층(기판측)에 존재하고 있다.
상기 위상 시프트 마스크(20)를 사용한 패턴 전사 시에, 규소층(21)의 존재에 의해, 위상 시프트층(22)에는 감쇠한 노광광이 조사되게 되기 때문에, 위상 시프트층(22)에 포함되는 전이 금속이 노광광에 의해 여기되기 어려워져, 전이 금속 실리사이드를 포함하는 위상 시프트층(22)의 산화, 변질을 효과적으로 억제할 수 있다. 본 발명에 따르면, 파장 200㎚ 이하의 노광광에 대한 전이 금속 실리사이드계 위상 시프트막의 내광성이 우수하고, 또한 품질 안정성이 우수한 위상 시프트 마스크를 얻을 수 있다.
또한, 이와 같은 본 발명의 마스크 블랭크를 사용하여 제작되는 위상 시프트 마스크를 사용하여, 리소그래피법에 의해 당해 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 패턴 전사하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법에 의하면, 패턴 정밀도가 우수한 고품질의 반도체 장치를 얻을 수 있다.
한편, 상기의 변형예의 마스크 블랭크로부터 제작되는 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법에 대해서는, 상기의 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법의 경우와 마찬가지이다. SiN계와 같은 규소 및 질소를 포함하는 재료의 위상 시프트층(22)을 구비함으로써, 규소층(21)의 내부에 입사하는 노광광의 광 강도가 저감되기 때문에, 규소층(21) 및 위상 시프트층(22)의 내부에서의 규소의 광 여기의 발생을 저감할 수 있어, SiN계 재료를 포함하는 위상 시프트층(22)의 산화, 변질을 효과적으로 억제할 수 있다. 한편, 상기의 변형예의 위상 시프트 마스크를 사용하는 반도체 장치의 제조 방법에 대해서는, 상기의 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법의 경우와 마찬가지이다.
상기의 변형예의 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법은, 예를 들어 이하의 구성을 갖는다.
(구성 1A)
투광성 기판 상에 위상 시프트막을 구비한 마스크 블랭크로서,
상기 위상 시프트막은, ArF 엑시머 레이저의 노광광을 2％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능과, 상기 위상 시프트막을 투과한 상기 노광광에 대하여 상기 위상 시프트막의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 노광광과의 사이에서 150도 이상 180도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖고,
상기 위상 시프트막은, 투광성 기판측으로부터 규소층과 위상 시프트층이 이 순서로 적층된 구조를 포함하고,
상기 위상 시프트층은, 그 표층 부분을 제외하고 규소 및 질소를 포함하는 재료 또는 규소 및 질소를 포함하는 재료에 산소를 제외한 비금속 원소 및 반금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성되고,
상기 위상 시프트층은, 상기 규소층보다도 두께가 두꺼운 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
(구성 2A)
상기 규소층의 막 밀도는 2.1g/㎤ 이상 2.5g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1A에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 3A)
상기 위상 시프트층의 막 밀도는 2.5g/㎤보다도 크고 3.0g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1A 또는 2A에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 4A)
상기 위상 시프트층의 두께는, 상기 규소층의 두께의 5배 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1A 내지 3A 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 5A)
상기 규소층의 두께는 3㎚ 이상 12㎚ 미만인 것을 특징으로 하는 구성 1A 내지 4A 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 6A)
상기 위상 시프트층의 막 두께는 80㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1A 내지 5A 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 7A)
상기 위상 시프트층은 질소 함유량이 50원자％보다도 큰 것을 특징으로 하는 구성 1A 내지 6A 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 8A)
상기 위상 시프트막의 상기 기판과는 반대측의 표면에, 크롬을 함유하는 재료를 포함하는 차광막을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 1A 내지 7A 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 9A)
상기 차광막의 상기 위상 시프트막과는 반대측의 표면에, 규소를 함유하는 재료를 포함하는 하드 마스크막을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 8A에 기재된 마스크 블랭크.
(구성 10A)
구성 1A 내지 9A 중 어느 하나에 기재된 마스크 블랭크에 있어서의 상기 위상 시프트막을 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
(구성 11A)
투광성 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크로서,
상기 위상 시프트막 패턴은, ArF 엑시머 레이저의 노광광을 2％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능과, 상기 위상 시프트막 패턴을 투과한 상기 노광광에 대하여 상기 위상 시프트막의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 노광광과의 사이에서 150도 이상 180도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖고,
상기 위상 시프트막 패턴은, 투광성 기판측으로부터 규소층과 위상 시프트층이 이 순서로 적층된 구조를 포함하고,
상기 위상 시프트층은, 그 표층 부분을 제외하고 규소 및 질소를 포함하는 재료 또는 규소 및 질소를 포함하는 재료에 산소를 제외한 비금속 원소 및 반금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성되고,
상기 위상 시프트층은, 상기 규소층보다도 두께가 두꺼운 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
(구성 12A)
상기 규소층의 막 밀도는 2.1g/㎤ 이상 2.5g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 11A에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 13A)
상기 위상 시프트층의 막 밀도는 2.5g/㎤보다도 크고 3.0g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 11A 또는 12A에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 14A)
상기 위상 시프트층의 두께는, 상기 규소층의 두께의 5배 이상인 것을 특징으로 하는 구성 11A 내지 13A 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 15A)
상기 규소층의 두께는 3㎚ 이상 12㎚ 미만인 것을 특징으로 하는 구성 11A 내지 14A 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 16A)
상기 위상 시프트층의 막 두께는 80㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 구성 11A 내지 15A 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 17A)
상기 위상 시프트층은, 질소 함유량이 50원자％보다도 큰 것을 특징으로 하는 구성 11A 내지 16A 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 18A)
상기 위상 시프트막 패턴의 상기 기판과는 반대측의 표면에, 크롬을 함유하는 재료를 포함하는 차광막 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 구성 11A 내지 17A 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크.
