KR101407230B1 - 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하부에 배치되는 상기 위상반전막을 식각하기 위하여 하드마스크막 패턴을 식각 마스크로 사용하는 포토마스크 제조 방법을 제공한다. 본 발명은 이를 위한 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크도 제공한다. 본 발명에 따르면, 하드마스크막을 패터닝하기 위한 레지스트막은 얇은 두께로 형성될 수 있고, 식각 선택비가 큰 하드마스크막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 위상반전막을 식각함에 따라 차광막 패턴에 의해 광학 밀도가 3.0 정도로 유지되면서 패턴 해상도 및 정확도를 높일 수 있으며, 로딩 효과를 줄일 수 있고, CD 균일성 및 CD 선형성과 같은 CD 특성이 향상된 포토마스크를 제조할 수 있다.

Description

블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법{Blankmask, Photomask and method for fabricating the same}
본 발명은 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 반도체 포토리소그래피(Photo-lithography) 공정에서 고정밀도의 최소 선폭(Critical Dimension; CD) 구현이 가능하여 45nm급, 특히, 32nm급 이하의 높은 해상도(Resolution) 패턴 전사가 가능한 193nm의 ArF 리소그래피, 액침노광 리소그래피(Immersion Lithography) 등에 적용할 수 있는 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날 대규모 집적 회로의 고집적화에 수반하는 회로 패턴의 미세화 요구에 맞춰, 고도의 반도체 미세 공정 기술이 매우 중요한 요소로 자리 잡고 있다. 고집적회로의 경우 저전력, 고속 동작을 위해 회로 배선이 미세화되고 있고, 층간 연결을 위한 컨택트 홀 패턴(Contact Hole Pattern) 및 집적화에 따른 회로 구성 배치 등에 대한 기술적 요구가 점점 높아지고 있다. 따라서 이러한 요구들을 충족시키기 위해서는 회로 패턴의 원본이 기록되는 포토마스크 제조에 있어서도, 상기 미세화를 수반하고 보다 정밀한 회로 패턴을 기록할 수 있는 기술이 요구된다.
포토리소그래피 기술은 반도체 회로 패턴의 해상도 향상을 위해 436nm의 g-line, 365nm의 i-line, 248nm의 KrF, 193nm의 ArF로 노광 파장의 단파장화가 이루어져 왔다. 그러나, 노광 파장의 단파장화는 해상도 향상에는 크게 기여하였으나, 초점 심도(Depth of Focus; DoF)에는 나쁜 영향을 주어, 렌즈를 비롯한 광학 시스템의 설계에 대해 많은 부담이 증대되는 문제점을 가져왔다. 이에 따라, 상기 문제점을 해결하기 위해 노광광의 위상을 180도 반전시키는 위상반전막(Phase Shift Layer)을 이용하여 해상도와 초점 심도를 동시에 향상시키는 위상반전 마스크가 개발되었다.
종래 위상반전 마스크는 위상반전막 상에 차광막 및 레지스트막 패턴을 순차 형성하고, 레지스트막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 차광막을 식각하여 차광막 패턴을 형성한 후, 차광막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 위상반전막을 식각하여 제조하였다. 상기 차광막은 효과적인 차광 기능을 위하여 소정의 광학 밀도를 가져야 하며, 이를 위해 차광막은 약 600Å 이상의 일정한 두께를 가져야 한다. 이 때, 레지스트막은 상기 차광막의 두께에 기인하여 차광막의 식각을 위해 약 2,000Å 이상의 두께를 가져야 한다.
한편, 최근에는 패턴의 크기(Size)가 45nm 이하, 특히, 32nm 이하로 더욱 미세화되고 조밀화됨에 따라 포토마스크 제조시 해상도뿐만 아니라, 엄격한 CD MTT(Mean to Target), CD 균일성(Uniformity), CD 선형성(Linearity)이 요구된다.
그러나, 종래 위상반전 마스크는 약 2,000Å 이상의 두께를 갖는 레지스트막이 사용됨에 따라, 레지스트막 패턴의 미세화가 어려워져 위상반전막의 식각 마스크로 사용되는 차광막 패턴의 미세화가 어려워지고, 최종적으로, 위상반전막 패턴의 미세화가 어려워진다.
이에 따라, 광학 밀도가 2.0 내지 4.0 정도로 유지되면서 레지스트막을 얇게 하여 CD 특성을 향상시킬 수 있는 새로운 블랭크 마스크가 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광학 밀도가 2.0 내지 4.0으로 유지되면서 해상도, 정밀도, CD MTT, CD 균일성, CD 선형성과 같은 CD 특성을 향상시켜 45nm급, 특히, 32nm급 이하의 높은 해상도 패턴 전사가 가능한 블랭크 마스크, 이를 이용한 포토마스크 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 블랭크 마스크는 투명 기판, 상기 투명 기판 상부에 형성된 위상반전막, 및 상기 위상반전막 상부에 형성된 하드마스크막을 포함한다.
상기 위상반전막은 200nm 이하의 노광 파장에서 0.1% 내지 40%의 투과율을 가질 수 있고, 200nm 이하의 노광 파장에서 170° 내지 190°의 위상반전량을 가질 수도 있다. 상기 위상반전막은 100Å 내지 1,000Å의 두께를 가질 수 있고, 실리콘(Si)을 포함하고, 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하며, 선택적으로 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 하드마스크막은 10Å 내지 100Å의 두께를 가질 수 있으며, 상기 위상반전막 및 하드마스크막은 단층 또는 다층의 형태를 가지며, 깊이 방향으로 조성이 균일한 단일막 또는 조성이 변하는 연속막의 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 블랭크 마스크는 상기 하드마스크막 상에 구비된 레지스트막을 더 포함하며, 상기 레지스트막은 300Å 내지 2,000Å의 두께를 가질 수 있다. 상기 레지스트막은 산을 포함하는 물질로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 블랭크 마스크는 상기 투명 기판의 가장자리에 블라인드 영역이 정의될 수 있도록 상기 투명 기판의 상부나 하부에 형성되는 차광막 패턴 또는 상기 투명 기판의 하부에 형성되는 차광막을 더 포함할 수도 있다.
