KR20100033358A - 포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 이들의 제조방법 - Google Patents

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KR20100033358A
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Abstract

투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크이다. 상기 위상 시프트부는 위상 시프트부를 설치하고 있지 않은 부분의 투광성 기판을 투과하는 노광광에 대해, 소정의 위상차를 발생시키는 굴입 깊이로 상기 투광성 기판의 표면에서부터 상기 기판을 파낸 굴입부이다. 상기 포토마스크 블랭크는 상기 투광성 기판 표면의 전사패턴 영역의 외주 영역에 형성되어 노광광을 차광하는 차광부와, 상기 투광성 기판 표면의 전사패턴 영역에, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되며, 상기 굴입부를 형성할 때에 적어도 상기 굴입 깊이에 도달하기까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비한다.
포토마스크 블랭크, 포토마스크

Description

포토마스크 블랭크, 포토마스크 및 이들의 제조방법{PHOTOMASK BLANK, PHOTOMASK AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 위상 시프트부(위상 시프트 패턴)를 갖는 포토마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크, 이것을 이용하여 제작된 포토마스크 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 미세화는 성능, 기능의 향상(고속 동작이나 저소비 전력화 등)이나 저비용화를 가져오는 이점이 있어 미세화는 더욱더 가속되고 있다. 이 미세화를 지지하고 있는 것이 리소그래피 기술이며, 전사용 마스크는 노광장치, 레지스트 재료와 함께 주요 기술이 되고 있다.
근래, 반도체 디바이스의 설계 사양에서 말하는 하프 피치(hp) 45nm∼32nm 세대의 개발이 진행되고 있다. 이것은 ArF 엑시머 레이저 노광광의 파장 193nm의 1/4∼1/6에 상당하고 있다. 특히 hp 45nm 이후의 세대에서는 종래의 위상 시프트법, 경사입사 조명법이나 동공 필터법 등의 초해상 기술(Resolution Enhancement Technology:RET)과 광 근접 효과 보정(Optical Proximity Correction:OPC) 기술의 적용만으로는 불충분하게 되어 초고 NA 기술(액침 리소그래피)이나 이중 노광법(더블 패터닝)이 필요하게 되었다.
위상 시프트법은 위상 시프트부를 투과하는 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키고, 빛의 간섭작용을 이용하여 전사패턴의 해상도를 향상시키는 수법이다.
위상 시프트법에 의해 해상성을 향상시킨 포토마스크로는 석영기판을 에칭 등에 의해 파내어 위상 시프트부를 설치하는 기판 굴입 타입과, 기판 상에 형성한 위상 시프트막을 패터닝하여 위상 시프트부를 설치하는 타입이 있다.
기판 굴입(음각) 타입의 포토마스크로서 레벤슨형 위상 시프트 마스크, 인핸서형 위상 시프트 마스크, 크롬리스 위상 시프트 마스크 등이 있다. 크롬리스 위상 시프트 마스크에는 라인 상의 차광층을 완전하게 제거한 타입과, 라인 상의 차광층을 패터닝한 타입(소위 제브라 타입)이 있다. 레벤슨형 위상 시프트 마스크 나 크롬리스 위상 시프트 마스크의 전사영역의 차광층을 완전하게 제거한 타입은 Alternative phase shifter라고도 칭하며, 위상 시프트부를 통과하는 노광광은 100% 투과되는 타입의 위상 시프트 마스크 블랭크이다. 인핸서형 위상 시프트 마스크는 차광부와, 투과율 제어부(위상 360°반전=0°), 유리를 파낸 180° 반전부가 설치된다. 어느 타입에 있어서도 포토마스크(레티클)에 있어서의 4개의 변을 따른 둘레 가장자리 영역(외주 영역)에는 차광부(차광대)를 형성할 필요가 있다.
기판 상에 형성한 위상 시프트막을 패터닝하여 위상 시프트부를 설치하는 타 입의 포토마스크로서는 하프톤 위상 시프트 마스크 등이 있다.
상기와 같은 크롬리스 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크로서는 예를 들어 기판의 상면에, Cr을 포함하는 제 1 층(에칭 마스크막에 상당한다), 및 MoSi를 주체로 하는 제 2 층이 순차 적층되어 이루어지는 차광막(차광대를 형성하기 위한 충분한 차광성능(광학농도 3.0∼4.0)을 갖는다)을 형성한 구조의 크롬리스 위상 시프트 마스크용의 마스크 블랭크가 알려져 있다(일본공개특허공보 제2007-241136호(특허문헌 1) 참조).
또 상기와 같은 하프톤 위상 시프트 마스크를 제조하기 위한 포토마스크 블랭크로서는 예를 들어 위상 시프트막(MoSi계 막 등)의 상면에, 이들을 에칭할 때의 에칭가스(불소계 가스 등)에 대해 에칭 선택성을 갖는 재료로 형성된 에칭 마스크막(Cr계막 등)이 형성되고, 에칭 마스크막의 상면에, 에칭 마스크막에 대해 에칭 선택성을 가지며 단독으로 혹은 에칭 마스크막과의 적층구조로 차광대를 형성하기 위한 충분한 차광성능을 갖는 차광막(MoSi계막 등)이 형성되고, 또한 차광막의 상면에 반사 방지막(Cr계막 등)이 형성된 적층구조의 하프톤 마스크용의 마스크 블랭크가 알려져 있다(일본공개특허공보 제2007-241065호(특허문헌 2) 참조).
미세한 위상 시프트부(위상 시프트 패턴)를 높은 CD정밀도(hp 45nm 이후의 세대에 필요한 CD정밀도)로 기판 상(크롬리스 위상 시프트 마스크의 경우) 혹은 위상 시프트막 상(하프톤 위상 시프트 마스크의 경우)에 형성하기 위해서는 레지스트막에 EB 묘화 등에 의해서 형성한 레지스트 패턴을 에칭 마스크막에 충실하게 전사할 수 있는 것이 가장 바람직하다.
그러나 상기 특허문헌 1, 2에 기재된 어느 한 기술(마스크 블랭크)을 이용한 경우에도 에칭 마스크막의 상층에 차광막이 존재한다. 차광막은 위상 시프트 마스크에 있어서 블라인드 에어리어(전사패턴 영역의 외주 영역)에 차광부(차광대)를 형성하는데 필요하게 되어 있다. 차광막에는 소정의 차광성능(예를 들어 OD≥3)이 요구되기 때문에 소정 이상의 막 두께가 필요하게 된다.
상기 특허문헌 1, 2에 기재된 어느 한 기술(마스크 블랭크)을 이용한 경우에도 레지스트막에 형성된 마스크 패턴을 드라이 에칭에 의해서 차광막에 전사하고, 또한 차광막에 전사된 마스크 패턴을 마스크로 한 드라이 에칭으로 에칭 마스크막에 마스크 패턴을 전사하며, 에칭 마스크막에 형성된 마스크 패턴을 마스크에, 기판이나 위상 시프트막을 드라이 에칭하여 패턴을 전사하는 것으로 되어 버린다.
상기 특허문헌 1, 2에 기재한 기술에서는 모두 막 두께가 두꺼운 차광막을 통하여 에칭 마스크막에 마스크 패턴이 전사되기 때문에 CD정밀도를 향상시키는 것이 어렵고, 보다 높은 정밀도가 요구되는 세대에 대응하는 것이 어렵다.
본 발명은 미세한 위상 시프트부(위상 시프트 패턴)를 높은 CD정밀도(hp 45nm 이후의 세대에 필요한 CD정밀도)로 기판 상(크롬리스 위상 시프트 마스크의 경우) 혹은 위상 시프트막 상(하프톤 위상 시프트 마스크의 경우)에 형성할 수 있는 포토마스크 블랭크의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 한 형태에 따르면 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 위상 시프트부는 위상 시프트부를 설치하고 있지 않은 부분의 투광성 기판을 투과하는 노광광에 대해, 소정의 위상차를 발생시키는 굴입 깊이로 상기 투광성 기판의 표면에서부터 상기 기판을 파낸 굴입부이며, 상기 투광성 기판 표면의 전사패턴 영역의 외주 영역에 형성되어 노광광을 차광하는 차광부와, 상기 투광성 기판 표면의 전사패턴 영역에, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되며, 상기 굴입부를 형성할 때에 적어도 상기 굴입 깊이에 도달하기까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비한 포토마스크 블랭크가 얻어진다.
본 발명의 다른 형태에 따르면 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 위상 시프트부는 투광성 기판의 상면에 형성된 투과하는 노광광에 대하여 소정량의 위상변화를 주는 위상 시프트막이며, 상 기 위상 시프트막 표면의 전사패턴 영역의 외주 영역에 형성되어 노광광을 차광하는 차광부와, 상기 위상 시프트막 표면의 전사패턴 영역에, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되며, 적어도 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해서 위상 시프트막에 전사패턴이 형성되기까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비한 포토마스크 블랭크가 얻어진다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 상기 포토마스크 블랭크를 이용하여 제작된 포토마스크가 얻어진다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 투광성 기판 상면에 노광광을 차광하는 차광막을 형성하는 공정과, 레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 차광막을 드라이 에칭하여 전사패턴 영역의 외주 영역에 차광부를 형성하는 공정과, 상기 공정 후, 투광성 기판 상면에 에칭 마스크막을 성막하는 공정과, 레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로서 상기 투광성 기판의 드라이 에칭을 실시하여 소정의 위상차를 발생시키는 굴입 깊이로 상기 투광성 기판의 표면에서부터 상기 기판을 파내어 위상 시프트부를 형성하는 공정을 갖는 포토마스크의 제조방법이 얻어진다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크의 제조방 법에 있어서, 투광성 기판 상면에 투과하는 노광광에 대해 소정량의 위상변화를 주는 위상 시프트막을 형성하는 공정과, 위상 시프트막 상면에 노광광을 차광하는 차광막을 형성하는 공정과, 레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 차광막을 드라이 에칭하여 전사패턴 영역의 외주 영역에 차광부를 형성하는 공정과, 상기 공정 후, 위상 시프트막 상면에 에칭 마스크막을 성막하는 공정과, 레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로서 상기 위상 시프트막의 드라이 에칭을 실시하여 위상 시프트부를 형성하는 공정을 갖는 포토마스크의 제조방법이 얻어진다.
상기한 바와 같이 기판의 위상 시프트부를 형성하는 표면, 혹은 위상 시프트부를 형성하는 위상 시프트막 표면의 전사패턴 영역의 외주 영역에 노광광을 차광하는 차광부를 형성하고, 전사패턴 영역에, 기판 혹은 위상 시프트막에 드라이 에칭에 의해서 위상 시프트부가 형성되기까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 형성한 구성으로 함으로써 이하에 나타내는 효과가 얻어진다.
전사패턴을 형성하는 영역으로, 위상 시프트부를 형성하는 영역인 전사패턴 영역에 있어서의 기판의 상면에는 차광막에 비해 큰 폭으로 막 두께가 얇은 에칭 마스크막이 설치되며, 그 에칭 마스크막의 바로 상면에 레지스트막을 설치하는 것이 가능하게 되기 때문에 레지스트막의 막 두께는 드라이 에칭으로 에칭 마스크막 에 전사패턴을 전사할 수 있을 만큼의 두께로 좋아진다. 또 레지스트막으로부터 에칭 마스크막에 전사된 전사패턴을 드라이 에칭으로 직접 기판이나 위상 시프트막에 전사하는 것이 가능하게 되며, 다른 막을 통하여 전사할 필요가 없어진다. 이러한 것들에 의해 패턴의 CD정밀도를 향상시킬 수 있고(hp 45nm 이후의 세대에 필요한 CD정밀도를 만족한다), 동시에 차광부를 원하는 차광성능(종래 수준 혹은 종래 수준 이상의 차광성능)을 유지할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시형태를 설명한다.
