KR20210001948A - Mask blank, transfer mask, transfer mask manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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KR20210001948A
KR20210001948A KR1020200071747A KR20200071747A KR20210001948A KR 20210001948 A KR20210001948 A KR 20210001948A KR 1020200071747 A KR1020200071747 A KR 1020200071747A KR 20200071747 A KR20200071747 A KR 20200071747A KR 20210001948 A KR20210001948 A KR 20210001948A
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도루 후꾸이
마사히로 하시모또
다까시 우찌다
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호야 가부시키가이샤
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    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • HELECTRICITY
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Abstract

Provided is a mask blank capable of resolving a pattern with a line width smaller than a wavelength of a laser beam of a laser drawing device onto a resist film. The mask blank includes a light-shielding film on a substrate. The light-shielding film includes a material containing a metal element. The light-shielding film is a composition gradient film in which a content of the metal element changes in a thickness direction. When the light-shielding film is divided into a light-shielding part and an anti-reflection part sequentially from a location closer to the substrate, a refractive index n_A of the anti-reflection part to light of a wavelength region of 350-520 nm is 2.1 or less. A phase difference generated in the light of the wavelength region is 28 degrees or more when the light of the wavelength region passes through the anti-reflection part.

Description

마스크 블랭크, 전사용 마스크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법 {MASK BLANK, TRANSFER MASK, TRANSFER MASK MANUFACTURING METHOD, AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}Mask blank, transfer mask, transfer mask manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method {MASK BLANK, TRANSFER MASK, TRANSFER MASK MANUFACTURING METHOD, AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 마스크 블랭크, 전사용 마스크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mask blank, a transfer mask, a transfer mask manufacturing method, and a semiconductor device manufacturing method.

일반적으로, 반도체 장치의 제조 공정에서는, 포토리소그래피법을 사용하여 미세 패턴의 형성이 행해지고 있다. 또한, 이 미세 패턴의 형성에는 통상 몇 매나 되는 전사용 마스크가 사용된다. 이 전사용 마스크는, 일반적으로 투광성 유리 기판 상에, 금속 박막 등을 포함하는 차광성의 미세 패턴을 마련한 것이며, 이 전사용 마스크의 제조에 있어서도 포토리소그래피법이 사용되고 있다.Generally, in the manufacturing process of a semiconductor device, formation of a fine pattern is performed using a photolithography method. In addition, several transfer masks are usually used for formation of this fine pattern. In general, this transfer mask is formed by providing a light-shielding fine pattern including a metal thin film on a translucent glass substrate, and a photolithography method is also used in manufacturing this transfer mask.

포토리소그래피법에 의한 전사용 마스크의 제조에는, 유리 기판 등의 투광성 기판 상에 차광막을 갖는 마스크 블랭크가 사용된다. 이 마스크 블랭크를 사용한 전사용 마스크의 제조에서는, 마스크 블랭크 상에 형성된 레지스트막에 대하여, 원하는 패턴 노광을 실시하는 노광 공정과, 원하는 패턴 노광에 따라 상기 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 현상 공정과, 레지스트 패턴을 따라 상기 차광막을 에칭하는 에칭 공정과, 잔존한 레지스트 패턴을 박리 제거하는 공정을 행한다. 상기 현상 공정에서는, 마스크 블랭크 상에 형성된 레지스트막에 대하여 원하는 패턴 노광을 실시한 후에 현상액을 공급하고, 현상액에 가용인 레지스트막의 부위를 용해시켜, 레지스트 패턴을 형성한다. 또한, 상기 에칭 공정에서는, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 건식 에칭에 의해, 레지스트 패턴이 형성되어 있지 않은 차광막이 노출된 부위를 용해시키고, 이에 의해 원하는 마스크 패턴을 투광성 기판 상에 형성한다. 이와 같이 하여, 전사용 마스크가 완성된다.In the production of a transfer mask by a photolithography method, a mask blank having a light-shielding film on a light-transmitting substrate such as a glass substrate is used. In the manufacture of a transfer mask using this mask blank, an exposure step of performing a desired pattern exposure on a resist film formed on the mask blank, a developing step of developing the resist film according to the desired pattern exposure to form a resist pattern, and , An etching step of etching the light shielding film along the resist pattern, and a step of peeling and removing the remaining resist pattern are performed. In the above developing step, after a desired pattern exposure is performed on the resist film formed on the mask blank, a developer is supplied, and a portion of the resist film soluble in the developer is dissolved to form a resist pattern. Further, in the above etching step, the resist pattern is used as a mask, by dry etching, the exposed portion of the light-shielding film on which the resist pattern is not formed is dissolved, thereby forming a desired mask pattern on the light-transmitting substrate. In this way, the transfer mask is completed.

예를 들어, 특허문헌 1에서는, 크롬계 재료의 차광막을 구비하는 마스크 블랭크가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 크롬계 재료의 차광막 상에, i선 레지스트막을 형성하는 공정, 레이저 노광 장치에서 패턴을 노광하는 공정, 현상 처리 등을 행하여 레지스트 패턴을 형성하는 공정, 레지스트 패턴을 마스크로 하는 에칭을 행하여 차광막에 패턴을 형성하는 공정이 개시되어 있다.For example, in Patent Document 1, a mask blank provided with a light-shielding film made of a chromium-based material is disclosed. In addition, in Patent Document 2, a step of forming an i-line resist film on a light-shielding film of a chromium-based material, a step of exposing a pattern in a laser exposure apparatus, a step of forming a resist pattern by performing a development treatment, etc., and a resist pattern as a mask. A step of forming a pattern on a light-shielding film by performing etching is disclosed.

일본 특허 제3276954호Japanese Patent No. 3276954 일본 특허 공개 제2004-077800호 공보Japanese Patent Publication No. 2004-077800

레지스트막에 미세한 패턴을 노광시키기(감광시키기) 위해서는, 전자선에 의한 노광 묘화가 적합하다. 그러나, 종래의 전자선 묘화 장치는, 레지스트막 상에 패턴을 노광 묘화하는 데 많은 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다. 전자선 조사기(전자총)는 소위 끊김 없이 패턴을 노광 묘화하는 원리라는 것과, 통상의 전자선 묘화 장치에는, 1개의 전자선 조사기만 탑재되어 있다는 것이 그 큰 이유이다.In order to expose (sensitize) a fine pattern on the resist film, exposure drawing with an electron beam is suitable. However, the conventional electron beam drawing apparatus has a problem that it takes a lot of time to draw a pattern on a resist film by exposure. The main reason is that the electron beam irradiator (electron gun) is a principle of exposing patterns without interruption, and that only one electron beam irradiator is mounted in an ordinary electron beam drawing apparatus.

한편, 레이저 묘화 장치는, 1개의 레이저 광원으로부터 복수의 레이저광을 레지스트막에 대하여 조사할 수 있는 기구를 구비하고 있다. 이 때문에, 레이저광에 의한 노광 묘화의 속도는, 전자선에 의한 노광 묘화에 비하여 대폭 빠르다고 하는 장점이 있다. 또한, 전자선에 의한 노광 묘화의 선폭은 레이저광의 선폭에 비하여 대폭 작지만, 전자선의 선폭으로 전사 패턴을 작성하는 것이 항상 요구되고 있는 것이 아니라, 전자선에 의한 노광 묘화는 필수적이지 않은 경우가 있다. 마스크 블랭크의 레지스트막에 대한 노광 묘화에 전자선 노광 묘화 장치를 사용하지 않아도 되는 케이스가 증가하면, 리소스의 유효 이용이 도모된다. 또한, 마스크 블랭크의 레지스트막에 대한 패턴의 노광 묘화의 스루풋도 대폭 향상된다.On the other hand, the laser drawing apparatus is provided with a mechanism capable of irradiating a plurality of laser beams onto a resist film from one laser light source. For this reason, there is an advantage that the speed of exposure drawing with a laser beam is significantly faster than that of exposure drawing with an electron beam. In addition, although the line width of exposure drawing with an electron beam is significantly smaller than that of a laser beam, it is not always required to create a transfer pattern with the line width of an electron beam, and exposure drawing with an electron beam is sometimes not essential. When the number of cases in which an electron beam exposure drawing apparatus is not required for drawing exposure of a mask blank onto a resist film increases, effective use of resources is achieved. In addition, the throughput of exposing the pattern to the resist film of the mask blank is also greatly improved.

그러나, 레이저 묘화 장치에 사용되고 있는 레이저광의 파장은 짧아도 350nm 정도이다. 한편, 전사 패턴의 선폭으로서는, 더 작은 300nm 정도의 것이 요구되는 경우가 있다. 종래, 레이저 묘화 장치에 의한 노광 묘화에서는, 그것에 사용되고 있는 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 패턴을 마스크 블랭크의 레지스트막에 노광 묘화해도, 노광 묘화 후의 레지스트막을 현상 처리하였을 때 노광 묘화한 패턴을 레지스트막에 해상시키기가 곤란하였다.However, the wavelength of the laser light used in the laser drawing apparatus is about 350 nm even if it is as short as possible. On the other hand, as the line width of the transfer pattern, a smaller size of about 300 nm is sometimes required. Conventionally, in exposure drawing by a laser drawing device, even if a pattern with a line width narrower than the wavelength of the laser beam used therein is exposed to a resist film of a mask blank, a pattern drawn by exposure when developing a resist film after exposure drawing is applied to the resist film It was difficult to dismiss.

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 레이저 묘화 장치의 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 패턴을 레지스트막에 해상시킬 수 있는 마스크 블랭크, 전사용 마스크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above conventional problems, and a mask blank capable of resolving a pattern of a line width narrower than the wavelength of the laser light of a laser drawing apparatus on a resist film, a transfer mask, a method of manufacturing a transfer mask, and a semiconductor device It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing.

상기한 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 이하의 구성을 갖는다.In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

(구성 1)(Configuration 1)

기판 상에, 차광막을 구비하는 마스크 블랭크이며,It is a mask blank provided with a light shielding film on the substrate,

상기 차광막은, 금속 원소를 함유하는 재료를 포함하고,The light shielding film contains a material containing a metal element,

상기 차광막은, 두께 방향으로 상기 금속 원소의 함유량이 변화하는 조성 경사막이고,The light shielding film is a composition gradient film whose content of the metal element changes in the thickness direction,

상기 차광막은, 상기 기판에 가까운 쪽부터 순서대로 차광부와 반사 방지부로 분할하였을 때,When the light-shielding film is sequentially divided into a light-shielding portion and an anti-reflection portion from a side closer to the substrate,

350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 굴절률 nA가, 2.1 이하이고,The refractive index n A of the antireflection unit for light in a wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less is 2.1 or less,

상기 파장 영역의 광이 상기 반사 방지부를 투과하였을 때 상기 파장 영역의 광에 생기는 위상차가, 28도 이상인The phase difference generated in the light in the wavelength region when the light in the wavelength region passes through the antireflection unit is 28 degrees or more.

것을 특징으로 하는 마스크 블랭크Mask blank, characterized in that

(구성 2)(Configuration 2)

상기 위상차는, 42도 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to Configuration 1, wherein the phase difference is 42 degrees or less.

(구성 3)(Configuration 3)

상기 반사 방지부의 굴절률 nA는, 1.9 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 또는 2에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to the configuration 1 or 2, wherein the refractive index n A of the antireflection portion is 1.9 or more.

(구성 4)(Configuration 4)

상기 차광부의 굴절률 nS는, 1.9 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 3 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to any one of Configurations 1 to 3, wherein the refractive index n S of the light shielding portion is 1.9 or more.

(구성 5)(Configuration 5)

상기 차광부의 굴절률 nS는, 2.8 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 4 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to any one of Configurations 1 to 4, wherein the refractive index n S of the light-shielding portion is 2.8 or less.

(구성 6)(Configuration 6)

상기 파장 영역의 광에 대한 상기 차광부의 소쇠 계수 kS는, 2.8 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 5 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to any one of Configurations 1 to 5, wherein an extinction coefficient k S of the light-shielding portion for light in the wavelength region is 2.8 or more.

(구성 7)(Configuration 7)

상기 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 소쇠 계수 kA는, 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 6 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to any one of Configurations 1 to 6, wherein an extinction coefficient k A of the antireflection unit for light in the wavelength region is 1.0 or less.

(구성 8)(Configuration 8)

상기 차광막은, 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 7 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to any one of Configurations 1 to 7, wherein the light-shielding film is formed of a material containing chromium.

(구성 9)(Configuration 9)

상기 차광막은, 노광광에 대한 광학 농도가 3 이상인 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 8 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to any one of Configurations 1 to 8, wherein the light-shielding film has an optical density of 3 or more with respect to exposure light.

(구성 10)(Configuration 10)

상기 차광막의 표면에 접하여 레지스트막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 1 내지 9 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to any one of Configurations 1 to 9, wherein a resist film is formed in contact with the surface of the light shielding film.

(구성 11)(Composition 11)

상기 파장 영역의 광에 대한 상기 레지스트막의 굴절률 nR은, 1.50 이상인 것을 특징으로 하는 구성 10에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to Configuration 10, wherein the refractive index n R of the resist film with respect to the light in the wavelength region is 1.50 or more.

