KR101294271B1 - 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법 - Google Patents

대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 식각저지막 및 투과제어막으로 이루어진 반투광부와 차광부 및 투광부를 형성하는데 있어, 반투광부의 투과제어막을 건식 식각방법을 이용하여 제조함으로서 고해상도의 핵심치수 (CD: Critical Dimension) 사이즈를 보다 용이하게 구현가능하게 하며 피사체의 패턴 프로파일이 정밀하게 제어 가능한 장점을 가지는 평판 디스플레이 제조용 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은 석영 기판과 투과제어막 사이에 식각저지막을 구비함으로서 건식식각 공정시 투명기판의 손상을 방지하여 공정 수율의 상승을 기대할 수 있으며, 반투광부, 투광부 및 차광부에서의 콘트라스트가 커서 패턴 검사가 용이한 장점을 가지고 있다.
액정표시장치, 대면적, 투과 제어, 블랭크 마스크, 포토마스크, 투과율, 식각저지막

Description

대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법 {Large Size Transmittance Modulation(TM) Blankmask and Manufacturing Method of Large Size Transmittance Modulation(TM) Photomask}
도 1은 본 발명에 따른 종래의 그레이톤 블랭크 마스크를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명에 따른 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 간단한 설명>
2 : 투명기판 4 : 식각저지막
6 : 투과제어막 8 : 차광막
10 : 반사방지막 12, 14 : 포토레지스트 막
본 발명은 액정 표시장치(LCD), 유기전계 발광 소자(OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등의 평판 디스플레이(FPD) 제품의 제조에 사용되는 대면적 투과제어 블랭크 마스크 및 포토마스크에 관한 것이다.
오늘날 액정표시장치(LCD), 유기전계 발광 소자(OLED), 플라즈마 디스플레이 패널(PDP)등의 평판 디스플레이(FPD) 제품은 시장의 요구가 고급화, 고기능화 됨에 따라 그 응용 범위가 확대되면서, 고정밀의 해상도를 갖는 포토마스크 및 블랭크마스크가 필요시 되고 있다.
하지만 종래의 그레이톤형 포토마스크의 경우에는 노광시 해상도의 한계로 인해서 고정밀의 핵심치수(CD)를 만족하는 피사체의 패턴 제어가 용이하지 못하다는 단점을 가지고 있다.
또한 핵심치수(CD) 정밀도를 높이기 위해서 건식식각 공정을 적용하는 경우 높은 가격의 기판이 손상되는 치명적인 문제점을 가지고 있다. 더불어 종래 블랭크마스크의 경우 검사파장에서 콘트라스트가 낮아서 검사가 용이하지 못한 어려움을 내재하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 건식 식각 공정을 이용하여 고정밀의 핵심치수(CD: Critical Dimension)를 가지는 투과제어막과 식각 저지막으로 구성된 반투광부 및 차광부와 투광부를 형성할 수 있는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 투과 제어 포토마스크의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 건식 식각 공정시 식각저지막을 적용하여 하부 기판의 손상이 없는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 투과 제어 포토마스크의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 검사가 용이한 특성을 갖는 물질로 구성된 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 대면적 투과 제어 블랭크 마스크는, 투광부, 차광부 및 반투광부를 가지는 대면적 투과 제어 포토마스크를 제조하기 위한 대면적 투과 제어 블랭크마스크로서, 투명기판 상에 배치되며 식각공정시 하부의 상기 투명기판을 보호하는 식각저지막과, 상기 식각저지막 상에 배치된 차광막과, 상기 차광막 상에 배치된 반사방지막 및 상기 반사방지막 상에 배치된 포토레지스트막을 포함한다.
상기 투과제어막, 차광막, 반사방지막 중의 적어도 어느 하나는 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd),티타늄(Ti),니오븀(Nb), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 카드늄(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li) 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 백금(Pt) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원를 포함한다.
상기 투과제어막, 차광막, 반사방지막 중의 적어도 어느 하나는 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F) 중 1종 이상으로 이루어진 화합물을 더 포함하거나 실리콘(Si) 및 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F) 중 1종 이상으로 이루어진 화합물을 더 포함한다.
상기 반투광부는 상기 투명기판 상에 적층된 상기 식각저지막 및 상기 투과율제어막으로 이루어지며, 상기 반투광부는 50Å 내지 2,000Å의 두께를 갖고, 300nm ∼ 500nm의 노광파장에서 5% 내지 90%의 투과율 및 0° 내지 100의 위상변화량을 갖는다.