본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 포토마스크 블랭크는 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 위상 시프트부는 위상 시프트부를 설치하고 있지 않은 부분의 투광성 기판을 투과하는 노광광에 대해, 소정의 위상차를 발생시키는 굴입 깊이로 상기 투광성 기판의 표면에서부터 상기 기판을 파낸 굴입부이고, 상기 투광성 기판 표면의 전사패턴 영역의 외주 영역에 형성되어 노광광을 차광하는 차광부와, 상기 투광성 기판 표면의 전사패턴 영역에, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되고, 상기 굴입부를 형성할 때에 적어도 상기 굴입 깊이에 도달하기까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비한다.
상기 포토마스크 블랭크에 따르면 미리 전사패턴 영역의 외주 영역(블라인드 에어리어)에 차광부(차광대)가 형성된 상태(따라서 전사패턴 영역에 막 두께가 두꺼운 차광막이 이미 없는 상태)에서 전사패턴 영역의 기판 상면에 직접(기판과 접하여) 에칭 마스크막이 성막된다. 이 때문에 레지스트막에 형성된 전사패턴을 직접(종래 예와 같이 차광막을 통하지 않고) 에칭 마스크막에 전사할 수 있다. 따라서 이 전사패턴이 형성된 에칭 마스크막을 마스크로서 기판에 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 직접(종래 예와 같이 차광막을 통하지 않고) 형성할 수 있다. 이 때문에 미세한 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 높은 CD정밀도(hp 45nm 이후의 세대에 필요한 CD정밀도)로 기판 상에 형성할 수 있는 크롬리스 위상 시프트 마스크 블랭크 및 포토마스크를 제공할 수 있다.
도 1(5)는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련되는 포토마스크 블랭크의 한 구체예를 나타낸다. 도 1(5)에 나타내는 포토마스크 블랭크는 기판 굴입 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 블랭크이다. 이 포토마스크 블랭크는 투광성 기판(1)상에, 전사패턴 영역의 외주 영역(블라인드 에어리어)에 기판(1)과 접하여 차광부(차광대)(13a)를 갖고, 전사패턴 영역에 기판(1)과 접하여 에칭 마스크막(20)을 갖는다.
기판 굴입 타입의 위상 시프트 마스크의 일례를 도 5(12)에 나타낸다. 이 포토마스크는 투광성 기판(1)에 굴입부(1a)를 갖고, 전사패턴 영역의 외주 영역에 기판(1)과 접하여 차광부(차광대)(110)를 갖는다.
본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 포토마스크 블랭크는 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크에 있어서, 상기 위상 시프트부는 투광성 기판의 상면에 형성된 투과하는 노광광에 대해 소정량의 위상변화를 주는 위상 시프트막이며, 상기 위상 시프트막 표면의 전사패턴 영역의 외주 영역에 형성되어 노광광을 차광하는 차광부와, 상기 위상 시프트막 표면의 전사패턴 영역에, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되며, 적어도 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해서 위상 시프트막에 전사패턴이 형성되기까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비한다.
상기 포토마스크 블랭크에 따르면 미리 전사패턴 영역의 외주 영역(블라인드 에어리어)에 차광부(차광대)가 형성된 상태(따라서 전사패턴 영역에 막 두께가 두꺼운 차광막이 이미 없는 상태)에서 전사패턴 영역의 기판 상면에 직접(기판과 접하여) 에칭 마스크막이 성막된다. 이 때문에 레지스트막에 형성된 전사패턴을 직접(종래 예와 같이 차광막을 통하지 않고) 에칭 마스크막에 전사할 수 있다. 따라서 이 전사패턴이 형성된 에칭 마스크막을 마스크로서 기판에 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 직접(종래 예와 같이 차광막을 통하지 않고) 형성할 수 있다. 이 때문에 미세한 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 높은 CD정밀도(hp 45nm 이후의 세대에 필요한 CD정밀도)로 위상 시프트막 상에 형성할 수 있는 하프톤 위상 시프트 마스크 블랭크 및 포토마스크를 제공할 수 있다.
도 2(5)는 본 발명의 제 2 실시형태에 관련되는 포토마스크 블랭크의 한 구체예를 나타낸다. 도 2(5)에 나타내는 포토마스크 블랭크는 기본적으로 기판을 파 내지 않고 하프톤형 위상 시프트막에 의해서 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용된다. 이 포토마스크 블랭크는 투광성 기판(1)의 표면측에, 하프톤형 위상 시프트막(30)을 갖고, 그 위에, 전사패턴 영역의 외주 영역(블라인드 에어리어)에 기판(1)과 접하여 차광부(차광대)(13a)를 가지며, 전사패턴 영역에 위상 시프트막(30)과 접하여 에칭 마스크막(20)을 갖는다.
이 타입의 위상 시프트 마스크의 일례를 도 2(12)에 나타낸다. 이 포토마스크는 투광성 기판(1)의 위에, 위상 시프트막 패턴(30a)을 갖고, 전사패턴 영역의 외주 영역에 기판(1)과 접하여 차광부(차광대)(110)를 갖는다.
도 5(5)는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련되는 포토마스크 블랭크의 한 구체예를 나타낸다. 도 5(5)에 나타내는 포토마스크 블랭크는 하프톤형 위상 시프트막을 구비하고, 또한 기판을 파냄으로써 고투과율의 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용된다. 이 포토마스크 블랭크는 투광성 기판(1)의 표면측에, 고투과율 타입의 하프톤형 위상 시프트막(31)을 갖고, 그 위에, 전사패턴 영역의 외주 영역(블라인드 에어리어)에 기판(1)과 접하여 차광부(차광대)(13a)를 가지며, 전사패턴 영역에 위상 시프트막(31)과 접하여 에칭 마스크막(20)을 갖는다.
이 타입의 위상 시프트 마스크의 일례를 도 5(12)에 나타낸다. 이 타입의 위상 시프트 마스크에서는 도 5(12)에 나타내는 바와 같이, 기판의 굴입부(1a) 상에, 두께를 얇게 구성한 하프톤 위상 시프트막 패턴(31a)을 형성하여 이루어지는 위상 시프트부를 갖는다. 제 2 실시형태에서 나타낸 바와 같은 단층의 위상 시프 트막에서는 노광광에 대해 소정량의 위상차(위상 시프트량)을 발생시키는 것과, 노광광에 대해 소정의 투과율로 제어하는 것을 양립하는데는 소정 이상의 막 두께가 필요하게 된다. 그래서 이 제 3 실시형태에 관련되는 포토마스크 블랭크에서는 단층의 위상 시프트막의 막 두께를 얇게 하는 것으로 노광광에 대한 고투과율을 실현하고, 또한 막 두께를 얇게 하는 것으로 부족한 만큼의 위상 시프트량을 하프톤 위상 시프트막 패턴(31a)이 형성되지 않는 기판 노출부분에 그 부족한 위상 시프트량에 걸맞는 깊이로 굴입부(1a)를 설치하는 것으로 노광광에 대해 소정의 위상차를 주는 것을 실현하고 있다.
도 6(5)는 본 발명의 제 4 실시형태에 관련되는 포토마스크 블랭크의 한 구체예를 나타낸다. 도 6(5)에 나타내는 포토마스크 블랭크는 기판 굴입이 없는 타입이고, 또 고투과율의 하프톤형 위상 시프트막을 구비하는 것으로 고투과율의 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용된다. 고투과율을 얻기 위해 하프톤형 위상 시프트부를 위상 제어층과 투과율 제어층의 2층으로 구성한다. 이 포토마스크 블랭크는 투광성 기판(1)의 표면측에, 위상 제어층(33)과 투과율 제어층(32)으로 이루어지는 하프톤형 위상 시프트막(34)을 갖고, 그 위에, 전사패턴 영역의 외주 영역(블라인드 에어리어)에 기판(1)과 접하여 차광부(차광대)(13a)를 가지며, 전사패턴 영역에 위상 시프트막(34)과 접하여 에칭 마스크막(20)을 갖는다.
이 타입의 위상 시프트 마스크의 일례를 도 6(12)에 나타낸다. 이 포토마스크 블랭크는 투광성 기판(1)의 위에, 위상 시프트막 패턴(34a)을 갖고, 전사패턴 영역의 외주 영역에 기판(1)과 접하여 차광부(차광대)(110)를 갖는다.
상기와 같이, 먼저 전사패턴 영역의 외주 영역(블라인드 에어리어)에 차광부(차광대)를 형성하고, 그 후, 에칭 마스크막 및 레지스트막을 순차 성막하며, 레지스트막에 형성된 레지스트 패턴을 드라이 에칭에 의해서 에칭 마스크막에 직접 전사(종래 예와 같이 차광막을 통하지 않고 전사)한다.
여기에서 상술한 위상 시프트 마스크의 제조방법의 일례에 대해서 설명한다.
(공정 1) 소정의 차광성능(광학농도)을 갖는 차광막을 성막한다. 이 경우, 차광막의 막 두께는 차광막과 에칭 마스크막의 적층구조로 소정의 차광성능을 만족하는 막 두께로 하는 것도 가능하다.
(공정 2) 전사패턴 영역의 차광막을 에칭 제거하고, 전사패턴 영역의 외주 영역에 차광부(차광대)를 형성한다.
(공정 3) 전사패턴 영역의 기판 상면 및 필요에 따라서 상기 외주 영역의 차광부(차광대) 상면에, 기판(크롬리스 위상 시프트 마스크의 경우) 혹은 위상 시프트막(하프톤 위상 시프트 마스크의 경우)을 에칭할 때의 에칭가스에 대해서 에칭 선택성(에칭 내성)을 갖는 에칭 마스크막을 성막한다. 이 단계의 것을 마스크 블랭크로 칭한다.
(공정 4) 마스크 제작 프로세스는 에칭 마스크막 상면에 형성된 레지스트막에, 전사패턴(마스크 상에 형성해야 할 전사패턴과 같은 패턴을 의미)이 형성된 레지스트 패턴을 형성하고, 레지스트 패턴을 마스크에, 에칭 마스크막을 드라이 에칭하여 상기 전사패턴을 전사하며, 또 에칭 마스크막에 전사된 전사패턴을 마스크에, 기판(크롬리스 위상 시프트 마스크의 경우) 혹은 위상 시프트막(하프톤 위상 시프트 마스크의 경우)을 드라이 에칭하여 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 형성한다.
차광부를 구성하는 막 재료로는 금속을 포함하는 금속막을 이용할 수 있다. 금속을 포함하는 금속막으로는 크롬, 탄탈, 몰리브덴, 티탄, 하프늄, 텅스텐이나 이들의 원소를 포함하는 합금, 또는 상기 원소나 상기 합금을 포함하는 재료(예를 들어 상기 원소나 상기 합금을 포함하는 재료에 더하여, 산소, 질소, 규소, 탄소의 적어도 하나를 포함하는 막)로 이루어지는 막을 예로 들 수 있으며, 다른 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나 연속적으로 조성이 변화한 복수층 구조로 할 수 있다.
에칭 마스크막을 구성하는 막 재료로는 금속을 포함하는 금속막을 이용할 수 있다. 금속을 포함하는 금속막으로는 크롬, 탄탈, 몰리브덴, 티탄, 하프늄, 텅스텐이나 이들의 원소를 포함하는 합금 또는 상기 원소나 상기 합금을 포함하는 재료(예를 들어 상기 원소나 상기 합금을 포함하는 재료에 더하여, 산소, 질소, 규소, 탄소의 적어도 하나를 포함하는 막)로 이루어지는 막을 들 수 있으며, 단층 구조 외, 다른 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나 연속적으로 조성이 변화한 복수층 구조로 할 수 있다.
에칭 마스크층은 기판이나 다른 층에 데미지를 주지 않고, 드라이 에칭 또는 웨트 에칭에 의해 박리할 수 있는 것이 바람직하다.
에칭 마스크막의 기판이나 다른 층에 대한 에칭 선택비(에칭 마스크막의 에 칭속도/기판이나 다른 층의 에칭속도)는 1/5 이하인 것이 바람직하다.