(구성 12)(Composition 12)

상기 레지스트막은, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 노광광으로 감광하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 10 또는 11에 기재된 마스크 블랭크.The mask blank according to Configuration 10 or 11, wherein the resist film is formed of a material that is photosensitive by exposure light in a wavelength range of 350 nm or more and 520 nm or less.

(구성 13)(Configuration 13)

기판 상에, 전사 패턴을 갖는 차광막을 구비하는 전사용 마스크이며,It is a transfer mask provided with a light shielding film having a transfer pattern on the substrate,

상기 차광막은, 금속 원소를 함유하는 재료를 포함하고,The light shielding film contains a material containing a metal element,

상기 차광막은, 두께 방향으로 상기 금속 원소의 함유량이 변화하는 조성 경사막이고,The light shielding film is a composition gradient film whose content of the metal element changes in the thickness direction,

상기 차광막은, 상기 기판에 가까운 쪽부터 순서대로 차광부와 반사 방지부로 분할하였을 때,When the light-shielding film is sequentially divided into a light-shielding portion and an anti-reflection portion from a side closer to the substrate,

350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 굴절률 nA가, 2.1 이하이고,The refractive index n A of the antireflection unit for light in a wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less is 2.1 or less,

상기 파장 영역의 광이 상기 반사 방지부를 투과하였을 때 상기 파장 영역의 광에 생기는 위상차가, 28도 이상인The phase difference generated in the light in the wavelength region when the light in the wavelength region passes through the antireflection unit is 28 degrees or more.

것을 특징으로 하는 전사용 마스크.Transfer mask, characterized in that.

(구성 14)(Configuration 14)

상기 위상차는, 42도 이하인 것을 특징으로 하는 구성 13에 기재된 전사용 마스크.The transfer mask according to Configuration 13, wherein the phase difference is 42 degrees or less.

(구성 15)(Configuration 15)

상기 반사 방지부의 굴절률 nA는, 1.9 이상인 것을 특징으로 하는 구성 13 또는 14에 기재된 전사용 마스크.The transfer mask according to the configuration 13 or 14, wherein the refractive index n A of the antireflection portion is 1.9 or more.

(구성 16)(Configuration 16)

상기 차광부의 굴절률 nS는, 1.9 이상인 것을 특징으로 하는 구성 13 내지 15 중 어느 것에 기재된 전사용 마스크.The transfer mask according to any one of Configurations 13 to 15, wherein the refractive index n S of the light-shielding portion is 1.9 or more.

(구성 17)(Configuration 17)

상기 차광부의 굴절률 nS는, 2.8 이하인 것을 특징으로 하는 구성 13 내지 16 중 어느 것에 기재된 전사용 마스크.The transfer mask according to any one of Configurations 13 to 16, wherein the refractive index n S of the light-shielding portion is 2.8 or less.

(구성 18)(Configuration 18)

상기 파장 영역의 광에 대한 상기 차광부의 소쇠 계수 kS는, 2.8 이상인 것을 특징으로 하는 구성 13 내지 17 중 어느 것에 기재된 전사용 마스크.The transfer mask according to any one of Configurations 13 to 17, wherein an extinction coefficient k S of the light-shielding portion with respect to the light in the wavelength region is 2.8 or more.

(구성 19)(Configuration 19)

상기 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 소쇠 계수 kA는, 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 구성 13 내지 18 중 어느 것에 기재된 전사용 마스크.The transfer mask according to any one of Configurations 13 to 18, wherein an extinction coefficient k A of the antireflection unit for light in the wavelength region is 1.0 or less.

(구성 20)(Configuration 20)

상기 차광막은, 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 구성 13 내지 19 중 어느 것에 기재된 전사용 마스크.The transfer mask according to any one of configurations 13 to 19, wherein the light shielding film is formed of a material containing chromium.

(구성 21)(Configuration 21)

상기 차광막은, 노광광에 대한 광학 농도가 3 이상인 것을 특징으로 하는 구성 13 내지 20 중 어느 것에 기재된 전사용 마스크.The transfer mask according to any one of Configurations 13 to 20, wherein the light shielding film has an optical density of 3 or more with respect to exposure light.

(구성 22)(Configuration 22)

구성 10 내지 12 중 어느 것에 기재된 마스크 블랭크를 사용하는 전사용 마스크의 제조 방법이며,It is a manufacturing method of a transfer mask using the mask blank according to any of configurations 10 to 12,

상기 레지스트막에 대하여, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 노광광으로 전사 패턴을 노광한 후, 현상 처리를 행하여, 전사 패턴을 갖는 레지스트막을 형성하는 공정과,After exposing the transfer pattern to the resist film with exposure light in a wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less, development treatment is performed to form a resist film having the transfer pattern;

상기 전사 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하는 에칭에 의해, 상기 차광막에 전사 패턴을 형성하는 공정Step of forming a transfer pattern on the light-shielding film by etching using the resist film having the transfer pattern as a mask

을 갖는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.A method of manufacturing a transfer mask, characterized in that it has a.

(구성 23)(Configuration 23)

상기 차광막에 전사 패턴을 형성하는 공정은, 염소를 함유하는 가스를 사용한 건식 에칭에 의해, 상기 차광막에 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 구성 22에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법.In the step of forming a transfer pattern on the light-shielding film, the transfer pattern is formed on the light-shielding film by dry etching using a gas containing chlorine.

(구성 24)(Configuration 24)

구성 13 내지 21 중 어느 것에 기재된 전사용 마스크를 사용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate using the transfer mask according to any one of configurations 13 to 21.

(구성 25)(Configuration 25)

구성 22 또는 23에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법에 의해 제조한 전사용 마스크를 사용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate using a transfer mask manufactured by the method for producing a transfer mask according to configuration 22 or 23.

본 발명에 관한 마스크 블랭크에 따르면, 레이저 묘화 장치의 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 패턴을 레지스트막에 해상시킬 수 있다. 이에 의해, 마스크 블랭크의 레지스트막에 대한 노광 묘화에 전자선 노광 묘화 장치를 사용하지 않아도 되는 케이스를 늘릴 수 있어, 리소스의 유효 이용을 도모할 수 있다.According to the mask blank according to the present invention, a pattern having a narrower line width than the wavelength of the laser light of the laser drawing device can be resolved in the resist film. Thereby, it is possible to increase the number of cases in which the electron beam exposure drawing apparatus is not required for drawing exposure to the resist film of the mask blank, and effective use of resources can be achieved.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 마스크 블랭크의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 있어서의 전사용 마스크의 제조 공정을 도시하는 모식도이다.
도 3은, 본 발명의 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2에 있어서의 위상차와 표면 반사율의 관계, 및 이들 관계에 기초하여 산출한 곡선을 나타내는 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing a configuration of a mask blank in an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a manufacturing process of a transfer mask in the embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the relationship between the phase difference and the surface reflectance in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 of the present invention, and a curve calculated based on these relationships.

우선, 본 발명에 이른 경위에 대하여 설명한다.First, a description will be given of how the invention has been reached.

본 발명자들은, 레이저 묘화 장치의 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 패턴을 레지스트막에 해상시키기 위한 마스크 블랭크의 구성에 대하여 예의 연구를 행하였다. 전사용 마스크를 제조하기 위한 마스크 블랭크는, 기판 상에 차광막을 구비하고 있고, 이 차광막 상에 레지스트막이 형성된다. 또한, 레이저 묘화 장치에서 사용되는 레이저광(즉 노광광)의 노광 파장으로서는, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 것이 통상 사용되고 있다. 본 발명자는, 레지스트막의 성막 조건은 바꾸지 않고, 차광막의 성막 조건을 바꾸어, 복수의 마스크 블랭크를 작성하였다. 레이저 묘화에 사용하는 노광광으로서, 상기 파장 영역의 범위로부터 파장이 다른 복수의 레이저광을 선정하였다. 그리고, 상기 각 마스크 블랭크의 레지스트막에 대하여, 상기 선정한 각 레이저광을 사용한 레이저 묘화를 행하였다. 또한, 묘화 후의 각 마스크 블랭크의 레지스트막에 대하여 현상 처리를 행하여, 각 마스크 블랭크의 레지스트막에 형성되는 패턴(레지스트 패턴)의 해상 정밀도를 비교하였다. 그 결과, 동일한 재료 및 막 두께의 레지스트막이라도, 차광막의 특성에 따라, 레지스트 패턴의 해상 정밀도에 큰 차가 있음이 판명되었다.The present inventors have conducted extensive research on the configuration of a mask blank for resolving a pattern with a line width narrower than the wavelength of the laser light of the laser drawing device on the resist film. A mask blank for manufacturing a transfer mask includes a light shielding film on a substrate, and a resist film is formed on the light shielding film. In addition, as the exposure wavelength of the laser light (that is, exposure light) used in the laser drawing apparatus, a wavelength range of 350 nm or more and 520 nm or less is usually used. The present inventors produced a plurality of mask blanks by changing the film formation conditions of the light shielding film without changing the film formation conditions of the resist film. As the exposure light used for laser drawing, a plurality of laser lights having different wavelengths from the range of the wavelength range were selected. Then, on the resist films of each of the mask blanks, laser drawing was performed using each of the selected laser beams. Further, development treatment was performed on the resist film of each mask blank after drawing, and the resolution accuracy of the pattern (resist pattern) formed on the resist film of each mask blank was compared. As a result, it was found that even for a resist film of the same material and thickness, there is a large difference in the resolution accuracy of the resist pattern depending on the characteristics of the light shielding film.

본 발명자는, 레지스트 패턴의 해상 정밀도에 영향을 미치는 요인을 더 검토하였다. 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역에 걸쳐, 레지스트의 감광 정밀도를 일정 이상으로 높이기 위해서는, 차광막의 반사율이 일정 이하일 것이 요구된다. 그러나, 차광막을 두께 방향으로 균일한 조성의 단일층 혹은 복수층의 적층 구조로 한 경우, 특정한 파장에 있어서의 반사율을 억제할 수 있기는 하지만, 350nm 이상 520nm 이하의 비교적 광범위한 파장 영역에 걸쳐 일정 이하로 하기가 곤란함을 알 수 있었다.The inventor of the present invention further studied the factors affecting the resolution accuracy of the resist pattern. In order to increase the photosensitive accuracy of the resist over a wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less, it is required that the reflectance of the light-shielding film is not more than a certain level. However, when the light-shielding film is a single-layer or multi-layered structure having a uniform composition in the thickness direction, the reflectance at a specific wavelength can be suppressed, but it is not more than a certain range over a relatively wide wavelength range of 350 nm to 520 nm. It was found that it was difficult to do.

그래서, 본 발명자는, 차광막을 두께 방향으로 금속 원소의 함유량이 변화하는 조성 경사막으로 하는 것을 검토하였다. 조성 경사막으로 함으로써, 광범위한 파장 영역에 걸쳐 반사율을 억제하는 것이 가능하게 된다. 단, 조성 경사막의 경우, 파장 영역에 대한 반사율의 변동 폭을 억제하는 점에서는 유리하게 되지만, 충족해야 할 광학 특성을 직접 산정하기가 매우 곤란하다. 이것을 해결하기 위해, 본 발명자는, 조성 경사막인 차광막을, 의사적으로 2층 구조로 모델화하는 것을 검토하였다. 구체적으로는, 기판 상의 차광막에 대하여, 상기 파장 영역에 대하여, 투과율과, 표면 반사율과, 이면 반사율을 각각 분광 엘립소미터로 측정하였다. 그리고, 상술한 파장 영역의 범위로부터 복수(적어도 2 이상, 보다 바람직하게는 3 이상)의 파장을 선택하고, 각 파장에 있어서, 실측값과 일치하는 굴절률이나 소쇠 계수로 되는, 상부 및 하부의 막 두께나 굴절률, 소쇠 계수를 시뮬레이션에 의해 구하였다. 또한, 이 시뮬레이션에 의해 구해진 하부는 주로 차광부로서 기능하고, 상부는 주로 반사 방지부로서 기능하는 것이었다.Thus, the present inventors have considered making the light-shielding film a compositional gradient film in which the content of the metal element changes in the thickness direction. By setting it as a composition gradient film, it becomes possible to suppress the reflectance over a wide wavelength range. However, in the case of the compositional gradient film, it is advantageous in that it suppresses the variation of the reflectance in the wavelength region, but it is very difficult to directly calculate the optical properties to be satisfied. In order to solve this problem, the present inventors examined pseudo-modeling a light-shielding film, which is a composition gradient film, into a two-layer structure. Specifically, with respect to the light shielding film on the substrate, the transmittance, the surface reflectance, and the back surface reflectance were measured with a spectroscopic ellipsometer, respectively, in the wavelength region. And, a plurality of wavelengths (at least 2 or more, more preferably 3 or more) are selected from the range of the above-described wavelength range, and at each wavelength, the upper and lower films have a refractive index or extinction coefficient that matches the measured value. The thickness, refractive index, and extinction coefficient were calculated|required by simulation. In addition, the lower part obtained by this simulation mainly functions as a light-shielding part, and the upper part mainly functions as an antireflection part.