상기 투과제어막은 MoSiON, MoSiN, MoSiOCN, WSiON, WSiOCN, HfON, HfOCN, HfCO2, HfO2, SnON, SnOCN, ITO, TaSiN, TaSiON, ZrSi, ZrSiN, ZrSiON, ZrSiOCN 중 어느 하나를 포함한다.
상기 식각저지막은 Cr, CrON, CrOCN, CrCN, CrO, CrN, CrCON 중 1종을 포함한다.
상기 투명기판과 식각저지막, 식각저지막과 투과제어막, 투과제어막과 차광막사이에 식각선택비가 3 내지 100이다.
상기 식각저지막, 투과제어막, 차광막 및 반사방지막 중 어느 하나의 막표면의 제곱 평균 거칠기(Rq)값이 0.1 내지 5[nmRMS]이고 중심선 평균 조도(Ra)값이 0.1 내지 5[nm]이다.
상기 차광막 및 반사방지막의 두께는 각각 50Å 내지 2,500Å이다.
상기 포토레지스트막의 두께는 1,000Å 내지 20,000Å이다.
상기 식각저지막, 투과제어막, 차광막, 반사방지막 중의 적어도 어느 하나는 진공챔버 내에서 불활성 가스 및 반응성 가스를 도입하여 이루어지는 리액티브 스퍼터링 또는 진공증착 방법을 이용하여 형성된다.
상기 반응성 가스는 산소(O2), 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH3), 불소(F2) 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크마스크.
상기 투과제어막은 금속 및 실리콘을 포함하는 타겟으로 형성되며, 상기 타겟의 금속 : 실리콘의 비율은 5 at% 내지 95at% : 95at% 내지 5at% 또는 5 mol% 내지 95mol%: 95mol% 내지 5mol%이다.
상기 포토레지스트는 50℃ 내지 250℃의 온도에서 0 내지 120분간 소프트 베이크(Soft Bake)하여 형성된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 대면적 투과 제어 블랭크 마스크를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법은, 상기 투광부와 대응하는 영역의 상기 반사방지막이 노출되도록 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 제1포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 반사방지막, 차광막, 투과제어막 및 식각저지막을 순차적으로 건식 식각하는 단계, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계, 상기 결과물 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계, 상기 반투광부와 대응하는 영역의 상기 반사방지막이 노출되도록 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 제2포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 반사방지막 및 차광막을 순차적으로 건식 식각하는 단계, 상기 제2포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 대면적 투과 제어 블랭크 마스크를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법은, 상기 반투광부와 대응하는 영역의 상기 반사방지막이 노출되도록 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 제1포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 반사방지막 및 차광막을 순차적으로 건식 식각하는 단계, 상기 제1포토레지스트 패턴을 제거하는 단계, 상기 결과물 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계, 상기 투광부와 대응하는 영역의 상기 반사방지막이 노출되도록 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 제2포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 반사방지막, 차광막, 투과제어막 및 식각저지막을 순차적으로 건식 식각하는 단계, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계, 상기 잔류하는 포토레지스트막을 제거하는 단계를 포함한다.
상기 식각저지막, 차광막 및 반사방지막은 염소계열인 Cl2, CCl4, BCl3, SiCl, BCl, BCl2, SiCl4중 1종 이상의 식각 가스를 사용하고, 상기 투과제어막은 플루오르(F)계열인 SF6, CF4, CH2F2, NF3, CHF3 중 1종 이상의 식각 가스 및 HI, BBr, HBr, H2O, CH3OH, H2O, O2, Ar, H2, He 중 1종 이상의 식각 가스를 사용한다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조 방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 다음에 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명에 따른 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 2a를 참조하면, 투명기판(2) 상에 식각저지막(4), 투과제어막(6), 차광막(8), 반사방지막(10) 및 포토레지스트막(12)을 순차적으로 형성하여 대면적 투과 제어 블랭크 마스크를 형성한다.
상기 식각저지막(4)은 투명기판(2)과 투과제어막(6) 사이에 배치되어 투과제어막(6)의 건식 식각 시, 하부의 투명기판(2)을 보호하도록 역할한다.
