KR101169827B1 - 포토마스크 및 노광 방법 - Google Patents

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KR101169827B1
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파나소닉 주식회사
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Abstract

포토마스크의 이용시 외부 물질 발생을 방지할 수 있는 포토마스크 및 그 포토마스크를 이용하는 노광 방법이 제공된다. 포토마스크는 투명 기판(2); 투명 기판(2)의 중심부의 주 영역(3)에 형성되는 전사 패턴(4); 주 영역(3)의 외측 주변 영역에서 주 영역(3)에 인접하게 제공되는 차광 밴드 영역(5); 및 접착제(8a)에 의해 펠리클 프레임(6b)에 펠리클 필름(6a)을 접착함으로써 형성되는 펠리클(6)을 포함하며, 이 펠리클(6)은 접착제(8b)를 통해 주 영역(3)의 외측 주변 영역에 형성되는 차광 필름으로 이루어지는 차광 영역(7) 상에 접착된다.
포토마스크, 노광장치, ArF 엑시머 레이저, 펠리클, 차광 필름

Description

포토마스크 및 노광 방법{PHOTOMASK AND EXPOSURE METHOD}
도 1은 본 발명의 일 실시예의 포토마스크의 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 포토마스크의 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 포토마스크의 제조 단계를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 하프톤 위상 변이 마스크(halftone phase shift mask)의 제조 단계를 나타낸 도면.
도 5는 노광 장치의 노광 파장의 에너지와 유기 물질들의 결합 에너지를 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 포토마스크
2: 투명 기판
3: 주 영역
4: 전사 패턴
5: 차광 밴드 영역
6: 펠리클
6a: 펠리클 필름
6b: 펠리클 프레임
10: 레지스트 필름
10a: 레지스트 패턴
일본 특허공개공보 제2000-352812호
본 발명은 반도체 디바이스의 제조에 있어서 노광 장치를 이용한 패턴 전사에 사용되는 포토마스크 및 그 포토마스크를 이용하는 노광 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 반도체 디바이스의 제조에서 전사 패턴을 형성하기 위하여 포토마스크(레티클)을 통해 노광 광의 조사가 수행된다.
종래에는, 이러한 포토마스크로서 직사각형의 석영 글래스로 이루어진 투명 기판 상에 차광 필름 패턴으로 형성된 포토마스크가 사용되며, 차광 필름의 재료로서 크롬계의 재료(단원소의 크롬, 또는 질소, 산소, 및 탄소 등을 함유한 크롬, 또는 이러한 재료의 필름들의 적층 필름)가 일반적으로 사용된다.
또한, 최근에는, 전사 패턴의 해상도 개선을 위하여 위상 변이 마스크가 실제적으로 개발되어 있다. 위상 변이 마스크로서 다양한 종류(예를 들어, 레벤슨(Levenson)형, 보조 패턴형, 및 자기 정렬형 등)가 공지되어 있으며, 이들 중 하나로서, 고 해상도의 홀(hole)과 점(dot)의 패턴 전사에 적합한 하프톤 위상 변이 마스크가 알려져 있다.
이러한 하프톤형의 위상 변이 마스크는 약 180°의 위상 변이량을 갖는 반투명 필름(light translucent film) 패턴을 형성하여 얻어지며, 여기서 반투명 필름은 때로는 단층으로 때로는 다층으로 형성된다. 예를 들어, 특허 문헌 1에서는 주요 구성 요소로서 몰리브덴과 같은 금속, 실리콘, 질소를 포함하는 물질로 이루어진 박막으로 형성된 반투명 필름 패턴을 개시하고 있다.
이러한 재료의 반투명 필름은 단층으로 상술한 위상 변이량과 투과성을 제어할 수 있는 장점에 더하여 내산성 및 내광성이 우수하다.
이러한 포토마스크를 제조하는 경우, 미세 패턴을 형성할 필요가 있으므로, 포토마스크의 패턴 형성 방법은 일반적으로 전자빔 노광 장치에 의해 패턴 묘화를 수행함으로써 레지스트를 노광하여 레지스트 패턴을 형성한 후, 드라이 에칭에 의해 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
레지스트의 종류로서, 포지티브 레지스트와 네거티브 레지스트가 존재한다는 점이 주목된다.
포지티브 레지스트는 전자빔으로 조사되는 부분이 레지스트 현상제에 의해 제거되는 성질을 갖는 레지스트이며, 네거티브 레지스트는 전자빔으로 조사되는 부분을 제외한 부분이 레지스트 현상제로 제거되는 성질을 갖는 레지스트이다.
패턴을 형성하고, 전자빔 노광 장치의 묘화 시간을 줄이는 관점에서 더 바람직한 것이 선택되도록, 포지티브 레지스트 또는 네거티브 레지스트 중 어느 것이 선택된다.