그리고, 본 발명자는, 조성 경사막인 차광막을 차광부와 반사 방지부로 분할하였을 때, 충족해야 할 광학 특성을 검토하였다. 그 결과, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대한 반사 방지부의 굴절률 nA가 2.1 이하이고, 파장 영역의 광이 상기 반사 방지부를 투과하였을 때 상기 파장 영역의 광에 생기는 위상차가 28도 이상이면, 상술한 파장 영역에 걸쳐 차광막의 반사율을 15% 이하로 억제할 수 있어, 레지스트 패턴의 해상 정밀도를 높일 수 있음을 알아냈다.Then, the present inventor studied the optical properties to be satisfied when the light-shielding film, which is a composition gradient film, is divided into a light-shielding portion and an antireflection portion. As a result, if the refractive index n A of the anti-reflection unit for light in the wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less is 2.1 or less, and the phase difference generated in the light in the wavelength region when the light in the wavelength region passes through the anti-reflection unit is 28 degrees or more, , It was found that the reflectance of the light-shielding film can be suppressed to 15% or less over the above-described wavelength region, and the resolution accuracy of the resist pattern can be improved.

즉, 본 발명의 마스크 블랭크는, 기판 상에, 차광막을 구비하는 마스크 블랭크이며, 상기 차광막은, 금속 원소를 함유하는 재료를 포함하고, 상기 차광막은, 두께 방향으로 상기 금속 원소의 함유량이 변화하는 조성 경사막이고, 상기 차광막은, 상기 기판에 가까운 쪽부터 순서대로 차광부와 반사 방지부로 분할하였을 때, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 굴절률 nA가, 2.1 이하이고, 상기 파장 영역의 광이 상기 반사 방지부를 투과하였을 때 상기 파장 영역의 광에 생기는 위상차가, 28도 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 특별히 언급이 없는 한, 이하에서 언급하는 광학 특성(반사율, 굴절률, 소쇠 계수, 위상차 등)은, 상술한 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대한 것이다.That is, the mask blank of the present invention is a mask blank provided with a light-shielding film on a substrate, the light-shielding film contains a material containing a metal element, and the light-shielding film has a change in the content of the metal element in the thickness direction. A composition gradient film, wherein the light-shielding film is divided into a light-shielding part and an anti-reflection part in order from a side closer to the substrate, and the refractive index n A of the anti-reflection part for light in a wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less is 2.1 or less. , When the light in the wavelength region passes through the antireflection unit, a phase difference generated in the light in the wavelength region is 28 degrees or more. In addition, unless otherwise specified, the optical properties (reflectance, refractive index, extinction coefficient, retardation, etc.) mentioned below are for light in the above-described wavelength range of 350 nm or more and 520 nm or less.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 마스크 블랭크의 구성을 도시하는 모식도이다. 도 1의 마스크 블랭크(10)는, 투광성 기판(1) 상에 차광막(2)이 이 순서대로 적층된 구조를 구비하는 것이다. 여기서, 투광성 기판(1)으로서는, 유리 기판이 일반적이다. 유리 기판은, 평탄도 및 평활도가 우수하기 때문에, 전사용 마스크를 사용하여 반도체 기판 상으로의 패턴 전사를 행하는 경우, 전사 패턴의 변형 등이 생기지 않고 고정밀도의 패턴 전사를 행할 수 있다.1 is a schematic diagram showing a configuration of a mask blank in an embodiment of the present invention. The mask blank 10 of FIG. 1 has a structure in which a light shielding film 2 is stacked on a light-transmitting substrate 1 in this order. Here, as the translucent substrate 1, a glass substrate is generally used. Since the glass substrate is excellent in flatness and smoothness, when performing pattern transfer onto a semiconductor substrate using a transfer mask, high-precision pattern transfer can be performed without causing deformation of the transfer pattern or the like.

본 실시 형태에 있어서의 마스크 블랭크(10)는, 차광막(2)을 구비하고 있다. 차광막(2)은, 금속 원소를 함유하는 재료를 포함한다. 금속 원소로서는, 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 크롬을 함유하는 재료로서는, 크롬 단체여도 되고, 크롬과 첨가 원소를 포함하는 것이어도 된다. 이러한 첨가 원소로서는, 산소 및/또는 질소가, 건식 에칭 속도를 빠르게 할 수 있다는 점에서 바람직하다. 또한, 차광막(2)은, 그 밖에 탄소, 수소, 붕소, 인듐, 주석, 몰리브덴 등의 원소를 포함해도 된다. 또한, 차광막(2)은, 본 명세서에서 설명되고 있는 광학 특성을 충족하는 것이라면, 크롬계 재료 이외의 재료를 사용해도 된다. 예를 들어, 요구되는 광학 특성을 충족하는 범위에서 차광막(2)을 형성하는 재료에, 규소계 재료, 전이 금속 실리사이드계 재료, 탄탈계 재료 등을 적용해도 된다.The mask blank 10 in this embodiment is provided with the light shielding film 2. The light shielding film 2 contains a material containing a metal element. As a metal element, it is preferable that it is formed from a material containing chromium. As a material containing chromium, chromium alone may be sufficient, and chromium and an additional element may be included. As such an additive element, oxygen and/or nitrogen are preferable from the viewpoint that the dry etching rate can be accelerated. Further, the light shielding film 2 may contain other elements such as carbon, hydrogen, boron, indium, tin, and molybdenum. Further, the light-shielding film 2 may be made of a material other than a chromium-based material as long as it satisfies the optical properties described in the present specification. For example, a silicon-based material, a transition metal silicide-based material, a tantalum-based material, or the like may be applied to the material for forming the light-shielding film 2 within a range that satisfies the required optical properties.

차광막(2)은, 레지스트막이 적층되어 있지 않은 상태(즉, 차광막(2)의 상면이 노출된 상태)에서의 레이저 묘화 파장의 광(상기 파장 영역 내의 파장의 레이저광)에 대한 표면 반사율이 15% 이하, 나아가 13% 이하로 되도록 제어된 막인 것이 바람직하다. 또한, 차광막(2)은, 레이저 묘화 파장의 광(상기 파장 영역 내의 파장의 레이저광)에 대한 투과율이 0.1% 이하, 나아가 0.05% 이하로 되도록 제어된 막인 것이 바람직하다.The light-shielding film 2 has a surface reflectance of 15 for light having a laser drawing wavelength (laser light having a wavelength within the wavelength range) in a state in which the resist film is not stacked (i.e., a state in which the upper surface of the light-shielding film 2 is exposed). It is preferable that it is a film controlled so that it may become% or less, and further 13% or less. Moreover, it is preferable that the light-shielding film 2 is a film controlled so that the transmittance|permeability with respect to the light of a laser drawing wavelength (laser light of a wavelength in the said wavelength range) becomes 0.1% or less, and further 0.05% or less.

상기 차광막(2)의 형성 방법은, 특별히 제약할 필요는 없지만, 인라인형 스퍼터링 장치에 의한 성막법을 바람직하게 들 수 있다. 인라인형 스퍼터링 장치에 의해 성막함으로써, 광학 특성(반사율 등)을 엄밀하게 제어한 조성 경사막을 제조하기 쉬워진다.The method for forming the light shielding film 2 is not particularly limited, but a film forming method using an in-line sputtering device is preferably mentioned. By forming a film by an in-line sputtering device, it becomes easy to manufacture a composition gradient film in which optical properties (reflectance, etc.) are strictly controlled.

상기 차광막(2)의 막 두께는, 150nm 이하인 것이 바람직하고, 120nm 이하이면 보다 바람직하다. 막 두께를 어느 정도 얇게 함으로써, 패턴의 애스펙트비(패턴 폭에 대한 패턴 깊이의 비)의 저감을 도모할 수 있고, 글로벌 로딩 현상 및 마이크로 로딩 현상에 따른 선폭 에러를 저감할 수 있다. 본 발명에 있어서의 차광막(2)은, 350nm 이상 520nm 이하의 노광광에 대하여, 막 두께를 150nm 이하의 박막으로 해도 원하는 광학 농도(통상 3.0 이상)를 얻을 수 있다. 차광막(2)의 막 두께의 하한에 대해서는, 원하는 광학 농도가 얻어지는 한 얇게 할 수 있다.The thickness of the light-shielding film 2 is preferably 150 nm or less, and more preferably 120 nm or less. By reducing the film thickness to some extent, it is possible to reduce the aspect ratio of the pattern (the ratio of the pattern depth to the pattern width), and it is possible to reduce the line width error due to the global loading phenomenon and the microloading phenomenon. The light shielding film 2 in the present invention can obtain a desired optical density (usually 3.0 or more) even if the film thickness is a thin film of 150 nm or less for exposure light of 350 nm or more and 520 nm or less. About the lower limit of the film thickness of the light-shielding film 2, it can be made thin as long as a desired optical density is obtained.

또한, 차광막(2)은, 상술한 막 두께를 충족한 후, 상술한 바와 같이 차광부와 반사 방지부로 분할하였을 때, 반사 방지부의 막 두께는, 20nm보다 큰 것이 바람직하고, 30nm 이상인 것이 보다 바람직하다. 반사 방지부의 막 두께가 일정 정도 두꺼움으로써, 레이저 묘화 파장의 파장대의 광에 대한 차광막의 표면 반사율의 변동 폭을 작게 할 수 있다. 또한, 반사 방지부의 막 두께는, 60nm 이하인 것이 바람직하고, 50nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 반사 방지부의 막 두께가 두꺼우면, 차광막(2)의 전체 막 두께가 대폭 두꺼워져 버린다. 한편, 차광막(2)의 전체 막 두께를 두껍게 하지 않도록 하면, 차광부의 두께를 대폭 얇게 할 필요가 생긴다. 그 경우, 차광막(2)의 노광광에 대한 광학 농도가 부족할 우려가 있다. 상술한 차광막(2)의 막 두께의 기재, 반사 방지부의 막 두께의 기재로부터 파악되는 바와 같이, 차광부의 막 두께는, 30nm 이상인 것이 바람직하고, 40nm 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 차광부의 막 두께는, 90nm 이하인 것이 바람직하고, 80nm 이하인 것이 보다 바람직하다.In addition, when the light-shielding film 2 satisfies the above-described film thickness and is divided into a light-shielding portion and an anti-reflection portion as described above, the film thickness of the anti-reflection portion is preferably greater than 20 nm, and more preferably 30 nm or more. Do. When the film thickness of the antireflection portion is thick enough, it is possible to reduce the variation width of the surface reflectance of the light-shielding film with respect to the light in the wavelength band of the laser drawing wavelength. Moreover, it is preferable that it is 60 nm or less, and, as for the film thickness of a reflection prevention part, it is more preferable that it is 50 nm or less. When the film thickness of the antireflection portion is large, the total film thickness of the light-shielding film 2 becomes large. On the other hand, if the entire film thickness of the light-shielding film 2 is not made thick, it is necessary to significantly reduce the thickness of the light-shielding portion. In that case, there is a possibility that the optical density of the light shielding film 2 with respect to exposure light may be insufficient. As can be understood from the description of the film thickness of the light-shielding film 2 and the film thickness of the anti-reflection portion, the film thickness of the light-shielding portion is preferably 30 nm or more, and more preferably 40 nm or more. Moreover, it is preferable that it is 90 nm or less, and, as for the film thickness of a light-shielding part, it is more preferable that it is 80 nm or less.

또한, 차광막(2)은, 상술한 바와 같이 차광부와 반사 방지부로 분할하였을 때, 레이저 묘화 파장의 광이, 반사 방지부를 투과하였을 때 이 파장 영역의 광에 생기는, 반사 방지부의 두께와 동일한 거리만큼 공기 중을 투과한 광과의 사이의 위상차 φ가, 28도 이상인 것이 요구된다. 한편, 반사 방지부의 위상차는, 42도 이하인 것이 바람직하고, 40도 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 위상차 φ[도]는, 반사 방지부의 굴절률을 nA, 반사 방지부의 막 두께를 dA[nm], 광의 파장을 λ[nm]라고 하였을 때, φ=360×dA×(nA-1)/λ로 산출된 것을 말한다. 하기의 수식이 나타내는 바와 같이, 반사 방지부의 위상차 φ를 크게 하기 위해서는, 막 두께 dA 혹은 굴절률 nA를 크게 할 필요가 있다. 그러나, 일반적으로 굴절률 nA가 큰 재료는, 광의 파장의 변화에 대한 굴절률 nA의 변화 폭이 큰 경향이 있어, 바람직하지 않다. 또한, 상술한 바와 같이, 막 두께 dA를 두껍게 하는 것도 바람직하지 않다.In addition, when the light-shielding film 2 is divided into a light-shielding portion and an anti-reflection portion as described above, a distance equal to the thickness of the anti-reflection portion is generated in the light of the wavelength region when light of the laser drawing wavelength passes through the anti-reflection portion. It is required that the phase difference φ between the light that has passed through the air is 28 degrees or more. On the other hand, the phase difference of the antireflection unit is preferably 42 degrees or less, and more preferably 40 degrees or less. In addition, the phase difference φ [degrees] is φ = 360 × d A × (n A ) when the refractive index of the anti-reflection unit is n A , the film thickness of the anti-reflection unit is d A [nm], and the wavelength of light is λ [nm]. It is calculated as -1)/λ. As shown by the following equation, in order to increase the phase difference φ of the antireflection portion, it is necessary to increase the film thickness d A or the refractive index n A. In general, however, a large refractive index n A material, a change width of the refractive index n A of the change in the wavelength of the light there is a large tendency is not preferable. Further, as described above, it is also not preferable to increase the film thickness d A.