상기 식각저지막(4), 투과제어막(6), 차광막(8) 및 반사방지막(10) 중 어느 하나는 탄탈(Ta), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr),바나듐(V), 팔라듐(Pd),티타늄(Ti), 플랫티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 카드늄(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li) 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 하프늄(Hf), Ti(티타늄), 칼슘(Ca), 갈륨(Ga), 아연(Zn) 알루미늄(Al), 비소(As) 등의 금속 또는 이들 금속의 1종 또는 2종 이상의 합금을 포함한다. 또한, 상기 식각저지막(4), 투과제어막(6), 차광막(8) 및 반사방지막(10) 중 어느 하나는 1종 이상의 금속 또는 2종 이상의 합금에 O, C, N, F 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 아울러 실리콘(Si)을 포함할 수 있다.
상기 막들은 스퍼터링 방법을 이용하여 형성하며, 스퍼터링 시, 반응성 가스로 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 산화질소(NO), 암모니아(NH3), 메탄(CH4) 및 불소(F) 가스 중 1종 이상의 가스를 사용할 수 있다. 또한, 상기 막들이 실리콘(Si)을 포함하는 경우, 상기 막들은 금속 및 실리콘 타겟을 이용하거나 또는 금속과 실리콘을 함께 포함하는 타겟을 이용하여 형성할 수 있다. 상기 타겟이 금속 및 실리콘(Si)을 함께 함유하는 경우, 금속 : 실리콘의 비율은 5at% 내지 95at% : 95 at% 내지 5at% 및 5mol% 내지 95mol% : 95mol% 내지 5mol%의 비율을 만족하는 것이 바람직하다.
차광막(8)과 투과제어막(6), 투과제어막(8)과 식각저지막(4), 식각저지막(4)과 투명기판(2)은 식각 물질(Etchant)에 대하여 3 내지 100의 선택비를 갖는다. 투과제어막(6)은 플루오르(F) 계열의 SF6, CF4, CH2F2, NF3, CHF3 중 1종 이상의 건식 식각 가스 또는 상기 건식 식각 가스에 HI, BBr, HBr, H2O, CH3OH, O2, Ar, H2, He 등의 가스를 1종 또는 2종 이상 더 포함하는 가스로 식각되는 물질로 형성된다. 예를 들어, MoSiON, MoSiN, MoSiOCN, WSiON, WSiOCN, HfON, HfOCN, HfCO2, HfO2 SnON, SnOCN, ITO, TaSiN, TaSiON, ZrSi, ZrSiN, ZrSiON, ZrSiOCN 중 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 차광막(8), 반사방지막(10) 및 식각저지막(4)은 투과제어막(6)과 식각선택비를 갖는 염소(Cl) 계열의 Cl2, CCl4, BCl3, SiCl, BCl, BCl2, SiCl4 중 1종 이상을 건식 식각 가스로 식각되는 물질로 형성된다. 예를 들어, 차광막(8)은 CrN 및 CrCN, 반사방지막(10)은 CrCON 및 CrON 중 1종으로 형성하는 것이 바람직하며, 식각저지막(4)은 Cr, CrON, CrOCN, CrCN, CrO, CrN, CrON 중 1종을 형성하는 것이 바람직하다.
포토레지스트막(12)은 스핀 코팅(Spin Coating), 캐필러리 코팅(Capillary Coating) 또는 스캔 앤드 스핀 코팅(Scan And Spin Coating)법 중 1종을 사용하여 형성한다. 포토레지스트막(12)은 코팅 후, 핫플레이트(Hot Plate)를 이용하여 50℃ 내지 250℃의 온도에서 0 내지 120분간 소프트베이크(Soft Bake)를 실시하여 형성한다.
차광막(8) 및 반사방지막(10)의 두께는 50Å 내지 2,500Å이며, 포토레지스트막(12)은 식각저지막(4), 차광막(8), 반사방지막(10)을 패터닝하기 위해서 1,000Å 내지 20,000Å 두께를 갖는다. 또한 식각저지막(4), 투과제어막(6), 차광막(8) 및 반사방지막(10)의 제곱 평균 거칠기(Rq) 값이 0 내지 6[nmRMS], 중심선 평균 조도(Ra) 값이 0 내지 5nm로 형성한다.
도 2b 내지 도 2d를 참조하면, 투명 기판(2) 만으로 이루어지는 투광부와 대응하는 영역의 반사방지막(10) 부분이 노출되도록 포토레지스트막(12)을 패터닝하여 제1포토레지스트 패턴을 형성한다.