상기 블라인드 영역의 광학 밀도는 노광 파장에 대하여 2.0 내지 4.0일 수 있고, 상기 차광막 패턴 또는 차광막은 단층 또는 다층의 형태를 가지며, 깊이 방향으로 조성이 균일한 단일막 또는 조성이 변하는 연속막의 형태를 가질 수 있다. 상기 차광막 패턴 또는 차광막은 200Å 내지 1,500Å의 두께를 가질 수 있으며, 본 발명에 따른 블랭크 마스크는 상기 차광막 패턴 상에 구비된 반사방지막 패턴 또는 상기 차광막 상에 구비된 반사방지막을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 블랭크 마스크에 있어서, 상기 차광막 패턴, 차광막 및 하드마스크막 중 적어도 하나는 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 및 실리콘(Si) 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하며, 선택적으로 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 포토마스크는 본 발명에 따른 블랭크 마스크로 제조되며, 투명 기판에 차광영역 및 투광영역이 구비된 블라인드 영역과 위상반전영역 및 투광영역이 구비된 메인 영역을 갖는 포토마스크로서, 상기 투광영역은 상기 투명 기판이 노출된 영역이고, 상기 위상반전영역은 상기 투명 기판의 메인 영역에 위상반전막 패턴이 구비된 영역이며, 상기 차광영역은 상기 투명 기판의 블라인드 영역에 차광막 패턴이 형성된 영역이며, 노광광에 대한 광학 밀도가 2.0 내지 4.0이 되도록 상기 차광막 패턴이 200Å 내지 1,500Å의 두께를 갖는다.
이 때, 상기 차광영역은 상기 투명 기판 상부에 순차적으로 적층된 차광막 패턴과 위상반전막 패턴으로 이루어지거나, 상기 투명 기판 상부에 순차적으로 적층된 위상반전막 패턴과 차광막 패턴으로 이루어지거나, 상기 투명 기판 하부에 형성된 차광막 패턴과 상기 투명 기판 상부에 형성된 위상반전막 패턴으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 포토마스크는 상기 차광막 패턴 상에 구비된 반사방지막 패턴을 더 포함할 수 있고, 상기 위상반전막 패턴 상에 구비된 하드마스크막 패턴을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 포토마스크 제조 방법은, 투명 기판에 차광영역 및 투광영역이 구비된 블라인드 영역과 위상반전영역 및 투광영역이 구비된 메인 영역을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서, (a) 상기 차광영역과 대응하는 상기 투명 기판 상부나 하부에 차광막 패턴을 형성하는 단계; (b) 상기 투명 기판 상부에 위상반전막을 형성하는 단계; (c) 상기 위상반전막 상부에 하드마스크막을 형성하는 단계; (d) 상기 하드마스크막 상에 상기 투광영역과 대응하는 부분을 노출시키는 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴을 형성하는 단계; (e) 상기 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 노출된 하드마스크막을 식각하여 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 하드마스크막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 노출된 위상반전막을 식각하여 상기 위상반전영역에 위상반전막 패턴을 형성하는 단계;를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 (b) 단계를 먼저 수행한 후에 상기 (a) 단계, (c) 단계, (d) 단계, (e) 단계 및 (f) 단계를 순차적으로 수행할 수 있고, 상기 (b) 단계, (c) 단계, (d) 단계, (e) 단계 및 (f) 단계를 순차적으로 먼저 수행한 후에 상기 (a) 단계를 수행할 수도 있으며, 상기 (a) 단계 수행시 레지스트막을 이용한 패터닝 또는 리프트 오프 방법을 이용할 수도 있다. 상기 (f) 단계 이후, 상기 하드마스크막 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 블랭크 마스크는 하드마스크막을 포함함으로써, 후속 포토마스크 제조시 이를 식각 마스크로 사용하여 식각 선택비를 갖는 하부막을 패터닝할 수 있다.
따라서, 하드마스크막을 패터닝하기 위한 레지스트막의 두께를 줄여 로딩 효과를 감소시킬 수 있고, 이로부터 제조되는 포토마스크의 해상도, 정밀도, CD MTT, CD 균일성, CD 선형성과 같은 CD 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도들,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크를 도시한 단면도들,
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들,
도 11 내지 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 다른 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들,
도 14 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 또 다른 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들, 그리고
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 또 다른 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 또한, 어떤 막이 다른 막 또는 기판의 "상", "상부" 또는 "하부"에 있다라고 기재되는 경우에, 상기 어떤 막은 상기 다른 막 또는 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는, 그 사이에 제 3의 막이 개재되어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 블랭크 마스크(10)는 투명 기판(102)의 가장자리에 블라인드 영역(A)이 정의될 수 있도록 투명 기판(102) 상부에 형성된 차광막 패턴(104a)을 포함한다. 상기 블랭크 마스크(10)에는 블라인드 영역(A)으로 둘러싸인 메인 영역(B)도 정의된다.
상기 블랭크 마스크(10)는 상기 차광막 패턴(104a)을 덮도록 상기 투명 기판(102) 상부에 구비된 위상반전막(106) 및 상기 위상반전막(106) 상부에 구비된 하드마스크막(108)도 포함한다. 상기 하드마스크막(108) 상에는 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(112)을 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 블랭크 마스크(20)는 투명 기판(102) 상부에 위상반전막(106)을 포함한다. 블랭크 마스크(20)는 상기 투명 기판(102)의 가장자리에 블라인드 영역(A)이 정의될 수 있도록 상기 투명 기판(102)의 상부에 차광막 패턴(104a)도 포함한다. 상기 블랭크 마스크(20)에는 블라인드 영역(A)으로 둘러싸인 메인 영역(B)도 정의된다.
상기 블랭크 마스크(20)는 상기 차광막 패턴(104a)과 위상반전막(106) 상부에 하드마스크막(108)도 포함한다. 상기 하드마스크막(108) 상에는 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(112)을 더 포함할 수 있다.
