KR101485755B1 - Half-tone phase shift blankmask, photomask and method for fabricating of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 MoSi 화합물 또는 MoTaSi 화합물을 이용하여 위상반전막을 형성하고, 주석(Sn)을 포함하는 화합물로 차광성막을 형성함으로써 요구되는 광학 특성 및 내약품성을 확보함과 아울러 위상반전막 및 차광성막의 박막화가 가능하여 레지스트막의 박막화를 구현할 수 있다.
이에 따라, 고 해상도 구현이 가능하여 우수한 패턴 정확도를 확보할 수 있음에 따라 45 nm급 이하, 특히, 32nm급 이하의 최소 선폭이 구현되어 193nm의 ArF 리소그래피, 액침노광 리소그래피, 더블 패터닝 리소그래피에 적용할 수 있는 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공할 수 있다.A phase reversal film is formed using a MoSi compound or a MoTaSi compound and a light shielding film is formed of a compound containing tin (Sn) to secure required optical characteristics and chemical resistance, and a phase reversal film and a light shielding film It is possible to form a thin film of a resist film.
As a result, high resolution can be realized and excellent pattern accuracy can be ensured. Accordingly, a minimum line width of 45 nm or less, in particular, a width of 32 nm or less can be realized and applied to 193 nm ArF lithography, immersion exposure lithography, double patterning lithography A phase inversion blank mask and a photomask can be provided.
Description
본 발명은 하프톤 위상반전 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반도체 집적회로(Integrated Circuit), 전하 결함소자(Charge Coupled Device), 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display) 및 컬러 필터(Color Filter)등을 포함하는 FPD(Flat Pannel Display) 장치의 미세가공에 사용되는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a semiconductor integrated circuit, a charge coupled device, a liquid crystal display (LCD) And a color filter. The present invention relates to a halftone phase inversion blank mask, a photomask, and a manufacturing method thereof.
오늘날 대규모 집적회로의 고집적화에 수반하는 회로패턴의 미세와 요구에 맞춰, 고도의 반도체 미세공정 기술이 매우 중요한 요소로 자리 잡고 있다. 고 집적회로의 경우 저전력, 고속동작을 위해 회로 배선이 미세화되고 있고, 층간 연결을 위한 컨택트 홀 패턴(Contact Hall Pattern) 및 집적화에 따른 회로 구성 배치 등에 대한 기술적 요구가 점점 높아지고 있다. 따라서, 상기요구들을 충족시키기 위해서는 리소그래피 기술의 한 분야인 포토마스크의 제조에 있어서도 미세화가 필수적으로 수반되어야 하며, 보다 정밀한 회로 패턴을 기록할 수 있는 기술이 요구되고 있다.Today, high-level semiconductor microprocessing technology is becoming a very important factor in meeting the demand and fineness of circuit patterns accompanying the high integration of large-scale integrated circuits. In the case of a highly integrated circuit, the circuit wiring is miniaturized for low power and high speed operation, and a contact hole pattern for interlayer connection and a circuit arrangement for integration are increasingly required. Therefore, in order to meet the above requirements, miniaturization must also be essential in the manufacture of a photomask, which is a field of lithography technology, and a technique capable of recording a more precise circuit pattern is required.
이러한 리소그래피 기술은 반도체 회로 패턴의 해상도 향상을 위해 차광성막을 이용한 바이너리 블랭크 마스크(Binary Intensity Blankmask), 위상반전막 및 차광성막을 이용한 위상반전 블랭크 마스크(Phase Shifting Blankmask)가 상용화되고 있으며, 근래에는 하드 필름과 차광성막을 가지는 하드마스크용 바이너리 블랭크 마스크(Hardmask Binary Blankmask)가 개발되었다. In such a lithography technique, a binary blank mask using a light shielding film, a phase reversal film and a phase shifting blank mask using a light shielding film have been commercialized to improve the resolution of a semiconductor circuit pattern. In recent years, A Hardmask Binary Blankmask for a hard mask having a film and a light shielding film has been developed.