그런 다음, 상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 반사방지막(10), 차광막(8), 투과제어막(6) 및 식각저지막(4)을 순차적으로 식각한다. 이때, 차광막(8), 반사방지막(10) 및 식각저지막(4)은 염소(Cl) 계열의 가스로 식각하고, 투과제어막(6)은 플루오르(F)계열의 가스로 식각한다. 이때, 반사방지막(10)과 차광막(8)은 습식 식각으로도 제거할 수 있다.
이어서, 상기 제1포토레지스트 패턴을 제거한다. 이때, 상기 잔류 포토레지스트막을 제거하기 위해서 30℃ 내지 150℃의 온도에서 가열된 황산(H2SO4)이 포함된 용액 사용하거나 또는 상기 포토레지스트 막을 용해 가능한 용매 또는 자외선 노광 후 현상액을 사용한다.
도 2e 및 도 2f를 참조하면, 상기 투광부가 형성된 결과물 상에 포토레지스트막(14)을 형성한다.
그런 다음, 반투광부가 형성되는 영역의 반사방지막(10) 부분이 노출되도록 포토레지스트막(14)을 패터닝하여 제2포토레지스트 패턴을 형성한다.
도 2g 내지 도 2h를 참조하면, 상기 제2포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 반투광부 영역의 반사방지막(10) 및 차광막(8)을 순차적으로 건식 식각한다.
이후, 상기 제2포토레지스트 패턴을 제거하여 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조를 완료한다.
상기 반투광부 영역은 투명 기판(2) 상에 식각저지막(4) 및 투과제어막(6)이 적층된 영역으로 상기 반투광부 영역에서 투과율은 300nm ∼ 500nm의 노광파장에서 5% 내지 90% 이고, 두께는 50Å 내지 2000Å인 것이 바람직하다. 상기 반투광 영역은 위상변화가 소정의 값으로 조정된 막일 수 있으며, 예를 들어, 상기 반투광 영역의 위상변화는 노광파장인 300nm 내지 500nm에서 0° 내지 100°의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 이를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 투명기판(2) 상에 식각저지막(4), 투과제어막(6), 차광막(8), 반사방지막(10) 및 포토레지스트막(12)을 순차적으로 형성하여 대면적 투과 제어 블랭크 마스크를 형성한다.
도 3b를 참조하면, 반투광부가 형성되는 영역의 반사방지막(10) 부분이 노출되도록 포토레지스트막(12)을 패터닝하여 제1포토레지스트 패턴을 형성한다.
그런 다음, 상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 반사방지막(10) 및 차광막(8)을 순차적으로 건식 식각하여 반투광부 영역을 형성하고, 상기 제1포토레지스트 패턴을 제거한다.
도 3c 내지 도 3d를 참조하면, 상기 반투광부 영역이 형성된 결과물 상에 포토레지스트막(14)을 형성한다.
그런 다음, 투광부 영역의 반사방지막(10) 부분이 노출되도록 포토레지스트막(14)을 패터닝하여 제2포토레지스트 패턴을 형성한다.
도 3e 내지 도 3f를 참조하면, 상기 제2포토레지스트 패턴을 식각마스크로 반사방지막(10), 차광막(8), 투과제어막(6) 및 식각저지막(4)을 순차적으로 건식 식각하여 투광부를 형성한다.
그런 다음, 상기 제2포토레지스트 패턴을 제거하여 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조를 완료한다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 대면적 투과 제어 포토마스크는 투명 기판상에 투과제어막 사이에 투명 기판과 선택비가 우수한 식각저지막을 구비함으로써, 식각 공정시 고가의 투명 기판을 보호할 수 있게 되는 장점과 더불어 식각저지막 상에 고정밀의 핵심치수(CD)의 제어가 용이한 몰리브덴실리사이드(MoSi)와 같은 실리사이드계열의 막으로 구성된 투과제어막의 사용이 가능하다.
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(실시예 1)
유리나 석영으로 이루어진 투명 기판 위에 식각저지막, 투과제어막, 차광막, 반사방지막 및 포토레지스트막을 적층하여 대면적 투과 제어 블랭크마스크를 준비한다.