(구성 19A)
구성 10A에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크를 사용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 패턴 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
(구성 20A)
구성 11A 내지 18A 중 어느 하나에 기재된 위상 시프트 마스크를 사용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 패턴 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
본 실시예는, 파장 193㎚의 ArF 엑시머 레이저를 노광광으로서 사용하는 하프톤형 위상 시프트 마스크의 제조에 사용하는 마스크 블랭크 및 위상 시프트 마스크의 제조에 관한 것이다.
본 실시예에 사용하는 마스크 블랭크(12)는, 도 3에 도시한 바와 같은, 투광성 기판(유리 기판)(1) 상에, 규소층(21)과 위상 시프트층(22)의 적층을 포함하는 위상 시프트막(2), 3층 적층 구조의 차광막(3), 하드 마스크막(4)을 순서대로 적층한 구조의 것이다. 이 마스크 블랭크(12)는 이하와 같이 하여 제작하였다.
유리 기판(1)으로서 합성 석영 기판(크기 약 152㎜×152㎜×두께 6.35㎜)을 준비하였다.
다음에, 규소층(21)과 위상 시프트층(22)의 적층을 포함하는 위상 시프트막(2)을 형성하였다.
먼저, 매엽식 RF 스퍼터링 장치 내에 상기 합성 석영 기판(1)을 설치하고, 실리콘(Si) 타깃을 사용하며, 아르곤(Ar) 가스(압력=5×10-2Pa)를 스퍼터링 가스로 하고, RF 스퍼터링에 의해, 합성 석영 기판 상에, 규소(Si)층(21)을 8㎚의 두께로 형성하였다. 형성한 Si층(21)의 굴절률은 0.95, 파장 193㎚의 노광광에 대한 소쇠 계수는 2.70이었다.
계속해서, 매엽식 DC 스퍼터링 장치 내에 규소층(21)이 형성된 합성 석영 기판(1)을 설치하고, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합 소결 타깃(Mo : Si=4원자％ : 96원자％)을 사용하며, 아르곤(Ar), 질소(N2), 산소(O2) 및 헬륨(He)의 혼합 가스(유량비 Ar : N2 : O2 : He=13 : 50 : 6 : 100, 압력=0.2Pa)를 스퍼터링 가스로 하고, 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해, 규소층(21) 상에 몰리브덴, 실리콘, 산소 및 질소를 포함하는 MoSiON 위상 시프트층(22)을 75㎚의 두께로 형성하였다. 형성한 MoSiON 위상 시프트층의 조성은, Mo : Si : O: N=5 : 30 : 39 : 26(원자％비)이었다. 이 조성은 XPS에 의해 측정하였다. 형성한 MoSiON층(22)의 굴절률은 2.38, 파장 193㎚의 노광광에 대한 소쇠 계수는 0.32이었다.
이상과 같이 하여 형성한 2층 구조의 위상 시프트막(2)은 총 막 두께가 83㎚, 파장 193㎚의 노광광에 대한 위상차가 176.3도, 투과율이 6.08％이었다.
다음에, 상기 위상 시프트막(2) 상에, CrOCN막을 포함하는 하층(3A), CrN막을 포함하는 중간층(3B), CrOCN막을 포함하는 상층(3A)의 적층 구조의 차광막(3)을 형성하였다. 구체적으로는, 크롬을 포함하는 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(유량비 Ar : CO2 : N2 : He=20 : 25 : 13 : 30, 압력 0.3Pa) 중에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 상기 위상 시프트막(2) 상에 두께 30㎚의 CrOCN막을 포함하는 차광막 하층(3A)을 형성하였다. 계속해서, 동일하게 크롬 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(유량비 Ar : N2=25 : 5, 압력 0.3Pa) 중에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 상기 하층(3A) 상에 두께 4㎚의 CrN막을 포함하는 차광막 중간층(3B)을 형성하였다. 계속해서, 동일하게 크롬 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합 가스 분위기(유량비 Ar : CO2 : N2 : He=20 : 24 : 22 : 30, 압력 0.3Pa) 중에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 상기 중간층(3B) 상에 두께 14㎚의 CrOCN막을 포함하는 차광막 상층(3C)을 형성하였다.