반사 방지부의 굴절률 nA는, 더 얇은 반사 방지부의 막 두께에서 위상차 φ를 크게 한다는 관점에서, 1.9 이상이면 바람직하고, 1.92 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 반사 방지부의 굴절률 nA는, 광의 파장의 변화에 대한 굴절률 nA의 변화 폭을 작게 한다는 관점에서, 2.1 이하이면 바람직하다.The refractive index n A of the antireflection portion is preferably 1.9 or more, and more preferably 1.92 or more from the viewpoint of increasing the retardation φ in the film thickness of the thinner antireflection portion. In addition, the refractive index n A of the antireflection unit is preferably 2.1 or less from the viewpoint of reducing the width of change of the refractive index n A with respect to the change of the wavelength of light.

반사 방지부의 소쇠 계수 kA는, 차광막(2)의 박막화의 관점에서, 0.7 이상이면 바람직하고, 0.8 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 반사 방지부의 소쇠 계수 kA는, 차광막(2)의 표면 반사율을 저감한다는 관점에서, 1.0 이하이면 바람직하다.The extinction coefficient k A of the antireflection portion is preferably 0.7 or more, and more preferably 0.8 or more from the viewpoint of thinning the light-shielding film 2. In addition, the extinction coefficient k A of the antireflection portion is preferably 1.0 or less from the viewpoint of reducing the surface reflectance of the light shielding film 2.

차광부의 굴절률 nS는, 1.9 이상이면 바람직하다. 또한, 차광부의 굴절률 nS는, 2.8 이하이면 바람직하다.The refractive index n S of the light-shielding portion is preferably 1.9 or more. In addition, the refractive index n S of the light-shielding portion is preferably 2.8 or less.

차광부의 소쇠 계수 kS는, 차광막(2)의 박막화의 관점에서, 2.8 이상이면 바람직하고, 2.9 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 차광부의 소쇠 계수 kS는, 차광막(2)의 이면 반사율을 저감한다는 관점에서, 3.5 이하이면 바람직하고, 3.4 이하이면 보다 바람직하다.The extinction coefficient k S of the light-shielding portion is preferably 2.8 or more, and more preferably 2.9 or more, from the viewpoint of thinning the light-shielding film 2. In addition, the extinction coefficient k S of the light-shielding portion is preferably 3.5 or less, and more preferably 3.4 or less from the viewpoint of reducing the reflectance of the back surface of the light-shielding film 2.

또한, 마스크 블랭크(10)로서는, 후술하는 도 2의 (a)에 있는 바와 같이, 차광막(2)의 표면에 접하여, 레지스트막(3)이 형성되어 있는 형태라도 상관없다. 높은 해상도를 얻기 위해, 레지스트막(3)의 재료는 상기 파장 영역의 노광광으로 감광하는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 레지스트 재료는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 포지티브형 레지스트 재료여도, 네가티브형 레지스트 재료여도 되고, 비화학 증폭형 레지스트여도, 화학 증폭형 레지스트여도 된다. 레지스트막(3)은, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대한 굴절률 nR이 1.90 이하인 것이 바람직하고, 1.80 이하이면 보다 바람직하다. 또한, 레지스트막(3)은, 상기 파장 영역의 광에 대한 굴절률 nR이 1.50 이상인 것이 바람직하고, 1.60 이상이면 보다 바람직하고, 1.67 이상이면 더욱 바람직하다. 한편, 레지스트막(3)은, 상기 파장 영역의 광에 대한 소쇠 계수 kR이 0.01 이상인 것이 바람직하고, 0.02 이상이면 보다 바람직하다. 또한, 레지스트막(3)은, 상기 파장 영역의 광에 대한 소쇠 계수 kR이 0.06 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이하이면 보다 바람직하다.In addition, the mask blank 10 may be in a form in which the resist film 3 is formed in contact with the surface of the light-shielding film 2 as shown in Fig. 2A to be described later. In order to obtain high resolution, it is preferable that the material of the resist film 3 be made of a material that is photosensitive by exposure light in the wavelength range. The resist material is not particularly limited, but may be a positive resist material, a negative resist material, a non-chemically amplified resist, or a chemically amplified resist. The resist film 3 preferably has a refractive index n R of 1.90 or less for light in a wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less, and more preferably 1.80 or less. In addition, the resist film 3 preferably has a refractive index n R of 1.50 or more, more preferably 1.60 or more, and even more preferably 1.67 or more. On the other hand, the resist film 3 preferably has an extinction coefficient k R for light in the wavelength range of 0.01 or more, and more preferably 0.02 or more. In addition, the resist film 3 preferably has an extinction coefficient k R for light in the wavelength range of 0.06 or less, and more preferably 0.05 or less.

레지스트막(3)의 레이저 묘화광에 대한 반사율은, 5% 이하인 것이 바람직하고, 4% 이하인 것이 보다 바람직하다. 반사율을 작게 함으로써, 레지스트막(3)의 감광 효율을 높일 수 있기 때문이다. 또한, 상기 레이저 묘화광에 대한 반사율을 충족하는 것이라면, 차광막(2)과 레지스트막(3)의 사이에, 다른 층을 개재시켜도 된다. 다른 층은, 예를 들어 차광막(2)과 레지스트막(3)의 밀착성을 향상시키는 기능을 갖는 층이어도 된다.The reflectance of the resist film 3 with respect to the laser drawn light is preferably 5% or less, and more preferably 4% or less. This is because the photosensitive efficiency of the resist film 3 can be increased by reducing the reflectance. Further, another layer may be interposed between the light shielding film 2 and the resist film 3 as long as it satisfies the reflectance of the laser writing light. The other layer may be, for example, a layer having a function of improving the adhesion between the light shielding film 2 and the resist film 3.

또한, 마스크 블랭크(10)에 있어서, 투광성 기판(1)과 차광막(2)의 사이에 위상 시프트막을 마련해도 된다. 이 경우의 마스크 블랭크로부터 제조되는 전사용 마스크(위상 시프트 마스크)는, 위상 시프트막에 전사 패턴을 구비하지만, 차광막(2)에는 차광대 등의 비교적 소(疎)한 패턴에 한정된다. 그러나, 이 경우의 마스크 블랭크라도, 레지스트막에 위상 시프트막에 형성해야 할 전사 패턴을 레이저광으로 노광 묘화할 때, 그 레지스트막의 바로 밑에는 차광막(2)이 존재하고 있다. 이 때문에, 레지스트막에 그 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 전사 패턴을 해상시키기 위해서는, 차광막(2)에 상기 광학 특성을 갖는 것이 요구된다.Further, in the mask blank 10, a phase shift film may be provided between the light-transmitting substrate 1 and the light shielding film 2. The transfer mask (phase shift mask) manufactured from the mask blank in this case is provided with a transfer pattern in the phase shift film, but the light shielding film 2 is limited to relatively small patterns such as a light shielding band. However, even in the case of the mask blank in this case, when the transfer pattern to be formed on the phase shift film is exposed and drawn on the resist film with laser light, the light shielding film 2 is present immediately under the resist film. For this reason, in order to resolve a transfer pattern of a line width narrower than the wavelength of the laser light to the resist film, it is required that the light shielding film 2 has the above optical properties.

이어서, 도 1에 도시하는 마스크 블랭크(10)를 사용한 전사용 마스크(20)의 제조 방법을 설명한다. 이 마스크 블랭크(10)를 사용한 전사용 마스크(20)의 제조 방법은, 레지스트막(3)에 대하여, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 노광광으로 전사 패턴을 노광한 후, 현상 처리를 행하여, 전사 패턴을 갖는 레지스트막(레지스트 패턴(3a))을 형성하는 공정과, 레지스트 패턴(3a)을 마스크로 하는 에칭에 의해, 차광막(2)에 전사 패턴을 형성하는 공정을 갖는다.Next, the manufacturing method of the transfer mask 20 using the mask blank 10 shown in FIG. 1 is demonstrated. In the manufacturing method of the transfer mask 20 using this mask blank 10, after exposing the transfer pattern to the resist film 3 with exposure light in a wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less, development treatment is performed, A step of forming a resist film having a transfer pattern (resist pattern 3a) and a step of forming a transfer pattern on the light-shielding film 2 by etching using the resist pattern 3a as a mask are provided.

도 2는, 마스크 블랭크(10)를 사용한 전사용 마스크(20)의 제조 공정을 순서대로 도시하는 모식도이다.FIG. 2 is a schematic diagram sequentially showing a manufacturing process of the transfer mask 20 using the mask blank 10.

도 2의 (a)는, 도 1의 마스크 블랭크(10)의 차광막(2) 상에 레지스트막(3)을 형성한 상태를 도시하고 있다.FIG. 2A shows a state in which the resist film 3 is formed on the light shielding film 2 of the mask blank 10 of FIG. 1.

이어서, 도 2의 (b)는, 마스크 블랭크(10) 상에 형성된 레지스트막(3)에 대하여, 원하는 패턴 노광을 실시하는 노광 공정을 도시한다. 패턴 노광은, 레이저 묘화 장치 등을 사용하여 행해진다. 상술한 레지스트 재료는, 레이저 노광광에 대응하는 감광성을 갖는 것이 사용된다.Next, FIG. 2B shows an exposure step of performing a desired pattern exposure on the resist film 3 formed on the mask blank 10. Pattern exposure is performed using a laser drawing device or the like. As the above-described resist material, one having photosensitivity corresponding to laser exposure light is used.

이어서, 도 2의 (c)는, 원하는 패턴 노광에 따라 레지스트막(3)을 현상하여 레지스트 패턴(3a)을 형성하는 현상 공정을 도시한다. 해당 현상 공정에서는, 마스크 블랭크(10) 상에 형성한 레지스트막(3)에 대하여 원하는 패턴 노광을 실시한 후에 현상액을 공급하여, 현상액에 가용인 레지스트막의 부위를 용해시켜, 레지스트 패턴(3a)을 형성한다.Next, FIG. 2C shows a developing process of forming the resist pattern 3a by developing the resist film 3 according to the desired pattern exposure. In the developing process, after performing a desired pattern exposure to the resist film 3 formed on the mask blank 10, a developer is supplied to dissolve a portion of the resist film soluble in the developer to form a resist pattern 3a. do.

이어서, 도 2의 (d)는, 상기 레지스트 패턴(3a)을 따라 차광막(2)을 에칭하는 에칭 공정을 도시한다. 본 발명에서는 건식 에칭을 사용하는 것이 적합하다. 해당 에칭 공정에서는, 상기 레지스트 패턴(3a)을 마스크로 하여, 건식 에칭에 의해, 레지스트 패턴(3a)이 형성되어 있지 않은 차광막(2)이 노출된 부위를 용해시키고, 이에 의해 원하는 전사 패턴을 갖는 차광막(2)(차광 패턴(2a))을 투광성 기판(1) 상에 형성한다.Next, Fig. 2D shows an etching process of etching the light shielding film 2 along the resist pattern 3a. In the present invention, it is suitable to use dry etching. In the etching process, by using the resist pattern 3a as a mask, dry etching is performed to dissolve the exposed portion of the light-shielding film 2 on which the resist pattern 3a is not formed, thereby having a desired transfer pattern. A light-shielding film 2 (light-shielding pattern 2a) is formed on the light-transmitting substrate 1.

이 차광막(2)에 차광 패턴(2a)을 형성하는 공정은, 염소를 함유하는 가스를 사용한 건식 에칭에 의해 행하는 것이 바람직하다. 상기 건식 에칭 가스를 사용하여 건식 에칭을 행함으로써, 건식 에칭 속도를 높일 수 있어, 건식 에칭 시간의 단축화를 도모할 수 있고, 단면 형상이 양호한 차광 패턴(2a)을 형성할 수 있다. 건식 에칭 가스에 사용하는 염소계 가스로서는, 예를 들어 Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3 등을 들 수 있다. 또한, 건식 에칭에는, 염소계 가스에 추가하여, 산소 가스 등을 포함하는 혼합 가스를 포함하는 건식 에칭 가스를 사용해도 된다.The step of forming the light shielding pattern 2a on the light shielding film 2 is preferably performed by dry etching using a gas containing chlorine. By performing dry etching using the dry etching gas, the dry etching rate can be increased, the dry etching time can be shortened, and the light shielding pattern 2a having a good cross-sectional shape can be formed. Examples of the chlorine-based gas used for the dry etching gas include Cl 2 , SiCl 4 , HCl, CCl 4 , and CHCl 3 . Further, for dry etching, in addition to the chlorine-based gas, a dry etching gas containing a mixed gas containing oxygen gas or the like may be used.