상기 식각저지막은 크롬(Cr) 타겟으로 하여 아르곤(Ar), 이산화탄소(CO2), 질소를 이용한 리액티브 스퍼터링으로 90Å의 질화산화탄화크롬(CrCON)을 형성한다. 또한 상기 투과제어막은 몰리브덴 실리사이드(10:90at%)의 금속 타겟으로 진공챔버의 진공도가 2.1mTorr, 인가전력이 1.5kW인 조건에서 반응성 가스의 혼합비율은 아르곤 : 질소의 부피비가 65%: 35%로 하여 250Å의 질화실리사이드몰리브덴(MoSiN)을 형성하였다. 아울러, 차광막을 크롬 타겟으로 하여 아르곤, 메탄, 질소를 이용한 리액티브 스퍼터링으로 탄화질화크롬(CrCN)을 형성한다. 진공챔버의 진공도가 2mTorr, 인가전력이 1.41kW인 조건에서 반응성 가스의 혼합비율은 아르곤 : 질소: 메탄의 부피비가 90%: 9%: 1%로 하여 차광막인 CrCN을 780Å으로 형성하였다. 또한, 상기 차광막 상에 반사방지막인 CrCON을 동일한 스퍼터링방법으로 진공챔버의 진공도가 2mTorr, 인가전력이 1.0kW인 조건에서 반응성 가스의 혼합비율은 아르곤 : 질소: 이산화탄소의 부피비가 20%: 77%: 3%로 하여 270Å의 CrCON막을 성막하였다.
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또한, 상기 반사방지막 위에 AZ-1500을 스캔 앤드 스핀 코팅 방식을 이용하여 10,000Å 두께의 포토레지스트막을 형성 후, 핫플레이트에서 소프트 베이크를 실시한다. 상기에서 소프트 베이크는 100℃의 소프트 베이크 온도에서 15분 정도 실시하여 대면적 투과 제어 블랭크 마스크를 준비하였다.
먼저 투광부에 해당하는 포토레지스트막 부분에 대한 노광 및 2.38%TMAH 용액을 이용하여 현상 공정을 실시함으로서, 도 2b에서와 같이 제 1 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이러한 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여, 상기 크롬계 반사방지막 및 차광막을 클로린(Cl2) 및 산소(O2)의 가스로, 상기 몰리브덴 실리사이드 계열의 막인 투과제어막을 설퍼 헥사플로라이드(Sulfur Hexafluoride: SF6) 및 산소(O2) 가스로, 크롬계 식각저지막인 CrOCN을 클로린(Cl2) 및 산소(O2) 가스로 순차적으로 건식식각 공정을 실시하여 투광부 영역을 형성하였다. 추가적으로 수송가스(Carrier Gas)로서는 헬륨(He) 가스를 사용하였다. 그 다음 잔류하는 포토레지스트막을 85℃에서 가열한 황산용액에 디핑(Dipping) 방식으로 완전히 제거하였다.
그리고 반투광부를 형성하기 위해서 상기 패턴 상에 포토레지스트막을 스캔 앤드 스핀 코팅 방식을 이용하여 AZ-1500을 10,000Å 두께의 막으로 도 2e와 같이 형성 한 후, 핫플레이트에서 소프트 베이크를 실시한다. 상기에서 소프트 베이크는 100℃의 소프트 베이크 온도에서 15분 정도 실시하였다.
또한 상기 반투광부에 해당하는 포토레지스트막의 영역에 노광 및 현상함으로서 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 크롬(Cr)계 반사방지막과 차광막 클로린(Cl2) 및 산소(O2) 가스로 순차적으로 건식식각 공정을 실시하여 반투광부 영역을 형성하였다. 잔존하는 포토레지스트막은 85℃에서 가열한 황산용액에 디핑 방식으로 완전히 제거한다. 그런 다음, 상기 패턴에 남아있는 이물질을 제거하기 위해서 세정공정을 추가한다. 투과제어막과 식각저지막으로 구성된 반투광과부, 그 주위를 둘러싼 형태의 차광부 및 투광부가 형성된 대면적 투과 제어 포토마스크가 완성된다.
상기 투과제어막에 대한 막 성분을 분석하고자 오제전자분광기(Auger Electron Spectroscopy)를 이용하여 분석하였으며 투과제어막인 질화실리사이드몰리브덴(MoSiN)막에 대한 조성 분석결과는 몰리브덴(Mo)이 5.2at%, 실리사이드(Si)가 47.5at%, 질소(N)가 47.3at%로 이루어지는 것을 확인하였다.
