KR20010062388A - 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크, 및 하프톤위상 시프트 포토 마스크 - Google Patents

하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크, 및 하프톤위상 시프트 포토 마스크 Download PDF

Info

Publication number
KR20010062388A
KR20010062388A KR1020000075988A KR20000075988A KR20010062388A KR 20010062388 A KR20010062388 A KR 20010062388A KR 1020000075988 A KR1020000075988 A KR 1020000075988A KR 20000075988 A KR20000075988 A KR 20000075988A KR 20010062388 A KR20010062388 A KR 20010062388A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
phase shift
halftone phase
elemental composition
film
Prior art date
Application number
KR1020000075988A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100725214B1 (ko
Inventor
모토나가도시아키
요코야마도시후미
오카무라다카후미
기나세요시노리
모리히로시
후지카와준지
나카가와히로오
스미다시게키
유사사토시
오쓰키마사시
Original Assignee
기타지마 요시토시
다이니폰 인사츠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP35552299A external-priority patent/JP2001174973A/ja
Priority claimed from JP2000154687A external-priority patent/JP4641086B2/ja
Application filed by 기타지마 요시토시, 다이니폰 인사츠 가부시키가이샤 filed Critical 기타지마 요시토시
Publication of KR20010062388A publication Critical patent/KR20010062388A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100725214B1 publication Critical patent/KR100725214B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

본 발명에 의해 제공되는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크는 투명 기판과 당해 투명 기판 상에 형성된 하프톤 위상 시프트막으로 이루어지고, 상기 하프톤 위상 시프트막이 투명 기판에 가까운 쪽으로부터 최소한 염소계 가스로 에칭 가능한 제1층과 불소계 가스로 에칭 가능한 제2층을 상기 순서로 형성한 다층 구조를 가지고 있다. 상기와 같은 블랭크를 먼저, 불소계 가스로 에칭한 후, 염소계 가스로 에칭하면, 탄탈계 재료에 특유의 양호한 화학적 안정성과 양호한 가공 특성에 첨가하여 실리사이드계에 특유의 단파장 적용성을 유지하면서, 합성 석영 등의 투명 기판과의 에칭 선택비를 충분히 취할 수 있으므로, 고정밀도의 패턴화가 가능해진다. 그 결과, 마스크 가공 후의 안정성 및 단파장 적용성이 우수한, 이상적인 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 얻을 수 있다.

Description

하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크, 및 하프톤 위상 시프트 포토 마스크{BLANKS FOR HALF TONE PHASE SHIFT MASK AND HALF TONE PHASE SHIFT MASK}
본 발명은 LSI나 초LSI와 같은 고밀도 집적 회로의 제조, 또는 그 외의 미세 패턴의 형성에 사용되는 포토 마스크, 및 그 포토 마스크를 제조하기 위한 포토 마스크용 블랭크에 관한 것이며, 특히 미세한 치수의 투영상이 얻어지는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크, 및 이 위상 시프트 포토 마스크를 제조하기 위한 블랭크에 관한 것이다.
IC, LSI, 초LSI 등의 반도체 집적 회로는 포토 마스크를 사용한 리소그래피 공정을 반복함으로써 제조되고, 특히 미세한 회로 패턴의 형성에는 예를 들면, 일본국 특개소(特開昭)58(1983)-173744호 공보, 일본국 특공소(特公昭)62(1987)-59296호 공보 등에 개시되어 있는 위상 시프트 포토 마스크의 사용이 검토되고 있다.
위상 시프트 포토 마스크로서는 다양한 구성을 가지는 것이 제안되고 있으나, 그 중에서도 예를 들면, 일본국 특개평(特開平)4(1992)-136854호 공보, 미국 특허 제4,890,309호 등에 개시되어 있는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크가 조기 실용화가 가능하다는 관점으로부터 주목을 집중시키고 있다.
하프톤 위상 시프트 포토 마스크에 관해서는 예를 들면, 일본국 특개평5-(1993)2259호 공보, 일본국 특개평5-127361호 공보 등의 문헌에 있어서, 제조 공정수의 감소에 의한 수율의 향상, 비용의 저감 등이 가능한 구성, 바람직한 재료 등이 제안되고 있다.
이하에 있어서, 일반적인 하프톤 위상 시프트법, 및 일반적인 하프톤 위상시프트 포토 마스크를 도면을 참조하면서 간단히 설명한다.
도 14는 하프톤 위상 시프트법(하프톤 위상 시프트 포토 리소그래피)의 원리를 나타낸 도면이며, 도 15는 위상 시프트 포토 마스크가 아닌 포토 마스크를 사용하는 포토 마스킹법의 원리를 나타낸 도면이다. 도 14 (a) 및 도 15 (a)는 포토 마스크의 단면도, 도 14 (b) 및 도 15 (b)는 포토 마스크 상의 광의 진폭, 도 14 (c) 및 도 15 (c)는 웨이퍼 상의 광의 진폭, 그리고 도 14 (d) 및 도 15 (d)는 웨이퍼 상의 광 강도를 나타낸다. 참조 부호(911) 및 (921)은 기판, (912)는 입사광의 위상을 실질적으로 180도 어긋나게 하고, 또한 투과광의 투과율이 1%∼50% 범위인 하프톤 위상 시프트막, 참조 부호(922)는 100% 차광막, 그리고, (913) 및 (923)은 입사광이다.
종래의 포토 마스킹법에 있어서는 도 15 (a)에 나타낸 바와 같이, 석영 유리 등으로 이루어지는 기반(921) 상에 크롬 등의 재료로 이루어지는 100% 차광막(922)을 형성하고, 원하는 패턴의 광 투과부(개구부)를 형성한다. 이 경우에는, 웨이퍼 상에서의 광 강도 분포는 도 15 (d)에 나타낸 바와 같이 아래가 넓어지게 되어 해상도가 떨어져 버린다.
한편, 하프톤 위상 시프트법에 있어서는, 하프톤 위상 시프트막(912)을 투과한 광은 개구부를 투과한 광에 대하여 위상이 실질적으로 반전되기 때문에, 도 14 (d)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 상의 패턴 경계부에 있어서의 광 강도가 0으로 되고, 광 강도가 아래가 넓어지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 이 경우에는 해상도를 향상시킬 수 있다.
여기서 주목할 점은 하프톤 위상 시프트법 이외의 타입에 속하는 위상 시프트 포토 리소그래피에 있어서는, 차광막과 위상 시프트막이 상이한 재료를 사용하여 상이한 패턴으로 형성되므로, 최저 2회의 제판 공정을 필요로 하는 데에 대하여 하프톤 위상 시프트 포토 리소그래피에 있어서는 패턴을 하나만 형성하면 되기 때문에, 제판 공정은 본질적으로 1회만 행하면 된다는 점이며, 이 점이 하프톤 위상 시프트 포토 리소그래피의 큰 장점이 되고 있다.
하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 하프톤 위상 시프트막(912)에는 위상 반전과 투과성 조정이라는 2가지 기능이 요구된다. 이 중, 위상 반전 기능에 대해서는 하프톤 위상 시프트막(912)을 투과하는 노광광과 그 개구부를 투과하는 노광광 사이에서, 위상이 실질적으로 반전되도록 되어 있으면 된다. 여기서, 하프톤 위상 시프트막(912)을 예를 들면, M. Born, E. Wolf 저 「광학의 원리」 628∼632페이지에 개시되는 흡수막으로서 다루면 다중 간섭을 무시할 수 있기 때문에, 수직 투과광의 위상 변화는 다음의 식에 의해 계산되고,이 nπ±π/3(n은 홀수)의 범위에 포함될 때, 전술한 위상 변화 효과가 얻어진다.
그리고, 식 (1)에 있어서,는 기판 상에 (m-2)층의 다층막이 구성되어 있는 포토 마스크를 수직으로 투과하는 광이 받는 위상 변화이며, k, k+1은 k번째 층과 (k+1)번째 층의 계면에서 일어나는 위상 변화, uk및 dk는 각각 k번째 층을 형성하는 재료의 굴절률 및 막 두께,는 노광광의 파장이다. 단, k=1인 층은 상기 투명 기판, k=m인 층은 공기로 한다.
한편, 하프톤 위상 시프트 효과를 얻을 수 있기 위한 하프톤 위상 시프트막(912)의 노광광 투과율은 전사 패턴의 치수, 면적, 배치, 형상 등에 의해 결정되고, 패턴에 따라 상이하다.
전술한 효과를 실질적으로 얻기 위해서는 하프톤 위상 시프트막(912)의 노광 광 투과율을 패턴에 따라 결정하는 최적 투과율을 중심값으로 하고, 최적 투과율 ±수% 범위에 들어가도록 하지 않으면 안 된다.
통상으로는 상기 최적 투과율은 하프톤 위상 시프트막의 개구부에 있어서의 투과율을 100%로 했을 때, 전사 패턴에 의존하여 1%∼50%라는 넓은 범위 내에서 크게 변동된다. 즉, 모든 패턴에 대응하기 위해서는 다양한 투과율을 가지는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크가 요구된다.
현실적인 장면에 있어서, 위상 반전 기능과 투과율 조정 기능은 하프톤 위상 시프트막을 형성하는 재료(다층 구조의 경우에는 각 층을 형성하는 개개의 재료)의 복소(複素) 굴절률(굴절률과 소광 계수)과 막 두께에 따라 결정된다. 즉, 하프톤 위상막의 막 두께를 조정하고, 상기 식 (1)에 의해 구해지는 위상차이 nπ±π/3(n은 홀수)의 범위에 들어가는 재료가 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 하프톤 위상 시프트막으로서 사용하는 것이 가능하다.
포토 마스크 패턴용 박막 재료로서는 예를 들면, 일본국 특개소57(1982)-64739호 공보, 일본국 특공소62(1987)-51460호 공보, 일본국 특공소62-51461호 공보에 개시되어 있는 탄탈계의 재료가 일반적으로 알려져 있다. 탄탈계의 재료는 가공 특성, 가공 후의 화학적 안정성 등이 매우 우수하기 때문에, 예를 들면, 일본국 특개평5(1993)-257264호 공보, 일본국 특개평7(1995)-134396호 공보, 일본국 특개평7(1995)-281414호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 탄탈을 산화 또는 질화하는 것에 의해 하프톤 위상 시프트막으로 응용하는 시도가 활발히 검토되었다. 또, LSI 패턴의 미세화에 따른 노광 파장의 단파장화가 진행됨에 따라, 예를 들면, 일본국 특개평6(1994)-83027호 공보에 개시되는 바와 같은, 보다 단파장 노광에 대응 가능한 탄탈 실리사이드계의 재료를 사용하는 연구도 진행되었다.