또한, 직사각형의 투명 기판의 중심부에 위치된 직사각형의 주 영역(main region)에 전술한 전사 패턴이 형성되고, 포토마스크를 사용하는 동안, 이 주 영역의 외측 주변 부분이 노광 장치에 제공되는 마스킹 블라인드에 의해 차폐되어, 주 영역의 패턴이 전사 기판의 레지스트에 전사된다.
또한, 이 주 영역의 외측 주변부의 누설광에 의한 전사를 방지하기 위하여, 포토마스크는 일반적으로 주 영역에 인접한 차광 밴드 영역을 갖는다.
또한, 포토마스크에는, 노광 장치 제조사, 포토마스크 사용자, 및 포토마스크 제조사 각각의 사양에 따라, 포토마스크용의 각 종류의 디바이스와의 정렬을 위해 통상 사용되는 정렬 마크 등의 마크 패턴 등이 주 영역의 주변부에 주로 존재한다.
종래에는, 포지티브 레지스트를 이용하여 패턴 전사가 행해지는 경우, 원하는 마크 패턴을 제외한 주 영역의 주변 영역이 비묘화 영역(non-drawing region)이 되며, 여기에 차광 필름이 형성된다.
반대로, 네거티브 레지스트를 이용하여 패턴 전사가 행해지는 경우, 원하는 마크 패턴과 차광 밴드를 제외한, 주 영역의 주변 영역이 비묘화 영역이 되고, 여기에 투명 기판이 노광된다.
즉, 패턴 데이터에 기초한 기판 표면을 스캐닝함으로써 레지스트 상에 패턴 노광이 수행된다.
따라서, 불필요한 영역 상에 패턴을 묘화하지 않고, 묘화 시간을 단축시키는 것이 일반적이다.
또한, 형성된 패턴으로의 외부 물질의 점착을 방지하기 위하여, 소위 펠리 클(pellicle)이라 하는 보호 필름을 탑재하여 포토마스크를 사용하는 것이 일반적이다.
펠리클은 주로 금속으로 이루어진 펠리클 프레임에 투명 중합체 막(polymer membrane)으로 이루어진 펠리클 필름을 접착하여 형성되며, 이 펠리클 프레임은 접착제를 사용하여 포토마스크의 표면에 부착된다.
더 구체적으로, 주 영역과 차광 밴드를 덮도록 접착제를 사용하여 차광 밴드의 외측에 펠리클 프레임이 접착된다.
또한, 외부 물질이 포토마스크에 점착하는 것을 방지하기 위하여, 때때로 펠리클 프레임의 내부 표면에 접착제가 제공된다.
이 때, 전술한 각각의 종류의 마크 패턴은 펠리클 뿐만이 아니라 펠리클의 외측에도 존재할 수 있다.
덧붙여, 이에 탑재된 펠리클과 함께 포토마스크를 이용하여 패턴 전사가 수행되는 경우, 레이저 빔으로 펠리클이 조사됨으로써, 펠리클(공기 중)에 존재하는 암모늄 이온과 포토마스크의 세정에 이용되며 포토마스크 상에 잔존하는 황산 이온의 반응을 가속시킨 후, 황산 암모늄이 피착되어, 외부 물질이 포토마스크 상에 점착되는 것으로 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1).
그러나, 네거티브 레지스트를 이용하여 그 위에 형성된 전사 패턴을 갖는 포토마스크, 즉, 비묘화 영역(즉, 원하는 마크 패턴과 광 차폐 밴드를 제외한 주 영역의 주변 영역에 노광되는 투명 기판)을 갖는 포토마스크에는, 사용 후에 다수의 외부 물질들이 포토마스크에서 발견되는 문제점이 있다.
또한, 포지티브 레지스트를 이용하여 그 위에 형성된 전사 패턴을 갖는 포토마스크에서보다 네거티브 레지스트를 이용하여 그 위에 형성된 전사 패턴을 갖는 포토마스크에서 상기 문제가 현저한 것이 발견되었다.
그러므로, 네거티브 레지스트를 이용하여 그 위에 형성된 전사 패턴을 갖는 포토마스크, 즉, 비묘화 영역(즉, 원하는 마크 패턴과 차광 밴드를 제외한 주 영역의 주변 영역에 노광되는 투명 기판)을 갖는 포토마스크에 있어서, 적은 이용 횟수로 포토마스크가 쓸모없게 되는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 발생시키는 원인으로서, 펠리클 프레임을 포토마스크에 접착하기 위해 이용되는 접착제가 직접 투명 기판에 접착되는 경우, 포토마스크를 이용하는 중에 노광 장치의 노광 광의 다중 반사에 의한 미광(stray light)이 투명 기판의 후면측으로부터 투명 기판으로 투과하여, 펠리클 프레임을 포토마스크에 접착하는데 이용되는 접착제, 또는 펠리클 필름을 펠리클 프레임에 접착하는데 사용되는 접착제, 및 이에 더하여, 접착제가 플레클 프레임에 적용되는 경우, 펠리클 프레임 내부의 접착제가 이 미광에 의해 조사됨으로써, 그 결과, 유기 물질인 접착제로부터 발생되는 기체가 피착 물질로 되어, 포토마스크에 점착되는 경우가 있다.