형성한 차광막 하층(3A)의 CrOCN막의 조성은, Cr : O : C : N=55.2 : 22.1 : 11.6 : 11.1(원자％비)이었다. 또한, 차광막 중간층(3B)의 CrN막의 조성은, Cr : N=76.2 : 23.8(원자％비), 차광막 상층(3C)의 CrOCN막의 조성은, Cr : O : C : N=49.2 : 23.8 : 13.0 : 14.0(원자％비)이었다. 이들 조성은 XPS에 의해 측정하였다.
계속해서, 상기 차광막(3) 상에, SiO2막을 포함하는 하드 마스크막(4)을 형성하였다. 구체적으로는, 이산화규소(SiO2) 타깃을 사용하여, 아르곤(Ar) 가스 분위기(압력 0.3Pa) 중에서, 반응성 스퍼터링을 행함으로써, 상기 차광막(3) 상에 두께 5㎚의 SiO2막을 포함하는 하드 마스크막(4)을 형성하였다.
상기 위상 시프트막(2)과 차광막(3)의 적층막의 광학 농도는, ArF 엑시머 레이저의 파장(193㎚)에 있어서 3.0 이상(투과율 0.1％ 이하)이었다.
이상과 같이 하여 본 실시예의 마스크 블랭크(12)를 제작하였다.
다음에, 이 마스크 블랭크(12)를 사용하여, 상술한 도 4a∼도 4e 및 도 5a∼도 5d에 도시된 제조 공정에 따라서, 하프톤형 위상 시프트 마스크를 제조하였다. 또한, 이하의 부호는 도 4a∼도 4e 및 도 5a∼도 5d 중의 부호와 대응하고 있다.
먼저, 상기 마스크 블랭크(12)의 상면에 HMDS 처리를 행하고, 스핀 도포법에 의해, 전자선 묘화용의 화학 증폭형 레지스트(후지 필름 일렉트로닉스 머티리얼즈사제 PRL009)를 도포하고, 소정의 베이크 처리를 행하여, 막 두께 80㎚의 레지스트막(5)을 형성하였다(도 4a 참조).
다음에, 전자선 묘화기를 사용하여, 상기 레지스트막(5)에 대하여 소정의 디바이스 패턴[위상 시프트막(2)에 형성해야 할 위상 시프트 패턴에 대응하는 패턴]을 묘화한 후, 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴(5a)을 형성하였다(도 4b 참조).
다음에, 상기 레지스트 패턴(5a)을 마스크로 하여, 하드 마스크막(4)의 드라이 에칭을 행하여, 하드 마스크막 패턴(4a)을 형성하였다(도 4c 참조). 드라이 에칭 가스로서는 불소계 가스(CF4)를 사용하였다.
상기 레지스트 패턴(5a)을 제거한 후, 상기 하드 마스크막 패턴(4a)을 마스크로 하여, 상층(3C), 중간층(3B) 및 하층(3A)의 적층막을 포함하는 차광막(3)의 드라이 에칭을 연속하여 행하여, 차광막 패턴(3a)을 형성하였다(도 4d 참조). 드라이 에칭 가스로서는 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2 : O2=4 : 1(유량비))를 사용하였다.
계속해서, 상기 차광막 패턴(3a)을 마스크로 하여, 규소층(21) 및 위상 시프트층(22)의 적층을 포함하는 위상 시프트막(2)의 드라이 에칭을 연속하여 행하여, 위상 시프트막 패턴(2a)을 형성하였다(도 4e 참조). 드라이 에칭 가스로서는 불소계 가스(SF6)를 사용하였다. 또한, 이 위상 시프트막(2)의 에칭 공정에 있어서, 표면에 노출되어 있는 하드 마스크막 패턴(4a)은 제거되었다.
다음에, 상기 도 4e의 상태의 기판 상의 전체면에, 스핀 도포법에 의해, 상기와 마찬가지의 레지스트막(6)을 형성하고(도 5a 참조), 전자선 묘화기를 사용하여, 소정의 디바이스 패턴(예를 들어 차광대 패턴에 대응하는 패턴)을 묘화한 후, 현상하여 소정의 레지스트 패턴(6a)을 형성하였다(도 5b 참조). 계속해서, 이 레지스트 패턴(6a)을 마스크로 하여, 노출되어 있는 차광막 패턴(3a)의 에칭을 행함으로써, 예를 들어 전사 패턴 형성 영역 내의 차광막 패턴(3a)을 제거하고, 전사 패턴 형성 영역의 주변부에는 차광대 패턴을 형성하였다(도 5c 참조). 이 경우의 드라이 에칭 가스로서는 Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2 : O2=8 : 1(유량비))를 사용하였다.