도 2의 (e)는, 잔존한 레지스트 패턴(3a)을 박리 제거함으로써 얻어진 전사용 마스크(20)를 도시한다. 이와 같이 하여, 단면 형상이 양호한 차광 패턴(2a)이 고정밀도로 형성된 전사용 마스크가 완성된다.Fig. 2(e) shows a transfer mask 20 obtained by peeling and removing the remaining resist pattern 3a. In this way, a transfer mask in which the light shielding pattern 2a having a good cross-sectional shape is formed with high precision is completed.

또한, 본 발명은 이상에 설명한 실시 형태에 한정되지는 않는다. 즉, 투광성 기판 상에 차광막을 형성한, 소위 바이너리 마스크용 마스크 블랭크에 한하지 않고, 예를 들어 하프톤형 위상 시프트 마스크 혹은 레벤슨형 위상 시프트 마스크의 제조에 사용하기 위한 마스크 블랭크여도 된다. 이 경우, 투광성 기판 상의 하프톤 위상 시프트막 상에 차광막이 형성되는 구조로 되어, 하프톤 위상 시프트막과 차광막을 합쳐 원하는 광학 농도(바람직하게는 3.0 이상)가 얻어지면 되므로, 차광막 자체의 광학 농도는 예를 들어 3.0보다 작은 값으로 할 수도 있다.In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above. That is, it is not limited to a so-called binary mask mask blank in which a light-shielding film is formed on a light-transmitting substrate, and may be, for example, a mask blank for use in manufacturing a halftone phase shift mask or a Levenson phase shift mask. In this case, the light-shielding film is formed on the halftone phase shift film on the light-transmitting substrate, and the desired optical density (preferably 3.0 or more) can be obtained by combining the halftone phase shift film and the light-shielding film. May be set to a value less than 3.0, for example.

한편, 본 발명의 전사용 마스크는, 본 발명의 마스크 블랭크와 마찬가지의 특징을 갖는다. 즉, 본 발명의 전사용 마스크는, 기판(1) 상에, 전사 패턴을 갖는 차광막(2)(차광 패턴(2a))을 구비하고, 차광막(2)은, 금속 원소를 함유하는 재료를 포함하고, 차광막(2)은, 두께 방향으로 상기 금속 원소의 함유량이 변화하는 조성 경사막이고, 차광막은, 기판에 가까운 쪽부터 순서대로 차광부와 반사 방지부로 분할하였을 때, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 굴절률 nA가, 2.1 이하이고, 상기 파장 영역의 광이 반사 방지부를 투과하였을 때 상기 파장 영역의 광에 생기는 위상차가, 28도 이상인 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명의 전사용 마스크에 관한 그 밖의 사항(기판, 차광막 등)에 대해서는, 본 발명의 마스크 블랭크의 경우와 마찬가지이다.On the other hand, the transfer mask of the present invention has the same characteristics as the mask blank of the present invention. That is, the transfer mask of the present invention includes a light-shielding film 2 (light-shielding pattern 2a) having a transfer pattern on the substrate 1, and the light-shielding film 2 contains a material containing a metal element. And, the light-shielding film 2 is a composition gradient film in which the content of the metal element changes in the thickness direction, and the light-shielding film has a wavelength of 350 nm or more and 520 nm or less when divided into a light-shielding portion and an anti-reflection portion in order from the side closer to the substrate. The refractive index n A of the anti-reflection unit with respect to the light in the region is 2.1 or less, and a phase difference generated in the light in the wavelength region when the light in the wavelength region passes through the anti-reflection unit is 28 degrees or more. Other matters (substrate, light shielding film, etc.) relating to the transfer mask of the present invention are the same as those of the mask blank of the present invention.

본 발명의 마스크 블랭크나 전사용 마스크에 있어서, 차광막(2)(또는 차광 패턴(2a))은, 기판(1)의 주표면에 접하도록 기판(1) 상에 구비되어 있는 것이 바람직하지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 막을 개재시켜 기판(1) 상에 구비되어 있는 것이어도 된다. 예를 들어, 투광성 기판 상에 위상 시프트막과 차광막이 이 순서대로 적층된 마스크 블랭크의 경우에 있어서도, 그 차광막에 본 발명의 차광막을 적용해도 유효하게 기능한다. 이 마스크 블랭크로부터 제조되는 위상 시프트 마스크(전사용 마스크)는, 기본적으로 위상 시프트막에 전사 패턴이 마련되고, 차광막에는 전사 패턴은 마련되지 않는다. 그러나, 마스크 블랭크로부터 위상 시프트 마스크를 제조하는 과정에 있어서, 레지스트막은 차광막 상에 마련된다. 본원 발명의 차광막을 사용함으로써, 레이저 묘화 장치에서 레지스트막에 위상 시프트막에 형성해야 할 패턴(전사 패턴)을 노광하였을 때, 레지스트 패턴의 해상성이 대폭 향상된다. 그 결과, 위상 시프트막에 전사 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있다.In the mask blank or transfer mask of the present invention, it is preferable that the light-shielding film 2 (or the light-shielding pattern 2a) is provided on the substrate 1 so as to contact the main surface of the substrate 1. It is not limited to this, and may be provided on the substrate 1 with another film interposed therebetween. For example, even in the case of a mask blank in which a phase shift film and a light-shielding film are stacked in this order on a light-transmitting substrate, it functions effectively even if the light-shielding film of the present invention is applied to the light-shielding film. In the phase shift mask (transfer mask) manufactured from this mask blank, a transfer pattern is basically provided on the phase shift film, and no transfer pattern is provided on the light shielding film. However, in the process of manufacturing a phase shift mask from a mask blank, a resist film is provided on the light shielding film. By using the light-shielding film of the present invention, when a pattern (transfer pattern) to be formed on the phase shift film is exposed to the resist film in a laser drawing apparatus, the resolution of the resist pattern is greatly improved. As a result, it is possible to form a transfer pattern on the phase shift film with high precision.

즉, 이 경우의 위상 시프트 마스크(전사용 마스크)는, 기판(1) 상에, 전사 패턴을 갖는 위상 시프트막(위상 시프트 패턴)과, 차광대를 포함하는 패턴을 갖는 차광막(차광 패턴)이 적층된 구조를 구비하고, 차광막은, 금속 원소를 함유하는 재료를 포함하고, 차광막(2)은, 두께 방향으로 상기 금속 원소의 함유량이 변화하는 조성 경사막이고, 차광막은, 기판에 가까운 쪽부터 순서대로 차광부와 반사 방지부로 분할하였을 때, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 굴절률 nA가, 2.1 이하이고, 상기 파장 영역의 광이 반사 방지부를 투과하였을 때 상기 파장 영역의 광에 생기는 위상차가, 28도 이상인 것을 특징으로 하고 있다.That is, the phase shift mask (transfer mask) in this case includes a phase shift film (phase shift pattern) having a transfer pattern and a light shielding film (light shielding pattern) having a pattern including a light shielding band on the substrate 1 It has a laminated structure, the light-shielding film contains a material containing a metal element, the light-shielding film 2 is a composition gradient film in which the content of the metal element changes in the thickness direction, and the light-shielding film is from the side closer to the substrate. When sequentially divided into a light-shielding part and an anti-reflection part, the refractive index n A of the anti-reflection part for light in a wavelength range of 350 nm to 520 nm is 2.1 or less, and when light in the wavelength range passes through the anti-reflection part, the wavelength It is characterized in that the phase difference generated in the light of the region is 28 degrees or more.

본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법은, 상기 전사용 마스크(20)의 제조 방법에 의해 제조한 전사용 마스크(20)를 사용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 본 발명의 반도체 디바이스의 제조 방법은, 상기 전사용 마스크(20)를 사용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 이 때문에, 이 전사용 마스크(20)를 노광 장치에 세트하고, 그 전사용 마스크(20)의 투광성 기판(1)측으로부터 KrF 엑시머 레이저나 i선을 조사하여 전사 대상물(반도체 웨이퍼 상의 레지스트막 등)에 노광 전사를 행해도, 높은 정밀도로 전사 대상물에 원하는 패턴을 전사할 수 있다.The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of exposing a transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate by using the transfer mask 20 manufactured by the method of manufacturing the transfer mask 20 It is characterized by that. In addition, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is characterized by including a step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate using the transfer mask 20. For this reason, this transfer mask 20 is set in an exposure apparatus, and a KrF excimer laser or i-ray is irradiated from the side of the translucent substrate 1 of the transfer mask 20 to a transfer object (a resist film on a semiconductor wafer, etc.). ), the desired pattern can be transferred to the transfer object with high precision.

<실시예><Example>

이하, 실시예에 의해, 본 발명의 실시 형태를 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically by way of examples.

(실시예 1)(Example 1)

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

주표면의 치수가 약 152mm×약 152mm이고, 두께가 약 6.35mm인 합성 석영 유리를 포함하는 투광성 기판(1)을 준비하였다. 이 투광성 기판(1)은, 단부면 및 주표면이 소정의 표면 조도로 연마되며, 그 후, 소정의 세정 처리 및 건조 처리가 실시된 것이었다.A translucent substrate 1 including synthetic quartz glass having a main surface dimension of about 152 mm x about 152 mm and a thickness of about 6.35 mm was prepared. In this light-transmitting substrate 1, the end surface and the main surface were polished to a predetermined surface roughness, and thereafter, a predetermined cleaning treatment and drying treatment were performed.

이 투광성 기판(1) 상에, 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여, 조성 경사 구조를 갖는 차광막(2)의 성막을 행하였다. 인라인형 스퍼터링 장치 내에 기판 반송 방향에 대하여 연속해서 배치된 각 스페이스(스퍼터링실)에 Cr 타깃을 각각 배치하고, 투광성 기판(1)을 각 스페이스에서 반송하면서 반응성 스퍼터링을 행함으로써 차광막(2)을 형성하였다. 구체적으로는, 우선 Ar 가스와 N2 가스를 스퍼터링 가스로 하고 CrN을 주성분으로 하는 차광막(2)의 하부 영역을 16nm의 두께로 형성하였다. 이어서, Ar 가스와 CH4 가스를 스퍼터링 가스로 하고 CrC를 주성분으로 하는 중부 영역을 63nm의 두께로 형성하였다. 또한, Ar 가스와 NO 가스를 스퍼터링 가스로 하고 CrON을 주성분으로 하는 상부 영역을 24nm의 두께로 형성하였다. 이상의 공정에 의해, 투광성 기판(1) 상에 차광막(2)을 103nm의 두께로 형성하였다.On this light-transmitting substrate 1, a light-shielding film 2 having a composition inclined structure was formed by using an in-line sputtering device. The light shielding film 2 is formed by arranging each Cr target in each space (sputtering chamber) continuously arranged in the in-line sputtering device with respect to the substrate transport direction, and performing reactive sputtering while transporting the translucent substrate 1 in each space. I did. Specifically, first, an Ar gas and N 2 gas were used as sputtering gases, and a lower region of the light-shielding film 2 containing CrN as a main component was formed to a thickness of 16 nm. Next, Ar gas and CH 4 gas were used as sputtering gases, and a central region containing CrC as a main component was formed to a thickness of 63 nm. In addition, an upper region containing Ar gas and NO gas as sputtering gas and CrON as a main component was formed to a thickness of 24 nm. By the above process, the light shielding film 2 was formed on the light-transmitting substrate 1 to a thickness of 103 nm.

차광막(2)의 중부 영역은, 하부 영역이나 상부 영역의 성막 시에 사용한 N2 가스나 NO 가스에 의해 N(질소)이 포함되어 있고, 상기 하부 영역, 중부 영역, 상부 영역 전부에 Cr과 N이 포함되어 있었다. 차광막(2)의 3개의 영역의 크롬 함유량은, 상부 영역, 하부 영역, 중부 영역의 순으로 많게 되어 있었다. 또한, 차광막(2)의 하부 영역의 평균 함유량은, 크롬이 약 60원자%, 질소가 약 34원자%, 탄소가 약 6원자%였다. 차광막(2)의 중부 영역의 평균 함유량은, 크롬이 약 70원자%, 탄소가 약 10원자%, 질소가 약 20원자%였다. 차광막(2)의 상부 영역의 평균 함유량은, 크롬이 약 36원자%, 산소가 약 40원자%, 질소가 약 22원자%, 탄소가 약 2원자%였다.The central region of the light-shielding film 2 contains N (nitrogen) by the N 2 gas or NO gas used in the formation of the lower region or the upper region, and Cr and N in all of the lower region, the middle region, and the upper region. Was included. The chromium content in the three regions of the light-shielding film 2 was increased in the order of the upper region, the lower region, and the middle region. In addition, the average content of the lower region of the light shielding film 2 was about 60 atomic% of chromium, about 34 atomic% of nitrogen, and about 6 atomic% of carbon. The average content of the central region of the light-shielding film 2 was about 70 atomic% of chromium, about 10 atomic% of carbon, and about 20 atomic% of nitrogen. The average content of the upper region of the light-shielding film 2 was about 36 atomic% of chromium, about 40 atomic% of oxygen, about 22 atomic% of nitrogen, and about 2 atomic% of carbon.

