KR100864375B1 - 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크의 제조방법 - Google Patents

블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크의 제조방법 Download PDF

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Abstract

포토마스크의 단독패턴과 조밀패턴 간 크기 차이가 발생하는 로딩 효과 감소를 위해 투명기판 위에 적어도 습식식각이 가능한 식각저지막과 차광막 또는 차광막과 반사방지막을 적층한 다음 적어도 식각저지막 또는 차광막과 동일한 식각 특성의 하드마스크막을 적층하고 포토레지스트 두께를 감소시켜 코팅한 후 노광, 현상 및, 하드마스크막을 식각하여 포토레지스트 패턴 및/또는 하드마스크막을 마스크로 사용하여 적어도 차광막 패턴 형성시 식각 마스크로 사용된 하드마스크막을 제거하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크 및 포토마스크와 그 제조 방법을 제공한다.
블랭크 마스크, 포토마스크, 하드마스크막, 식각 저지막.

Description

블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크의 제조방법{Blank mask and manufacturing method of Photo-mask using the same}
도 1은 포토마스크의 단독패턴과 조밀패턴의 형태를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 의한 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크 제조방법을 나타낸 것이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 의한 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크 제조방법을 나타낸 것이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 의한 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크 제조방법을 나타낸 것이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 의한 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크 제조방법을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 의한 블랭크마스크를 이용한 포토마스크와 종래의 블랭크 마스크를 이용한 포토마스크의 측정결과를 비교하여 나타낸 것이다.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
1 : 투명기판 2 : 식각저지막
3 : 차광막 4 : 반사방지막
5 : 하드마스크막 6 : 포토레지스트
7 : 위상반전막 100a : 단독패턴
100b : 조밀패턴
본 발명은 반도체 집적회로나 액정 표시장치 등의 제조에 사용되는 포토마스크와 그 원판인 블랭크 마스크의 제조 방법에 관한 것으로 특히, 반도체용 포토마스크와 그 원판인 블랭크 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 집적회로나 액정 표시장치 등의 제조시 일반적으로 미세 패턴을 가공하기 위하여 리소그래피 방법이 사용되는데, 반도체 집적회로나 액정 표시장치 업계의 특성상 더욱 미세한 패턴을 형성할 수 있는 기술이 지속적으로 요구되고 있으며 이에 따라 더욱 미세한 패턴의 포토마스크가 요구되고 있다.
일반적으로 블랭크 마스크 및 포토마스크의 제조 방법은 투명기판 또는 투명기판에 위상반전막이 적층된 기판 위에 차광막과 반사방지막을 적층한 다음 포토레지스트를 코팅 한 후 포토레지스트에 노광, 현상, 식각 및 스트립 공정을 통하여 패턴을 형성하게 되는데, 종래의 블랭크 마스크 및 포토마스크는 포토레지스트의 두께가 두껍기 때문에 포토레지스트에 동일한 크기로 노광 되더라도 식각시 마이크로 로딩 효과(Micro Loading Effect)에 의하여 도 1에 도시된 바와 같이 단독패 턴(100a, Isolation Pattern)과 조밀패턴(100b, Dense Pattern)의 크기가 서로 달라지는 문제점이 있었다.
종래에는 포토마스크 최소 회선폭(이하 CD : Critical Dimension)의 크기가 크기 때문에 상기 CD 차이가 큰 문제가 되지 않았으나, 최근 피사체가 100nm 이하의 CD를 가지는 패턴을 제조하는 포토마스크의 경우 CD 대비 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)간의 CD 차이의 비율이 크기 때문에 심각한 문제가 되고 있다.
또한 종래의 포토마스크는 포토마스크 패턴의 CD가 작게 형성 될수록 패턴 크기와 형상의 선형성(Linearity)과 피델리티(Fidelity)가 나빠지는 문제점이 있었다.
상기의 문제점은 일반적으로 패턴 크기와 차광막의 두께에 비하여 식각 마스크 역할을 하는 포토레지스트의 두께가 높기 때문에 발생하며 패턴 크기 대비 포토레지스트의 두께가 두꺼운 경우 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)에서의 현상액, 식각액 또는 식각가스와 반응물의 반응속도 및 제거속도가 다르기 때문에 발생하는 것으로 알려져 있다.
따라서 상기 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)간의 CD차이 때문에 포토마스크 설계시 상기의 문제점을 고려하여 설계하여야 하기 때문에 포토마스크 설계가 매우 어렵게 되고 또한 포토마스크 제조 공정에 따라 그 정도가 다르기 때문에 고품질의 포토마스크를 제조하기가 매우 어려웠다. 따라서 CD가 계속 감소하는 추세에 따라 더욱 문제가 될 것이며 패턴 미세화의 한계 요인으로 작용하게 된다.
상기의 문제를 해결하고자 포토레지스트의 두께를 낮추게 되면 로딩 효과와 미세 패턴의 선형성과 피델리티가 향상되나 포토마스크를 건식 식각하여 제조하는 경우, 포토레지스트와 식각 물질의 식각비가 높지 못하기 때문에 식각 중 포토레지스트가 제거되어 그 하부의 박막층이 손상을 받게 되므로 포토마스크 표면에 결함이 발생하게 되거나 또는 식각 중 얇은 두께의 포토레지스트가 잔류하여 그 하부의 박막층이 손상을 받지 않더라도 식각 가스에 의해 포토레지스트와 박막층과의 계면에 손상을 주게 되어 스트립 공정시 잔류하는 포토레지스트가 잘 제거되지 않거나 또는 포토레지스트 중 미세한 공공(Pore) 결함 등이 건식 식각에 의해 핀홀(Pinhole)을 발생하여 식각 및 스트립 후 포토마스크에 결함을 발생시키는 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하고자 제안된 종래의 하드마스크는 크롬 계열의 차광막과 반사방지막 위에 몰리브데늄(Mo) 및 몰리브데늄 실리사이드(MoSi), 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 주석(Sn), 철(Fe), 니켈 실리사이드(NiSi), 코발트 실리사이드(CoSi) 계열의 하드마스크를 적층하게 되나 상기의 하드마스크를 구성하는 물질은 크롬으로 이루어진 차광막 및 반사방지막과 건식 식각에 의한 식각비가 충분하지 못하여 투명기판에 손상을 주는 식각액인 불산(HF)이 포함된 식각액을 제외하고 습식식각이 어렵기 때문에 건식식각만으로 공정을 수행하여야 하며 하드마스크 제거시 크롬 차광막 및 반사방지막 표면에 손상을 주게되어 포토마스크의 결함을 증가시키는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서 하드마스크막 이 적층된 블랭크 마스크를 사용하여 로딩효과, 선형성 및 피델리티가 개선되고 차광막 또는 반사방지막 표면의 결함이 감소된 포토마스크와 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 300nm 이하의 얇은 두께의 포토레지스트가 코팅된 블랭크 마스크와 상기의 블랭크 마스크를 사용하여 적어도 건식식각이 포함된 식각방법으로 제조되며 기판과 표면의 손상이 없는 포토마스크와 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 상기의 식각저지막이 적층된 블랭크 마스크를 사용하여 투명기판 또는 위상반전막의 손상이 최소화된 포토마스크와 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 블랭크 마스크는 투명기판; 상기 투명기판 위에 적층되는 식각저지막; 상기 식각저지막 위에 적층되는 차광막; 상기 차광막 위에 적층되는 하드마스크막; 및 상기 하드마스크막 위에 코팅되는 포토레지스트;를 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 하드마스크막은 상기 식각저지막과는 동일한 식각 특성을 가지고, 상기 차광막과는 다른 식각 특성을 가지며, 상기 하드마스크막은 상기 차광막과 건식식각비가 3 이상이고, 습식식각비가 10 이상인 것이 바람직하다.
또한 상기 차광막과 하드마스크막 사이에 상기 차광막과 동일한 식각 특성을 가지는 반사방지막이 더 적층되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 다른 블랭크 마스크는 투명기판; 상기 투명기판 위에 적층되는 식각저지막; 상기 식각저지막 위에 적층되는 차광막; 상기 차광막 위에 적층되는 반사방지막; 상기 반사방지막 위에 적층되는 하드마스크막; 및 상기 하드마스크막 위에 코팅되는 포토레지스트;를 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 하드마스크막은 상기 식각저지막 및 차광막과는 동일한 식각 특성을 가지고, 상기 반사방지막과는 다른 식각 특성을 가지며, 상기 하드마스크막은 상기 반사방지막과 건식식각비가 3 이상이고, 습식식각비가 10 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 또 다른 블랭크 마스크는 투명기판; 상기 투명기판 위에 적층되는 차광막; 상기 차광막 위에 적층되는 반사방지막; 상기 반사방지막 위에 적층되는 하드마스크막; 및 상기 하드마스크막 위에 코팅되는 포토레지스트;를 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 하드마스크막은 상기 차광막과는 동일한 식각 특성을 가지고, 상기 반사방지막과는 다른 식각 특성을 가지며, 상기 하드마스크막은 상기 반사방지막과 건식식각비가 3 이상이고, 습식식각비가 10 이상인 것이 바람직하다.
위의 어느 경우이든, 상기 식각저지막, 차광막, 반사방지막 및 하드마스크막은 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si), 몰리브데늄 실리사이드(MoSi), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인디움틴옥사이드(ITO), 루쎄늄(Ru)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 물질이거나, 상기 선택된 적어도 1종 이상의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl), 수소(H), 보론(B) 중 1종 이상이 포함된 물질인 것이 바람직하다.