또한, 펠리클 프레임 내부에 접착제가 적용되지 않는 경우, 펠리클 프레임의 알루마이트 처리(염색 처리를 포함함)에 의해 잔존하는 성분들, 또는 펠리클 프레임의 코팅 처리 등에 의해 잔존하는 성분이, 포토마스크 이용시 노광 장치의 노광 광의 다중 반사 등에 의해 발생되는 미광으로 펠리클 프레임을 조사함으로써 피착되고, 이 미광이 투명 기판을 후면측으로부터 투과하여 펠리클 프레임 상에 방출되어, 포토마스크 상에 피착물을 점착시키는 것으로 고려될 수 있다.
또한, 현재의 KrF 엑시머 레이저(248 nm의 파장)으로부터 ArF 엑시머 레지(193 nm의 파장) 및 F2 엑시머 레이저(157 nm의 파장)로 사용되는 노광 장치의 광원 파장이 더 짧아짐에 따라서 전술한 문제점이 보다 현저한 것으로 확인된다.
따라서, 최근의 더 정교한 LSI 패턴을 적용하는 것에 동반하여, 노광 장치에 의해 적용되는 노광 광의 파장이 더 짧아짐에 따라서, 더 많은 외부 물질들이 발생되는 문제점이 있다.
도 5는 노광 장치의 광원의 파장이 갖는 에너지의 일례 및 접착제 등에서의 유기 물질의 결합 에너지를 나타낸다.
이러한 경우, 노광 장치의 광원의 파장이 더 짧아짐에 따라서, 접착제의 분자가 갖는 결합 에너지가 보다 깨지기 쉽게 됨과 동시에 중합화 반응 또는 라디칼 반응이 발생하여, 그 결과, 가스의 발생 및 피착물의 발생이 현저하게 되는 것으로 고려될 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점들을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 주 영역의 외측 주변 영역에 노광되는 투명 기판을 갖는 투광 영역을 포함하는 포토마스크, 즉, 비묘화 영역(즉, 원하는 마크와 차광 밴드를 제외한 주 영역의 외측 주변 영역에 노광되는 투명 기판)을 갖는 포토마스크, 및 종래에 투명 기판에 직접 접착되는 펠리클 프레임을 갖는 포토마스크 이용시에 외부 물질이 발생하는 것을 방지할 수 있는 포토마스크, 및 그 포토마스크를 이용하는 노광 방법을 제공하는 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 하기의 몇몇 구조들을 갖는다.
(구조 1) 노광 장치를 이용한 패턴 전사에 사용되는 포토마스크로서, 투명 기판; 투명 기판의 중심부의 주 영역에 형성되는 원하는 전사 패턴; 및 펠리클 프레임을 주 영역의 외측 주변 영역에 접착함으로써 주 영역을 포함하는 영역을 덮도록 탑재되는 펠리클을 포함하며, 포토마스크는 주 영역의 외측 주변 영역에 투광 영역을 포함하며, 투명 기판은 투과 영역에서 노광되고, 펠리클 프레임이 접착되는 표면을 포함하는 영역은 노광 장치의 노광 광에 대하여 차광성을 갖는 차광 필름으로 형성되는 차광 영역으로 이루어지는 포토마스크가 제공된다.
(구조 2) 구조 1에 있어서, 주 영역과 함께, 주 영역의 외측 주변 영역에서 주 영역에 인접하고, 펠리클로 덮이는 차광 밴드 영역을 갖는 포토마스크가 제공된다.
(구조 3) 구조 1 또는 2에 있어서, 전사 패턴은 네거티브 레지스트를 이용하여 형성되는 패턴인 포토마스크가 제공된다.
(구조 4) 구조 2에 있어서, 전사 패턴은 네거티브 레지스트를 이용하여 형성되는 패턴인 포토마스크가 제공된다.
(구조 5) 구조 1에 있어서, 전사 패턴은 포지티브 레지스트를 이용하여 형성된 패턴인 포토마스크가 제공된다.
(구조 6) 구조 2에 있어서, 전사 패턴은 포지티브 레지스트를 이용하여 형성 된 패턴인 포토마스크가 제공된다.
(구조 7) 구조 1에 있어서, 노광 장치의 노광 광은, 펠리클에 사용되는 접착제 및/또는 펠리클 프레임이 광으로 조사될 때, 접착제 및/또는 펠리클 프레임 의 구성 재료의 광반응을 일으키는 광인 포토마스크가 제공된다.
(구조 8)
구조 1에 있어서, 노광 장치의 노광 광이 200 nm 이하의 파장을 갖는 레이저 빔인 포토마스크가 제공된다.
(구조 9)
구조 1에 따른 포토마스크를 이용하여 노광 장치에서 패턴 전사가 수행되는 노광 방법이 제공된다.
