KR101471358B1 - 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 하프톤형 위상반전포토마스크 및 그의 제조방법 - Google Patents

하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 하프톤형 위상반전포토마스크 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조에 있어서 위상반전막 형성시 기판 표면의 면적보다 큰 면적을 가지고 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 실리콘(Si)을 적어도 동시에 함유하는 스퍼터링 타겟을 사용하여 위상반전막을 형성함으로써 우수한 균일성을 가지는 위상반전막의 제조가 가능하며 대량 생산시 균일성이 우수한 위상반전막의 제조가 가능해진다.
그리고 위상반전막에 탄탈륨(Ta)을 첨가함으로써 우수한 내화학성의 확보가 가능해지며 열역학적으로 안정한 특성을 가지는 위상반전막의 제조가 가능하다. 또한 이러한 안정성을 바탕으로 인해 투과율, 위상반전 등의 특성변화가 발생하지 않고, 낮은 내부 응력으로 인해 결함이 발생하지 않는 우수한 품질을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 제조가 가능해진다.
또한 탄탈륨(Ta) 첨가로 인해 위상반전막의 이온 및 휘발성 유기화합물 흡착 특성이 개선되어 성장성 결함이 발생하지 않는 위상반전 블랭크 마스크의 제조가 가능해진다.
하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 스퍼터 타겟, 내화학성, 균일성

Description

하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 하프톤형 위상반전 포토마스크 및 그의 제조방법{Half-tone phase shift blankmask, half-tone phase shift photomask and its manufacturing method}
본 발명은 반도체 집적소자 제조시 사용되는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 관한 것으로, 특히 투과율 및 내화학성 안정성과 응력 완화 및 성장성 결함의 억제를 위해 몰리브데늄(Mo), 실리콘(Si), 질소(N)를 적어도 동시에 함유하고 추가적으로 전이금속을 1종 더 포함하는 위상반전막을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화로 인해 고해상도를 구현할 수 있는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크가 사용되고 있다.
하프톤형 위상반전 블랭크 마스크는 투명 기판 위에 위상반전막, 차광막, 반사방지막, 레지스트막으로 구성이 되며 위상반전막에 의해 노광광의 광 경로차가 180도 위상반전이 되는 기능을 가지게 된다. 이러한 180도 위상반전의 기능으로 인해 기존의 바이너리 블랭크 마스크 보다 더 미세한 패턴의 형성이 가능해진다.
기존에 제안된 위상반전막은 몰리브데늄, 실리콘이 포함되어 있는 MoSiN, MoSiCN, MoSiO, MoSiON 등의 MoSi 계열의 위상반전막이 제안되어 왔다. 하지만 상기의 위상반전막은 블랭크 마스크 및 포토마스크 세정 공정시 사용되는 알칼리 계열의 화학 약품인 암모니아에 의해 쉽게 특성이 변하는 특성이 있어 충분한 세정 공정을 진행하기 힘든 단점이 있다.
이러한 충분한 세정 공정 적용이 힘든 문제로 인해 위상반전막 표면의 파티클을 충분히 제거하기 힘들어 결국에는 결함을 야기하게 된다. 또한 암모니아, 황산와 같은 화학 잔류물을 충분히 제거하기 힘든 단점이 있다. 이러한 화학 잔류물들은 반도체 리소그래피 공정시 사용되는 193nm 또는 248nm의 파장을 가지는 레이저와 화학적으로 반응을 하여 화학 잔류물이 성장하여 결함을 야기하게 된다. 이러한 결함은 성장성 결함(Growth Defect)이라고 일컬어지며 성장성 결함에 의해 포토마스크의 수명이 짧아지게 되는 치명적인 결함을 야기하게 된다.
또한 기존의 MoSi로 구성되는 위상반전막의 경우 위상반전막의 상태가 불안정하여 내부 응력(Residual Stress)가 높은 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점으로 인해 위상반전막의 패턴 형성 공정시 높은 내부 응력으로 인해 패턴이 벗겨지는 등의 결함이 발생하는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 몰리브데늄, 실리콘, 질소를 필수 성분으로 하며 추가적으로 전이금속을 함유하여 이를 통해 투과율, 위상반전, 내화학성, 내노광성, 잔류응력, 성장성 결함의 개선을 통해 우수한 품질을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 제공하기 위함이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법의 특징은 투명기판 상에 위상반전막, 차광막, 반사방지막을 순차적으로 형성한 후 레지스트막을 형성하여 구성되는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크인 것을 특징으로 한다.
특히 상기 본 발명에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조공정의 경우, 바람직하게는 a1) 투명기판을 준비하는 단계; b1) 상기 a1) 단계에서 준비된 투명기판 위에 몰리브데늄, 실리콘, 질소를 필수적으로 포함하여 추가적으로 전이금속을 적어도 동시에 포함하는 위상반전막을 형성하는 단계; c1) 상기 b1) 단계에서 형성된 위상반전막 위에 차광막을 형성하는 단계; d1) 상기 c1) 단계에서 형성된 차광막 위에 반사방지막을 형성하는 단계; e1) 상기 d1) 단계에서 형성된 반사방지막 위에 레지스트막을 형성하여 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 제조하는 단계를 포함하여 이루어 질 수 있다.
상기 a1) 단계에서 준비되는 투명기판은 248nm의 노광 파장을 가지는 KrF 및 193nm의 노광 파장을 가지는 ArF Lithography에서 85 % 이상의 투과율을 가지는 투명기판인 것을 특징으로 한다.