또한 상기 식각저지막은 두께가 3 내지 100nm이고, 상기 하드마스크막은 두께가 3 내지 200nm이며, 상기 차광막, 반사방지막, 하드마스크막 중 어느 하나의 표면 거칠기가 0.2 내지 5nmRMS인 것이 바람직하다.
또한 상기 식각저지막, 차광막 및 반사방지막으로 구성된 막 또는 상기 차광막과 반사방지막으로 구성된 막의 광학밀도는 157nm 또는 193nm 또는 248nm의 노광광에 대하여 2 내지 6인 것이 바람직하다.
또한 상기 투명기판 위에 위상반전막이 더 적층되는 것이 바람직하다.
또한 상기 포토레지스트는 10 내지 300nm의 두께로 코팅되는 것이 바람직하다.
또한 상기 하드마스크막은 포토 마스크 노광 파장에 대하여 5 내지 30%의 반사율을 갖고, 상기 하드마스크막은 표면의 면저항이 1 내지 500kΩ/□인 것이 바람직하다.
상기 블랭크 마스크를 사용하여 실리콘 웨이퍼 상에 동일한 형태의 패턴을 전사하는 본 발명에 의한 포토 마스크의 제조방법은 상기 블랭크 마스크를 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크막을 식각하여 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계; 상기 차광막을 식각하여 차광막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 식각저지막 및 하드마스크막을 동시에 식각하여 식각저지막 패턴 형성과 상기 하드마스크막 패턴의 제거를 동시에 실시하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 블랭크 마스크를 사용하여 실리콘 웨이퍼 상에 동일한 형태의 패턴을 전사하는 본 발명에 의한 포토 마스크의 다른 제조방법은 상기 블랭크 마스크를 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크막을 식각하여 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계; 상기 반사방지막을 식각하여 반사방지막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 차광막과 식각저지막을 동시에 식각하여 차광막 패턴과 식각저지막 패턴을 형성하고, 상기 하드마스크막을 식각하여 하드마스크막 패턴의 제거를 동시에 실시하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 블랭크 마스크를 사용하여 실리콘 웨이퍼 상에 동일한 형태의 패턴을 전사하는 본 발명에 의한 포토 마스크의 또 다른 제조방법은 상기 블랭크 마스크를 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 하드마스크막을 식각하여 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계; 상기 반사방지막을 식각하여 반사방지막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 차광막을 식각하여 차광막 패턴을 형성하고, 동시에 상기 하드마스크막 패턴을 식각하여 하드마스크막 패턴을 제거하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
이하에서는 본 발명에 의한 블랭크마스크 및 포토마스크 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 포토마스크의 원재료인 블랭크 마스크가 투명기판(1) 또는 투명기판(1)에 적층된 위상반전막(6) 위에 식각저지막(2)을 적층하고 그 위에 적어도 차광막(3)을 적층하고 그 위에 하드마스크막(5)을 적층하는 것이 바람직하다.
이 때 상기 하드마스크막(5)은 포토레지스트(7)보다 두께가 얇고 상기 차광막(3)과 서로 다른 식각 특성을 가져야 한다. 또한 상기 차광막(3)과 식각저지막(2)은 서로 다른 식각 특성을 가져야 하며, 상기 하드마스크막(5)과 식각저지막(2)은 서로 다른 식각 특성을 가지는 것도 가능하나 동일한 식각 특성을 가지는 것이 더욱 바람직하다.
예를 들면, 투명기판(1) 또는 투명기판(1)에 적층된 위상반전막(6) 위에 식각저지막(2)으로 크롬 질화물(CrN)을 적층하고 차광막(3)으로 몰리브데늄 실리콘(MoSi)을 적층하고 하드마스크막(5)으로 크롬 산화 질화물(CrON)을 적층하는 것이 가능하다.
상기와 같이 적층하게 되면 포토레지스트(7) 노광 및 현상에 의해 포토레지스트(7) 패턴을 형성한 다음, 하드마스크막(5)을 식각하여 포토레지스트(7) 패턴과 동일한 하드마스크막(5) 패턴을 형성하고 포토레지스트(7) 패턴을 제거하고 상기 하드마스크막(5) 패턴을 식각 마스크로 하여 차광막(3)을 식각하게 되면 포토레지스트(7) 패턴에 비하여 하드마스크막(5)의 두께가 얇기 때문에 상기 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)간의 CD 차이가 줄어들게 할 수 있다.
또한 포토레지스트(7) 패턴이 두께가 얇은 하드마스크막(5)만을 식각한 후 제거되기 때문에 포토레지스트(7)와 하드마스크막(5)과의 건식식각 식각비를 감안하여 포토레지스트(7) 두께를 현저히 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 상기에서 포토레지스트(7)의 종래의 포토레지스트(7) 두께에 비하여 얇은 경우 하드마스크막(5) 식각 후 포토레지스트(7) 패턴을 제거하지 않고 포토레지스트(7) 패턴과 하드마스크막(5) 패턴을 식각 마스크로 하여 차광막(3)을 식각한 후 포토레지스트(7) 패턴을 제거하는 방법도 가능하다.
이 경우 단독패턴(100a)와 조밀패턴(100b) 간의 CD 차이가 감소하는 효과는 줄어들 수 있으나 포토마스크 제조 공정이 간단하게 되며 상기 하드마스크막(5) 제거가 쉽고 원활히 될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 블랭크 마스크의 차광막(3) 위에 반사방지막(4)을 더 적층하는 것이 더욱 바람직하다. 반사방지막(4)은 차광막(3)과 동일한 식각 특성을 가지는 물질로 구성할 수도 있고 차광막(3)과 다른 식각 특성을 가지는 물질로 구성하는 것도 가능하다.
반사방지막(4)이 차광막(3)과 동일한 식각 특성을 가지는 경우, 차광막(3)과 동시에 식각하며 동일한 패턴을 형성하게 된다. 예를 들면 투명기판(1) 위에 크롬 질화물(CrN)의 식각저지막(2), 몰리브데늄 실리콘(MoSi)의 차광막(3) 몰리브데늄 실리콘 질화물(MoSiN) 등의 반사방지막(4), 크롬 산화 질화물(CrON)을 순서대로 적층하는 것이 가능하다.
반대로 반사방지막(4)이 차광막(3)과 다른 식각 특성을 가지는 경우, 차광막(3)과 동일한 패턴을 형성하게 되나 상기 반사방지막(4)이 하드마스크막(5) 식각 시 차광막(3)이 식각되는 것을 방지하는 식각저지 역할을 하기 때문에 상기 차광막(3)이 하드마스크막(5)과 동일한 식각 특성을 가지는 물질로 구성되는 것이 가능하게 된다.
예를 들면 투명기판(1) 위에 크롬 질화물(CrN)의 식각저지막(2), 크롬 탄화 질화물(CrCN) 등의 차광막(3), 몰리브데늄 실리콘 질화물(MoSiN) 등의 반사방지막(4), 크롬 산화 질화물(CrON)의 하드마스크막(5)을 순서대로 적층하는 것이 가능하다. 이 경우 차광막(3)이 하드마스크막(5)과 동일한 식각 특성을 가지고 있으나 반사방지막(4)이 식각저지 역할을 하기 때문에 하드마스크막(5) 식각시 식각되지 않는다.
또한 차광막(3)이 하드마스크막(5)과 동일한 식각 특성을 가지고 있기 때문에 하드마스크막(5) 제거와 차광막(3) 및 그 하부의 식각저지막(2)을 동시에 식각하는 것이 가능한 장점이 있다. 이 때 차광막(3)과 식각저지막(2)은 위에서부터 순차적으로 식각되기 때문에 차광막(3)과 식각저지막(2)이 수직의 패턴 단면을 얻기 위하여 차광막(3)은 하부의 식각저지막(2) 보다 식각속도가 느린 것이 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 블랭크 마스크가 투명기판(1) 또는 투명기판(1) 상에 적층된 위상반전막(6) 위에 차광막(3)과 투명기판(1) 또는 위상반전막(6)의 손상을 방지하는 식각저지막 역할을 동시에 수행할 수 있는 차광막(3)을 적층하고 그 위에 반사방지 역할과 하드마스크막(5)과 차광막(3)의 식각저지 역할을 동시에 수행할 수 있는 반사방지막(4)을 적층하고 그 위에 하드마스크막(5)을 적층하는 것이 바람직하며 상기 반사방지막(4)은 차광막(3)과 하드마스 크막(5)과 식각 특성이 서로 다른 것이 더욱 바람직하다.
예를 들면, 차광막(3)과 식각저지막(2) 역할을 동시에 수행하는 크롬 탄화 질화물(CrCN) 등의 차광막(3), 몰리브데늄 실리콘 질화물(MoSiN)의 반사방지막(4), 크롬 산화 질화물(CrON)의 하드마스크막(5)을 순서대로 적층하는 것이 가능하다.