마지막으로, 잔존하는 레지스트 패턴(6a)을 제거하여, 하프톤형 위상 시프트 마스크(20)를 제작하였다(도 5d 참조).
또한, 상기 위상 시프트막 패턴(2a)의 투과율, 위상차는 마스크 블랭크 제조 시와 거의 변화는 없었다.
[평가]
얻어진 위상 시프트 마스크(20)에 대하여 마스크 검사 장치에 의해 마스크 패턴의 검사를 행한 결과, 설계값으로부터 허용 범위 내에서 미세 패턴이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 얻어진 위상 시프트 마스크(20)에 대하여, ArF 엑시머 레이저를 총 조사량 30kJ/㎠로 되도록 연속 조사하였다. 전술한 바와 같이, 조사량 30kJ/㎠(에너지 밀도 약 25mJ/㎠)라는 것은, 위상 시프트 마스크(20)를 대략 100,000회 사용한 것에 상당하고, 통상의 위상 시프트 마스크(20)의 사용 빈도로 대략 3개월 사용한 것에 상당한다.
상기 조사 후의 위상 시프트막(2)(Si층+MoSiON층)의 투과율 및 위상차를 측정한바, ArF 엑시머 레이저(파장 193㎚)에 있어서, 투과율은 6.12％, 위상차는 176.1도로 되어 있었다. 따라서, 조사 전후의 변화량은, 투과율이 +0.04％, 위상차가 -0.2도이며, 변화량은 작게 억제되어 있고, 이 정도의 변화량은 위상 시프트 마스크(20)의 성능에 영향은 없다. 또한, TEM(투과형 전자 현미경)을 사용하여 위상 시프트막 패턴(2a)의 단면을 상세하게 관찰한바, 특히 종래 발생하였던 바와 같은 두꺼운 변질층은 확인되지 않고, 선폭의 굵어짐(CD 변화량)에 관해서도 2㎚ 이하로 억제되어 있었다. 따라서, 본 실시예의 마스크 블랭크 및 그것을 사용하여 제작한 위상 시프트 마스크는, 200㎚ 이하의 단파장 노광 광원에 의한 누적 조사에 대하여, 매우 높은 내광성을 구비하고 있는 것을 알 수 있다.
(실시예 2)
이 실시예 2의 마스크 블랭크는, 위상 시프트막(2)의 위상 시프트층(22)을 형성하는 재료에 SiN막을 적용한 것 이외에 대해서는, 실시예 1의 마스크 블랭크와 마찬가지의 수순으로 제조하였다. 구체적으로는, 매엽식 RF 스퍼터 장치 내에 투광성 기판(1)을 설치하고, 규소(Si) 타깃을 사용하고, 아르곤(Ar) 가스를 스퍼터링 가스로 하는 RF 스퍼터링에 의해, 투광성 기판(1)의 표면에 접하여 규소층(21)을 8㎚의 두께로 형성하였다. 계속해서, 규소(Si) 타깃을 사용하고, 아르곤(Ar) 및 질소(N2)의 혼합 가스를 스퍼터링 가스로 하는 반응성 스퍼터링(RF 스퍼터링)에 의해, 규소층(21) 상에 규소 및 질소를 포함하는 위상 시프트층(22)(SiN막 Si : N=43원자％ : 57원자％)을 63㎚의 두께로 형성하였다. 이상의 수순에 의해, 투광성 기판(1)의 표면에 접하여 규소층(21)과 위상 시프트층(22)이 적층된 위상 시프트막(2)을 71㎚의 두께로 형성하였다. 이 위상 시프트막(2)은 위상 시프트층(22)의 두께가 규소층(21)의 두께의 7.9배이다. 또한, 위상 시프트층(22)의 조성은, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 측정에 의해 얻어진 결과이다.
이 위상 시프트막(2)이 형성된 투광성 기판(1)에 대하여, 위상 시프트막(2)의 막 응력을 저감하기 위해, 및 표층 부분에 산화층을 형성하기 위한 가열 처리를 행하였다. 위상 시프트량 측정 장치(레이저텍사제 MPM193)를 사용하여, 그 위상 시프트막(2)의 파장 193㎚의 광에 대한 투과율과 위상차를 측정한바, 투과율이 6.1％, 위상차가 177.0도(deg)이었다. 또한, 이 위상 시프트막(2)에 대하여 STEM(Scanning Electron Microscope)과 EDX(Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy)로 분석한바, 위상 시프트층(22)의 표면으로부터 약 2㎚ 정도의 두께의 표층 부분에서 산화층이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 이 위상 시프트막(2)의 규소층(21) 및 위상 시프트층(22)의 각 광학 특성을 측정한바, 규소층(21)은 굴절률 n이 1.06, 소쇠 계수 k가 2.72이고, 위상 시프트층(22)은 굴절률 n이 2.63, 소쇠 계수 k가 0.37이었다. 위상 시프트막(2)의 파장 193㎚의 광에 대한 이면 반사율[투광성 기판(1)측의 반사율]은 44.1％이었다.