상기 a1) 단계에서 준비되는 투명기판은 ArF Immersion Lithography에 사용될 수 있는 기판인 것을 특징으로 하며 이때 투명 기판의 복굴절(Birefringence)이 ArF Immersion Lithography 공정시 분극(Polarization) 현상을 최소화 하기 위해 5nm/6.35mm 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막은 몰리브데늄, 실리콘, 질소를 필수 성분으로 포함하며 내화학성을 향상시키고, 성장성 결함의 발생을 억제하고, 박막의 잔류응력을 최소화하고, 투과율 특성 조절을 위해 전이금속을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막은 실리콘이 30~80at%, 몰리브데늄이 2~20at%, 질소가 10~50at%를 필수적으로 포함하고 몰리브데늄을 제외한 전이금속이 2~20at%가 추가적으로 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟이 몰리브데늄, 실리콘, 전이금속을 동시에 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟은 몰리브데늄을 1~30at%, 실리콘이 50~95at%, 몰리브데늄을 제외한 전이금속이 1~30at%를 동시에 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟은 위상반전막이 248nm의 노광파장을 가지는 KrF lithography에 적절한 경우 몰리브데늄이 5~30at%, 실리콘이 50~90at%, 몰리브데늄을 제외한 전이금속이 5~30at%가 동시에 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막을 형성하기 위한 스퍼터링 타겟은 위상반전막이 193nm의 노광파장을 가지는 ArF lithography에 적절한 경우 몰리브데늄이 1~20at%, 실리콘이 70~95at%, 몰리브데늄을 제외한 전이금속이 1~20at%가 동시에 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막이 248nm의 노광파장을 가지는 KrF lithography에 적절할 경우 몰리브데늄이 1~20at%, 실리콘이 20~50at%, 몰리브데늄을 제외한 전이금속이 1~20at%, 질소가 40~80at%가 필수적으로 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막이 193nm의 노광파장을 가지는 ArF lithography에 적절할 경우 몰리브데늄이 1~10at%, 실리콘이 20~60at%, 몰리브데늄을 제외한 전이금속이 1~10at%, 질소가 40~80at%가 필수적으로 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막은 단일층의 막으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막은 2개층 이상의 막으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막이 DC magnetron reactive sputtering을 통해 형성되는 경우 기판은 100~500℃로 가열되고 불활성 기체인 아르곤이 10~50vol%, 반응성 가스인 질소가 30~100vol%를 포함하고, 압력은 0.1~0.3Pa, 전력밀도가 1W/㎠ 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막은 위상반전막 형성 후 박막의 잔류 응력 저감, 박막 특성 변화 방지, 성장성 결함 생성 방지를 위해 위상반전막을 열처리 장치를 사용하여 열처리하는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막의 열처리는 핫플레이트, 진공용기, 진공오븐 중에서 선택된 1종을 통해 이루어지며, 온도는 200~500℃, 시간은 5~60min, 압력은 760mtorr 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막은 몰리브데늄을 제외한 전이금속의 추가로 인해 박막의 밀도가 XRR(x-ray reflectivity)을 통해 측정하였을 경우 3g/㎤ 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막이 반응성 스퍼터링을 통해 형성되는 경우 불활성 기체로서는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe) 중에서 선택된 1종을 사용하고 반응성 기체로서는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N2O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH3), 메탄(CH4) 중에서 선택된 적어도 1종 이상의 기체를 사용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막을 형성한 후 성장성 결함이 발생하는 것을 방지하게 위해 세정 공정을 사용하여 세정하는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막의 안정성을 향상시키고 성장성 결함의 발생을 낮추기 위해 위상반전막의 세정 공정 진행 후 핫플레이트(hot-plate), 급속열처리공정(Rapid thermal process), 진공 오븐 중에서 선택된 1종 이상의 방법을 선택하여 열처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막에 대해 세정 및 열처리를 순차적으로 실시한 후 이온 크로마토그라피(Ion chromatography, IC)를 통해 분석을 실시하였을 경우 총 이온 발생량이 5ppmv 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막에 대해 세정 및 열처리를 순차적으로 실시한 후 가스 크로마토그라피/질량 스펙트로스코피(Gas chromatography/Mass sepctroscopy, GC/MS)를 통해 분석을 실시하였을 경우 Butylated hydroxytoluene(BHT)를 포함하는 방향족 탄화수소(Aromatic hydrocarbon) 등의 휘발성 유기화합물(Volatile organic compound)의 총 발생량이 5ppmv 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서 위상반전막은 193nm ArF Laser를 통해 3kJ의 이상의 에너지로 노광시 성장성 결함이 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 c1) 및 d1) 단계에서 차광막 및 반사방지막은 전이금속, 실리콘, 실리사이드 중에서 선택된 1종을 주성분으로 하며 이들의 질화, 산화, 탄화, 질화산화, 질화탄화, 산화탄화, 질화산화탄화물 중에서 선택된 1종의 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 c1) 및 d1) 단계에서 차광막 및 반사방지막은 식각 공정시 위상반전막 에 대한 선택비를 고려하여 위상반전막과 직접적으로 접촉되는 차광막 및 반사방지막은 위상반전막과 다른 식각 매질로 식각이 되는 것을 특징으로 한다.
상기 c1) 및 d1) 단계에서 차광막 및 반사방지막을 형성 후 193, 248, 365nm의 모든 파장에서 반사율이 30% 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 c1) 및 d1) 단계에서 차광막 및 반사방지막의 두께가 1100Å 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 c1) 및 d1) 단계에서 차광막 및 반사방지막 형성 후 기판, 위상반전막, 차광막, 반사방지막 형성 후 193nm 또는 248nm의 노광 파장에서 빛의 투과율이 1% 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 c1) 및 d1) 단계에서 차광막 및 반사방지막 형성 후 레지스트막의 낮은 선택비를 개선하기 위해 반사방지막 위에 하드마스크 층을 추가로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 c1) 및 d1) 단계에서 차광막 및 반사방지막 형성 후 하드마스크 층은 전이금속, 실리콘, 실리사이드 중에서 선택된 1종을 주성분으로 하며 이들의 질화, 산화, 탄화, 질화산화, 질화탄화, 산화탄화, 질화산화탄화물 중에서 선택된 1종의 형태인 것을 특징으로 한다.
