KR100503833B1

KR100503833B1 - Attenuating embedded phase shift photomask blanks

Info

Publication number: KR100503833B1
Application number: KR10-1998-0709402A
Authority: KR
Inventors: 피터 프란시스 카르시아; 로저 하쿼에일 프렌치
Original assignee: 토판 포토마스크스, 인크.
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 2005-12-21
Also published as: KR20000015852A

Abstract

400 ㎚ 미만의 파장에서 적어도 0.001의 광 투과율을 가지며 위상을 180° 시프트시킬 수 있는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크(attenuating embedded phase shift photomask blank)는 광 투과성 재료와 상기 광 흡습성 재료를 주기적이거나 또는 비주기적으로 교대로 적층한 층을 포함하는 것으로, 이 층은 광 투과성 재료 및 광 흡수성 재료로 된 층을 기판 상에 바람직하게는 진공 증착에 의해 교대로 피착시킴으로써 이루어진다.Attenuating embedded phase shift photomask blanks having a light transmittance of at least 0.001 at a wavelength of less than 400 nm and capable of shifting the phase by 180 ° are used to periodically or lightly transmit the light transmitting material and the light absorbing material. Or an alternating layer of aperiodic layers, which layer is formed by alternately depositing a layer of a light transmissive material and a light absorbing material onto the substrate, preferably by vacuum deposition.

Description

광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크{ATTENUATING EMBEDDED PHASE SHIFT PHOTOMASK BLANKS}Optically Attenuated Built-in Phase Shift Photomask Blank {ATTENUATING EMBEDDED PHASE SHIFT PHOTOMASK BLANKS}

본 발명은 (즉, 400 ㎚ 미만의) 단파장 광을 이용하는 포토리소그래피(photolithography) 기술에서의 위상 시프트 포토마스크 블랭크(phase shift photomask blank)에 관한 것이다. 더 상세히는 본 발명은 대기 중에서 동일한 경로 길이로 전파하고 있는 광에 대해 전송된 광을 감쇠(attenuating)하고 그 위상을 180° 변화시키는 위상 시프트 포토마스크 블랭크에 관한 것이다. 이러한 포토마스크 블랭크는 광 감쇠식 (내장형) 위상 시프트 포토마스크 블랭크 또는 광 감쇠식 하프-톤(half-tone) 위상 시프트 포토마스크 블랭크로서 통상 공지되어 있다. 좀더 상세히는, 본 발명은 신규한 광 감쇠식 내장형 위상-시프트 포토마스크 블랭크를 제안하는 것으로, 초박형 UV 투과층과 초박형 UV 흡수층을 주기적으로(periodically) 또는 비주기적으로(aperiodically) 복수개 적층(mltilayering)함으로써 그 광학 특성이 어떤 파장에서도 엔지니어링(engineered)될 수 있다.The present invention relates to a phase shift photomask blank in photolithography technology that uses short wavelength light (ie, less than 400 nm). More particularly, the present invention relates to a phase shift photomask blank that attenuates transmitted light and changes its phase by 180 ° for light propagating in the same path length in the atmosphere. Such photomask blanks are commonly known as light attenuated (embedded) phase shift photomask blanks or light attenuated half-tone phase shift photomask blanks. More specifically, the present invention proposes a novel light-attenuated embedded phase-shift photomask blank, in which a plurality of mltilayering of an ultra-thin UV transmitting layer and an ultra-thin UV absorbing layer is performed periodically or aperiodically. This allows the optical properties to be engineered at any wavelength.

전자 산업은 고밀도 집적 회로 면적을 0.25 ㎛ 이하로 정밀하게 제조하기 위해 광 리소그래피(optical lithography) 기술을 확장하여 왔다. 이를 달성하기 위해, 리소그래피 포토마스크 블랭크는 즉, 400 ㎚ 미만의 단파장 광에서 동작해야 할 필요가 있다. 장래에 지향하는 광 리소그래피에 대한 두개 파장으로 248 ㎚(KrF 레이저 파장) 및 193㎚(ArF 레이저 파장)이 있다. 위상 시프트 마스크는 소 형 회로 특징(small circuit features)의 패터닝된 콘트라스트를 소멸 광 간섭(destructive optical interference)에 의해 증가시킨다. The electronics industry has expanded optical lithography technology to precisely manufacture high density integrated circuit areas of 0.25 micrometers or less. To achieve this, the lithographic photomask blank needs to operate at short wavelength light, i.e., less than 400 nm. Two wavelengths for future-oriented optical lithography are 248 nm (KrF laser wavelength) and 193 nm (ArF laser wavelength). Phase shift masks increase the patterned contrast of small circuit features by destructive optical interference.

위상 시프트 포토마스크 블랭크라는 개념은 광을 감쇠하고 이 광의 위상을 변화시킨다는 것으로, H.I Smith에 의해 US 4,890,309("Lithography Mask with a π-Phase Shifting Attenuator")에 개시되어 있다. 공지된 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 기술은 크게 두개의 카테고리로 나누어질 수 있다: (1) Cr, Cr-산화물, Cr- 탄화물, Cr-질화물, Cr-불화물 또는 이들의 조합을 포함하는 Cr-계 포토마스크 블랭크; 및 (2) MoN 또는 MoSiO₂ 등의 탁월한 투과 재료와 함께 SiO₂, 또는 Si₃N₄를 함유하는 SiO₂, 또는 Si₃N₄-계 포토마스크 블랭크가 있다. 통상 후자의 물질을 "MoOSiN"으로서 일반적으로 언급한다. Cr-계 포토마스크 블랭크는 화학적 성질이 영속적이어서, 투명한 Cr 포토마스크 블랭크용으로 개발된 대부분의 익숙한 제조 단계를 이용할 수 있다는 장점이 있다. SiO₂, 또는 Si₃N₄계의 제2 카테고리에 속하는 포토마스크 블랭크는 UV 광의 깊은 곳까지 투과하여 좀더 무해한 불화물계의 화학적 작용으로 건식 에칭이 용이해진다. 그러나, (200 ㎚ 미만)의 좀더 짧은 파장에 대한 포토마스크 블랭크를 현상하게 되면 Cr(즉, 산화물, 질화물, 탄화물, 불화물 또는 이들의 조합)에 주로 기준한 포토마스크 블랭크가 이러한 파장에서는 광을 과도하게 흡수하기 때문에 Cr의 화학적 작용을 덜 바람직하게 만들게 된다. 이러한 단파장 체계에서의 'MoSiON' 포토마스크 블랭크의 단점은 Si가 과도하게 많아 결과적으로 석영(SiO2) 기판에 대해 에칭 선택도가 불량해진다는 데 있다. 그리하여, 이들은 불소 에칭제로 불량하게 에칭된 재료로 된 층인 에칭 스톱(etch stop)을 필요로 한다.The concept of phase shift photomask blanks is to attenuate light and change its phase, as disclosed by HI Smith in US 4,890,309 ("Lithography Mask with a π-Phase Shifting Attenuator"). Known light attenuated embedded phase shift photomask blank techniques can be broadly divided into two categories: (1) Cr, Cr-oxide, Cr-carbide, Cr-nitride, Cr-fluoride or combinations thereof Cr-based photomask blanks; There are based photomask blank-and (2) MoN MoSiO ₂ or the like material and excellent transmission with SiO _2, and SiO _2, and Si ₃ N ₄ containing Si ₃ N ₄ in. The latter material is usually referred to generally as "MoOSiN". Cr-based photomask blanks have the advantage of being persistent in chemistry, allowing the use of most familiar manufacturing steps developed for transparent Cr photomask blanks. Photomask blanks belonging to the second category of SiO ₂ , or Si ₃ N ₄ systems penetrate deep into UV light to facilitate dry etching due to the more harmless fluoride-based chemical action. However, developing photomask blanks for shorter wavelengths (less than 200 nm) results in photomask blanks that are primarily based on Cr (ie, oxides, nitrides, carbides, fluorides, or combinations thereof) that produce excessive light at these wavelengths. Absorption will make the chemistry of Cr less desirable. The disadvantage of the 'MoSiON' photomask blank in this short wavelength scheme is that the Si is excessively high, resulting in poor etch selectivity for the quartz (SiO 2) substrate. Thus, they require an etch stop, which is a layer of material etched poorly with a fluorine etchant.