계속해서, 이 위상 시프트막(2) 상에, 실시예 1의 마스크 블랭크와 마찬가지의 수순으로 차광막(3) 및 하드 마스크막(4)을 형성하였다. 이상의 수순에 의해, 투광성 기판(1) 상에, 규소층(21)과 SiN의 위상 시프트층(22)을 포함하는 위상 시프트막(2), 차광막(3) 및 하드 마스크막(4)이 적층된 구조를 구비하는 실시예 2의 마스크 블랭크(12)를 제조하였다.
다음에, 이 실시예 2의 마스크 블랭크(12)를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 실시예 2의 위상 시프트 마스크(20)를 제작하였다. 또한, 위상 시프트막(2)에 SF6+He를 사용한 드라이 에칭을 행하였지만, 그때의 위상 시프트층(22)의 에칭 레이트에 대한 규소층(21)의 에칭 레이트의 비는 2.06이었다.
[평가]
얻어진 실시예 2의 위상 시프트 마스크(20)에 대하여 마스크 검사 장치에 의해 마스크 패턴의 검사를 행한 결과, 설계값으로부터 허용 범위 내에서 미세 패턴이 형성되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 얻어진 위상 시프트 마스크에 대하여, ArF 엑시머 레이저를 총 조사량 40kJ/㎠로 되도록 간헐 조사하는 조사 처리를 행하였다. 이 조사 처리 전후에 있어서의 위상 시프트 패턴(2a)의 CD 변화량은 1.5㎚이었다.
또한, 이 ArF 엑시머 레이저광의 조사 처리를 행한 후의 위상 시프트 마스크(20)에 대하여, AIMS193(Carl Zeiss사제)을 사용하여, 파장 193㎚의 노광광으로 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 노광 전사하였을 때에 있어서의 노광 전사상의 시뮬레이션을 행하였다. 이 시뮬레이션에 의해 얻어진 노광 전사상을 검증한바, 설계 사양을 충분히 만족시키고 있었다. 이상으로부터, 이 실시예 2의 마스크 블랭크로부터 제조된 위상 시프트 마스크(20)는, 노광 장치에 세트하여 ArF 엑시머 레이저의 노광광에 의한 노광 전사를 적산 조사량이 40kJ/㎠로 될 때까지 행해도, 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 대하여 고정밀도로 노광 전사를 행할 수 있다고 할 수 있다.
(비교예)
상기 실시예 1에 사용한 마스크 블랭크에 있어서, 규소층의 형성을 생략하고, 기판(1)의 표면에, MoSiON층을 위상 시프트막으로서 형성한 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 차광막 및 하드 마스크막을 형성하여, 비교예의 마스크 블랭크를 제작하였다.
또한, 상기 MoSiON막이 형성된 투광성 기판에 대하여 가열 처리를 실시하였다. 구체적으로는, 대기 중에서 가열 온도 400℃, 가열 시간 2시간의 가열 처리를 행하였다. 또한, 이 MoSiON막은, ArF 엑시머 레이저에 있어서, 투과율은 6.11％, 위상차는 175.6도로 되어 있었다. 또한, TEM(투과형 전자 현미경)을 사용하여 가열 처리 후의 MoSiON막의 단면을 상세하게 관찰한바, MoSiON막의 표층 부분에 특별히 변화는 없고, 피막과 같은 것은 형성되어 있지 않았다.
다음에, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 상기 비교예의 마스크 블랭크를 사용하여 위상 시프트 마스크를 제작하였다. 또한, 제작한 위상 시프트 마스크에 있어서의 위상 시프트막의 투과율, 위상차는 마스크 블랭크 제조 시와 거의 변화는 없었다.
얻어진 본 비교예의 위상 시프트 마스크에 대하여 ArF 엑시머 레이저를 총 조사량 30kJ/㎠로 되도록 연속 조사하였다. 조사 후의 위상 시프트막(MoSiON막)의 투과율 및 위상차를 측정한바, ArF 엑시머 레이저에 있어서, 투과율은 7.69％, 위상차는 170.8도로 되어 있었다. 따라서, 조사 전후의 변화량은, 투과율이 +1.58％, 위상차가 -4.8도이며, 변화량은 매우 크고, 이 정도의 변화량이 발생하면 이미 포토마스크로서 사용할 수는 없다. 또한, TEM(투과형 전자 현미경)을 사용하여 위상 시프트막 패턴의 단면을 상세하게 관찰한바, 종래 발생하였던 바와 같은 변질층이 확인되고, 그것에 의한 선폭의 굵어짐(CD 변화량)도 10㎚인 것이 확인되었다.
이상, 본 발명의 실시 형태 및 실시예에 대하여 설명하였지만, 이것은 예시에 지나지 않고, 특허 청구 범위를 한정하는 것은 아니다. 특허 청구 범위에 기재한 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.