상기와 같은 구조를 가지게 되면 상기 반사방지막(4)이 하드마스크막(5) 식각시 차광막(3) 식각을 방지하는 식각저지 역할을 하게 되며, 차광막(3)은 반사방지막(4) 식각시 차광막(3) 하부의 투명기판(1) 또는 위상반전막(6) 식각을 방지하는 식각저지막(2) 역할을 하게 된다. 이 경우, 식각저지막을 따로 적층하지 않기 때문에 하드마스크용 블랭크 마스크의 공정이 줄어드는 장점이 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기의 식각저지막(2) 및 하드마스크막(5)의 식각 및 제거시 하부층에 손상을 주는 것을 방지하기 위하여 식각저지막(2) 및 하드마스크막(5)이 투명기판(1), 위상반전막(6), 반사방지막(4) 및/또는 차광막(3)을 구성하는 물질과 건식식각비가 3 이상, 습식식각비가 10 이상이 되도록 적층하는 것이 바람직하다. 상기 건식식각비가 3 미만, 또는 습식식각비가 10 미만이 되면 식각저지막(2) 또는 하드마스크막(5) 식각시 투명기판(1), 위상반전막(6), 반사방지막(4) 및/또는 차광막(3)이 손상될 수 있다. 일반적으로 건식 및 습식 식각비는 동일한 식각액 또는 식각 가스에 대하여 아래의 식으로 계산 한다.
식각비 = (식각하고자 하는 물질의 식각속도 / 식각하고자 하지 않는 물질의 식각속도)
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기의 하드마스크막(5)이 적층된 블랭크 마스크 위에 10 내지 300nm 두께의 포토레지스트(7)를 코팅하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 하드마스크막(5)을 사용하기 때문에 포토레지스트(7) 두께는 얇을수록 좋으나 포토레지스트(7)의 두께가 10nm 이하는 현재의 기술로서 달성하기 매우 어려우며 하드마스크막(5)의 패턴 형성시 식각 마스크로서의 역할을 하기에 불충분하다. 또한 300nm 이상이 되면 포토레지스트(7) 두께 감소에 의한 효과가 거의 없다.
본 발명에서는 상기와 같이 하드마스크막(5)을 더 적층하여 종래의 300 내지 500nm 두께의 포토레지스트(7)에 비하여 두께를 낮추는 것이 가능하기 때문에 CD의 선형성과 피델리티 등의 CD 특성이 개선시킬 수 있으며 포토마스크 제조를 위한 노광량 감소의 효과가 있다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기의 식각저지막(2) 및 하드마스크막(5)이 건식식각 또는 습식식각이 가능한 물질로 적층하는 것이 바람직하며 건식 식각과 습식 식각이 동시에 가능한 물질로 적층하는 것이 더욱 바람직하다.
일반적으로 건식 식각은 습식 식각에 비하여 CD의 균일성, 선형성, 피델리티가 우수하기 때문에 피사체 CD가 100nm 이하의 초고밀도 집적회로 제품 제조에 사용되는 포토마스크를 제조하는 경우 적어도 차광막(3) 또는 반사방지막(4)을 건식식각을 수행하는 것이 바람직하다. 또한 하부의 차광막(3) 또는 투명기판(1) 또는 위상반전막(6)의 손상을 방지하기 위하여 상기의 식각저지막(2) 및 하드마스크막(5)이 건식식각 뿐만 아니라 습식식각이 가능한 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기의 하드마스크막(5)의 표면이 포토 마스크 노광 파장에서 5 내지 30%의 반사율이 되도록 적층되는 것이 바람직하다. 상기 하드마스크(5)용 블랭크 마스크에서는 반사방지막(4) 위에 하드마스크막(5)이 적층되고 그 위에 포토레지스트(7)가 코팅되기 때문에 하드마스크막(5)의 반사율이 높으면 포토마스크 노광시 스탠딩 웨이브(Standing Wave) 현상이 발생하는 등 포토마스크 제조시 CD 제어가 어려운 문제점이 발생하게 된다.
포토마스크 노광장치는 현재 약 365nm의 파장을 사용하는 것이 일반적이며 최근, 257nm의 파장을 사용하는 노광장치도 개발되어 있다. 상기 노광 파장에서 반사율이 5% 이하로 적층되면 낮은 반사율에 의한 이점이 거의 없으며 노광 파장에서 반사율이 30% 이상이 되면 상기 스탠딩 웨이브 현상이 커지게 되어 포토마스크 CD 제어에 문제가 발생한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 차광 패턴에 적층된 막의 광학밀도(Optical Density)의 합이 노광광에 대하여 2 내지 6이 되도록 적층되는 것이 바람직하다. 상기 광학밀도가 2 이하가 되면 리소그래피 노광광, 예를 들면 157nm, 193nm, 248nm, 365nm의 노광광을 약 1%를 투과시키기 때문에 상기 블랭크 마스크를 사용하여 제조된 포토마스크를 사용하여 리소그래피 노광 공정을 수행하는 경우 상기 1%의 투과광에 의하여 해상도 저하, DOF(Depth Of Focus) 감소 등의 악영향이 발생하게 된다.
반대로 광학밀도를 6 이상으로 하기 위해서는 차광막의 두께를 두껍게 하여야 하기 때문에 포토마스크의 CD를 정밀하게 제조하기가 어려운 문제점이 발생하는 데 비하여 해상도 및 DOF 측면에서 장점이 거의 없다. 상기 광학밀도는 아래의 식으로 계산한다.
광학밀도 = 2-log10(투과율%)
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기의 식각저지막(2), 하드마스크막(5) 및/또는 차광막(3)이, 각각 식각 및 제거되는 것도 가능하나 동시에 식각 및 제거 되는 것이 더욱 바람직하다. 따라서 동일한 식각액 또는 식각가스에 의해 식각되는 특성의 물질을 적층하는 것이 바람직하다. 이 때 식각속도는 식각비가 3 이내인 것이 바람직하다.
또한 상기의 동일한 식각 특성을 위하여 동일한 금속 계열의 물질로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다. 상기와 같이 식각저지막(2) 및 하드마스크막(5)을 동시에 식각 및 제거하게 되면 포토마스크 제조 공정이 단축되는 장점이 있으며 식각저지막(2) 또는 하드마스크막(5) 또는 차광막(3) 중 어느 하나를 식각 또는 제거시 나머지 막이 손상 받는 것을 생각하지 않아도 되기 때문에 제조 공정에 제한을 받지 않는다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기의 식각저지막(2), 하드마스크막(5) 및/또는 차광막(3)이 동일 물질로 이루어지며 탄탈륨(Ta), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인디움틴옥사이드(ITO)등으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있으며 크롬 계열의 물질로 적층하는 것이 바람직하다. 또한 상기 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F), 수소(H), 염소(Cl), 보론(B) 중 1종 이상이 포함된 물질로 적층하는 것이 가능하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기의 식각저지막(2)은 3 내지 100nm 두께로 적층되는 것이 바람직하다. 식각저지막(2)이 3nm 이하가 되면 식각저지 역할을 하지 못하게 되며 100nm 이상이 되면 식각저지막(2)의 언더컷(Under Cut)이 커지게 되어 포토마스크 CD 특성에 악영향을 준다. 상기 식각저지막(2)은 하드마스크막(5)과 동시에 식각되기 때문에 식각액 또는 식각가스에 의한 식각 시간을 고려하여 어느 한쪽이 너무 많이 식각되거나 또는 적게 식각되지 않도록 하여야 하기 때문에 식각저지막(2)의 식각속도를 고려하여 식각저지막(2)의 두께 적절히 제어하여야 한다. 상기를 고려하면 식각저지막(2)의 두께가 10 내지 50nm의 두께로 적층되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하드마스크막(5)은 3 내지 200nm로 구성되는 것이 바람직하다. 하드마스크막(5)의 두께가 3nm 이하인 경우 두께가 너무 얇기 때문에 반사방지막(4) 또는 차광막(3) 식각 중 제거되어 반사방지막(4) 또는 차광막(3) 표면에 손상을 주게 되어 포토마스크 제조 후 패턴 불량을 일으킬 수 있으며 또한 포토마스크 제작을 위한 전자빔 노광시 면저항이 낮기 때문에 차지업(Charge Up) 현상이 발생할 수 있다. 상기 차지업 현상이 발생하게 되면 패턴 불량이 발생하거나 패턴의 위치가 이동되어 패턴 위치 불량을 일으키게 된다. 반대로 하드마스크막(5) 두께가 200nm 이상이 되면 식각 마스크 두께 감소에 의한 효과가 감소하게 된다. 상기 전자빔 노광시의 차지 업 현상을 방지하고 하드마스크(5)의 효과를 크게 하기 위하여 하드마스크막(5)의 두께가 10 내지 100nm 두께로 적층되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 식각저지막(2), 차광막(3), 반사방지막(4) 및 하드마스크막(5)의 표면 거칠기가 0.2 내지 5nmRMS가 되도록 적층 하는 것이 바람직하다. 표면 거칠기는 낮을수록 좋으나 투명기판(1)의 표면 거칠기가 일반적으로 0.2nmRMS 이상이기 때문에 그 이하가 되기는 어려우며, 5nmRMS가 되면 상기 막을 패터닝하여 포토마스크를 제조하는 경우 검사 장치에서 투과광 및 반사광의 산란에 의해 패턴 검사가 어려우며 또한 상기 포토마스크를 리소그래피 노광 장치에 장착하여 사용하는 경우 투과광의 산란 및 반사광의 산란에 의해 패턴 결함을 일으키기 쉽다. 상기의 표면 거칠기가 되도록 하기 위하여 상기 식각저지막(2), 차광막(3), 반사방지막(4) 및 하드마스크막(5)의 결정 구조가 비정질(Amorphous)인 것이 더욱 바람직하며 식각저지막(2), 차광막(3), 반사방지막(4) 및 하드마스크막(5)이 비정질 구조를 가지게 하기 위하여 상기 박막 적층시 기판 가열 온도, 압력 및 가스 조건을 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 하드마스크막(5) 표면의 면저항이 1 내지 500kΩ/□이 되는 것이 바람직하다. 포토마스크 CD를 작게 제작할수록 차지업 현상이 커지기 때문에 면저항을 낮추는 것이 필요하며 상기 면저항은 낮을수록 좋으나 1Ω/□로 하기 위해서는 하드마스크막(5)의 두께를 200nm 이상으로 하여야 하는 문제점이 있으나 이에 비하여 현저한 장점이 없기 때문에 1Ω/□ 이하로 할 필요가 없으며 면저항이 500kΩ/□ 이상이 되면 차지업 현상이 발생하기 때문에 500kΩ/□ 이하로 유지하여야 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기의 하드마스크막(5)이 적어도 차광막(3) 식각시 표면에 손상을 받거나 또는 동시에 식각되기 때문에 적어도 차광막(3) 식각 또는 차광막(3) 식각 후 제거되는 것이 바람직하다.