그러나, 일반적으로 탄탈 실리사이드는 CF4, CHF3, SF6, CF6, NF3, CF4+H2, CBrF3등의 불소계 에칭 가스를 사용하여 드라이 에칭을 행하지만, 이 때, 기판 재료인 합성 석영 등의 투명 기판도 에칭되어 고정밀도의 드라이 에칭이 불가능하다는 문제가 있었다. 일반적으로 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 제조에 관해서는 그 위상각의 고정밀도 제어가 불가결하지만, 전술한 바와 같이, 하프톤 위상 시프트막의 에칭 시에 석영 기판도 에칭되어 버리면 에칭으로 파인 정도만큼 위상차에 오차가 생기고 만다. 또, 하프톤 위상 시프트막의 에칭은 패턴 치수의 제어에도 중요한 역할을 갖기 때문에, 가능한 한 양호한 패턴 치수의 균일성 및 재현성이 얻어지도록 조건 설정하고자 하는 바이지만, 석영과의 에칭 선택비라는 새로운 매개변수가 첨가됨으로써, 조건 설정의 여유 범위가 좁아져 버린다는 문제가 생긴다.이 문제는 치수 제어를 중시한 경우의 최적 에칭 공정과 위상차 제어를 중시한 경우의 최적 에칭 공정이 반드시 일치하지 않기 때문에 생긴다. 즉, 탄탈 실리사이드계의 하프톤 위상 시프트막 재료는 그 자체는 우수한 가공 특성, 가공 후의 화학적 안정성을 나타내지만, 위상차의 고도 제어를 더욱 고려하면, 고정밀도의 패턴이 어려워지고 만다.
도 1은 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 일례(제1예)의 단면을 모식적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 일례(제2예)의 단면을 모식적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 일례(제1예)의 단면을 모식적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 일례(제2예)의 단면을 모식적으로 나타낸 도면.
도 5는 도 1에 나타낸 제1예의 블랭크를 이용하여 도 3에 나타낸 제1예의 포토 마스크를 제조하는 공정을 설명하는 도면.
도 6은 도 2에 나타낸 제2예의 블랭크를 이용하여 도 4에 나타낸 제2예의 포토 마스크를 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면. 특히, 도 6 (a)와 6 (b)는 차광성 층의 에칭 공정을 나타내고, 도 6 (c)와 6 (d)는 에칭 형상의 단면을 모식적으로 나타냄.
도 7은 실시예 1에 있어서의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 제조 공정, 및 얻어진 블랭크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면. 특히, 도 7 (a)는 블랭크의 단면을 나타내고, 도 7 (b)는 리프트오프법에 의해 얻어진 테스트 피스의 단면을 나타냄.
도 8은 실시예 1에서 얻어진 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 투과율 및 반사율 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 9는 실시예 2에 있어서의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 제조 공정, 및 얻어진 블랭크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면.
도 10은 실시예 3에 있어서의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 제조 공정, 및 얻어진 블랭크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면. 특히, 도 10 (a)는 블랭크의 단면을 나타내고, 도 10 (b)는 리프트오프법에 의해 얻어진 테스트 피스를 나타냄.
도 11은 실시에 3에서 얻어진 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 투과율 및 반사율 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 12는 실시예 4, 5 및 6에 있어서의 리프트오프법에 의해 얻어진 테스트 피스의 단면을 나타냄.
도 13은 실시예 6에 있어서 얻어진 블랭크의 투과 스펙트럼을 나타낸 도면.
도 14는 하프톤 위상 시프트 포토 리소그래피의 원리를 설명하는 도면.
도 15는 종래의 포토 마스킹법의 원리를 설명하는 도면.
본 발명의 목적은 탄탈 실리사이드계 재료의 단파장 노광에 대한 대응성, 우수한 가공 특성, 가공 후의 화학적 안정성을 유지한 채, 석영 기판 등의 기판 재료와의 에칭 선택비를 향상시킨 하프톤 위상 포토 마스크를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 다른 목적은 그와 같은 우수한 성능을 가지는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 작성을 가능하게 하는 하프톤 위상 포토 마스크용 블랭크를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 탄탈 실리사이드계 재료를 사용하는 지의 여부에 관계없이 석영 기판 등의 기판 재료와의 에칭 선택비를 향상시킨 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명에 있어서 제공되는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크는 투명 기판과 당해 투명 기판 상에 형성된 하프톤 위상 시프트막으로 이루어지고, 상기 하프톤 위상 시프트막은 투명 기판 상에 가까운 쪽으로부터 최소한 염소계 가스로 에칭 가능한 제1층과 불소계 가스로 에칭 가능한 제2층을 상기 순서로 형성한 다층 구조를 가지는 동시에, 당해 하프톤 위상 시프트막을 소정 패턴형으로 제거하여 이루어지는 개구부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 본 발명에 있어서는 상기와 같은 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 작성하는 것을 가능하게 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 제공한다. 본 발명에 의해 제공되는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크는 투명 기판과 당해 투명 기판 상에 형성된 하프톤 위상 시프트막으로 이루어지고, 상기의 하프톤 위상 시프트막은 투명 기판에 가까운 쪽으로부터 최소한 염소계 가스로 에칭 가능한 제1층과 불소계 가스로 에칭 가능한 제2층을 상기 순서로 형성한 다층 구조를 가지는 것을 특징으로 하고 있다.
상기와 같은 다층 구조의 하프톤 위상 시프트막을 가지는 블랭크를 먼저 불소계 드라이 에칭 가스를 사용하여 소정의 패턴형으로 에칭하면, 하프톤 위상 시프트막의 제2층이 에칭된다. 다음에, 상기 블랭크의 하프톤 위상 시프트막을 염소계 드라이 에칭 가스를 사용하여 동일한 패턴형으로 에칭을 행하면, 하프톤 위상 시프트막의 제1층이 에칭되지만, 투명 기판은 실질적으로 에칭되지 않는다. 그 결과, 하프톤 위상 시프트막만을 정확하게 에칭할 수 있다. 그리고, 하프톤 위상 시프트막을 구성하는 2 이상의 층을 각각 다른 종류의 재료를 사용하여 형성하고, 또한, 각 층의 두께를 조절함으로써 위상각과 투과율의 조정도 자유롭게 행하는 것이 가능하다.
상기와 같이 하여 기판의 에칭 선택비를 향상시킬 수 있는 동시에, 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 위상각과 투과율을 고정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 당해 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 사용하여 정확한 미세 치수의 투영상을 얻는 것이 가능해진다.
기판의 에칭 선택비를 향상시키는 방법으로서는 기판과 하프톤 위상 시프트막 사이에 에칭 스토퍼층을 형성하는 것이 알려져 있으나, 에칭 스토퍼층은 에칭 후에 있어서 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 개구부가 잔존하고 만다. 이에 대하여, 본 발명에 있어서는 개구부에 에칭 스토퍼층이 잔존하지 않는다.
하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 제1층은 투명 기판의 가까이에 위치된다. 상기 제1층은 염소계 가스에 의해 에칭 가능한 재료, 예를 들면, 탄탈계 재료나 크롬계 재료 중으로부터 염소계 가스로 에칭 가능한 것을 선택하여 형성할 수 있다.
하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 제2층은 제1층보다도 투명 기판으로부터 멀리 배치된다. 상기 제2층으로서는 탄탈 실리사이드계 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 탄탈 실리사이드계 재료는 투명 기판과의 에칭 선택비는 그다지 크지 않지만, 가공 특성, 화학적 안정성, 단파장 노광에 대한 적용성이 우수하다. 상기와 같은 탄탈 실리사이드계 재료의 하프톤 위상 시프트층(제2층)을 투명 기판과의 에칭 선택비가 큰 하프톤 위상 시프트층(제1층)을 통하여 투명 기판 상에 형성하는 경우에는, 에칭 선택비를 크게 취할 수 있는 동시에, 탄탈 실리사이드계 재료의 층을 이용할 수 있다.
본 발명에 있어서 제공되는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크는 투명 기판과 당해 투명 기판 상에 형성된 하프톤 위상 시프트막으로 이루어지고, 상기의 하프톤 위상 시프트막은 투명 기판에 가까운 쪽으로부터 최소한 염소계 가스로 에칭 가능한 제1층과 불소계 가스로 에칭 가능한 제2층을 상기 순서로 형성한 다층 구조를가지는 동시에, 당해 하프톤 위상 시프트막을 소정 패턴형으로 제거하여 이루어지는 개구부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또, 본 발명에 있어서는 상기와 같은 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 작성하는 것을 가능하게 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 제공한다. 본 발명에 의해 제공되는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크는 투명 기판과 당해 투명 기판 상에 형성된 하프톤 위상 시프트막으로 이루어지고, 상기의 하프톤 위상 시프트막은 투명 기판에 가까운 쪽으로부터 최소한 염소계 가스로 에칭 가능한 제1층과 불소계 가스로 에칭 가능한 제2층을 상기 순서로 형성한 다층 구조를 가지는 것을 특징으로 하고 있다. 투명 기판은 불소계 가스에 의해 에칭되지만 염소계 가스에 의해서는 에칭되지 않는 투명 재료, 예를 들면 합성 석영으로 형성되어 있다.
본 발명은 하프톤 위상 시프트막을 다층 구조로 하고, 그 중의 한 층을 투명 기판과 충분히 크게 에칭 선택비를 취할 수 있는 재료로 형성함으로써, 고정밀도의 패턴 가공이 가능한 하프톤 위상 시프트 포토 마스크 및 그를 위한 블랭크를 개발하는 데에 성공했다.