또한, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대하여, 차광막(2)의 투과율, 표면 반사율 R, 이면 반사율을 각각 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사제 M-2000D)로 측정하였다. 그리고, 상기 파장 영역으로부터, 복수의 파장 WL(355nm, 403nm, 413nm, 442nm, 488nm, 500nm, 514nm)을 선택하고, 각 파장에 있어서, 실측값과 일치하는 굴절률이나 소쇠 계수로 되는, 차광부 및 반사 방지부의 막 두께나 굴절률, 소쇠 계수를 시뮬레이션에 의해 구하였다. 그 결과, 반사 방지부의 두께 dA는 40nm로 되고, 차광부의 두께 dS는 63nm로 되었다. 또한, 상술한 복수의 파장에 대하여, 반사 방지부에 있어서의 굴절률 nA, 소쇠 계수 kA, 위상차[도]를 산출함과 함께, 차광부에 있어서의 굴절률 nS, 소쇠 계수 kS를 산출하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 위상차 φ[도]는, φ=360×dA×(nA-1)/λ의 관계식에 의해 산출하였다.In addition, with respect to light in a wavelength range of 350 nm or more and 520 nm or less, the transmittance, surface reflectance R, and back surface reflectance of the light-shielding film 2 were measured with a spectroscopic ellipsometer (M-2000D manufactured by JA Woollam). And, from the wavelength region, a plurality of wavelengths WL (355 nm, 403 nm, 413 nm, 442 nm, 488 nm, 500 nm, 514 nm) are selected, and at each wavelength, a light-shielding portion that becomes a refractive index or extinction coefficient consistent with an actual measured value, and The film thickness, refractive index, and extinction coefficient of the antireflection portion were obtained by simulation. As a result, the thickness d A of the antireflection portion became 40 nm, and the thickness d S of the light-shielding portion became 63 nm. In addition, for the plurality of wavelengths described above, the refractive index n A , the extinction coefficient k A , and the phase difference [degrees] in the antireflection unit are calculated, and the refractive index n S and the extinction coefficient k S in the light shielding unit are calculated. I did. The results are shown in Table 1. In addition, the phase difference φ [degree] was calculated by the relational expression of φ = 360 × d A × (n A -1)/λ.

Figure pat00001
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표 1에 나타나는 바와 같이, 상술한 복수의 파장의 어느 것에 있어서도, 반사 방지부의 위상차는 28도를 초과하였다. 그리고, 반사 방지부의 표면 반사율은 15%를 하회하는 것이었다.As shown in Table 1, in any of the plurality of wavelengths described above, the phase difference of the antireflection portion exceeded 28 degrees. And the surface reflectance of the antireflection part was less than 15%.

이어서, 스핀 도포법에 의해, 차광막(2)의 표면에 접하여, 막 두께 290nm를 목표로 하여 포지티브형 레지스트(THMR-iP3500, 도쿄 오카 고교제)를 포함하는 레지스트막(3)을 형성하고, 실시예 1의 마스크 블랭크(10)를 제작하였다.Then, by spin coating, a resist film 3 containing a positive resist (THMR-iP3500, manufactured by Tokyo Oka Kogyo Co., Ltd.) was formed in contact with the surface of the light-shielding film 2, targeting a film thickness of 290 nm The mask blank 10 of Example 1 was produced.

[전사용 마스크의 제조][Manufacture of mask for transcription]

이어서, 마찬가지의 수순으로 실시예 1의 마스크 블랭크(10)를 별도로 제조하고, 그것을 사용하여, 이하의 수순으로 실시예 1의 전사용 마스크(20)를 제조하였다. 또한, 별도로 제조한 마스크 블랭크(10)에 있어서, 파장 413nm의 노광광에 있어서의 이 레지스트막(3)의 반사율은 2.814%였다.Next, the mask blank 10 of Example 1 was separately manufactured by the same procedure, and using it, the transfer mask 20 of Example 1 was manufactured by the following procedure. In addition, in the separately manufactured mask blank 10, the reflectance of this resist film 3 in exposure light having a wavelength of 413 nm was 2.814%.

우선, 레지스트막(3)에 대하여, 차광막(2)에 형성해야 할 전사 패턴을, 파장 413nm의 노광광으로 레이저 묘화하였다. 이 레이저 묘화한 전사 패턴에는, 선폭이 300nm인 라인ㆍ앤드ㆍ스페이스의 패턴이 포함되어 있었다. 그리고, 레이저 묘화를 행한 후의 마스크 블랭크(10)의 레지스트막(3)에 대하여, 소정의 현상 처리를 행하여, 레지스트 패턴(3a)을 형성하였다. 형성된 레지스트 패턴(3a)을 CD-SEM(Critical Dimension-Scanning Electron Microscope)에 의해 관찰한 바, 레이저 묘화 장치의 레이저광의 파장보다 좁은 선폭을 포함하는 패턴(3a)을 레지스트막(3)에 해상시키는 것이 가능하였다. 그리고, 마스크 블랭크(10) 상에 형성한 레지스트 패턴(3a)을 마스크로 하여, 차광막(2)에 대하여 건식 에칭을 행하였다. 건식 에칭 가스로서, Cl2와 O2의 혼합 가스(Cl2:O2=4:1)를 사용하였다. 건식 에칭에 의해, 기판(1) 상에 차광막(2)의 패턴(2a)을 형성한 후, 잔존하는 레지스트 패턴(3a)은 열농황산을 사용하여 박리 제거하여, 실시예 1의 전사용 마스크(20)를 얻었다.First, with respect to the resist film 3, a transfer pattern to be formed on the light-shielding film 2 was laser drawn with exposure light having a wavelength of 413 nm. This laser-drawn transfer pattern contained a line-and-space pattern with a line width of 300 nm. Then, the resist film 3 of the mask blank 10 after laser drawing was subjected to a predetermined development treatment to form a resist pattern 3a. When the formed resist pattern 3a was observed with a CD-SEM (Critical Dimension-Scanning Electron Microscope), a pattern 3a including a line width narrower than the wavelength of the laser light of the laser drawing device was resolved on the resist film 3 It was possible. Then, dry etching was performed on the light shielding film 2 using the resist pattern 3a formed on the mask blank 10 as a mask. As the dry etching gas, a mixed gas of Cl 2 and O 2 (Cl 2 :O 2 =4:1) was used. After forming the pattern 2a of the light-shielding film 2 on the substrate 1 by dry etching, the remaining resist pattern 3a was peeled off using thermally concentrated sulfuric acid, and the transfer mask of Example 1 ( 20) was obtained.

이 실시예 1의 전사용 마스크(20)에 있어서의 차광막의 패턴(2a)을 CD-SEM으로 관찰한 바, 설계 패턴으로부터의 위치 어긋남양은, 면 내에서 모두 허용 범위 내였다. 이어서, 이 실시예 1의 전사용 마스크(20)에 대하여, KrF 엑시머 레이저를 노광광으로 하는 노광 장치의 마스크 스테이지에 세트하고, 전사용 마스크(20)의 투광성 기판(1)측으로부터 KrF 노광광을 조사하여, 반도체 디바이스 상의 레지스트막에 패턴을 노광 전사하였다. 그리고, 노광 전사 후의 레지스트막에 대하여 소정의 처리를 행하여 레지스트 패턴을 형성하고, 그 레지스트 패턴을 CD-SEM으로 관찰하였다. 그 결과, 설계 패턴으로부터의 위치 어긋남양은, 면 내에서 모두 허용 범위 내였다. 이 결과로부터, 이 레지스트 패턴을 마스크로 하여 반도체 디바이스 상에 회로 패턴을 고정밀도로 형성할 수 있다고 할 수 있다.When the pattern 2a of the light-shielding film in the transfer mask 20 of Example 1 was observed with a CD-SEM, the amount of positional displacement from the design pattern was all within the allowable range within the plane. Next, with respect to the transfer mask 20 of the first embodiment, the KrF excimer laser was set on a mask stage of an exposure apparatus using exposure light, and KrF exposure light from the translucent substrate 1 side of the transfer mask 20 Was irradiated, and the pattern was transferred by exposure to the resist film on the semiconductor device. Then, the resist film after exposure transfer was subjected to a predetermined treatment to form a resist pattern, and the resist pattern was observed with a CD-SEM. As a result, the amount of positional deviation from the design pattern was all within the allowable range within the plane. From this result, it can be said that a circuit pattern can be formed on a semiconductor device with high precision using this resist pattern as a mask.

(비교예 1)(Comparative Example 1)

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

이 비교예 1의 마스크 블랭크는, 차광막 이외에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 제조하였다. 이 비교예 1의 차광막도, 실시예 1에서 사용한 것과 마찬가지의 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여 형성된 것이며, 조성 경사 구조를 갖고 있다. 구체적으로는, 우선 Ar 가스와 N2 가스를 스퍼터링 가스로 하고 CrN을 주성분으로 하는 차광막의 하부 영역을 41nm의 두께로 형성하였다. 이어서, Ar 가스와 CH4 가스를 스퍼터링 가스로 하고 CrC를 주성분으로 하는 중부 영역을 18nm의 두께로 형성하였다. 또한, Ar 가스와 NO 가스를 스퍼터링 가스로 하고 CrON을 주성분으로 하는 상부 영역을 11nm의 두께로 형성하였다. 이상의 공정에 의해, 투광성 기판 상에 차광막을 70nm의 두께로 형성하여, 비교예 1의 마스크 블랭크를 제작하였다. 차광막의 중부 영역은, 하부 영역이나 상부 영역의 성막 시에 사용한 N2 가스나 NO 가스에 의해 N(질소)이 포함되어 있고, 상기 하부 영역, 중부 영역, 상부 영역 전부에 Cr과 N이 포함되어 있었다. 차광막의 3개의 영역의 크롬 함유량은, 상부 영역, 하부 영역, 중부 영역의 순으로 많게 되어 있었다.The mask blank of this Comparative Example 1 was manufactured by the same procedure as in Example 1 except for the light shielding film. The light-shielding film of Comparative Example 1 was also formed using the same in-line sputtering device as used in Example 1, and had a compositional gradient structure. Specifically, first, an Ar gas and N 2 gas were used as sputtering gases, and a lower region of the light shielding film containing CrN as a main component was formed to a thickness of 41 nm. Next, Ar gas and CH 4 gas were used as sputtering gas, and a central region containing CrC as a main component was formed to a thickness of 18 nm. Further, an upper region containing Ar gas and NO gas as sputtering gas and CrON as a main component was formed to a thickness of 11 nm. By the above process, a light-shielding film was formed on the light-transmitting substrate to a thickness of 70 nm to prepare a mask blank of Comparative Example 1. The central region of the light-shielding film contains N (nitrogen) by the N 2 gas or NO gas used for the formation of the lower region or the upper region, and Cr and N are contained in all of the lower region, the middle region, and the upper region. there was. The chromium content in the three regions of the light-shielding film was increased in the order of the upper region, the lower region, and the middle region.

또한, 이 비교예 1의 차광막의 하부 영역의 평균 함유량은, 크롬이 약 50원자%, 질소가 약 45원자%, 탄소가 약 5원자%였다. 차광막의 중부 영역의 평균 함유량은, 크롬이 약 42원자%, 산소가 약 20원자%, 질소가 약 27원자%, 탄소가 약 11원자%였다. 차광막의 상부 영역의 평균 함유량은, 크롬이 약 34원자%, 산소가 약 44원자%, 질소가 약 19원자%, 탄소가 약 3원자%였다.In addition, the average content of the lower region of the light-shielding film of Comparative Example 1 was about 50 atomic% of chromium, about 45 atomic% of nitrogen, and about 5 atomic% of carbon. The average content of the central region of the light-shielding film was about 42 atomic% of chromium, about 20 atomic% of oxygen, about 27 atomic% of nitrogen, and about 11 atomic% of carbon. The average content of the upper region of the light-shielding film was about 34 atomic% of chromium, about 44 atomic% of oxygen, about 19 atomic% of nitrogen, and about 3 atomic% of carbon.