또한, 수소 처리된(hydrogenated) 비정질 탄소층, 탄탈륨 및 Cr 금속의 층과의 화합물, 또는 하프늄(hafnium) 화합물로 구성된 하나 이상의 층들을 포함하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크에 대한 참조 문헌이 있다.Reference is also made to a light attenuated embedded phase shift photomask blank comprising a hydrogenated amorphous carbon layer, a compound with a layer of tantalum and Cr metals, or one or more layers composed of hafnium compounds. have.

실제로 위상 시프트 포토마스크 블랭크는 (400 ㎚ 미만의) 동작 파장에서의 및 (통상 488 ㎚의)검사 파장에서의 요구조건에 맞는 투과율을 필요로 한다. 또한 바람직한 특성으로 전자빔 패터닝을 할 수 있게 하는 전기 전도도(electrical conductivity), 포토레지스트 및 석영 기판에 대한 선택적인 건식-에칭도(dry-etchability), 환경적, 화학적, 및 방사 안정도를 포함한다. 또한, 다른 파장에서도 동일한 제조 방법으로, 필요한 광학적 특성을 갖는 포토마스크 블랭크를 제조할 수 있는 것도 바람직하다.In practice, phase shift photomask blanks require a transmittance that meets the requirements at operating wavelengths (less than 400 nm) and inspection wavelengths (typically 488 nm). Preferred properties also include electrical conductivity, which allows electron beam patterning, selective dry-etchability, environmental, chemical, and radiation stability for photoresist and quartz substrates. Moreover, it is also preferable to be able to manufacture the photomask blank which has a required optical characteristic by the same manufacturing method in another wavelength.

최상층의 화학적 성질을 변경하거나, 이진(binary) 또는 위상 시프트 포토마스크 블랭크에 층을 부가함으로써, 반사가 방지되거나 화학적으로 좀더 건실하게 됨은 당업자에게 공지되어 있다. 비록 이들 포토마스크 블랭크가 적어도 2개의 층을 갖는다는 의미에서 "다수개"층을 포함한다 하더라도, 이렇게 부가된 층들이 포토마스크 블랭크의 광 투과율 및 전송된 위상을 조정하지는 않는다. It is known to those skilled in the art that by changing the chemistry of the top layer or by adding a layer to a binary or phase shift photomask blank, reflection is prevented or chemically more robust. Although these photomask blanks include "multiple" layers in the sense of having at least two layers, these added layers do not adjust the light transmittance and transmitted phase of the photomask blank.

<발명의 요약>Summary of the Invention

일 양태에서, 본 발명은 400 ㎚ 미만의 선택된 리소그래피 파장에서 적어도 0.001의 광 투과율을 가지며 위상을 180°시프트시킬 수 있는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크를 포함하는 것으로, 이는 광 투과성 재료와 광 흡수성 재료가 교대로 적층되는 층을 포함한다.In one aspect, the present invention includes a light attenuated embedded phase shift photomask blank having a light transmittance of at least 0.001 at a selected lithography wavelength of less than 400 nm and capable of shifting the phase 180 °, which includes a light transmissive material and light And layers in which the absorbent material is alternately stacked.

다른 양태에서, 본 발명은 400 ㎚ 미만의 선택된 리소그래피 파장에서 적어도 0.001의 광 투과율을 가지며 위상을 180°시프트시킬 수 있는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크를 제조하는 방법을 포함하고, 이 방법은 광 투과성 재료와 광 흡수성 재료를 기판 상에 교대로 피착시키는 방법을 포함한다.In another aspect, the invention includes a method of making a light attenuated embedded phase shift photomask blank capable of shifting a phase 180 ° with a light transmittance of at least 0.001 at a selected lithography wavelength of less than 400 nm, the method comprising: And a method of alternately depositing the light transmitting material and the light absorbing material onto the substrate.

본 발명의 이러한 및 다른 특성들은 도면과 첨부된 청구항을 참조하여 본 명세서를 숙지함으로써 더 잘 이해될 것이다.These and other features of the present invention will be better understood by reading this specification with reference to the drawings and the appended claims.

도 1은 본 발명의 AlN/MoNx 포토마스크 블랭크의 굴절 지수(index of refraction: n)와 MoNx 비율(%MoNx)과의 관계를 나타내는 그래프.1 is a graph showing the relationship between the index of refraction (n) and the MoNx ratio (% MoNx) of the AlN / MoNx photomask blank of the present invention.

도 2는 본 발명의 AlN/MoNx 포토마스크 블랭크에서의 소광 계수(extinction coefficient: k)와 MoNx 비율(%MoNx)과의 관계를 나타내는 그래프. 2 is a graph showing the relationship between extinction coefficient (k) and MoNx ratio (% MoNx) in the AlN / MoNx photomask blank of the present invention.

도 3은 본 발명의 AlN/MoNx 포토마스크 블랭크의 광 투과율(%T)을 MoNx 비율(%MoNx)의 함수로서 나타내는 그래프. 3 is a graph showing the light transmittance (% T) of the AlN / MoNx photomask blank of the present invention as a function of MoNx ratio (% MoNx).

도 4는 본 발명의 AlN/TiN 포토마스크 블랭크의 굴절 지수(n)와 TiN의 비율(%TiN)과의 관계를 나타내는 그래프. 4 is a graph showing the relationship between the refractive index n of the AlN / TiN photomask blank of the present invention and the ratio of TiN (% TiN).

도 5는 본 발명의 AlN/TiN 포토마스크 블랭크의 소광 계수(k)와 TiN 비율(%TiN)과의 관계를 나타내는 그래프. 5 is a graph showing the relationship between the extinction coefficient k and the TiN ratio (% TiN) of the AlN / TiN photomask blank of the present invention.

도 6는 본 발명의 AlN/TiN 포토마스크 블랭크의 광 투과율(%T)를 TiN 비율(%TiN)의 함수로서 나타내는 그래프. 6 is a graph showing the light transmittance (% T) of the AlN / TiN photomask blank of the present invention as a function of the TiN ratio (% TiN).

도 7은 본 발명의 RuO₂/HfO₂ 포토마스크 블랭크의 굴절 지수(n)와 RuO₂비율(%RuO₂)과의 관계를 나타내는 그래프.7 is a graph showing the relationship between the refractive index (n) and the RuO ₂ ratio (% RuO ₂ ) of the RuO ₂ / HfO ₂ photomask blank of the present invention.

도 8은 본 발명의 RuO₂/HfO₂포토마스크 블랭크의 소광 계수(k)와 RuO₂ 비율(%RuO₂)과의 관계를 나타내는 그래프.8 is a graph showing the relationship between the extinction coefficient k of the RuO ₂ / HfO ₂ photomask blank of the present invention and the RuO ₂ ratio (% RuO ₂ ).

도 9는 본 발명의 RuO₂/HfO₂ 포토마스크 블랭크의 광 투과율(%T)을 RuO₂비율(%RuO₂)의 함수로서 나타내는 그래프.9 is a graph showing the light transmittance (% T) of the RuO ₂ / HfO ₂ photomask blank of the present invention as a function of the RuO ₂ ratio (% RuO ₂ ).

도 10은 본 발명의 RuO₂/ZrO₂ 포토마스크 블랭크의 굴절 지수(n)와 RuO₂ 비율(%RuO₂)과의 관계를 나타내는 그래프.10 is a graph showing the relationship between the refractive index (n) and the RuO ₂ ratio (% RuO ₂ ) of the RuO ₂ / ZrO ₂ photomask blank of the present invention.