본 발명에 있어서는 하프톤 위상 시프트 마스크용 블랭크의 투명 기판 상에 2층 이상의 다층 구조를 가지는 하프톤 위상 시프트막을 형성한다. 하프톤 위상 시프트막을 구성하는 개개의 층은 인접하는 층을 형성하고 있는 하프톤 위상 시프트 재료와는 상이한 하프톤 위상 시프트 재료로 형성되어 있다. 하프톤 위상 시프트막을 구성하는 복수의 층 중에서, 투명 기판에 가장 가까운 제1층은 염소계 드라이 에칭 가스에 의해 에칭 가능한 재료를 사용하여 형성되고, 바람직하게는 투명 기판의 바로 위에 형성된다. 염소계 드라이 에칭 가스로서는 Cl2, CH2Cl2등을 포함하는 가스 또는 그와 같은 가스에 O2를 첨가한 가스 등을 사용할 수 있으나, 상기와 같은 염소계 가스는 합성 석영 등의 투명 기판을 실질적으로는 에칭할 수 없다. 또, 상기 제1층의 에칭 표면측에, 당해 제1층에 인접하여 적층되는 제2층은 불소계 드라이 에칭 가스에 의해 에칭 가능한 재료로 형성된다.
상기와 같은 다층 구조의 하프톤 위상 시프트막을 가지는 블랭크를 먼저, 불소계 드라이 에칭 가스를 사용하여 소정의 패턴형으로 에칭하면, 하프톤 위상 시프트막의 제2층이 에칭된다. 다음에, 상기 블랭크의 하프톤 위상 시프트막을 염소계 드라이 에칭 가스를 사용하여 동일한 패턴형으로 에칭을 행하면, 하프톤 위상 시프트막의 제1층이 에칭되지만, 투명 기판은 실질적으로 에칭되지 않는다. 그 결과, 하프톤 위상 시프트막만을 정확하게 에칭할 수 있다. 그리고, 하프톤 위상 시프트막을 구성하는 2 이상의 층을 각각 다른 종류의 재료를 사용하여 형성하고, 또한, 각 층의 두께를 조절함으로써 위상각과 투과율의 조정도 자유롭게 행하는 것이 가능하다.
상기와 같이 하여 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 위상각과 투과율을 고정밀도로 제어할 수 있기 때문에, 당해 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 사용하여 정확한 미세 치수의 투영상을 얻는 것이 가능해진다.
기판의 에칭 선택비를 향상시키는 방법으로서는 기판과 하프톤 위상 시프트막 사이에 에칭 스토퍼층을 형성하는 것이 알려져 있으나, 상기 공지의 방법에서는 완성된 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 개구부에 에칭 스토퍼가 잔존하여 개구부의 위상각 및 광선 투과율에 영향을 미친다. 이에 대하여, 본 발명에 있어서는 개구부에 에칭 스토퍼층이 잔존하지 않기 때문에, 하프톤 위상 시프트막의 패턴 부분과 개구부의 위상차 및 광선 투과율을 고정밀도로 조절할 수 있다.
본 발명에 있어서 하프톤 위상 시프트막의 제2층(즉, 제1층보다도 표면측의 층)으로서는 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 하프톤 위상 변화 재료의 층이 바람직하게 사용된다. 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 하프톤 위상 시프트 재료의 층이란 TaSix, TaOx, SiOx, TaSixOy 중 최소한 하나를 주성분으로 함유하는 층이다.
상기와 같은 탄탈 실리사이드계 재료를 사용하여 제2층을 형성하는 경우에는 탄탈계 재료에 특유의 우수한 가공 특성, 가공 후의 화학적 안정성, 및 실리사이드계 재료에 특유의 단파장 노광에 대한 적용성을 유지할 수 있다. 탄탈 실리사이드계 재료는 불화 크립톤 엑시머 레이저 리소그래피(노광 파장:248nm)나 불화 아르곤 엑시머 레이저 리소그래피(노광 파장:193nm)에 대하여 충분한 투광성을 가지기 때문에, 하프톤 위상 시프트막으로서 이용할 수 있다.
또, 하프톤 위상 시프트막을 다층 구조로 하고, 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 제2층과 투명 기판 사이에 염소계 가스로 에칭할 수 있는 제1층을 형성함으로써, 합성 석영 등의 투명 기판을 실질적으로 침식시키지 않고, 하프톤 위상 시프트막의 제1층을 에칭할 수 있기 때문에, 투명 기판과의 에칭 선택비를 충분히 크게 취할 수 있다.
따라서, 제2층으로서 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 층을 이용함으로써, 탄탈계 재료에 특유의 양호한 화학적 안정성과 양호한 가공 특성에 첨가하여 실리사이드계에 특유의 단파장 적용성을 유지하면서 합성 석영 등의 투명 기판과의 에칭 선택비를 충분히 취할 수 있으므로, 고정밀도의 패턴화가 가능해진다. 그 결과, 마스크 가공 후의 안정성 및 단파장 적용성이 우수한 이상적인 마스크 부재를 얻을 수 있다. 또한, 고정밀도의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 수율이 양호하게 저비용으로 실현할 수 있다.
하프톤 위상 시프트막의 제1층은 투명 기판의 가까이에 형성되고, 염소계 가스로 드라이 에칭할 수 있는 층이다. 상기 제1층은 탄탈 또는 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 재료로 형성할 수 있다.
탄탈을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지면서 제1층을 형성할 수 있는 재료로서는 탄탈을 필수 원소로 하고, 또한, 실질적으로 실리콘을 함유하지 않는 원소 조성을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 상기와 같은 탄탈계 재료의 제1층과 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 제2층을 적층하여 얻어진 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 대표적인 광학 특성 스펙트럼을 도 8에 나타낸다. 일반적으로 상기 광학 특성 스펙트럼으로 실용에 충분히 견딜 수 있다고 생각되지만, 막 면의 반사율이 약간 높은 경우가 있다. 즉, 노광광의 막 면 반사율이 30% 이하(0∼30%), 바람직하게는 20% 이하인 것이 요구되는 경우가 있다. 상기와 같은 요구가 있는 경우에 반사율 스펙트럼을 변경하기 위해, 하프톤위상 시프트막과 투명 기판 사이에 제3막을 형성해도 된다. 제3막과 투명 기판의 에칭 선택비가 만약 낮아도 제3막을 충분히 얇게 하면, 위상차에 큰 오차를 부여하지 않는다. 일례로서, 탄탈을 필수 원소로 하면서 실질적으로 실리콘을 함유하지 않는 제1막과 투명 기판 사이에 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 막을 수십 옹스트롬(Å)∼100 옹스트롬(Å)으로 얇게 형성하는 것이 가능하다. 이 경우에는 제3 박막의 두께를 상기 범위 내에서 바꿈으로써 반사율 스펙트럼을 자유롭게 바꾸는 것이 가능해지는 동시에, 막 두께가 얇기 때문에, 에칭 선택비가 불량해도 마스크 위상차에 미치는 영향이 적다.
또, 다른 방법으로서 탄탈을 필수 원소로 하면서 실질적으로 실리콘을 함유하지 않는 재료에 추가로 미량의 산소 및/또는 질소를 첨가함으로써, 반사율 스펙트럼을 조절하는 것이 가능하다. 따라서, 하프톤 위상 시프트막의 제1층은 탄탈과 함께 추가로 산소 및 /또는 질소를 필수 성분으로 하는 원소 조성을 가지는 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 탄탈과 함께 산소 및/또는 질소를 필수 성분으로 하는 원소 조성을 가지는 재료의 층이란 Ta와 함께 TaNx, TaOx, TaNxOy 중 최소한 하나를 주성분으로 포함하는 층이다.
크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지면서 제1층을 형성할 수 있는 재료로서는 크롬과 함께 산소, 불소, 및/또는 질소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 상기 재료는 금속 크롬(Cr), CrOx, CrFx, CrNx, CrFxOy, CrNxOy, CrFxNy, CrFxNyOz 중 하나 또는 둘 이상의 성분을 함유한다.
크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지면서 제1층을 형성하는 다른 재료로서는 크롬과 함께 실리콘을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 상기 재료는 금속 크롬(Cr) 및/또는 CrSi를 함유한다.
크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지면서 제1층을 형성할 수 있는 다른 재료로서는 크롬과 함께 탄탈을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 상기 재료는 금속 크롬(Cr) 및/또는 크롬 탄탈 합금(CrTax)을 함유한다.
그 외에도, 크롬과 함께 상기의 산소, 불소, 실리콘, 탄탈 등의 하나 또는 둘 이상을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, 크롬과 함께 탄탈과 실리콘을 필수 원소로 하는 경우에는 금속 크롬(Cr), 크롬 탄탈 합금(CrTax)의 한쪽 또는 양쪽과 함께 CrSix, TaSix, CrTaxSiy 중 최소한 하나를 주성분으로 함유한다.
또, 크롬과 함께 탄탈, 산소, 불소, 질소를 필수 원소로 하는 경우에는 금속 크롬(Cr), 크롬 탄탈 합금(CrTax)의 한쪽 또는 양쪽과 함께 CrOx, CrFx, CrNx, CrFxOy, CrNxOy, CrFxNy, CrFxNyOz, TaOx, TaFx, TaNx, TaFxOy, TaNxOy, TaFxNy, TaFxNyOz, CrTaxOy, CrTaxFy, CrTaxNy, CrTaxFyOz, CrTaxNyOz, CrTaxFyNz, CrTawFxNyOz 중 최소한 하나를 주성분으로 함유한다.
최소한 제1층과 제2층을 가지는 다층 구조의 하프톤 위상 시프트막은 다음의 식 (1)에 의해 구해지는 위상차이 n±/3 라디안(n은 홀수) 범위로 되도록투명 기판 상에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
여기서,는 상기 투명 기판 상에 (m-2)층으로 이루어지는 하프톤 위상 시프트막이 구성되어 있는 포토 마스크 또는 포토 마스크용 블랭크를 수직으로 투과하는 광이 받는 위상 변화이며, k, k+1은 k번째 층과 (k+1)번째 층의 계면에서 일어나는 위상 변화, uk, dk는 각각 k번째 층을 구성하는 재료의 굴절률과 막 두께,는 노광광의 파장이다. 단, k=1인 층은 상기 투명 기판, k=m인 층은 공기로 한다.
또, 모든 패턴에 대응하여 최적의 투과율로 조절할 수 있도록 하프톤 위상 시프트막의 노광광에 대한 투과율은 그 노광광에 대한 투명 기판의 투과율을 100%로 했을 때, 1∼50% 범위 내로 되는 막 두께로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크 또는 그를 위한 블랭크는 하프톤 위상 시프트막의 위, 또는 하프톤 위상 시프트막의 아래에 차광막이 계속해서 형성되어 있어도 된다. 차광층을 형성함으로써, 하프톤 위상 시프트 포토 리소그래피의 공정에 있어서 인접하는 숏(shot)의 겹침에 의한 레지스트의 감광을 방지할 수 있다. 또, 상기 차광막에 의해 전사 형성하는 패턴의 전사 특성을 조정할 수 있다.