상기 c1) 및 d1) 단계에서 차광막 또는 반사방지막 또는 하드마스크 층 형성 후 선택적으로 열처리 공정을 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 c1) 및 d1) 단계에서 차광막 또는 반사방지막 또는 하드마스크 층 형성 후 선택적으로 실시하는 열처리 공정은 핫플레이트, 진공용기, 진공오븐 중에서 선택된 1종을 통해 이루어지며, 온도는 200~500℃, 시간은 5~60min, 압력은 760mtorr 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서 레지스트막은 포지티브 또는 네가티브 타입 화학증폭형 레지스트를 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서 레지스트막은 스핀코팅, 스프레이 코팅, 캐필러리 코팅 중에서 선택된 1종의 방법을 통해 형성되며 이때 레지스트막의 두께는 500~5000Å 의 두께를 가지며 소프트 베이킹은 80~150℃의 온도로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서 레지스트막의 형성 전에 레지스트막의 기판이 되는 석영기판 또는 위상반전막 또는 차광막 또는 반사방지막 또는 하드마스크 층 위에 실리콘이 포함된 유기물질을 사용하여 표면 개질을 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서 레지스트막 형성전에 실시되는 표면 개질 공정은 실리콘이 포함된 유기물질을 사용하여 기판에 스핀 코팅 또는 베이퍼 프라이밍 중에서 선택된 1종의 방법을 통해 실시되는 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서 레지스트막 형성전에 실시되는 표면 개질 공정을 통해 기판이 되는 석영기판 또는 위상반전막 또는 차광막 또는 반사방지막 또는 하드마스크 층의 실질적인 특성변화는 없는 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서 표면 개질 공정을 실시한 후 레지스트막 형성시까지의 대기 시간이 2시간 미만인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 하프톤형 위상반전 포토마스크는 위상반전막 형성시 기판 표면 면적의 1/3 보다 큰 표면 면적을 가지며, 복수의 조성을 가지는 단일의 스퍼터링 타겟을 적용하여 위상반전막의 형성을 실시함으로써 대량의 위상반전막 제조시 안정성이 우수하며 기판 내 유효영역(142㎜×142㎜ 영역)에서 두께, 투과율, 위상반전의 균일성이 우수한 위상반전막의 제조가 가능해진다. 또한 위상반전막의 구성을 단일층 또는 복수의 막으로 구성함으로써 위상반전막의 잔류응력을 최소화 하여 박막의 접착력 향상 및 안정성 향상을 도모할 수 있다. 또한 위상반전막에 탄탈륨(Ta)을 첨가함으로 인해 박막의 결합이 단단하게 되어 박막의 안정화를 이룩할 수 있고, 박막의 밀도를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 내화학성이 우수하고 haze 결함이 작게 발생하는 고품질의 위상반전막의 제조가 가능해진다. 또한, 위상반전 블랭크 마스크에 차광막 및 반사방지막에 대해 높은 선택비를 가지는 하드마스크 층의 형성을 통해 45nm, 65nm 급의 소자 제작에 적용할 수 있는 OPC를 위한 보조 패턴이 적용된 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조가 가능해진다.
상기의 과정을 통해 본 발명에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 제조하였다. 이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
<실시예 1 및 비교예 1>
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 나타낸 단면도이다. 이때 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 부착하여 그 설명을 생략한다.
본 실시예는 KrF Lithography에 적합한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 대한 실시예이다.
도 1을 참조하여 표면 면적이 231.04㎠의 면적을 가지는 6 x 6 x 0.25 인치의 크기를 가지는 투명기판(10)을 준비하여 DC 마그네트론 스퍼터 장치를 사용하여 위상반전막(20)을 증착하였다. 이때 투명기판은 ArF Lithography에 적합한 위상반전막 제조시 Immersion Lithography를 고려하여 투명기판의 복굴절이 5nm/6.35mm인 기판 사용을 통해 분극 현상을 최소화 할 수 있다.
위상반전막 증착시 사용된 타겟의 크기는 위상반전막의 두께균일성을 고려하여 기판 표면 면적보다 큰 300㎠의 표면면적을 가지는 스퍼터링용 타겟을 사용하였다. 그리고 위상반전막을 형성하기 위한 타겟 물질은 여러장의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 형성시 여러장의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 조성에 있어서 우수한 재현성을 가지기 위해 하나의 타겟을 사용하였다. 이때 타겟의 조성은 몰리브데늄(Mo)이 15at%, 탄탈륨(Ta)이 5at%, 실리콘(Si)이 80at%이다. 만약 ArF Lithography에 적합한 위상반전막을 제조하는 경우 타겟의 조성은 Mo가 5at%, Ta이 5at%, Si가 90at%가 적절하다.
그리고 위상반전막 증착시 사용된 스퍼터링 조건은 Ar 가스를 5~100sccm, N2 가스를 5~100sccm 적용하였으며, 파워를 0.1~4kW, 압력을 0.1~10mtorr로 적용하여 MoTaSiN의 조성을 가지는 단일막의 위상반전막을 형성하였다.
또한 비교를 위해 Mo:Si이 20:80at%의 조성을 가지는 타겟을 사용하여 MoSiN 위상반전막의 형성을 실시하였다. 이때 타겟 표면적은 기판 표면적보다 작은 4인치 원형 타겟을 사용하였으며, 스퍼터링 조건은 MoTaSiN 위상반전막 형성 조건과 동일하게 실시하였다.
상기의 조건을 통해 형성된 MoTaSiN, MoSiN 모두 위상반전막의 두께를 미국 n&k Analyzer사의 n&k Analyzer 1512RT를 사용하여 측정한 결과 500~900Å으로 측정되었다. 그리고 두께 균일성은 MoTaSiN의 경우 기판 표면적보다 큰 표면적을 가지는 스퍼터링 타겟을 사용함으로써 기판 내 유효영역(142㎜×142㎜ 영역)에서 20Å 이하로 아주 우수한 균일성을 보였다. 하지만 MoSiN의 경우 기판 면적보다 작은 면적을 가지는 스퍼터링 타겟을 사용하므로써 유효 영역에서 50Å 이하로 불량한 두께 균일성이 측정되었다. 그리고 일본 Lasertec사의 MPM-193을 이용하여 투과율과 위상반전을 측정한 결과 MoTaSiN, MoSiN 모두 248nm에서 6% 근처의 투과율과 180도의 위상반전이 측정되었다. 하지만 투과율 균일성 및 위상반전 균일성의 경우 MoTaSiN의 경우 기판 내 유효영역(142㎜×142㎜ 영역)에서 0.18%, 1.9도의 균일성이 각각 측정되었지만, MoSiN의 경우 0.42%, 3.9도의 불량한 균일성이 측정되었다. 또한 XRR을 통해 위상반전막 밀도 분석을 실시한 결과 MoTaSiN이 4.3g/㎤, MoSiN이 2.5g/㎤로 MoTaSiN 위상반전막의 밀도가 높음을 알 수 있다.
다음에 위상반전막의 표면에 있는 파티클을 제거하고 표면에 존재하는 오염물질을 제거하여 성장성 결함의 발생을 방지하기 위해 세정 공정을 적용하였다.
[표 1]
위상반전막 두께 248nm 투과율
형성 직후 1회 세정 후 2회 세정 후 3회 세정 후
실시예 1 MoTaSiN 857 Å 5.87 5.89 5.90 5.90
비교예 1 MoSiN 874 Å 5.78 5.97 6.13 6.35
표 1은 실시예 1과 비교예 1 위상반전막을 여러번 세정한 후의 투과율 변화량을 측정한 결과이다. 실시예 1의 경우 위상반전막 형성 직후와 3회 세정 후 비교시 0.03% 증가하였지만, 비교예 1의 경우 3회 세정으로 인해 투과율이 0.57%나 증가하였다. 따라서 MoSiN 위상반전막과 비교시 MoTaSiN 위상반전막이 탄탈륨(Ta)의 첨가로 인해 세정 공정시 사용되는 황산, SC1 등의 Chemical에 대한 내화학성이 우수함을 알 수 있다.