상기 하드마스크막(5) 패턴을 식각 마스크로 하여 그 하부의 반사방지막(4) 및/또는 차광막(3) 식각 후 하드마스크막(5) 표면은 반사방지막(4) 및/또는 차광막(3) 식각액 또는 식각 가스에 의하여 표면 손상이 발생한다.
또한 포토마스크의 차광 역할 및 반사 방지 역할은 차광막(3)과 반사방지막(4)이 수행하기 때문에 패터닝이 완료된 하드마스크막(5) 패턴은 제거하여도 무방하며 바람직하다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 적어도 상기의 반사방지막(4) 및/ 또는 차광막(3)이 하드마스크막(5)과는 서로 다른 물질로 이루어지며 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si) 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인디움틴옥사이드(InSnO) 중 1종 이상이 선택하여 사용할 수 있고 적어도 반사방지막(4)이 몰리브데늄 실리콘(MoSi) 계열의 물질로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 상기 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F), 수소(H), 염소(Cl), 보론(B) 군으로부터 1종 이상이 포함된 물질로 적층하는 것이 가능하다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기의 잔류하는 포토레지스트(7)를 스트립하는 방법으로 황산(H2SO4)을 주성분으로 하는 스트립 용액을 가열하여 디핑(Dipping)에 의해 스트립하는 것이 가능하며 또한 건식 식각 장치에 의한 애싱(Ashing) 공정에 의해 제거하는 것 또한 가능하다. 또한 하드마스크막(5) 표면 손상을 방지하기위하여 전면을 자외선으로 노광 후 현상액으로 처리하여 제거하는 것도 가능하다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상기의 위상반전막(6), 차광막(3), 위상반전막(6) 및 하드마스크막(5)이 물리 기상 증착법(PVD), 화학 기상 증착법(CVD), 원자층 적층법(ALD)으로 적층하는 것이 바람직하며 물리 기상 증착법(PVD) 중 리액티브 스퍼트링법으로 적층하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차광막(3)과 반사방지막(4)이 동일한 식각 특성을 가지는 상기의 블랭크 마스크를 사용하여 포토레지스트(7)에 전자빔 또는 단색광의 레이저로 노광, 현상하여 포토레지스트(7) 패턴을 형성한 다음, 하드마스크(5)를 식각하여 하드마스크막(5) 패턴을 형성하고 잔류 포토레지스트(7)와 하드마스크막(5)를 식각마스크로 하여 적어도 차광막(3)을 식각하고 잔류 포토레지스트(7) 패턴을 제거한 다음 습식 또는 건식 식각에 의해 하드마스크(5)를 제거하고 동시에 식각저지막(2)을 식각하여 식각저지막(2) 패턴을 형성 하는 방법으로 포토마스크를 제조하는 것이 바람직하다. 상기의 방법은 포토레지스트(7)의 두께가 매우 얇은 경우 효과적이며, 포토레지스트(7) 패턴을 제거하지 않고 차광막(3)을 식각하기 때문에 포토마스크 제조 공정이 단순해지는 장점이 있다. 또한 상기의 노광 현상 및 하드마스크(5) 식각 후 잔류 포토레지스트(7)를 먼저 제거하고 하드마스크막(5)을 식각마스크로 하여 차광막(3)을 식각하고 잔류 포토레지스트(7)를 제거한 다음 습식 식각 또는 건식 식각에 의해 하드마스크(5)를 제거하고 동시에 식각저지막(2)을 식각하여 포토 마스크를 제조하는 것이 가능하다. 이 경우 포토레지스트(7)를 먼저 제거하고 두께가 얇은 하드마스크막(5) 패턴을 식각 마스크로 하여 차광막(3)을 식각하기 때문에 상기 국소적 로딩 효과가 매우 작다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 300nm 이하의 포토레지스트(7)가 코팅된 상기의 차광막(3)과 반사방지막(4)이 동일한 식각 특성을 가지는 블랭크 마스크를 사용하여 포토레지스트(7)에 전자빔 또는 단색광의 레이저로 노광, 현상 후 하드마스크(5)를 식각하여 하드마스크막(5) 패턴을 형성하고 잔류 포토레지스트(7)와 하드마스크막(5) 패턴을 식각 마스크로 하여 적어도 차광막(3) 식각과 동시에 포토레지스트(7)를 제거하여 잔류 포토레지스트(7) 제거 공정 없이 습식 식각 또는 건식 식각에 의해 하드마스크(5)를 제거하고 동시에 식각저지막(2)을 식각하는 것이 바람직하다. 상기의 방법은 포토레지스트(7) 제거 공정이 생략되므로 포토마스크 제조 공정이 단순화 되는 장점이 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차광막(3)과 반사방지막(4)이 서로 다른 식각 특성을 가지는 상기의 블랭크 마스크를 사용하여 포토레지 스트(7)에 전자빔 또는 단색광의 레이저로 노광, 현상 후 하드마스크(5)를 식각하고 잔류 포토레지스트(7)를 제거한 다음 하드마스크막(5)을 식각 마스크로 하여 적어도 반사방지막(4)을 식각하고 반사방지막(4) 패턴을 식각 마스크로 하여 차광막(3)과 식각저지막(2) 식각하여 패턴을 형성하고 동시에 하드마스크막(5)을 식각하여 제거하여 포토마스크를 제조하는 것이 바람직하다. 상기에서는 차광막(3)과 식각저지막(2)이 동일한 식각 특성을 가지기 때문에 동시에 식각하는 것이 가능하다. 이 때 패턴 단면 프로파일(Vertical Profile)이 개선되도록 식각저지막(2)의 식각 속도가 동일한 식각액 또는 식각 가스에 대하여 차광막(3) 보다 큰 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차광막(3)과 반사방지막(4)이 서로 다른 식각 특성을 가지며 차광막(3)이 투명기판(1) 또는 위상 반전막(6)의 식각저지 역할을 동시에 수행하는 상기의 블랭크 마스크를 사용하여 포토레지스트(7)에 전자빔 또는 단색광의 레이저로 노광, 현상 후 하드마스크(5)를 식각하고 하드마스크막(5) 패턴을 식각 마스크로 하여 적어도 반사방지막(4)을 식각하고 하드마스크막(5) 패턴 및 반사방지막(4) 패턴을 식각 마스크로 하여 차광막(3)을 식각하여 패턴을 형성하고 하드마스크막(5)을 식각하여 제거하는 방법으로 포토마스크를 제조하는 것이 바람직하다. 상기에서 포토레지스트(7) 패턴 제거는 하드마스크막(5) 패턴 형성 후 제거하는 것이 가장 바람직하며, 포토마스크 공정에 따라 반사방지막(4) 패턴 형성 후 또는 차광막(3) 패턴 형성 후 제거하는 것도 가능하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 반사방지막(4)의 두께가 상기 하드마스크막(5)과 식각 특성이 다른 물질로 구성되며 3 내지 100nm 두께로 적층되는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 반사방지막(4)이 포토마스크 제조 과정에서 식각저지막의 역할을 동시에 수행하여야 하기 때문에 두께가 3nm 이하인 경우 반사율이 높기 때문에 반사방지가 어려울 뿐만 아니라 두께가 너무 얇기 때문에 식각저지막 역할을 수행하기 어렵다. 또한 두께가 100nm 이상인 경우 두께가 너무 두껍기 때문에 정밀한 CD 제어가 어렵게 된다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 포토레지스트(7) 패턴을 식각 마스크로 하여 식각하고 하드마스크막(5) 패턴 형성 후 잔류하는 포토레지스트(7)를 제거한 다음 패턴 검사를 실시하여 하드마스크막(5) 패턴의 결함을 FIB(Focused Ion Beam) 및 GAE(Gas Assist Etching) 등의 방법에 의하여 결함을 수정한 후 결함이 수정된 하드마스크막(5) 패턴을 식각 마스크로 하여 그 하부의 반사방지막(4) 및 차광막(3)을 식각하는 것이 바람직하다. 상기의 방법을 따르면 먼저 하드마스크막(5) 패턴 형성 후 발생하는 결함을 수정한 다음 그 하부의 반사방지막(4) 및 차광막(3)을 식각하기 때문에 포토레지스트(7)의 결함, 하드마스크막(5)의 결함, 노광 및 현상, 식각 공정에 의한 결함 발생 등이 반사방지막(4) 및 차광막(3) 패턴에 전사되지 않기 때문에 더욱 고급의 포토마스크를 제조할 수 있는 장점이 있다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바이너리 마스크뿐만 아니라 위상반전 마스크의 제조에도 동일한 방법으로 제조하는 것이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 블랭크 마스크 및 포토마스크의 제조방법에 관한 실시예를 구체적으로 설명한다.