제1 실시예에 따른 블랭크 마스크(10)에서는 차광막 패턴(104a) 상에 위상반전막(106)이 적층된 형태이나, 제2 실시예에 따른 블랭크 마스크(20)에서는 위상반전막(106) 상에 차광막 패턴(104a)이 적층된 형태이다. 즉, 블랭크 마스크(10, 20)에서는 차광막 패턴과 위상반전막의 적층 순서가 달라질 수 있다.
블랭크 마스크(10, 20)에 있어서, 상기 블라인드 영역(A)의 광학 밀도는 노광 파장에 대하여 2.0 내지 4.0이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 차광막 패턴(104a) 상에는 반사방지막 패턴(105a)을 더 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 블랭크 마스크(30)는 투명 기판(102), 상기 투명 기판(102) 상부에 구비된 위상반전막(106) 및 상기 위상반전막(106) 상부에 구비된 하드마스크막(108)을 포함한다. 상기 하드마스크막(108) 상에는 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(112)을 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 블랭크 마스크(40)는 투명 기판(102), 상기 투명 기판(102)의 상부, 특히 상면(U)에 구비된 위상반전막(106), 상기 위상반전막(106) 상부에 구비된 하드마스크막(108) 및 상기 투명 기판(102)의 하부, 특히 하면(D)에 구비된 차광막(104)을 포함한다. 상기 하드마스크막(108) 상에는 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(112)을 더 포함할 수 있다. 상기 차광막(104) 상에는 반사방지막(105)을 더 포함할 수 있다.
블랭크 마스크(40) 변형예로서, 도시하지는 않았으나, 위상반전막(106)은 패터닝되어 있고 하드마스크막(108) 및 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(112)은 제거되어 있으며 차광막(104) 상에는 차광막 패터닝용 레지스트막이 더 형성된 블랭크 마스크 또한 본 발명의 실시예 중 하나가 될 수 있다. 또한 블랭크 마스크(40)의 다른 변형예로서, 차광막(104)이 패터닝되어져 투명 기판(102)의 하부에 차광막 패턴을 포함함으로써, 가장자리에 블라인드 영역이 정의된 블랭크 마스크 또한 본 발명의 실시예 중 하나가 될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 따른 블랭크 마스크(10, 20, 30, 40)에서, 상기 차광막(104), 차광막 패턴(104a), 위상반전막(106) 및 하드마스크막(108)은 단층 또는 다층의 형태를 가지며, 깊이 방향(투명 기판으로 가까워지는 방향)으로 조성이 균일한 단일막 또는 조성이 변하는 연속막의 형태를 갖는다. 상기 차광막(104)과 차광막 패턴(104a)은 200Å 내지 1,500Å의 두께를 갖는다.
상기 위상반전막(106)은 200nm 이하의 노광 파장에서 0.1% 내지 40%의 투과율을 갖고, 170° 내지 190°의 위상반전량을 가지며, 100Å 내지 1,000Å의 두께를 갖는다. 상기 위상반전막(106)은 실리콘(Si)을 포함하고, 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 및 실리콘(Si) 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하며, 선택적으로 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함한다.
상기 하드마스크막(108)은 10Å 내지 100Å의 두께를 갖는다.
상기 차광막(104), 차광막 패턴(104a) 및 하드마스크막(108) 중 적어도 하나는 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 및 실리콘(Si) 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하며, 선택적으로 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함한다.
상기 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(112)은 300Å 내지 2,000Å의 두께를 가지고, 산을 포함하는 물질로 구성된다.
본 발명에 따른 블랭크 마스크(10, 20, 30, 40)는 위상반전막(106) 상부에 하드마스크막(108)을 포함함으로써, 후속 포토마스크 제조시 이를 식각 마스크로 사용하여 식각 선택비를 갖는 하부막, 즉 위상반전막(106)을 패터닝할 수 있다. 따라서, 하드마스크막(108)을 패터닝하기 위한 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(112)의 두께를 줄여 로딩 효과를 감소시킬 수 있고, 이로부터 제조되는 포토마스크의 해상도, 정밀도, CD MTT, CD 균일성, CD 선형성과 같은 CD 특성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 45nm급, 특히, 32nm급 이하의 최소 선폭이 구현되어 193nm의 ArF 리소그래피, 액침노광 리소그래피 등에 적용할 수 있는 포토마스크를 제공할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 포토마스크를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 포토마스크(100)는 얼라인 키(P)를 포함하는 보조적인 패턴들이 구비되는 블라인드 영역(A) 및 메인 패턴들이 구비되는 메인 영역(B)을 포함한다. 블라인드 영역(A)은 차광영역(114) 및 투광영역(116)을 포함하고, 메인 영역(B)은 투광영역(116) 및 위상반전영역(118)을 포함한다.
블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)에 구비된 투광영역(116)은 투명 기판(102)이 노출된 영역이며, 위상반전영역(118)은 투명 기판(102) 상부에 위상반전막 패턴(106a)이 구비된 영역이다. 블라인드 영역(A)에 구비된 차광영역(114)은 투명 기판(102) 상부에 차광막 패턴(104a)이 형성된 영역이며, 특히 본 실시예에서는 차광막 패턴(104a) 및 위상반전막 패턴(106a)이 순차적으로 적층되어 차광영역(114)이 이루어진다.