한편, 하드마스크용 블랭크 마스크에 있어서도, 고 해상도를 위한 방법으로 하드마스크용 위상반전 블랭크 마스크 고안할 수 있다. 그러나, 위상반전막 물질과 현재 상용화되고 있는 하드마스크용 바이너리 블랭크 마스크의 차광성막의 물질이 유사하고, 이로 인해 건식 식각 시 식각 선택비가 나빠지는 문제점이 발생한다. 이를 해결하기 위하여, 식각저지막과 같은 추가적인 박막의 추가가 가능하나, 블랭크 마스크 제조시 다층의 박막이 형성되고, 이로 인해 포토마스크 제조 시 공정이 복잡해짐에 따라 생산성이 나빠지는 문제점이 발생한다. 상세하게는, 상기와 같은 추가 공정으로 인해 45nm급 이하, 특히, 32nm급 이하의 패턴 구현 시 요구되는 파티클(Particle)에 취약한 문제점을 가지기 때문에 실질적으로 하드마스크용 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크의 상용화가 어렵다.On the other hand, even in the case of a blank mask for a hard mask, a phase inversion blank mask for a hard mask can be devised as a method for high resolution. However, the material of the light shielding film of the phase reversal film material and the binary blank mask for the hard mask, which is currently being commercialized, is similar, which causes a problem that the etch selectivity is deteriorated during dry etching. To solve this problem, it is possible to add an additional thin film such as an etching stopper film, but a multilayer thin film is formed in the production of a blank mask, which causes a problem in that the productivity becomes worse as the process becomes complicated during the production of the photomask. In particular, since the above-described additional process has a problem in that it is vulnerable to particles required for patterning of 45 nm or less, especially 32 nm or less, the phase inversion blank mask and the photomask for commercial use Is difficult.
한편, 종래의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 경우 위상반전막이 가져야 할 투과율과 위상반전량 및 내약품성등으로 인해 위상반전막은 600Å 이상의 두께를 가지고, 위상반전막 상부에 형성되는 차광성막 또한 광학밀도, 반사율을 만족하기 위해 약 500Å 이상의 두께로 형성된다. 이로 인해, 상부 레지스트막은 차광성막 패턴 형성 시 차광성막의 식각 시간을 고려하여 약 2,000Å 이상의 두께로 레지스트막이 형성되는 구조를 가진다. 이로 인해, 종래의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 경우 아래와 같은 문제점을 가진다.On the other hand, in the case of the conventional half-tone phase shift blank mask, the phase reversal film has a thickness of 600 ANGSTROM or more due to the transmittance, the phase reversal amount, and the chemical resistance which the phase reversal film should have, and the light- And is formed to a thickness of about 500 ANGSTROM or more to satisfy the reflectance. Accordingly, the upper resist film has a structure in which the resist film is formed to a thickness of about 2,000 ANGSTROM or more in consideration of the etching time of the light shielding film when forming the light shielding film pattern. As a result, the conventional halftone phase inversion blank mask has the following problems.
첫째, 레지스트막의 박막화가 어려워 45 nm급 이하, 특히, 32nm급 이하의 고 해상도 구현이 어렵다. 상세하게, 고 해상도 구현을 위해서는 레지스트막의 박막화가 필요하고 레지스트막의 박막화는 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 형성되는 차광성막의 식각 시간에 의해 결정된다. 따라서, 고 해상도 구현을 위해서는 차광성막의 식각 시간을 빠르게 할 필요가 있다. 이에 따른 방법으로 차광성막의 두께를 얇게 하거나 차광성막의 식각 속도를 증가시키는 방법을 적용할 수 있다. 그러나. 차광성막의 두께를 얇게 하면, 최종 패턴 형성 후 최 외주 부분의 블라인드 영역에서 광학밀도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 한편, 동일한 광학밀도를 가지면서 식각 속도를 빠르게 할 수 있다. 예를 들어, 식각 속도를 빠르게 하기 위하여 산소, 질소의 반응성 가스를 이용하여 빠르게 할 수 있으나, 이 또한 차광성막에서의 광학밀도를 유지한다면 상대적으로 두께가 두꺼워져 실용적이지 못하는 문제점을 가진다.First, it is difficult to make the resist film thin, and it is difficult to realize a high resolution of 45 nm or less, especially 32 nm or less. In detail, in order to realize a high resolution, it is necessary to reduce the thickness of the resist film, and the thinning of the resist film is determined by the etching time of the light shielding film formed using the resist film pattern as a mask. Therefore, in order to achieve a high resolution, it is necessary to increase the etching time of the light shielding film. A method of reducing the thickness of the light-shielding film or increasing the etching rate of the light-shielding film can be applied. But. When the thickness of the light shielding film is made thin, there arises a problem that the optical density is lowered in the blind region of the outermost peripheral portion after the final pattern formation. On the other hand, the etching speed can be increased with the same optical density. For example, oxygen and nitrogen reactive gases can be used to accelerate the etch rate. However, if the optical density of the light shielding film is maintained, the thickness of the light shielding film becomes relatively thick, which is not practical.