본 출원은, 2015년 3월 27일에 출원된, 일본 특허 출원 제2015-067259호로부터의 우선권을 기초로 하여, 그 이익을 주장하는 것이며, 그 개시는 여기에 전체로서 참고 문헌으로서 포함된다.
1 : 투광성 기판
2 : 위상 시프트막
21 : 규소층
22 : 위상 시프트층
3 : 차광막
4 : 하드 마스크막
5, 6 : 레지스트막
10, 11, 12 : 마스크 블랭크
20 : 위상 시프트 마스크

Claims (33)

  1. 파장 200㎚ 이하의 레이저 노광광이 적용되는 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 마스크 블랭크로서,
    투광성 기판 상에, 위상 시프트막을 구비하고 있고,
    상기 위상 시프트막은, 적어도 전이 금속과 규소를 함유하는 위상 시프트층과, 해당 위상 시프트층에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 규소층을 갖고 있고, 상기 규소층은 상기 위상 시프트층의 상기 기판측에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 규소층의 막 밀도는 2.1g/㎤ 이상 2.5g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 규소층의 막 두께는 3㎚ 이상 20㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 규소층의 노광광 투과율은 30％ 이상 70％ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트층은, 질소와 산소 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트층의 전이 금속은 몰리브덴인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트층의 막 두께는 100㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트막의 상기 기판과는 반대측의 표면에, 크롬을 주성분으로 하는 차광막을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차광막의 상기 위상 시프트막과는 반대측의 표면에, 규소를 함유하는 하드 마스크막을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크에 있어서의 상기 위상 시프트막을 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  11. 파장 200㎚ 이하의 레이저 노광광이 적용되는 위상 시프트 마스크로서,
    투광성 기판 상에, 위상 시프트막 패턴을 구비하고 있고,
    상기 위상 시프트막 패턴은, 적어도 전이 금속과 규소를 함유하는 위상 시프트층과, 해당 위상 시프트층에 조사되는 노광광을 감쇠시키는 규소층을 갖고 있고, 상기 규소층은 상기 위상 시프트층의 상기 기판측에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  12. 투광성 기판 상에 위상 시프트막을 구비한 마스크 블랭크로서,
    상기 위상 시프트막은, ArF 엑시머 레이저의 노광광을 2％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능과, 상기 위상 시프트막을 투과한 상기 노광광에 대하여 상기 위상 시프트막의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 노광광과의 사이에서 150도 이상 180도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖고,
    상기 위상 시프트막은, 투광성 기판측으로부터 규소층과 위상 시프트층이 이 순서로 적층된 구조를 포함하고,
    상기 위상 시프트층은, 그 표층 부분을 제외하고 규소 및 질소를 포함하는 재료 또는 규소 및 질소를 포함하는 재료에 산소를 제외한 비금속 원소 및 반금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성되고,
    상기 위상 시프트층은, 상기 규소층보다도 두께가 두꺼운 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 규소층의 막 밀도는 2.1g/㎤ 이상 2.5g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 위상 시프트층의 막 밀도는 2.5g/㎤보다도 크고 3.0g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트층의 두께는, 상기 규소층의 두께의 5배 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 규소층의 두께는 3㎚ 이상 12㎚ 미만인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트층의 막 두께는 80㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트층은, 질소 함유량이 50원자％보다도 큰 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  19. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트막의 상기 기판과는 반대측의 표면에, 크롬을 함유하는 재료를 포함하는 차광막을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 차광막의 상기 위상 시프트막과는 반대측의 표면에, 규소를 함유하는 재료를 포함하는 하드 마스크막을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
  21. 제12항 내지 제20항 중 어느 한 항에 기재된 마스크 블랭크에 있어서의 상기 위상 시프트막을 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법.
  22. 투광성 기판 상에 위상 시프트막 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크로서,
    상기 위상 시프트막 패턴은, ArF 엑시머 레이저의 노광광을 2％ 이상의 투과율로 투과시키는 기능과, 상기 위상 시프트막 패턴을 투과한 상기 노광광에 대하여 상기 위상 시프트막의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 통과한 노광광과의 사이에서 150도 이상 180도 이하의 위상차를 발생시키는 기능을 갖고,
    상기 위상 시프트막 패턴은, 투광성 기판측으로부터 규소층과 위상 시프트층이 이 순서로 적층된 구조를 포함하고,
    상기 위상 시프트층은, 그 표층 부분을 제외하고 규소 및 질소를 포함하는 재료 또는 규소 및 질소를 포함하는 재료에 산소를 제외한 비금속 원소 및 반금속 원소로부터 선택되는 1 이상의 원소를 함유하는 재료로 형성되고,
    상기 위상 시프트층은, 상기 규소층보다도 두께가 두꺼운 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 규소층의 막 밀도는 2.1g/㎤ 이상 2.5g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 위상 시프트층의 막 밀도는 2.5g/㎤보다도 크고 3.0g/㎤ 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트층의 두께는, 상기 규소층의 두께의 5배 이상인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  26. 제22항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 규소층의 두께는 3㎚ 이상 12㎚ 미만인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  27. 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트층의 막 두께는 80㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  28. 제22항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트층은, 질소 함유량이 50원자％보다도 큰 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  29. 제22항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 시프트막 패턴의 상기 기판과는 반대측의 표면에, 크롬을 함유하는 재료를 포함하는 차광막 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 위상 시프트 마스크.