차광막은 제판 특성이나 내구성이 우수하다는 등의 이유로부터 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 크롬계의 차광막을 형성하는 경우에는, 후술하는 바와 같이 하프톤 위상 시프트막의 패턴을 가스 드라이 에칭에 의해 형성한 후에, 초산 세륨계의 습윤 부식액을 사용하여 차광막의 제판을 행해도 된다.
본 발명에 있어서는, 하프톤 위상 시프트막의 제1층으로서 크롬 및/또는 크롬 탄탈 합금을 주성분으로 하는 막을 형성하는 경우가 있다. 이 경우에는 하프톤 위상 시프트막의 제1층이 초산 세륨계의 습윤 부식액에 의해 침식되고, 패턴 형성의 문제점이 생기는 것이 우려된다.
그러나, 크롬 및/또는 크롬 탄탈 합금을 주성분으로 하는 제1층에 전술한 바와 같이 산소, 불소 및/또는 질소를 첨가하거나 실리콘이나 탄탈 등의 다른 금속을 첨가하여 합금화함으로써, 습윤 부식액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있다.
또, 후술하는 바와 같이, 크롬 및/또는 크롬 탄탈 합금을 주성분으로 하는 제1층은 막 두께가 얇기 때문에, 습윤 부식액에 침식될 가능성이 원래 낮아 만약 침범되었다 하더라도 실질적으로 전사 특성에 악영향을 미치지 않을 정도의 침식에서 멈추는 경우가 많다.
이하에 있어서, 본 발명의 하프톤 위상 포토 마스크용 블랭크의 제조 방법, 및 당해 블랭크를 이용하여 하프톤 위상 시프트 포토 리소그래피를 행하여 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 제조하는 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 제1예에 나타낸 모식적일 단면도이다. 도 1에 있어서, 참조 부호(110)은 투명 기판, (120)은 다층 구조의 하프톤 위상 시프트막, (121)은 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을가지는 제1층, 그리고, (122)는 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 가지는 제2층이다.
제1예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크는 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 제2층(122)과 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 제1층(121)으로 이루어지는 다층 구조를 가지는 하프톤 위상 시프트막(120)을 가지고, 투명 기판(110) 상에 제1층(121)과 제2층(122)이 상기 순서로 적층, 형성되어 있다.
그리고, 제2층(122)은 탄탈계 재료에 특유의 가공 특성, 화학적 안정성을 가지고, 또한 불소계 가스로 에칭 가능하다. 제2층(122)을 불소계 가스로 에칭한 후, 제1층(121)은 염소계 가스로 에칭 가능하다. 이 때, 합성 석영 등의 투명 기판(110)은 염소계 가스로 실질적으로 에칭되지 않기 때문에, 제1층(121)과 투명 기판(110)의 에칭 선택비를 충분히 크게 취할 수 있다. 그 결과, 포토 마스크 작성 시에 고정밀도의 패턴화가 가능하다.
제1예에 있어서는 하프톤 위상 시프트막(120)의 한 층으로서, 탄탈 실리사이드계 재료로 이루어지는 제2층(122)을 형성하고 있기 때문에, 상기 블랭크를 이용하여 작성한 포토 마스크는 불화크립톤 엑시머 레이저(파장:248nm), 불화아르곤 엑시머 레이저(파장:193nm) 등의 단파장의 노광광에도 적용할 수 있다.
제1예에 있어서는, 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 작성할 때에 양호한 위상 시프트 효과를 얻을 수 있도록 하프톤 위상 시프트막(120)은 다음의 식에 있어서, m=4로 했을 때에 구해지는 위상차가 n±/3 라디안(n은 홀수) 범위로되도록 투명 기판(110) 상에 형성되어 있다.
여기서,는 투명 기판(110) 상에 2층 구조의 하프톤 위상 시프트막(120)이 구성되어 있는 포토 마스크용 블랭크를 수직으로 투과하는 광이 받는 위상 변화이며, k, k+1은 k번째 층과 (k+1)번째 층의 계면에서 일어나는 위상 변화, uk, dk는 각각 k번째 층을 구성하는 재료(크롬계 재료의 제1층(121), 탄탈 실리사이드계 재료의 제2층(122))의 굴절률과 막 두께,는 노광광의 파장이다. 단, k=1인 층은 투명 기판(110), k=4인 층은 공기로 한다.
또, 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 작성할 때, 실질적으로 위상 시프트 효과를 얻을 수 있도록, 위상 시프트막의 노광광에 대한 투과율은 그 노광광에 대한 투명 기판(110)의 투과율을 100%로 했을 때, 1∼50% 범위 내로 되는 막 두께로 형성되어 있다.
크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 제1층(121)으로서는 염소계 가스로 에칭 가능한 금속 크롬층, 산화크롬층, 질화크롬층, 또는 산화질화크롬층 등을 형성할 수 있다. 상기 크롬계 재료로 이루어지는 제1층(121)은 포토 마스크용 박막의 형성에 종래로부터 적용되어 온 스퍼터링법에 의해 용이하게 형성할 수 있다. 타겟으로서 금속 크롬을 사용하고, 스퍼터링 가스인 아르곤 가스에 산소 및/또는 질소를 혼합한 가스를 사용하면 산화크롬층, 질화크롬층, 또는 산화크롬층이얻어진다. 굴절률의 조정, 제어는 가스의 혼합비를 변경함으로써 행할 수 있는 등, 스퍼터 압력 또는 스퍼터 전류의 변경에 의해서도 행할 수 있다. 상기와 같은 크롬계 박막은 스퍼터링법 외에 진공 증착법, CVD법, 이온 도금법, 이온 빔 스퍼터법 등의 기술을 적용하여 형성할 수도 있다.
탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 성분으로 하는 원소 조성을 가지는 재료로 이루어지는 제2층(122)은 포토 마스크용 박막의 형성에 종래부터 적용되어 온 스퍼터링법에 의해 용이하게 형성할 수 있다. 예를 들면, 탄탈 실리사이드 산화막은 타겟으로서 탄탈 실리사이드를 사용하고, 스퍼터링 가스인 아르곤 가스에 산소를 혼합한 가스를 사용하면 얻어진다. 탄탈 실리사이드 산화막의 굴절률의 조정, 제어는 가스의 혼합비를 변경함으로써 행할 수 있는 등, 스퍼터 압력 또는 스퍼터 전류의 변경에 의해서도 행할 수 있다. 상기와 같은 탄탈 실리사이드계 박막은 스퍼터링법 외에 진공 증착법, CVD법, 이온 도금법, 이온 빔 스퍼터법 등의 기술을 적용하여 형성할 수도 있다.
투명 기판(110)으로서의 합성 석영은 불화크립톤 엑시머 레이저(파장:248nm) , 불화아르곤 엑시머 레이저(파장:193nm) 등의 단파장의 노광광에도 투명한 동시에, 포토 마스크 작성 시에 크롬계 박막인 제1층(121)을 염소계 가스로 에치 가공하는 경우에는 제1층(121)과 투명 기판(110)의 에칭 선택비를 충분히 크게 취할 수 있다.
다음에, 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 다른 예를 설명한다. 도 2는 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 제2예를나타낸 모식적인 단면도이다. 도 2에 있어서, 참조 부호 110은 투명 기판, 120은 다층 구조의 하프톤 위상 시프트막, 121은 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 제1층, 122는 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 제2층, 125는 하프톤 패턴 영역(시프트층 패턴 영역), 그리고, 130은 차광성 층(실질적인 차광막이라고도 칭함)이다. 제2예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크는 제1예의 하프톤 위상 시프트막 상에 차광성 층(130)을 형성한 구성을 취하고 있다.
차광성 층(130)은 최종적으로는 하프톤 패턴 영역(시프트층 패턴 영역)(125)으로부터는 제거되고, 당해 하프톤 패턴 영역(125)의 주변부에만 남겨야 하는 것이며, 웨이퍼 노광에 있어서의 인접하는 숏 사이의 다중 노광에 의해 생기는 원하지 않는 감광을 방지하거나 얼라인먼트 마크를 형성하기 위해, 실질적으로 차광성을 가지고 있는 것이 필요하다. 구체적으로는 노광광에 대한 차광막의 투과율은 일반적으로 1% 이하로 된다.
차광성 층(130)으로서는 금속 크롬, 산화크롬, 질화크롬, 산화질화크롬 등으로 이루어지는 크롬계 금속층을 사용하는 것이 일반적이지만, 이들의 재료에 한정되는 것은 아니다. 이들 크롬계 막은 스퍼터링법, 진공 증착법, CVD법, 이온 도금법, 이온 빔 스퍼터링법 등의 기술을 적용하여 형성할 수 있다.
그리고, 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 작성할 때, 블랭크의 크롬계 차광층을 초산 세륨계 습윤 부식액을 사용하여 습윤 에칭하는 경우에는, 전술한 바와 같이, 크롬계 재료로 이루어지는 제1층을 산소, 불소, 및/또는 질소를 첨가한 크롬계 재료나 실리콘, 탄탈 등의 다른 금속과 금속화한 크롬계 재료를 사용하여 형성하는 등의 방법에 의해 제1층의 내식성을 향상시켜 놓는 것이 바람직하다.
제1예 또는 제2예의 블랭크의 변형예로서는 크롬계 재료로 이루어지는 제1층(121)을 염소계 가스 에칭 가능한 다른 재료, 예를 들면, 크롬 탄탈 합금을 주성분으로 하는 층으로 변경한 것을 예시할 수 있다. 또, 염소계 가스로 에칭 가능한 다른 재료로서는 전술한 바와 같이, 탄탈을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지면서 필요에 따라 산소 및/또는 질소를 첨가한 재료를 사용할 수도 있고, 상기와 같은 재료로 제1층을 형성해도 된다. 크롬 탄탈 합금을 주성분으로 하는 층이나 탄탈을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지면서 필요에 따라 산소 및/또는 질소를 첨가한 재료로 이루어지는 층도 크롬계 막과 마찬가지로, 스퍼터링법, 진공 증착법, CVD법, 이온 도금법, 이온 빔 스퍼터법 등의 기술을 적용하여 형성할 수 있다.