본 발명에 있어서, 주 영역의 외측 주변 영역에 노광된 투명 기판을 갖는 투광 영역을 포함하는 포토마스크는, 비묘화 영역(즉, 원하는 마크와 차광 밴드를 제외한, 주 영역의 외측 주변 영역에서 노광되는 투명 기판)을 갖는 포토마스크를 지칭하며, 종래에 투명 기판에 직접 접착되는 펠리클 프레임을 갖는 포토마스크를 지칭한다.
또한, 차광 필름은 실질적으로 노광 광 전체를 차폐하는 필름뿐만이 아니라, 노광 광을 부분적으로 통과시키는 필름 또한 포함하며, 예를 들어, 하프톤 위상 변이 마스크에 사용되는 노광 광에 대하여 30% 이하의 투과성을 갖는 반투광 필름을 포함한다.
본 발명의 포토마스크에 따르면, 펠리클 프레임 아래에 차광 필름으로 형성 되는 차광 영역이 제공되며, 펠리클 프레임은 접착제를 통해 이 차광 필름 상에 접착된다.
따라서, 포토마스크 이용 중에 노광 장치의 노광 광의 다중 반사에 의한 미광이 투명 기판의 후면측으로부터 투명 기판으로 투과되어, 펠리클 프레임을 포토마스크에 접착하기 위해 사용되는 접착제 또는 펠리클 필름을 펠리클 프레임에 접착하기 위해 사용되는 접착제, 및 접착제가 이에 적용된다면 펠리클 프레임의 내부의 접착제가 이 미광으로 조사되어, 그 결과, 유기 물질인 접착제로부터 발생되는 가스가 피착 물질이 되어, 포토마스크 상에 점착되게 된다.
또한, 펠리클 프레임의 내부에 접착제가 적용되지 않는 경우, 펠리클 프레임의 알루마이트 처리(염색 처리를 포함함)에 의해 잔존하는 성분들 또는 펠리클 프레임의 코팅 처리 등에 의해 잔존하는 성분이 이 미광으로 펠리클 프레임을 조사함에 의해 피착된다.
전술한 차광 필름은 전술한 접착제 및 잔여 성분들이 이 미광으로 조사되지 않도록 방지하고, 따라서, 유기 물질인 접착제로부터의 가스 발생을 방지하고, 포토마스크 상에 피착물의 점착을 감소시킨다.
특히, 노광 광의 광원으로서 200nm 이하의 파장을 갖는 고출력 레이저 빔을 이용하는 노광 장치에 이용되는 포토마스크에 있어서, 즉, 포토마스크 상에 피착물을 쉽게 발생시키는 포토마스크에 있어서, 피착물이 발생되어 포토마스크 상에 점착하는 것을 적절히 방지한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 설명
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.
도 1은 일 실시예의 포토마스크의 평면도이며, 도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 취해진 단면도이다.
이 도면들에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 포토마스크(1)는 투명 기판(2), 투명 기판(2)의 중심부의 주 영역(3)에 형성된 전사 패턴(4), 및 주 영역(3)의 외측 주변 영역에서 주 영역(3)에 인접하도록 제공되는 차광 밴드 영역(5)을 포함하며, 접착제(8a)로 이에 접착되는 펠리클 필름(6a)과 함께 펠리클 프레임(6b)으로 형성되는 펠리클(6)이, 펠리클 프레임(6b)을 주 영역(3)과 차광 밴드 영역(5)을 덮도록 접착제(8b)를 통해 이 차광 영역(7)에 접착함으로써 주 영역(3)의 외측 주변 영역에 형성되는 차광 필름으로 이루어진 차광 영역(7)에 탑재된다. 또한, 외부 물질이 주 영역(3)과 차광 밴드 영역(5)에 점착하지 않도록 하기 위하여, 접착제(8c)가 펠리클 프레임(6b)의 내부 표면에 접착된다. 그러나, 이 접착제(8c)가 제공되지 않는 펠리클 또한 사용될 수 있다.
종래의 포토마스크와 상이한 점은, 종래의 포토마스크에서는, 이 차광 영역이 존재하지 않는 반면, 본 발명에서는, 차광 영역(7)이 존재한다는 점이다.
투명 기판(2)으로서, 합성 석영 글래스로 이루어진 6인치 x 6인치 x 0.25인치의 크기의 기판이 가장 일반적으로 사용된다.
전사 패턴(4)은 디바이스 패턴을 형성하기 위하여 반도체 웨이퍼 등의 전사 기판에 전사되는 패턴이며, 이진 마스크(binary mask)의 경우 차광 필름으로 이루어진 패턴이며, 예를 들어, 위상 변이 마스크 중 하프톤 위상 변이 마스크의 경우 반투광 필름으로 이루어진 패턴이다.