이러한 포토마스크(100)는 도 1을 참조하여 설명한 블랭크 마스크(10)를 출발 재료로 삼아 위상반전막(106)을 패터닝하여 제조할 수 있으며, 자세한 제조 방법은 후술한다. 블랭크 마스크(10)로부터 제조되는 경우, 포토마스크(100)는 상기 차광막 패턴(104a) 상에 구비된 반사방지막 패턴(도 1의 105a)을 더 포함할 수 있고, 상기 위상반전막 패턴(106a) 상에는 하드마스크막 패턴(미도시)을 더 포함할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 포토마스크를 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 포토마스크(200)는 투명 기판(102) 상부에 위상반전막 패턴(106a) 및 차광막 패턴(104a)이 순차적으로 적층되어 차광영역(114)이 이루어지는 점을 제외하고는 포토마스크(100)와 동일하다. 이러한 포토마스크(200)는 도 2를 참조하여 설명한 블랭크 마스크(20)를 이용해 위상반전막(106)을 패터닝하여 제조하거나, 도 3을 참조하여 설명한 블랭크 마스크(30)를 이용해 형성한 위상반전막(106)을 패터닝한 다음에 그 위에 차광막 패턴을 더 형성하여 제조할 수 있으며, 자세한 제조 방법에 관해서는 후술한다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 포토마스크를 도시한 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 포토마스크(300)는 블라인드 영역(A)의 차광영역(114)이 투명 기판(102)의 하면(D)에 구비된 차광막 패턴(104a)과 투명 기판(102) 상면(U)의 차광막 패턴(104a)과 대응한 위치에 구비된 위상반전막 패턴(106a)으로 이루어지는 점을 제외하고는 포토마스크(100, 200)와 동일하다.
투명 기판(102)의 하부에 구비된 차광막 패턴(104a)은 위상반전막 패턴(106a)과 반사율 차이를 갖는 경우, 블라인드 영역(A)과 대응하는 영역 전체에 형성될 수도 있다. 이러한 포토마스크(300)는 도 3을 참조하여 설명한 블랭크 마스크(30)를 이용해 위상반전막(106)을 패터닝한 다음에 투명 기판(102) 하부에 차광막 패턴을 더 형성하여 제조하거나, 투명 기판(102)의 상면(U)에 위상반전막(106)이 구비되고 하면(D)에는 차광막(104)이 구비된, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 블랭크 마스크(50)를 이용해 위상반전막(106)과 차광막(104)을 패터닝하여 제조할 수도 있다.
상기 제5 및 제6 실시예에 따른 포토마스크(100, 200)의 블라인드 영역(A)에 구비된 차광영역(114)은 투명 기판(102)의 상부에 차광막 패턴(104a) 및 위상반전막 패턴(106a)이 적층되어 이루어진다. 포토마스크(100)에서는 차광막 패턴(104a) 위에 위상반전막 패턴(106a)이 적층되어 있으며, 포토마스크(200)에서는 위상반전막 패턴(106a) 위에 차광막 패턴(104a)이 적층되어 있는 것이 특징이다. 상기 제7 실시예에 따른 포토마스크(300)의 블라인드 영역(A)에 구비된 차광영역(114)은 투명 기판(102) 상면(U)의 위상반전막 패턴(106a)과 그에 대응되는 위치의 하면(D)에 형성된 차광막 패턴(104a)이 적층되어 이루어진다.
본 발명에 따른 포토마스크(100, 200, 300)에서, 차광영역(114)은 노광광에 대하여 2.0 내지 4.0의 광학 밀도를 가지며, 바람직하게, 1.5 내지 3.0의 광학 밀도를 갖는다. 차광막 패턴(104a)은 차광영역(114)의 광학 밀도를 확보하기 위하여 형성되며, 이를 위해, 차광막 패턴(104a)은 200Å 내지 1,500Å의 두께를 가지며, 바람직하게, 300Å 내지 1,000Å, 더욱 바람직하게 400Å 내지 800Å의 두께를 갖는다. 차광영역(114)의 광학 밀도를 확보하기 위하여 차광막 패턴(104a) 및 위상반전막 패턴(106a)은 두께가 조절되어 형성될 수 있다. 차광막 패턴(104a) 상에는, 도시하지는 않았지만, 반사방지막 패턴(예컨대 도 1에서 언급한 105a)이 더 구비될 수 있으며, 상기 반사방지막 패턴은 상기 차광막 패턴(104a)과 동일하거나 또는 다른 식각 특성을 갖는 물질로 이루어질 수 있다.
위상반전막 패턴(106a)은 블라인드 영역(A)의 차광막 패턴(104a)과 대응되는 위치 및 메인 영역(B)의 투명 기판(102) 상에 구비되고, 200nm 이하의 노광 파장에서 0.1% 내지 40%의 투과율을 가지고, 바람직하게, 0.1% 내지 20%의 투과율을 가지며, 더욱 바람직하게, 0.1% 내지 6%의 투과율을 가지고, 10% 내지 30%의 반사율을 갖는다. 위상반전막 패턴(106a)은 100Å 내지 1,000Å의 두께를 가지며, 바람직하게, 300Å 내지 1,000Å의 두께를 가지고, 노광 파장에 대하여 160° 내지 200°의 위상반전량을 가지며, 바람직하게, 170° 내지 190°의 위상반전량을 갖는다.
차광막 패턴(104a)은 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 중 1종 이상의 물질을 포함하며, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있다. 위상반전막 패턴(106a)은 실리콘(Si)을 포함하며, 상기 차광막 패턴(104a)의 금속 물질들 중 1종 이상의 물질을 포함하며, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있다.
차광막 패턴(104a)은, 예를 들어, Cr, CrO, CrN, CrC, CrON, CrCN, CrCO, CrCON과 같은 크롬(Cr)계 화합물로 형성할 수 있으며, 탄탈(Ta)계 화합물 및 2종류 이상의 금속을 포함하는 MoTa계 화합물과 같은 3성분계 금속화합물로 형성할 수 있다. 위상반전막 패턴(106a)은 차광막 패턴(104a)과 식각 선택비를 갖도록 실리콘(Si)을 포함하는 MoSiO, MoSiN, MoSiC, MoSiCO, MoSiCN, MoSiON, MoSiCON과 같은 MoSi계 화합물의 금속실리콘 화합물로 형성할 수 있다. 아울러, 차광막 패턴(104a) 및 위상반전막 패턴(106a)은 상술한 화합물이 서로 반대되도록 형성할 수 있다. 차광막 패턴(104a) 및 위상반전막 패턴(106a)은 단층 또는 다층 구조를 가지고, 깊이 방향으로 조성이 균일한 단일막 또는 조성이 변하는 연속막 구조를 갖는다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제5 실시예에 따른 포토마스크(100)의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
먼저 도 8을 참조하면, 투명 기판(102)의 가장자리에 블라인드 영역(A)을 정의하고 블라인드 영역(A)으로 둘러싸인 내부에 메인 영역(B)을 정의한다. 블라인드 영역(A)은 차광영역(114)과 투광영역(116)을 포함하며, 블라인드 영역(A)의 투광영역(116)은 포토마스크에 구비되는 얼라인 키(P)와 같은 보조 패턴으로 정의된다. 메인 영역(B)은 투광영역(116) 및 위상반전영역(118)을 포함한다.
