KR20210042878A - 포토마스크 블랭크 - Google Patents

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KR20210042878A
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유키오 이나즈키
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신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
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Abstract

[해결 수단] 투명 기판 상에, 제1 막을 개재시키거나 또는 개재시키지 않고 형성된 제2 막과 하드 마스크막인 제3 막과 제4 막을 갖고, 제1 막 및 제3 막이, 염소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 불소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성되고, 제2 막 및 제4 막이, 불소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 염소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성되며, 제2 막 및 제4 막을, 제4 막을 하나의 조건에서 염소계 건식 에칭하였을 때의 에칭 클리어 타임이, 제2 막을 동일 조건에서 염소계 건식 에칭하였을 때의 에칭 클리어 타임보다 긴 포토마스크 블랭크.
[효과] 포토마스크 제조에 있어서의 패턴 형성 공정에 있어서, 외측 프레임 패턴을 형성한 후에, 간이한 공정으로 포토마스크 패턴을 형성할 수 있고, 또한 외측 프레임 패턴을 먼저 형성함으로써, 레지스트 잔사에 의한 결함 발생의 가능성을 저감할 수 있다.

Description

포토마스크 블랭크 {PHOTOMASK BLANK}
본 발명은 반도체 집적 회로 등의 미세 가공에 사용되는 포토마스크의 소재가 되는 포토마스크 블랭크에 관한 것이다.
반도체 기술의 분야에서는, 패턴의 가일층의 미세화를 위한 연구 개발이 진행되고 있다. 특히, 근년에는, 대규모 집적 회로의 고집적화에 수반하여, 회로 패턴의 미세화나 배선 패턴의 세선화, 셀을 구성하는 층간 배선을 위한 콘택트 홀 패턴의 미세화 등이 진행되어, 미세 가공 기술에 대한 요구는, 점점 높아지고 있다. 이에 수반하여, 미세 가공 시의 포토리소그래피 공정에서 사용되는 포토마스크의 제조 기술의 분야에 있어서도, 보다 미세하고, 또한 정확한 회로 패턴(마스크 패턴)을 형성하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
일반적으로, 포토리소그래피 기술에 의해 반도체 기판 상에 패턴을 형성할 때에는, 축소 투영이 행해진다. 이 때문에, 포토마스크에 형성되는 패턴의 사이즈는, 통상, 반도체 기판 상에 형성되는 패턴의 사이즈의 4배 정도가 된다. 오늘날의 포토리소그래피 기술 분야에 있어서는, 묘화되는 회로 패턴의 사이즈는, 노광에서 사용되는 광의 파장을 상당히 하회하는 것으로 되고 있다. 이 때문에, 회로 패턴의 사이즈를 단순하게 4배로 하여 포토마스크 패턴을 형성한 경우에는, 노광 시에 발생하는 광의 간섭 등의 영향에 의해, 반도체 기판 상의 레지스트막에, 본래의 형상이 전사되지 않는 결과가 되어 버린다.
그래서, 포토마스크에 형성하는 패턴을, 실제의 회로 패턴보다 복잡한 형상으로 함으로써, 상술한 광의 간섭 등의 영향을 경감하는 경우도 있다. 이러한 패턴 형상으로서는, 예를 들어 실제의 회로 패턴에 광학 근접 효과 보정(OPC: Optical Proximity Correction)을 실시한 형상이 있다. 또한, 패턴의 미세화와 고정밀도화에 부응하기 위해, 변형 조명, 액침 기술, 이중 노광(더블 패터닝 리소그래피) 등의 기술도 응용되고 있다.
해상도 향상 기술(RET: Resolution Enhancement Technology)의 하나로서, 위상 시프트법이 사용되고 있다. 위상 시프트법은, 포토마스크 상에, 하프톤 위상 시프트막이 없는 부분을 투과한 광에 대하여, 위상을 대략 180°시프트시키는 막의 패턴을 형성하고, 광의 간섭을 이용하여 콘트라스트를 향상시키는 방법이다. 이것을 응용한 포토마스크의 하나로서, 하프톤 위상 시프트형 포토마스크가 있다. 하프톤 위상 시프트형 포토마스크는, 석영 등의 노광광에 대하여 투명한 기판 상에, 하프톤 위상 시프트막이 없는 부분을 투과한 광에 대하여, 위상을 대략 180°시프트시켜, 패턴 형성에 기여하지 않을 정도의 투과율을 갖는 하프톤 위상 시프트막의 포토마스크 패턴을 형성한 것이다. 하프톤 위상 시프트형 포토마스크로서는, 몰리브덴실리사이드 산화물(MoSiO), 몰리브덴실리사이드 산화질화물(MoSiON)을 포함하는 하프톤 위상 시프트막을 갖는 것(일본 특허 공개 평7-140635호 공보(특허문헌 1))이나, SiN, SiON을 포함하는 하프톤 위상 시프트막을 갖는 것 등이 제안되어 있다.
포토마스크 패턴의 형성에 있어서는, 통상, 투명 기판 상에 차광성 막을 갖는 포토마스크 블랭크 상에 포토레지스트막을 형성하고, 전자선에 의한 패턴의 묘화를 행하고, 현상을 거쳐 레지스트 패턴을 얻고, 그리고, 얻어진 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여, 차광성 막을 에칭하여 차광 패턴으로 가공하지만, 차광 패턴을 미세화하는 경우에 레지스트막의 막 두께를 미세화 전과 동일하도록 유지한 채로 가공하려고 하면, 패턴에 대한 막 두께의 비, 소위 애스펙트비가 높아져, 레지스트의 패턴 형상이 열화되어 패턴 전사가 잘 되지 않게 되거나, 경우에 따라서는 레지스트 패턴이 이지러짐이나 박리를 일으키거나 해 버린다. 그 때문에, 미세화에 수반하여 레지스트 막 두께를 얇게 할 필요가 있다.
한편, 레지스트를 에칭 마스크로 하여 에칭을 행하는 차광막 재료에 대하여는, 이제까지 많은 것이 제안되어 왔지만, 에칭에 대한 지견이 많고, 표준 가공 공정으로서 확립되어 있다는 점에서, 실용상, 항상, 크롬 화합물막이 사용되어 왔다. 이러한 것으로서, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저 노광용의 포토마스크 블랭크에 필요한 차광막을 크롬 화합물로 구성한 것으로서는, 일본 특허 공개 제2003-195479호 공보(특허문헌 2), 일본 특허 공개 제2003-195483호 공보(특허문헌 3), 일본 등록 실용 신안 제3093632호 공보(특허문헌 4)에, 막 두께 50 내지 77nm의 크롬 화합물막이 보고되어 있다.
그러나, 크롬 화합물막 등의 크롬계 막의 일반적인 건식 에칭 조건인 산소를 포함하는 염소계 건식 에칭은, 유기막에 대해서도 어느 정도 에칭하는 성질을 갖는 경우가 많고, 얇은 레지스트막에서 에칭을 행하는 경우, 레지스트 패턴을 정확하게 전사하기가 어려워, 고해상성과 고정밀도의 에칭 가공이 가능한 에칭 내성을 동시에 레지스트에 요구하는 것은, 상당히 곤란한 문제가 되고 있다.
한편, 건식 에칭 시의 레지스트에 대한 부담을 저감시키기 위해, 하드 마스크를 사용한다고 하는 방법은 이전부터 시도되고 있으며, 예를 들어 일본 특허 공개 소63-85553호 공보(특허문헌 5)에는, MoSi2 상에 SiO2막을 형성하고, 이것을, 염소를 포함하는 가스를 사용하여 MoSi2를 건식 에칭할 때의 에칭 마스크로서 사용하는 것이 보고되어 있으며, 또한 SiO2막이 반사 방지막으로서도 기능할 수 있음이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평7-140635호 공보 일본 특허 공개 제2003-195479호 공보 일본 특허 공개 제2003-195483호 공보 일본 등록 실용 신안 제3093632호 공보 일본 특허 공개 소63-85553호 공보
포토마스크에 있어서는, 패턴을 전사하기 위한 영역인 포토마스크 패턴이 형성된 영역의 외측, 즉 포토마스크의 외주연부에, 노광광을 차광하는 외측 프레임 패턴을 형성할 필요가 있다. 이 외측 프레임 패턴은, 노광광이 실질적으로 거의 차광될 정도의 차광도가 필요하기 때문에, 이 부분에 사용되는 막은, 두께가 필요로 된다. 그런데, 포토마스크 패턴의 형성에 사용되는 차광성의 막을 두껍게 하여, 포토마스크 패턴의 형성에 사용되는 차광성의 막과, 외측 프레임 패턴의 막을 공용하려고 하면, 외측 프레임 영역에 있어서의 차광도는 확보할 수 있지만, 포토마스크 패턴의 형성에 사용되는 차광성의 막에 있어서, 미세한 패턴 가공이 곤란하게 된다고 하는 문제가 있다.
레지스트막을 사용하여 두꺼운 막을 에칭 가공하기 위해서는, 두꺼운 레지스트막을 필요로 하지만, 두꺼운 레지스트막으로부터는, 미세한 레지스트 패턴은 형성하기 어렵다. 또한, 특히 화학 증폭형 레지스트의 패턴을 에칭 마스크로 하여, 예를 들어 크롬계의 두꺼운 막을, 염소 가스와 산소 가스를 포함하는 에칭 가스에 의한 염소계 건식 에칭으로 가공하는 경우, 염소계 건식 에칭에 있어서는, 피에칭막의 리니어리티도 나빠진다.