차광 필름의 재료로는, 크롬계의 물질(단원소의 크롬, 또는 질소, 산소, 탄소 등을 함유한 크롬, 또는 이러한 물질의 필름들의 적층 필름)이 가장 일반적으로 사용된다.
하프톤 위상 변이 마스크의 반투광 필름으로는, 구성 요소로서 몰리브덴과 같은 금속, 실리콘, 질소 등을 함유한 재료가 가장 일반적으로 사용된다.
기타의 전사 패턴으로서, 마스크의 종류에 따라서, 차광 필름, 반투광 필름, 및 기판의 조판 및 에칭 패턴 중 하나 또는 두 종류가 혼합될 수 있다.
차광 밴드 영역(5)은 이진 마스크의 전사 패턴에 이용되는 차광 필름과 동일한 종류의 재료로 이루어지는 차광 필름으로 형성된다. 하프톤 위상 변이 마스크에 있어서도, 차광 밴드 영역은 반투광 필름상에 차광 필름으로 형성된다.
차광 밴드 영역의 차광 필름으로는, 일반적으로, 위상 변이 마스크에서 위상 변환기(phase shifter) 등의 에칭 마스크로 사용되는 차광 필름이 주 영역의 외측 주변 영역에 소정이 폭만큼 남겨지도록 형성된다.
또한, 전술한 차광 영역(7)에서도, 차광 밴드 영역과 동일한 방법으로, 주로, 이진 마스크의 전사 패턴에 이용되는 차광 필름과 동일한 재료로 이루어지는 차광 필름이 사용될 수 있다. 또한, 포토마스크 제조시 불필요한 묘화 영역을 설정함으로써 묘화 시간을 증가시키지 않도록 적어도 노광 광의 미광을 차단할 수 있는 폭, 및 최소 필요 폭을 갖는 차광 영역(7)을 형성하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 포토마스크로의 펠리클 프레임의 압접(press-adhesion)에 있어서 위치 편향 등(소위, 펠리클 부착 위치 정확도)에 의해 펠리클 프레임 폭에 대하여 폭을 증가시는 것을 고려하여, 펠리클 프레임 폭의 양측에 0.3 mm 이상의 추가 폭을 설정하는 것이 바람직하며, 0,5 mm 이상의 추가 폭을 설정하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 펠리클 프레임 폭의 양측이 10.00 mm로 추가되는 경우, 미광을 차단하는 충분한 효과가 얻어질 수 있으며, 따라서, 묘화 시간을 단축시킨다는 점에서 상한이 5.0 mm 이하로 설정되는 것이 바람직하다.
차광 영역의 폭은 펠리클 프레임의 양측과 전체 주변이 동일 폭만큼 추가되도록 설정될 필요는 없으며, 적합하게 존재하는 마크의 위치가 고려되어야 하므로, 내부(주 영역 측)와 외부(주 영역의 외부 주변측)에서 상이한 추가 폭 및 국소적으로 상이한 폭이 설정될 수 있다는 점이 주목된다.
또한, 차광 영역의 폭은 펠리클 프레임의 좌우/상하에서 상이한 추가 폭으로 설정되어도 된다.
또한, 도 1에 있어서, 펠리클 프레임의 아래의 사이에 위치되는 차광 영역(7) 및 차광 밴드 영역(5)이 형성되고, 투광부분은 이들을 분리시킨다.
그러나, 차광 밴드 영역(5) 및 차광 영역(7)이 서로 가까운 경우, 차광 영역(7)은 차광 영역 및 차광 밴드 영역의 전체 영역을 연결하거나, 또는 그것들을 국소적으로 연결하여 형성될 수 있다.
또한, 펠리클(6)에 있어서, 빛의 산란을 억제하도록 알루미늄 등의 금속에 알루마이트 처리를 적용하여 펠리클(6b)이 얻어지며, 펠리클 필름(6a)은 투명 불소함유 중합체 등의 고분자 중합체 필름으로 이루어지고, 접착제(8a, 8b, 및 8c)로서, 불소 함유, 실리콘형, 또는 스티렌-부틸렌 공중합체 등의 유기 접착제가 사용될 수 있다.
또한, 펠리클 내부의 접착제(8c)가 필요에 따라 사용될 수 있다.
펠리클(6)의 펠리클 형태, 펠리클 프레임 치수, 및 접착제는 노광 장치, 사용되는 노광 파장, 및 기타 사용 목적에 따라서 펠리클 공급 제조사에 의해 표준화될 수 있다.
따라서, 제조된 리소그래피 마스크에 장착되는 펠리클 종류에 맞는 차광 필름을 마스크 묘화를 위한 데이터에 삽입함으로써, 통상의 리소그래피 마스크를 제조하는 것과 동일한 방식으로 펠리클(6)이 형성될 수 있다.
본 실시예에서 설명된 바와 같이, 네거티브 레지스트를 이용하여 전사 패턴이 형성되는 경우, 주 영역의 외측 주변 영역에 투광 영역을 포함하는 포토마스크가 일반적으로 얻어진다.