도 11은 본 발명의 RuO₂/ZrO₂포토마스크 블랭크의 소광 계수(k)와 RuO₂ 비율(%RuO₂)과의 관계를 나타내는 그래프.11 is a graph showing the relationship between the extinction coefficient k and the RuO ₂ ratio (% RuO ₂ ) of the RuO ₂ / ZrO ₂ photomask blank of the present invention.

도 12는 본 발명의 RuO₂/ZrO₂ 포토마스크 블랭크의 광 투과율(%T)를 RuO₂ 비율(%RuO₂)의 함수로서 나타내는 그래프.12 is a graph showing the light transmittance (% T) of the RuO ₂ / ZrO ₂ photomask blank of the present invention as a function of the RuO ₂ ratio (% RuO ₂ ).

도 13은 본 발명에 따른 AlN/MoNx 포토마스크 블랭크에 대한 광 투과율(%T)를 에너지(E)의 함수로서 나타내는 그래프.FIG. 13 is a graph showing the light transmittance (% T) as a function of energy (E) for AlN / MoNx photomask blanks according to the present invention.

도 14는 본 발명에 따른 AlN/MoNx 포토마스크 블랭크에 대한 광 반사도(%R)를 에너지(E)의 함수로서 나타내는 그래프. 14 is a graph showing the light reflectance (% R) as a function of energy (E) for AlN / MoNx photomask blanks according to the present invention.

당업자에게 공지된 바와 같이, "포토마스크 블랭크"와 "포토마스크" 는, 이미징(imaged)된 다음 "포토마스크 블랭크"를 나타내기 위해 "포토마스크"가 사용된다는 점에서 다르다. 본원의 종래 기술을 이해하기 위한 모든 시도가 이루어진 한편, 당업자는 이러한 특성이 본 발명을 실체적으로 해석하는 것은 아니라는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본원에 사용된 "포토마스크 블랭크"라는 용어는 이미징된 및 이미징되지 않은 포토마스크 블랭크 둘다를 포함하는 광범위한 의미로 사용된다.As is known to those skilled in the art, "photomask blank" and "photomask" differ in that "photomask" is used to represent the "photomask blank" after being imaged. While all attempts have been made to understand the prior art herein, those skilled in the art will understand that such features are not an exhaustive interpretation of the invention. Thus, the term "photomask blank" as used herein is used in a broad sense including both imaged and non-imaged photomask blanks.

본 발명의 광학적 다중층은 광 흡수성층(A)과 광 투과성층(T)으로 연속하여 교대로 이루어진 층을 포함하는데, 이는 적어도 0.001의 투과율을 가지며 위상을 180°시프트시키도록 설계된 것이다. 이러한 다중층은 주기적(스택 중에서 T 및 A가 동일한 두께로 유지됨)이거나 또는 비주기적(스택 중에서 T 및 A 두께가 변함)일 수 있다. 예로서, 본원의 다중층의 화학적 성질을 20x(35Å AlN + 15Å CrN)으로 나타낼 수 있는 데, 이는 35Å 두께의 AlN으로 된 UV 투과층과, 15Å 두께의 CrN으로 된 UV 흡수층을 20번 반복하여 주기적으로 적층함으로써 전체 막 두께를 1000Å으로 만든 것을 나타낸다. The optical multilayer of the present invention comprises a layer consisting of successive alternating layers of light absorbing layer (A) and light transmitting layer (T), which has a transmittance of at least 0.001 and is designed to shift the phase by 180 °. Such multilayers can be periodic (T and A remain the same thickness in the stack) or aperiodic (T and A thickness vary in the stack). As an example, the chemistry of the multilayers herein can be expressed as 20x (35Å AlN + 15ÅCrN), which is repeated 20 times over a UV transmissive layer of 35Å AlN and a 15Å thick CrN UV absorbing layer. By laminating | stacking periodically, the thing which made the total film thickness into 1000 micrometers is shown.

본원에 기술된 바와 같이, "광 투과성" 재료 또는 층(T)은 소광 계수 k〈 0.3로, 3eV 〈 E 〈 7eV 내에 있는 것이다. 광 투과성 재료의 예들로 Hf, Y, Zr, Al, Si, 및 Ge의 산화물; Al, Si, B, C의 질화물; 및 Mg, Ba, 및 Ca의 불화물을 포함한다. "광 흡수성" 재료 또는 층(A)은 소광 계수 k〉0.3 로 3eV〈 E 〈7eV 내의 범위에 있는 것이다. 광흡수 재료들의 예로 Cr, Ti, Fe, In, Co, Bi, Mn, Cu, Sn, Ni, V, Ta, Mo, Ru 및 W의 산화물; 및 Ti, Nb, Mo, W, Ta, Hf, Zr, 및 Cr의 질화물을 포함한다.As described herein, the “light transmissive” material or layer T is one with an extinction coefficient k <0.3 and within 3eV <E <7eV. Examples of light transmissive materials include oxides of Hf, Y, Zr, Al, Si, and Ge; Nitrides of Al, Si, B, C; And fluorides of Mg, Ba, and Ca. The "light absorbing" material or layer (A) is in the range of 3 eV <E <7 eV with extinction coefficient k> 0.3. Examples of light absorbing materials are oxides of Cr, Ti, Fe, In, Co, Bi, Mn, Cu, Sn, Ni, V, Ta, Mo, Ru and W; And nitrides of Ti, Nb, Mo, W, Ta, Hf, Zr, and Cr.

A 대 T의 두께 비율은 A/T〈 5로서, 바람직하게는 A/T〈1의 범위에 있는 전체적인 스택은 리소그래피 파장에서 적어도 0.001의 투과율을 갖는다. 스택의 전체 두께 d는 리소그래피 광파장 l의 위상을 180°시프트시키도록 선택된 것으로, 대략적으로 2(n-1)d= l/2 또는 그 홀수배에 대응한다. 각각의 투과 및 흡수층의 전체수 N〉2으로, 적어도 4개의 층에 대응한다. 각 층 A 및 T의 두께를 d와 일치시켜 광학적으로 설계한다.The thickness ratio of A to T is A / T < 5, preferably the entire stack in the range of A / T < 1 has a transmission of at least 0.001 at the lithographic wavelength. The total thickness d of the stack is selected to shift the phase of the lithographic light wavelength l by 180 °, approximately corresponding to 2 (n-1) d = l / 2 or an odd number thereof. The total number N> 2 of each transmission and absorption layer corresponds to at least four layers. The thickness of each layer A and T is matched with d to design optically.

광 투과성 화합물과 광 흡수성 화합물로 된 층이 교대로 적층된 층인 포토마스크 블랭크는 Ar과, N₂ 또는 O₂ 등의 다른 반응성 가스로 부분 압력(partial pressure)을 가하여 각각의 금속 타겟으로부터 스퍼터링됨으로써 이루어진다. 이러한 타겟은 물리적으로 분리되어 있어 이들 타겟으로부터 스퍼터링된 플럭스가 중첩되지는 않는다. 양 타겟이 동일한 스퍼터링 가스 환경에서 동작되고, 각 타겟에 파워(power)가 인가되었더라도, 결과적으로 그 스퍼터링 레이트는 보통 다르다. 다중층 성장은 각 타겟 아래에 있는 회전 가능한 테이블 상에 기판을 연속적으로 위치시킴으로써(pausing) 진행된다. 막의 화학적 조성은 각 층의 두께에 의해 조정되고, 이들의 피착율 및 각 타겟 아래에서 기판이 잠시 위치하고 있는 시간 길이에 의해 제어된다. 대안적으로, 기판이 일정 속도로 연속하여 회전할 수 있어 각 층 두께는 스퍼터링 레이트에 의해 정해진다. 기판이 타겟 아래에서 위치하고 있을때, 이들이 정지하고 있는 시간이 프로그래밍될 수 있어, 주기적이거나 또는 불주기적인 다중층 구조들 중 하나로 생성될 수 있다.A photomask blank, a layer of alternating layers of a light transmissive compound and a light absorbing compound, is formed by sputtering from each metal target by applying partial pressure with Ar and other reactive gases such as N ₂ or O ₂ . . These targets are physically separated so that the sputtered flux from these targets does not overlap. Although both targets are operated in the same sputtering gas environment, and power is applied to each target, as a result, the sputtering rate is usually different. Multilayer growth proceeds by continuously placing the substrate on a rotatable table below each target. The chemical composition of the film is adjusted by the thickness of each layer and controlled by their deposition rate and the length of time that the substrate is briefly positioned under each target. Alternatively, the substrate can rotate continuously at a constant speed so that each layer thickness is determined by the sputtering rate. When the substrates are positioned below the target, the time they are stationary can be programmed, resulting in either periodic or non-periodic multilayer structures.