염소계 건식 에칭으로, 레지스트막을 두껍게 하지 않고 미세한 패턴을 형성하는 방법으로서는, 염소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖는 하드 마스크막을 사용할 수 있다. 이 하드 마스크막의 패턴을 에칭 마스크로 하면, 포토마스크 패턴과, 외측 프레임 패턴을 동시에 형성하는 것이 가능하기는 하지만, 하드 마스크막 상에 형성한 레지스트막으로부터, 포토마스크 패턴과 외측 프레임 패턴의 양쪽에 대응하는 레지스트 패턴을 동시에 형성하게 되므로, 네가티브 레지스트를 사용하는 경우에는, 레지스트 패턴의 묘화에 시간이 걸린다고 하는 문제가 있다.
또한, 포토마스크 패턴을 형성한 후에 외측 프레임 패턴을 형성하려고 하는 경우를, 도 11 및 도 12를 참조하여 설명하면, 이하와 같이 된다. 우선, 투명 기판(10) 상에, 위상 시프트막(6), 차광막(7), 하드 마스크막(8)의 순으로 적층된 포토마스크 블랭크(9)를 준비하고(도 11의 (A)), 이 포토마스크 블랭크(9)의 하드 마스크막(8) 상에, 제1 레지스트막(51)을 도포한다(도 11의 (B)). 이어서, 제1 레지스트막(51)으로부터 제1 레지스트 패턴(511)을 형성한 후(도 11의 (C)), 불소계 건식 에칭에 의해, 제1 레지스트 패턴(511)을 에칭 마스크로 하여, 하드 마스크막(8)을 패터닝하여, 하드 마스크막 패턴(81)을 형성한다(도 11의 (D)). 이어서, 제1 레지스트 패턴(511)을 제거한 후(도 11의 (E)), 염소계 건식 에칭에 의해, 하드 마스크막 패턴(81)을 에칭 마스크로 하여, 차광막(7)을 패터닝하여 차광막 패턴(71)을 형성한다(도 11의 (F)).
이어서, 불소계 건식 에칭에 의해, 하드 마스크막 패턴(81)을 제거함과 함께, 차광막 패턴(71)을 에칭 마스크로 하여, 위상 시프트막(6)을 패터닝하여 위상 시프트막 패턴(61)을 형성한다(도 12의 (A)). 이어서, 차광막 패턴(71) 및 노출된 투명 기판(10) 상에, 새롭게, 제2 레지스트막(52)을 도포한다(도 12의 (B)). 이어서, 제2 레지스트막(52)으로부터 제2 레지스트 패턴(521)을 형성한 후(도 12의 (C)), 염소계 건식 에칭에 의해, 제2 레지스트 패턴(521)을 에칭 마스크로 하여, 차광막 패턴(71)을 패터닝하여, 차광막의 외측 프레임 패턴(711)을 형성한다(도 12의 (D)). 마지막으로, 제2 레지스트 패턴(521)을 제거하여, 포토마스크(91)가 얻어진다(도 12의 (E)). 그런데, 이와 같이 하여, 차광막의 외측 프레임 패턴을 갖는 포토마스크를 제조하면, 포토마스크 패턴의 오목부 내에도 제2 레지스트막(52)을 형성하게 되고, 제2 레지스트막(52)을 제거한 후에, 포토마스크 패턴의 오목부 내에 레지스트 잔사가 남을 가능성이 있어, 그 경우, 포토마스크에 결함을 발생시키게 된다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 미세한 포토마스크 패턴과, 높은 차광도를 갖는 외측 프레임 패턴이 양립된 포토마스크를, 보다 효율적인 공정으로, 또한 결함 발생의 가능성을 저감하여, 고정밀도로 제조할 수 있는 포토마스크 블랭크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, 포토마스크 블랭크를, 투명 기판 상에, 제1 막을 개재시키거나 또는 개재시키지 않고 형성된 제2 막과, 제2 막에 접하여 형성된 제3 막과, 제3 막에 접하여 형성된 제4 막을 갖는 것으로 하고, 제1 막 및 제3 막을, 염소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 불소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성하고, 제2 막 및 제4 막을, 불소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 염소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성하고, 제2 막 및 제4 막을, 제4 막을 하나의 조건에서 염소계 건식 에칭하였을 때의 에칭 클리어 타임이, 제2 막을 상기 하나의 조건에서 염소계 건식 에칭하였을 때의 에칭 클리어 타임보다 길어지도록 구성함으로써, 이 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제조하면, 포토마스크 제조에 있어서의 패턴 형성 공정에 있어서, 포토마스크 패턴의 형성과, 외측 프레임 패턴의 형성을 분리할 수 있고, 외측 프레임 패턴을 형성한 후에, 간이한 공정으로 포토마스크 패턴을 형성할 수 있고, 미세한 포토마스크 패턴과, 높은 차광도를 갖는 외측 프레임 패턴이 양립된 포토마스크를, 보다 효율적인 공정으로, 또한 결함 발생의 가능성을 저감하여, 고정밀도로 제조할 수 있음을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명은 이하의 포토마스크 블랭크를 제공한다.
청구항 1:
투명 기판 상에, 제1 막을 개재시키거나 또는 개재시키지 않고 형성된 제2 막과, 해당 제2 막에 접하여 형성된 하드 마스크막인 제3 막과, 해당 제3 막에 접하여 형성된 제4 막을 갖고,
상기 제1 막 및 제3 막이, 염소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 불소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성되고,
상기 제2 막 및 제4 막이, 불소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 염소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성되고,
상기 제2 막 및 제4 막을, 해당 제4 막을 하나의 조건에서 염소계 건식 에칭하였을 때의 에칭 클리어 타임이, 상기 제2 막을 상기 하나의 조건에서 염소계 건식 에칭하였을 때의 에칭 클리어 타임보다 길어지도록 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
청구항 2:
상기 제2 막의 상기 에칭 클리어 타임에 대한 상기 제4 막의 상기 에칭 클리어 타임의 비율이 5 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 3:
상기 제1 막을 갖고, 상기 제2 막이 상기 제1 막에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 4:
상기 제1 막이 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 청구항 3에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 5:
상기 제1 막을 갖지 않고, 상기 제2 막이 상기 투명 기판에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 또는 2에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 6:
상기 제1 막 및 제3 막, 또는 제3 막이, 규소를 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 7:
상기 제2 막 및 제4 막이, 크롬을 함유하고, 규소를 함유하지 않는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 8:
상기 제2 막이 차광막인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 9:
상기 제2 막의 막 두께가 15nm 이상 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 8에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 10:
상기 제3 막의 막 두께가 1nm 이상 20nm 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 11:
상기 제3 막이 상기 제2 막보다 얇은 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 12:
상기 제3 막이 상기 제4 막보다 얇은 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
청구항 13:
상기 제4 막의 막 두께가 30nm 이상 120nm 이하인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 포토마스크 블랭크.
본 발명의 포토마스크 블랭크를 사용함으로써, 포토마스크 제조에 있어서의 패턴 형성 공정에 있어서, 외측 프레임 패턴을 형성한 후에, 간이한 공정으로 포토마스크 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 외측 프레임 패턴을 먼저 형성함으로써, 레지스트 잔사에 의한 결함 발생의 가능성을 저감할 수 있다.
도 1의 (A)는 본 발명의 포토마스크 블랭크의 제1 형태의 일례를 도시하는 단면도이고, (B)는 본 발명의 포토마스크의 제1 형태의 일례를 도시하는 단면도이고, (C)는 본 발명의 포토마스크의 제2 형태의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 2의 (A)는 본 발명의 포토마스크 블랭크의 제2 형태의 일례를 도시하는 단면도이고, (B)는 본 발명의 포토마스크의 제3 형태의 일례를 도시하는 단면도이고, (C)는 본 발명의 포토마스크의 제4 형태의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 3의 (A) 내지 (F)는 본 발명의 제1 형태의 포토마스크 블랭크로부터, 제1 형태의 포토마스크를 제조하는 공정(제1 방법)의 설명도이며, 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (E)는 본 발명의 제1 형태의 포토마스크 블랭크로부터, 제1 형태의 포토마스크를 제조하는 도 3부터 계속되는 공정(제1 방법)의 설명도이며, 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 5의 (A) 내지 (F)는 본 발명의 제1 형태의 포토마스크 블랭크로부터, 제2 형태의 포토마스크를 제조하는 공정(제2 방법)의 설명도이며, 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 6의 (A) 내지 (E)는 본 발명의 제1 형태의 포토마스크 블랭크로부터, 제2 형태의 포토마스크를 제조하는 도 5부터 계속되는 공정(제2 방법)의 설명도이며, 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 7의 (A) 내지 (F)는 본 발명의 제2 형태의 포토마스크 블랭크로부터, 제3 형태의 포토마스크를 제조하는 공정(제3 방법)의 설명도이며, 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 본 발명의 제2 형태의 포토마스크 블랭크로부터, 제3 형태의 포토마스크를 제조하는 도 7부터 계속되는 공정(제3 방법)의 설명도이며, 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 9의 (A) 내지 (F)는 본 발명의 제2 형태의 포토마스크 블랭크로부터, 제4 형태의 포토마스크를 제조하는 공정(제4 방법)의 설명도이며, 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (D)는 본 발명의 제2 형태의 포토마스크 블랭크로부터, 제4 형태의 포토마스크를 제조하는 도 9부터 계속되는 공정(제4 방법)의 설명도이며, 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 11의 (A) 내지 (F)는 종래의 포토마스크 블랭크로부터, 포토마스크를 제조하는 공정의 설명도이며, 각 공정에 있어서의 단면도이다.