이러한 관점에서, 도 3의 제조 단계 도면을 이용하여 일례로서 이진 마스크로 본 실시예의 포토마스크 제조 방법을 설명한다.
먼저, 스퍼터링 필름-형성 장치 등을 이용하여 투명 기판(2) 상에 차광 필름(9)이 형성되고, 그 위에 네거티브 레지스트 필름(10)으로 형성되는 포토마스크 블랭크(11)가 마련된다(도 3의 (a)).
이 포토마스크 블랭크(11)는, 예를 들어, ArF 엑시머 레이저(193 nm의 파장) 중에서 광 차광성 99.99% 이상을 갖는 ArF 엑시머 레이저용의 포토마스크 블랭크이다.
다음, 전자빔 노광 장치 등을 이용하여 전사 패턴, 차광 밴드 영역을 형성하기 위한 패턴, 및 펠리클 프레임 아래에 배치된 차광 영역을 형성하기 위한 패턴이 네거티브 레지스트 필름(10) 상에 묘화되고, 레지스트의 현상 및 베이킹 등의 처리를 통해 레지스트 패턴(10a)이 형성된다(도 3의 (b)).
본 실시예에 있어서, 전사 패턴은 라인 패턴(line pattern)이므로, 레지스트의 현상에 의해 패턴이 묘화되는 영역을 제외한 영역의 레지스트를 제거하는 것이 바람직하다. 이는 네거티브 레지스트가 사용되기 때문이다. 따라서, 전사 패턴, 차광 밴드 영역을 형성하기 위한 패턴, 및 차광 영역을 형성하기 위한 패턴 이외의 레지스트는 현상에 의해 제거된다.
다음, 드라이 에칭에 의해 차광 필름(9)을 에칭함으로써, 차광 필름으로 이루어지는 전사 패턴(4), 차광 필름으로 이루어지는 차광 밴드 영역(5), 및 차광 필름으로 이루어지는 차광 필름 영역(7)의 패턴 형성이 수행된다(도 3의 (b)).
다음, 레지스트의 제거 및 세정을 수행함으로써, 차광 필름으로 이루어지는 전사 패턴(4), 차광 필름으로 이루어지는 차광 밴드 영역(5), 및 차광 필름으로 이루어지는 차광 영역(7)이 노광된다(도 3의 (c)).
이와 같이, 본 실시예에서 본 바와 같이, 네거티브 레지스트를 이용하여 전사 패턴이 형성되는 경우, 차광 밴드 영역(5) 및 차광 영역(7)을 제외하고 주 영역의 외측 주변 영역은 투광 영역으로 이루어진다.
그 후, CD 측정, 결점 검사, 및 패턴 결점의 수정이 수행되고, 최종 세정 및 검사 후, 포토마스크의 품질이 보장된다. 이러한 경우, 차광 필름으로 이루어지는 차광 영역(7)에 적합하도록 차광 영역(7) 상에 펠리클(6)이 탑재된다(도 3의 (d)).
펠리클(6)의 탑재는 소위 펠리클 탑재기라고 하는 압축 장비를 이용하여 접착제를 통해 펠리클을 압축함으로써 수행된다.
(실시예)
이하, 일례를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
(일례)
본 예는 본 발명을 하프톤 위상 변이 마스크에 적용하는 일례를 나타낸다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 예의 포토마스크에서는, 먼저, 실질적으로 투명 기판(2) 상에 몰리브덴과 같은 금속, 실리콘, 질소 등으로 이루어지는 단일막 구조의 반투광 필름(12)을 형성하고, 그 위에 크롬계의 차광 필름(13)을 형성하고, 또한 그 위에 네거티브 레지스트 필름(14)을 형성하여 포토마스크 블랭크(15)가 마련된다(도 4(a)).
전술한 반투광 필름(12)은 아르곤(Ar)과 질소(N2)의 혼합 가스 분위기(Ar:N2 = 10%:90%, 압력: 0.2 Pa)에서 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si)의 혼합 타겟(Mo:Si = 8:92 mol%)을 이용하여 반응성 스퍼터링(DC 스퍼터링)에 의해 투명 기판(2) 상에 형성된다. 이 포토마스크 블랭크(15)는 ArF 엑시머 레이저(193 nm의 파장)에서 약 5.5%의 투과성과 약 180°의 위상 변이량을 갖는 ArF 엑시머 레이저 포토마스크 블랭크이다.
다음, 전자빔 묘화 장치를 이용하여, 전사 패턴, 차광 밴드 영역을 형성하기 위한 패턴, 및 펠리클 아래에 배치된 차광 영역을 형성하기 위한 패턴이 네거티브 레지스트 필름(14) 상에 묘화되고, 레지스트의 현상 및 베이킹 등의 처리에 의해 레지스트 패턴(14a)이 형성된다.