이러한 투명 기판(102) 상부에 차광막(104)을 형성한다. 차광막(104)은 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 중 1종 이상의 물질 또는 상기 1종 이상의 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함하여 형성한다. 차광막(104)은, 예를 들어, 크롬(Cr) 화합물로 형성할 수 있으며, 200Å 내지 1,500Å의 두께로 형성할 수 있고, 바람직하게, 300Å 내지 1,000Å, 더욱 바람직하게 400Å 내지 800Å의 두께로 형성한다. 차광막(104) 상에는, 도시하지는 않았지만, 반사방지막을 더 형성할 수 있다. 상기 반사방지막은 상기 차광막(104)과 동일하거나 또는 다른 식각 특성을 갖는 물질로 형성할 수 있다.
그런 다음, 차광막(104) 상에 차광막 패터닝용 레지스트막을 형성한 후, 블라인드 영역(A)의 투광영역(116) 및 메인 영역(B)과 대응하는 부분의 차광막(104) 부분이 노출되도록 패터닝하여 차광막 패터닝용 레지스트막 패턴(110a)을 형성한다.
도 9를 참조하면, 차광막 패터닝용 레지스트막 패턴(도 8의 110a)을 식각 마스크로 이용하여 차광막(104)을 패터닝하여 블라인드 영역(A)의 차광영역(114)과 대응하는 투명 기판(102) 상부에 차광막 패턴(104a)을 형성한다. 차광막 패턴(104a)은 블라인드 영역(A)의 차광영역(114)을 정의함과 아울러 차광영역의 노광광에 대한 광학 밀도를 2.0 내지 4.0으로 유지하기 위하여 형성한다.
이어서, 차광막 패터닝용 레지스트막 패턴(도 8의 110a)을 제거한 후, 차광막 패턴(104a) 및 노출된 투명 기판(102) 부분을 덮도록 위상반전막(106)을 형성하고, 위상반전막(106) 상부에 하드마스크막(108)과 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(도 1의 112)을 순차적으로 형성하여, 도 1에 도시한 것과 같은 블랭크 마스크(10)의 제조를 완료한다.
하드마스크막(108)은 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 중 1종 이상의 금속 물질 또는 상기 1종 이상의 금속 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함하여 형성한다. 위상반전막(106)은 실리콘(Si)을 포함하며, 상기 하드마스크막(108)의 금속 물질들 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하며, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함하여 형성한다. 하드마스크막(108) 및 위상반전막(106)은 상호 식각 선택비를 갖는 물질로 형성한다. 하드마스크막(108)은 위상반전막(106)과 식각 선택비를 갖도록, 예를 들어, Cr, CrO, CrN, CrC, CrON, CrCN, CrCO, CrCON과 같은 크롬(Cr)계 화합물로 형성할 수 있으며, 탄탈(Ta)계 화합물 및 2종류 이상의 금속을 포함하는 MoTa계 화합물과 같은 3성분계 금속화합물로 형성할 수 있다. 하드마스크막(108)은 10Å 내지 100Å의 두께를 갖도록 형성하고, 바람직하게, 20Å 내지 50Å의 두께를 갖도록 형성한다.
위상반전막(106)은 100Å 내지 1,000Å의 두께로 형성하고, 바람직하게 300Å 내지 900Å의 두께로 형성하며, 0.1% 내지 40%의 투과율을 갖도록 형성하고, 바람직하게 0.1% 내지 20%의 투과율을 갖도록 형성하며, 더욱 바람직하게, 0.1% 내지 6%의 투과율을 갖도록 형성한다. 위상반전막(106)은 160° 내지 200°의 위상반전량을 갖도록 형성하며, 바람직하게 170° 내지 190°의 위상반전량을 갖도록 형성하고, 10% 내지 30%의 반사율을 갖도록 형성한다. 이때, 위상반전막은 10% ∼ 30%의 반사율을 가짐에 따라 반사방지막으로 역할할 수 있다.
상기 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(도 1의 112)은 산을 포함하는 물질로 형성하며, 300Å 내지 2,000Å의 두께를 갖도록 형성하고, 바람직하게, 400Å 내지 1,500Å의 두께를 갖도록 형성한다. 이때, 하드마스크막(108)은 하부에 배치되는 위상반전막(106)을 식각하기 위한 식각 마스크로 사용되며, 이에 따라, 얇은 두께를 갖는 하드마스크막(108)을 패터닝하기 위하여 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(도 1의 112)의 두께를 줄일 수 있다.
그런 다음, 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 부분의 하드마스크막(108)이 노출되도록 상기 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(도 1의 112)을 패터닝하여 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 형성한다.
계속하여 도 10을 참조하면, 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 식각 마스크로 이용하여 하드마스크막(도 9의 108)을 패터닝하여 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 부분의 위상반전막(106)을 노출시키는 하드마스크막 패턴(108a)을 형성한다.
이후, 하드마스크막 패턴(108a)을 식각 마스크로 이용하여 위상반전막(도 9의 106)을 식각하여 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 투명 기판(102) 부분을 노출시키는 위상반전막 패턴(106a)을 형성한다.