도 12의 (A) 내지 (E)는 종래의 포토마스크 블랭크로부터, 포토마스크를 제조하는 도 11부터 계속되는 공정의 설명도이며, 각 공정에 있어서의 단면도이다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 포토마스크 블랭크는, 석영 기판 등의 투명 기판(노광광에 대하여 투명한 기판)과, 투명 기판 상에 형성된 막으로서, 제2 막, 제3 막 및 제4 막을 갖는다. 투명 기판과 제2 막의 사이에는 제1 막을 형성해도 되고, 제2 막은, 투명 기판 상에, 제1 막을 개재시키거나 또는 개재시키지 않고 형성된다. 한편, 제3 막 및 제4 막은, 각각 제2 막 및 제3 막에 접하여 형성된다. 제1 막, 제2 막, 제3 막 및 제4 막은, 각각 단층으로 구성해도 되고, 후술하는 각각의 에칭 특성을 만족하는 복수(2 이상이며, 통상 5 이하)의 층으로 구성해도 된다.
도 1의 (A)는, 본 발명의 포토마스크 블랭크의 제1 형태의 일례를 도시하는 단면도이다. 제1 형태는, 제1 막을 갖는 포토마스크 블랭크이다. 도 1의 (A)에 도시되는 포토마스크 블랭크의 경우, 제2 막이 제1 막에 접하여 형성되어 있고, 이 포토마스크 블랭크(11)는, 투명 기판(10) 상에, 투명 기판(10)에 접하여 제1 막(1), 제1 막(1)에 접하여 제2 막(2), 제2 막(2)에 접하여 제3 막(3), 제3 막(3)에 접하여 제4 막(4)이 순서대로 적층된 4층의 막을 갖는다.
또한, 도 2의 (A)는, 본 발명의 포토마스크 블랭크의 제2 형태의 일례를 도시하는 단면도이다. 제2 형태는, 제1 막을 갖지 않는 포토마스크 블랭크이다. 도 2의 (A)에 도시되는 포토마스크 블랭크의 경우, 제2 막이 투명 기판에 접하여 형성되어 있고, 이 포토마스크 블랭크(12)는, 투명 기판(10) 상에, 투명 기판(10)에 접하여 제2 막(2), 제2 막(2)에 접하여 제3 막(3), 제3 막(3)에 접하여 제4 막(4)이 순서대로 적층된 3층의 막을 갖는다.
제1 막 및 제3 막은, 염소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 불소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성된다. 한편, 제2 막 및 제4 막은, 불소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 염소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성된다. 즉, 제1 막, 제2 막, 제3 막 및 제4 막은, 각각 인접하는 막끼리가, 상이한 에칭 특성을 갖고 있으며, 각각 제2 막은 투명 기판측에서 인접하는 제1 막 또는 투명 기판, 제3 막은 투명 기판측에서 인접하는 제2 막, 제4 막은 투명 기판측에서 인접하는 제3 막의 에칭 마스크(하드 마스크)로서 기능시킬 수 있도록 되어 있다. 여기서, 염소계 건식 에칭으로서는, 예를 들어 산소 가스(O2)와 염소 가스(Cl2)의 혼합 가스, 나아가 이들에 필요에 따라 아르곤 가스(Ar), 헬륨 가스(He) 등의 희가스로부터 선택되는 가스를 첨가한 혼합 가스를 에칭 가스로 한, 산소를 함유하는 염소계 건식 에칭을 들 수 있다. 한편, 불소계 건식 에칭으로서는, 예를 들어 육불화황 가스(SF6) 또는 사불화탄소 가스(CF4), 여기에 산소 가스(O2) 및 아르곤 가스(Ar), 헬륨 가스(He) 등의 희가스로부터 선택되는 가스를 첨가한 혼합 가스를 에칭 가스로 한 불소계 건식 에칭을 들 수 있다.
또한, 제2 막 및 제4 막은, 동일한 에칭 특성을 갖는 막이지만, 제2 막 및 제4 막을, 제4 막을 하나의 조건에서 염소계 건식 에칭하였을 때의 에칭 클리어 타임이, 제2 막을 하나의 조건, 즉 제4 막을 에칭하였을 때와 동일한 에칭 조건에서 염소계 건식 에칭하였을 때의 에칭 클리어 타임보다 길어지도록 되어 있다. 여기서, 에칭 클리어 타임이란, 에칭을 개시하고 나서 막이 완전히 제거될 때까지의 시간이며, 통상, 막 두께(nm)를 에칭 레이트(nm/sec)로 나눈 값으로 할 수 있다.
제1 막, 제2 막 및 제3 막, 또는 제2 막 및 제3 막에 추가하여, 제4 막을 더 설치하고, 제4 막을 사용하여 외측 프레임 패턴 또는 마스크 패턴을 최초로 형성함으로써, 제3 막의 마스크 패턴을 사용하여 제2 막의 마스크 패턴을 형성하기 전, 나아가 제2 막의 마스크 패턴을 사용하여 제1 마스크 패턴을 형성하기 전 또는 투명 기판에 패턴을 형성하기 전에, 제4 막의 외측 프레임 패턴, 또는 제3 막의 외측 프레임 패턴 혹은 제2 막의 외측 프레임 패턴을 형성하기 위한 제4 막의 마스크 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같이, 제4 막을 사용하여 외측 프레임 패턴 또는 마스크 패턴을 최초로 형성함으로써, 제2 막의 포토마스크 패턴을 형성한 후나, 제1 막의 포토마스크 패턴을 형성한 후 또는 투명 기판에 패턴을 형성한 후에, 포토마스크 패턴 형성 영역에 레지스트막을 설치하여, 레지스트 패턴을 형성하는 공정이 불필요로 되므로, 레지스트 패턴을 제거한 후에, 포토마스크 패턴의 오목부 내에 레지스트 잔사가 남아서 결함이 되는 문제를 피할 수 있다.
그리고, 상술한 바와 같이, 염소계 건식 에칭에 있어서의 동일한 에칭 조건 하에서의 제4 막의 에칭 클리어 타임이, 제2 막의 에칭 클리어 타임보다 길어지도록 함으로써, 제3 막의 마스크 패턴을 사용하여 제2 막의 마스크 패턴을 형성하는 동안에, 제4 막이 염소계 건식 에칭에 노출되어도, 제2 막의 마스크 패턴을 형성한 후에, 제4 막을 잔존시킬 수 있고, 또한 제2 막의 마스크 패턴을 사용하여 제1 막의 마스크 패턴을 형성하는 동안 또는 투명 기판에 패턴을 형성하는 동안에, 제3 막의 외측 프레임 패턴을 형성하는 부분에 제4 막을 잔존시켜, 제3 막을 보호할 수 있다. 그 결과, 제3 막을 외측 프레임 패턴으로서 잔존시키는 것이 가능하게 된다.
제2 막의 에칭 클리어 타임에 대한 제4 막의 에칭 클리어 타임의 비율은 1 초과이며, 1.5 이상, 특히 2 이상인 것이 바람직하고, 5 이하, 특히 4 이하인 것이 바람직하다. 제2 막과 제4 막을 구성하는 재료가 동일한 경우에는, 에칭 클리어 타임의 비율은, 막 두께의 비율과 동일하게 된다. 한편, 제2 막과 제4 막을 구성하는 재료가 상이한 경우에는, 통상, 양자의 에칭 레이트가 상이하기 때문에, 각각의 막 두께와 에칭 레이트로부터 에칭 클리어 타임을 산출하여 설정하게 된다.
제1 막은, 염소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 불소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성된다. 이러한 재료로서는, 규소를 함유하는 재료가 적합하다. 규소를 함유하는 재료로서는, 예를 들어 규소 단체, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 규소 화합물, 구체적으로는 규소 산화물(SiO), 규소 질화물(SiN), 규소 산화질화물(SiON) 등, 전이 금속 규소(MeSi), 전이 금속(Me)과, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 전이 금속 규소 화합물, 구체적으로는 전이 금속 규소 산화물(MeSiO), 전이 금속 규소 질화물(MeSiN), 전이 금속 규소 탄화물(MeSiC), 전이 금속 규소 산화질화물(MeSiON), 전이 금속 규소 산화탄화물(MeSiOC), 전이 금속 규소 질화탄화물(MeSiNC), 전이 금속 규소 산화질화탄화물(MeSiONC) 등을 들 수 있다. 전이 금속(Me)으로서는, 티타늄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta) 및 텅스텐(W)으로부터 선택되는 1종 이상이 적합하지만, 특히 건식 에칭 가공성의 점에서 몰리브덴(Mo)이 바람직하다. 이 규소를 함유하는 재료는, 크롬(Cr)을 함유하지 않는 것이 바람직하다. 제1 막의 막 두께는 40nm 이상, 특히 60nm 이상이고, 85nm 이하, 특히 80nm 이하가 바람직하다.
제1 막으로서는, 하프톤 위상 시프트막 등의 위상 시프트막이 적합하다. 제1 막으로서 하프톤 위상 시프트막 등의 위상 시프트막을 설치한 경우, 포토마스크 블랭크는, 하프톤 위상 시프트형 포토마스크 블랭크 등의 위상 시프트형 포토마스크 블랭크가 되고, 이것으로부터 하프톤 위상 시프트형 포토마스크 등의 위상 시프트형 포토마스크를 제조할 수 있다.