다음에, 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 예를 설명한다. 도 3은 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 제1예를 나타낸 모식적인 단면도이다. 상기 포토 마스크는 전술한 제1예(도 1)의 블랭크를 이용하여 작성된 것이며, 하프톤 위상 시프트막(120)이 소정의 형상으로 패턴화되고, 투명 기판(110)의 표면을 노출시킨 개구부가 형성되어 있다. 제1예의 포토 마스크의 각 층이나 광학 특성에 대해서는 전술한 제1예의 블랭크와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 제2예를 나타낸 모식적 단면도이다. 상기 포토 마스크는 전술한 제2예(도 2)의 블랭크를 이용하여 작성된 것이며, 하프톤 위상 시프트막(120)이 소정의 형상으로 패턴화되고, 투명기판(110)의 표면을 노출시킨 개구부가 형성되어 있다. 또한, 제2예의 포토 마스크에는 위상 시프트 효과를 얻는 하프톤 패턴 영역(시프트층 패턴 영역)(125)과 실질적인 차광 효과를 얻는 차광성 패턴 영역(135)이 형성되어 있다. 제2예의 포토 마스크의 각 층이나 광학 특성에 대해서는 전술한 제2예의 블랭크와 동일하므로, 그 설명은 생략한다.
제1예 또는 제2예의 포토 마스크의 변형예로서는 블랭크의 변형예와 동일한 것을 예시할 수 있다. 즉, 크롬계 재료로 이루어지는 제1층(121)을 염소계 가스로 에칭 가능한 다른 재료, 예를 들면, 크롬 탄탈 합금을 주성분으로 하는 층이나 탄탈을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지면서 필요에 따라 산소 및/또는 질소를 첨가한 재료로 이루어지는 층으로 변경한 것을 예시할 수 있다.
다음에, 본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 제조 방법을 도면을 참조하면서 설명한다. 도 5에 상기 제1예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 제조하는 방법의 일례를 나타낸다. 본 제조 방법에 있어서는 먼저, 도 5 (a)에 나타낸 바와 같이, 상기 제1예(도 1)의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 준비하고, 도 5 (b)에 나타낸 바와 같이, 하프톤 위상 시프트막(120) 상에 레지스트 재료를 도포, 건조시켜 레지스트층(140)을 형성한다.
레지스트층(140)의 형성 후, 도 5 (c)에 나타낸 바와 같이, 전자선 묘화 장치 등을 사용하여 레지스트층(140)의 소정 영역만을 감광시키고, 현상함으로써, 레지스트층을 하프톤 위상 시프트막(120)에 요구되는 패턴 형상에 맞추어 패턴화한다. 상기 패턴화에 의해 레지스트층(140)의 개구부(140A)도 형성된다. 레지스트재료로서는 처리성이 양호하며 소정의 해상성을 가지고, 드라이 에칭에 대한 내성이 양호한 것이 바람직하지만, 특별히 한정되지 않는다.
레지스트층(140)의 패턴화 후, 도 5 (d)에 나타낸 바와 같이, 당해 레지스트층(140)을 에칭에 대한 저항 마스크로서 불소계 가스, 염소계 가스의 순서로 사용하여 하프톤 위상 시프트막(120)의 탄탈 실리사이드계 막인 제2층과 크롬계 막인 제1층을 계속해서 에칭하고, 그로부터 도 5 (e)에 나타낸 바와 같이, 레지스트층(140)을 박리함으로써, 하프톤 위상 시프트막의 패턴이 얻어진다.
다음에, 상기 제2예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 제조하는 방법의 제1예를 도 6에 나타낸다. 본 제조 방법에 있어서는 도시되어 있기 전의 단계에 있어서, 상기 제1예의 제조 방법과 동일하게 하여 패턴화 가공을 행한다. 즉, 먼저 상기 제2예(도 2)의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 준비하고, 차광성 막(130) 상에 레지스트 재료를 도포, 건조시켜 레지스트층(140)을 형성하고, 전자선 묘화 장치 등을 사용하여 레지스트층(140)의 소정 영역만을 감광시키고, 현상함으로써, 레지스트층을 하프톤 위상 시프트막(120)에 요구되는 패턴 형상에 맞추어 패턴화한다. 레지스트층(140)의 패턴화 후, 당해 레지스트층(140)을 에칭에 대한 저항 마스크로서 불소계 가스, 염소계 가스의 순서로 사용하여 차광성 막(130), 하프톤 위상 시프트막(120)의 제2층인 탄탈 실리사이드계 막, 하프톤 위상 시프트막(120)의 제1층인 크롬계 막을 계속해서 에칭하고, 그로부터 레지스트층(140)을 박리함으로써, 하프톤 위상 시프트막의 패턴이 얻어진다.
여기까지의 공정은 제1예의 제조 방법과 동일하다. 그 후, 도 6 (a)에 나타낸 바와 같이, 차광성 층(130) 상에 새롭게 레지스트층(145)을 형성하고, 노광·현상하여 패턴화한다. 상기 새로운 레지스트층(145)은 최종적으로 실질적인 차광 효과를 얻고자 하는 차광성 패턴 영역(135)에만 형성되고, 위상 시프트 효과를 얻어야 하는 하프톤 패턴 영역(시프트층 패턴 영역)(125)에 일치하는 개구부(145A)를 형성한 형상으로 패턴화된다. 그 후, 도 6 (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 레지스트층(145)을 에칭에 대한 저항 마스크로서 초산 세륨계 습윤 부식액를 사용하여 습윤 에칭을 행함으로써 개구부(145A)의 차광성 층을 제거한다. 그 후, 레지스트층(145)을 박리하면 상기 제2예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크가 얻어진다.
도 6 (a)의 D1부, 도 6 (b)의 D2부를 확대한 것이 각각 도 6 (c), 도 (d)이다. 습윤 에칭 시에, 크롬계 막인 제1층(121)은 에칭되어 확대도 6 (d)와 같이 되어 패턴에 문제가 생기는 것이 우려된다. 그러나, 일반적으로는 크롬계 막인 제1층(121)은 막 두께가 얇기 때문에, 확대도 6 (d)와 같이 침식될 가능성은 낮다. 또, 침식이 일어났다 하더라도 실질적으로 전사 특성에 악영향을 미치지 않을 정도의 침식에서 멈춘다고 생각된다.
또한, 크롬계 막인 제1층에 산소, 불소 및/또는 질소를 첨가하거나 실리콘이나 탄탈 등 다른 금속을 첨가하여 합금화함으로써, 습윤 부식액에 대한 내식성을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 도 6 (d)에 나타낸 WO 부분을 매우 작게 할 수 있어 전사 특성에 대한 악영향을 확실히 방지할 수 있다.
전술한 변형예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크도 기본적으로는 상기 제1예 및 제2예의 제조 방법과 동일한 순서로 제조할 수 있다.
실시예
(실시예 1)
본 발명의 KrF 노광용 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크의 실시예를 도 7을 참조하면서 설명한다. 본 실시예에 있어서도, 하프톤 위상 시프트막(120)은 2층으로 구성된다.
도 7 (a)에 나타낸 바와 같이, 광학 연마되고, 잘 세정된 6인치 각, 0.25인치 두께의 고순도 합성 석영 기판(110) 상에, 다음에 나타내는 조건으로 하프톤 위상 시프트막의 제1층(121)을 형성하였다. 제1층(121)의 두께는 약 25nm로 하였다.
<성막 조건>
·성막 장치: 플레이너형 DC 마그네트론 스퍼터 장치
·타겟: 금속 탄탈
·가스 및 유량: 아르곤 가스, 50sccm
·스퍼터 압력: 0.3파스칼
·스퍼터 전류: 3.0암페어
다음에, 제1층 위에 하프톤 위상 시프트막의 제2층(122)을 형성하였다. 제2층(122)의 두께는 약 140nm로 하였다.
<성막 조건>
·성막 장치: 플레이너형 DC 마그네트론 스퍼터 장치
·타겟: 탄탈:실리콘=1:3(원자비)
·가스 및 유량: 아르곤 가스, 50sccm + 산소 가스, 50sccm
·스퍼터 압력: 0.3파스칼
·스퍼터 전류: 3.5암페어
상기와 같이 하여 KrF 엑시머 레이저 노광에 적용 가능한, 투과율이 6%인 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크(1)를 얻었다. 이 블랭크의 광학 특성을 도 8에 나타낸다.
그리고, 도 7 (b)에 나타낸 바와 같이, 사전에 테이프로 마스킹한 합성 석영 기판 상에, 상기와 동일한 조건으로 하프톤 위상 시프트막의 제1층과 제2층을 형성하고, 테스트 피스(2)를 얻었다. 이 테스트 피스(2)를 사용하여 파장 248nm 광에 대한 위상차, 투과율을 시판되는 위상차 측정 장치(레이저 테크사 제조, MPM248)로 측정한 바, 측정값은 각각 182.62° 및 5.47%였다.
다음에, 상기 테스트 피스(2)에 관하여 포토 마스크 제조 공정에 있어서 사용되는 세정액, 에칭액 등의 약액에 대한 내성을 조사한 결과를 다음에 개시한다.
·약액 (a): 유산:초산=10:1(용량비), 온도:80℃
·약액 (b): 10% 암모니아수, 실온
·약액 (c): 시판되는 크롬 부식액(잉크테크 제조, MR-ES), 실온
약액 침지 시간 위상차 변화 투과율 변화
(a) 2시간 -0.11° +0.01%
(b) 2시간 -0.05° +0.00%
(c) 2시간 -0.03° +0.02%
(실시예 2)
본 발명의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크의 실시예를 도 9를 참조하면서 설명한다. 본 실시예에 있어서도 하프톤 위상 시프트막(120)은 2층으로 구성된다.
도 9 (a)에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에서 얻어진 블랭크(1) 상에, 레지스트 재료를 도공하고, 통상의 방법인 전자선 리소그래피법 또는 포토 리소그래피법을 행하여 유기물을 주성분으로 하고 또한 소정 패턴의 레지스트층(140)을 형성하였다.
다음에 도 9 (b)에 나타낸 바와 같이, 시판되는 포토 마스크용 드라이 에처(etcher)(PTI사 제조, VLR700)를 사용하여 레지스트층(140)의 개구부에 있어서 노출되어 있는 하프톤 위상 시프트막의 제2층(122)과 제1층(121)을 고밀도 블랭크에 드러나게 함으로써 순차, 선택적으로 드라이 에칭하여 하프톤 위상 시프트막(120)을 소정의 형상으로 패턴화하였다. 본 실시예에서 사용한 드라이 에처는 에칭 처리실을 2개 가지고 있고, 다음의 조건 1, 2를 각각의 처리실에서 실시하였다.