다음으로, 상기 하드마스크막 패턴(도 10의 108a)까지 제거하면, 도 5에 도시한 것과 같은 포토마스크(100) 제조가 완료된다. 이때, 상기 하드마스크막 패턴(108a)은 하부에 배치되는 위상반전막(106)을 식각하기 위한 식각 마스크로 사용됨에 따라, 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(112)은 하드마스크막(108)을 패터닝하기 위하여 얇은 두께를 가질 수 있고, 식각 선택비가 큰 하드마스크막 패턴(108a)을 식각 마스크로 위상반전막(106)을 식각함에 따라 포토마스크(100)의 패턴 해상도를 높일 수 있고, 로딩 효과를 줄일 수 있으며, CD 균일성 및 선형성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 상기 하드마스크막 패턴(108a)은 포토마스크(100)의 제조 공정에서 선택적으로 위상반전막 패턴(106a) 상에 잔류할 수 있다.
위상반전막(106)이 MoSi계 화합물의 금속실리콘 화합물로 형성되는 경우, 패터닝시 투명 기판(102)과의 식각 선택비 문제가 발생할 수 있으며, 이때, 투명 기판(102) 상에 식각저지막을 형성할 수 있다. 상기 식각저지막은 위상반전막(106)과 식각 선택비를 갖도록 Cr, CrO, CrN, CrC, CrON, CrCN, CrCO, CrCON과 같은 크롬(Cr)계 화합물로 형성할 수 있으며, 탄탈(Ta)계 화합물 및 2종류 이상의 금속을 포함하는 MoTa계 화합물과 같은 3성분계 금속화합물로 형성할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 포토마스크(100) 제조 방법 실시예에서는 차광영역(114)과 대응하는 투명 기판(102) 상부에 차광막 패턴(104a)을 형성한 후 위상반전막(116)과 하드마스크막(118)을 형성하고, 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 형성한 후, 이 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 식각 마스크로 이용하여 하드마스크막 패턴(108a)을 형성하고, 이 하드마스크막 패턴(108a)을 식각 마스크로 이용하여 노출된 위상반전막(106)을 식각하여 위상반전막 패턴(106a)을 형성하는 순서로 공정을 진행하게 된다.
도 11 내지 도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 포토마스크(200)의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
먼저 도 11을 참조하면, 투명 기판(102)의 가장자리에 블라인드 영역(A)을 정의하고 블라인드 영역(A)으로 둘러싸인 내부에 메인 영역(B)을 정의한다. 블라인드 영역(A)은 차광영역(114)과 투광영역(116)을 포함하며, 블라인드 영역(A)의 투광영역(116)은 포토마스크에 구비되는 얼라인 키(P)와 같은 보조 패턴으로 정의된다. 메인 영역(B)은 투광영역(116) 및 위상반전영역(118)을 포함한다.
이러한 투명 기판(102) 상부에 위상반전막(106)을 형성하고 그 위에 차광막(104)을 형성한다. 차광막(104) 상에는, 도시하지는 않았지만, 반사방지막을 더 형성할 수 있다. 상기 반사방지막은 상기 차광막(104)과 동일하거나 또는 다른 식각 특성을 갖는 물질로 형성할 수 있다.
그런 다음, 차광막(104) 상에 차광막 패터닝용 레지스트막을 형성한 후, 블라인드 영역(A)의 투광영역(116) 및 메인 영역(B)과 대응하는 부분의 차광막(104) 부분이 노출되도록 패터닝하여 차광막 패터닝용 레지스트막 패턴(110a)을 형성한다.
도 12를 참조하면, 차광막 패터닝용 레지스트막 패턴(도 11의 110a)을 식각 마스크로 이용하여 차광막(도 11의 104)을 패터닝하여 블라인드 영역(A)의 차광영역(114)과 대응하는 투명 기판(102) 상부에 차광막 패턴(104a)을 형성한다. 차광막 패턴(104a)은 블라인드 영역(A)의 차광영역(114)을 정의함과 아울러 차광영역의 노광광에 대한 광학 밀도를 2.0 내지 4.0으로 유지하기 위하여 형성한다.
이어서, 차광막 패터닝용 레지스트막 패턴(도 11의 110a)을 제거한 후, 차광막 패턴(104a) 및 노출된 위상반전막(106)을 덮도록 위상반전막(106) 상부에 하드마스크막(108)과 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(도 2의 112)을 순차적으로 형성하여, 도 2에 도시한 것과 같은 블랭크 마스크(20)의 제조를 완료한다.
그런 다음, 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 부분의 하드마스크막(108)이 노출되도록 상기 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(도 2의 112)을 패터닝하여 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 형성한다.
계속하여 도 13을 참조하면, 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 식각 마스크로 이용하여 하드마스크막(도 12의 108)을 패터닝하여 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 부분의 위상반전막(도 12의 106)을 노출시키는 하드마스크막 패턴(108a)을 형성한다. 이후, 하드마스크막 패턴(108a)을 식각 마스크로 이용하여 위상반전막(도 12의 106)을 식각하여 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 투명 기판(102) 부분을 노출시키는 위상반전막 패턴(106a)을 형성한다.
다음으로, 상기 하드마스크막 패턴(도 13의 108a)까지 제거하면 도 6에 도시한 것과 같은 포토마스크(200) 제조가 완료된다. 이때, 상기 하드마스크막 패턴(108a)은 하부에 배치되는 상기 위상반전막(106)을 식각하기 위한 식각 마스크로 사용됨에 따라, 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(112)은 하드마스크막(108)을 패터닝하기 위하여 얇은 두께를 가질 수 있고, 식각 선택비가 큰 하드마스크막 패턴(108a)을 식각 마스크로 위상반전막(106)을 식각함에 따라 포토마스크(200)의 패턴 해상도를 높일 수 있고, 로딩 효과를 줄일 수 있으며, CD 균일성 및 선형성을 향상시킬 수 있다. 아울러, 상기 하드마스크막 패턴(108a)은 포토마스크(200)의 제조 공정에서 선택적으로 위상반전막 패턴(106a) 상에 잔류할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 포토마스크(200) 제조 방법 실시예에서는 투명 기판(102) 상부에 위상반전막(116)을 형성한 후, 차광영역(114)과 대응하는 투명 기판(102) 상부에 차광막 패턴(104a)과 그 상부의 하드마스크막(118)을 형성하고, 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 형성한 후, 이 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 식각 마스크로 이용하여 하드마스크막 패턴(108a)을 형성하고, 이 하드마스크막 패턴(108a)을 식각 마스크로 이용하여 노출된 위상반전막(106)을 식각하여 위상반전막 패턴(106a)을 형성하는 순서로 공정을 진행하게 된다.