위상 시프트막의 노광광에 대한 위상차, 즉 위상 시프트막을 투과한 노광광과, 위상 시프트막과 동일한 두께의 공기층을 투과한 노광광의 위상차는, 위상 시프트막이 존재하는 부분(위상 시프트부)과, 위상 시프트막이 존재하지 않는 부분의 경계부에 있어서, 각각을 통과하는 노광광의 위상차에 의해 노광광이 간섭하여, 콘트라스트를 증대시킬 수 있는 위상차이면 되며, 위상차는 150 내지 200°이면 된다. 일반적인 위상 시프트막에서는, 위상차를 대략 180°로 설정하지만, 상술한 콘트라스트 증대의 관점에서는, 위상차는 대략 180°에 한정되지 않고, 위상차를 180°보다 작거나 또는 크게 할 수 있다. 예를 들어, 위상차를 180°보다 작게 하면, 박막화에 유효하다. 또한, 보다 높은 콘트라스트가 얻어지는 점에서, 위상차는, 180°에 가까운 편이 효과적이라고 하는 것은 말할 필요도 없으며, 160 내지 190°, 특히 175 내지 185°, 특히 약 180°인 것이 바람직하다. 한편, 위상 시프트막이 하프톤 위상 시프트막인 경우, 그의 노광광에 대한 투과율은 3％ 이상, 특히 5％ 이상인 것이 바람직하고, 또한 30％ 이하인 것이 바람직하다.
제1 막이 하프톤 위상 시프트막 등의 위상 시프트막인 경우, 제1 막은, 규소와, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 규소 화합물, 또는 전이 금속(Me)과, 규소와, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 전이 금속 규소 화합물로 구성되어 있는 것이 적합하다. 규소 화합물인 경우, 규소의 함유율은 30원자％ 이상, 특히 40원자％ 이상이고, 80원자％ 이하, 특히 60원자％ 이하인 것이 바람직하다. 산소의 함유율은 0원자％ 이상이고, 60원자％ 이하, 특히 20원자％ 이하인 것이 바람직하다. 질소의 함유율은 10원자％ 이상, 특히 30원자％ 이상이고, 65원자％ 이하, 특히 60원자％ 이하인 것이 바람직하다. 한편, 전이 금속 규소 화합물인 경우, 전이 금속(Me)의 함유율은 0.1원자％ 이상, 특히 1원자％ 이상이고, 30원자％ 이하, 특히 20원자％ 이하인 것이 바람직하다. 규소의 함유율은 25원자％ 이상, 특히 30원자％ 이상이고, 80원자％ 이하, 특히 60원자％ 이하인 것이 바람직하다. 산소의 함유율은 0원자％ 이상, 특히 5원자％ 이상이고, 70원자％ 이하, 특히 20원자％ 이하인 것이 바람직하다. 질소의 함유율은 10원자％ 이상, 특히 25원자％ 이상이고, 60원자％ 이하, 특히 57원자％ 이하인 것이 바람직하다. 탄소의 함유율은 10원자％ 이하, 특히 5원자％ 이하인 것이 바람직하다. 위상 시프트막의 두께는, 얇을수록 미세한 패턴을 형성하기 쉽기 때문에 80nm 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 70nm 이하, 특히 65nm 이하이다. 한편, 위상 시프트막의 막 두께의 하한은, 노광광, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저(193nm) 등의 파장 200nm 이하의 광에 대하여, 필요한 광학 특성이 얻어지는 범위에서 설정되며, 특별히 제한은 없지만, 일반적으로는 40nm 이상이 된다.
제2 막은, 불소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 염소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성된다. 이러한 재료로서는, 크롬을 함유하는 재료가 적합하다. 크롬을 함유하는 재료로서는, 크롬 단체, 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물, 구체적으로는 크롬 산화물(CrO), 크롬 질화물(CrN), 크롬 탄화물(CrC), 크롬 산화질화물(CrON), 크롬 산화탄화물(CrOC), 크롬 질화탄화물(CrNC), 크롬 산화질화탄화물(CrONC) 등을 들 수 있다. 이 크롬을 함유하는 재료는, 주석(Sn), 인듐(In) 등을 포함하고 있어도 되지만, 규소를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 제2 막의 막 두께는 1nm 이상, 특히 3nm 이상, 특히 40nm 이상이고, 100nm 이하, 특히 70nm 이하가 바람직하다.
제2 막으로서는 차광막이 적합하다. 제2 막으로서 차광막을 투명 기판 상에 제1 막을 개재시키지 않고 설치한 경우, 바람직하게는 제2 막으로서 차광막을 투명 기판에 접하여 설치한 경우, 포토마스크 블랭크를 바이너리 포토마스크 블랭크로 할 수 있고, 이것으로부터 바이너리 포토마스크를 제조할 수 있다.
제2 막이 차광막인 경우, 제2 막은, 크롬 단체, 또는 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성되어 있는 것이 적합하다. 크롬 화합물인 경우, 크롬의 함유율은 30원자％ 이상, 특히 35원자％ 이상이고, 100원자％ 미만, 특히 99원자％ 이하, 특히 90원자％ 이하인 것이 바람직하다. 산소의 함유율은 0원자％ 이상이고, 60원자％ 이하, 특히 50원자％ 이하인 것이 바람직하고, 산소를 포함하도록 하는 것, 특히 1원자％ 이상 포함하도록 함으로써, 광학 특성을 조정할 수 있다. 질소의 함유율은 0원자％ 이상이고, 50원자％ 이하, 특히 40원자％ 이하인 것이 바람직하고, 질소를 포함하도록 하는 것, 특히 1원자％ 이상 포함하도록 함으로써, 에칭 속도를 조정할 수 있다. 탄소의 함유율은 0원자％ 이상이고, 30원자％ 이하, 특히 20원자％ 이하인 것이 바람직하고, 탄소를 포함하도록 하는 것, 특히 1원자％ 이상 포함하도록 함으로써, 에칭 속도를 조정할 수 있다. 크롬, 산소, 질소 및 탄소의 합계 함유율은 95원자％ 이상, 특히 99원자％ 이상, 특히 100원자％인 것이 바람직하다. 차광막의 막 두께는 15nm 이상, 특히 30nm 이상이고, 100nm 이하, 특히 50nm 이하가 바람직하다. 차광막은, 예를 들어 차광층과 반사 방지층을 조합한 다층막으로 해도 된다.
포토마스크에 있어서, 외측 프레임 패턴이나, 포토마스크 패턴 영역 내의 차광성을 갖는 부분은, 노광광이 실질적으로 거의 차광될 정도의 차광도가 필요하지만, 제2 막을 차광막으로 함으로써, 차광성을 확보할 수 있다. 제1 막을 포함하는 경우에는, 제1 막 및 제2 막의 합계로, 제1 막을 포함하지 않는 경우에는, 제2 막만으로, 광학 농도가, 노광광, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저(193nm) 등의 파장 200nm 이하의 광에 대하여 2 이상, 특히 2.5 이상, 특히 3 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 광학 농도를 높게 하면, 막 두께가 두꺼워지기 때문에, 광학 농도는 5 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 제2 막의 시트 저항은 10,000Ω/□ 이하인 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 제3 막 상에 전자선 레지스트를 형성하였을 때, 차지 업하지 않고 전자선으로 묘화할 수 있다.
제3 막은, 염소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 불소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성된다. 이러한 재료로서는, 제1 막에 있어서 예시한 것과 마찬가지의 것을 들 수 있다. 제3 막은, 제2 막보다 얇은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제3 막의 막 두께와 제2 막의 막 두께의 차가 30nm 이상, 특히 35nm 이상인 것, 또는 제3 막의 막 두께가, 제2 막의 1/2 이하, 특히 1/3 이하인 것이 적합하다. 또한, 제3 막은, 제4 막보다 얇은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제3 막의 막 두께와 제4 막의 막 두께의 차가 50nm 이상, 특히 60nm 이상인 것, 또는 제3 막의 막 두께가, 제4 막의 1/3 이하, 특히 1/4 이하인 것이 적합하다. 제3 막의 막 두께는 1nm 이상, 특히 2nm 이상이고, 80nm 이하, 특히 70nm 이하가 바람직하다.
제3 막으로서는 하드 마스크막이 적합하다. 제3 막은, 특히 포토마스크 패턴 영역의 패턴 형성에 있어서 하드 마스크로서 기능하는 막인 것이 바람직하고, 포토마스크 패턴의 로딩 효과를 개선하기 위한 막인 것이 보다 바람직하다. 또한, 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 하여, 레지스트 패턴으로부터 직접 패턴이 형성되는 막인 것이 바람직하다. 제3 막이 하드 마스크막인 경우, 제3 막은, 규소와, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 규소 화합물, 또는 전이 금속(Me)과, 규소와, 산소 및 질소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 전이 금속 규소 화합물로 구성되어 있는 것이 적합하다. 규소의 함유율은 20원자％ 이상, 특히 33원자％ 이상이고, 95원자％ 이하, 특히 80원자％ 이하인 것이 바람직하다. 산소의 함유율은 0원자％ 이상, 특히 20원자％ 이상이고, 70원자％ 이하, 특히 66원자％ 이하인 것이 바람직하고, 에칭 속도를 조정할 필요가 있는 경우에는, 1원자％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 질소의 함유율은 0원자％ 이상이고, 50원자％ 이하, 특히 40원자％ 이하인 것이 바람직하고, 에칭 속도를 조정할 필요가 있는 경우에는, 1원자％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 전이 금속의 함유율은 0원자％ 이상이고, 35원자％ 이하, 특히 20원자％ 이하인 것이 바람직하고, 전이 금속을 함유하는 경우에는 1원자％ 이상인 것이 바람직하다. 규소, 산소, 질소 및 전이 금속의 합계 함유율은 95원자％ 이상, 특히 99원자％ 이상, 특히 100원자％인 것이 바람직하다. 제3 막은, 특히 포토마스크 패턴 형성 영역에 있어서, 포토마스크 패턴을 형성하기 위한 하드 마스크로서 적합하다. 하드 마스크막의 막 두께는 1nm 이상이고, 20nm 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2nm 이상, 특히 4nm 이상, 특히 8nm 이상이고, 15nm 이하이다.