<조건 1>
·에칭 가스: CF4가스
·압력: 10mTorr
·ICP 파워(고밀도 블랭크 발생): 950W
·바이어스 파워(인출 파워): 50W
·시간: 360초
<조건 2>
·에칭 가스: Cl2가스
·압력: 3mTorr
·ICP 파워(고밀도 블랭크 발생): 500W
·바이어스 파워(인출 파워): 25W
·시간: 200초
다음에, 남은 레지스트층(140)을 통상의 방법에 의해 박리하여 도 9 (c)에 나타낸 바와 같은 하프톤 위상 시프트 포토 마스크(3)를 얻었다. 이 포토 마스크(3)의 하프톤 위상 시프트부는 파장 248nm 광에 대한 투과율이 6%였다. 여기서 주목해야 할 점은 조건 2의 에칭 공정에 있어서 합성 석영은 거의 에칭되지 않아 매우 고정밀도의 위상차 제어가 가능하다는 것이다.
그리고, 상기 하프톤 위상 시프트 포토 마스크(3)는 치수 정밀도, 단면 형상, 막 두께 분포, 투과율 분포, 막의 기판에 대한 밀착성 등의 전부에 있어서, 실용에 제공하는 것이 가능했다.
(실시예 3)
본 발명의 KrF 노광용 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크에 관하여 실시예 1의 블랭크와 비교하여 파장 248nm에 있어서의 막 면 반사율을 저하시킨 블랭크의 실시예를 도 10을 참조하면서 설명한다. 본 실시예에 있어서는 하프톤 위상 시프트막(120)을 구성하는 2층 중, 실리콘을 실질적으로 함유하지 않는 제1층에미량의 산소를 첨가함으로써, 저반사화를 실현하고 있다.
도 10 (a)에 나타낸 바와 같이, 광학 연마되고, 잘 세정된 6인치 각, 0.25인치 두께의 고순도 합성 석영 기판(110) 상에, 다음에 나타내는 조건으로 하프톤 위상 시프트막의 제1층(121)을 형성하였다. 제1층(121)의 두께는 약 40nm로 하였다.
<성막 조건>
·성막 장치: 플레이너형 DC 마그네트론 스퍼터 장치
·타겟: 금속 탄탈
·가스 및 유량: 아르곤 가스, 40sccm + 산소 가스 5sccm
·스퍼터 압력: 0.3파스칼
·스퍼터 전류: 2.0암페어
다음에, 제1층 위에 하프톤 위상 시프트막의 제2층(122)을 형성하였다. 제2층(122)의 두께는 약 90nm로 하였다.
<성막 조건>
·성막 장치: 플레이너형 DC 마그네트론 스퍼터 장치
·타겟: 금속 탄탈:실리콘=1:3(원자비)
·가스 및 유량: 아르곤 가스, 50sccm + 산소 가스, 50sccm
·스퍼터 압력: 0.3파스칼
·스퍼터 전류: 3.5암페어
상기와 같이 하여, KrF 엑시머 레이저 노광에 적용 가능한, 투과율이 6%인 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크(4)를 얻었다. 이 블랭크의 광학 특성을도 11에 나타낸다. 실시예 1의 블랭크의 파장 248nm에 있어서의 막 면 반사율이 도 8에 나타낸 바와 같이 약 43%인 데에 대하여, 본 실시예의 경우에는 막 면 반사율을 2% 정도로 저하시킬 수 있어 저반사화를 실현할 수 있었다.
그리고, 도 10 (b)에 나타낸 바와 같이, 사전에 테이프로 마스킹한 합성 석영 기판 상에, 상기와 동일한 조건으로 하프톤 위상 시프트막의 제1층과 제2층을 형성하고, 테스트 피스(2)를 얻었다. 이 테스트 피스(2)를 사용하여 파장 248nm 광에 대한 위상차, 투과율을 시판되는 위상차 측정 장치(레이저 테크사 제조, MPM248)로 측정한 바, 측정값은 각각 186.59° 및 6.07%였다.
(실시예 4)
실시예 4는 도 1에 나타낸 제1예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 사용하여 도 5에 나타낸 제조 방법에 의해, 도 3에 나타낸 제1예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 제조한 실시예이다. 본 실시예에 있어서는 KrF 노광용 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 제조하였다.
먼저, 광학 연마되고, 잘 세정된 6인치 각, 0.25인치 두께의 고순도 합성 석영 기판(110) 상에, 다음에 나타내는 조건으로 하프톤 위상 시프트막의 제1층(121)을 형성하였다. 제1층(121)은 크롬계 막이며, 두께는 약 10nm로 하였다.
<성막 조건>
·성막 장치: 플레이너형 DC 마그네트론 스퍼터 장치
·타겟: 금속 크롬
·가스 및 유량: 아르곤 가스, 70sccm
·스퍼터 압력: 0.35파스칼
·스퍼터 전류: 5.0암페어
다음에, 제1층 위에 하프톤 위상 시프트막의 제2층(122)을 형성하였다. 제2층(122)은 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 성분으로 하는 원소 조성을 가지는 탄탈 실리사이드계 막이며, 두께는 약 140nm로 하였다.
<성막 조건>
·성막 장치: 플레이너형 DC 마그네트론 스퍼터 장치
·타겟: 탄탈:실리콘=1:3(원자비)
·가스 및 유량: 아르곤 가스, 50sccm + 산소 가스, 50sccm
·스퍼터 압력: 0.3파스칼
·스퍼터 전류: 3.5암페어
상기와 같이 하여, KrF 엑시머 레이저 노광에 적용 가능한, 투과율이 6%인 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 얻었다.
그리고, 리프트오프법을 행하여 도 12에 나타낸 바와 같은 테스트 피스를 작성하였다. 즉, 사전에 테이프로 마스킹한 합성 석영 기판 상에, 상기와 동일한 조건으로 하프톤 위상막의 제1층과 제2층을 형성한 후, 마스킹을 박리하여 단차를 가지는 테스트 피스를 작성하였다. 이 테스트 피스를 사용하여 파장 248nm 광에 대한 위상차, 투과율을 시판되는 위상차 측정 장치(레이저 테크사 제조, MPM248)로 측정한 바, 측정값은 각각 179.22° 및 5.88%였다.
다음에, 얻어진 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 이용하여 도 3에 나타낸 제1예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 작성하였다. 먼저, 도 5 (a)에 나타낸 바와 같이, 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 준비하고, 도 5 (b)에 나타낸 바와 같이, 상기 블랭크의 하프톤 위상 시프트막(120) 상에 유기물을 주성분으로 하는 레지스트 ZEP7000(니혼 제온사 제조)을 도포, 건조하여 레지스트층(140)을 형성하였다. 다음에, 도 5 (c)에 나타낸 바와 같이, 전자선 묘화 장치에 의해 레지스트층의 소정 영역만을 노광하고, 현상하여 레지스트층(140)을 소정 형상으로 패턴화하였다.
다음에, 도 5 (d)에 나타낸 바와 같이, 시판되는 포토 마스크용 드라이 에처(PTI사 제조, VLR700)를 사용하여 레지스트층(140)의 개구부에 있어서 노출되어 있는 하프톤 위상 시프트막의 제2층(122)과 제1층(121)을 고밀도 블랭크에 드러나게 함으로써 순차, 선택적으로 드라이 에칭하여 하프톤 위상 시프트막(120)을 소정의 형상으로 패턴화하였다. 본 실시예에서 사용한 드라이 에처는 에칭 처리실을 2개 가지고 있고, 다음의 조건 1, 2를 각각의 처리실에서 실시하였다.
<조건 1>
·에칭 가스: CF4가스
·압력: 10mTorr
·ICP 파워(고밀도 블랭크 발생): 950W
·바이어스 파워(인출 파워): 50W
·시간: 360초
<조건 2>
·에칭 가스: Cl2가스 + O2가스(2:3)
·압력: 100mTorr
·ICP 파워(고밀도 블랭크 발생): 500W
·바이어스 파워(인출 파워): 25W
·시간: 200초
다음에, 남은 레지스트층(140)을 통상의 방법에 의해 박리하여 도 5 (e)에 나타낸 바와 같은 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 얻었다. 이 포토 마스크의 하프톤 위상 시프트부는 파장 248nm 광에 대한 투과율이 6%였다. 여기서, 주목해야 할 점은 조건 2의 에칭 공정에 있어서 합성 석영은 거의 에칭되지 않아 매우 고정밀도의 위상차 제어가 가능한 것이다.
그리고, 상기 하프톤 위상 시프트 포토 마스크는 치수 정밀도, 단면 형상, 막 두께 분포, 투과율 분포, 막의 기판에 대한 밀착성 등의 전부에 있어서, 실용에 제공하는 것이 가능했다.
(실시예 5)
실시예 5는 도 2에 나타낸 제2예의 하프톤 위상 포토 마스크용 블랭크를 이용하여 도 5 및 도 6에 나타낸 일련의 제조 방법에 의해 도 4에 나타낸 제2예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 제조한 실시예이다. 본 실시예에 있어서는 KrF 노광용 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 제조하였다. 또, 본 실시예에서는 크롬으로 이루어지는 차광막을 습윤 에칭하는 것을 고려하여 제1층인 크롬계 막에 탄탈을 혼입하여 내식성을 향상시켰다.
먼저, 광학 연마되고, 잘 세정된 6인치 각, 0.25인치 두께의 고순도 합성 석영의 투명 기판(110) 상에, 다음에 나타내는 조건으로 하프톤 위상 시프트막의 제1층(121)을 형성하였다. 제1층(121)은 탄탈 크롬 합금계 막이며, 두께는 약 10nm로 하였다.
<성막 조건>
·성막 장치: 플레이너형 DC 마그네트론 스퍼터 장치
·타겟: 탄탈 크롬 합금(탄탈:크롬=1:9)
·가스 및 유량: 아르곤 가스, 70sccm
·스퍼터 압력: 0.35파스칼
·스퍼터 전류: 5.0암페어
다음에, 제1층 위에 하프톤 위상 시프트막의 제2층(122)을 형성하였다. 제2층(122)은 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 성분으로 하는 원소 조성을 가지는 탄탈 실리사이드계 막이며, 두께는 약 90nm로 하였다.