광학 특성Optical properties

광학 특성(굴절 지수 n, 및 소광 계수 k)은 광 반사 및 전송 데이타와 조합하여 1.5 내지 6.65 eV의 에너지 범위에 대응하는 186 내지 800 ㎚의 파장으로 부터 3개의 입사각을 갖는 가변 각도 분광기 엘립소메트리(variable angle spectroscopic ellipsometry)로 부터 판정되었다. 광학 상수들은 이러한 데이타에 일제히 맞춰지며,기판 및 막의 상층면에서의 (50%) 덜 조밀한 접촉층(interfacial layer)일 수 있는 막의 광 모델을 사용한다. 광학 특성에 의존하는 스펙트럼으로부터 알 수 있는 바와 같이, 위상을 180°시프트시키는 것에 대응하는 막 두께, 광 투과율 및 반사도를 계산할 수 있다.Optical properties (refractive index n, and extinction coefficient k), in combination with light reflection and transmission data, are variable angle spectrometer ellipsometry with three angles of incidence from a wavelength of 186 to 800 nm corresponding to an energy range of 1.5 to 6.65 eV. (variable angle spectroscopic ellipsometry). The optical constants fit together in this data and use an optical model of the film, which can be a (50%) less dense interfacial layer on the substrate and the top layer of the film. As can be seen from the spectrum depending on the optical properties, the film thickness, light transmittance and reflectivity corresponding to shifting the phase by 180 ° can be calculated.

좀더 상세히는, 초격자(superlattice) 또는 다중층 재료의 광학 특성을 계산하기 위한 일반적인 이론의 형식이 O, Hundrei에 의해 Effective Medium Theory and Nonlocal Effects for Superlattice, J. of Wave Material Interaction, 2(1987)pp. 29-39, 및 O. Hundrei에 의한, The Optical Properties of Thin Films and Superlattices, physica A, 157(1989)pp. 309-322호에 기재되어 있고, 이 기재를 본원에서 참조로 한다. 장 파장을 한정하는 데 있어, Hundrei 및 그 동료들은 다중층 스택을 막에 수직하는 광축을 갖는 단일막과 같이 동작하는 것으로서 고려하고 다음과 같은 통상의 유전 상수를 갖는 것으로 판정한다.More specifically, the general theory format for calculating the optical properties of a superlattice or multilayer material is described by O, Hundrei in Effective Medium Theory and Nonlocal Effects for Superlattice, J. of Wave Material Interaction, 2 (1987) pp. 29-39, and The Optical Properties of Thin Films and Superlattices, physica A, 157 (1989) pp. By O. Hundrei. 309-322, the disclosure of which is incorporated herein by reference. In defining the long wavelength, Hundrei and colleagues consider the multilayer stack to behave as a single film with an optical axis perpendicular to the film and determine that it has the following common dielectric constant.

여기서, f_a 및 f_t는 각각 흡수 및 투과층의 체적 분율(volume fraction)이고, e_a 및 e_t는 이들에 대응하는 유전 상수이다.Where f _a and f _t are the volume fractions of the absorbing and transmissive layers, respectively, and e _a and e _t are the dielectric constants corresponding to them.

<예><Example>

예 1 ∼5: AlN/MoNx 포토마스크 블랭크Examples 1-5: AlN / MoNx Photomask Blanks

제조 및 물리적 특성Manufacture and physical properties

Mo 및 Al 타겟 아래에 놓여있는 회전 테이블 상에 기판을 위치시켜 AlN/MoNx의 주기적인 다중층들을 주기적으로 스퍼터링하는데, 상기 각 타겟은 진공 챔버 내에서 물리적으로 분리되어 있어, 각 타겟에서 스퍼터링된 플럭스가 중첩되지 않는다. 25% N₂ 대 75% Ar 가스 화합물(전체 압력 1.3 x 10-2 Pa) 내에서 스퍼터링을 수행하여 Al 및 Mo의 질화물을 형성한다. 이러한 다중층들의 AlN 및 MoNx 각각의 두께는 각 타겟 아래에서 기판이 위치하고 있는 시간을, 각각 측정된 정적 피착율(static deposition rate) 즉, AlN에 대해 1.0 Å/s 및 MoNx에 대해 0.86Å/s으로 프로그래밍함으로써 정해지는데, 이는 Mo 타겟에 인가되는 25W 및 284V, Al 타겟에 인가되는 250W 및 190V에 대응한다. AlN은 5 ㎝ 직경의 Al 타겟으로 부터 rf 마그네트론 스퍼터링되었고, MoNx는 7.6 ㎝ 직경의 Mo 타겟으로부터 dc 마그네트론 스퍼터링되었다.Placing a substrate on a rotary table under the Mo and Al targets periodically sputters the periodic multilayers of AlN / MoNx, each target being physically separated in a vacuum chamber, so that the flux sputtered at each target Does not overlap. Sputtering is performed in a 25% N ₂ to 75% Ar gas compound (total pressure 1.3 × 10 −2 Pa) to form nitrides of Al and Mo. The thickness of each of these multilayers of AlN and MoNx determines the time at which the substrate is located under each target, respectively, measured static deposition rate: 1.0 1.0 / s for AlN and 0.86 0.8 / s for MoNx, respectively. It is determined by programming that corresponds to 25W and 284V applied to the Mo target, 250W and 190V applied to the Al target. AlN was rf magnetron sputtered from a 5 cm diameter Al target and MoNx was dc magnetron sputtered from a 7.6 cm diameter Mo target.

다중층을 스퍼터링하기 앞서, N₂가 주입되기 전에 Mo 및 Al 타겟을 동시에 1.3 x 10-² Pa의 Ar을 대략 한시간 정도 프리-스퍼터링(presputtering)하여 프레시한 반응성의 금속 타겟 표면을 생성하게 된다. Al 타겟은 300 W(360V)에서 프리스퍼터링되었고 Mo 타겟은 150W(300V)에서 프리스퍼터링되었다. 1000Å에 근접하도록 유지된 전체 막 두께가 이중층 두께 (AlN+MoNx)를 이중층 수 N으로 체배한 것에 대응한다. 표 1은 AlN/MoNx 다중층에 대한 각 층 두께, 전체 이중층의 수(N), 및 전기 시트 저항을 요약한 것이다. AlN이 많은 조성물(예 3 및 4)에 대해서조차, 이들 다중층막은 전자빔 라이팅(writing) 동안 전하를 방산(dissipating)시키기에 바람직한 비교적 낮은 저항을 갖는다.And generates a metal target surface of fresh and reactive sputtering (presputtering) - Prior to sputtering a multi-layer, N ₂ is approximately an hour free to Ar of the Mo and Al targets at the same time, 1.3 x 10- ² Pa before the injection. The Al target was presputtered at 300 W (360V) and the Mo target was presputtered at 150W (300V). The total film thickness maintained near 1000 mW corresponds to the multiplication of the double layer thickness (AlN + MoNx) by the double layer number N. Table 1 summarizes each layer thickness, total number of bilayers (N), and electrical sheet resistance for AlN / MoNx multilayers. Even for AlN-rich compositions (Examples 3 and 4), these multilayer films have a relatively low resistance, which is desirable for dissipating charge during electron beam writing.