둘째, 차광성막의 식각 시간을 짧게 하고 레지스트막의 박막화가 가능하더라도 위상반전막의 두께가 두꺼우면 최종 패턴 형성시 종횡비(Aspect Ratio)가 높아져 패턴의 정확도(Fidelity) 개선이 어려운 문제점을 가진다. 특히, 상기 종횡비 문제는 45nm급 이하 32nm급으로 해상도가 향상될수록 위상반전막의 두께, 차광성막의 두께로 인한 종횡비 문제는 더욱 크게 증가한다. 상세하게는, 상기 높은 종횡비는 패턴의 무너짐 문제를 일으켜 포토마스크 제조가 어려워진다. Second, even if the etching time of the light shielding film is shortened and the thickness of the resist film can be reduced, if the thickness of the phase reversal film is large, the aspect ratio is increased at the time of forming the final pattern, thereby making it difficult to improve the fidelity of the pattern. Particularly, as the resolution of the above aspect ratio problem is improved to 45 nm or less and 32 nm, the problem of the aspect ratio due to the thickness of the phase reversal film and the thickness of the light shielding film increases more. In detail, the high aspect ratio causes a problem of collapse of the pattern, which makes it difficult to manufacture the photomask.
추가적으로, 위상반전막은 소정의 투과율, 예를 들어, 4% ∼ 8% 투과율과, 175°∼ 185°의 위상반전량 및 세정 공정에 대한 우수한 내약품성을 가져야 한다. 상기 요구되는 특성을 모두 만족하면서 두께를 낮추는 것은 실질적으로 어려운 문제이며, 물질 변경을 하더라도 상부 차광성막과의 건식 식각 특성등이 추가적으로 고려되어야 하기 때문에 실질적으로 어려운 문제점을 가진다.In addition, the phase reversal film should have a predetermined transmittance, for example, a transmittance of 4% to 8%, a phase reversal amount of 175 to 185 占 and an excellent chemical resistance to the cleaning process. It is practically difficult to lower the thickness while satisfying all of the required characteristics, and even if the material is changed, the dry etching characteristics with the upper light shielding film must be additionally considered, which is a substantial problem.
고 해상도 구현이 가능하여 우수한 패턴 정확도를 확보할 수 있음에 따라 45 nm급 이하, 특히, 32nm급 이하의 최소 선폭이 구현되어 193nm의 ArF 리소그래피, 액침노광 리소그래피(Immersion Lithography), 더블 패터닝 리소그래피(Double Patterning Lithography)에 적용할 수 있는 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공할 수 있다.In particular, a minimum line width of less than 32 nm is realized, and thus, ArF lithography, immersion lithography, double pattern lithography, Patterning Lithography) and a photomask can be provided.
본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크는, 투명 기판 상에 위상반전막 및 차광성막이 구비되며, 상기 차광성막은 주석(Sn)을 포함한다. The halftone phase inversion blank mask according to the present invention is provided with a phase reversal film and a light shielding film on a transparent substrate, and the light shielding film includes tin (Sn).
상기 위상반전막은 200Å ∼ 600Å의 두께를 갖는다.The phase reversal film has a thickness of 200 ANGSTROM to 600 ANGSTROM.
상기 위상반전막은 193nm의 노광광에 대하여 1% ∼ 30%의 투과율을 갖고, 170° ∼ 190°의 위상반전량을 가지며, 단일막이나 조성비가 연속적으로 변화되는 연속막의 형태를 갖는 단층막 또는 2층 이상의 다층막 구조를 갖는다.The phase reversal film has a transmittance of 1% to 30% with respect to the exposure light of 193 nm, a phase reversal amount of 170 ° to 190 °, a single film or a single film having a continuous film shape in which the composition ratio is continuously changed, Layer structure.