<성막 조건>
·성막 장치: 플레이너형 DC 마그네트론 스퍼터 장치
·타겟: 탄탈:실리콘=1:3(원자비)
·가스 및 유량: 아르곤 가스, 50sccm + 산소 가스, 50sccm
·스퍼터 압력: 0.3파스칼
·스퍼터 전류: 3.5암페어
다음에, 하프톤 위상 시프트막(120) 상에 스퍼터링법에 의해 차광성 막(130)을 형성하였다. 차광성 막(130)은 금속 크롬막이며, 두께는 1000옹스트롬(Å)으로 하였다.
<차광성 막의 스퍼터링 조건>
·성막 장치: 플레이너형 DC 마그네트론 스퍼터 장치
·타겟: 금속 크롬
·가스 및 유량: 아르곤 가스, 50sccm
·스퍼터 압력: 0.3파스칼
·스퍼터 전류: 3.5암페어
상기와 같이 하여 KrF 엑시머 레이저 노광에 적용 가능한, 투과율이 6%인 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 얻었다.
그리고, 리프트오프법도 행하여 도 12에 나타낸 바와 같은 테스트 피스를 작성하였다. 즉, 사전에 테이프로 마스킹한 합성 석영 기판 상에, 상기와 동일한 조건으로 하프톤 위상 시프트막의 제1층과 제2층을 형성한 후, 마스킹을 박리하여 단차를 가지는 테스트 피스를 작성하였다. 이 테스트 피스를 사용하여 파장 248nm 광에 대한 위상차, 투과율을 시판되는 위상차 측정 장치(레이저 테크사 제조, MPM248)로 측정한 바, 측정값은 각각 180.12° 및 6.33%였다.
상기 단차를 가지는 테스트 피스를 시판되는 크롬 부식액(잉크 테크사 제조 MR-ES)에 실온에서 240초간 침지한 후, 패턴 부분의 단면을 SEM으로 관찰한 바, 도6 (d)에 나타낸 바와 같은 침식은 인지되지 않았다.
비교를 위해, 실시예 4에 있어서 제조한 단차를 가지는 테스트 딘편을 동일하게 하여 시판되는 크롬 부식액(잉크 테크사 제조 MR-ES)에 실온에서 180초간 및 240초간 침지한 후, 패턴 부분의 단면을 SEM으로 관찰하였다. 그 결과, 180초간 침지한 테스트 피스에는 침식은 인지되지 않았으나, 240초간 침지한 테스트 피스에는 도 6 (d)에 나타낸 바와 같은 침식이 약간이지만 관찰되었다. 상기 비교에 의해 실시예 5에 있어서의 제1층은 실시예 4에 있어서의 제1층과 비교하여 내식성이 향상되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
다음에, 얻어진 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 이용하여 도 4에 나타낸 제2예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 작성하였다. 먼저, 차광성 층(130) 상에 유기물을 주성분으로 하는 레지스트 ZEP7000(니혼 제온사 제조)을 도포, 건조하여 레지스트층(140)을 형성하였다. 다음에, 전자선 묘화 장치에 의해 레지스트층의 소정 영역만을 노광하고, 현상하여 레지스트층(140)을 소정 형상으로 패턴화하였다.
다음에, 시판되는 포토 마스크용 드라이 에처(PTI사 제조, VLR700)를 사용하여 레지스트층(140)의 개구부에 있어서 노출되어 있는 차광성 층(130) 및 노출부의 바로 아래의 하프톤 위상 시프트막(120)을 고정밀 블랭크에 드러나게 함으로써 순차, 선택적으로 드라이 에칭하고, 차광성 층(130)과 하프톤 위상 시프트막(120)을 소정의 형상으로 패턴화하였다. 본 실시예에 있어서는 에칭 조건 1, 2 및 3을 상기 순서로 행하고, 에칭 조건 1에 따라 차광성 층(130), 에칭 조건 2에 따라 제2층, 그리고, 에칭 조건 3(조건 1과 동일함)에 따라 제1층을 계속해서 에칭하였다. 본 실시예에서 사용한 드라이 에처는 에칭 처리실을 2개 가지고 있고, 다음의 조건 1 및 3은 동일한 처리실을 사용하여 행하고, 조건 2는 상이한 처리실에서 실시하였다.
<조건 1: 차광성 층의 에칭>
·에칭 가스: Cl2가스+ O2가스(2:3)
·압력: 100mTorr
·ICP 파워(고밀도 블랭크 발생): 500W
·바이어스 파워(인출 파워): 25W
·시간: 200초
<조건 2: 제2층의 에칭>
·에칭 가스: CF4가스
·압력: 10mTorr
·ICP 파워(고밀도 블랭크 발생): 950W
·바이어스 파워(인출 파워): 50W
·시간: 360초
<조건 3: 제1층의 에칭>
·에칭 가스: Cl2가스+ O2가스(2:3)
·압력: 100mTorr
·ICP 파워(고밀도 블랭크 발생): 500W
·바이어스 파워(인출 파워): 25W
·시간: 200초
다음에, 이 위에 다시 레지스트 재료 IP3500(도쿄 오카 고교(東京應化工業) (주) 제조)을 도포, 건조하고, 포토 리소그래피법을 행하여 도 6 (a)에 나타낸 바와 같이, 하프톤 위상 시프트막을 노출시키고자 하는 영역만을 개구시킨 레지스트층(145)을 형성하였다. 그 후, 도 6 (b)에 나타낸 바와 같이, 다음의 조건으로 습윤 에칭을 행하여 레지스트층의 개구부(145A)에 있어서 노출된 차광성 층(130)을 선택적으로 제거하였다. 그리고, 남은 레지스트층(145)을 통상의 방법에 의해 박리하여 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 얻었다.
상기 포토 마스크의 하프톤 위상 시프트부는 파장 248nm 광에 대한 투과율이 6%였다. 또, 상기 포토 마스크의 하프톤 위상 시프트막에 있어서는 크롬계 막인 제1층(121)에 도 6 (d)에 나타낸 바와 같은 침식에 의한 문제점은 인지되지 않았다. 본 실시예에 있어서도, 실시예 4와 마찬가지로 투명 기판(110)은 에칭 조건 3 하에서 에칭되지 않아 매우 고정밀도의 위상차 제어가 가능하였다.
그리고, 상기 하프톤 위상 시프트 포토 마스크는 치수 정밀도, 단면 형상, 막 두께 분포, 투과율 분포, 막의 기판에 대한 밀착성 등의 전부에 있어서, 실용에 제공하는 것이 가능하였다.
(실시예 6)
실시예 6에 있어서도, 도 2에 나타낸 제2예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크를 이용하여 도 5 및 도 6에 나타낸 일련의 제조 방법에 의해, 도 4에 나타낸 제2예의 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 제조하였다. 본 실시예에 있어서는 제1층의 성막 조건 및 제1층의 에칭 조건(실시예 5의 에칭 조건 3에 상당함)을 다음과 같이 설정하였다. 그 이외의 조건은 실시예 5와 동일하였다. 상기와 같이 하여 얻어진 블랭크의 광학 특성 스펙트럼(투과 스펙트럼)을 도 13에 나타낸다.
<제1층의 성막 조건>
·성막 장치: 플레이너형 DC 마그네트론 스퍼터 장치
·타겟: 탄탈 크롬 합금(탄탈:크롬=97:3)
·가스 및 유량: 아르곤 가스, 95sccm
·스퍼터 압력: 1.0파스칼
·스퍼터 전류: 1.0암페어
<성막 조건>
·에칭 가스: Cl2가스
·압력: 3mTorr
·ICP 파워(고밀도 블랭크 발생): 250W
·바이어스 파워(인출 파워): 25W
·시간: 250초
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 제공되는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크는 불소계 가스로 에칭한 후, 염소계 가스로 에칭함으로써, 탄탈계 재료에 특유의 양호한 화학적 안정성과 양호한 가공 특성에 첨가하여 실리사이드계에 특유의 단파장 적용성을 유지하고, 또한 합성 석영 등의 투명 기판과의 에칭 선택비를 충분히 취할 수 있어 고정밀도의 패턴화가 가능하다. 그 결과, 마스크 가공 후의 안정성 및 단파장 적용성이 우수한 하프톤 위상 시프트 포토 마스크를 얻을 수 있다.

Claims (34)

  1. 투명 기판과 당해 투명 기판 상에 형성된 하프톤 위상 시프트막으로 이루어지고, 상기 하프톤 위상 시프트막은 투명 기판에 가까운 쪽으로부터 최소한 염소계 가스로 에칭 가능한 제1층과 불소계 가스로 에칭 가능한 제2층을 상기 순서로 형성한 다층 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2층은 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1층은 탄탈을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지고, 상기 제2층은 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 산소 및/또는 질소를 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1층은 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지고, 상기 제2층은 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 산소, 불소, 및/또는 질소를 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 실리콘을 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 산소, 불소, 및/또는 질소를 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 탄탈을 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 산소, 불소, 및/또는 질소를 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 실리콘을 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 산소, 불소, 및/또는 질소를 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  13. 제1항에 있어서,
    하프톤 위상 시프트막이 투명 기판 상에 다음의 식에 의해 구해지는 위상차가 nπ±π/3 라디안(n은 홀수)의 범위로 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 블랭크.
    (여기서,는 상기 투명 기판 상에 (m-2)층의 다층막이 구성되어 있는 포토 마스크용 블랭크를 수직으로 투과하는 광이 받는 위상 변화이며, k, k+1은 k번째 층과 (k+1)번째 층의 경계에서 일어나는 위상 변화, uk, dk는 각각 k번째 층을 구성하는 재료의 굴절률과 막 두께,는 노광광의 파장이다. 단, k=1인 층은 상기 투명 기판, k=m인 층은 공기로 한다.)
  14. 제1항에 있어서,
    하프톤 위상 시프트막의 노광광에 대한 투과율이 그 노광광에 대한 상기 투명 기판의 투과율을 100%로 했을 때, 1∼50%로 되도록 한 막 두께로 상기 투명 기판 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  15. 제1항에 있어서,
    하프톤 위상 시프트막이 형성된 표면의 노광광에 대한 절대 반사율이 0∼30%인 것을 특징으로 하는 블랭크.
  16. 제1항에 있어서,
    하프톤 위상 시프트막 상에, 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 차광막이 연속해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  17. 제1항에 있어서,
    하프톤 위상 시프트막 아래에, 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 차광막이 연속해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 블랭크.