다음에 위상반전막의 안정성을 향상시키고 성장성 결함의 원인이 되는 이온불순물과 유기물질을 저감하기 위해 Hot-plate를 사용하여 350℃에서 10분간 열처리를 실시하였다.
위와 같이 열처리를 실시한 후 박막의 안정성을 확인하기 위해 시간이 지남에 따른 투과율 변화량 측정을 실시하였으며 이때 비교를 실시하기 위해 다양한 공 정 적용을 통해 비교를 실시하였다.
[표 2]
위상반전막 248nm 투과율
형성 직후 5일 후 10일 후 15일 후 20일 후
실시예 1 MoTaSiN 5.76 % 5.76 % 5.77 % 5.79 % 5.79 %
비교예 1 MoSiN 5.84 % 5.88 % 5.93 % 5.94 % 5.97 %
표 2는 위상반전막을 세정 및 열처리를 실시한 후 위상반전막의 투과율 변화량을 관찰한 결과이다. MoTaSiN 위상반전막의 경우 20일 경과된 투과율이 5.79%로 형성 직후의 투과율인 5.76%의 투과율과 비교시 단지 0.03% 증가하였다. 하지만 MoSiN의 경우 20일 경과시 투과율이 5.97%로 형성 직후와 비교시 0.13%나 증가함을 알 수 있다. 따라서 탄탈륨(Ta)을 첨가함으로 인해서 위상반전막의 안정성이 향상되었음을 알 수 있다.
그리고 탄탈륨(Ta) 첨가에 따른 Haze 발생 정도를 파악하기 위해 위상반전막에서 발생되는 이온 불순물과 유기화합물 불순물의 농도 측정을 실시하였다.
이온 분석의 경우 전처리를 도 2를 참조하여 투명기판 위에 위상반전막이 형성된 블랭크 마스크를 담을 수 있는 용기(70)에 블랭크 마스크를 넣고 DI Water(80)를 채운 뒤 고압멸균기(autoclave)를 사용하여 120℃ 20분간 열처리를 실시하였다. 이어 열처리를 통해 이온이 추출된 DI Water를 IC를 사용하여 이온 불순물에 대한 분석을 실시하였다.
그리고 유기화합물 농도 측정의 경우 이온 분석과 마찬가지로 그림 3을 참조 하여 블랭크 마스크를 담을 수 있는 용기(71)에 블랭크 마스크를 넣고 N2 또는 Dry Air로 Purge를 실시한 후 용기를 오븐을 통해 85℃ 60분간 가열을 실시한 후 홀(90)을 통해서 기체를 추출하여 자동 열탈착(Auotomatic thermal desorption) 장치가 부착된 GC/MS를 사용하여 유기화합물에 대한 분석을 실시하였으며 이온 분석 결과는 표 3과 같으며 휘발성 유기화합물에 대한 분석 결과는 표 4와 같다.
[표 3]
단위 : ppmv
위상반전막 NH4 + Cl- SO4 2 - F- NO2 - NO3 - 총 이온 농도
실시예 1 MoTaSiN 0.3 0.2 0.4 0.2 0.2 0.2 2.3
비교예 1 MoSiN 0.7 0.8 1.2 0.5 0.4 0.7 6.4
[표 4]
단위 : ppmv
위상반전막 BHT 방향족 탄화수소 총 VOC 농도
실시예 1 MoTaSiN 0.75 2.31 3.24
비교예 1 MoSiN 1.86 4.12 6.14
상기의 표 3은 실시예 3 및 비교예 3에 대한 이온 분석 결과를 나타내고 있으며 표 4는 실시예 3및 비교예 3에 대한 휘발성 유기화합물 분석 결과를 나타내고 있다. 먼저 표 3을 참조하여, MoTaSiCN 위상반전막의 경우 총 이온 농도가 2.3ppmv에 불과하지만 MoSiN의 경우 6.4ppmv의 이온 농도를 보임을 알 수 있다. 따라서 탄탈륨(Ta) 첨가에 따라서 박막의 이온 발생 또는 흡착의 정도가 개선되었음을 알 수 있다. 다음에 표 4를 참조하여, 실시예 3의 경우 총 농도가 3.24ppmv에 불과하지만 비교예 3의 경우 6.14ppmv의 농도가 측정되었다. 이는 이온 분석 결과와 마찬가지로 탄탈륨(Ta) 첨가에 의해서 위상반전막 표면의 휘발성 유기화합물 흡착 정도가 낮아짐에 따름이라고 할 수 있다. 따라서 이온 및 휘발성 유기화합물 분석 결과를 바탕으로 할 때 위상반전막에 탄탈륨(Ta)을 소량 첨가함으로써 위상반전막의 표면에 이온 및 휘발성 유기화합물의 흡착의 정도가 낮아져서 결과적으로 위상반전막 표면에 이온 및 휘발성 유기화합물의 흡착이 낮아져 성장성 결함의 발생이 적어진다고 할 수 있다. 또한 접촉각 측정기를 통해 위상반전막의 접촉각을 측정한 결과 MoTaSiN의 경우 15도의 접촉각이, MoSiN의 경우 36도로 측정되었다. 이는 MoTaSiN의 표면에너지가 MoSiN에 비해 상대적으로 낮은 상태이며 이는 표면이 안정화된 상태라고 할 수 있다.
다음에 도 4를 참조하여 위상반전막 위에 탄탈륨(Ta) 타겟과 N2 가스를 사용하고 반응성 스퍼터링 방법을 통해 TaN의 조성을 가지는 차광막(30)을 형성하였다. 이어 도 5를 참조하여 탄탈륨(Ta) 타겟과 N2, O2 가스를 사용하고 반응성 스퍼터링을 통해 TaON의 조성을 가지는 반사방지막(40)을 형성하였다.
그리고 도 6을 참조하여, 포지티브 화학증폭형 레지스트인 FEP-171을 사용하여 3000Å의 두께를 가지는 레지스트막(60)을 형성하여 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(100)의 제조를 실시하였다.