도 14 내지 도 17은 본 발명의 제6 실시예에 따른 포토마스크(200)의 다른 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
먼저 도 3을 참조하여 설명한 것과 같은 블랭크 마스크(30)를 준비한 후, 하드마스크막 패터닝용 레지스트막(도 3의 112)을 노광 및 현상함으로써, 도 14에 도시한 바와 같이 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 형성한다. 이 때, 투명 기판(102)은 가장자리에 배치되며 차광영역(114) 및 투광영역(116)을 포함하는 블라인드 영역(A)과 블라인드 영역(A)의 내부에 위치하며 투광영역(116) 및 위상반전영역(116)을 포함하는 메인 영역(B)을 갖도록 정의한다. 상기 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)은 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 부분의 하드마스크막(108)이 노출되도록 형성한다.
도 15를 참조하면, 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(도 14의 112a)을 식각 마스크로 이용하여 하드마스크막(도 14의 108)을 패터닝하여 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 부분의 위상반전막(도 14의 106)을 노출시키는 하드마스크막 패턴(108a)을 형성한다. 이후, 하드마스크막 패턴(108a)을 식각 마스크로 이용하여 위상반전막(도 14의 106)을 식각하여 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 투명 기판(102) 부분을 노출시키는 위상반전막 패턴(106a)을 형성한다.
도 16을 참조하면, 상기 하드마스크막 패턴(도 15의 108a)을 제거한 후, 위상반전막 패턴(106a) 및 노출된 투명 기판(102) 부분을 덮도록 차광막(104)을 형성하고, 차광막(104) 상에 차광막 패터닝용 레지스트막을 형성한다. 이어서, 상기 차광막 패터닝용 레지스트막을 패터닝하여 블라인드 영역(A)의 차광영역(114)과 대응하는 차광막(104) 부분 상에 잔류하는 차광막 패터닝용 레지스트막 패턴(113a)을 형성한다.
도 17을 참조하면, 상기 차광막 패터닝용 레지스트막 패턴(113a)을 식각 마스크로 이용하여 노출된 상기 차광막(도 16의 104) 부분을 식각하여 차광막 패턴(104a)을 형성한다. 이어서, 상기 차광막 패터닝용 레지스트막 패턴(113a)을 제거하면 메인 영역(B)에 위상반전막 패턴(106a)이 구비된 위상반전영역(118)이 형성되며, 블라인드 영역(A)에 형성되며 광학 밀도가 노광광에 대하여 2.0 내지 4.0인 차광영역(114)을 포함하는, 도 6에 도시한 바와 같은 포토마스크(200)의 제조가 완료된다.
이상에서 설명한 포토마스크(200) 제조 방법의 다른 실시예에서는 투명 기판(102) 상부에 위상반전막(116)과 그 상부의 하드마스크막(118)을 형성하고, 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 형성한 후, 이 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 식각 마스크로 이용하여 하드마스크막 패턴(108a)을 형성하고, 이 하드마스크막 패턴(108a)을 식각 마스크로 이용하여 노출된 위상반전막(106)을 식각하여 위상반전막 패턴(106a)을 형성한 다음에, 차광영역(114)과 대응하는 투명 기판(102) 상부에 차광막 패턴(104a)을 형성하는 순서로 공정을 진행하게 된다.
제6 실시예의 포토마스크(200)를 제조하기 위한 블랭크 마스크(30)는 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 차광막 없이 위상반전막(106) 상에 하드마스크막(108)만이 존재하는 형태로서, 위상반전막(106) 및 하드마스크막(108)만으로 광학 농도 및 투과율 등을 조절하여 포토마스크를 제조하는 형태로 사용될 수도 있다.
아울러, 본 발명의 제6 실시예에 따른 포토마스크(200)는 도 18을 참조하여 설명하는 리프트 오프(Lift Off) 방법으로도 형성할 수 있다.
먼저 상술한 도 14 및 도 15와 같은 공정을 진행하여, 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 부분의 위상반전막(106)을 노출시키는 하드마스크막 패턴(108a)을 형성하고, 하드마스크막 패턴(108a)을 식각 마스크로 이용하여 위상반전막(106)을 식각하여 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B)의 투광영역(116)과 대응하는 투명 기판(102) 부분을 노출시키는 위상반전막 패턴(106a)을 형성한다.
이어서, 도 18을 참조하여, 블라인드 영역(A) 및 메인 영역(B) 전체에 리프트 오프용 레지스트막을 형성하고, 블라인드 영역(A)의 노출된 투명 기판(102) 부분과 메인 영역(B)의 위상반전막 패턴(106a) 및 노출된 투명 기판 부분(102)을 덮도록 리프트 오프용 레지스트막을 패터닝하여 리프트 오프용 레지스트막 패턴(115a)을 형성한다. 이후, 블라인드 영역(A)의 위상반전막 패턴(106a)과 리프트 오프용 레지스트막 패턴(115a) 상에 차광막(104)을 형성한다.