  18. 투명 기판과 당해 투명 기판 상에 형성된 하프톤 위상 시프트막으로 이루어지고, 상기 하프톤 위상 시프트막은 투명 기판에 가까운 쪽으로부터 최소한 염소계 가스로 에칭 가능한 제1층과 불소계 가스로 에칭 가능한 제2층을 상기 순서로 형성한 다층 구조를 가지는 동시에, 당해 하프톤 위상 시프트막을 소정 패턴형으로 제거하여 이루어지는 개구부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2층은 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1층은 탄탈을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지고, 상기 제2층은 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 산소 및/또는 질소를 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 제1층은 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지고, 상기 제2층은 탄탈, 실리콘, 및 산소를 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 산소, 불소, 및/또는 질소를 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 실리콘을 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 산소, 불소, 및/또는 질소를 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 탄탈을 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 산소, 불소, 및/또는 질소를 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 실리콘을 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1층은 필수 원소로서 추가로 산소, 불소, 및/또는 질소를 함유하는 원소 조성을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  30. 제18항에 있어서,
    하프톤 위상 시프트막이 투명 기판 상에 다음의 식에 의해 구해지는 위상차가 nπ±π/3 라디안(n은 홀수)의 범위로 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
    (여기서,는 상기 투명 기판 상에 (m-2)층으로 이루어지는 하프톤 위상 시프트막이 구성되어 있는 포토 마스크를 수직으로 투과하는 광이 받는 위상 변화이며, k, k+1은 k번째 층과 (k+1)번째 층의 계면에서 일어나는 위상 변화, uk및 dk는 각각 k번째 층을 구성하는 재료의 굴절률 및 막 두께,는 노광광의 파장이다. 단, k=1인 층은 상기 투명 기판, k=m인 층은 공기로 한다.)
  31. 제18항에 있어서,
    하프톤 위상 시프트막의 노광광에 대한 투과율이 그 노광광에 대한 상기 개구부의 투과율을 100%로 했을 때, 1∼50%인 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  32. 제18항에 있어서,
    하프톤 위상 시프트막이 형성된 표면의 노광광에 대한 절대 반사율이 0∼30%인 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  33. 제18항에 있어서,
    하프톤 위상 시프트막의 패턴 위에, 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 차광막이 동일한 패턴형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
  34. 제18항에 있어서,
    하프톤 위상 시프트막의 패턴 아래에, 크롬을 필수 원소로 하는 원소 조성을 가지는 차광막이 동일한 패턴형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 시프트 포토 마스크.
KR1020000075988A 1999-12-15 2000-12-13 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크, 및 하프톤위상 시프트 포토 마스크 KR100725214B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35552299A JP2001174973A (ja) 1999-12-15 1999-12-15 ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス
JP99-355522 1999-12-15
JP2000154687A JP4641086B2 (ja) 2000-05-25 2000-05-25 ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス、及びハーフトーン位相シフトフォトマスクとその製造方法
JP2000-154687 2000-05-25

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010062388A true KR20010062388A (ko) 2001-07-07
KR100725214B1 KR100725214B1 (ko) 2007-06-07

Family

ID=26580275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000075988A KR100725214B1 (ko) 1999-12-15 2000-12-13 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크, 및 하프톤위상 시프트 포토 마스크

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6458496B2 (ko)
EP (1) EP1116998B1 (ko)
KR (1) KR100725214B1 (ko)
DE (1) DE60014842T2 (ko)
TW (1) TW457399B (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100474012B1 (ko) * 2002-06-08 2005-03-10 주식회사 피케이엘 위상반전 마스크 제조방법
KR101530732B1 (ko) * 2007-09-27 2015-06-22 호야 가부시키가이샤 마스크 블랭크, 및 임프린트용 몰드의 제조 방법

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW541605B (en) * 2000-07-07 2003-07-11 Hitachi Ltd Fabrication method of semiconductor integrated circuit device
KR100618811B1 (ko) * 2001-03-20 2006-08-31 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조를 위한 위상 반전 마스크 및 그 제조방법
JP4053263B2 (ja) * 2001-08-17 2008-02-27 株式会社ルネサステクノロジ 半導体装置の製造方法
DE10307518B4 (de) * 2002-02-22 2011-04-14 Hoya Corp. Halbtonphasenschiebermaskenrohling, Halbtonphasenschiebermaske und Verfahren zu deren Herstellung
US7329474B2 (en) * 2003-03-31 2008-02-12 Shin-Estu Chemical Co., Ltd. Photomask blank, photomask, and method of manufacture
US7029803B2 (en) * 2003-09-05 2006-04-18 Schott Ag Attenuating phase shift mask blank and photomask
US20050260504A1 (en) * 2004-04-08 2005-11-24 Hans Becker Mask blank having a protection layer
US7678721B2 (en) * 2006-10-26 2010-03-16 Agy Holding Corp. Low dielectric glass fiber
JP5201361B2 (ja) * 2009-05-15 2013-06-05 信越化学工業株式会社 フォトマスクブランクの加工方法
JP6812236B2 (ja) * 2016-12-27 2021-01-13 Hoya株式会社 位相シフトマスクブランク及びこれを用いた位相シフトマスクの製造方法、並びに表示装置の製造方法
JP7126836B2 (ja) * 2017-03-28 2022-08-29 Hoya株式会社 位相シフトマスクブランク及びそれを用いた位相シフトマスクの製造方法、並びにパターン転写方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62116364A (ja) * 1985-11-14 1987-05-27 Shigeo Hirose 索状能動型移動装置
JPH06105209B2 (ja) * 1986-08-08 1994-12-21 マツダ株式会社 ヘツドライトの光軸調整方法及びその装置
JPH06239701A (ja) * 1992-03-17 1994-08-30 Takeda Engei Kk 切花の活力保持剤及び活力保持方法
JP3312702B2 (ja) * 1993-04-09 2002-08-12 大日本印刷株式会社 位相シフトフォトマスク及び位相シフトフォトマスク用ブランクス
JP3262303B2 (ja) * 1993-08-17 2002-03-04 大日本印刷株式会社 ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス
JP3453435B2 (ja) * 1993-10-08 2003-10-06 大日本印刷株式会社 位相シフトマスクおよびその製造方法
JPH0854795A (ja) * 1994-08-09 1996-02-27 Canon Inc 定着装置
JPH0876353A (ja) * 1994-09-08 1996-03-22 Nec Corp 位相シフトマスクの製造方法
JPH08123010A (ja) * 1994-10-28 1996-05-17 Toppan Printing Co Ltd 位相シフトマスクおよびそれに用いるマスクブランク
JPH09244212A (ja) * 1996-03-12 1997-09-19 Dainippon Printing Co Ltd ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランク
US5897976A (en) * 1996-05-20 1999-04-27 E. I. Du Pont De Nemours And Company Attenuating embedded phase shift photomask blanks
KR19990050484A (ko) * 1997-12-17 1999-07-05 구본준 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법
JPH11184067A (ja) * 1997-12-19 1999-07-09 Hoya Corp 位相シフトマスク及び位相シフトマスクブランク
JP2002072445A (ja) * 2000-09-04 2002-03-12 Dainippon Printing Co Ltd ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100474012B1 (ko) * 2002-06-08 2005-03-10 주식회사 피케이엘 위상반전 마스크 제조방법
KR101530732B1 (ko) * 2007-09-27 2015-06-22 호야 가부시키가이샤 마스크 블랭크, 및 임프린트용 몰드의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US6458496B2 (en) 2002-10-01
EP1116998A2 (en) 2001-07-18
TW457399B (en) 2001-10-01
EP1116998A3 (en) 2002-10-23
DE60014842T2 (de) 2006-03-09
EP1116998B1 (en) 2004-10-13
US20010005564A1 (en) 2001-06-28
KR100725214B1 (ko) 2007-06-07
DE60014842D1 (de) 2004-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1152292B1 (en) Halftone phase shift photomask and blank for halftone phase shift photomask
KR100947166B1 (ko) 포토마스크 블랭크와 포토마스크 제조 방법
US7625676B2 (en) Photomask blank, photomask and fabrication method thereof
US6037083A (en) Halftone phase shift mask blanks, halftone phase shift masks, and fine pattern forming method
TWI437362B (zh) 遮罩基底、製造曝光遮罩的方法、製造反射式遮罩基底的方法及製造壓印模板的方法
JP2983020B1 (ja) ハーフトーン型位相シフトマスクブランク及びハーフトーン型位相シフトマスク
CN102375326B (zh) 二元光掩模坯料和二元光掩模制造方法
KR20070064612A (ko) 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 이것의 제조방법
KR100725214B1 (ko) 하프톤 위상 시프트 포토 마스크용 블랭크, 및 하프톤위상 시프트 포토 마스크
KR20100009558A (ko) 포토마스크 블랭크 및 포토마스크
US6869736B2 (en) Halftone phase shift photomask and blank for halftone phase shift photomask
JP3993005B2 (ja) ハーフトーン型位相シフトマスクブランク、ハーフトーン型位相シフトマスク及びその製造方法、並びにパターン転写方法
JP2001083687A (ja) ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びこれを作製するためのハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス
KR100561895B1 (ko) 하프-톤형 위상 시프팅 마스크 블랭크의 제조 방법
JP2001174973A (ja) ハーフトーン位相シフトフォトマスク及びハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス
JP4641086B2 (ja) ハーフトーン位相シフトフォトマスク用ブランクス、及びハーフトーン位相シフトフォトマスクとその製造方法
TW202217433A (zh) 光罩基底、相位偏移光罩、相位偏移光罩之製造方法及半導體裝置之製造方法
KR20240085859A (ko) 마스크 블랭크, 전사용 마스크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법
KR20240100256A (ko) 마스크 블랭크, 전사용 마스크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 표시 장치의 제조 방법
CN117311083A (zh) 掩模坯料、转印用掩模及其制作方法、显示装置的制造方法
JP2003005349A (ja) ハーフトーン型位相シフトマスク用ブランクおよびハーフトーン型位相シフトマスク
JP2003255513A (ja) ハーフトーン型位相シフトマスクおよびブランク並びにパターン転写方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
O035 Opposition [patent]: request for opposition
O132 Decision on opposition [patent]
G170 Re-publication after modification of scope of protection [patent]
EXTG Ip right invalidated
O064 Revocation of registration by opposition: final registration of opposition [patent]