(실시예1)
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제1 실시예에 따른 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조 방법을 도시한 것이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 블랭크 마스크는 투명기판(1) 위에, 투명기판의 식각 방지를 위한 식각저지막(2), 차광막(3), 반사방지막(4), 하드마스크막(5), 포토레지스트(6)가 순차적으로 적층되어 형성된다.
특히, 식각저지막(2)과 하드마스크막(5)는 동일한 식각 특성을 가지고, 차광막(3)과 반사방지막(4)도 동일한 식각 특성을 가지되, 차광막(3)과 하드마스크막(5)은 서로 다른 식각 특성을 가지도록 구성된다.
보다 구체적으로 설명하면, 먼저 투명기판(1) 위에 크롬(Cr) 타겟과 불활성 가스로 아르곤(Ar)을 사용하고, 반응성 가스로 질소 가스(N2)를 사용하는 리액티브 스퍼트링 방법으로 DC 전원을 인가하여 크롬 질화물(CrN)의 식각저지막(2)을 20nm 두께로 적층하였다. 상기 크롬 질화물(CrN)의 경우 크롬 식각액으로 일반적으로 사용되는 CR7-S 등에 의해 습식 식각이 가능하며, 또한 염소(Cl2) 가스와 산소(O2) 가스에 의해 건식식각도 가능하기 때문에 그 하부의 투명기판(1)과 높은 식각비를 가지고 있다. 또한 크롬 탄화 산화 질화물(CrCON) 등에 비하여 광학밀도가 크기 때문에 차광막의 두께를 감소시킬 수 있는 장점이 있으며 반사율이 높기 때문에 얼라인 키(Align Key) 패턴 형성시 후면에서의 반사율 콘트라스트가 커서 얼라인이 쉬운 장점이 있다.
그 다음 상기 식각저저막(2) 위에 동일한 방식으로 몰리브데늄과 실리콘이 1:9의 조성비를 갖는 몰리브데늄 실리콘(MoSi) 타겟과 아르곤(Ar) 가스를 사용하여 몰리브데늄 실리콘(MoSi)의 차광막(3)을 40nm 두께로 적층하고 그 위에 몰리브데늄 실리사이드 질화물(MoSiN)의 반사방지막(4)을 12nm 두께로 적층하였다. 상기와 같이 차광막(3) 및 반사방지막(4)으로 몰리브데늄 실리콘(MoSi) 계열의 물질을 사용하게 되면 세정액 및 포토레지스트 제거제로 사용되는 황산(H2SO4)에 대하여 높은 내화학성을 가지기 때문에 안정적인 포토마스크 공정을 수행할 수 있다. 또한 몰리브데늄 실리콘(MoSi)은 불소(F)가 포함된 식각가스인 CF4, SF6 등의 식각가스로 쉽게 식각이 가능하며 상기 크롬(Cr)을 주성분으로 하는 식각저지막(2) 및 하드마스크막(5)과 높은 식각비를 가진다.
상기 차광막(3)과 반사방지막(4) 적층 후 ArF 노광 파장인 193nm에서 광학밀도가 식각저지막(2)을 포함하여 3.5로 측정되었으며 193nm에서의 반사방지막(4) 표면의 반사율이 9.5%로 측정되어 광학밀도 및 반사율에 문제가 없었다.
그 위에 크롬(Cr) 타겟과 아르곤(Ar) 가스, 질소(N2) 가스 및 이산화탄소(CO2) 가스를 사용하는 리액티브 스퍼트링 방법으로 크롬 탄화 산화 질화물(CrCON)의 하드마스크막(5)을 20nm 두께로 적층하였다.
상기 하드마스크막(5)은 하부의 몰리브데늄 실리콘(MoSi)과 건식 및 습식식각비가 충분히 커야 하기 때문에 크롬(Cr)을 주성분으로 하는 것이 좋으며 또한, 포토마스크 제조 공정의 노광 공정시 단색광의 레이저를 사용하는 경우 스탠딩 웨이브(Standing Wave) 현상을 방지하기 위하여 하드마스크막(5) 표면의 반사율이 낮은 것이 좋다. 따라서 반사율이 높은 크롬 질화물(CrN) 보다 크롬 탄화 산화 질화물(CrCON)을 선택하여 적층하였다.
상기 하드마스크막(5) 적층 후 반사율을 측정하였더니 포토마스크 제조시의 노광 파장인 365nm에서 17%의 반사율이 측정되었으며 또 다른 노광 파장인 257nm에서의 반사율이 21%로 반사율에 문제가 없었다.
상기 식각저지막(2), 차광막(3), 반사방지막(4)의 성분 분석을 위하여 AES(Auger Electron Spectroscopy) 측정을 깊이 방향으로 실시하였다. 그 결과로 식각저지막(2)은 크롬(Cr)이 52at%, 질소가 42at%, 탄소(C) 및 기타 불순 성분이 6at%로 측정되었으며 차광막(3)은 몰리브데늄(Mo) 18at%, 실리콘(Si) 75at%, 탄소(C), 질소(N) 등의 불순물이 7at%로 측정되었으며 반사방지막(4)은 몰리브데늄(Mo) 6at%, 실리콘(Si) 47at%, 질소 45at%, 불순물로 탄소(C)가 2at%로 측정되었다.
그 다음 전자빔 노광 장치용의 포지티브(Positive) 화학 증폭형 포토레지스트(7)(CAR : Chemical Amplified Resist)인 FEP-171 를 200nm 두께로 코탕하고 소프트 베이크(Soft Bake)를 실시하여 블랭크 마스크를 제조하였다.
종래에는 상기 포토레지스트(7)를 300 내지 500nm 두께로 하는 것이 일반적 이었으나 더 미세하고 정밀한 CD의 포토마스크 제조를 위하여 더욱 얇은 두께인 200nm 두께로 하였으며 포토레지스트(7)의 두께가 기판 내에서 균일하도록 하기 위하여 포토레지스트의 점도, 포토레지스트 도포량, 각 코팅 단계별 회전수, 건조 방법, 소프트 베이크 온도 등을 종래의 방법에서 적절히 변경하여 제어된 방법을 사용하여 코팅하였다.
다음으로, 위와 같이 제조된 블랭크마스크를 이용하여 본 실시예에 의한 포토마스크를 제조하는 방법을 설명한다.
상기 블랭크 마스크를 전자빔 노광 장치를 사용하여 노광하고 현상하여 포토레지스트(7) 패턴을 형성하였다. 전자빔 노광 장치는 50keV의 가속 전압을 사용하여 150 내지 500nm의 CD를 갖는 패턴을 노광하였으며, 포토 마스크 두께를 감안하여 노광량을 적당히 감소시켜 노광하였다.
그 다음 패터닝된 포토레지스트(7)를 마스크로 하여 염소(Cl2) 가스와 산소(O2) 가스를 사용하는 건식식각 방법으로 하드마스크막(5)을 식각하여 하드마스크막(5) 패턴을 형성 한 후(도 2b 참조), 잔류하는 포토레지스트(7)와 하드마스크(5)의 패턴을 마스크로 하여 CF4 가스를 사용하는 건식식각 방법으로 반사방지막(4)과 차광막(3)을 순차적으로 식각하였다(도 2c 참조).
상기 건식식각 장치는 ICP(Inductive Coupled Plasma) 방식의 동일한 식각장치를 사용하였으며 하드마스크막(5), 차광막(3) 및 반사방지막 건식 식각시 차광막(3) 및 반사방지막(4) 패턴의 단면 프로파일(Vertical Profile) 개선과 식각저지막(2) 표면에 차광막(3)이 잔류하는 것을 방지하기 위하여 식각시간의 50%를 초과 하여 식각하였다. 이 때 식각저지막(2)은 식각 가스인 CF4와 산소(O2) 가스에 거의 식각되지 않았고 아래의 식으로 정의되는 차광막(3)과 식각저지막(2)의 식각비가 7로써 충분하였다.
식각비 = [식각하고자 하는 물질의 식각속도(nm/sec) / 식각하고자 하지 않는 물질의 식각속도(nm/sec)]
그 다음 잔류하는 포토레지스트(7)를 산소(O2) 가스를 사용하는 애슁(Ashing) 방법으로 제거하였다(도 2d 참조).
상기 포토레지스트(7)는 하드마스크막(5), 차광막(3) 및 반사방지막(4) 식각에 의해 거의 제거된 상태이기 때문에 상기 애슁 공정을 생략하는 것도 가능하나 패턴 결함을 방지하고 정밀한 CD를 얻기 위하여 잔류 포토레지스트(7)가 충분히 제거되도록 100% 초과시간을 두어 제거하였다.