또한 본 실시예에 따른 샘플 제작 결과, 식각저지막, 투과제어막, 차광막 및 반사방지막의 표면 제곱 평균 거칠기 값을 분석하고자 Digital Instrument(UK)사의 Nanoscope IIIa(AFM) 측정장비를 통해서 표면의 중심선 평균 조도(Ra)와 제곱 평균 거칠기(Rq)값을 측정한 결과, 식각저지막은 중심선 평균 조도(Ra)값이 0.4nm이고 제곱 평균 거칠기(Rq)값이 0.52nmRMS, 투과제어막은 중심선 평균 조도(Ra)값이 0.32nm이고 제곱 평균 거칠기(Rq)값이 0.40nmRMS, 차광막은 중심선 평균 조도값이 중심선 평균 조도(Ra)값이 0.35nm이고 제곱 평균 거칠기(Rq)값이 0.43nmRMS, 반사방지막은 중심선 평균 조도는 중심선 평균 조도(Ra)값이 0.41nm이고 제곱 평균 거칠기(Rq)값이 0.53nmRMS의 결과를 얻었으며 이는 상기 막의 표면이 양호하게 성막된 것으로 판단된다.
또한 석영 기판에 대한 건식 식각 전/후 표면의 손상여부를 판별하기위해서 표면 거칠기를 분석한 결과 건식 식각 공정전의 석영 기판에 대한 제곱 평균 거칠기(Rq)값이 0.35nmRMS, 중심선 평균 조도(Ra)값이 0.42nm이고 건식 식각 공정 후의 석영 기판 표면에 대한 평균 거칠기(Rq)값은 0.38nmRMS, 중심선 평균 조도(Ra)값이 0.47nm로서 식각저지막을 구비함으로서 건식식각 공정상에 석영기판의 손상은 없는 것으로 확인되었다.
또한, 상기 대면적 블랭크 마스크에 대한 포토마스크 핵심치수(CD: Critical Dimension)특성을 평가한 결과 마스크의 레지스트레이션(Registration) 값은 X-Axis에 대해서 0.651㎛, Y-Axis에 대해서는 0.974㎛의 값을 가지고 있으며, CD Uniformity의 3 Sigma 값은 0.11㎛, MTT(Mean To Target)값이 0.12㎛로 종래의 포토마스크의 보다 우수한 특성을 보이고 있다.
또한, 식각저지막과 투과제어막으로 구성된 투과제어막의 투과율을 측정한 결과 같이 노광파장에서 투과율이 50%를 만족하며 위상차가 45°의 값을 만족하였다.
또한, 본 대면적 투과 제어 포토마스크의 경우 종래의 그레이톤 포토마스크에 비해 검사파장인 505nm에서 패턴 검사 시 차광부, 반투광부 및 투광부의 콘트라스트가 커서 패턴 검사 시 문제점을 발견할 수 없었다.
(실시예 2)
상술한 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 유리나 석영으로 이루어진 투명기판위에 식각저지막, 투과제어막, 차광막, 반사방지막 및 포토레지스트막을 형성하여 대면적 투과 제어 블랭크마스크를 준비한다.
먼저, 상기 반투광부에 해당하는 포토레지스트막의 영역에 노광 및 현상함으로서 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 크롬계 반사방지막과 차광막을 클로린(Cl2) 및 산소(O2) 가스로 순차적으로 건식식각 공정을 실시하여 반투광부를 형성하였다. 그리고 잔존하는 포토레지스트막은 85℃에서 가열한 황산용액에 디핑 방식으로 완전히 제거한다. 그런 다음, 상기 패턴에 남아있는 이물질을 제거하기 위해서 세정공정을 추가하였다.
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또한, 투광부 및 차광부를 형성하기 위해서 상기 패턴이 형성된 막 상에 포토레지스트막을 스캔 앤드 스핀 코팅 방식을 이용하여 AZ-1500을 10,000Å 두께의 막으로 형성 한 후, 핫플레이트에서 소프트 베이크를 실시한다. 상기에서 소프트 베이크는 100℃의 소프트 베이크 온도에서 15분 정도 실시하였다.