포토마스크에 있어서, 외측 프레임 패턴은, 노광광이 실질적으로 거의 차광될 정도의 차광도가 필요하지만, 제1 막 및 제2 막만, 또는 제2 막뿐만 아니라, 추가로 제3 막을 조합함으로써, 필요한 차광성을 확보할 수도 있다. 그 경우, 제1 막을 포함하는 경우에는, 제1 막, 제2 막 및 제3 막의 합계로, 제1 막을 포함하지 않는 경우에는, 제2 막 및 제3 막의 합계로, 광학 농도가, 노광광, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저(193nm) 등의 파장 200nm 이하의 광에 대하여 2 이상, 특히 2.5 이상, 특히 3 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 광학 농도를 높게 하면, 막 두께가 두꺼워지기 때문에, 광학 농도는 5 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
제4 막은, 불소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 염소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성된다. 이러한 재료로서는, 제2 막에 있어서 예시한 것과 마찬가지의 것을 들 수 있다. 제4 막은, 특히 크롬 단체, 또는 크롬과, 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 크롬 화합물로 구성되어 있는 것이 적합하다. 크롬 화합물인 경우, 크롬의 함유율은 30원자％ 이상, 특히 35원자％ 이상이고, 100원자％ 미만, 특히 99원자％ 이하, 특히 90원자％ 이하인 것이 바람직하다. 산소의 함유율은 0원자％ 이상이고, 60원자％ 이하, 특히 40원자％ 이하인 것이 바람직하고, 산소를 포함하도록 하는 것, 특히 1원자％ 이상 포함하도록 함으로써, 에칭 속도를 조정할 수 있다. 질소의 함유율은 0원자％ 이상이고, 50원자％ 이하, 특히 40원자％ 이하인 것이 바람직하고, 질소를 포함하도록 하는 것, 특히 1원자％ 이상 포함하도록 함으로써, 에칭 속도를 조정할 수 있다. 탄소의 함유율은 0원자％ 이상이고, 30원자％ 이하, 특히 20원자％ 이하인 것이 바람직하고, 탄소를 포함하도록 하는 것, 특히 1원자％ 이상 포함하도록 함으로써, 에칭 속도를 조정할 수 있다. 크롬, 산소, 질소 및 탄소의 합계 함유율은 95원자％ 이상, 특히 99원자％ 이상, 특히 100원자％인 것이 바람직하다. 제4 막은, 특히 외측 프레임 패턴을 형성하기 위한 하드 마스크로서 적합하다. 제4 막의 막 두께는 30nm 이상이고, 120nm 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30nm 초과, 특히 40nm 이상, 특히 60nm 이상이고, 100nm 이하, 특히 90nm 이하이다.
포토마스크에 있어서, 외측 프레임 패턴은, 노광광이 실질적으로 거의 차광될 정도의 차광도가 필요하지만, 제1 막 및 제2 막만, 또는 제2 막뿐만 아니라, 추가로 제3 막 및 제4 막을 조합함으로써, 필요한 차광성을 확보할 수도 있다. 그 경우, 제1 막을 포함하는 경우에는, 제1 막, 제2 막, 제3 막, 및 포토마스크로 가공한 후의 제4 막의 합계로, 제1 막을 포함하지 않는 경우에는, 제2 막, 제3 막, 및 포토마스크로 가공한 후의 제4 막의 합계로, 광학 농도가, 노광광, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저(193nm) 등의 파장 200nm 이하의 광에 대하여 2 이상, 특히 2.5 이상, 특히 3 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다. 한편, 광학 농도를 높게 하면, 막 두께가 두꺼워지기 때문에, 광학 농도는 5 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 포토마스크 블랭크에 사용하는 막의 성막은, 스퍼터링법에 의해 행할 수 있다. 스퍼터링 방법은, DC 스퍼터링, RF 스퍼터링 중 어느 것이어도 되며, 공지의 어느 방법을 사용해도 된다.
산소, 질소 및 탄소를 포함하는 재료의 막을 성막하는 경우, 스퍼터링은, 반응성 스퍼터링이 바람직하다. 스퍼터링 가스로서는, 불활성 가스와 반응성 가스가 사용되며, 구체적으로는 헬륨 가스(He), 네온 가스(Ne), 아르곤 가스(Ar) 등의 불활성 가스(희가스)와, 산소 함유 가스, 질소 함유 가스 및 탄소 함유 가스로부터 선택되는 반응성 가스(예를 들어, 산소 가스(O2 가스), 산화질소 가스(N2O 가스, NO2 가스), 질소 가스(N2 가스), 산화탄소 가스(CO 가스, CO2 가스) 등)의 조합에 의해, 목적의 조성이 얻어지도록 조정하면 된다. 또한, 막을 복수의 층으로 구성하는 경우, 예를 들어 막 두께 방향으로 단계적 또는 연속적으로 조성이 변화하는 막을 얻는 경우, 그러한 막을 성막하는 방법으로서는, 예를 들어 스퍼터링 가스의 조성을 단계적 또는 연속적으로 변화시키면서 성막하는 방법을 들 수 있다.
성막 시의 압력은, 막의 응력, 내약품성, 세정 내성 등을 고려하여 적절하게 설정하면 되며, 통상 0.01Pa 이상, 특히 0.03Pa 이상이고, 1Pa 이하, 특히 0.3Pa 이하로 함으로써, 내약품성이 향상된다. 또한, 각 가스 유량은, 원하는 조성이 되도록 적절하게 설정하면 되며, 통상 0.1 내지 100sccm으로 하면 된다. 반응성 가스와 함께 불활성 가스를 사용하는 경우, 불활성 가스에 대한 반응성 가스의 유량비가 5.0 이하인 것이 보다 바람직하다.
제1 막 및 제3 막을, 규소를 함유하는 재료로 형성하는 경우, 스퍼터링 타깃으로서는, 규소 타깃, 질화규소 타깃, 규소와 질화규소의 양쪽을 포함하는 타깃, 규소와 전이 금속의 복합 타깃 등을 사용할 수 있고, 필요에 따라, 규소를 함유하는 타깃과 함께, 전이 금속 타깃을 사용할 수도 있다. 한편, 제2 막 및 제4 막을, 크롬을 함유하는 재료로 형성하는 경우, 스퍼터링 타깃으로서는, 크롬 타깃, 크롬에 산소, 질소 및 탄소로부터 선택되는 어느 1종 또는 2종 이상을 첨가한 타깃 등을 사용할 수 있다. 스퍼터링 타깃에 투입하는 전력은 스퍼터링 타깃의 크기, 냉각 효율, 성막의 컨트롤 용이성 등에 의해 적절하게 설정하면 되며, 통상, 스퍼터링 타깃의 스퍼터링면의 면적당 전력으로서, 0.1 내지 10W/㎠로 하면 된다.
본 발명의 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제조할 수 있다. 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크를 제조하는 방법은, 공지의 방법을 적용할 수 있으며, 예를 들어 화학 증폭형 포토레지스트, 특히 전자선으로 묘화되는 화학 증폭형 포토레지스트 등의 유기계 레지스트의 막을 사용하여, 레지스트막으로부터 레지스트 패턴을 형성하고, 피에칭막의 에칭 특성에 따라, 염소계 건식 에칭 또는 불소계 건식 에칭을 선택하여, 레지스트 패턴, 또는 포토마스크의 제조 과정에서 포토마스크 블랭크에 포함되는 막으로 형성된 마스크 패턴을 에칭 마스크로 하여, 투명 기판 상의 막, 또는 투명 기판 상의 막 및 투명 기판을 순서대로 패터닝함으로써 제조할 수 있다.
투명 기판 상에, 제1 막, 제2 막, 제3 막 및 제4 막이 적층된 제1 형태의 포토마스크 블랭크로부터는, 제1 막, 제2 막, 제3 막 및 제4 막을 갖는 포토마스크를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 도 1의 (A)에 도시되는 포토마스크 블랭크(11)로부터는, 도 1의 (B)에 도시되는 바와 같은, 투명 기판(10) 상에, 제1 막의 포토마스크 패턴(1P)과, 제1 포토마스크 패턴(1P)에 접하여 투명 기판(10)의 외주연부 상에 형성된 제2 막의 외측 프레임 패턴(2F)과, 제2 막의 외측 프레임 패턴(2F)에 접하여 형성된 제3 막의 외측 프레임 패턴(3F)과, 제3 막의 외측 프레임 패턴에 접하여 형성된 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)을 갖는 제1 형태의 포토마스크(111)를 얻을 수 있다.