그 다음 상기 염소(Cl2)와 산소(O2) 가스를 사용하여 하드마스크막(5) 패턴을 식각하여 제거하는 동시에 식각저지막(2)을 패터닝하였다(도 2e 참조). 포토레지스트(7)가 제거된 상태이기 때문에 상기 하드마스크막(5) 패턴 전면이 식각되어 제거되나, 식각저지막(3)은 상기 반사방지막(4) 및 차광막(3)이 식각저지 역할을 하기 때문에 차광막(3)과 동일한 패턴이 얻어지게 며 그 하부의 투명기판은 식각비가 크기 때문에 거의 식각되지 않는다.
그 다음 세정을 실시하여 본 발명의 제 1 실시예에 의한 포토마스크를 완성하였다. 도 2c를 참조하면, 하드마스크막(5)과 반사방지막(4) 및 차광막(3) 식각시 동시에 식각이 진행되어 잔류하는 포토레지스트(7)의 두께가 감소하였으나 완전히 제거되지 않은 상태이므로 애싱(Ashing) 방법에 의한 공정을 통하여 제거하였다.
또한 차광막(3) 식각에 의해 식각저지막(2) 표면의 평균 제곱 거칠기(nmRMS)가 커졌으나 식각저지막(2) 패터닝시 제거되므로 기판에는 손상이 없었다. 또한 포토레지스트(7) 제거 후 하드마스크(5) 표면에 포토레지스트(7) 잔류물과 하프톤 핀홀(Halftone Pinhole)등의 결함이 다수 발생하였으나 하드마스크(5) 식각시 동시에 제거되었다.
상기 제조된 본 발명의 제1 실시예에 의한 포토마스크의 패턴을 검사하였더니 도 6의 실시예1의 결과를 얻었다. 노광량은 노광 및 현상 공정시 잔류 포토레지스트(7)가 완전히 제거되는 최소 노광량이며 또한 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)의 크기 차이는 400nm 라인 앤 스페이스 (Line & Space) 패턴의 클리어(Clear) 부분의 패턴 크기차이를 측정하였다.
또한 피델리티는 400nm 홀(Hole) 패턴의 측정면적 / 설계면적으로 하였으며 또한 선형성은 패턴의 설계크기 대비 측정크기의 차이가 급격히 변하기 시작하는 패턴 크기로 하였다. 도5의 실시예1의 결과에서 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)의 패턴 크기의 차이가 거의 없이 극히 양호하였고 패턴의 선형성과 피델리티 또한 개선되었다.
또한 투명기판(1) 표면의 평균 제곱 거칠기를 측정하였더니 0.5nm로 투명기판(1) 표면의 손상이 없었다. 또한 본 발명의 제1 실시예에 의한 포토마스크의 이물 및 결함을 검사하였더니 반사방지막(4) 표면에 발생된 포토레지스트(7) 잔류물과 하프톤 핀홀 등의 결함이 거의 없이 양호하였다.
본 발명의 제1 실시예에서는 잔류하는 포토레지스트(7)와 하드마스크(5)의 패턴을 마스크로 하여 반사방지막(4)과 차광막(3)을 식각하였으나 먼저 포토레지스트(7)를 제거한 후 하드마스크(5)만을 마스크로 하여 반사방지막(4)과 차광막(3)을 식각 하는 것 또한 가능하다.
(실시예 2)
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포토마스크 제조 방법을 도시한 것이다.
본 실시예에서는 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 실시예와 동일한 블랭크 마스크를 사용하였다.
하드마스크막(5) 패턴 형성 후 포토레지스트(7) 패턴을 먼저 제거한 후 하드마스크막(5) 패턴만을 식각마스크로 하여 포토마스크를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 제조장치 및 세부 공정은 제 1 실시예와 동일하며 기재를 생략한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 방법으로 먼저 투명기판(1) 위에 20nm 두께의 크롬 질화물의 식각저지막(2), 40nm 두께의 몰리브데늄 실리사이드(MoSi)의 차광막(3), 12nm두께의 몰리브데늄 실리사이드 질화물(MoSiN)의 반사방지막(4) 및 10nm 두께의 크롬 탄화 산화 질화물(CrCON)의 하드마스크막(5)을 적층한 다음 포지티브 화학 증폭형 포토레지스트(7)(CAR)인 FEP-171을 200nm 두께로 코팅하여 블랭크 마스크를 제작하였다.
상기의 블랭크 마스크를 도 3a에 개략적으로 나타내었다. 그 다음 본 발명의 제1 실시예와 동일한 방법으로 노광 및 현상하여 포토레지스트(7) 패턴을 형성한 다음 포토레지스트(7) 패턴을 식각마스크로 하여 하드마스크막(5)을 건식 식각하여 하드마스크막(5) 패턴을 형성 한 후(도 3b 참조), 잔류하는 포토레지스트(7)를 가열된 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2) 혼합용액에 디핑(Dipping)하여 제거하였다(도 3c 참조).
그 다음 세정을 실시하여 하드마스크막(5) 패턴 표면의 이물을 제거한 후 패턴 결함 검사 장치를 사용하여 블랭크 마스크와 노광 및 현상공정, 식각공정으로부터 기인하는 패턴 결함을 검출하였다.
상기 패턴 결함 검사는 하드마스크막(5)이 식각된 클리어(Clear) 부분과 식각되지 않은 부분의 패턴 검사 파장에서의 반사율이 각각 다르기 때문에 가능하며 검출 감도를 조절하여 검사하였다.
그 다음 상기 검출된 결함을 FIB(Focused Ion Beam) 및 GAE(Gas Assist Etching) 결함수정 장치를 사용하여 하드마스크막(5) 패턴의 결함을 수정하였다. 그 다음 하드마스크(5)의 패턴을 식각마스크로 하여 반사방지막(4)과 차광막(3)을 순차적으로 건식식각 하였다(도 3c 참조).
그 다음 하드마스크(5) 및 식각저지막(2)을 동시에 식각하여 제거한 후 세정을 실시하여 도 3d에 도시한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 의한 포토마스크를 제조하였다. 본 실시예에서는 제 1 실시예와 달리 하드마스크막(5) 패턴 형성 후 포토레지스트(7) 패턴을 제거하고 결함 수정된 하드마스크막(5) 패턴을 식각마스크로 하여 차광막(3)과 반사방지막(4)을 식각하기 때문에 결함이 거의 없는 포토 마스크를 제조할 수 있는 장점이 있으며, 차광막(3) 패턴의 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)의 패턴 크기의 차이 및 CD 선형성과 피델리티가 더욱 개선될 수 있는 장점이 있다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 상기 제 1 실시예와 동일한 하드마스크용 블랭크 마스크를 사용하고 더 얇은 두께의 포토레지스트를 코팅하여 제 1 실시예와 다른 방법으로 포토마스크를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도면은 제 2 실시예와 동일하며 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명하나 세부적인 제조 방법은 하기에서 설명하는 내용에 따라 제 2 실시예와는 약간 다르다.
도면을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예와 동일한 방법으로 먼저 투명기판(1) 위에 20nm 두께의 크롬 질화물의 식각저지막(2), 40nm 두께의 몰리브데늄 실리사이드(MoSi)의 차광막(3), 12nm두께의 몰리브데늄 실리사이드 질화물(MoSiN)의 반사방지막(4) 및 10nm 두께의 크롬 탄화 산화 질화물(CrCON)의 하드마스크막(5)을 적층한 다음 포지티브 화학 증폭형 포토레지스트(7)(CAR)인 FEP-171을 150nm 두께로 코팅하여 블랭크 마스크를 제작하였다. 상기의 블랭크 마스크를 도 3a에 개략적으로 나타내었다.
그 다음 본 발명의 제1 실시예와 동일한 방법으로 노광 및 현상하여 포토레지스트(7) 패턴을 형성한 다음 포토레지스트(7) 패턴을 식각마스크로 하여 하드마스크막(5)을 건식 식각하여 하드마스크막(5) 패턴을 형성 한 후 잔류하는 포토레지 스트(7)와 하드마스크(5)의 패턴을 식각마스크로 하여 반사방지막(4)과 차광막(3)을 순차적으로 건식식각하였다.
이 때 포토레지스트(7)는 두께가 150nm로 매우 얇고 하드마스크막(5) 및 차광막(3)을 구성하는 크롬(Cr) 및 몰리브데늄 실리콘(MoSi) 성분에 대한 포토레지스트(7)의 식각비가 0.5 내지 2 정도로 크지 않기 때문에 하드마스크(5), 반사방지막(4) 및 차광막(3) 식각시 동시에 식각되어 완전히 제거되고 차광막(3) 식각 중 하드마스크(5)만 마스크의 역할을 하게 되므로 포토레지스트(7)를 제거하는 스트립 공정이 생략될 수 있다(도 3b 및 도 3c 참조).
그 다음 하드마스크(5) 및 식각저지막(2)을 동시에 식각하여 제거한 후 세정을 실시하여 도 3d에 도시한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 의한 포토마스크를 제작하였다.
상기 제조된 본 발명의 제 1 실시예에 의한 포토마스크의 패턴을 검사하였더니 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)의 패턴 크기의 차이가 거의 없이 극히 양호하였고 패턴의 선형성과 피델리티 또한 개선되었다. 또한 투명 기판의 평균 제곱 거칠기가 0.6nm로 손상이 없었다. 또한 본 발명의 제 1 실시예에 의한 포토마스크의 이물 및 결함을 검사하였더니 반사방지막(4) 표면에 발생된 포토레지스트(7) 잔류물과 하프톤 핀홀 등의 결함이 거의 없이 양호하였다.