에칭 마스크막을 형성한 기판의 시트저항은 500Ω/□ 이하인 것이 바람직하다. 그 이유는 에칭 마스크막에 접하여 형성되는 레지스트막을 전자선 묘화할 때에 챠지 업하지 않을 정도로 도전성을 갖는 포토마스크 블랭크로 하기 위함이다.
위상 시프트막은 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
위상 시프트막으로는 예를 들어 규소를 포함하는 규소 함유막을 이용할 수 있다. 규소 함유막으로는 규소막이나 규소와 크롬, 탄탈, 몰리브덴, 티탄, 하프늄, 텅스텐의 금속을 포함하는 금속실리사이드막, 또한 규소막이나 금속실리사이드막에 산소, 질소, 탄소의 적어도 하나를 포함하는 막을 들 수 있다.
위상 시프트막으로는 예를 들어 천이금속실리사이드 산화물, 천이금속실리사이드 질화물, 천이금속실리사이드 산질화물, 천이금속실리사이드 산화탄화물, 천이금속실리사이드 질화탄화물 또는 천이금속실리사이드 산질화탄화물을 주성분으로 하는 막을 이용할 수 있다. 위상 시프트막으로는 예를 들어 몰리브덴계(MoSiON, MoSiN, MoSiO 등), 텅스텐계(WSiON, WSiN, WSiO 등), 실리콘계(SiN, SiON 등) 등의 하프톤막을 이용할 수 있다.
위상 시프트막으로는 예를 들어 주로 노광광의 위상을 제어하는 위상 조정층과, 주로 노광광의 투과율을 제어하는 기능을 가지는 투과율 조정층과의 2층으로 이루어지는 하프톤막을 이용할 수 있다. 여기에서 투과율 조정층의 재료로는 금속 및 실리콘 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 막, 혹은 그들의 산 화물, 질화물, 산질화물, 탄화물 등을 이용할 수 있고, 구체적으로는 알루미늄, 티탄, 바나듐, 크롬, 지르코늄, 니오브, 몰리브덴, 란탄, 탄탈, 텅스텐, 실리콘, 하프늄에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 재료로 이루어지는 막 또는 이들의 질화물, 산화물, 산질화물, 탄화물 등을 들 수 있다. 또 위상 조정층으로는 산화규소, 질화규소, 산질화규소 등 규소를 모체로 한 박막이 자외영역에서의 노광광에 대하여 비교적 높은 투과율을 얻기 쉽다는 점에서 바람직하다.
상기 차광부는 크롬, 질화크롬, 산화크롬, 질화산화크롬, 산화탄화질화크롬 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
차광막의 재료로서 모든 특성이 뛰어나기 때문이다. 또 차광부의 재료와 에칭 마스크막의 재료를 모두 Cr계 재료로 함으로써 같은 성막장치나 성막실이 하나의 성막장치를 이용하여 차광부 형성용 막과 에칭 마스크막을 성막할 수 있다. 또한 Cr계 재료로 이루어지는 차광부(차광대) 형성 후에, 성막하는 Cr계 재료로 이루어지는 에칭 마스크막을 외주 영역의 차광부 상면에도 형성함으로써 에칭 마스크막을 Cr계 재료로 이루어지는 차광부(차광대)의 반사 방지막으로서 이용 가능하게 되기 때문에 바람직하다.
상기 차광부를 구성하는 막 재료로는 예를 들어 크롬단체나, 크롬에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 포함하는 것(Cr을 포함하는 재료) 등의 재료를 이용할 수 있다. 상기 차광부의 막 구조로는 상기 막 재료로 이루어지는 단층, 복수층 구조로 할 수 있다. 복수층 구조에서는 다른 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나, 연속적으로 조성이 변화한 막 구조로 할 수 있 다.
복수층 구조의 경우 구체적으로는 예를 들어 산화탄화질화크롬(CrOCN막)으로 이루어지는 이면 반사 방지층(예를 들어 10∼20nm의 막 두께를 갖는다)과, 산화질화크롬(CrON막)으로 이루어지는 차광층(예를 들어 25∼60nm의 막 두께를 갖는다)과, 산화탄화질화크롬(CrOCN막)으로 이루어지는 반사 방지막(예를 들어 15∼30nm의 막 두께를 갖는다)의 적층막이다.
상기 차광부를 구성하는 막의 합계 막 두께는 50nm부터 100nm인 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면 차광부(차광대)에 광학농도를 충분히 부여할 수 있다.
상기 차광부는 탄탈을 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 이유는 불필요하게 된 Cr계 재료로 이루어지는 에칭 마스크막을 염소계 가스로 드라이 에칭하여 제거할 때에 Ta계 재료로 이루어지는 차광부(차광대)를 보호할 필요가 없기 때문이다.
상기 차광부를 구성하는 막 재료로는 예를 들어 탄탈단체나 탄탈에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 포함하는 것(Ta를 포함하는 재료) 등의 재료를 이용할 수 있다. 상기 차광부의 막 구조로는 상기 막 재료로 이루어지는 단층, 복수층 구조로 할 수 있다. 복수층 구조에서는 다른 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나 연속적으로 조성이 변화한 막 구조로 할 수 있다.
복수층 구조의 경우 구체적으로는 예를 들어 질화탄탈(TaN막)로 이루어지는 차광층(예를 들어 40∼80nm의 막 두께를 갖는다)과, 산화탄탈(TaO막)로 이루어지는 반사 방지막(예를 들어 10∼30nm의 막 두께를 갖는다)의 적층막이다.
상기 차광부를 구성하는 막의 합계 막 두께는 50nm부터 100nm인 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면 차광부(차광대)에 광학 농도를 충분히 부여할 수 있다.
상기 에칭 마스크막은 크롬, 질화크롬, 산화크롬, 질화산화크롬, 산화탄화질화크롬 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성된 특정한 에칭 마스크막인 것이 바람직하다. 이 특정한 에칭 마스크막은 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고, 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되어 이들 특성이 뛰어나다.
이 특정한 에칭 마스크막은 불소계 가스로 드라이 에칭되는 기판 혹은 위상 시프트막에 대해 에칭 선택성을 갖고, 얇은 막 두께라도 적어도 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해서 기판(크롬리스 위상 시프트 마스크의 경우) 혹은 위상 시프트막(하프톤 위상 시프트 마스크의 경우)에 전사패턴이 형성되기까지 에칭 마스크로서 기능한다. 에칭 마스크막의 막 두께를 상기 얇은 막 두께로 하는 것으로, 미세한 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 높은 CD정밀도(hp 45nm 이후의 세대에 필요한 CD정밀도)로 기판 상(크롬리스 위상 시프트 마스크의 경우) 혹은 위상 시프트막 상(하프톤 위상 시프트 마스크의 경우)에 형성할 수 있다.
이 특정한 에칭 마스크층을 박막화 할 수 있다. 또 가공 정밀도가 뛰어나다. 또한 에칭 마스크막의 아래에 접하여 형성되는 층이나 기판에 대한 에칭 선택성이 높고 불필요하게 된 에칭 마스크막을 기판이나 다른 층에 데미지를 주지 않고 제거 가능하다.
상기 에칭 마스크막은 예를 들어 크롬단체나 크롬에 산소, 질소, 탄소, 수소로 이루어지는 원소를 적어도 1종을 포함하는 것(Cr을 포함하는 재료) 등의 재료를 이용할 수 있다. 에칭 마스크층의 막 구조로는 상기 막 재료로 이루어지는 단층으로 하는 것이 많지만, 복수층 구조로 할 수도 있다. 또 복수층 구조에서는 다른 조성으로 단계적으로 형성한 복수층 구조나 연속적으로 조성이 변화한 막 구조로 할 수 있다.
에칭 마스크층의 재료로는 상기 중에서도 산화탄화질화크롬(CrOCN)이 응력의 제어성(저응력막을 형성 가능)의 관점에서 바람직하다.
상기 에칭 마스크는 막 두께가 5nm부터 40nm인 것이 바람직하다. 또 더욱 바람직하게는 5nm부터 15nm인 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면 에칭 마스크층의 CD(Critical Dimension)에 대한 피에칭층의 CD 시프트량(에칭 마스크층의 패턴 치수에 대한 피에칭층의 패턴치수의 치수 변화량)이 5nm 미만인 포토마스크를 얻는 것이 가능하게 된다.
상기 에칭 마스크막은 상기 외주 영역의 차광부 상면에도 형성되어 있는 것이 바람직하다. 그 이유는 전술한 바와 같이 Cr계 재료로 이루어지는 차광부(차광대) 형성 후에, 성막하는 Cr계 재료로 이루어지는 에칭 마스크막을 외주 영역의 차광부 상면에도 형성함으로써 에칭 마스크막을 Cr계 재료로 이루어지는 차광부(차광대)의 반사 방지막으로서 이용 가능하게 되기 때문이다.
본 발명의 한 양태에 있어서, 상기 위상 시프트막은 몰리브덴실리사이드, 몰 리브덴실리사이드의 질화물, 몰리브덴실리사이드의 산화물, 몰리브덴실리사이드의 질화산화물 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면 예를 들어 ArF 노광광에 대한 투과율이 3%∼20% 정도의 하프톤 위상 시프트 마스크가 얻어진다.
본 발명의 다른 형태에 있어서,상기 위상 시프트막은 실리콘 산화물 또는 실리콘 산화질화물을 주성분으로 하는 재료로 형성되는 위상 조정층과, 탄탈 또는 탄탈하프늄합금을 주성분으로 하는 투과율 조정층으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성에 따르면 예를 들어 기판 굴입 없이 ArF 노광광에 대한 투과율이 20% 이상인 고투과율 타입의 하프톤 위상 시프트 마스크를 얻는 것이 가능하게 된다.
상기 포토마스크 블랭크를 이용하여 포토마스크를 제작할 수 있는 것은 당연하다.
본 발명의 실시형태에 관련되는 포토마스크의 제조방법은, 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서, 투광성 기판 상면에 노광광을 차광하는 차광막을 형성하는 공정과, 레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 차광막을 드라이 에칭하여 전사패턴 영역의 외주 영역에 차광부를 형성하는 공정과, 상기 공정 후, 투광성 기판 상면에 에칭 마스크막을 성막하는 공정과, 레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로서 상기 투광성 기판의 드라이 에칭을 실시하 여 소정의 위상차를 발생시키는 굴입 깊이로 상기 투광성 기판의 표면에서부터 상기 기판을 파내어 위상 시프트부를 형성하는 공정을 갖는다. 이와 같은 제조방법에 의해서도 마찬가지의 작용효과를 갖는 포토마스크를 좋은 효율의 제조공정으로 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 관련되는 포토마스크의 제조방법은, 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대해 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크의 제조방법으로서, 투광성 기판 상면에 투과하는 노광광에 대해 소정량의 위상변화를 주는 위상 시프트막을 형성하는 공정과, 위상 시프트막 상면에 노광광을 차광하는 차광막을 형성하는 공정과, 레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 차광막을 드라이 에칭하여 전사패턴 영역의 외주 영역에 차광부를 형성하는 공정과, 위상 시프트막 상면에 에칭 마스크막을 성막하는 공정과, 레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과, 에칭 마스크막 패턴을 마스크로서 상기 위상 시프트막의 드라이 에칭을 실시하여 위상 시프트부를 형성하는 공정을 갖는다. 이와 같은 제조방법에 따르면 상기 서술한 제조방법과 마찬가지의 작용효과를 갖는 포토마스크를 좋은 효율의 제조공정으로 얻을 수 있다.
크롬계 박막의 드라이 에칭에는 염소계 가스와 산소가스를 포함하는 혼합가스로 이루어지는 드라이 에칭가스를 이용하는 것이 바람직하다. 이 이유는 크롬과 산소, 질소 등의 원소를 포함하는 재료로 이루어지는 크롬계 박막에 대해서는 상기 드라이 에칭가스를 이용하여 드라이 에칭을 실시함으로써 드라이 에칭 속도를 높일 수 있고, 드라이 에칭 시간의 단축화를 도모할 수 있으며, 단면형상이 양호한 차광성막 패턴을 형성할 수 있기 때문이다. 드라이 에칭가스에 이용하는 염소계 가스로는 예를 들어 Cl2, SiCl4, HCl, CCl4, CHCl3 등을 들 수 있다.