  30. 제10항에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크를 사용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 패턴 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  31. 제11항에 기재된 위상 시프트 마스크를 사용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 패턴 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  32. 제21항에 기재된 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 의해 제조된 위상 시프트 마스크를 사용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 패턴 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  33. 제22항 내지 제29항 중 어느 한 항에 기재된 위상 시프트 마스크를 사용하여, 리소그래피법에 의해 상기 위상 시프트 마스크의 전사 패턴을 반도체 기판 상에 패턴 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
KR1020177030296A 2015-03-27 2016-03-24 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법 KR102069960B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2015-067259 2015-03-27
JP2015067259 2015-03-27
PCT/JP2016/059326 WO2016158649A1 (ja) 2015-03-27 2016-03-24 マスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法、並びに半導体装置の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170123346A true KR20170123346A (ko) 2017-11-07
KR102069960B1 KR102069960B1 (ko) 2020-01-23

Family

ID=57006798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177030296A KR102069960B1 (ko) 2015-03-27 2016-03-24 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 반도체 장치의 제조 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10365556B2 (ko)
JP (2) JP6073028B2 (ko)
KR (1) KR102069960B1 (ko)
TW (1) TWI682233B (ko)
WO (1) WO2016158649A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220037358A (ko) * 2020-09-17 2022-03-24 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 위상 시프트 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 위상 시프트 마스크
KR20230065208A (ko) * 2018-11-30 2023-05-11 호야 가부시키가이샤 포토마스크 블랭크, 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6058757B1 (ja) * 2015-07-15 2017-01-11 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスク、位相シフトマスクの製造方法および半導体デバイスの製造方法
WO2018020913A1 (ja) * 2016-07-25 2018-02-01 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
JP6772037B2 (ja) * 2016-11-11 2020-10-21 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および半導体デバイスの製造方法
JP6740107B2 (ja) 2016-11-30 2020-08-12 Hoya株式会社 マスクブランク、転写用マスク及び半導体デバイスの製造方法
JP6812236B2 (ja) * 2016-12-27 2021-01-13 Hoya株式会社 位相シフトマスクブランク及びこれを用いた位相シフトマスクの製造方法、並びに表示装置の製造方法
JP7126836B2 (ja) * 2017-03-28 2022-08-29 Hoya株式会社 位相シフトマスクブランク及びそれを用いた位相シフトマスクの製造方法、並びにパターン転写方法
JP6716629B2 (ja) * 2017-05-18 2020-07-01 エスアンドエス テック カンパニー リミテッド 位相反転ブランクマスク及びその製造方法
JP6998181B2 (ja) * 2017-11-14 2022-02-04 アルバック成膜株式会社 マスクブランク、位相シフトマスクおよびその製造方法
JP6547019B1 (ja) * 2018-02-22 2019-07-17 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスク及び半導体デバイスの製造方法
JP7350682B2 (ja) * 2020-03-23 2023-09-26 Hoya株式会社 マスクブランク及び転写用マスクの製造方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0683034A (ja) * 1992-07-17 1994-03-25 Toshiba Corp 露光用マスク、露光マスク用基板及びその製造方法
JP2005284213A (ja) * 2004-03-31 2005-10-13 Shin Etsu Chem Co Ltd 位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及びパターン転写方法
JP2010217514A (ja) 2009-03-17 2010-09-30 Toppan Printing Co Ltd フォトマスクの製造方法
KR20120086710A (ko) * 2009-10-12 2012-08-03 호야 가부시키가이샤 전사용 마스크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법
KR20130128338A (ko) * 2012-05-16 2013-11-26 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 포토마스크 블랭크, 포토마스크의 제조 방법, 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법
JP2013254206A (ja) 2010-04-09 2013-12-19 Hoya Corp 位相シフトマスクブランク及びその製造方法、並びに位相シフトマスク
JP2014232191A (ja) * 2013-05-29 2014-12-11 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスク、これらの製造方法、および半導体デバイスの製造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3410089B2 (ja) * 1991-11-13 2003-05-26 株式会社東芝 露光用マスクの製造方法及び露光方法