리프트 오프 방법을 이용하여 리프트 오프용 레지스트막 패턴(115a) 및 리프트 오프용 레지스트막 패턴(115a) 상부의 차광막(104) 부분을 제거하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 포토마스크(200)를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 포토마스크(200) 제조 방법의 또 다른 실시예에서도 투명 기판(102) 상부에 위상반전막(116)과 그 상부의 하드마스크막(118)을 형성하고, 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 형성한 후, 이 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴(112a)을 식각 마스크로 이용하여 하드마스크막 패턴(108a)을 형성하고, 이 하드마스크막 패턴(108a)을 식각 마스크로 이용하여 노출된 위상반전막(106)을 식각하여 위상반전막 패턴(106a)을 형성한 다음에, 차광영역(114)과 대응하는 투명 기판(102) 상부에 차광막 패턴(104a)을 형성하는 순서로 공정을 진행하게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크는 위상반전막을 식각하기 위한 식각 마스크로서 하드마스크막 패턴을 사용함에 따라, 하드마스크막을 패터닝하기 위한 레지스트막은 얇은 두께로 형성할 수 있다. 따라서, 식각 선택비가 큰 하드마스크막을 식각 마스크로 이용하여 위상반전막을 식각함에 따라 차광막에 의해 광학 밀도가 3.0 정도로 유지되면서 패턴 해상도를 높일 수 있으며, 로딩 효과를 줄일 수 있고, CD 균일성 및 CD 선형성과 같은 CD 특성이 향상된 포토마스크를 제조할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
102 : 투명 기판 104 : 차광막
106 : 위상반전막 108 : 하드마스크막
114 : 차광영역 116 : 투광영역
118 : 위상반전영역

Claims (26)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판의 상면 가장자리에 블라인드 영역이 정의되도록 구비된 차광막 패턴;
    상기 차광막 패턴 및 상기 차광막 패턴에 의해 노출된 상기 투명 기판의 상면을 덮도록 구비된 위상반전막; 및
    상기 위상반전막의 식각마스크로 이용되도록 상기 위상반전막의 상면에 접촉하여 구비된 하드마스크막;을 포함하며,
    상기 차광막 패턴은 상기 위상반전막과 함께 상기 블라인드 영역에서의 광학 밀도가 확보되도록 그 두께가 조절되는 블랭크 마스크.
  2. 투명 기판;
    상기 투명 기판의 상면에 구비된 위상반전막;
    상기 투명 기판의 하면에 구비되며, 포토마스크 제조 시 가장자리에 잔류하도록 패터닝되어 블라인드 영역을 정의하는 차광막; 및
    상기 위상반전막의 식각마스크로 이용되도록 상기 위상반전막의 상면에 접촉하여 구비된 하드마스크막;을 포함하며,
    상기 차광막은 상기 위상반전막과 함께 상기 블라인드 영역에서의 광학 밀도가 확보되도록 그 두께가 조절되는 블랭크 마스크.
  3. 삭제
  4. 투명 기판;
    상기 투명 기판의 상면에 구비된 위상반전막;
    상기 위상반전막의 상면 가장자리에 블라인드 영역이 정의되도록 구비된 차광막 패턴; 및
    상기 위상반전막의 식각마스크로 이용되도록 상기 차광막 패턴 및 상기 차광막 패턴에 의해 노출된 상기 위상반전막을 덮도록 구비된 하드마스크막;을 포함하며,
    상기 차광막 패턴은 상기 위상반전막과 함께 상기 블라인드 영역에서의 광학 밀도가 확보되도록 그 두께가 조절되는 블랭크 마스크.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 200nm 이하의 노광 파장에서 0.1% 내지 40%의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  6. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 200nm 이하의 노광 파장에서 170° 내지 190°의 위상반전량을 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  7. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 100Å 내지 1,000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  8. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 10Å 내지 100Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  9. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막 및 하드마스크막은 단층 또는 다층의 형태를 가지며, 깊이 방향으로 조성이 균일한 단일막 또는 조성이 변하는 연속막의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  10. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 실리콘(Si)을 포함하고, 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하며, 선택적으로 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  11. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드마스크막 상에 구비된 레지스트막을 더 포함하며, 상기 레지스트막은 300Å 내지 2,000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 레지스트막은 산을 포함하는 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  13. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 블라인드 영역의 광학 밀도는 노광 파장에 대하여 2.0 내지 4.0인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  14. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막 패턴 또는 차광막은 단층 또는 다층의 형태를 가지며, 깊이 방향으로 조성이 균일한 단일막 또는 조성이 변하는 연속막의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  15. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막 패턴 또는 차광막은 200Å 내지 1,500Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  16. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,
    상기 차광막 패턴 상에 구비된 반사방지막 패턴 또는 상기 차광막 상에 구비된 반사방지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  17. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 있어서,,
    상기 차광막 패턴, 차광막 및 하드마스크막 중 적어도 하나는 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W) 및 실리콘(Si) 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하며, 선택적으로 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 제1항, 제2항 및 제4항 중 적어도 어느 한 항에 기재된 블랭크 마스크를 이용하여 제조되며, 투명 기판에 차광영역 및 투광영역이 구비된 블라인드 영역과 위상반전영역 및 투광영역이 구비된 메인 영역을 갖는 포토마스크의 제조 방법으로서,
    (a) 상기 차광영역과 대응하는 상기 투명 기판 상부나 하부에 차광막 패턴을 형성하는 단계;
    (b) 상기 투명 기판 상면에 위상반전막을 형성하는 단계;
    (c) 상기 위상반전막의 식각마스크로 이용되도록 상기 위상반전막 상면에 하드마스크막을 형성하는 단계;
    (d) 상기 하드마스크막 상면에 상기 투광영역과 대응하는 부분을 노출시키는 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    (e) 상기 하드마스크막 패터닝용 레지스트막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 노출된 하드마스크막을 식각하여 하드마스크막 패턴을 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 하드마스크막 패턴을 식각 마스크로 이용하여 노출된 위상반전막을 식각하여 상기 위상반전영역에 위상반전막 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 포토마스크 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 (b) 단계를 먼저 수행한 후에 상기 (a) 단계, (c) 단계, (d) 단계, (e) 단계 및 (f) 단계를 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 (b) 단계, (c) 단계, (d) 단계, (e) 단계 및 (f) 단계를 순차적으로 먼저 수행한 후에 상기 (a) 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 (a) 단계 수행시 레지스트막을 이용한 패터닝 또는 리프트 오프 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후, 상기 하드마스크막 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
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