기판의 굴입이나 규소를 포함하는 규소함유막이나 금속실리사이드계 박막의 드라이 에칭에는 예를 들어 SF6, CF4, C2F6, CHF3 등의 불소계 가스, 이들과 He, H2, N2, Ar, C2H4, O2 등의 혼합가스, 혹은 Cl2, CH2Cl2 등의 염소계 가스 또는 이들과 He, H2, N2, Ar, C2H4 등의 혼합가스를 이용할 수 있다.
레지스트는 화학증폭형 레지스트인 것이 바람직하다. 그 이유는 고정밀도의 가공에 적합하기 때문이다.
상술한 기술은 레지스트막 두께 200nm 이하, 더 나아가서는 레지스트막 두께 150nm을 겨냥한 세대의 포토마스크 블랭크에 적용한다.
특히 에칭 마스크막에 전사패턴을 전사하기 위해 사용하는 레지스트는 전자선 묘화용의 레지스트인 것이 바람직하다. 그 이유는 고정밀도의 가공에 적합하기 때문이다.
상술한 기술은 전자선 묘화에 의해 레지스트 패턴을 형성하는 전자선 묘화용의 포토마스크 블랭크에 적용한다.
기판으로는 합성석영기판, CaF2 기판, 소다라임 유리기판, 무알칼리 유리기판, 저열팽창 유리기판, 알루미노실리케이트 유리기판 등을 들 수 있다.
포토마스크 블랭크에는 상기 각종 위상 시프트 마스크 블랭크, 레지스트막 부착 마스크 블랭크가 포함된다.
포토마스크에는 상기의 각종 위상 시프트 마스크가 포함된다. 포토마스크에는 레티클이 포함된다. 위상 시프트 마스크에는 위상 시프트부가 기판의 굴입에 의해서 형성되는 경우를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 설명한다. 또한 각 실시예 중의 차광막이나 에칭 마스크막, 위상 시프트막 등의 각 막은 성막법으로서 스퍼터링법을 이용하고 스퍼터장치로서 DC마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 성막되었다. 단, 본 발명을 실시함에 있어서는 특히 이 성막법이나 성막장치에 한정되는 것은 아니며 RF마그네트론 스퍼터장치 등, 다른 방식의 스퍼터장치를 사용해도 된다.
(실시예 1)
실시예 1은 기판 굴입 타입의 위상 시프터부를 구비하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 1을 참조하여 실시예 1에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 대해서 설명한다.
우선 합성석영으로 이루어지는 기판을 경면(鏡面) 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치×6인치×0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다(도 1(1)).
다음으로 차광성 기판(1)의 표면 상에, CrOCN막(이면 반사 방지층(11)), 및 CrON막(차광층(12))으로 이루어지는 차광부(차광대) 형성용 차광막(13)을 성막했다(도 1(1)). 구체적으로는 우선 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:CO2:N2:He=20:25:10:30[체적%], 압력 0.2[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께 39[nm]의 CrOCN막을 성막했다. 계속해서 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:NO:He=15:10:30[체적%], 압력 0.1[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 CrOCN막의 위에, 막 두께가 17[nm]인 CrON막을 성막했다. 이상의 CrOCN막 및 CrON막은 매엽식(枚葉式) 스퍼터장치를 이용하여 성막된 것이다.
다음으로 차광막(13) 상에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(예를 들어 THMR-IP3500:도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(50)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465nm가 되도록 도포했다(도 1(1)).
다음으로 레지스트막(50)에 대해 레이저 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성했다(도 1(2)).
다음으로 레지스트 패턴(50a)을 마스크로서 차광막(13)의 드라이 에칭을 실시하여 이면 반사 방지층 패턴(11a)과 차광층 패턴(12a)의 적층으로 이루어지는 차광막 패턴(13a)으로 구성되는 차광부(차광대)(13a)를 제작했다(도 1(3)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 잔류한 레지스트 패턴(50a)을 박리 제거했다(도 1(4)).
다음으로 차광부(차광대)(13a)를 제작한 투광성 기판(1)의 표면에, DC마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)을 형성하고, 마스크 블랭크를 제작했다(도 1(5)). 구체적으로는 크롬타깃을 사용하고, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:CO2:N2: He=20:35:10:30[체적%], 압력0.2[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께 14nm의 CrOCN막을 성막했다. 또한 도 1(5)에 나타내는 단계의 것은 마스크 블랭크에 상당한다.
다음으로 재차 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트(PRL009: 후지필름 일렉트로닉스머티리얼즈사 제조)의 레지스트막(51)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 120nm가 되도록 도포했다(도 1(6)).
또한 도 1(6)에 나타내는 단계의 것은 레지스트 부착 마스크 블랭크에 상당한다.
[포토마스크의 제작]
다음으로 레지스트막(51)에 대하여 전자선 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(51a)을 형성했다(도 1(7)).
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 마스크로서 에칭 마스크막(겸 반사 방지 막)(20)의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)의 패턴(20a)을 제작했다(도 1(8)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2: O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 박리한 후(도 1(9)), 에칭 마스크막 패턴(20a)을 마스크로 하고 투광성 기판(1)을 CHF3와 He의 혼합가스를 이용하여 드라이 에칭을 실시하고, 투광성 기판(1)에 굴입부(1a)를 형성하여 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 형성했다(도 1(9)). 이때 180°의 위상차를 얻을 수 있는 깊이(약 170nm)로 기판을 파내었다.
다음으로 재차 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(예를 들어 THMR-IP3500:도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(52)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465nm가 되도록 도포하고, 레이저 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(52a)을 형성했다(도 1(10)). 여기에서 레지스트 패턴(52a)은 차광부(차광대)의 부분을 보호하는 목적으로 형성된다.
다음으로 레지스트 패턴(52a)을 마스크로서 에칭 마스크막 패턴(20a)을 드라이 에칭에 의해서 박리했다(도 1(11)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(52a)을 박리하고 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 1(12)).
이 포토마스크(100)는 CrOCN막(이면 반사 방지층 패턴(11a))과 CrON막(차광층 패턴(12a))으로 이루어지는 차광막 패턴(13a)과, CrOCN막(반사 방지막 패턴(20a))과의 적층으로 구성되는 차광부(차광대)(110)를 갖는다.
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가했다.
그 결과, 실시예 1에 관련되는 포토마스크에서는 에칭 마스크 패턴(20a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 CD 시프트량은 3.5nm이었다.
또 차광부(차광대)(110)의 광학농도는 ArF 노광광(파장193nm)에 있어서 OD=3.1이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한 포토마스크 상에 형성되는 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 해상성에 관해서는 40nm인 위상 시프트막 패턴의 해상이 가능하였다.
이상의 점에서 DRAM hp 45nm 세대, 더 나아가서는 hp 32nm 세대에 적용 가능한 포토마스크를 얻을 수 있었다.
또한 상기 실시예 1의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트를 이용하고 레이저 묘화장치를 이용하여 차광부(차광대)(13a)를 형성하기 위한 레지스트 패턴(50a) 및 형성된 차광부(차광대)를 보호하기 위한 레지스트 패턴(52a)을 제작했지만, 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트를 이용하고 전자선 묘화장치를 이용하여 이들의 레지스트 패턴(50a, 52a)을 제작해도 된다.
또 상기 실시예 1의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 차광막(13)을 드라이 에칭으로 가공하여 차광부(차광대)(13a)를 제작했지만, Cr계 재료의 에칭액을 이용한 웨트 에칭으로 가공해도 된다.
또 상기 실시예 1의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 에칭 마스크막 패턴(20a)을 형성 후, 레지스트 패턴(50a)을 박리 제거했는데,(도 1(8), (9)참조) 이것은 투광성 기판(1)에 굴입부(1a)를 형성할 때, 에칭 마스크막 패턴(20a)의 측벽 높이가 낮은 쪽이 CD정밀도를 보다 높고 마이크로 로딩을 보다 작게 할 수 있어 가공 정밀도가 더욱더 뛰어나기 때문이다. 또한 거기까지 가공 정밀도가 요구되지 않는 포토마스크를 제작할 경우에 있어서는 레지스트 패턴(50a)을 굴입부(1a)가 형성된 후에 박리 제거하도록 해도 된다.
또한 실시예 1의 도 1(7), (10)에 나타내는 공정에 있어서는 레지스트 패턴(51a, 52a)은 기판의 외주 영역의 차광부(차광대)를 보호할 목적에 더하여 필요에 따라서 큰 면적의 차광부 패치, 투과율 제어를 실시하기 위한 제브라 패턴을 형성하고, 보호할 목적으로 형성할 수 있다.
(실시예 2)
실시예 2는 기본적으로 기판을 파내지 않고 하프톤형 위상 시프트막에 의해서 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 2를 참조하여 실시예 2에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 대해서 설명한다.
우선 합성석영으로 이루어지는 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치×6인치×0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다(도 2(1)).
다음으로 투광성 기판(1)의 표면 상에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합타깃(Mo:Si=1:9[원자%])을 이용하여 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2=10:90[체적%], 압력 0.3[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께 69[nm]의 MoSiN계 반투광성의 위상 시프트막(30)을 성막했다(도 2(1)). 이때 위상 시프트막(30)의 막 두께는 180°의 위상차를 얻을 수 있도록 조정했다. ArF 노광광(파장 193nm)에 대한 투과율은 6%이었다.
다음으로 위상 시프트막(30)의 위에, CrOCN막(이면 반사 방지층(11)) 및 CrN막(차광층(12))으로 이루어지는 차광부(차광대) 형성용의 차광막(13)을 성막했다(도 2(1)). 구체적으로는 우선 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:CO2:N2:He=20:35:5:30[체적%], 압력 0.2[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써, 막 두께 30[nm]의 CrOCN막을 성막했다. 계속해서 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2=25:5[체적%], 압력 0.1[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 CrOCN막 위에, 막 두께가 4[nm]의 CrN막을 성막했다. 이상의 CrOCN막 및 CrN막은 매엽 스퍼터장치를 이용하여 성막된 것이 다.
다음으로 차광막(13) 위에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(예를 들어 THMR-IP3500:도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(50)을 스핀코트법에 의해서 막 두께가 465nm가 되도록 도포했다(도 2(1)).
다음으로 레지스트막(50)에 대해 레이저 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성했다(도 2(2)).
다음으로 레지스트 패턴(50a)을 마스크로서 차광막(13)의 드라이 에칭을 실시하여 이면 반사 방지층 패턴(11a)과 차광층 패턴(12a)의 적층으로 이루어지는 차광막 패턴(13a)으로 구성되는 차광부(차광대)(13a)를 제작했다(도 2(3)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 잔류한 레지스트 패턴(50a)을 박리 제거했다(도 2(4)).
다음으로 투광성 기판(1) 상의 위상 시프트막(30)의 상면의 외주 영역에 위상 시프트막(30)과 접하여 차광부(차광대)(13a)를 제작한 기판의 표면에, DC마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)을 형성해 마스크 블랭크를 제작했다(도 2(5)). 구체적으로는 크롬타깃을 사용하고, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:CO2:N2:He-20:35:10:30[체적%], 압력 0.2[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께 14nm인 CrOCN막을 성막했다.
또한 도 2(5)에 나타내는 단계의 것은 마스크 블랭크에 상당한다.
다음으로 재차 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트(PRL009: 후지필름 일렉트로닉스머티리얼즈사 제조)의 레지스트막(51)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 120nm가 되도록 도포했다(도 2(6)).
또한 도 2(6)에 나타내는 단계의 것은 레지스트 부착 마스크 블랭크에 상당한다.