또한 투광부 및 차광부를 형성하기 위해서 투광부에 해당하는 포토레지스막의 영역에 노광 및 현상 공정을 통해서 포토레지스트 패턴을 형성하였다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 크롬계막인 반사방지막 및 차광막을 클로린(Cl2) 및 산소(O2) 가스를 이용하여 순차적으로 건식식각 공정을 실시하였고 몰리브덴 실리사이드 계열의 막인 투과제어막을 설퍼 헥사플로라이드(SF6) 및 산소(O2) 가스로, 크롬계 식각저지막인 CrOCN을 클로린(Cl2) 및 산소(O2) 가스로 순차적으로 건식식각 공정을 실시하여 투광부 및 차광부를 형성하였다.
최종적으로 상기 잔존하는 포토레지스트막을 85℃에서 가열한 황산용액에 디핑 방식으로 완전히 제거한다. 그런 다음, 상기 패턴에 남아있는 이물질을 제거하기 위해서 세정공정을 추가로 실시하여 대면적 투과제어 포토마스크를 완성하였다.
상기 대면적 투과 제어 포토마스크에 있어서 석영 기판에 대한 건식 식각 전/후 표면의 손상여부를 판별하기위해서 표면 거칠기를 분석한 결과 건식 식각 공정전의 석영 기판에 대한 제곱 평균 거칠기(Rq)값이 0.39nmRMS, 중심선 평균 조도(Ra)값이 0.48nm이고 건식 식각 공정 후의 석영 기판 표면에 대한 평균 거칠기(Rq)값은 0.41nmRMS, 중심선 평균 조도(Ra)값이 0.52nm로서 식각저지막을 구비함으로 인해서 건식식각 공정상에 석영기판의 손상은 없는 것으로 확인되었다.
또한, 상기 대면적 블랭크 마스크에 대한 포토마스크 특성을 평가한 결과 마스크의 레지스트레이션(Registration) 값은 X-Axis에 대해서 0.653㎛, Y-Axis에 대해서는 0.976㎛의 값을 가지고 있으며, CD Uniformity의 3 Sigma 값은 0.13㎛, MTT(Mean To Target)값이 0.15㎛로 종래의 포토마스크의 보다 우수한 특성을 보이고 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 투과제어막 및 식각저지막으로 이루어진 반투광부와 차광부 및 투광부를 건식 식각방법을 이용하여 제조함으로서 고해상도의 핵심치수 (CD: Critical Dimension) 사이즈를 보다 용이하게 구현가능하게 하며 피사체의 패턴 프로파일이 정밀하게 제어 가능한 장점을 가지는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 투과 제어 포토마스크를 제공할 수 있다.
또한, 투명기판과 투과제어막 사이에 식각저지막을 구비함으로서 건식식각 공정시 투명기판을 보다 효과적으로 보호할 수 있는 장점과 더불어 공정수율의 상승을 기대할 수 있는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크 및 투과 제어 포토마스크의 제조 방법을 제공할 수 있다.
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아울러, 반사율이 검사파장에서 검사가 용이한 투과제어막을 제공함으로서 공정상의 생산성 향상을 기대할 수 있는 대면적 투과 제어 포토마스크 및 그 원재료인 투과 제어 블랭크마스크를 제공할 수 있다.