(실시예 4)
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 위상 반전 블랭크 마스크 및 위상 반전 포토마스크의 제조 방법을 도시한 것이다.
본 실시예에서는 제 1 실시예 내지 제 3 실시예와 달리 투명기판(1) 위에 위상반전막(6)이 적층되고, 그 위에 상기 제 1 실시예의 하드마스크용 블랭크 마스크가 적층된 형태의 위상반전형 포토마스크를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
도면을 참조하면, 먼저 투명기판(1) 위에 70nm 두께의 몰리브데늄 실리사이드 탄화 질화물(MoSiCN)의 위상반전막(7)을 적층한 다음 본 발명의 제1 실시예와 동일한 방법으로 크롬 질화물(CrN)의 식각저지막(2), 몰리브데늄 실리사이드(MoSi)의 차광막(3), 몰리브데늄 실리사이드 질화물(MoSiN)의 반사방지막(4) 및 크롬 탄화 산화 질화물(CrCON)의 하드마스크막(5)을 적층한 다음 포지티브 화학 증폭형 포토레지스트(6)(CAR)인 FEP-171을 200nm 두께로 코팅하여 하드마스크용 위상반전형 블랭크 마스크를 제조하였다. 상기의 위상반전형 블랭크 마스크를 도 4a에 개략적으로 도시하였다. 그 다음 본 발명의 제1 실시예와 동일한 방법으로 노광, 현상한 다음 하드마스크막(5), 반사방지막(4), 차광막(3), 식각저지막(2), 위상반전막(7)을 순차적으로 식각하였다. 이 때 크롬 계열로 적층된 하드마스크막(5) 및 식각저지막(2)은 염소(Cl2) 가스와 산소(O2) 가스를 식각가스로 사용하였고 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 계열로 적층된 반사방지막(4), 차광막(3) 및 위상반전막(7)은 CF4 가스 및 산소(O2) 가스를 식각 가스로 사용하였기 때문에 다른 계열의 금속 계열로 구성된 각 막은 식각시 식각비가 크기 때문에 차등적으로 식각 가능하였다.
그 다음 잔류하는 포토레지스트(6)를 애슁(Ashing) 방법으로 제거한 다음 이물 세정, 패턴 검사, 결함 수정 공정을 수행한 다음 다시 FEP-171을 200nm 두께로 코팅하였다. 상기의 과정을 도 4b 내지 4c에 개략적으로 도시하였다.
그 다음 상기의 패턴 형성 방법과 동일하게 포토레지스트(6)에 노광 및 현상하여 포토레지스트(6) 패턴을 형성 한 다음 상기의 하드마스크막(5), 반사방지막(4), 및 차광막(3)을 순차적으로 식각하였다. 반사방지막(4) 및 차광막(3) 식각시 50% 초과 식각을 실시하였으나 식각저지막(2)에 의해 위상반전막(7)이 보호되어 위상반전막(6)은 식각되지 않는다.
그 다음 잔류 포토레지스트(6) 패턴을 제거하고 식각에 의해 크롬(Cr) 계열의 하드마스크막(5) 제거와 동시에 식각저지막(2)을 식각하여 패턴을 형성하면 위상반전 포토마스크가 완성된다. 이 때 하드마스크막(5) 및 식각저지막(2)에 형성되는 표면 손상은 습식 식각시 함께 제거된다. 상기의 제조 과정을 도 4d 내지 도 4f에 도시하였다.
상기 제조된 본 발명의 제4 실시예에 의한 위상 반전 포토마스크의 패턴을 검사하였더니 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)의 패턴 크기의 차이가 거의 없이 극히 양호하였고 패턴의 선형성과 피델리티 또한 개선되었다. 또한 투명 기판의 평균 제곱 거칠기가 0.5nm로 손상이 없었다. 또한 본 발명의 제4 실시예에 의한 포토마스크의 이물 및 결함을 검사하였더니 반사방지막(4) 및 위상반전막(6) 표면에 발생된 포토레지스트(7) 잔류물과 하프톤 핀홀등의 결함이 거의 없이 양호하였다.
(실시예 5)
이하, 본 발명의 제 5 실시예에 따른 하드마스크(5)용 블랭크 마스크 및 포 토마스크와 그 제조 방법을 설명한다.
본 실시예는 제 1 실시예의 블랭크 마스크 구조가 동일하나(도 2a 참조) 차광막(3)을 구성하는 물질이 제 1 실시예의 몰리브데늄 실리콘(MoSi)과 달리 크롬 탄화 질화물(CrCN)로 구성되며, 따라서 포토마스크를 제조하는 방법에 차이가 있다.
도면을 참조하면, 먼저 상기 제 1 실시예와 동일한 방법으로 투명기판(1) 위에 크롬 질화물(CrN)의 식각저지막(2)을 20nm 두께로 적층하고, 제 1 실시예와 달리 차광막(3)으로 크롬 탄화 질화물(CrCN)을 40nm 두께로 적층하였다.
상기와 같이 식각속도가 빠른 크롬 질화물(CrN)의 식각저지막(2)을 적층하고 식각속도가 느린 크롬 탄화 질화물(CrCN)의 차광막(3)을 구성하게 되면 상기 차광막(3) 및 식각저지막(2) 패턴의 단면 형태가 수직의 단면을 얻을 수 있으며, 투명기판(1)과 직접 맞닿아 있는 식각저지막(2)의 제거가 쉽기 때문에 식각저지막(2) 잔막이 기판에 남지 않기 때문에 클리어 패턴의 이물이 적은 장점이 있다.
또한 차광막(3)의 식각속도가 느리기 때문에 CD에 직접적으로 영향을 주는 측면식각이 감소되어 CD를 제어하기가 쉽다.
일반적으로 크롬 질화물(CrN)에서 질소량(N at%)이 많을수록 식각속도가 빠르며, 탄소량이 많을수록 식각속도가 느리기 때문에 차광막(3) 내의 질소량은 상기 식각저지막(2)보다 적게 되도록 적층하였으며 탄소가 포함되도록 메탄(CH4) 가스를 추가하여 적층하였다. 그 다음 상기 차광막(3) 위에 몰리브데늄 실리사이드 질화물(MoSiN)의 반사방지막(4)을 20nm 두께로 적층하였다.
본 실시예에서는 반사방지막(4)이 식각저지 역할과 식각 마스크 역할을 동시에 수행하기 때문에 제 1 실시예보다 두껍게 적층하였다.
크롬 탄화 산화 질화물(CrCON)의 하드마스크막(5)을 60nm 두께로 적층한 후 화학 증폭형 포토레지스트(7)인 FEP-171을 200nm 두께로 코팅하여 블랭크 마스크를 제조하였다.
본 실시예에서는 하기에 기재하는 바와 같이 크롬 탄화 질화물(CrCN)의 차광막(3), 크롬 질화물(CrN)의 식각저지막을 식각하여 패터닝하는 동시에 하드마스크막(5)을 제거하여야 하기 때문에 하드마스크막(5)의 제거속도와 차광막(3) 및 식각저지막(4)의 식각속도를 고려하여 두께가 제 1 실시예보다 두껍게 적층하였다(도 2a 참조).
그 다음 상기 제 1 실시예와 동일한 방법으로 노광 및 현상한 다음 하드마스크막(5)을 식각하여 하드마스크막(5) 패턴을 형성한다(도 2b 참조). 이 때 하부의 반사방지막(4)이 식각저지 역할을 하기 때문에 하부의 크롬 탄화 질화물(CrCN)의 차광막 및 식각저지막(2)는 식각되지 않는다.
그 다음 제 1 실시예와 달리 잔류하는 포토레지스트(7)를 산소 플라즈마를 이용하여 제거하였다. 상기 결과로 하드마스크(5) 패턴 표면이 드러나게 되고 하드마스크(5)의 패턴을 마스크로 하여 CF4와 사용하는 건식식각 방법으로 반사방지막(4)을 식각하였다. 이 때 제 1 실시예와 달리 반사방지막(4)만을 식각하기 때문에 식각시간을 적절히 감소시켜 식각하였다.
그 다음 염소(Cl2)와 산소(O2) 가스를 사용하여 차광막(3)과 식각저지막(2) 을 동시에 식각하였다(도 2e 참조). 이 때 상기 하드마스크막(5) 패턴은 동시에 제거되며 반사방지막(4)이 식각 마스크 역할을 하기 때문에 패턴 형성시 문제가 없었다.
(실시예 6)
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 6 실시예에 따른 하드마스크(5)용 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조 방법을 도시한 것이다.
본 실시예는 제 4 실시예와 다른 구조의 블랭크 마스크를 사용하여 제조되는 하드마스크(5)용 블랭크 마스크와 포토마스크 및 그 제조 방법을 설명한다. 본 실시예에서는 상기 제 5 실시예의 블랭크 마스크 구조에서 상기 식각저지막(2) 적층이 생략된 형태의 블랭크 마스크를 사용하여 포토마스크를 제조하는 방법을 설명한다.