이러한 제1 형태의 포토마스크(111)는, 예를 들어 도 3, 도 4에 도시되는 바와 같은 공정으로 제조할 수 있다. 구체적으로는,
(1) 제1 형태의 포토마스크 블랭크(11)를 준비하는 공정(도 3의 (A)),
(2) 제4 막(4) 상에 제1 레지스트막(51)을 형성하는 공정(도 3의 (B)),
(3) 제1 레지스트막(51)으로부터, 외측 프레임 패턴을 형성하는 부분에 제1 레지스트 패턴(511)을 형성하는 공정(도 3의 (C)),
(4) 염소계 건식 에칭에 의해, 제1 레지스트 패턴(511)을 에칭 마스크로 하여 제1 레지스트 패턴(511) 비피복 부분의 제4 막(4)을 제거하여, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)을 형성하는 공정(도 3의 (D)),
(5) 제1 레지스트 패턴(511)을 제거하는 공정(도 3의 (E)),
(6) 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F) 및 노출된 제3 막(3) 상에, 제2 레지스트막(52)을 형성하는 공정(도 3의 (F)),
(7) 제2 레지스트막(52)으로부터, 포토마스크 패턴을 형성하는 부분에 제2 레지스트 패턴(521)을 형성하는 공정(도 4의 (A)),
(8) 불소계 건식 에칭에 의해, 제2 레지스트 패턴(521)을 에칭 마스크로 하여 제2 레지스트 패턴(521) 비피복 부분의 제3 막(3)을 제거하여, 제3 막의 마스크 패턴(31)을 형성하는 공정(도 4의 (B)),
(9) 염소계 건식 에칭에 의해, 제3 막의 마스크 패턴(31)을 에칭 마스크로 하여 제3 마스크 패턴(31) 비피복 부분의 제2 막(2)을 제거하여, 제2 막의 마스크 패턴(21)을 형성함과 함께, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)이 노출되어 있는 경우에는, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)이 잔존하는 범위에서 그 높이를 줄이는 공정(도 4의 (C)),
(10) 불소계 건식 에칭에 의해, 제4 외측 프레임 패턴(4F)을 에칭 마스크로 하여 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F) 비피복 부분의 제3 막(3)을 제거하여, 제3 막의 외측 프레임 패턴(3F)을 형성함과 함께, 제2 막의 마스크 패턴(21)을 에칭 마스크로 하여, 제2 포토마스크 패턴(21) 비피복 부분의 제1 막(1)을 제거하여, 제1 막의 포토마스크 패턴(1P)을 형성하는 공정(도 4의 (D)), 및
(11) 염소계 건식 에칭에 의해, 제3 외측 프레임 패턴(3F)을 에칭 마스크로 하여 제3 막의 외측 프레임 패턴(3F) 비피복 부분의 제2 막의 마스크 패턴(21)을 제거하여, 제2 막(3)의 외측 프레임 패턴(2F)을 형성함과 함께, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)이 노출되어 있는 경우에는, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)이 잔존하는 범위에서 그 높이를 줄이는 공정(도 4의 (E))
을 포함하는 방법(제1 방법)으로 제조할 수 있다.
이 경우, 공정 (8)의 후에 있어서, 제2 레지스트 패턴(521)이 잔존해 있는 경우에는, 공정 (8)부터 공정 (11) 중 어느 공정 후, 바람직하게는 공정 (8)과 공정 (9)의 사이에 있어서,
(12) 제2 레지스트 패턴(521)을 제거하는 공정
을 포함할 수 있다. 또한, 도 4의 (B), 도 4의 (C), 도 4의 (D) 및 도 4의 (E)에 있어서는, 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태를 도시하고 있지만, 제2 레지스트 패턴(521)이 잔존해 있어도 된다. 또한, 도 4의 (B), 도 4의 (C), 도 4의 (D) 및 도 4의 (E)에 있어서의 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태는, 공정 (12)에 의해 제거된 것이어도 되고, 또한 염소계 건식 에칭 또는 불소계 건식 에칭에 노출됨으로써, 제2 레지스트 패턴(521)도 막 두께가 서서히 감소하기 때문에, 그 결과로서 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태에 이른 것이어도 된다.
또한, 제1 형태의 포토마스크 블랭크로부터는, 제1 막, 제2 막 및 제3 막을 갖는 포토마스크를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 도 1의 (A)에 도시되는 포토마스크 블랭크(11)로부터는, 도 1의 (C)에 도시되는 바와 같은, 투명 기판(10) 상에, 제1 막의 포토마스크 패턴(1P)과, 제1 포토마스크 패턴(1P)에 접하여 투명 기판(10)의 외주연부 상에 형성된 제2 막의 외측 프레임 패턴(2F)과, 제2 막의 외측 프레임 패턴(2F)에 접하여 형성된 제3 막의 외측 프레임 패턴(3F)을 갖는 제2 형태의 포토마스크(112)를 얻을 수 있다.
이러한 제2 형태의 포토마스크(112)는, 예를 들어 도 5, 도 6에 도시되는 바와 같은 공정으로 제조할 수 있다. 구체적으로는,
(1) 제1 형태의 포토마스크 블랭크(11)를 준비하는 공정(도 5의 (A)),
(2) 제4 막(4) 상에 제1 레지스트막(51)을 형성하는 공정(도 5의 (B)),
(3) 제1 레지스트막(51)으로부터, 외측 프레임 패턴을 형성하는 부분에 제1 레지스트 패턴(511)을 형성하는 공정(도 5의 (C)),
(4A) 염소계 건식 에칭에 의해, 제1 레지스트 패턴(511)을 에칭 마스크로 하여 제1 레지스트 패턴(511) 비피복 부분의 제4 막(4)을 제거하여, 제4 막의 마스크 패턴(41)을 형성하는 공정(도 5의 (D)),
(5) 제1 레지스트 패턴(511)을 제거하는 공정(도 5의 (E)),
(6A) 제4 막의 마스크 패턴(41) 및 노출된 제3 막(3) 상에, 제2 레지스트막(52)을 형성하는 공정(도 5의 (F)),
(7) 제2 레지스트막(52)으로부터, 포토마스크 패턴을 형성하는 부분에 제2 레지스트 패턴(521)을 형성하는 공정(도 6의 (A)),
(8) 불소계 건식 에칭에 의해, 제2 레지스트 패턴(521)을 에칭 마스크로 하여 제2 레지스트 패턴(521) 비피복 부분의 제3 막(3)을 제거하여, 제3 막의 마스크 패턴(31)을 형성하는 공정(도 6의 (B)),
(9A) 염소계 건식 에칭에 의해, 제3 막의 마스크 패턴(31)을 에칭 마스크로 하여 제3 마스크 패턴(31) 비피복 부분의 제2 막(2)을 제거하여, 제2 막(2)의 마스크 패턴(21)을 형성함과 함께, 제4 막의 마스크 패턴(41)이 노출되어 있는 경우에는, 제4 막의 마스크 패턴(41)이 잔존하는 범위에서 그 높이를 줄이는 공정(도 6의 (C)),
(10A) 불소계 건식 에칭에 의해, 제4 마스크 패턴(41)을 에칭 마스크로 하여 제4 막의 마스크 패턴(41) 비피복 부분의 제3 막의 마스크 패턴(31)을 제거하여, 제3 막의 외측 프레임 패턴(3F)을 형성함과 함께, 제2 막의 마스크 패턴(21)을 에칭 마스크로 하여, 제2 마스크 패턴(21) 비피복 부분의 제1 막(1)을 제거하여, 제1 막의 포토마스크 패턴(1P)을 형성하는 공정(도 6의 (D)), 및
(11A) 염소계 건식 에칭에 의해, 제4 마스크 패턴(41)을 완전히 제거함과 함께, 제3 막의 외측 프레임 패턴(3F) 비피복 부분의 제2 막의 마스크 패턴(21)을 제거하여, 제2 막의 외측 프레임 패턴(2F)을 형성하는 공정(도 6의 (E))
을 포함하는 방법(제2 방법)으로 제조할 수 있다.
이 경우, 공정 (8)의 후부터 공정 (11A) 전의 사이에 있어서, 제2 레지스트 패턴(521)이 잔존해 있는 경우에는, 공정 (8)부터 공정 (10A) 중 어느 공정 후, 바람직하게는 공정 (8)과 공정 (9A)의 사이에 있어서,
(12) 제2 레지스트 패턴(521)을 제거하는 공정
을 포함할 수 있다. 또한, 도 6의 (B), 도 6의 (C) 및 도 6의 (D)에 있어서는, 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태를 도시하고 있지만, 제2 레지스트 패턴(521)이 잔존해 있어도 된다. 또한, 도 6의 (B), 도 6의 (C) 및 도 6의 (D)에 있어서의 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태는, 공정 (12)에 의해 제거된 것이어도 되고, 또한 염소계 건식 에칭 또는 불소계 건식 에칭에 노출됨으로써, 제2 레지스트 패턴(521)도 막 두께가 서서히 감소하기 때문에, 그 결과로서 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태에 이른 것이어도 된다.
한편, 투명 기판 상에, 제2 막, 제3 막 및 제4 막이 적층된 제2 형태의 포토마스크 블랭크로부터는, 제2 막, 제3 막 및 제4 막을 갖는 포토마스크를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 도 2의 (A)에 도시되는 포토마스크 블랭크(12)로부터는, 도 2의 (B)에 도시되는 바와 같은, 투명 기판(10) 상에, 제2 막의 포토마스크 패턴(2P)과, 제2 포토마스크 패턴(2P)에 접하여 형성된 제3 막의 포토마스크 패턴(3P)과, 제3 막의 포토마스크 패턴(3P)에 접하여 투명 기판(10)의 외주연부 상에 형성된 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)을 갖는 제3 형태의 포토마스크(121)를 얻을 수 있다.