이상과 같이 본 실시예에 관한 발명에 의하면 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조에 있어서 위상반전막 형성시 기판 표면의 면적보다 큰 면적을 가지고 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 실리콘(Si)을 적어도 동시에 함유하는 스퍼터링 타겟을 사용하여 위상반전막을 형성함으로써 우수한 균일성을 가지는 위상반전막의 제조가 가능하며 대량 생산시 균일성이 우수한 위상반전막의 제조가 가능해진다. 그리고 위상반전막에 탄탈륨(Ta)을 첨가함으로써 우수한 내화학성의 확보가 가능해지며 열역학적으로 안정한 특성을 가지며, 밀도가 높은 위상반전막의 제조가 가능하다. 또한 이러한 열역학적 안정성, 높은 박막 밀도로 인해 투과율, 위상반전 등의 특성변화가 발생하지 않고, 낮은 내부 응력으로 인해 결함이 발생하지 않는 우수한 품질을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 제조가 가능해진다. 또한 탄탈륨(Ta) 첨가로 인해 위상반전막의 표면에너지를 낮춤으로 인해 이온 및 휘발성 유기화합물 흡착 특성이 개선되어 성장성 결함이 발생하지 않는 위상반전 블랭크 마스크의 제조가 가능해진다.
<실시예 2>
본 실시예는 ArF Lithography에 적합한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 대한 실시예이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의해 제조된 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 나타낸 단면도이다. 이때 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 부착하여 그 설명을 생략한다.
도 7을 참조하여 6인치 x 6인치 x 0.25 인치 크기의 석영기판(10)을 준비하였다. 이때 석영기판의 투과율은 193nm에서 90% 이상, 평탄도는 TIR(total indicated reading) value로 0.32㎛, 표면거칠기는 0.2nmRa, 복굴 절(birefringence)은 193nm에서 2nm/mm의 복굴절이 측정되었다.
다음에 석영기판 위에 DC 마그네트론 스퍼터링을 통해 위상반전막(20)의 형성을 실시하였다. 스퍼터링 타겟은 단일의 타겟이며 이때의 조성은 실리콘(Si)이 90at%, 몰리브데늄(Mo)이 5at%, 탄탈륨(Ta)이 5at% 포함되어 있다. 그리고 타겟의 표면적은 기판 표면적 보다 큰 타겟이 적용되었다.
이때 위상반전막 형성을 위한 스퍼터링 조건은 Ar을 50sccm, NH3를 50sccm을 적용하였으며, 전력 밀도는 2W/㎠를, 압력은 0.2Pa을 적용하여 위상반전막의 형성을 실시하였다.
상기의 과정을 통해 형성된 MoTaSiN 위상반전막은 600~700Å의 두께, 193nm의 파장에서 6%의 투과율, 193nm의 파장에서 180도의 위상반전이 측정되었다.
그리고 비교를 위해 10:90at%의 조성을 가지며 기판의 표면적보다 작은 4인치의 직경을 가지는 MoSi 타겟을 사용하여 MoSiN 위상반전막의 형성을 실시하였다. 이때 스퍼터링 조건은 MoTaSiN 스퍼터링 조건과 동일하게 실시하였으며 670Å의 두께에서 6% 투과율, 180도의 위상반전이 측정되었다.
다음에 위상반전막의 밀도를 향상시키기 위해 진공 챔버를 사용하여 300℃, 20분간 열처리를 각각의 위상반전막에 대해 실시하였다.
다음에 각각의 위상반전막에 대해 XRR을 통해 박막의 밀도 측정을 실시하였다. 측정 결과 MoTaSiN의 경우 4.25g/㎤가 MoSiN의 경우 2.84g/㎤의 밀도가 측정되었다. 따라서 탄탈륨(Ta)의 첨가로 인해 위상반전막의 밀도가 증가되었음을 알 수 있다. 탄탈륨(Ta)은 이온화에너지가 높은 관계로 위상반전막에 탄탈륨(Ta)을 첨가 시 Mo, Si, N 원자들과 탄탈륨(Ta)의 결합이 이루어지면 결합이 끊어지기가 힘들다. 따라서 탄탈륨(Ta)의 첨가로 인해 위상반전막의 결합이 단단해 지며, 박막의 경도가 증가되며, 밀도가 높아져서 박막의 안정성이 높아져 위상반전막의 특성이 향상된다.
열처리를 실시한 후 각각의 위상반전막에 대해 내화학성 실험을 실시하였다. 85도의 황산, 상온의 SC1에 대해 2시간 동안 디핑(dipping) 한 후 위상반전막의 투과율 변화를 관찰하였다. 먼저 MoTaSiN 위상반전막의 경우 0.1% 이내의 투과율 변화를 보였지만, MoSiN 위상반전막의 경우 0.4%의 투과율 변화를 보였다. 따라서 이온화에너지가 높은 탄탈륨(Ta)의 첨가로 인해 위상반전막의 밀도가 향상되고 결합력이 강해져서 내화학성을 향상시킨다.
다음에 위상반전막에 있어서 haze 결함 발생정도를 파악하기 위해 193nm의 파장을 사용하여 3kJ의 에너지를 가속시킨 후 haze 결함의 파악을 KLA사의 SLF 77 장치를 통해 검사를 실시하였다. 실험 결과 MoTaSiN의 경우 0.3개/㎠의 haze 결함이 발생되었다. 그러나 MoSiN의 경우 2.2개/㎠의 haze 결함이 검출되었다. 따라서 탄탈륨(Ta)의 첨가로 인해서 haze 결함이 작게 발생되는 것을 알 수 있다. 이는 탄탈륨(Ta) 첨가로 인해 표면에 흡착된 이온 불순물 및 outgas 불순물들이 강한 결합을 하고 있어 이동을 쉽게 할 수 없어 불순물간에 결합이 쉽게 진행되지 않으므로 인해 haze 결함이 작게 발생된다.
다음에 위상반전막 위에 Cr을 주성분으로 하는 차광막(30) 및 반사방지막(40)을 450Å의 두께로 스퍼터링을 통해 형성하였다. 그리고 반사방지막 위에 10:90at%의 MoSi로 이루어지는 타겟을 사용하여 DC 스퍼터링을 통해 MoSiN의 조성을 가지는 하드마스크 층(50)을 형성을 실시하였다. 그리고 이때 석영기판 위에 위상반전막, 차광막, 반사방지막, 하드마스크 층을 순차적으로 형성한 후 193nm에서의 광학밀도를 측정한 결과 2.9가 측정되었다.
그리고 하드마스크 층에 실리콘을 포함하는 유기물질을 통해 표면 개질을 실시하였다. 이때 표면 개질은 핫플레이트가 장착된 진공 챔버를 통해 이루어졌다.