예Yes NN d(AlN), Åd (AlN), Å d(MoNx), Åd (MoNx), Å % MoNx% MoNx R(Ω/sq)R (Ω / sq) 1One 2020 4545 55 1010 22 2020 4040 1010 2020 3M3M 33 2020 3535 1515 3030 120K120 K 44 2020 2525 2525 5050 30K30K 55 2020 2020 3030 6060

광학 특성Optical properties

도 1 및 2는 248㎚ 및 193㎚에서 AlN/MoNx 다중층에 대한 MoNx 분율의 함수로서 결정되는 광 상수, 굴절 지수(n) 및 소광 계수(k)를 요약한 것이다. 양 파장에서, k는 MoNx의 두께가 증가하여 AlN보다 높은 흡수성을 갖는 MoNx에 일치할때 까지 거의 변화없이 증가한다. 248㎚에서, 굴절 지수는 MoNx의 분율과는 거의 상관없는 한편, 193㎚ 파장에서 MoNx가 증가함에 따라 n은 감소한다. 이는 MoNx에 대한 n에 있어 발생하는 에너지가 감소하는 금속과 일치한다. 248㎚ 파장에서 AlN과 MoNx에 대한 n은 거의 동일한 한편, 193㎚ 파장에서, MoNx에 대한 n은 작아지게 되나 AlN에 대해서는 커지게 되어 그 밴드갭 에너지(-6.5 eV)에 근접하게 된다.1 and 2 summarize the light constant, refractive index (n) and extinction coefficient (k) determined as a function of MoNx fraction for AlN / MoNx multilayers at 248 nm and 193 nm. At both wavelengths, k increases almost unchanged until the thickness of MoNx increases to match MoNx with higher absorbency than AlN. At 248 nm, the refractive index has little to do with the fraction of MoNx, while n decreases as MoNx increases at 193 nm wavelength. This is consistent with metals in which the energy generated at n for MoNx decreases. At 248 nm, n for AlN and MoNx are nearly identical, while at 193 nm, n for MoNx becomes smaller but larger for AlN, approaching its bandgap energy (-6.5 eV).

488㎚(2.54 eV)의 파장은 통상 포토마스크 블랭크를 검사하기 위해 사용되고, 예 2 및 3의 투과율은 각각 -47% 및 -35%로서, 이들 포토마스크 블랭크를 검사하기에 적당하다.Wavelengths of 488 nm (2.54 eV) are commonly used to inspect photomask blanks, and the transmittances of Examples 2 and 3 are -47% and -35%, respectively, which are suitable for inspecting these photomask blanks.

위상 시프트 특성Phase shift characteristics

도 3은 193㎚ 및 248㎚ 파장에서 위상을 180°시프트시킨 값에 대응하여 계산된 AlN/MoNx 다중층 두께에 대한 MoNx의 상대 분율(relative fraction)로 결정되는 광 투과율을 요약한 것이다. 248 ㎚에서, 수용가능한 투과율(5-10%)은 0.25 내지 0.4 MoNx 범위 내에 있는 한편, 193 ㎚에서는 대략적으로 0.1 내지 0.2 범위 내에 있다. 그리하여 AlN/MoNx 다중층은 248㎚ 및 193㎚에서 위상 시프트 포토마스크 감쇠 블랭크에 대해 이상적으로 조정할 수 있는 시스템이다.FIG. 3 summarizes the light transmittance determined by the relative fraction of MoNx relative to the AlN / MoNx multilayer thickness calculated in correspondence with the 180 ° shifted phase at 193 nm and 248 nm wavelengths. At 248 nm, the acceptable transmission (5-10%) is in the range of 0.25 to 0.4 MoNx, while at 193 nm is in the range of approximately 0.1 to 0.2. Thus, the AlN / MoNx multilayer is an ideally adjustable system for phase shift photomask attenuation blanks at 248 nm and 193 nm.

예 6∼10: AlN/TiN 포토마스크 블랭크Examples 6-10: AlN / TiN Photomask Blanks

제조 및 물리적인 특성Manufacturing and physical properties

AlN/TiN 다중층은 5㎝ 직경의 Al 타겟으로 부터 rf 마그네트론 스퍼터링에 의해, 및 Ar 및 N₂의 반응성 가스 화합물에서 7.6㎝ 직경의 Ti 타겟으로부터의 dc 마그네트론 스퍼터링에 의해 제조된다. 양 타겟을 2.5㎝ x 3.8㎝ x 2.286 ㎜ 두께의 석영으로 된 기판을 코팅하기 앞서 Ar으로 프리스퍼터링하였다. 75% Ar 대 25% N₂ 가스 화합물로 된 다증층을 1.3 x 10^-2 Pa에서 성장시키기 위해 사용된 AlN 및 TiN에 대한 정적 피착율은 각각 1Å/s 및 1.1 Å/s이다. 이러한 피착율을 달성하기 위해, Al 타겟은 250W(210V)에서 동작되고 Ti 타겟은 150W(322V)에서 동작하였다. 표2는 각 층의 두께, 전체 이중층의 수(N), 및 AlN/TiN 다중층에 대한 시트 저항을 요약한 것이다.AlN / TiN multilayers are prepared by rf magnetron sputtering from a 5 cm diameter Al target and by dc magnetron sputtering from a 7.6 cm diameter Ti target in a reactive gas compound of Ar and N ₂ . Both targets were presputtered with Ar prior to coating a substrate of quartz 2.5 cm x 3.8 cm x 2.286 mm thick. The static deposition rates for AlN and TiN used to grow a multi-layer of 75% Ar versus 25% N ₂ gas compound at 1.3 × 10 ⁻² Pa are ¹ kW / s and 1.1 kW / s, respectively. To achieve this deposition rate, the Al target was operated at 250 W (210 V) and the Ti target was operated at 150 W (322 V). Table 2 summarizes the thickness of each layer, the total number of bilayers (N), and sheet resistance for AlN / TiN multilayers.

예Yes NN d(AlN), Åd (AlN), Å d(TiN), Åd (TiN), Å % TiN% TiN R(Ω/sq)R (Ω / sq) 66 2020 2929 3232 5252 160k160k 77 2020 3434 26.526.5 4444 1.2M1.2M 88 2020 4444 15.515.5 2626 3.4M3.4M 99 2020 5454 15.515.5 2222 1010 2020 5454 1010 15.515.5

광학 특성Optical properties

도 4 및 5는 AlN/TiN 다중층에서의 TiN의 비율(%TiN)로 결정되는 굴절 지수와 소광 계수를 요약한 것이다. 이는 248㎚ 및 193㎚ 파장에서 AlN보다는 TiN에 대해 n이 더 작아지고 k는 더 커지게 되는 것과 일치하기 쉽다. 포토마스크 블랭크를 검사하기 위해 보통 사용되는 파장 길이인 488㎚에서, 예 7에서의 투과는 바람직하게 낮은 -40%이다.4 and 5 summarize the refractive index and extinction coefficient determined by the ratio of TiN (% TiN) in the AlN / TiN multilayer. This is easy to agree with that n becomes smaller and k becomes larger for TiN than AlN for wavelengths 248 nm and 193 nm. At 488 nm, the wavelength length normally used to inspect the photomask blank, the transmission in Example 7 is preferably low -40%.

위상 시프트 특성Phase shift characteristics

도 6은 193㎚ 및 248㎚에서 위상을 180°시프트시킨 것에 대응하여 계산한 AlN/TiN 다중층 두께에 대한 TiN 비율로 결정되는 광 투과율을 계산한 것이다. 248㎚에서, 수용가능한 투과율(5-10%)은 33-45% TiN 범위 내에 있는 한편, 193㎚에서 이와 동일한 투과율은 대략 15-25% 범위 내에 있다. 그리하여 AlN/TiN 다중층은 248㎚ 및 193㎚에서 위상 시프트 포토마스크 감쇠 블랭크를 이상적으로 조정할 수 있는 시스템이다.FIG. 6 calculates the light transmittance determined by the TiN ratio with respect to the AlN / TiN multilayer thickness calculated in correspondence with the phase shift of 180 ° at 193 nm and 248 nm. At 248 nm, the acceptable transmission (5-10%) is in the range of 33-45% TiN, while at 193 nm this same transmission is in the range of approximately 15-25%. Thus, the AlN / TiN multilayer is a system that can ideally adjust the phase shift photomask attenuation blank at 248 nm and 193 nm.