[포토마스크의 제작]
다음으로 레지스트막(51)에 대해, 전자선 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(51a)을 형성했다(도 2(7)).
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 마스크로서 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)의 패턴(20a)을 제작했다(도 2(8)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 박리한 후(도 2(9)), 에칭 마스크막 패턴(20a)을 마스크로 하고 위상 시프트막(30)을 SF6와 He의 혼합가스를 이용하여 드라이 에칭을 실시해 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성했다(도 2(9)).
다음으로 재차 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(예를 들어 THMR-IP3500:도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(52)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465nm가 되도록 도포하고, 레이저 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(52a)을 형성했다(도 2(10)). 여기에서 레지스트 패턴(52a)은 차광부(차광대)의 부분을 보호하는 목적으로 형성된다.
다음으로 레지스트 패턴(52a)을 마스크로서 에칭 마스크막 패턴(20a)을 드라이 에칭에 의해서 박리했다(도 2(11)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(52a)을 박리하고 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 2(12)).
이 포토마스크(100)는 CrOCN막(이면 반사 방지층 패턴(11a))과 CrON막(차광층 패턴(12a))으로 이루어지는 차광막 패턴(13a)과, CrOCN막(반사 방지막 패턴(20a))과의 적층으로 구성되는 차광부(차광대)(110)를 갖는다.
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가했다.
그 결과, 실시예 2에 관련되는 포토마스크에서는 에칭 마스크 패턴(20a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 MoSiN계 하프톤 위상 시프트막 패턴(위상 시프트부)(30a)의 CD 시프트량은 3nm이었다.
또 차광부(차광대)(110)의 광학농도 OD=3.1이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한 포토마스크 상에 형성되는 전사패턴의 해상성에 관해서는 40nm의 MoSiN계 하프톤 위상 시프트막 패턴(30a)의 해상이 가능했다.
이상의 점에서 DRAM hp 45nm 세대, 더 나아가서는 hp 32nm 세대에 적합한 포토마스크를 얻을 수 있었다.
또한 상기 실시예 2의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트를 이용하고 레이저 묘화장치를 이용하여 차광부(차광대)(13a)를 형성하기 위한 레지스트 패턴(50a) 및 형성된 차광부(차광대)를 보호하기 위한 레지스트 패턴(52a)을 제작했지만, 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트를 이용하고 전자선 묘화장치를 이용하여 이들의 레지스트 패턴(50a, 52a)을 제작해도 된다.
또 상기 실시예 2의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 차광막(13)을 드라이 에칭으로 가공하여 차광부(차광대)(13a)를 제작했지만, Cr계 재료의 에칭액을 이용한 웨트 에칭으로 가공해도 된다.
또 상기 실시예 2의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 에칭 마스크막 패턴(20a)을 형성 후, 레지스트 패턴(50a)을 박리 제거했지만(도 2(8), (9)참조), 이것은 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성할 때, 에칭 마스크막 패턴(20a)의 측벽 높이가 낮은 쪽이 CD정밀도를 보다 높고 마이크로 로딩을 보다 작게 할 수 있어 가공 정밀도가 더욱더 뛰어나기 때문이다. 또한 거기까지 가공 정밀도가 요구되지 않는 포토마스크를 제작하는 경우에 있어서는 레지스트 패턴(50a)을 위상 시프트막 패턴(30a)이 형성된 후에 박리 제거하도록 해도 된다.
(실시예 3)
실시예 3은 기판 굴입 타입의 위상 시프터부를 구비하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법으로서, 차광막에 탄탈(Ta)을 주성분으로 하는 재료를 사용한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 3을 참조하여 실시예 3에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 대해서 설명한다.
우선, 합성석영으로 이루어지는 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치×6인치×0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다(도 3(1)).
다음으로 투광성 기판(1)의 표면 상에, 질화탄탈(TaN)층(14)과 산화탄탈(TaO)층(15)이 적층된 2층 구조의 차광막(16)을 DC마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 성막했다(도 3(1)). 구체적으로는 Ta타깃을 사용하고, 도입가스 및 그 유량:Xe=11sccm, N2=15sccm, 스퍼터 전력:1.5kW의 조건으로 막 두께 45[nm]의 질화탄탈(TaN)로 이루어지는 층을 형성했다. 다음으로 같은 Ta타깃을 사용하고, 도입가스 및 그 유량:Ar=58sccm, O2=32.5sccm, 스퍼터 전력:0.7kW의 조건으로 막 두께 10[nm]의 산화탄탈(TaO)로 이루어지는 층을 형성했다.
다음으로 차광막(16) 위에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(예를 들 어 THMR-IP3500:도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(50)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465nm가 되도록 도포했다(도 3(1)).
다음으로 레지스트막(50)에 대해 레이저 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성했다(도 3(2)).
다음으로 레지스트 패턴(50a)을 마스크로서 차광막(16)의 드라이 에칭을 실시하여 질화탄탈(TaN)층 패턴(14a)과 산화탄탈(TaO)층 패턴(15a)의 적층으로 이루어지는 차광막 패턴(16a)으로 구성되는 차광부(차광대)(16a)를 제작했다(도 3(3)). 이 때 산화탄탈(TaO)층(15)의 드라이 에칭가스로서 CHF3와 He의 혼합가스를 이용했다. 질화탄탈(TaN)층(14)의 드라이 에칭가스로서 Cl2가스를 이용했다.
다음으로 잔류한 레지스트 패턴(50a)을 약액에 의해 박리 제거했다(도 3(4)).
다음으로 차광부(차광대)(16a)를 제작한 투광성 기판(1)의 표면에, DC마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)을 형성해 마스크 블랭크를 제작했다(도 3(5)). 구체적으로는 크롬타깃을 사용하고, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:CO2:N2:He=20:35:10:30 [체적%], 압력 0.2[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께가 12nm인 CrOCN막을 성막했다. 또한 도 3(5)에 나타내는 단계의 것은 마스크 블랭크에 상당한다.
다음으로 재차 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트(PRL009:후지필름 일렉트로닉스머티리얼즈사 제조)의 레지스트막(51)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 120nm가 되도록 도포했다(도 3(6)). 또한 도 3(6)에 나타내는 단계의 것은 레지스트 부착 마스크 블랭크에 상당한다.
[포토마스크의 제작]
다음으로 레지스트막(51)에 대해 전자선 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(51a)을 형성했다(도 3(7)).
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 마스크로서 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)의 패턴(20a)을 제작했다(도 3(8)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 박리한 후(도 3(9)), 에칭 마스크막 패턴(20a)을 마스크로 하고 투광성 기판(1)을 CHF3와 He의 혼합가스를 이용하여 드라이 에칭을 실시해 투광성 기판(1)에 굴입부(1a)를 형성하여 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 형성했다(도 3(9)). 이때 180°의 위상차를 얻을 수 있는 깊이(약 170nm)로 기판을 파내었다.
다음으로 전사영역 내 및 전사영역 외의 에칭 마스크막 패턴(20a)을 드라이 에칭에 의해서 박리했다(도 3(10)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가 스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 1(10)).
이 포토마스크(100)는 질화탄탈(TaN)층 패턴(14a)과 산화탄탈(TaO)층 패턴(15a)의 적층으로 이루어지는 차광막 패턴(16a)으로 구성되는 차광부(차광대)(16a)를 갖는다.
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가했다.
그 결과, 실시예 3에 관련되는 포토마스크에서는 에칭 마스크 패턴(20a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 CD 시프트량은 3.2nm이었다.
또 차광부(차광대)(16a)의 광학농도는 OD=3 이상이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한 포토마스크 상에 형성되는 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 해상성에 관해서는 40nm의 위상 시프트막 패턴의 해상이 가능하였다.
이상의 점에서 DRAM hp 45nm 세대, 더 나아가서는 hp 32nm 세대에 적용 가능한 포토마스크를 얻을 수 있었다.
또한 상기 실시예 3의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트를 이용하고 레이저 묘화장치를 이용하여 차광부(차광대)(16a)를 형성하기 위한 레지스트 패턴(50a)을 제작했지만, 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트를 이용하고 전자선 묘화장치를 이용하여 레지스트 패턴(50a)을 제작해도 된다.
또 상기 실시예 3의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 차광막(16)을 드라이 에칭으로 가공하여 차광부(차광대)(16a)를 제작했지만, Cr계 재료의 에칭액을 이용한 웨트 에칭으로 가공해도 된다.
또 상기 실시예 3의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 에칭 마스크막 패턴(20a)을 형성 후, 레지스트 패턴(50a)을 박리 제거했는데(도 3(8), (9)참조), 이것은 투광성 기판(1)에 굴입부(1a)를 형성할 때, 에칭 마스크막 패턴(20a)의 측벽 높이가 낮은 쪽이 CD정밀도를 보다 높고 마이크로 로딩을 보다 작게 할 수 있어 가공 정밀도가 더욱더 뛰어나기 때문이다. 또한 거기까지 가공 정밀도가 요구되지 않는 포토마스크를 제작하는 경우에 있어서는 레지스트 패턴(50a)을 굴입부(1a)가 형성된 후에 박리 제거하도록 해도 된다.
또한 실시예 3의 도 3(7)에 나타내는 공정에 있어서는 레지스트 패턴(51a)은 기판의 외주 영역의 차광부(차광대)를 보호하는 목적에 더하여 필요에 따라서 큰 면적의 차광부 패치, 투과율 제어를 실시하기 위한 제브라 패턴을 형성하여 보호하는 목적으로 형성할 수 있다.
(실시예 4)
실시예 4는 기본적으로 기판을 파내지 않고, 하프톤형 위상 시프트막에 의해서 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토 마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 있어서, 차광막에 탄탈(Ta)을 주성분으로 하는 재료를 사용한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 4를 참조하여 실시예 4에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 대해서 설명한다.
우선 합성석영으로 이루어지는 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치×6인치×0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다(도 4(1)).
다음으로 투광성 기판(1)의 표면 상에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합타깃(Mo:Si=1:9[원자%])을 이용하여 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2=10:90[체적%], 압력 0.3[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께 69[nm]의 MoSiN계의 반투광성의 위상 시프트막(30)을 성막했다(도 4(1)). 이때 위상 시프트막(30)의 막 두께는 180°의 위상차가 얻어지도록 조정했다. ArF 노광광(파장 193nm)에 대한 투과율은 6%이었다.
다음으로 위상 시프트막(30) 상에, 질화탄탈(TaN)층(14)과 산화탄탈(TaO)층(15)이 적층된 2층 구조의 차광막(16)을 DC마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 성막했다(도 4(1)). 구체적으로는 Ta타깃을 사용하고, 도입가스 및 그 유량:Xe=11sccm, N2=15sccm, 스퍼터 전력:1.5kW의 조건으로 막 두께 31[nm]의 질화탄탈(TaN)로 이루어지는 층을 형성했다. 다음으로 같은 Ta타깃을 사용하고, 도입가 스 및 그 유량:Ar=58sccm, O2=32.5sccm, 스퍼터 전력:0.7kW의 조건으로 막 두께 10[nm]의 산화탄탈(TaO)로 이루어지는 층을 형성했다.
다음으로 차광막(16) 위에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(예를 들어 THMR-IP3500:도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(50)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465nm로 이루어지도록 도포했다(도 4(1)).
다음으로 레지스트막(50)에 대해, 레이저 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성했다(도 4(2)).
다음으로 레지스트 패턴(50a)을 마스크로서 차광막(16)의 드라이 에칭을 실시하여 질화탄탈(TaN)층 패턴(14a)(도 4(3))과 산화탄탈(TaO)층 패턴(15a)의 적층으로 이루어지는 차광막 패턴(16a)으로 구성되는 차광부(차광대)(16a)를 제작했다(도 4(4)). 이때 산화탄탈(TaO)층(15)의 드라이 에칭가스로서 CHF3와 He의 혼합가스를 이용했다. 질화탄탈(TaN)층(14)의 드라이 에칭가스로서 Cl2가스를 이용했다.