다음, Cl2 + O2 가스를 이용한 드라이 에칭에 의해 차광 필름(13)을 에칭함으로써, 차광 필름으로 이루어지는 전사 패턴을 형성하기 위한 에칭 마스크 패턴(16), 차광 필름으로 이루어지는 차광 밴드 영역(17) 및 차광 필름으로 이루어진 차광 영역(18)을 구성하는 차광 부분(13a)의 패턴이 형성된다.
다음, 마스크로서 차광 부분(13a)과 레지스트 패턴(14a)을 갖는 반투광 필름(12)을 드라이 에칭함으로써, 반투광 부분(12a)이 형성되며, 반투광 부분과 차광 필름의 적층 구조로 이루어지는 전사 패턴과 차광 밴드 영역과 차광 영역의 패턴의 형성이 수행된다(도 4의 (b)).
다음, 레지스트 제거 및 세정이 수행된다(도 4의 (c)).
다음, 전술한 단계를 이미 거친 기판이 네거티브 레지스트 필름(19)으로 코팅된다(도 4의 (d)).
그 후, 차광 밴드 영역(17) 및 차광 영역(18) 상의 네거티브 레지스트 필름(19)이 광에 노광되고, 현상 및 베이킹 등의 처리가 수행되어, 레지스트 필름 패턴(19a)을 형성하고, 차광 부분(13a)의 불필요 부분인, 전사 패턴을 형성하기 위한 에칭 마스크 패턴(16)을 노광한 후, 에칭을 거친다(도 4의 (e)).
그 후, 레지스트 제거 및 세정이 수행되어, 반투광 필름(12a)으로 이루어지는 전사 패턴(20)을 형성한다(도 4의 (f)).
그 후, CD 측정, 결점 검사, 및 패턴 결점의 수정이 수행되고, 최종 세정 및 검사 후에, 포토마스크의 품질이 보장되며, 차광 필름으로 이루어지는 차광 영역(7)에 맞도록 차광 영역(7)상에 펠리클(6)이 탑재된다(도 4의 (g)).
본 실시예에서 얻어지는 포토마스크는 노광 장치의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저를 이용하는 반도체 제조 노광 장치에서 이용되며, 외부 물질 검사 장치(KLA - Tencor 사 제조, STARlight)를 이용하여 사용전 외부 물질 결점 및 사용후 외부 물질 결점의 수를 검사했을 때, 사용후 외부 물질 결점의 수가 사용전 외부 물질 결점의 수와 동일하게 0 임을 발견하였다.
(비교예)
차광 영역(18)을 형성하지 않고, 펠리클이 투명 기판에 직접 접착되는 점을 제외하고, 전술한 예와 마찬가지의 포토마스크에 대하여 전술한 예와 마찬가지의 외부 물질 결점 검사가 수행되었다. 그 결과, 사용전 외부 물질 결점의 수는 0인 반면, 사용후 외부 물질 결점이 약 2500개 검출되었다.
또한, 이에 따라 검출된 수많은 외부 물질들은 특히 펠리클 프레임의 내부 근처에서 관찰되었으며, 따라서, 이러한 외부 물질들은 노광 광을 펠리클 프레임 근처에 조사함으로써 발생되는 것으로 생각된다.
여기서, 전술한 예에 있어서, 네거티브 레지스트 필름을 이용한 예가 주어졌다. 그러나, 두말할 나위 없이, 포지티브 레지스트를 이용하여 전술한 예에서 나 타낸 네거티브 레지스트에 의해 형성되는 레지스트 패턴과 동일한 레지스트 패턴이 형성될 수 있다.
또한, 전술한 예에 있어서, 하프톤 위상 변이 마스크의 일례가 주어졌다. 그러나, 본 발명은 이진 마스크 및 위상 변이 마스크 등의 펠리클을 갖는 모든 포토마스크들에 이용될 수 있으며, 두말할 나위 없이, 차세대 노광 장치용의 F2 엑시머 레이저 포토마스크 및 액정 등의 대규모의 포토마스크에 이용될 수 있다.
또한, 전술한 예에 있어서, 각각의 종류의 마크 패턴은 설명하지 않았다. 그러나, 두말할 나위 없이, 각 노광 장치 제조사, 포토마스크 사용자, 및 포토마스크 제조사의 사양에 따라서 적합하게 마크 패턴이 형성될 수 있다. 또한, 각 종류의 마크 패턴의 사양에 따라서, 차광 영역이 적합하게 변경될 수 있다.