실시예 1과 마찬가지로, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대하여, 차광막(2)의 투과율, 표면 반사율 R, 이면 반사율을 각각 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사제 M-2000D)로 측정하였다. 이어서, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역으로부터 복수의 파장 WL(355nm, 403nm, 413nm, 442nm, 488nm, 500nm, 514nm)을 선택하고, 각 파장에 있어서, 실측값과 일치하는 굴절률이나 소쇠 계수로 되는, 차광부 및 반사 방지부의 막 두께나 굴절률, 소쇠 계수를 시뮬레이션에 의해 구하였다. 그 결과, 반사 방지부의 두께 dA는 20nm로 되고, 차광부의 두께 dS는 50nm로 되었다. 또한, 상술한 복수의 파장에 대하여, 반사 방지부에 있어서의 굴절률 nA, 소쇠 계수 kA, 위상차[도]를 산출함과 함께, 차광부에 있어서의 굴절률 nS, 소쇠 계수 kS를 산출하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.In the same manner as in Example 1, the transmittance, surface reflectance R, and back surface reflectance of the light-shielding film 2 were measured with a spectroscopic ellipsometer (M-2000D manufactured by JA Woollam) for light in a wavelength range of 350 nm or more and 520 nm or less. Next, a plurality of wavelengths WL (355 nm, 403 nm, 413 nm, 442 nm, 488 nm, 500 nm, 514 nm) are selected from the wavelength range of 350 nm or more and 520 nm or less, and at each wavelength, the refractive index or extinction coefficient corresponding to the measured value is obtained, The film thickness, refractive index, and extinction coefficient of the light-shielding portion and the anti-reflection portion were determined by simulation. As a result, the thickness d A of the antireflection portion became 20 nm, and the thickness d S of the light shielding portion was 50 nm. In addition, for the plurality of wavelengths described above, the refractive index n A , the extinction coefficient k A , and the phase difference [degrees] in the antireflection unit are calculated, and the refractive index n S and the extinction coefficient k S in the light shielding unit are calculated. I did. The results are shown in Table 2.

Figure pat00002
Figure pat00002

표 2에 나타나는 바와 같이, 상술한 복수의 파장의 어느 것에 있어서도, 반사 방지부의 위상차는 28도를 하회하는 것이었다. 그리고, 반사 방지부의 표면 반사율은, 15%를 상회하는 것이었다.As shown in Table 2, in any of the plurality of wavelengths described above, the phase difference of the antireflection portion was less than 28 degrees. And the surface reflectance of the antireflection part was more than 15%.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 스핀 도포법에 의해, 차광막의 표면에 접하여, 막 두께 290nm를 목표로 하여 포지티브형 레지스트를 포함하는 레지스트막을 형성하고, 비교예 1의 마스크 블랭크를 제작하였다.Next, in the same manner as in Example 1, a resist film including a positive type resist was formed by contacting the surface of the light-shielding film by a spin coating method, targeting a film thickness of 290 nm, and a mask blank of Comparative Example 1 was prepared.

[전사용 마스크의 제조][Manufacture of mask for transcription]

이어서, 이 비교예 1의 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 비교예 1의 전사용 마스크를 제조하였다. 형성된 레지스트 패턴을 CD-SEM에 의해 검사한 바, 레이저 묘화 장치의 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 패턴을 레지스트막에 해상시키는 것이 불가능하였다. 이 때문에, 실시예 1과 마찬가지로, 형성된 레지스트 패턴을 마스크로 하는 건식 에칭을 차광막에 대하여 행해도, 원하는 차광 패턴을 형성하는 것이 불가능하였다. 이와 같이, 비교예 1의 마스크 블랭크를 사용하여, 레이저 묘화 장치의 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 차광 패턴을 구비한 전사용 마스크를 제작할 수 없어, 반도체 디바이스 상에 회로 패턴을 형성하는 것도 불가능하였다.Next, using the mask blank of Comparative Example 1, a transfer mask of Comparative Example 1 was manufactured in the same procedure as in Example 1. When the formed resist pattern was inspected by a CD-SEM, it was impossible to resolve a pattern with a line width narrower than the wavelength of the laser light of the laser drawing apparatus on the resist film. For this reason, as in Example 1, even if dry etching using the formed resist pattern as a mask was performed on the light shielding film, it was impossible to form a desired light shielding pattern. Thus, using the mask blank of Comparative Example 1, it was not possible to fabricate a transfer mask provided with a light-shielding pattern having a narrower line width than the wavelength of the laser light of the laser drawing apparatus, and thus it was impossible to form a circuit pattern on a semiconductor device.

(비교예 2)(Comparative Example 2)

[마스크 블랭크의 제조][Production of mask blank]

이 비교예 2의 마스크 블랭크도, 차광막 이외에 대해서는, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 제조하였다. 이 비교예 2의 차광막도, 실시예 1에서 사용한 것과 마찬가지의 인라인형 스퍼터링 장치를 사용하여 형성된 것이며, 조성 경사 구조를 갖고 있다. 구체적으로는, 우선 Ar 가스와 N2 가스를 스퍼터링 가스로 하고 CrN을 주성분으로 하는 차광막의 하부 영역을 20nm의 두께로 형성하였다. 이어서, Ar 가스와 CH4 가스를 스퍼터링 가스로 하고 CrC를 주성분으로 하는 중부 영역을 38nm의 두께로 형성하였다. 또한, Ar 가스와 NO 가스를 스퍼터링 가스로 하고 CrON을 주성분으로 하는 상부 영역을 15nm의 두께로 형성하였다. 이상의 공정에 의해, 투광성 기판 상에 차광막을 73nm의 두께로 형성하여, 비교예 2의 마스크 블랭크를 제작하였다. 차광막의 중부 영역은, 하부 영역이나 상부 영역의 성막 시에 사용한 N2 가스나 NO 가스에 의해 N(질소)이 포함되어 있고, 상기 하부 영역, 중부 영역, 상부 영역 전부에 Cr과 N이 포함되어 있었다. 차광막의 3개의 영역의 크롬 함유량은, 상부 영역, 하부 영역, 중부 영역의 순으로 많게 되어 있었다.The mask blank of this comparative example 2 was also manufactured by the same procedure as in Example 1 except for the light shielding film. The light-shielding film of Comparative Example 2 was also formed using the same in-line sputtering device as used in Example 1, and had a compositional inclined structure. Specifically, first, Ar gas and N 2 gas were used as sputtering gases, and a lower region of the light shielding film containing CrN as a main component was formed to a thickness of 20 nm. Next, Ar gas and CH 4 gas were used as sputtering gases, and a central region containing CrC as a main component was formed to a thickness of 38 nm. Further, an upper region containing Ar gas and NO gas as sputtering gas and CrON as a main component was formed to a thickness of 15 nm. By the above process, a light-shielding film was formed on the light-transmitting substrate to a thickness of 73 nm to prepare a mask blank of Comparative Example 2. The central region of the light-shielding film contains N (nitrogen) by the N 2 gas or NO gas used for the formation of the lower region or the upper region, and Cr and N are contained in all of the lower region, the middle region, and the upper region. there was. The chromium content in the three regions of the light-shielding film was increased in the order of the upper region, the lower region, and the middle region.

또한, 이 비교예 2의 차광막의 하부 영역의 평균 함유량은, 크롬이 약 61원자%, 질소가 약 32원자%, 탄소가 약 7원자%였다. 차광막의 중부 영역의 평균 함유량은, 크롬이 약 71원자%, 탄소가 약 11원자%, 질소가 약 18원자%였다. 차광막의 상부 영역의 평균 함유량은, 크롬이 약 37원자%, 산소가 약 41원자%, 질소가 약 21원자%, 탄소가 약 1원자%였다.In addition, the average content of the lower region of the light-shielding film of Comparative Example 2 was about 61 atomic% in chromium, about 32 atomic% in nitrogen, and about 7 atomic% in carbon. The average content of the central region of the light-shielding film was about 71 atomic% of chromium, about 11 atomic% of carbon, and about 18 atomic% of nitrogen. The average content of the upper region of the light-shielding film was about 37 atomic% of chromium, about 41 atomic% of oxygen, about 21 atomic% of nitrogen, and about 1 atomic% of carbon.

실시예 1과 마찬가지로, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대하여, 차광막(2)의 투과율, 표면 반사율 R, 이면 반사율을 각각 분광 엘립소미터(J. A. Woollam사제 M-2000D)로 측정하였다. 이어서, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역으로부터 복수의 파장(355nm, 403nm, 413nm, 442nm, 488nm, 500nm, 514nm)을 선택하고, 각 파장에 있어서, 실측값과 일치하는 굴절률이나 소쇠 계수로 되는, 차광부 및 반사 방지부의 막 두께나 굴절률, 소쇠 계수를 시뮬레이션에 의해 구하였다. 그 결과, 반사 방지부의 두께 dA는 18nm로 되고, 차광부의 두께 dS는 55nm로 되었다. 또한, 상술한 복수의 파장에 대하여, 반사 방지부에 있어서의 굴절률 nA, 소쇠 계수 kA, 위상차[도]를 산출함과 함께, 차광부에 있어서의 굴절률 nS, 소쇠 계수 kS를 산출하였다. 그 결과를 표 3에 나타낸다.In the same manner as in Example 1, the transmittance, surface reflectance R, and back surface reflectance of the light-shielding film 2 were measured with a spectroscopic ellipsometer (M-2000D manufactured by JA Woollam) for light in a wavelength range of 350 nm or more and 520 nm or less. Next, a plurality of wavelengths (355 nm, 403 nm, 413 nm, 442 nm, 488 nm, 500 nm, 514 nm) are selected from the wavelength range of 350 nm or more and 520 nm or less, and at each wavelength, the difference between the refractive index and extinction coefficient corresponding to the measured value The film thickness, refractive index, and extinction coefficient of the light portion and the anti-reflection portion were determined by simulation. As a result, the thickness d A of the antireflection portion became 18 nm, and the thickness d S of the light-shielding portion was 55 nm. In addition, for the plurality of wavelengths described above, the refractive index n A , the extinction coefficient k A , and the phase difference [degrees] in the antireflection unit are calculated, and the refractive index n S and the extinction coefficient k S in the light shielding unit are calculated. I did. The results are shown in Table 3.

Figure pat00003
Figure pat00003

표 3에 나타나는 바와 같이, 상술한 복수의 파장의 어느 것에 있어서도, 반사 방지부의 위상차는 28도를 하회하는 것이었다. 그리고, 반사 방지부의 표면 반사율은, 15%를 상회하는 것이었다.As shown in Table 3, in any of the plurality of wavelengths described above, the phase difference of the antireflection portion was less than 28 degrees. And the surface reflectance of the antireflection part was more than 15%.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 스핀 도포법에 의해, 차광막의 표면에 접하여, 막 두께 290nm를 목표로 하여 포지티브형 레지스트를 포함하는 레지스트막을 형성하고, 비교예 2의 마스크 블랭크를 제작하였다. 실시예 1과 마찬가지의 수순으로, 반사율 측정기에 의해, 파장 413nm의 노광광에 있어서의 레지스트막의 전사 패턴 형성 영역에 있어서의 반사율을 측정하였다. 측정된 반사율은 1.494%였다.Next, in the same manner as in Example 1, a resist film including a positive type resist was formed by contacting the surface of the light-shielding film by a spin coating method, targeting a film thickness of 290 nm, and a mask blank of Comparative Example 2 was prepared. In the same procedure as in Example 1, a reflectance meter was used to measure the reflectance in the transfer pattern formation region of the resist film in exposure light having a wavelength of 413 nm. The measured reflectance was 1.494%.

[전사용 마스크의 제조][Manufacture of mask for transcription]

이어서, 이 비교예 2의 마스크 블랭크를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지의 수순으로 비교예 2의 전사용 마스크를 제조하였다. 형성된 레지스트 패턴을 CD-SEM에 의해 검사한 바, 레이저 묘화 장치의 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 패턴을 레지스트막에 해상시키는 것이 불가능하였다. 이 때문에, 실시예 1과 마찬가지로, 형성된 레지스트 패턴을 마스크로 하는 건식 에칭을 차광막에 대하여 행해도, 원하는 차광 패턴을 형성할 수 없었다. 이와 같이, 비교예 2의 마스크 블랭크를 사용하여, 레이저 묘화 장치의 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 차광 패턴을 구비한 전사용 마스크를 제작할 수 없어, 반도체 디바이스 상에 회로 패턴을 형성할 수도 없었다.Next, using the mask blank of Comparative Example 2, a transfer mask of Comparative Example 2 was manufactured in the same procedure as in Example 1. When the formed resist pattern was inspected by a CD-SEM, it was impossible to resolve a pattern with a line width narrower than the wavelength of the laser light of the laser drawing apparatus on the resist film. For this reason, as in Example 1, even if dry etching using the formed resist pattern as a mask was performed on the light shielding film, a desired light shielding pattern could not be formed. In this way, using the mask blank of Comparative Example 2, a transfer mask having a light-shielding pattern having a narrower line width than the wavelength of the laser light of the laser drawing apparatus could not be produced, and a circuit pattern could not be formed on the semiconductor device.

또한, 도 3은, 본 발명의 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2에 있어서의 위상차와 표면 반사율의 관계, 및 이들 관계에 기초하여 산출한 곡선을 나타내는 그래프이다. 이 도 3에 도시되는 바와 같이, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역에 있어서, 반사 방지부의 위상차가 28도 이상이면, 반사 방지부의 표면 반사율을 15% 이하로 억제할 수 있음을 간파할 수 있다.3 is a graph showing the relationship between the phase difference and the surface reflectance in Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 of the present invention, and a curve calculated based on these relationships. As shown in FIG. 3, in the wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less, if the phase difference of the anti-reflection unit is 28 degrees or more, it can be seen that the surface reflectance of the anti-reflection unit can be suppressed to 15% or less.