다음으로 잔류한 레지스트 패턴(50a)을 약액에 의해 박리 제거했다(도 4(5)).
다음으로 투광성 기판(1) 상의 위상 시프트막(30)의 상면의 외주 영역에 위상 시프트막(30)과 접하여 차광부(차광대)(16a)를 제작한 기판의 표면에, DC마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)을 형성해 마스크 블랭크를 제작했다(도 4(5)). 구체적으로는 크롬타깃을 사용하고, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:CO2:N2:He=20:35:10:30[체적%], 압력0.2[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께가 10nm인 CrOCN막을 성막했다.
또한 도 4(5)에 나타내는 단계의 것은 마스크 블랭크에 상당한다.
다음으로 재차 전사선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트(PRL009: 후지필름 일렉트로닉스머티리얼즈사 제조)의 레지스트막(51)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 120nm가 되도록 도포했다(도 4(6)).
또한 도 4(6)에 나타내는 단계의 것은 레지스트 부착 마스크 블랭크에 상당한다.
[포토마스크의 제작]
다음으로 레지스트막(51)에 대해 전자선 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(51a)을 형성했다(도 4(7)).
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 마스크로서 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)의 패턴(20a)을 제작했다(도 4(8)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 박리한 후(도 4(9)), 에칭 마스크막 패턴(20a)을 마스크로 하고, 위상 시프트막(30)을 SF6와 He의 혼합가스를 이용하여 드 라이 에칭을 실시해 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성했다(도 4(9)).
다음으로 전사영역 내 및 전사영역 외의 에칭 마스크막 패턴(20a)을 드라이 에칭에 의해서 박리했다(도 4(10)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 4(10)).
이 포토마스크(100)는 질화탄탈(TaN)층 패턴(14a)과 산화탄탈(TaO)층 패턴(15a)의 적층으로 이루어지는 차광막 패턴(16a)으로 구성되는 차광부(차광대)(16a)를 갖는다.
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가했다.
그 결과, 실시예 4에 관련되는 포토마스크에서는 에칭 마스크 패턴(20a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 MoSiN계 하프톤 위상 시프트막 패턴(위상 시프트부)(30a)의 CD 시프트량은 3nm이었다.
또 차광부(차광대)(16a)의 광학농도 OD=3.1이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한 포토마스크 상에 형성되는 전사패턴의 해상성에 관해서는 40nm의 MoSiN계 하프톤 위상 시프트막 패턴(30a)의 해상이 가능했다.
이상의 점에서 DRAM hp 45nm 세대, 더 나아가서는 hp 32nm 세대에 적합한 포토마스크를 얻을 수 있었다.
또한 상기 실시예 4의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트를 이용하고 레이저 묘화장치를 이용하여 차광부(차광대)(16a)를 형성하기 위한 레지스트 패턴(50a)을 제작했지만, 전자선 묘화(노광)용 화학 증폭형 포지티브 레지스트를 이용하고 전자선 묘화장치를 이용하여 레지스트 패턴(50a)을 제작해도 된다.
또 상기 실시예 4의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 차광막(16)을 드라이 에칭으로 가공하여 차광부(차광대)(16a)를 제작했지만, Cr계 재료의 에칭액을 이용하여 웨트 에칭으로 가공해도 된다.
또 상기 실시예 4의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 에칭 마스크막 패턴(20a)을 형성 후, 레지스트 패턴(50a)을 박리 제거했는데(도 4(8), (9)참조), 이것은 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성할 때, 에칭 마스크막 패턴(20a)의 측벽 높이가 낮은 쪽이 CD정밀도를 보다 높고 마이크로 로딩을 보다 작게 할 수 있어 가공 정밀도가 더욱더 뛰어나기 때문이다. 또한 거기까지 가공 정밀도가 요구되지 않는 포토마스크를 제작하는 경우에 있어서는 레지스트 패턴(50a)을 위상 시프트막 패턴(30a)이 형성된 후에 박리 제거하도록 해도 된다.
(실시예 5)
실시예 5는 하프톤형 위상 시프트막을 구비하고, 또한 기판을 파내는 것으로 고투과율의 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 5를 참조하여 실시예 5에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 대해서 설명한다.
우선, 합성석영으로 이루어지는 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치×6인치×0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다(도 5(1)).
다음으로 투광성 기판(1)의 표면 상에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합타깃(Mo:Si=1:9[원자%])을 이용하여 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2=10:90[체적%], 압력 0.3[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께 38[nm]의 MoSiN계의 반투광성의 위상 시프트막(31)을 성막했다(도 5(1)). 이때 위상 시프트막(31)의 막 두께는 ArF 노광광(파장 193nm)에 대한 투과율이 20%가 되도록 조정했다.
다음으로 위상 시프트막(31) 상에, CrOCN막(이면 반사 방지층(11)), 및 CrN막(차광층(12))으로 이루어지는 차광부(차광대) 형성용의 차광막(13)을 성막했다(도 5(1)).
구체적으로는 우선, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:CO2:N2:He=20:35:5:30[체적%], 압력 0.2[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께 30[nm]의 CrOCN막을 성막했다. 계속해서 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2=25:5[체적%], 압력 0.1[Pa]) 중에서 반 응성 스퍼터링을 실시함으로써 CrOCN 막 위에, 막 두께가 4[nm]인 CrN막을 성막했다. 이상의 CrOCN막 및 CrN막은 매엽 스퍼터장치를 이용하여 성막된 것이다.
다음으로 차광막(13) 위에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(예를 들어 THMR-IP3500: 도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(50)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465nm가 되도록 도포했다(도 5(1)).
다음으로 레지스트막 (50)에 대해 레이저 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성했다(도 5 (2)).
다음으로 레지스트 패턴(50a)을 마스크로서 차광막(13)의 드라이 에칭을 실시하여 이면 반사 방지층 패턴(11a)과 차광층 패턴(12a)의 적층으로 이루어지는 차광막 패턴(13a)으로 구성되는 차광부(차광대)(13a)를 제작했다(도 5(3)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 잔류한 레지스트 패턴(50a)을 약액에 의해 박리 제거했다(도 5(4)).
다음으로 투광성 기판(1) 상의 위상 시프트막(31)의 상면의 외주 영역에 위상 시프트막(31)과 접하여 차광부(차광대)(13a)를 제작한 기판의 표면에, DC마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)을 형성해 마스크 블랭크를 제작했다(도 5(5)). 구체적으로는 크롬타깃을 사용하고, 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위 기(Ar:CO2:N2:He=20:35:10:30[체적%], 압력 0.2[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께가 14nm인 CrOCN막을 성막했다.
또한 도 5(5)에 나타내는 단계의 것은 마스크 블랭크에 상당한다.
다음으로 재차 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트(PRL009: 후지필름 일렉트로닉스머티리얼즈사 제조)의 레지스트막(51)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 120nm가 되도록 도포했다(도 5(6)).
또한 도 5(6)에 나타내는 단계의 것은 레지스트 부착 마스크 블랭크에 상당한다.
[포토마스크의 제작]
다음으로 레지스트 막(51)에 대해, 전자선 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(51a)을 형성했다(도 5(7)).
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 마스크로서 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)의 패턴(20a)을 제작했다(도 5(8)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 박리한 후(도 5(9)), 에칭 마스크막 패턴(20a)을 마스크로 하고 위상 시프트막(31) 및 투광성 기판(1)을 CHF3와 He의 혼합가스를 이용하여 드라이 에칭을 순차 실시해 위상 시프트막 패턴(31a) 및 투광성 기판(1)에 굴입부(1a)를 각각 형성하고, 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 형성했다(도 5(9)). 이때 위상 시프트막 패턴(31a)과 투광성 기판(1)의 굴입부(1a)를 합하여 180°의 위상차를 얻을 수 있는 깊이(구체적으로는 76nm의 깊이)로 기판을 파내었다.
다음으로 재차 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(예를 들어 THMR-IP3500: 도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(50)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465nm가 되도록 도포하고, 레이저 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(52a)을 형성했다(도 5(10)). 여기에서 레지스트 패턴(52a)은 차광부(차광대)의 부분을 보호하는 목적으로 형성된다.
다음으로 레지스트 패턴(52a)을 마스크로서 에칭 마스크막 패턴(20a)을 드라이 에칭에 의해서 박리했다(도 5(11)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(52a)을 박리하고, 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 5(12)).
이 포토마스크(100)는 CrOCN막(이면 반사 방지층 패턴(11a))과 CrON막(차광층 패턴(12a))으로 이루어지는 차광막 패턴(13a)과, CrOCN막(반사방지막 패턴(20a))과의 적층으로 구성되는 차광부(차광대)(110)를 갖는다.
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가했다.
그 결과, 실시예 5에 관련되는 포토마스크에서는 에칭 마스크 패턴(20a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 위상 시프트막 패턴(31a) 및 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 CD 시프트량은 3.5nm이었다.
또 차광부(차광대)(110)의 광학농도는 OD=3.5 이상이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한 포토마스크 상에 형성되는 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 해상성에 관해서는 40nm의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 해상이 가능했다.
이상의 점에서 DRAM hp 45nm 세대, 더 나아가서는 hp 32nm 세대에 적용 가능한 포토마스크를 얻을 수 있었다.
또한 상기 실시예 5의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트를 이용하고 레이저 묘화장치를 이용하여 차광부(차광대)(13a)를 형성하기 위한 레지스트 패턴(50a) 및 형성된 차광부(차광대)를 보호하기 위한 레지스트 패턴(52a)을 제작했지만, 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트를 이용하고 전자선 묘화장치를 이용하여 이들의 레지스트 패턴(50a, 52a)을 제작해도 된다.
또 상기 실시예 5의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 차광막(13)을 드라이 에칭으로 가공하여 차광부(차광대)(13a)를 제작했지만, Cr계 재료의 에칭액을 이용한 웨트 에칭으로 가공해도 된다.
또 상기 실시예 5의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 에칭 마스크막 패턴(20a)을 형성 후, 레지스트 패턴(51a)을 박리 제거했는데(도 5(8), (9)참조), 이것은 투광성 기판(1)에 굴입부(1a)를 형성할 때, 에칭 마스크막 패턴(20a)의 측벽 높이가 낮은 쪽이 CD정밀도를 보다 높고 마이크로 로딩을 보다 작게 할 수 있어 가공 정밀도가 더욱더 뛰어나기 때문이다. 또한 거기까지 가공 정밀도가 요구되지 않는 포토마스크를 제작하는 경우에 있어서는 레지스트 패턴(50a)을 굴입부(1a)가 형성된 후에 박리 제거하도록 해도 된다.
또한 실시예 5의 도 5(7), (10)에 나타내는 공정에 있어서는 레지스트 패턴(51a, 52a)은 기판의 외주 영역의 차광부(차광대)를 보호하는 목적에 더하여 필요에 따라서 큰 면적의 차광부 패치, 투과율 제어를 실시하기 위한 제브라 패턴을 형성하고 보호할 목적으로 형성할 수 있다.
(실시예 6)
실시예 6은 기판 굴입이 없는 타입이며, 또한 고투과율의 하프톤형 위상 시프트막을 구비하는 것으로 고투과율의 위상 시프트부를 형성하는 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 6을 참조하여 실시예 6에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 대해서 설명한다.
우선, 합성석영으로 이루어지는 기판을 경면 연마하여 소정의 세정을 실시함으로써 6인치×6인치×0.25인치의 투광성 기판(1)을 얻었다(도 6(1)).