예11 내지 14: RuO₂/HfO₂ 포토마스크 블랭크Examples 11-14: RuO ₂ / HfO ₂ photomask blank

제조 및 물리적 특성Manufacture and physical properties

RuO₂/HfO₂ 다중층들을 5㎝ 직경의 Ru 타겟으로부터의 dc 마그네트론 스퍼터링과, 7.6㎝ 직경의 Hf 타겟으로 부터의 rf 마그네트론 스퍼터링에 의해 Ar + O₂의 전체 압력 1.3 x 10^-2 Pa 중 10% 부분 압력에서 반응적으로 제조된다. 2.5㎝ x 3.8㎝ x 0.2286㎜ 석영 기판을 각 타겟 아래에 잠시 위치시켜 연속적으로 다중층들을 형성하게 된다. 각 타겟에 대해 측정된 정적 피착율은 특정한 층 두께를 생성하기 위해 각 타겟 아래에 기판이 잠시 위치하고 있는 시간을 계산하기 위해 사용된다. 예 11-13에서 RuO₂ 피착율은 0.79Å/s인 한편, 예 14에서의 피착율은 3.3Å/s이다; 이는 Ru 타겟에 각각 인가되는 25W(528V) 및 50W(619V)에 대응한다. 이러한 모든 예들에서, 하프늄 타겟에 인가되는 전력은 300W(270V)이었다. 다중층들을 피착하기 앞서, Hf 및 Ru 타겟 둘다는 O₂ 가스가 주입되기 전에 1.3 x 10^-2 Pa의 Ar에서 적어도 30분 동안 프리스퍼터링하여 청결한 금속 표면을 형성하게 된다. 표 3은 4개의 RuO₂/HfO₂ 다중층들에 대한 각 층 두께, 전체 이중층 수(N), 및 시트 저항을 대략적으로 요약한 것이다. 모든 저항은 전자 빔 라이팅 동안 전하를 방산(dissipating)시킬 만큼 충분히 작다.The RuO ₂ / HfO ₂ multilayers were subjected to a total pressure of Ar + O ₂ by dc magnetron sputtering from a 5 cm diameter Ru target and rf magnetron sputtering from a 7.6 cm diameter Hf target at 10 x 1.3 x 10 ^-2 Pa. Reactively prepared at% partial pressure. A 2.5 cm x 3.8 cm x 0.2286 mm quartz substrate is placed briefly under each target to form multiple layers in succession. The static deposition rate measured for each target is used to calculate the time the substrate is briefly positioned under each target to produce a specific layer thickness. The RuO ₂ deposition rate in Examples 11-13 was 0.79 dl / s, while the deposition rate in Example 14 was 3.3 dl / s; This corresponds to 25W (528V) and 50W (619V) applied to the Ru target, respectively. In all these examples, the power applied to the hafnium target was 300W (270V). Prior to depositing the multilayers, both the Hf and Ru targets are presputtered for at least 30 minutes in Ar of 1.3 × 10 ⁻² Pa before the O ₂ gas is injected to form a clean metal surface. Table 3 outlines each layer thickness, total bilayer number (N), and sheet resistance for four RuO ₂ / HfO ₂ multilayers. All the resistors are small enough to dissipate charge during electron beam writing.

예Yes NN d(RuO₂), Åd (RuO ₂ ), Å d(HfO₂), Åd (HfO ₂ ), Å % RuO₂ % RuO ₂ R(Ω/sq)R (Ω / sq) 1111 2020 1010 4040 2020 20K20K 1212 2020 1515 3535 3030 700700 1313 2020 2020 3030 4040 200200 1414 2020 2525 2525 5050 600600

광학 특성Optical properties

도 7 및 8은 248㎚ 및 193㎚ 파장에서 RuO₂/HfO₂ 다중층에서의 RuO₂의 비율(%RuO₂)로 결정되는 굴절 지수와 소광 계수를 요약한 것이다. RuO₂ 함량을 증가시키는데 있어 n을 감소시키고 k를 증가시키는 것이 일반적이다. 그러나, 소광 계수가 피착 조건에 민감하기 때문에 50% RuO₂및 193㎚ 파장에서 k가 감소되면, 그외의 0.79Å/s에서 스퍼터링된 데 비해 RuO₂층은 3.3Å/s에서 스퍼터링되어 RuO₂층의 광학 특성의 차를 반영한다. 즉, 좀더 높은 농도의 O₂에서 스퍼터링된 막들은 낮은 농도의 O₂에서 스퍼터링된 막보다 결정도가 덜하고(less crystalline) 193㎚ 파장에서 더 큰 소광 계수를 갖는다. 예 14에서와 같이, 동일한 O₂ 분압을 유지하면서 이러한 스퍼터링 레이트를 증가시키게 되면 타겟 표면에서 O₂를 소비하여 부분 압력을 감소시키는 것과 동일하다. 포토마스크 블랭크를 검사하기 위해 공통으로 사용하는 파장 488㎚에서, 모든 RuO₂/HfO₂ 다중층들에 대한 투과율은 검사하기 바람직한 45% 미만이었다.7 and 8 summarize the refractive index and extinction coefficient determined by the ratio of RuO ₂ (% RuO ₂ ) in RuO ₂ / HfO ₂ multilayers at 248 nm and 193 nm wavelengths. It is common to reduce n and increase k in increasing the RuO ₂ content. However, when the extinction coefficient is 50%, because sensitive to deposition conditions, RuO _2, and k is decreased at 193㎚ wavelength, compared to the sputtering at 0.79Å / s of the other RuO ₂ layer is sputtered at 3.3Å / s RuO ₂ layer Reflects the difference in optical properties. That is, films sputtered at higher concentrations of O ₂ are less crystalline than films sputtered at lower concentrations of O ₂ and have a larger extinction coefficient at 193 nm wavelength. As in Example 14, increasing this sputtering rate while maintaining the same O ₂ partial pressure is equivalent to consuming O ₂ at the target surface to reduce the partial pressure. At a wavelength of 488 nm commonly used to inspect the photomask blank, the transmittance for all RuO ₂ / HfO ₂ multilayers was less than 45%, which is desirable to inspect.

위상 시프트 특성Phase shift characteristics

도 9는 193㎚ 및 248㎚ 파장에서 위상을 180° 시프트시킨 것에 대응하여 계산한 RuO₂/HfO₂ 다중층 두께에 대한 RuO₂ 비율로 결정되는 광 투과율을 요약한 것이다. 248㎚ 파장에서 수용 가능한 투과율(5-12%)은 25-30% RuO₂ 범위 내에서 생기는 한편, 193㎚에서 동일한 투과율은 대략 17-25% 범위 내에서 발생한다. 그리하여 248㎚ 및 193㎚에서 RuO₂/HfO₂ 다중층들은 위상 시프트 포토마스크 감쇠 블랭크를 이상적으로 조정할 수 있는 시스템이다.FIG. 9 summarizes the light transmittance determined by the RuO ₂ ratio to RuO ₂ / HfO ₂ multilayer thickness calculated corresponding to 180 ° shifted phase at 193 nm and 248 nm wavelengths. Acceptable transmittances (5-12%) at 248 nm wavelength occur within the 25-30% RuO ₂ range, while at 193 nm the same transmittance occurs within the approximately 17-25% range. Thus at 248 nm and 193 nm RuO ₂ / HfO ₂ multilayers are a system that can ideally adjust the phase shift photomask attenuation blank.