먼저 투명기판(1) 위에 상기 제 4 실시예의 식각저지막(2)과 차광막(3)의 역할을 동시에 수행하는 크롬 탄화 질화물(CrCN)의 차광막(3)을 45nm 두께로 적층한다. 상기 차광막(3)의 성분은 하드마스크막(5)과의 식각 시간을 고려하여 차광막(3)내의 탄소(C)량과 질소(N)량을 적절히 조절하였다. 그 다음 제 4 실시예와 동일한 방법으로 몰리브데늄 실리사이드 질화물(MoSiN)의 반사방지막(4)을 20nm 두께로 적층하였다. 그 다음 상기 제 5 실시예와 동일하게 크롬 탄화 산화 질화물(CrCON)의 하드마스크막(5)을 40nm 두께로 적층한 다음 화학 증폭형 포토레지스트(7)인 FEP-171을 200nm 두께로 코팅하여 도 5a에 도시한 바와 같이 본 실시예에 따른 블랭크 마스크를 제조하였다.
그 다음, 상기 제 5 실시예와 같은 방법으로 노광 및 현상하여 포토레지스트(7) 패턴을 형성하였다.
그 다음 제 5 실시예와 동일한 방법으로 상기 포토레지스트(7) 패턴을 식각 마스크로 하여 하드마스크막(5)을 식각하여 도 5b와 같이 하드마스크막(5) 패턴을 형성한 다음 포토레지스트(7) 패턴을 제거하였다.
그 다음 상기 제 5 실시예와 동일하게 반사방지막(4)을 식각하여 도 5c와 같이 반사방지막(4) 패턴을 형성하고, 반사방지막(4) 패턴을 식각마스크로 하여 차광막(3) 패턴을 식각과 하드마스크막(5)을 동시에 제거하여 도 5d의 하드마스크(5)에 의한 포토마스크를 제조하였다.
본 실시예에서는 상기 제 5 실시예의 식각저지막과 차광막 역할을 동시에 수행하는 차광막(3)을 적층함으로써 하드마스크용 블랭크 마스크 제조공정이 단축되는 효과가 있다.
(비교예 1)
상기 실시예 1 내지 실시예 3의 포토레지스트(7)의 두께 감소에 의한 CD 선형성과 피델리티 개선의 효과를 비교하기 위하여 비교예 1을 실시하였다.
비교예 1은 실시예 1과 동일한 차광막(3) 및 반사방지막(4) 적층 후 실시예 1과 달리 하드마스크막(5)을 적층하지 않고 포토레지스트(7)의 두께를 400nm로 코팅한 뒤 노광 및 현상 후 포토레지스트(7) 패턴만을 식각마스크로 하여 반사방지막(4)과 차광막(3)을 실시예 1과 동일한 방법으로 식각한 후 잔류하는 포토레지스 트(7)를 제거하는 방법으로 제작되었다.
도 6에 나타낸 바와 같이 상기 제조된 본 발명의 비교예 1은 포토마스크의 이물 및 결함의 개수는 많지 않았으나 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)의 크기 차이가 크고 피델리티와 선형성이 좋지 않은 결과를 보이고 있다.
(비교예 2)
상기 실시예 1 내지 실시예 3의 하드마스크막(5) 및 식각저지막(2)에 의한 표면 손상 및 결함방지 효과를 비교하기 위하여 비교예 2를 실시하였다.
비교예 2는 실시예 1과 동일한 차광막(3) 및 반사방지막(4) 적층 후 실시예1과 달리 식각저지막(2) 및 하드마스크막(5)을 적층하지 않고 포토레지스트(7)의 두께를 실시예 1과 동일하게 코팅한 뒤 노광 및 현상 후 포토레지스트(7) 패턴만을 마스크로 하여 반사방지막(4)과 차광막(3)을 실시예 1과 동일한 방법으로 식각한 후 잔류하는 포토레지스트(7)를 제거하는 방법으로 제작되었다.
도 6에 나타낸 바와 같이 상기 제조된 본 발명의 비교예 2는 포토마스크의 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)의 크기 차이가 작고 피델리티와 선형성이 개선된 결과를 보이고 있으나 반사방지막(4) 및 차광막(3) 식각시 투명기판(1)에 손상이 발생하여 투명기판(1)의 평균 제곱 거칠기가 2.1nm로 매우 크고 잔류한 포토레지스트(7)가 제거되지 않음으로 인하여 포토마스크의 결함이 급격하게 증가하였다.
상술한 바와 같이 본 발명의 하드마스크용 블랭크 마스크 및 포토마스크는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 포토레지스트(7) 코팅 전 하드마스크막(5)을 적층하기 때문에 포토레지스트(7)의 두께를 얇게 코팅하는 것이 가능하며 이로 인하여 포토마스크 결함의 수를 증가시키지 않으면서 단독패턴(100a)과 조밀패턴(100b)의 크기 차이가 작고 선형성과 피델리티가 개선된 포토마스크를 제조할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 하드마스크(5)의 하부에 적층되는 막과의 식각비가 큰 물질로 식각저지막(2)과 하드마스크막(5)을 적층하고 노광, 현상 및 식각저지막(2)의 패턴 형성과 하드마스크(5)를 식각하여 제거하기 때문 투명기판(1)과 포토마스크의 표면의 결함이 감소하는 효과가 있다.
셋째, 포토마스크의 결함을 증가시키지 않고 포토레지스트(7)의 두께를 감소시킬 수 있기 때문에 포토마스크 제작시 노광량이 감소하여 생산성이 높아지는 효과가 있다.
본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며 다음에 청구되는 기재의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims (28)

  1. 투명기판;
    상기 투명기판 위에 적층되는 식각저지막;
    상기 식각저지막 위에 적층되는 차광막;
    상기 차광막 위에 적층되는 하드마스크막; 및
    상기 하드마스크막 위에 코팅되는 포토레지스트;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 상기 식각저지막과는 동일한 식각 특성을 가지고, 상기 차광막과는 다른 식각 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 상기 차광막과 건식식각비가 3 이상이고, 습식식각비가 10 이상인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 차광막과 하드마스크막 사이에 반사방지막이 더 적층되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 반사방지막은 상기 차광막과 동일한 식각 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 식각저지막, 차광막, 반사방지막 및 하드마스크막은,
    코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si), 몰리브데늄 실리사이드(MoSi), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인디움틴옥사이드(ITO), 루쎄늄(Ru)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 물질이거나,
    상기 선택된 적어도 1종 이상의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl), 수소(H), 보론(B) 중 1종 이상이 포함된 물질인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  7. 투명기판;
    상기 투명기판 위에 적층되는 식각저지막;
    상기 식각저지막 위에 적층되는 차광막;
    상기 차광막 위에 적층되는 반사방지막;
    상기 반사방지막 위에 적층되는 하드마스크막; 및
    상기 하드마스크막 위에 코팅되는 포토레지스트;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 상기 식각저지막 및 차광막과는 동일한 식각 특성을 가지고, 상기 반사방지막과는 다른 식각 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 상기 반사방지막과 건식식각비가 3 이상이고, 습식식각 비가 10 이상인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 식각저지막, 차광막, 반사방지막 및 하드마스크막은,
    코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브데늄(Mo), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si), 몰리브데늄 실리사이드(MoSi), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인디움틴옥사이드(ITO), 루쎄늄(Ru)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 물질이거나,
    상기 선택된 적어도 1종 이상의 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl), 수소(H), 보론(B) 중 1종 이상이 포함된 물질인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 식각저지막은 두께가 3 내지 100nm인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  16. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 두께가 3 내지 200nm인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  17. 제 4 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 차광막, 반사방지막, 하드마스크막 중 어느 하나의 표면 거칠기가 0.2 내지 5nmRMS인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  18. 제 4 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 식각저지막, 차광막 및 반사방지막으로 구성된 막의 광학밀도는 157nm 또는 193nm 또는 248nm의 노광광에 대하여 2 내지 6인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  19. 삭제
  20. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 투명기판 위에 위상반전막이 더 적층되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  21. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 포토레지스트는 10 내지 300nm의 두께로 코팅되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  22. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 포토 마스크 노광 파장에 대하여 5 내지 30%의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  23. 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 표면의 면저항이 1 내지 500kΩ/□인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  24. 제 2 항 기재의 블랭크 마스크를 사용하여 실리콘 웨이퍼 상에 동일한 형태의 패턴을 전사하는 포토 마스크의 제조방법에 있어서,
    상기 블랭크 마스크를 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 하드마스크막을 식각하여 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 차광막을 식각하여 차광막 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 식각저지막 및 하드마스크막을 동시에 식각하여 식각저지막 패턴 형성 과 상기 하드마스크막 패턴의 제거를 동시에 실시하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조방법.
  25. 제 8 항 기재의 블랭크 마스크를 사용하여 실리콘 웨이퍼 상에 동일한 형태의 패턴을 전사하는 포토 마스크의 제조방법에 있어서,
    상기 블랭크 마스크를 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 하드마스크막을 식각하여 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 반사방지막을 식각하여 반사방지막 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 차광막과 식각저지막을 동시에 식각하여 차광막 패턴과 식각저지막 패턴을 형성하고, 상기 하드마스크막을 식각하여 하드마스크막 패턴의 제거를 동시에 실시하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조방법.
  26. 삭제
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계 후 또는 차광막 패턴을 형성하는 단계 후에, 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계 후 또는 반사방지막 패턴을 형성하는 단계 후 또는 차광막 패턴을 형성하는 단계 후에, 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계가 더 부가되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
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