다음으로 투광성 기판(1)의 표면 상에, DC마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 TaHf로 이루어지는 투과율 조정층(32)과 SiON으로 이루어지는 위상 조정층(33)의 적층막으로 이루어지는 고투과율 타입의 하프톤 위상 시프트막(34)을 형성했다. 구체적으로는 Ta:Hf=80:20(원자%비)의 타깃을 이용하여 Ar을 스퍼터링 가스로서 탄탈 및 하프늄으로 이루어지는 막(TaHf막: 막 중의 Ta와 Hf의 원자%비는 약 80:20)(32)을 12nm의 막 두께로 형성하고, 다음으로 Si타깃을 이용하여 아르곤(Ar), 질소(N2) 및 산소(O2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2:O2=20:57:23[체적%]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께 112[nm]의 SiON(33)을 성막했다(도 6(1)). 이때 위상 시프트막(34)은 ArF 노광광(파장 193nm)에 대해서 180°의 위상차를 얻을 수 있도록 각 층의 두께를 조정했다. 위상 시프트막(34)의 투과율은 ArF 노광광(파장193n)에 대해서 20%로 고투과율이었다.
다음으로 위상 시프트막(34) 상에, CrOCN막(이면 반사 방지층(11)) 및 CrN막(차광층(12))으로 이루어지는 차광부(차광대) 형성용의 차광막(13)을 성막했다(도 6(1)).
구체적으로는 우선 아르곤(Ar)과 이산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:CO2:N2:He=20:35:5:30[체적%], 압력0.2[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께 30[nm]의 CrOCN막을 성막했다. 계속해서 아르 곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2=25:5[체적%], 압력 0.1[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 CrOCN막 위에 막 두께가 4[nm]인 CrN막을 성막했다. 이상의 CrOCN막 및 CrN막은 매엽 스퍼터장치를 이용하여 성막된 것이다.
다음으로 차광막(13) 위에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(예를 들어 THMR-IP3500:도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(50)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465nm가 되도록 도포했다(도 6(1)).
다음으로 레지스트막(50)에 대해, 레이저 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성했다(도 6(2)).
다음으로 레지스트 패턴(50a)을 마스크로서 차광막(13)의 드라이 에칭을 실시하여 이면 반사 방지층 패턴(11a)과 차광층 패턴(12a)의 적층으로 이루어지는 차광막 패턴(13a)으로 구성되는 차광부(차광대)(13a)를 제작했다(도 6(3)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 잔류한 레지스트 패턴(50a)을 약액에 의해 박리 제거했다(도 6(4)).
다음으로 투광성 기판(1) 상의 위상 시프트막(34)의 상면의 외주 영역에 위상 시프트막(34)과 접하여 차광부(차광대)(13a)를 제작한 기판의 표면에, DC마그네트론 스퍼터장치를 이용하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)을 형성해 마스크 블랭크를 제작했다(도 6(5)). 구체적으로는 크롬타깃을 사용하고 아르곤(Ar)과 이 산화탄소(CO2)와 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:CO2:N2:He=20:35:10:30[체적%], 압력 0.2[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께가 14nm인 CrOCN막을 성막했다.
또한 도 6(5)에 나타내는 단계의 것은 마스크 블랭크에 상당한다.
다음으로 재차 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트(PRL009: 후지필름 일렉트로닉스머티리얼즈사 제조)의 레지스트막(51)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 120nm가 되도록 도포했다(도 6(6)).
또한 도 6(6)에 나타내는 단계의 것은 레지스트 부착 마스크 블랭크에 상당한다.
[포토마스크의 제작]
다음으로 레지스트막(51)에 대해 전자선 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(51a)을 형성했다(도 6(7)).
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 마스크로서 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)(20)의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막(겸 반사 방지막)의 패턴(20a)을 제작했다(도 6(8)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 박리한 후(도 6(9)), 에칭 마스크막 패턴(20a)을 마스크로 하고, SiON으로 이루어지는 위상 조정층(33)을 SF6와 He의 혼합 가스를 이용하여 드라이 에칭을 실시해 위상 조정층 패턴(33a)을 형성했다(도 6(9)). 또한 TaHf로 이루어지는 투과율 조정층(32)을 에칭 마스크 패턴(20a) 등을 마스크로 하고 Cl2가스를 이용하여 드라이 에칭을 실시해 위상 조정층 패턴(33a)을 형성하고, 위상 시프트막 패턴(34a)을 형성했다(도 6(9)).
다음으로 재차 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(예를 들어 THMR-IP3500:도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(52)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465nm가 되도록 도포하고, 레이저 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(52a)을 형성했다(도 6(10)). 여기에서 레지스트 패턴(52a)은 차광부(차광대)의 부분을 보호하는 목적으로 형성된다.
다음으로 레지스트 패턴(52a)을 마스크로서 에칭 마스크막 패턴(20a)을 드라이 에칭에 의해서 박리했다(도 6(11)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(52a)을 박리하고, 소정의 세정을 실시하여 포토마스크(100)를 얻었다(도 6(12)).
이 포토마스크(100)는 CrOCN막(이면 반사 방지층 패턴(11a))과 CrON막(차광층 패턴(12a))으로 이루어지는 차광막 패턴(13a)과, CrOCN막(반사 방지막 패턴(20a))과의 적층으로 구성되는 차광부(차광대)(110)를 갖는다.
[평가]
상기에서 얻어진 포토마스크를 평가했다.
그 결과, 실시예 6에 관련되는 포토마스크에서는 에칭 마스크 패턴(20a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 하프톤 위상 시프트막 패턴(위상 시프트부)(34a)의 CD 시프트량은 3nm이었다.
또 차광부(차광대)(110)의 광학농도 OD=3.1이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
또한 포토마스크 상에 형성되는 전사패턴의 해상성에 관해서는 40nm의 하프톤 위상 시프트막 패턴(34a)의 해상이 가능했다.
이상의 점에서 DRAM hp 45nm 세대, 더 나아가서는 hp 32nm 세대에 적합한 포토마스크를 얻을 수 있었다.
또한 상기 실시예 6의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트를 이용하고, 레이저 묘화장치를 이용하여 차광부(차광대)(13a)를 형성하기 위한 레지스트 패턴(50a) 및 형성된 차광부(차광대)를 보호하기 위한 레지스트 패턴(52a)을 제작했지만, 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트를 이용하고 전자선 묘화장치를 이용하여 이들의 레지스트 패턴 (50a, 52a)을 제작해도 된다.
또 상기 실시예 6의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 차광막(13)을 드라이 에칭으로 가공하여 차광부(차광대)를 제작했는데, Cr계 재료의 에칭액을 이용한 웨트 에칭으로 가공해도 된다.
또 상기 실시예 6의 포토마스크의 제조 프로세스에서는 에칭 마스크막 패 턴(20a)을 형성 후, 레지스트 패턴(50a)을 박리 제거했는데(도 6(8), (9)참조), 이것은 위상 시프트막 패턴(34a)을 형성할 때, 에칭 마스크막 패턴(20a)의 측벽 높이가 낮은 쪽이 CD정밀도를 보다 높고 마이크로 로딩을 보다 작게 할 수 있어 가공 정밀도가 더욱더 뛰어나기 때문이다. 또한 거기까지 가공 정밀도가 요구되지 않는 포토마스크를 제작하는 경우에 있어서는 레지스트 패턴(50a)을 위상 시프트막 패턴(34a)이 형성된 후에 박리 제거하도록 해도 된다.
(비교예 1)
비교예 1은 기판 굴입 타입의 위상 시프트부를 구비하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
도 7(1)은 비교예 1에 관련되는 포토마스크 블랭크의 일례를 나타낸다. 이 포토마스크 블랭크는 투광성 기판(1) 상에 에칭 마스크겸 차광부(차광대) 형성용 층인 차광막(80)을 구비한다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 7을 참조하여 비교예 1에 의한 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 대해서 설명한다.
투광성 기판(1) 상에, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr)타깃이 배치된 인라인형 스퍼터장치를 이용하여 CrN층, CrC층, CrON층으로 이루어지는 에칭 마스크막(겸 차광대)형성용의 차광막(80)을 성막했다(도 7(1)).
구체적으로는 우선 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2=372:28[체적%], 압력 0.3[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 CrN층을 성막했다. 계속해서 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)의 혼합가스 분위기(Ar:CH4=96.5:3.5[체적%], 압력 0.3[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 CrC층을 성막했다. 계속해서 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합가스 분위기(Ar:NO=87.5:12.5[체적%], 압력 0.3[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 CrC막 위에 CrON층을 성막했다. 이상의 3층 적층막인 차광막(80)은 인라인 스퍼터장치를 이용하여 연속적으로 성막된 것이며, 전체의 막 두께가 73nm로 두께방향을 향하여 해당 성분이 연속적으로 변화하여 구성되어 있다. 이때 차광막(80)은 ArF 노광광(파장 193nm)에 있어서 OD 3.5 이상이었다.
[포토마스크의 제작]
다음으로 도 7(1)에 나타내는 바와 같이, 차광막(80) 위에, 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트(50)(PRL009: 후지필름 일렉트로닉스머티리얼즈사 제조)를 스핀코트법에 의해 막 두께가 300[nm]가 되도록 도포했다.
다음으로 레지스트막(50)에 대해 전자선 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화(hp 45nm 세대에 대응하는 해상성 50nm의 패턴)를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성했다(도 7 (2)).
다음으로 레지스트 패턴(50a)을 마스크로서 차광막(80)의 드라이 에칭을 실 시하여 차광막 패턴(80a)을 형성했다(도 7(3)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(50a) 및 차광막 패턴(80a)을 마스크로 하고 투광성 기판(1)을 CHF3와 He의 혼합가스를 이용하여 드라이 에칭을 실시해 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)을 얻었다(도 7(4)). 이때 ArF 노광광(193nm)에 있어서 180°의 위상차를 얻을 수 있는 깊이(구체적으로는 170nm의 깊이)로, 투광성 기판(1)을 에칭하여 투광성 기판(1)에 굴입부(1a)를 형성해 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)를 설치한다.
다음으로 레지스트 패턴(50a)을 박리하고, 차광막 패턴(80a) 상에 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트(THMR-IP3500:도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(51)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465[nm]가 되도록 도포했다(도 7(5)).
다음으로 레지스트막(51)에 대해 레이저 묘화장치를 이용하여 차광부(차광대)의 패턴을 묘화 노광하고, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(51a)을 형성하며(도 7(6)), 이 레지스트 패턴(51a)을 마스크로서 차광막(80a)을 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)로 드라이 에칭에 의해서 에칭하고 차광부(차광대)(80c)를 제작했다(도 7(7)).
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 박리하고, 소정의 세정을 실시하여 기판의 표면측에 차광부(차광대)(80c)를 갖는 포토마스크(100)를 얻었다(도 7(8)).
[평가]
상기에서 얻어진 마스크를 평가했다.
그 결과, 비교예 1에 관련되는 마스크에서는 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 일부에 패턴 에러부(1b)가 발생하였다. 이것은 세선(細線) 패턴부분에서의 레지스트 패턴(50a)의 애스펙트비(레지스트폭과 높이의 비)가 높은 것에 기인하여 현상시에 레지스트 쓰러짐 및 레지스트 벗겨짐이 일어나 벗겨짐부(50b)가 발생해 버린 것에 기인한다. 이것에 의해서 차광막 패턴(80a)에 패턴결함부(80b)가 생기고, 차광막 패턴(80a)을 에칭 마스크 패턴으로 하여 기판(1)에 드라이 에칭을 실시한 결과, 패턴 에러부가 굴입되어 버렸다. 또 에칭 마스크 패턴과 겸용하는 차광막 패턴(80a)의 막 두께가 73nm로 두꺼운 것에 기인하여 위상 시프트 패턴(1a)의 굴입 깊이가 위상 시프트 효과를 일으키는데는 불충분한 깊이까지밖에 되지 않는 부분이 일부에서 일부 발생했다. 이상의 점에서 포토마스크 상에 형성되는 기판 굴입 타입의 위상 시프트 패턴(위상 시프트부)의 해상성에 관해서는 위상 시프트막 패턴의 해상은 곤란하다는 것을 알았다.
또한 차광부(차광대)(80c)의 광학농도에 대해서는 OD=3.5 이상이며, OD≥3을 충분히 확보할 수 있었다.