이러한 제3 형태의 포토마스크(121)는, 예를 들어 도 7, 도 8에 도시되는 바와 같은 공정으로 제조할 수 있다. 구체적으로는,
(1A) 제2 형태의 포토마스크 블랭크(12)를 준비하는 공정(도 7의 (A)),
(2) 제4 막(4) 상에 제1 레지스트막(51)을 형성하는 공정(도 7의 (B)),
(3) 제1 레지스트막(51)으로부터, 외측 프레임 패턴을 형성하는 부분에 제1 레지스트 패턴(511)을 형성하는 공정(도 7의 (C)),
(4) 염소계 건식 에칭에 의해, 제1 레지스트 패턴(511)을 에칭 마스크로 하여 제1 레지스트 패턴(511) 비피복 부분의 제4 막(4)을 제거하여, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)을 형성하는 공정(도 7의 (D)),
(5) 제1 레지스트 패턴(511)을 제거하는 공정(도 7의 (E)),
(6) 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F) 및 노출된 제3 막(3) 상에, 제2 레지스트막(52)을 형성하는 공정(도 7의 (F)),
(7) 제2 레지스트막(52)으로부터, 포토마스크 패턴을 형성하는 부분에 제2 레지스트 패턴(521)을 형성하는 공정(도 8의 (A)),
(8A) 불소계 건식 에칭에 의해, 제2 레지스트 패턴(521)을 에칭 마스크로 하여 제2 레지스트 패턴(521) 비피복 부분의 제3 막(3)을 제거하여, 제3 막의 포토마스크 패턴(3P)을 형성하는 공정(도 8의 (B)), 및
(9B) 염소계 건식 에칭에 의해, 제3 막의 포토마스크 패턴(3P)을 에칭 마스크로 하여 제3 포토마스크 패턴(3P) 비피복 부분의 제2 막(2)을 제거하여, 제2 막의 포토마스크 패턴(2P)을 형성함과 함께, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)이 노출되어 있는 경우에는, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)이 잔존하는 범위에서 그 높이를 줄이는 공정(도 8의 (C))
을 포함하는 방법(제3 방법)으로 제조할 수 있다.
이 경우, 공정 (8A)의 후에 있어서, 제2 레지스트 패턴(521)이 잔존해 있는 경우에는, 공정 (8A)부터 공정 (9B) 중 어느 공정 후, 바람직하게는 공정 (8A)와 공정 (9B)의 사이에 있어서,
(12) 제2 레지스트 패턴(521)을 제거하는 공정
을 포함할 수 있다. 또한, 도 8의 (B), 도 8의 (C)에 있어서는, 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태를 도시하고 있지만, 제2 레지스트 패턴(521)이 잔존해 있어도 된다. 또한, 도 8의 (B), 도 8의 (C)에 있어서의 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태는, 공정 (12)에 의해 제거된 것이어도 되고, 또한 염소계 건식 에칭 또는 불소계 건식 에칭에 노출됨으로써, 제2 레지스트 패턴(521)도 막 두께가 서서히 감소하기 때문에, 그 결과로서 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태에 이른 것이어도 된다.
또한, 제2 형태의 포토마스크 블랭크로부터, 예를 들어 도 2의 (A)에 도시되는 포토마스크 블랭크(12)로부터는, 도 2의 (C)에 도시되는 바와 같은, 투명 기판(10) 상에, 제2 막의 포토마스크 패턴(2P)과, 제2 포토마스크 패턴(2P)에 접하여 투명 기판(10)의 외주연부 상에 형성된 제3 막의 외측 프레임 패턴(3F)과, 제3 막의 외측 프레임 패턴(3F)에 접하여 형성된 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)을 갖는 제4 형태의 포토마스크(122)를 얻을 수 있다.
이러한 제4 형태의 포토마스크(122)는, 예를 들어 도 9, 도 10에 도시되는 바와 같은 공정으로 제조할 수 있다. 구체적으로는,
(1A) 제2 형태의 포토마스크 블랭크(12)를 준비하는 공정(도 9의 (A)),
(2) 제4 막(4) 상에 제1 레지스트막(51)을 형성하는 공정(도 9의 (B)),
(3) 제1 레지스트막(51)으로부터, 외측 프레임 패턴을 형성하는 부분에 제1 레지스트 패턴(511)을 형성하는 공정(도 9의 (C)),
(4) 염소계 건식 에칭에 의해, 제1 레지스트 패턴(511)을 에칭 마스크로 하여 제1 레지스트 패턴(511) 비피복 부분의 제4 막(4)을 제거하여, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)을 형성하는 공정(도 9의 (D)),
(5) 제1 레지스트 패턴(511)을 제거하는 공정(도 9의 (E)),
(6) 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F) 및 노출된 제3 막(3) 상에, 제2 레지스트막(52)을 형성하는 공정(도 9의 (F)),
(7) 제2 레지스트막(52)으로부터, 포토마스크 패턴을 형성하는 부분에 제2 레지스트 패턴(521)을 형성하는 공정(도 10의 (A)),
(8) 불소계 건식 에칭에 의해, 제2 레지스트 패턴(521)을 에칭 마스크로 하여 제2 레지스트 패턴(521) 비피복 부분의 제3 막(3)을 제거하여, 제3 막의 마스크 패턴(31)을 형성하는 공정(도 10의 (B)),
(9) 염소계 건식 에칭에 의해, 제3 막의 마스크 패턴(31)을 에칭 마스크로 하여 제3 마스크 패턴(31) 비피복 부분의 제2 막(2)을 제거하여, 제2 막의 포토마스크 패턴(2P)을 형성함과 함께, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)이 노출되어 있는 경우에는, 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F)이 잔존하는 범위에서 그 높이를 줄이는 공정(도 10의 (C)), 및
(10B) 불소계 건식 에칭에 의해, 제4 외측 프레임 패턴(4F)을 에칭 마스크로 하여 제4 막의 외측 프레임 패턴(4F) 비피복 부분의 제3 막의 마스크 패턴(31)을 제거하여, 제3 막의 외측 프레임 패턴(3F)을 형성하는 공정(도 10의 (D))
을 포함하는 방법(제4 방법)으로 제조할 수 있다.
이 경우, 공정 (8)의 후에 있어서, 제2 레지스트 패턴(521)이 잔존해 있는 경우에는, 공정 (8)부터 공정 (10B) 중 어느 공정 후, 바람직하게는 공정 (8)과 공정 (9)의 사이에 있어서,
(12) 제2 레지스트 패턴(521)을 제거하는 공정
을 포함할 수 있다. 또한, 도 10의 (B), 도 10의 (C) 및 도 10의 (D)에 있어서는, 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태를 도시하고 있지만, 제2 레지스트 패턴(521)이 잔존해 있어도 된다. 또한, 도 10의 (B), 도 10의 (C) 및 도 10의 (D)에 있어서의 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태는, 공정 (12)에 의해 제거된 것이어도 되고, 또한 염소계 건식 에칭 또는 불소계 건식 에칭에 노출됨으로써, 제2 레지스트 패턴(521)도 막 두께가 서서히 감소하기 때문에, 그 결과로서 제2 레지스트 패턴(521)이 없는 상태에 이른 것이어도 된다.
제1 내지 제4 방법 중 어느 것에 있어서도, 제1 레지스트막의 두께는, 공정 (4) 또는 공정 (4A)가 종료될 때까지, 염소계 건식 에칭으로 제1 레지스트 패턴이 소실되지 않을 정도의 두께로 적절하게 설정하면 되며, 또한 제2 레지스트막의 두께는, 적어도 공정 (8) 또는 공정 (8A)가 종료될 때까지는, 불소계 건식 에칭 또는 염소계 건식 에칭으로 제2 레지스트 패턴이 소실되지 않을 정도의 두께로 적절하게 설정하면 되지만, 어느 경우든, 레지스트막의 두께는 보다 얇은 편이 바람직하다.
제1 형태, 제3 형태 및 제4 형태의 포토마스크에서는, 차광막으로서 적합한 제2 막의 패턴을 가공한 후에, 제4 막이 잔존하게 되고, 제1 막, 제2 막, 제3 막 및 제4 막, 또는 제2 막, 제3 막 및 제4 막에 의해, 외측 프레임 영역에, 필요한 차광성을 확보할 수 있다. 그 때문에, 이 경우, 제2 막을 박막화하는 것이 가능하다. 포토마스크 블랭크로부터 포토마스크로 가공된 후에, 포토마스크 상에 잔존하는 제4 막의 막 두께는, 불소계 건식 에칭에 의해서도 막 두께가 서서히 감소하므로, 그 감소분을 고려할 필요가 있지만, 2nm 이상, 특히 4nm 이상인 것이 바람직한 한편, 과잉으로 두꺼울 필요는 없으므로, 55nm 이하, 특히 50nm 이하인 것이 바람직하다. 한편, 제2 형태의 포토마스크에서는, 제4 막이 제거됨으로써, 제3 막의 막면이 노출되게 되고, 제2 막의 막면이 노출되지 않은 포토마스크가 된다. 이 경우, 제1 막, 제2 막 및 제3 막에 의해, 외측 프레임 영역에, 필요한 차광성을 확보할 수 있다. 외측 프레임 패턴은, 예를 들어 투명 기판이 6025 기판(6인치(152mm)×6인치(152mm)×0.25인치(6.35mm))인 경우, 막 형성면의 4변으로부터 내측의 임의의 범위에 형성할 수 있고, 이 외측 프레임 패턴의 형성 영역보다 내측의 영역을 포토마스크 패턴의 형성 영역으로 할 수 있다.
본 발명의 포토마스크는, 피가공 기판에 하프 피치 50nm 이하, 바람직하게는 30nm 이하, 보다 바람직하게는 20nm 이하, 더욱 바람직하게는 10nm 이하의 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피에 있어서, 피가공 기판 상에 형성한 포토레지스트막에, ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm), F2 레이저광(파장 157nm) 등의 파장 250nm 이하, 특히 파장 200nm 이하의 노광광으로 패턴을 전사하는 노광에 있어서 특히 유효하다.