다음에 표면개질이 실시된 하드마스크 층에 포지티브 타입의 화학증폭형 레지스트를 사용하여 2000Å의 두께를 가지는 레지스트막(60)의 형성을 실시하였다. 이때 레지스트막은 대기중의 수분 흡착에 의한 표면 개질 효과 저하를 방지하고자 표면개질을 실시한 후 30분 이내에 레지스트막의 코팅이 실시되었다. 상기의 과정을 통해 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(100)의 제조를 실시하였다.
다음에 상기의 과정을 통해 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 사용하여 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조를 실시하였다.
먼저 도 8을 참조하여, 50kV의 가속전압을 가지는 전자빔 노광장치를 사용하여 레지스트막의 노광을 실시한 후 PEB(post exposure bake) 공정을 실시한 후 TMAH가 2.38% 포함된 현상액을 사용하여 현상을 실시하여 레지스트막 패턴(60a)의 형성을 실시하였다.
다음에 도 9를 참조하여, 레지스트막 패턴을 마스킹으로 하여 하드마스크 층 패턴(50a)을 건식 식각을 통해 형성하고 레지스트막 패턴을 오존수를 통해 스트립을 실시하였다. 이때 하드마스크 층 패턴 형성을 위해 불소가 함유된 SF6 가스를 통해 ICP 건식 식각을 통해 하드마스크 층 패턴 형성을 실시하였으며 이때 불소계 가스에 높은 선택비를 가지는 크롬을 주성분으로 하는 차광막 및 반사방지막은 건식 식각이 되지 않는다. 기존에는 레지스트막 패턴을 사용하여 크롬막 패턴 형성을 실시하였지만 최근에 집적도가 높아짐에 따라 65nm, 45nm 등과 같은 CD(critical dimension; 최소 선폭) 크기가 요구되고 있다. 이에 따라 레지스트막의 두께가 기존에는 3000Å 정도가 사용되었지만 고해상도를 구현하기 위해서는 2500, 2000Å 등과 같은 얇은 두께를 가지는 레지스트막이 요구되고 있으며 또한 크롬막도 마찬가지로 기존에는 1000Å 정도의 두께가 요구되었지만 최근에는 500, 450Å 등과 같은 얇은 두께가 요구된다. 이에 따라 2000Å 등과 같은 얇은 두께를 가지는 레지스트막 패턴을 사용하여 크롬막의 패턴을 건식 식각을 통해 형성할 경우 크롬막을 식각할 수 있는 염소계 가스를 통해 식각을 실시하게 된다. 이때 크롬막을 식각하게 될 경우 레지스트막 패턴 또한 동시에 식각이 되게 되며 레지스트막 두께가 얇음으로 인해 크롬막에 대한 선택비가 낮아지게 되어 고해상도의 패턴형성이 힘들다. 또한 크롬막 두께가 두꺼운 경우 건식 식각시 로딩 효과(loading efect)가 나타나게 되어 CD 크기의 불균형이 초래되어 65, 45nm에 적용될 수 있는 포토마스크 제조시 CD 크기 error를 유발하게 된다. 그래서 적용된 것이 하드마스크 층이다. 하드마스크 층은 차광막 및 반사방지막의 건식 식각시 사용되는 식각 가스에 대해서 아주 높은 선택비를 가진다. 따라서 하드마스크 층은 수백 Å의 얇은 두께로 형성할 수 있어 loading effect를 최소화 할 수 있으며 차광막, 반사방지막 식각 매질에 대해 높은 선택비를 가짐으로 인해 광학근접보정(optical proximity correction; OPC) 효과를 위한 assist feature 등과 같은 30nm, 20nm 등의 크기를 가지는 보조 패턴의 형성이 용이해진다.
다음에 도 10을 참조하여 하드마스크 층 패턴을 마스킹으로 하여 차광막 패턴(30a) 및 반사방지막 패턴(40a)을 염소계 가스가 적용된 건식식각을 통해 패턴 형성을 실시하였다.
다음에 도 11을 참조하여, 위상반전막 패턴(20a) 형성을 실시하였다. 위상반전막 패턴 형성은 건식 식각을 통해 실시되었으며 이때 불소계 가스인 SF6 가스를 적용하여 ICP 건식 식각장치를 통해 실시하였다. 이때 하드마스크 층은 위상반전막 패턴 형성시 식각이 되게 된다. 그리고 크롬을 주성분으로 하는 차광막 및 반사방지막 패턴은 불소계 가스에 대해 높은 선택비를 가지므로 하드마스크 층 패턴이 제거가 되어도 건식 식각이 되지 않는다.
다음에 도 12를 참조하여, 차광막 및 반사방지막의 2차 패턴 형성을 위해 레지스트막(60) 형성을 실시하였다.
다음에 도 13을 참조하여, 365nm의 노광 파장을 가지는 패턴 형성기를 사용하여 원하는 영역에 노광을 실시한 후 TMAH가 2.38% 포함된 현상액을 사용하여 레지스트막 패턴(60a) 형성을 실시하였다.
다음에 도 14를 참조하여, 레지스트막 패턴을 마스킹으로 하여 차광막 패턴(30b) 및 반사방지막 패턴(40b)을 염소계 가스를 사용하는 건식 식각을 통해 형성하였다.
다음에 도 15를 참조하여, 오존수를 사용하여 레지스트막 패턴의 제거를 실 시하여 하프톤형 위상반전 포토마스크(200)의 제조를 실시하였다.
이상과 같이 본 실시예에 관한 발명에 의하면 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 하프톤형 위상반전 포토마스크 제조에 있어서 위상반전막 형성시 기판 표면적의 1/3 보다 큰 표면적을 가지는 스퍼터링 타겟을 사용함으로써 기판 내 유효영역(142㎜×142㎜ 영역)에서 우수한 두께, 투과, 위상반전 균일성을 가지는 위상반전막의 제조가 가능해진다. 또한 위상반전막에 탄탈륨(Ta)을 첨가함으로 인해 박막의 결합이 단단하게 되어 박막의 안정화를 이룩할 수 있고, 박막의 밀도를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 내화학성이 우수하고 haze 결함이 작게 발생하는 고품질의 위상반전막의 제조가 가능해진다. 또한, 위상반전 블랭크 마스크에 차광막 및 반사방지막에 대해 높은 선택비를 가지는 하드마스크 층의 형성을 통해 45nm, 65nm 급의 소자 제작에 적용할 수 있는 OPC를 위한 보조 패턴이 적용된 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조가 가능해진다.