이상의 점에서 이 비교예 1의 포토마스크 블랭크에서는 hp 45nm 세대 더 나아가서는 hp 32nm 세대에 적합한 포토마스크는 얻기 어렵다는 것을 알았다.
(비교예 2)
비교예 2는 기본적으로 기판을 파내지 않고, 하프톤형 위상 시프트막에 의해서 위상 시프트부를 형성하는 타입의 위상 시프트 마스크의 제작에 이용되는 포토마스크 블랭크 및 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
도 8(1)은 비교예 2에 관련되는 포토마스크 블랭크의 일례를 나타낸다. 이 포토마스크 블랭크는 투광성 기판(1) 상에, 하프톤형 위상 시프트막(30), 에칭 마스크겸 차광부(차광대) 형성용 층인 차광막(40), 차광막(40)의 에칭 마스크막(41), 레지스트막(50)을 이 순서로 구비한다.
[포토마스크 블랭크의 제작]
도 8을 참조하여 비교예 2에 의한 포토마스크 블랭크의 제조방법에 대해서 설명한다.
우선, 투광성 기판(1)의 표면측에, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합타깃(Mo:Si=1:9[원자%])을 이용하여 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합가스 분위기(Ar:N2=10:90[체적%], 압력 0.3[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 막 두께 69[nm]의 MoSiN계의 반투광성의 위상 시프트막(30)을 성막했다(도 8(1)). 이때 위상 시프트막(31)의 막 두께는 180°의 위상차를 얻을 수 있도록 조정했다. ArF 노광광(파장 193nm)에 대한 투과율은 6%이었다. 또 ArF 노광광(파장 193nm)에 있어서 OD 1.2이었다.
다음으로 위상 시프트막(30) 상에, 동일한 챔버 내에 복수의 크롬(Cr)타깃이 배치된 인라인형 스퍼터장치를 이용하여 CrN층, CrC층, CrON층으로 이루어지는 에 칭 마스크겸 차광부(차광대) 형성용의 차광막(40)을 성막했다(도 8(1)).
구체적으로는 우선 아르곤(Ar)과 질소(N2)와 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:N2:He=30:30:40[체적%], 압력 0.17[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 CrN층을 성막했다. 계속해서 아르곤(Ar)과 메탄(CH4)과 헬륨(He)의 혼합가스 분위기(Ar:CH4:He=49:11:40[체적%], 압력 0.52[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 CrC층을 성막했다. 계속해서 아르곤(Ar)과 일산화질소(NO)의 혼합가스 분위기(Ar:NO=90:10[체적%], 압력 0.52[Pa]) 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 CrC막 위에 CrON층을 성막했다. 이상의 3층 적층막인 차광막(40)은 인라인 스퍼터장치를 이용하여 연속적으로 성막된 것이며, 전체의 막 두께가 48nm로 두께방향을 향하여 해당 성분이 연속적으로 변화하여 구성되어 있다. 이때 차광막(40)은 ArF 노광광(파장 193nm)에 있어서 OD 1.9이었다.
다음으로 차광막(40) 상에 매엽식 스퍼터장치를 이용하여 에칭 마스크(41)를 형성했다(도 8(1)). 구체적으로는 Si타깃을 사용하고 아르곤(Ar)과 질소(N2)와 산소(O2)의 혼합가스 분위기 중에서 반응성 스퍼터링을 실시함으로써 SiON을 15nm의 막 두께로 형성했다.
또한 에칭 마스크막(41)을 형성한 단계에 있어서의 시료에 대해서 시트저항을 측정한 바, 100Ω/□이었다.
다음으로 도 8(1)에 나타내는 바와 같이, 에칭 마스크막(40) 위에, 전자선 묘화(노광)용 화학증폭형 포지티브 레지스트(50)(PRL009: 후지필름 일렉트로닉스머티리얼즈사 제조)를 스핀코트법에 의해 막 두께가 250[nm]가 되도록 도포했다.
[포토마스크의 제작]
도 8(1)에 나타내는 바와 같이 상기에서 제작한 마스크 블랭크를 이용하여 우선, 레지스트막(50)에 대해, 전자선 묘화장치를 이용하여 원하는 패턴의 묘화를 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(50a)을 형성했다(도 8(2)).
다음으로 레지스트 패턴(50a)을 마스크로서 에칭 마스크막(41)의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막 패턴(41a)을 형성했다(도 8(3)). 드라이 에칭가스로서 SF6와 He의 혼합가스를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(50a) 및 에칭 마스크막 패턴(41a)을 마스크로서 차광막(40)의 드라이 에칭을 실시하여 차광막 패턴(40a)을 형성했다(도 8(4)). 드라이 에칭가스로서 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)를 이용했다.
다음으로 레지스트 패턴(50a)을 박리하고, 차광막 패턴(40a)을 마스크로 하고 위상 시프트막(30)을 SF6와 He의 혼합가스를 이용하여 드라이 에칭을 실시해 위상 시프트막 패턴(30a)을 형성했다(도 8(5)). 또한 이때의 드라이 에칭에 의해서 에칭 마스크막 패턴(41a)도 동시에 박리되었다.
다음으로 차광막 패턴(40a) 상에, 레이저 묘화(노광)용 포지티브 레지스트( THMR-IP3500:도쿄오카고교사 제조)의 레지스트막(51)을 스핀코트법에 의해 막 두께가 465[nm]가 되도록 도포했다(도 8(6)).
다음으로 레지스트막(51)에 대해 레이저 묘화장치를 이용하여 차광부(차광대)의 패턴의 묘화노광을 실시한 후, 소정의 현상액으로 현상하여 레지스트 패턴(51a)을 형성하고(도 8(7)), 이 레지스트 패턴(51a)을 마스크로 하여 차광막(40a)을 Cl2와 O2의 혼합가스(Cl2:O2=4:1)로 드라이 에칭하고 차광부(차광대)(40b)를 제작했다(도 8(8)).
다음으로 레지스트 패턴(51a)을 박리하고, 소정의 세정을 실시하여 기판의 표면측에 차광부(차광대)를 갖는 포토마스크(100)를 얻었다(도 8(8)).
[평가]
상기에서 얻어진 마스크를 평가했다.
그 결과, 비교예 2에 관련되는 마스크에서는 차광막 패턴(40a)의 CD(Critical Dimension)에 대한 MoSiN계 하프톤 위상 시프트막 패턴(30a)의 CD 시프트량은 6.8nm이었다.
또 차광부(차광대)의 광학농도는 차광부(차광대)(40b)와 위상 시프트막 패턴(30a)의 합계로 OD=3.1이었다.
또한 마스크 상에 형성되는 전사패턴의 해상성에 관해서는 40nm의 MoSiN계 하프톤 위상 시프트막 패턴(30a)의 해상은 곤란하였다.
이상의 점에서 DRAM hp 45nm 세대, 더 나아가서는 hp 32nm 세대에 적합한 포토마스크는 얻기 어려웠다.
또한 상기 비교예 2에 기재한 방법에 의해서 hp 45nm 보다 전의 세대에서는 메인패턴은 CD정밀도에 문제없이 형성할 수 있고, 차광부(차광대)의 OD≥3도 확보할 수 있다. 따라서 hp 45nm 이전의 세대까지는 금속 에칭 마스크층에서 차광부(차광대)를 형성하는 것이 합리적이다(금속 에칭 마스크층 겸 차광대 형성층으로 하는 것이 합리적이다).
이상, 본 발명을 실시예를 이용하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예에 기재한 범위에 한정되지는 않는다. 상기 실시예에, 다양한 변경 또는 개량을 더하는 것이 가능한 것은 당업자에게 명백하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 더한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것은 특허청구범위의 기재로부터 명백하다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 관련되는 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 관련되는 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 관련되는 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 4은 본 발명의 실시예 4에 관련되는 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 5은 본 발명의 실시예 5에 관련되는 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예 6에 관련되는 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 7은 비교예 1에 관련되는 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.
도 8은 비교예 2에 관련되는 포토마스크의 제조공정을 설명하기 위한 모식적 단면도이다.

Claims (13)

  1. 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크에 있어서,
    상기 위상 시프트부는 위상 시프트부를 설치하고 있지 않은 부분의 투광성 기판을 투과하는 노광광에 대해, 소정의 위상차를 발생시키는 굴입 깊이로 상기 투광성 기판의 표면에서부터 상기 기판을 파낸 굴입부이며,
    상기 투광성 기판 표면의 전사패턴 영역의 외주 영역에 형성되어 노광광을 차광하는 차광부와,
    상기 투광성 기판 표면의 전사패턴 영역에, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되며, 상기 굴입부를 형성할 때에 적어도 상기 굴입 깊이에 도달하기까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  2. 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크를 제작하기 위한 포토마스크 블랭크에 있어서,
    상기 위상 시프트부는 투광성 기판의 상면에 형성된 투과하는 노광광에 대하 여 소정량의 위상변화를 주는 위상 시프트막이고,
    상기 위상 시프트막 표면의 전사패턴 영역의 외주 영역에 형성되어 노광광을 차광하는 차광부와,
    상기 위상 시프트막 표면의 전사패턴 영역에, 염소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되고 불소계 가스로 실질적으로 드라이 에칭되지 않는 재료로 형성되며, 적어도 불소계 가스에 의한 드라이 에칭에 의해서 위상 시프트막에 전사패턴이 형성되기까지 에칭 마스크로서 기능하는 에칭 마스크막을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차광부는,
    크롬, 질화크롬, 산화크롬, 질화산화크롬, 산화탄화질화크롬 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차광부는,
    탄탈을 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차광부는 두께가 50nm부터 100nm인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크막은,
    크롬, 질화크롬, 산화크롬, 질화산화크롬, 산화탄화질화크롬 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크막은 막 두께가 5nm부터 40nm인 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 에칭 마스크막은,
    상기 외주 영역의 차광부 상면에도 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 위상 시프트막은,
    몰리브덴실리사이드, 몰리브덴실리사이드의 질화물, 몰리브덴실리사이드의 산화물, 몰리브덴실리사이드의 질화산화물 중 어느 하나를 주성분으로 하는 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 위상 시프트막은,
    실리콘 산화물 또는 실리콘 산화질화물을 주성분으로 하는 재료로 형성되는 위상 조정층과,
    탄탈 또는 탄탈-하프늄합금을 주성분으로 하는 투과율 조정층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크 블랭크.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재한 포토마스크 블랭크를 이용하여 제작되는 포 토마스크.
  12. 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서,
    투광성 기판 상면에 노광광을 차광하는 차광막을 형성하는 공정과,
    레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 차광막을 드라이 에칭하여 전사패턴 영역의 외주 영역에 차광부를 형성하는 공정과,
    상기 공정 후, 투광성 기판 상면에 에칭 마스크막을 성막하는 공정과,
    레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
    에칭 마스크막 패턴을 마스크로서 상기 투광성 기판의 드라이 에칭을 실시하여 소정의 위상차를 발생시키는 굴입 깊이로 상기 투광성 기판의 표면에서부터 상기 기판을 파내어 위상 시프트부를 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
  13. 투광성 기판에, 투과하는 노광광에 대하여 소정의 위상차를 발생시키는 위상 시프트부를 설치한 위상 시프트 마스크의 제조방법에 있어서,
    투광성 기판 상면에 투과하는 노광광에 대하여 소정량의 위상변화를 주는 위 상 시프트막을 형성하는 공정과,
    위상 시프트막 상면에 노광광을 차광하는 차광막을 형성하는 공정과,
    레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 차광막을 드라이 에칭하여 전사패턴 영역의 외주 영역에 차광부를 형성하는 공정과,
    상기 공정 후, 위상 시프트막 상면에 에칭 마스크막을 성막하는 공정과,
    레지스트막 패턴을 마스크로서 상기 에칭 마스크막의 드라이 에칭을 실시하여 에칭 마스크막 패턴을 형성하는 공정과,
    에칭 마스크막 패턴을 마스크로서 상기 위상 시프트막의 드라이 에칭을 실시하여 위상 시프트부를 형성하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
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