상기 위상반전막은 MoSi 화합물 또는 MoTaSi 화합물로 이루어진다.The phase reversal film is made of a MoSi compound or a MoTaSi compound.
상기 위상반전막은 MoSiCON, MoSiCO, MoSiCN, MoSiON, MoSiC, MoSiN, MoSiO, MoTaSiCON, MoTaSiCO, MoTaSiCN, MoTaSiON, MoTaSiC, MoTaSiN, MoTaSiO 중 하나로 이루어진다.The phase reversal film is made of one of MoSiCON, MoSiCO, MoSiCN, MoSiON, MoSiC, MoSiN, MoSiO, MoTaSiCON, MoTaSiCO, MoTaSiCN, MoTaSiON, MoTaSiC, MoTaSiN and MoTaSiO.
상기 위상반전막이 MoSi 화합물로 이루어지는 경우, 조성비는 Mo가 3at% ∼ 50at%, Si가 30at ∼ 70at%, Ta이 0at% ∼ 50at%, N가 10at% ∼ 50at%, O가 0at% ∼ 30at%, C가 0at% ∼ 30at%의 범위를 가지며, 위상반전막이 MoTaSi 화합물로 이루어지는 경우, 조성비는 Mo가 10at% ∼ 40at%, Si가 40at ∼ 60at%, Ta이 0at% ∼ 40at%, N가 15at% ∼ 35at%, O가 0at% ∼ 20at%, C가 0at% ∼ 20at%의 범위를 갖는다.When the phase reversal film is made of MoSi compound, the composition ratio is 3 at% to 50 at% of Mo, 30 at to 70 at% of Si, 0 at% to 50 at% of Ta, 10 at% to 50 at% of N, , C is in the range of 0 at% to 30 at%, and the phase reversal film is made of MoTaSi compound, the composition ratio is 10 at% to 40 at% of Mo, 40 at% to 60 at% of Si, 0 at% % To 35 at%, 0 to 20 at% of O, and 0 at% to 20 at% of C.
상기 위상반전막이 MoSi 타겟을 이용하여 형성되는 경우, 상기 MoSi 타겟의 조성비는 Mo : Si = 5at% ∼ 40at% : 95at% ∼ 60at%의 범위를 가지며, 상기 위상반전막이 MoTaSi 타겟을 이용하여 형성되는 경우, 상기 MoTaSi 타겟의 조성비는 Mo : Ta : Si = 2at% ∼ 40at% : 2at% ∼ 40at% : 20at% ∼ 96at%의 범위를 갖는다. In the case where the phase reversal film is formed using a MoSi target, the composition ratio of the MoSi target has a range of Mo: Si = 5 at% to 40 at%: 95 at% to 60 at%, and the phase reversal film is formed using the MoTaSi target , The composition ratio of the MoTaSi target has a range of Mo: Ta: Si = 2 at% to 40 at%: 2 at% to 40 at%: 20 at% to 96 at%.
상기 위상반전막은 100℃ ∼ 500℃로 열처리된다.The phase reversal film is heat-treated at 100 ° C to 500 ° C.
상기 차광성막은 300Å ∼ 500Å의 두께를 가지며, 단층 또는 다층의 구조를 갖는다.The light shielding film has a thickness of 300 ANGSTROM to 500 ANGSTROM and has a single layer structure or a multilayer structure.
상기 차광성막은 CrSnCON, CrSnCO, CrSnCN, CrSnON, CrSnC, CrSnN, CrSnO, TaSnCON, TaSnCO, TaSnCN, TaSnON, TaSnC, TaSnN, TaSnO 중 하나로 이루어진다.The light shielding film is made of one of CrSnCON, CrSnCO, CrSnCN, CrSnON, CrSnC, CrSnN, CrSnO, TaSnCON, TaSnCO, TaSnCN, TaSnON, TaSnC, TaSnN and TaSnO.