Claims (20)

  1. 투광부, 차광부 및 반투광부를 가지는 대면적 투과 제어 포토마스크를 제조하기 위한 대면적 투과 제어 블랭크마스크로서,
    투명기판 상에 배치되며 식각공정시 하부의 상기 투명기판을 보호하는 식각저지막;
    상기 식각저지막 상에 배치된 투과제어막;
    상기 투과제어막 상에 배치된 차광막;
    상기 차광막 상에 배치된 반사방지막; 및
    상기 반사방지막 상에 배치된 포토레지스트막;을
    포함하는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투과제어막, 차광막, 반사방지막 중의 적어도 어느 하나는 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd),티타늄(Ti),니오븀(Nb), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 카드늄(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li) 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 하프늄(Hf), 루테늄(Ru), 백금(Pt) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 투과제어막은 MoSiON, MoSiN, MoSiOCN, WSiON, WSiOCN, HfON, HfOCN, HfCO2, HfO2, SnON, SnOCN, ITO, TaSiN, TaSiON, ZrSi, ZrSiN, ZrSiON, ZrSiOCN 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크마스크.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 식각저지막은 Cr, CrON, CrOCN, CrCN, CrO, CrN, CrCON 중 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 투명기판과 식각저지막, 식각저지막과 투과제어막, 투과제어막과 차광막사이의 식각 선택비가 3 내지 100인 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 식각저지막, 투과제어막, 차광막 및 반사방지막 중 어느 하나의 막표면의 제곱 평균 거칠기(Rq)값이 0.1 내지 5[nmRMS]이고 중심선 평균 조도(Ra)값이 0.1 내지 5[nm]인 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크마스크.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 차광막 및 반사방지막의 두께는 각각 50Å 내지 2,500Å인 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 포토레지스트막의 두께가 1,000Å 내지 20,000Å인 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크마스크.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 식각저지막, 투과제어막, 차광막, 반사방지막 중의 적어도 어느 하나는 진공챔버 내에서 불활성 가스 및 반응성 가스를 도입하여 이루어지는 리액티브 스퍼터링 또는 진공증착 방법을 이용하여 형성되며, 상기 반응성 가스는 산소(O2), 질소(N2), 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH3), 불소(F2) 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크마스크.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 투과제어막은 금속 및 실리콘을 포함하는 타겟으로 형성되며, 상기 타겟의 금속 : 실리콘 비율은 5 at% 내지 95at% : 95at% 내지 5at% 또는 5 mol% 내지 95mol%: 95mol% 내지 5mol%인 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 포토레지스트는 50℃ 내지 250℃의 온도에서 0 내지 120분간 소프트 베이크하여 형성된 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크.
  12. 삭제
  13. 제 1항에 기재된 대면적 투과 제어 블랭크 마스크를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법으로서,
    상기 투광부와 대응하는 영역의 상기 반사방지막이 노출되도록 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 제1포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 반사방지막, 차광막, 투과제어막 및 식각저지막을 순차적으로 건식 식각하는 단계;
    상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;
    상기 건식 식각으로 노출된 상기 반사방지막 및 투명기판을 덮도록 포토레지스트막을 형성하는 단계;
    상기 반투광부와 대응하는 영역의 상기 반사방지막이 노출되도록 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 제2포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 반사방지막 및 차광막을 순차적으로 건식 식각하는 단계;
    상기 제2포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;를
    포함하는 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법.
  14. 제 1항에 기재된 대면적 투과 제어 블랭크 마스크를 이용한 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법으로서,
    상기 반투광부와 대응하는 영역의 상기 반사방지막이 노출되도록 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 제1포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 반사방지막 및 차광막을 순차적으로 건식 식각하는 단계;
    상기 제1포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;
    상기 건식 식각으로 노출된 상기 투과제어막, 반사방지막 및 투명기판을 덮도록 포토레지스트막을 형성하는 단계;
    상기 투광부와 대응하는 영역의 상기 반사방지막이 노출되도록 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 제2포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 반사방지막, 차광막, 투과제어막 및 식각저지막을 순차적으로 건식 식각하는 단계;
    상기 제2포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;
    상기 잔류하는 포토레지스트막을 제거하는 단계;를
    포함하는 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법.
  15. 제13항 또는 14항에 있어서,
    상기 식각저지막, 차광막 및 반사방지막의 식각은 염소(Cl)계열인 Cl2, CCl4, BCl3, SiCl, BCl, BCl2, SiCl4중 1종 이상의 가스를 사용하고, 상기 투과제어막의 식각은 플루오르(F)계열인 SF6, CF4, CH2F2, NF3, CHF3 중 1종 이상의 가스 또는 SF6, CF4, CH2F2, NF3, CHF3 중 1종 이상 및 HI, BBr, HBr, CH3OH, H2O, O2, Ar, H2, He 중 1종 이상의 가스를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 포토마스크의 제조방법.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 투과제어막, 차광막, 반사방지막 중의 적어도 어느 하나는 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F) 중 1종 이상으로 이루어진 화합물을 더 포함하거나 실리콘(Si) 및 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F) 중 1종 이상으로 이루어진 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크마스크.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 반투광부는 상기 투명기판 상에 적층된 상기 식각저지막 및 상기 투과제어막으로 이루어지며, 상기 반투광부는 50Å 내지 2,000Å의 두께를 갖고, 300nm ∼ 500nm의 노광파장에서 5% 내지 90%의 투과율 및 0° 내지 100의 위상변화량을 갖는 것을 특징으로 하는 대면적 투과 제어 블랭크 마스크.
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