<실시예 3>
본 실시예는 2개의 박막으로 구성되는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 위상반전 포토마스크에 대한 실시예이다.
먼저 도 16을 참조하여, 석영 기판(10)을 준비하였다. 이때 석영기판은 실시예 2와 동일한 수준의 사양을 가진다.
다음에 석영 기판 위에 320Å의 두께를 가지는 위상반전막(20)의 형성을 실시하였다. 위상반전막은 MoSi가 10:90at%의 조성을 가지는 단일 타겟을 사용하고 Ar과 N2 가스가 도입된 DC reactive sputtering을 통해 MoSiN의 위상반전막 형성을 실시되었으며 자세한 공정 조건은 실시예 2와 동일한 공정 조건을 적용하였다.
다음에 위상반전막 위에 5:5:90at%의 조성을 가지는 단일의 MoTaSi 타겟을 사용하고 DC reactive sputtering을 통해 Ar과 N2 가스를 통해 MoTaSiN의 조성을 가지고 두께가 340Å인 제 2 위상반전막(21)의 형성을 실시하고 열처리 공정을 적용하였다.
상기의 과정을 통해 형성된 위상반전막은 총 670Å의 두께를 가지며 193nm의 파장에서 6%의 투과율, 180도의 위상반전을 가진다. 그리고 상기의 2층막 구조의 위상반전막 형성을 통해 위상반전막의 잔류응력을 최소화 할 수 있으며 상부에 형성된 탄탈륨(Ta)이 포함된 MoTaSiN의 조성을 가지는 위상반전막의 적용을 통해 박막의 안정화, 결합력 향상, 밀도 향상을 통해 내화학성 향상, haze 결함이 작게 발생하는 위상반전막의 적용이 가능하다.
다음에 제 2 위상반전막 위에 탄탈륨(Ta)을 주성분으로 하는 TaO의 조성을 가지며 300Å의 두께를 가지는 차광막(30) 및 TaON의 조성을 가지며 200Å의 두께를 가지는 반사방지막(40)의 형성을 실시하였다. 이때 차광막 및 반사방지막의 주물질은 Ta로만 한정이 되는 것이 아니라 Si, Ge, 전이금속, MoSi와 같은 실리사이드 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 혼합된 합금 물질이 적용될 수 있으며 이들의 산화물, 탄화물, 질화물, 산화탄화물, 산화질화물, 산화탄화질화물의 형태로 적용할 수 있다. 또한 차광막, 반사방지막의 2층막으로만 구성되는 것이 아니라 단일막, 2층막, 3층막 등과 같은 복수의 막으로도 구성될 수 있다.
다음에 TaON의 반사방지막 위에 MoSiN으로 구성되는 하드마스크 층(50)의 형성을 실시하였다. 하드마스크 층은 실시예 2와 동일한 조건으로 형성을 하였다. 이때 하드마스크 층은 MoSiN으로만 한정이 되는 것이 아니라 Si, Ge, 전이금속, MoSi와 같은 실리사이드 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 혼합된 합금 물질이 적용될 수 있으며 이들의 산화물, 탄화물, 질화물, 산화탄화물, 산화질화물, 산화탄화질화물의 형태로 적용할 수 있다. 또한 차광막, 반사방지막의 2층막으로만 구성되는 것이 아니라 단일막, 2층막, 3층막 등과 같은 복수의 막으로도 구성될 수 있다. 그리고 석영기판 위에 위상반전막, 제 2 위상반전막, 차광막, 반사방지막, 하드마스크 층을 형성한 후 193nm의 파장에서 광학밀도 측정을 실시한 결과 3.0의 광학밀도가 측정되었다.
다음에 하드마스크 층 위에 실시예 2와 동일한 방법으로 표면개질을 실시하고 레지스트막(60)의 형성을 실시하였다.
상기의 과정을 통해 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(100)의 제조를 실시하였다.
상기의 블랭크 마스크를 사용하여 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조를 실시하였다.
도 17을 참조하여, 실시예 2와 동일한 방법을 통해 석영기판(10) 위에 위상반전막 패턴(20a), 제 2 위상반전막 패턴(21a), 차광막 패턴(30b), 반사방지막 패턴(40b)으로 구성되는 하프톤형 위상반전 포토마스크(200)의 제조를 실시하였다.
이상과 같이 본 실시예에 관한 발명에 의하면 하프톤형 위상반전 블랭크 마 스크 및 하프톤형 위상반전 포토마스크 제조에 있어서 위상반전막 형성시 위상반전막의 구성을 복수의 막으로 구성함으로써 위상반전막의 잔류응력을 최소화 하여 박막의 접착력 향상 및 안정성 향상을 도모할 수 있다. 또한 위상반전막에 탄탈륨(Ta)을 첨가함으로 인해 박막의 결합이 단단하게 되어 박막의 안정화를 이룩할 수 있고, 박막의 밀도를 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 내화학성이 우수하고 haze 결함이 작게 발생하는 고품질의 위상반전막의 제조가 가능해진다. 또한, 위상반전 블랭크 마스크에 차광막 및 반사방지막에 대해 높은 선택비를 가지는 하드마스크 층의 형성을 통해 45nm, 65nm 급의 소자 제작에 적용할 수 있는 OPC를 위한 보조 패턴이 적용된 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조가 가능해진다.
도 1은 본 발명에 의해 투명 기판 위에 위상반전막이 형성된 단면도이다.
도 2는 이온 크로마토그라피 분석을 위해 위상반전막을 분석 용기에 담은 모습을 나타낸 단면도이다.
도 3은 가스 크로마토그라피 분석을 위해 위상반전막을 분석 용기에 담은 모습을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의해 투명 기판 위에 위상반전막 및 차광막이 형성된 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의해 투명 기판 위에 위상반전막 및 차광막 및 반사방지막이 형성된 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의해 투명 기판 위에 위상반전막 및 차광막 및 반사방지막 및 레지스트막이 형성된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 단면도이다.
도 8 내지 도 15는 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조 공정을 나타낸 개략도 이다.