예 15-18: RuO₂/ZrO₂포토마스크 블랭크Example 15-18: RuO ₂ / ZrO ₂ Photomask Blanks

제조 및 물리적 특성Manufacture and physical properties

RuO₂/ZrO₂다중층들은 7.6㎝ 직경의 Zr 타겟으로부터의 rf 마그네트론 스퍼터링 및 5㎝ Ru 타겟으로부터의 dc 마그네트론에 의해 10% O₂ 대 90% Ar의 대기의 전체 압력 1.3 x 10^-2 Pa에서 반응적으로 이루어진다. 다중층 합성(multilayering synthesis)에서, Ru 타겟에 515V, 25W가 인가되는 한편, Zr 타겟에 280V, 300W가 인가되었다. 이러한 상태에서, 기판상의 정적 피착율은 RuO₂에 대해 0.79Å/s이고 ZrO₂에 대해서는 0.77Å/s이다. RuO₂/ZrO₂의 다중층들은 1.3 x 10^-2 Pa의 Ar으로 Ru와 Zr 타겟을 프리스퍼터링시킨 다음, 연속적으로 각 타겟 아래에 석영 기판을 위치시킴으로써 통상에 방법으로 이루어진다. 표 4는 RuO₂/ZrO₂다중층들의 조성 및 시트 저항을 요약한 것으로, 그 광학 특성들을 측정하여 위상 시프트 포토마스크 감쇠 블랭크로서의 효율을 판정하게 된다. 예 16-18은 전자 빔 라이팅(e-beam writing)에서 전하를 방산(dissipating)시키기에 바람직한 1MΩ/스퀘어(square) 이하의 시트 저항을 갖는다.The RuO ₂ / ZrO ₂ multilayers were subjected to rf magnetron sputtering from a 7.6 cm diameter Zr target and dc magnetron from a 5 cm Ru target at a total pressure of 1.3 × 10 ⁻² Pa at 10% O ₂ to 90% Ar. It is made reactive. In multi-layering synthesis, 515V, 25W was applied to the Ru target, while 280V, 300W was applied to the Zr target. In this state, the static deposition rate on the substrate is 0.79 dl / s for RuO ₂ and 0.77 dl / s for ZrO ₂ . Multiple layers of RuO ₂ / ZrO ₂ are conventionally made by presputtering Ru and Zr targets with Ar of 1.3 × 10 ⁻² Pa and then successively placing a quartz substrate under each target. Table 4 summarizes the composition and sheet resistance of the RuO ₂ / ZrO ₂ multilayers, measuring their optical properties to determine the efficiency as a phase shift photomask attenuation blank. Example 16-18 has a sheet resistance of 1 MΩ / square or less, which is desirable for dissipating charge in electron beam writing.

예Yes NN d(RuO₂), Åd (RuO ₂ ), Å d(ZrO₂), Åd (ZrO ₂ ), Å % RuO₂ % RuO ₂ R(Ω/sq)R (Ω / sq) 1515 2020 1010 4040 2020 1616 2020 1515 3535 3030 1M1M 1717 2020 2020 3030 4040 20K20K 1818 2020 2525 2525 5050 1.4K1.4K

광학 특성Optical properties

도 10 및 11은 248㎚ 및 193㎚ 파장에서 RuO₂/ZrO₂ 다중층들에 대한 RuO₂ 비율로 결정되는 굴절 지수와 소광 계수를 요약한 것이다. HfO₂를 갖는 다중층에서와 유사하게, ZrO₂ 에 대해 RuO₂ 함량을 증가시키는데 있어 n을 감소시키고 k를 증가시키는 것이 일반적이다.10 and 11 is a summary of the refractive index and extinction coefficient that is determined by the ratio of RuO ₂ to the RuO ₂ / ZrO ₂ multilayer and in 248㎚ 193㎚ wavelength. Similar to the multilayer with HfO ₂ , it is common to decrease n and increase k in increasing the RuO ₂ content for ZrO ₂ .

위상 시프트 특성Phase shift characteristics

도 12는 193㎚ 및 248㎚에서 180°위상 시프트에 대응하여 계산한 RuO₂/ZrO₂ 다중층 두께에 대한 RuO₂의 비율로 결정되는 광 투과율을 요약한다. 248㎚에서, 수용가능한 투과율(5-15%)은 35-40%의 RuO₂에서 생기는 한편, 193㎚에서의 동일한 광 투과율은 대략 -20-35%의 범위 내에서 생긴다. 그리하여 RuO₂/ZrO₂ 다중층들은 248㎚ 및 193㎚에서의 위상 시프트 포토마스크 감쇠 블랭크를 이상적으로 조정하기 위한 시스템이다.FIG. 12 summarizes the light transmittance determined by the ratio of RuO ₂ to RuO ₂ / ZrO ₂ multilayer thickness calculated corresponding to 180 ° phase shift at 193 nm and 248 nm. At 248 nm, an acceptable transmission (5-15%) occurs at 35-40% RuO ₂ , while the same light transmission at 193 nm occurs in the range of approximately -20-35%. Thus RuO ₂ / ZrO ₂ multilayers are a system for ideally adjusting phase shift photomask attenuation blanks at 248 nm and 193 nm.

예 19-20: 비주기적 AlN/MoNx 포토마스크 블랭크Example 19-20: Aperiodic AlN / MoNx Photomask Blank

예 19 및 20은 각 층들을 비주기적으로 적층함으로써 다중층 포토마스크 블랭크의 광 특성을 조정하는 것이 가능한 방법을 도시한다. 예 19의 다중층은 AlN/MoNx를 주기적으로: 20 x (40Å AlN + 20Å MoNx)적층하는 한편, 예 20은 막 /에어 인터페이스에서 MoNX 층을 더 두껍게 비주기적으로: [12 x(40Å AlN + 10 Å MoNx) + 5(40 Å AlN + 30Å MoNx) + 3(40Å AlN + 50Å MoNx)] 적층함으로써 구성된다. 두개의 다중층 스택은 AlN(800Å)과 MoNx(420Å)을 동일량 함유하여, 도 13에 도시된 바와 같이 에너지에 대한 이들의 광 투과율은 도처에서 거의 동일하다. 그러나, 예 20(도 14)의 좀더 금속성의 MoNx가 많은 표면의 반사도는 2.54eV(488㎚ 파장에서)의 검사 에너지에 근접하게 2.2 eV에서 (기존의 10%에 비해 15%의)50% 보다 큰 반사도를 갖는다. 그리하여 동일한 광 투과율 및 위상 시프트를 유지하면서 비주기적으로 적층함으로써 반사도 등의 특정 광학 특성을 갖도록 하는 것이 가능하다. Examples 19 and 20 illustrate how it is possible to adjust the optical properties of a multilayer photomask blank by laminating each layer aperiodically. The multilayer of Example 19 periodically deposited AlN / MoNx: 20 x (40 μs AlN + 20 μs MoNx), while Example 20 thickened the MoNX layer more thickly at the membrane / air interface: [12 x (40 μs AlN +) 10 Å MoNx) + 5 (40 Å AlN + 30 Å MoNx) + 3 (40 Å AlN + 50 Å MoNx)]. The two multilayer stacks contain the same amount of AlN (800 kPa) and MoNx (420 kPa), so that their light transmission for energy is almost the same everywhere, as shown in FIG. However, the reflectivity of the more metallic MoNx-rich surface of Example 20 (FIG. 14) is greater than 50% at 2.2 eV (15% compared to the previous 10%) near the inspection energy of 2.54 eV (at 488 nm wavelength). Has a large reflectivity. Thus, it is possible to have specific optical properties such as reflectivity by laminating aperiodically while maintaining the same light transmittance and phase shift.

Claims

400 ㎚ 미만의 선택된 리소그래피 파장에서 적어도 0.001의 광 투과율을 가지며 위상을 180° 시프트시킬 수 있는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크(attenuating embedded phase shift photomask blank)에 있어서,For attenuating embedded phase shift photomask blank having a light transmittance of at least 0.001 at a selected lithography wavelength of less than 400 nm and capable of shifting the phase by 180 °.