US5547787A (en) 1992-04-22 1996-08-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Exposure mask, exposure mask substrate, method for fabricating the same, and method for forming pattern based on exposure mask
JP3247485B2 (ja) * 1992-07-08 2002-01-15 株式会社東芝 露光用マスク及びその製造方法
JP2002040625A (ja) * 1992-07-17 2002-02-06 Toshiba Corp 露光用マスク、レジストパターン形成方法及び露光マスク用基板の製造方法
JP3257893B2 (ja) * 1993-10-18 2002-02-18 三菱電機株式会社 位相シフトマスク、その位相シフトマスクの製造方法およびその位相シフトマスクを用いた露光方法
JP3445329B2 (ja) 1993-11-02 2003-09-08 Ｈｏｙａ株式会社 ハーフトーン型位相シフトマスク及びハーフトーン型位相シフトマスクブランク
JP4027660B2 (ja) 2000-12-26 2007-12-26 Ｈｏｙａ株式会社 ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びマスク
JP4387390B2 (ja) * 2000-12-26 2009-12-16 Ｈｏｙａ株式会社 ハーフトーン型位相シフトマスクおよびマスクブランク、これらの製造方法、並びにパターン転写方法
JP2002258458A (ja) 2000-12-26 2002-09-11 Hoya Corp ハーフトーン型位相シフトマスク及びマスクブランク
DE10307545A1 (de) 2002-02-22 2003-11-06 Hoya Corp Zuschnitt für halbtonartige Phasenverschiebungsmaske und zugehörige Phasenverschiebungsmaske
JP2004004791A (ja) 2002-04-25 2004-01-08 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
JP2005208282A (ja) 2004-01-22 2005-08-04 Hoya Corp ハーフトーン型位相シフトマスクブランクの製造方法、及びハーフトーン型位相シフトマスクの製造方法
TWI348590B (en) 2004-03-31 2011-09-11 Shinetsu Chemical Co Halftone phase shift mask blank, halftone phase shift mask, and pattern transfer method
US7790334B2 (en) 2005-01-27 2010-09-07 Applied Materials, Inc. Method for photomask plasma etching using a protected mask
JP5713953B2 (ja) * 2012-04-26 2015-05-07 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランクおよびその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0683034A (ja) * 1992-07-17 1994-03-25 Toshiba Corp 露光用マスク、露光マスク用基板及びその製造方法
JP2005284213A (ja) * 2004-03-31 2005-10-13 Shin Etsu Chem Co Ltd 位相シフトマスクブランク、位相シフトマスク及びパターン転写方法
JP2010217514A (ja) 2009-03-17 2010-09-30 Toppan Printing Co Ltd フォトマスクの製造方法
KR20120086710A (ko) * 2009-10-12 2012-08-03 호야 가부시키가이샤 전사용 마스크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법
JP2013254206A (ja) 2010-04-09 2013-12-19 Hoya Corp 位相シフトマスクブランク及びその製造方法、並びに位相シフトマスク
KR20130128338A (ko) * 2012-05-16 2013-11-26 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 포토마스크 블랭크, 포토마스크의 제조 방법, 및 위상 시프트 마스크의 제조 방법
JP2014232191A (ja) * 2013-05-29 2014-12-11 Hoya株式会社 マスクブランク、位相シフトマスク、これらの製造方法、および半導体デバイスの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230065208A (ko) * 2018-11-30 2023-05-11 호야 가부시키가이샤 포토마스크 블랭크, 포토마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법
KR20220037358A (ko) * 2020-09-17 2022-03-24 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 위상 시프트 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 및 위상 시프트 마스크

Also Published As

Publication number Publication date
KR102069960B1 (ko) 2020-01-23
WO2016158649A1 (ja) 2016-10-06
JP6073028B2 (ja) 2017-02-01
TWI682233B (zh) 2020-01-11
JP2016189002A (ja) 2016-11-04
JP2017058703A (ja) 2017-03-23
US10365556B2 (en) 2019-07-30
TW201640216A (zh) 2016-11-16
US20180129130A1 (en) 2018-05-10
JP6709540B2 (ja) 2020-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6073028B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスク及び位相シフトマスクの製造方法、並びに半導体装置の製造方法
JP5823655B1 (ja) マスクブランク、位相シフトマスクおよび半導体デバイスの製造方法
JP6297734B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスクおよび半導体デバイスの製造方法
KR101809424B1 (ko) 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크 및 반도체 디바이스의 제조 방법
KR101255414B1 (ko) 포토마스크 블랭크의 제조 방법 및 포토마스크의 제조 방법
KR101373966B1 (ko) 포토마스크의 제조 방법
KR101153663B1 (ko) 포토마스크 블랭크 및 그 제조 방법과 포토마스크 및 그 제조 방법
KR20120022847A (ko) 마스크 블랭크 및 전사용 마스크
JP6526938B1 (ja) マスクブランク、位相シフトマスクおよび半導体デバイスの製造方法
KR20180026766A (ko) 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크, 위상 시프트 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법
JP2017076152A (ja) マスクブランク、位相シフトマスクおよび半導体デバイスの製造方法
JP6490786B2 (ja) マスクブランク、位相シフトマスクおよび半導体デバイスの製造方法
WO2019230312A1 (ja) マスクブランク、位相シフトマスクおよび半導体デバイスの製造方法
CN113242995B (zh) 掩模坯料、相移掩模、相移掩模的制造方法及半导体器件的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right