본 발명의 포토마스크에 따르면, 펠리클 프레임 아래에 차광 필름으로 형성되는 차광 영역이 제공되며, 펠리클 프레임은 접착제를 통해 이 차광 필름 상에 접착된다. 차광 필름은 전술한 접착제 및 잔여 성분들이 이 미광으로 조사되지 않도록 방지하므로, 따라서, 유기 물질은 접착제로부터의 가스 발생을 방지하고, 포토마스크 상에 피착물의 점착을 감소시킨다. 특히, 노광 광의 광원으로서 200nm 이하의 파장을 갖는 고출력 레이저 빔을 이용한 노광 장치에 이용되는 포토마스크에 있어서, 즉, 포토마스크 상에 피착물을 쉽게 발생시키는 포토마스크에 있어서, 피착물이 발생되어 포토마스크 상에 점착하는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 노광 장치를 이용한 패턴 전사에 사용되는 포토마스크로서,
    투명 기판;
    상기 투명 기판의 중심부의 주 영역(main region)에 에칭에 의해 형성되는 원하는 전사 패턴; 및
    상기 주 영역의 외측 주변 영역에 펠리클 프레임(pellicle frame)이 접착되는 것에 의해 상기 주 영역을 포함하는 영역을 덮도록 장착되는 펠리클
    을 포함하고,
    상기 포토마스크는 상기 외측 주변 영역에 투명기판이 노출한 투광 영역을 포함하고, 또한, 상기 펠리클 프레임이 접착되는 표면에 상기 노광 장치의 노광 광에 대하여 차광성을 갖는 차광 필름에 의한 차광 영역이 형성되고, 상기 차광 영역은 상기 펠리클 프레임의 폭의 양측을 각각 0.3mm이상, 또한, 5.0mm이하 추가한 폭으로 상기 전사 패턴과 동시에 상기 에칭에 의해 형성되는, 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외측 주변 영역에 상기 주 영역에 인접하고, 또한, 상기 주 영역과 함께 펠리클로 덮이는 차광 밴드 영역을 갖는 포토마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전사 패턴은 네거티브 레지스트를 이용하여 형성되는 패턴인 포토마스 크.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전사 패턴은 네거티브 레지스트를 이용하여 형성되는 패턴인 포토마스크.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노광 장치의 노광 광은, 상기 펠리클 프레임 및 상기 펠리클에 사용되고 있는 접착제 중 적어도 하나에 대하여 상기 광이 조사될 때, 상기 펠리클 프레임 및 상기 접착제 중 적어도 하나의 구성 재료가 광반응을 일으키는 광인 포토마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 노광 장치의 노광 광은 200 nm 이하의 파장을 갖는 레이저 빔인 포토마스크.
  9. 삭제
  10. 상기 노광 장치에서 제1항에 따른 상기 포토마스크를 이용하여 패턴 전사가 수행되는 노광 방법.
  11. 투명 기판의 중심부의 주 영역에 전사 패턴을 포함하고, 또한, 상기 주 영역의 외측 주변 영역에 펠리클 프레임이 접착되는 것에 의해, 상기 주 영역을 포함하는 영역을 덮도록 장착된 펠리클을 포함하는 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
    상기 투명기판상에, 차광 필름과 네거티브 레지스트막이 형성된 포토마스크 블랭크를 마련하고,
    전자빔 묘화장치에 의해, 상기 전사 패턴, 차광 밴드 영역 형성용 패턴, 및 상기 펠리클 프레임의 하부에 배치된 차광 영역 형성용 패턴을 묘화하고,
    상기 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하고,
    상기 차광 필름을 에칭하는 것에 의해, 상기 전사 패턴, 차광 밴드 영역, 및 차광 영역의 패턴 형성을 행하고,
    상기 차광 영역에 상기 펠리클 프레임을 접착하고,
    상기 차광 영역은, 상기 펠리클 프레임의 폭의 양측을 각각 0.3mm이상, 또한, 5.0mm이하 추가한 폭인,
    포토마스크 제조방법.
  12. 삭제
  13. 투명 기판의 중심부의 주 영역에 전사 패턴을 포함하고, 또한, 상기 주 영역의 외측 주변 영역에 펠리클 프레임이 접착되는 것에 의해, 상기 주 영역을 포함하는 영역을 덮도록 장착된 펠리클을 포함하는 하프톤형 위상 쉬프트 마스크의 제조 방법에 있어서,
    상기 투명기판상에, 광반투광막과, 차광 필름과 네거티브 레지스트막이 형성된 포토마스크 블랭크를 마련하고,
    전자빔 노광장치에 의해, 상기 전사 패턴, 차광 밴드 영역 형성용 패턴, 및 상기 펠리클 프레임의 하부에 배치된 차광 영역 형성용 패턴을 묘화하고,
    상기 레지스트막을 현상하여 레지스트 패턴을 형성하고,
    상기 차광 필름을 에칭하는 것에 의해, 상기 전사 패턴 형성용 에칭 마스크 패턴, 차광 밴드 영역, 및 차광 영역의 패턴 형성을 행하고,
    상기 광반투광막을 에칭하여, 상기 전사 패턴의 패턴 형성을 행하고,
    상기 차광 영역에 상기 펠리클 프레임을 접착하고,
    상기 차광 영역은, 상기 펠리클 프레임의 폭의 양측을 각각 0.3mm이상, 또한, 5.0mm이하 추가한 폭인,
    하프톤형 위상 쉬프트 마스크 제조방법.
  14. 삭제
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