도 16은 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 하프톤형 위상반전 포토마스크의 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 투명기판 20 : 위상반전막
21 : 제 2 위상반전막
30 : 차광막 40 : 반사방지막
50 : 하드마스크 층 60 : 레지스트막
70 : 이온 크로마토그라피 분석용 분석 용기
71 : 가스 크로마토그라피 분석용 분석 용기
80 : DI Water
90 : 가스 추출을 위한 Hole
100 : 본 발명에 의해 제조된 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크
200 : 본 발명에 의해 제조된 하프톤형 위상반전 포토마스크

Claims (21)

  1. 투명기판 상에 위상반전막이 구비되고, 상기 위상반전막 위에 차광막, 반사방지막, 하드마스크층 중 선택된 1종 이상의 막과 레지스트막이 순차적으로 형성된 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 있어서,
    상기 위상반전막은 상기 투명기판의 1/3보다 넓은 표면 면적을 가지고 복수의 조성이 포함된 단일의 스퍼터 타겟을 사용하여 형성되며, 2종류 이상의 전이금속이 포함되고, 박막의 밀도가 3g/㎤ 이상이며,
    상기 레지스트막 형성 전에 상기 투명 기판, 위상반전막, 차광막, 반사방지막, 하드마스크층 중 하나 이상이 실리콘(Si)이 포함된 유기물질로 표면 개질된 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스퍼터 타겟은 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta) 및 실리콘(Si)을 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위상반전막이 KrF에 적용되는 경우, 상기 스퍼터 타겟은 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta) 및 실리콘(Si)을 포함하며, 상기 스퍼터 타겟은 몰리브데늄(Mo)이 5∼30at%, 탄탈륨(Ta)이 5∼30at%, 실리콘(Si)이 50∼90at% 포함된 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위상반전막이 KrF에 적용되는 경우, 상기 위상반전막은 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 실리콘(Si) 및 질소(N)를 포함하며, 상기 위상반전막은 몰리브데늄(Mo)이 1∼20at%, 탄탈륨(Ta)이 1∼20at%, 실리콘(Si)이 20∼50at%, 질소(N)가 40∼78at% 포함된 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위상반전막이 ArF에 적용되는 경우, 상기 스퍼터 타겟은 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta) 및 실리콘(Si)을 포함하며, 상기 스퍼터 타겟은 몰리브데늄(Mo)이 1∼20at%, 탄탈륨(Ta)이 1∼20at%, 실리콘(Si)이 70∼95at% 포함된 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위상반전막이 ArF에 적용되는 경우, 상기 위상반전막은 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 실리콘(Si) 및 질소(N)를 포함하며, 상기 위상반전막은 몰리브데늄(Mo)이 1∼10at%, 탄탈륨(Ta)이 1∼10at%, 실리콘(Si)이 20∼58at%, 질소(N)가 40∼78at% 포함된 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 위상반전막은 단일층 또는 2층막 이상의 복수층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 위상반전막은 형성 후, 핫 플레이트, 진공용기, 진공오븐 중 하나의 방법을 이용하여 열처리되고, 상기 열처리는 200℃∼500℃의 온도와 760mtorr 이하의 압력에서 5∼60min 동안 이루어진 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위상반전막의 열처리 후, 상기 위상반전막은 총 이온 발생량이 5ppmv 이하인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 위상반전막의 열처리 후, 상기 위상반전막은 휘발성 유기화합물 (Volatile organic compound) 총 발생량이 5ppmv 이하인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  12. 제1항에 있어서,
    차광막, 반사방지막 및 하드마스크 층은 전이금속 및 실리콘 중 하나 이상을 포함하며, 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 하나 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판 상기 위상반전막, 차광막, 반사방지막 및 하드마스크층이 적층된 경우, 광학 밀도는 193nm에서의 2.5∼3.5인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제1항에 있어서,
    상기 위상반전막과 하드마스크층은 동일한 식각 매질에 의해 식각이 되는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 및 반사방지막은 상기 위상반전막 및 하드마스크층과 식각 선택비를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제 1 항의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 이용하여 형성된 하프톤형 위상반전 포토마스크.
  21. 제 1 항의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 이용하여 형성된 하프톤형 위상반전 포토마스크 제조 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101774573B1 (ko) * 2009-06-30 2017-09-04 알박 세이마쿠 가부시키가이샤 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법 및 위상 시프트 마스크

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101143623B1 (ko) * 2008-03-10 2012-05-09 에스케이하이닉스 주식회사 산화 처리를 이용한 위상반전마스크 형성방법
KR100890409B1 (ko) * 2008-04-25 2009-03-26 주식회사 에스앤에스텍 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 하프톤형 위상반전포토마스크 및 그의 제조방법
WO2010119811A1 (ja) * 2009-04-16 2010-10-21 Hoya株式会社 マスクブランク及び転写用マスク並びに膜緻密性評価方法
KR101593390B1 (ko) * 2009-04-22 2016-02-12 (주) 에스앤에스텍 블랭크 마스크와 포토마스크 및 그의 제조방법
KR101685645B1 (ko) * 2009-10-22 2016-12-12 주식회사 에스앤에스텍 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법
JP7037919B2 (ja) * 2017-11-14 2022-03-17 アルバック成膜株式会社 マスクブランク、ハーフトーンマスクおよびその製造方法
CN115343910A (zh) * 2021-05-12 2022-11-15 上海传芯半导体有限公司 移相掩膜版及其制作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010024372A (ko) * 1998-07-31 2001-03-26 야마나까 마모루 포토마스크 블랭크, 포토마스크, 이들의 제조방법 및미세패턴의 형성방법
KR20040035486A (ko) * 2002-10-22 2004-04-29 주식회사 에스앤에스텍 하프톤 위상 시프트 블랭크 마스크 및 포토 마스크의제조방법
KR20060003150A (ko) * 2004-07-05 2006-01-10 주식회사 에스앤에스텍 블랭크 마스크와 포토마스크 및 그 제조방법
KR20060043090A (ko) * 2004-02-24 2006-05-15 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법 및하프톤형 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010024372A (ko) * 1998-07-31 2001-03-26 야마나까 마모루 포토마스크 블랭크, 포토마스크, 이들의 제조방법 및미세패턴의 형성방법
KR20040035486A (ko) * 2002-10-22 2004-04-29 주식회사 에스앤에스텍 하프톤 위상 시프트 블랭크 마스크 및 포토 마스크의제조방법
KR20060043090A (ko) * 2004-02-24 2006-05-15 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 하프톤형 위상 시프트 마스크 블랭크 및 그 제조 방법 및하프톤형 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법
KR20060003150A (ko) * 2004-07-05 2006-01-10 주식회사 에스앤에스텍 블랭크 마스크와 포토마스크 및 그 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101774573B1 (ko) * 2009-06-30 2017-09-04 알박 세이마쿠 가부시키가이샤 위상 시프트 마스크의 제조 방법, 플랫 패널 디스플레이의 제조 방법 및 위상 시프트 마스크

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