상기 포토마스크 블랭크는 광 투과성 재료 및 광 흡수성 재료가 교대로 적층된 층(alternating layer)을 포함하며,The photomask blank includes an alternating layer of light transmissive material and light absorbing material alternately stacked,

상기 포토마스크 블랭크의 전체 저항은 상기 포토마스크 블랭크를 위해 선택된 상기 광 투과성 재료 및 상기 광 흡수성 재료에 기초하여 1MΩ/스퀘어(square) 이하이며, 상기 포토마스크의 두께는 상기 광 투과성 재료 및 상기 광 흡수성 재료 중 적어도 하나의 두께에 비례하는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크.The total resistance of the photomask blank is 1 MΩ / square or less based on the light transmissive material and the light absorbing material selected for the photomask blank, and the thickness of the photomask is the light transmissive material and the light absorbent. A light attenuated embedded phase shift photomask blank, characterized in proportion to the thickness of at least one of the materials.

제1항에 있어서, 상기 광 투과성 재료는 금속 산화물, 금속 질화물, 알칼리 토금속 불화물, 및 이들의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크.The light attenuated embedded phase shift photomask blank of claim 1, wherein the light transmissive material is selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides, alkaline earth metal fluorides, and mixtures thereof.

제1항에 있어서, 상기 광 투과성 재료는 (a) Hf, Y, Zr, Al, Si 또는 Ge의 산화물; (b) Al, Si, B 또는 C의 질화물; (c) Mg, Ba 또는 Ca의 불화물; 및 (d) 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크.The method of claim 1, wherein the light transmissive material comprises (a) an oxide of Hf, Y, Zr, Al, Si, or Ge; (b) nitrides of Al, Si, B or C; (c) fluorides of Mg, Ba or Ca; And (d) a group consisting of a mixture of these. The light attenuated embedded phase shift photomask blank.

제1항에 있어서, 상기 광 흡수성 재료는 금속 산화물, 금속 질화물 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크.The light attenuated embedded phase shift photomask blank of claim 1, wherein the light absorbing material is selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides, and mixtures thereof.

제1항에 있어서, 상기 광 흡수성 재료는 (a) Cr, Ti, Fe, In, Co, Bi, Mn, Cu, Sn, Ni, V, Ta, Mo, Ru, 란탄계(lanthanide series) 금속 또는 W의 산화물; (b) Ti, Nb, Mo, W, Ta, Hf, Y, Zr 또는 Cr의 질화물; 및 (c) 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크.The method of claim 1, wherein the light absorbing material is (a) Cr, Ti, Fe, In, Co, Bi, Mn, Cu, Sn, Ni, V, Ta, Mo, Ru, lanthanide series metal or Oxide of W; (b) nitrides of Ti, Nb, Mo, W, Ta, Hf, Y, Zr or Cr; And (c) a group consisting of a mixture of these. The light attenuated embedded phase shift photomask blank.

제1항에 있어서, 광 투과성 재료로 된 적어도 2개의 층, 및 광 흡수성 재료로 된 적어도 2개의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크.2. The light attenuated embedded phase shift photomask blank of claim 1, comprising at least two layers of light transmissive material and at least two layers of light absorbing material.

제1항에 있어서, 상기 교대로 적층된 층은 주기적(periodic)인 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크.The light attenuated embedded phase shift photomask blank of claim 1, wherein the alternately stacked layers are periodic.

제1항에 있어서, 상기 교대로 적층된 층은 비주기적인(aperiodic) 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크.The light attenuated embedded phase shift photomask blank of claim 1, wherein the alternately stacked layers are aperiodic.

400 ㎚ 미만의 선택된 리소그래피 파장에서 적어도 0.001의 광 투과율을 가지며 위상을 180° 시프트시킬 수 있는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크를 제조하는 방법에 있어서,A method of making a light attenuated embedded phase shift photomask blank having a light transmittance of at least 0.001 at a selected lithography wavelength of less than 400 nm and capable of shifting the phase by 180 °.

기판상에 광 투과성 재료와 광 흡수성 재료를 교대로 적층하는 단계를 포함하며,Alternately laminating a light transmissive material and a light absorbing material on the substrate,

상기 포토마스크 블랭크의 전체 저항은 상기 포토마스크 블랭크를 위해 선택된 상기 광 투과성 재료 및 상기 광 흡수성 재료에 기초하여 1MΩ/스퀘어(square) 이하이며, 상기 포토마스크의 두께는 상기 광 투과성 재료 및 상기 광 흡수성 재료 중 적어도 하나의 두께에 비례하는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 형성 방법.The total resistance of the photomask blank is 1 MΩ / square or less based on the light transmissive material and the light absorbing material selected for the photomask blank, and the thickness of the photomask is the light transmissive material and the light absorbent. A method for forming a light attenuated embedded phase shift photomask blank, characterized in that it is proportional to the thickness of at least one of the materials.

제9항에 있어서, 상기 교대로 적층되는 층은 주기적인 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 형성 방법.10. The method of claim 9, wherein said alternately stacked layers are periodic.

제9항에 있어서, 상기 교대로 적층되는 층은 비주기적인 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 형성 방법.10. The method of claim 9, wherein said alternately stacked layers are aperiodic.

제9항에 있어서, 광 투과성 재료로 된 적어도 2개의 층이 피착되고, 광 흡수성 재료로 된 적어도 2개의 층이 피착되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 형성 방법. 10. The method of claim 9, wherein at least two layers of light transmissive material are deposited and at least two layers of light absorptive material are deposited.

제9항에 있어서, 상기 광 투과성 재료는 금속 산화물, 금속 질화물, 알칼리 토금속 불화물, 및 이들의 혼합물들로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 형성 방법.10. The method of claim 9, wherein the light transmissive material is selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides, alkaline earth metal fluorides, and mixtures thereof.

제9항에 있어서, 상기 광 투과성 재료는 (a) Hf, Y, Zr, Al, Si 또는 Ge의 산화물; (b) Al, Si, B 또는 C의 질화물; 및 (c) Mg, Ba, 또는 Ca의 불화물, 및 (d) 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 형성 방법.10. The method of claim 9, wherein the light transmissive material comprises (a) an oxide of Hf, Y, Zr, Al, Si, or Ge; (b) nitrides of Al, Si, B or C; And (c) fluorides of Mg, Ba, or Ca, and (d) mixtures thereof.

제9항에 있어서, 상기 광 흡수성 재료는 금속 산화물, 금속 질화물 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 형성 방법.10. The method of claim 9, wherein said light absorbing material is selected from the group consisting of metal oxides, metal nitrides, and mixtures thereof.

제9항에 있어서, 상기 광 흡수성 재료는 (a) Cr, Ti, Fe, In, Co, Bi, Mn, Cu, Sn, Ni, V, Ta, Mo, Ru, 란탄계 금속 또는 W의 산화물; (b) Ti, Nb, Mo, W, Ta, Hf, Zr 또는 Cr의 질화물; 및 (c) 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 형성 방법.10. The method of claim 9, wherein the light absorbing material is (a) Cr, Ti, Fe, In, Co, Bi, Mn, Cu, Sn, Ni, V, Ta, Mo, Ru, lanthanum-based metals or oxides of W; (b) nitrides of Ti, Nb, Mo, W, Ta, Hf, Zr or Cr; And (c) a group consisting of a mixture thereof.

제9항에 있어서, 상기 교대로 적층되는 층은 진공 증착(vapor deposition)에 의해 피착되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 형성 방법.10. The method of claim 9, wherein said alternately stacked layers are deposited by vapor deposition.

제9항에 있어서, 상기 교대로 적층되는 층은 스퍼터링 증착(sputter deposition)에 의해 피착되는 것을 특징으로 하는 광 감쇠식 내장형 위상 시프트 포토마스크 블랭크 형성 방법.10. The method of claim 9, wherein said alternately stacked layers are deposited by sputter deposition.