본 발명의 포토마스크를 사용한 패턴 노광 방법에서는, 포토마스크 블랭크로부터 제조된 포토마스크를 사용하여, 포토마스크 패턴에, 노광광을 조사하여, 피가공 기판 상에 형성한 포토마스크 패턴의 노광 대상인 포토레지스트막에, 포토마스크 패턴을 전사한다. 노광광의 조사는, 건식 조건에 의한 노광이어도 되고, 액침 노광이어도 되지만, 본 발명의 포토마스크를 사용한 패턴 노광 방법은, 실생산에 있어서 비교적 단시간에 누적 조사 에너지양이 올라 버리는 액침 노광, 특히 300mm 이상의 웨이퍼를 피가공 기판으로 하여 액침 노광에 의해, 포토마스크 패턴을 노광에 사용할 수 있다.
<실시예>
이하, 실시예를 나타내어, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
도 1의 (A)에 도시되는 바와 같은 제1 형태의 포토마스크 블랭크로서, DC 스퍼터링 장치에서, 6025 석영 기판 상에, ArF 엑시머 레이저광에서의 위상차가 177°, 투과율이 6.0％, 광학 농도가 1.2인 하프톤 위상 시프트막인 MoSiON막(막 두께 75nm)을 제1 막으로서 성막하고, ArF 엑시머 레이저광에서의 광학 농도가 1.8인 차광막인 CrON막(막 두께 44nm)을 제2 막으로서 성막하고, ArF 엑시머 레이저광에서의 광학 농도가 0.5인 하드 마스크막인 SiO막(막 두께 10nm)을 제3 막으로서 성막하고, 또한 CrN막(막 두께 60nm)을 제4 막으로서 성막하여 포토마스크 블랭크를 얻었다. 이 경우, 제1 막, 제2 막 및 제3 막을 합한 ArF 엑시머 레이저광에서의 광학 농도는 3.5이다. 또한, 동일한 에칭 조건에 있어서, 제2 막의 염소계 건식 에칭에 의한 에칭 클리어 타임은 125sec, 제4 막의 염소계 건식 에칭에 의한 에칭 클리어 타임은 255sec이다.
이 포토마스크 블랭크로부터, 도 1의 (B)에 도시되는 바와 같은 제1 형태의 포토마스크를, 상술한 제1 방법으로 제조하였다. 제1 레지스트막의 두께는, 공정 (4)가 종료될 때까지, 염소계 건식 에칭으로 제1 레지스트 패턴이 소실되지 않을 정도의 두께로 하였다. 또한, 제2 레지스트막의 두께는, 공정 (8)이 종료될 때까지, 불소계 건식 에칭으로 제2 레지스트 패턴이 소실되지 않을 정도의 두께로 하여, 공정 (8)이 종료된 후, 공정 (9)의 전에 제거하였다. 그 결과, 제4 막의 외측 프레임 패턴이 잔존하는 제1 형태의 포토마스크를 제조할 수 있었다.
[실시예 2]
실시예 1과 마찬가지로 하여 포토마스크 블랭크를 얻고, 이 포토마스크 블랭크로부터, 도 1의 (C)에 도시되는 바와 같은 제2 형태의 포토마스크를, 상술한 제2 방법으로 제조하였다. 제1 레지스트막의 두께는, 공정 (4)가 종료될 때까지, 염소계 건식 에칭으로 제1 레지스트 패턴이 소실되지 않을 정도의 두께로 하였다. 또한, 제2 레지스트막의 두께는, 공정 (8)이 종료될 때까지, 불소계 건식 에칭으로 제2 레지스트 패턴이 소실되지 않을 정도의 두께로 하여, 공정 (8)이 종료된 후, 공정 (9A)의 전에 제거하였다. 그 결과, 제4 막이 잔존하지 않는 제2 형태의 포토마스크를 제조할 수 있었다.
[실시예 3]
도 2의 (A)에 도시되는 바와 같은 제2 형태의 포토마스크 블랭크로서, DC 스퍼터링 장치에서, 6025 석영 기판 상에, ArF 엑시머 레이저광에서의 광학 농도가 3.0인 차광막인 CrON막(막 두께 75nm)을 제2 막으로서 성막하고, ArF 엑시머 레이저광에서의 광학 농도가 0.5인 하드 마스크막인 SiO막(막 두께 10nm)을 제3 막으로서 성막하고, 또한 CrN막(막 두께 110nm)을 제4 막으로서 성막하여 포토마스크 블랭크를 얻었다. 이 경우, 제2 막 및 제3 막을 합한 ArF 엑시머 레이저광에서의 광학 농도는 3.5이다. 또한, 동일한 에칭 조건에 있어서, 제2 막의 염소계 건식 에칭에 의한 에칭 클리어 타임은 215sec, 제4 막의 염소계 건식 에칭에 의한 에칭 클리어 타임은 505sec이다.
이 포토마스크 블랭크로부터, 도 2의 (B)에 도시되는 바와 같은 제3 형태의 포토마스크를, 상술한 제3 방법으로 제조하였다. 제1 레지스트막의 두께는, 공정 (4)가 종료될 때까지, 염소계 건식 에칭으로 제1 레지스트 패턴이 소실되지 않을 정도의 두께로 하였다. 또한, 제2 레지스트막의 두께는, 공정 (8A)가 종료될 때까지, 불소계 건식 에칭으로 제2 레지스트 패턴이 소실되지 않을 정도의 두께로 하여, 공정 (8A)가 종료된 후, 공정 (9B)의 전에 제거하였다. 그 결과, 제4 막의 외측 프레임 패턴이 잔존하는 제3 형태의 포토마스크를 제조할 수 있었다.
[실시예 4]
실시예 3과 마찬가지로 하여 포토마스크 블랭크를 얻고, 이 포토마스크 블랭크로부터, 도 2의 (C)에 도시되는 바와 같은 제4 형태의 포토마스크를, 상술한 제4 방법으로 제조하였다. 제1 레지스트막의 두께는, 공정 (4)가 종료될 때까지, 염소계 건식 에칭으로 제1 레지스트 패턴이 소실되지 않을 정도의 두께로 하였다. 또한, 제2 레지스트막의 두께는, 공정 (8)이 종료될 때까지, 불소계 건식 에칭으로 제2 레지스트 패턴이 소실되지 않을 정도의 두께로 하여, 공정 (8)이 종료된 후, 공정 (9)의 전에 제거하였다. 그 결과, 제4 막의 외측 프레임 패턴이 잔존하는 제4 형태의 포토마스크를 제조할 수 있었다.
10: 투명 기판
1: 제1 막
1P: 제1 막의 포토마스크 패턴
2: 제2 막
21: 제2 막의 마스크 패턴
2F: 제2 막의 외측 프레임 패턴
2P: 제2 막의 포토마스크 패턴
3: 제3 막
31: 제3 막의 마스크 패턴
3F: 제3 막의 외측 프레임 패턴
3P: 제3 막의 포토마스크 패턴
4: 제4 막
41: 제4 막의 마스크 패턴
4F: 제4 막의 외측 프레임 패턴
11, 12: 포토마스크 블랭크
111, 112, 121, 122: 포토마스크
51: 제1 레지스트막
511: 제1 레지스트 패턴
52: 제2 레지스트막
521: 제2 레지스트 패턴
6: 위상 시프트막
61: 위상 시프트막 패턴
7: 차광막
71: 차광막 패턴
711: 차광막의 외측 프레임 패턴
8: 하드 마스크막
81: 하드 마스크막 패턴
9: 포토마스크 블랭크
91: 포토마스크

Claims (14)

  1. 투명 기판 상에, 제1 막을 개재시키거나 또는 개재시키지 않고 형성된 제2 막과, 해당 제2 막에 접하여 형성된 하드 마스크막인 제3 막과, 해당 제3 막에 접하여 형성된 제4 막을 갖고,
    상기 제1 막 및 제3 막이, 염소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 불소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성되고,
    상기 제2 막 및 제4 막이, 불소계 건식 에칭에 대하여 내성을 갖고, 또한 염소계 건식 에칭으로 제거 가능한 재료로 구성되고,
    상기 제2 막 및 제4 막을, 해당 제4 막을 하나의 조건에서 염소계 건식 에칭하였을 때의 에칭 클리어 타임이, 상기 제2 막을 상기 하나의 조건에서 염소계 건식 에칭하였을 때의 에칭 클리어 타임보다 길어지도록 구성되어 이루어지며,
    상기 제3 막이 상기 제2 막보다 얇고,
    상기 제3 막의 막 두께가 상기 제2 막의 막 두께의 1/3 이하이고,
    상기 제4 막이 제3 막보다 두꺼운 막인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 막의 상기 에칭 클리어 타임에 대한 상기 제4 막의 상기 에칭 클리어 타임의 비율이 5 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 막이 상기 기판 상에 형성되고, 상기 제2 막이 상기 제1 막에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제1 막이 상기 기판 상에 형성되고, 상기 제2 막이 상기 제1 막에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 막이 위상 시프트막인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 막을 갖지 않고, 상기 제2 막이 상기 투명 기판에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제1 막을 갖지 않고, 상기 제2 막이 상기 투명 기판에 접하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 막 및 제3 막, 또는 제3 막이, 규소를 함유하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 막 및 제4 막이, 크롬을 함유하고, 규소를 함유하지 않는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 막이 차광막인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제2 막의 막 두께가 15nm 이상 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 막의 막 두께가 1nm 이상 20nm 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제4 막의 막 두께가 30nm 초과 120nm 이하인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 막의 막 두께와 상기 제2 막의 막 두께의 차가 30nm 이상인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
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