한편, 실시예 1과는 다른 투광성 기판을 복수매 준비하여, 실시예 1과 동일한 성막 조건에서 차광막을 성막하고, 레지스트막의 막 두께만을 바꾸어 복수의 마스크 블랭크를 성막하였다. 마찬가지로, 비교예 1 및 비교예 2와는 다른 투광성 기판을 각각 복수매 준비하여, 비교예 1 및 비교예 2와 각각 동일한 성막 조건에서 차광막을 성막하고, 레지스트막의 막 두께만을 바꾸어 복수의 마스크 블랭크를 성막하였다. 그리고, 실시예 1, 비교예 1, 비교예 2에 각각 대응하는 복수의 마스크 블랭크에 대하여, 소정의 노광 파장(413nm)으로 레이저 묘화를 행하여, 전사용 마스크를 제작하였다. 그 결과, 어느 막 두께라도, 실시예 1에 대응하는 마스크 블랭크에 있어서는, 원하는 차광 패턴을 형성할 수 있었지만, 비교예 1, 비교예 2에 대응하는 마스크 블랭크에 있어서는, 원하는 차광 패턴을 형성하는 것이 불가능하였다. 또한, 마찬가지로, 비교예 1 및 비교예 2와는 다른 투광성 기판을 각각 복수매 준비하여, 비교예 1 및 비교예 2와 각각 동일한 성막 조건에서 차광막을 성막하고, 레지스트막의 막 두께만을 바꾸어 복수의 마스크 블랭크를 성막하고, 노광 파장을 바꾸어 레이저 묘화를 행하여, 전사용 마스크를 제작하였다. 그 결과, 어느 노광 파장이라도, 실시예 1에 대응하는 마스크 블랭크에 있어서는, 원하는 차광 패턴을 형성하는 것이 가능하였지만, 비교예 1, 비교예 2에 대응하는 마스크 블랭크에 있어서는, 원하는 차광 패턴을 형성하는 것이 불가능하였다. 이들 점으로부터도, 실시예 1의 마스크 블랭크(10)에 있어서, 레지스트막(3)의 막 두께나 노광 파장을 바꾸었다고 해도, 레이저 묘화 장치의 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 패턴을 레지스트막에 해상시킬 수 있을 것이 예상된다. 한편, 비교예 1의 마스크 블랭크에 있어서, 레지스트막의 막 두께나 노광 파장을 바꾸었다고 해도, 레이저 묘화 장치의 레이저광의 파장보다 좁은 선폭의 패턴을 레지스트막에 해상시키는 것이 불가능할 것이 예상된다.On the other hand, a plurality of translucent substrates different from those in Example 1 were prepared, a light shielding film was formed under the same film formation conditions as in Example 1, and a plurality of mask blanks were formed by changing only the film thickness of the resist film. Similarly, a plurality of translucent substrates different from Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were prepared, respectively, a light shielding film was formed under the same film forming conditions as Comparative Examples 1 and 2, and a plurality of mask blanks were formed by changing only the film thickness of the resist film. I did. Then, a plurality of mask blanks each corresponding to Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 were laser drawn at a predetermined exposure wavelength (413 nm) to prepare a transfer mask. As a result, at any film thickness, in the mask blank corresponding to Example 1, a desired light-shielding pattern could be formed, but in the mask blank corresponding to Comparative Examples 1 and 2, forming a desired light-shielding pattern It was impossible. Similarly, a plurality of transparent substrates different from Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were prepared, respectively, a light shielding film was formed under the same film forming conditions as Comparative Examples 1 and 2, and the plurality of mask blanks were changed only by changing the film thickness of the resist film. Was formed into a film, and laser drawing was performed by changing the exposure wavelength to prepare a transfer mask. As a result, at any exposure wavelength, it was possible to form a desired light-shielding pattern in the mask blank corresponding to Example 1, but in the mask blanks corresponding to Comparative Examples 1 and 2, a desired light-shielding pattern was formed. It was impossible. From these points as well, in the mask blank 10 of Example 1, even if the film thickness or the exposure wavelength of the resist film 3 is changed, a pattern having a narrower line width than the wavelength of the laser light of the laser drawing device is resolved on the resist film. It is expected to be able to make it. On the other hand, in the mask blank of Comparative Example 1, even if the film thickness or exposure wavelength of the resist film is changed, it is expected that it is impossible to resolve a pattern with a line width narrower than the wavelength of the laser light of the laser drawing apparatus on the resist film.

이상, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다.In the above, the present invention has been described with reference to a preferred embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment.

1: 투광성 기판
2: 차광막
2a: 차광 패턴(전사 패턴)
3: 레지스트막
3a: 레지스트 패턴
10: 마스크 블랭크
20: 전사용 마스크
1: light-transmitting substrate
2: shading screen
2a: shading pattern (transfer pattern)
3: resist film
3a: resist pattern
10: mask blank
20: transcription mask

Claims (25)

기판 상에, 차광막을 구비하는 마스크 블랭크이며,
상기 차광막은, 금속 원소를 함유하는 재료를 포함하고,
상기 차광막은, 두께 방향으로 상기 금속 원소의 함유량이 변화하는 조성 경사막이고,
상기 차광막은, 상기 기판에 가까운 쪽부터 순서대로 차광부와 반사 방지부로 분할하였을 때,
350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 굴절률 nA가, 2.1 이하이고,
상기 파장 영역의 광이 상기 반사 방지부를 투과하였을 때 상기 파장 영역의 광에 생기는 위상차가, 28도 이상인
것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
It is a mask blank provided with a light shielding film on the substrate,
The light shielding film contains a material containing a metal element,
The light shielding film is a composition gradient film whose content of the metal element changes in the thickness direction,
When the light-shielding film is sequentially divided into a light-shielding portion and an anti-reflection portion from a side closer to the substrate,
The refractive index n A of the antireflection unit for light in a wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less is 2.1 or less,
The phase difference generated in the light in the wavelength region when the light in the wavelength region passes through the antireflection unit is 28 degrees or more.
Mask blank, characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 위상차는, 42도 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 1,
The phase difference is a mask blank, characterized in that 42 degrees or less.
제1항에 있어서,
상기 반사 방지부의 굴절률 nA는, 1.9 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 1,
The mask blank, wherein the refractive index n A of the antireflection portion is 1.9 or more.
제1항에 있어서,
상기 차광부의 굴절률 nS는, 1.9 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 1,
The mask blank, wherein the refractive index n S of the light blocking portion is 1.9 or more.
제1항에 있어서,
상기 차광부의 굴절률 nS는, 2.8 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 1,
The mask blank, wherein the refractive index n S of the light blocking portion is 2.8 or less.
제1항에 있어서,
상기 파장 영역의 광에 대한 상기 차광부의 소쇠 계수 kS는, 2.8 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 1,
The mask blank, wherein an extinction coefficient k S of the light-shielding portion for light in the wavelength region is 2.8 or more.
제1항에 있어서,
상기 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 소쇠 계수 kA는, 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 1,
The mask blank, wherein an extinction coefficient k A of the anti-reflection unit for light in the wavelength region is 1.0 or less.
제1항에 있어서,
상기 차광막은, 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 1,
The mask blank, wherein the light-shielding film is formed of a material containing chromium.
제1항에 있어서,
상기 차광막은, 노광광에 대한 광학 농도가 3 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 1,
The mask blank, wherein the light shielding film has an optical density of 3 or more with respect to exposure light.
제1항에 있어서,
상기 차광막의 표면에 접하여 레지스트막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 1,
A mask blank, wherein a resist film is formed in contact with the surface of the light shielding film.
제10항에 있어서,
상기 파장 영역의 광에 대한 상기 레지스트막의 굴절률 nR은, 1.50 이상인 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 10,
The mask blank, wherein the refractive index n R of the resist film with respect to the light in the wavelength region is 1.50 or more.
제10항에 있어서,
상기 레지스트막은, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 노광광으로 감광하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크 블랭크.
The method of claim 10,
The mask blank, wherein the resist film is formed of a material that is photosensitive by exposure light in a wavelength range of 350 nm to 520 nm.
기판 상에, 전사 패턴을 갖는 차광막을 구비하는 전사용 마스크이며,
상기 차광막은, 금속 원소를 함유하는 재료를 포함하고,
상기 차광막은, 두께 방향으로 상기 금속 원소의 함유량이 변화하는 조성 경사막이고,
상기 차광막은, 상기 기판에 가까운 쪽부터 순서대로 차광부와 반사 방지부로 분할하였을 때,
350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 굴절률 nA가, 2.1 이하이고,
상기 파장 영역의 광이 상기 반사 방지부를 투과하였을 때 상기 파장 영역의 광에 생기는 위상차가, 28도 이상인
것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
It is a transfer mask provided with a light shielding film having a transfer pattern on the substrate,
The light shielding film contains a material containing a metal element,
The light shielding film is a composition gradient film whose content of the metal element changes in the thickness direction,
When the light-shielding film is sequentially divided into a light-shielding portion and an anti-reflection portion from a side closer to the substrate,
The refractive index n A of the antireflection unit for light in a wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less is 2.1 or less,
The phase difference generated in the light in the wavelength region when the light in the wavelength region passes through the antireflection unit is 28 degrees or more.
Transfer mask, characterized in that.
제13항에 있어서,
상기 위상차는, 42도 이하인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
The method of claim 13,
The phase difference is 42 degrees or less.
제13항에 있어서,
상기 반사 방지부의 굴절률 nA는, 1.9 이상인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
The method of claim 13,
The refractive index n A of the antireflection unit is 1.9 or more.
제13항에 있어서,
상기 차광부의 굴절률 nS는, 1.9 이상인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
The method of claim 13,
The mask for transfer, characterized in that the refractive index n S of the light-shielding portion is 1.9 or more.
제13항에 있어서,
상기 차광부의 굴절률 nS는, 2.8 이하인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
The method of claim 13,
The refractive index n S of the light shielding portion is 2.8 or less.
제13항에 있어서,
상기 파장 영역의 광에 대한 상기 차광부의 소쇠 계수 kS는, 2.8 이상인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
The method of claim 13,
An extinction coefficient k S of the light-shielding portion for light in the wavelength region is 2.8 or more.
제13항에 있어서,
상기 파장 영역의 광에 대한 상기 반사 방지부의 소쇠 계수 kA는, 1.0 이하인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
The method of claim 13,
An extinction coefficient k A of the anti-reflection unit for light in the wavelength region is 1.0 or less.
제13항에 있어서,
상기 차광막은, 크롬을 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
The method of claim 13,
The light shielding film is a transfer mask, wherein the light-shielding film is made of a material containing chromium.
제13항에 있어서,
상기 차광막은, 노광광에 대한 광학 농도가 3 이상인 것을 특징으로 하는 전사용 마스크.
The method of claim 13,
The light-shielding film is a transfer mask, characterized in that the optical density with respect to exposure light is 3 or more.
제10항에 기재된 마스크 블랭크를 사용하는 전사용 마스크의 제조 방법이며,
상기 레지스트막에 대하여, 350nm 이상 520nm 이하의 파장 영역의 노광광으로 전사 패턴을 노광한 후, 현상 처리를 행하여, 전사 패턴을 갖는 레지스트막을 형성하는 공정과,
상기 전사 패턴을 갖는 레지스트막을 마스크로 하는 에칭에 의해, 상기 차광막에 전사 패턴을 형성하는 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
It is a method of manufacturing a transfer mask using the mask blank according to claim 10,
After exposing the transfer pattern to the resist film with exposure light in a wavelength region of 350 nm or more and 520 nm or less, development treatment is performed to form a resist film having the transfer pattern;
Step of forming a transfer pattern on the light-shielding film by etching using the resist film having the transfer pattern as a mask
A method of manufacturing a transfer mask, characterized in that it has a.
제22항에 있어서,
상기 차광막에 전사 패턴을 형성하는 공정은, 염소를 함유하는 가스를 사용한 건식 에칭에 의해, 상기 차광막에 전사 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 전사용 마스크의 제조 방법.
The method of claim 22,
In the step of forming a transfer pattern on the light-shielding film, a transfer pattern is formed on the light-shielding film by dry etching using a gas containing chlorine.
제13항 내지 제21항 중 어느 한 항에 기재된 전사용 마스크를 사용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate using the transfer mask according to any one of claims 13 to 21. 제22항 또는 제23항에 기재된 전사용 마스크의 제조 방법에 의해 제조한 전사용 마스크를 사용하여, 반도체 기판 상의 레지스트막에 전사 패턴을 노광 전사하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 디바이스의 제조 방법.Manufacture of a semiconductor device, comprising a step of exposing and transferring a transfer pattern to a resist film on a semiconductor substrate using a transfer mask manufactured by the method for producing a transfer mask according to claim 22 or 23. Way.
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