상기 차광성막이 CrSn 화합물로 이루어지는 경우, 조성비는 Cr이 20at% ∼ 70at%, Sn이 1at% ∼ 40at%, C가 0at% ∼ 30at%, O가 0at% ∼ 50at%, N이 0at% ∼ 50at%의 범위를 가지며, 차광성막이 TaSn 화합물로 이루어지는 경우, 조성비는 Ta이 20at% ∼ 70at%, Sn이 1at ∼ 40at%, C가 0at% ∼ 30at%, O가 0at% ∼ 50at%, N이 0at% ∼ 50at%의 범위를 갖는다.When the light shielding film is made of CrSn compound, the composition ratio is 20 at% to 70 at% of Cr, 1 at% to 40 at% of Sn, 0 at% to 30 at% of C, 0 at% to 50 at% of O, The composition ratio is 20 at% to 70 at% of Ta, 1 to 40 at% of Sn, 0 at% to 30 at% of C, 0 at% to 50 at% of O, 0 at% to 50 at% of C, And has a range of 0 at% to 50 at%.
상기 차광성막이 CrSn 타겟을 이용하여 형성되는 경우, 상기 CrSn 타겟의 조성비는 Cr : Sn = 60at% ∼ 95at% : 40at% ∼ 5at%의 범위를 가지며, 상기 차광성막이 TaSn 타겟을 이용하여 형성되는 경우, 상기 TaSn 타겟의 조성비는 Ta : Sn = 60at% ∼ 95at% : 40at% ∼ 5at%의 범위를 갖는다. When the light shielding film is formed using a CrSn target, the composition ratio of the CrSn target is in the range of Cr: Sn = 60 at% to 95 at%: 40 at% to 5 at%, and the light shielding film is formed using the TaSn target , The TaSn target has a composition ratio of Ta: Sn = 60 at% to 95 at%: 40 at% to 5 at%.
상기 차광성막은 1Å/sec 이상의 건식 식각 속도를 갖는다.The light shielding film has a dry etching rate of 1 Å / sec or more.
상기 위상반전막 및 차광성막의 적층 구조에서 광학밀도는 2.0 ∼ 3.5이며, 표면 반사율은 50% 이하이다.In the laminated structure of the phase reversal film and the light shielding film, the optical density is 2.0 to 3.5, and the surface reflectance is 50% or less.
상기 차광성막 상에 구비된 레지스트막을 더 포함하며, 상기 레지스트막은 화학증폭형 레지스트이고, 400Å ∼ 2,000Å의 두께를 갖는다.And a resist film provided on the light shielding film, wherein the resist film is a chemically amplified resist and has a thickness of 400 Å to 2,000 Å.
본 발명은 MoSi 화합물 또는 MoTaSi 화합물을 이용하여 위상반전막을 형성함으로써, 위상반전막에 요구되는 위상반전량 및 투과율을 확보함과 아울러 우수한 내약품성을 가지면서도 얇은 두께를 갖도록 위상반전막을 형성할 수 있다. The present invention can form a phase reversal film by using a MoSi compound or a MoTaSi compound to secure a required phase inversion amount and transmittance of the phase reversal film and to form a phase reversal film having a good thickness and a good chemical resistance .
또한, 본 발명은 주석(Sn)을 포함하는 화합물로 차광성막을 형성함으로써 차광성막에 요구되는 차광 기능 및 광학 밀도의 균일성을 확보함과 아울러 차광성막을 얇은 두께로 형성할 수 있고 식각 속도를 빠르게 할 수 있어 상부에 형성되는 레지스트막을 박막화 할 수 있다. Further, according to the present invention, a light-shielding film is formed of a compound containing tin (Sn), whereby the light-shielding function required for the light-shielding film and the uniformity of the optical density can be ensured and the light-shielding film can be formed with a small thickness, So that the resist film formed on the upper side can be made thinner.
이에 따라, 고 해상도 구현이 가능하여 우수한 패턴 정확도를 확보할 수 있음에 따라 45nm급 이하, 특히, 32nm급 이하의 최소 선폭이 구현되어 193nm의 ArF 리소그래피, 액침노광 리소그래피, 더블 패터닝 리소그래피에 적용할 수 있는 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제공할 수 있다.As a result, high resolution can be achieved and excellent pattern accuracy can be ensured. Therefore, the minimum line width of 45nm or less, especially 32nm or less, can be realized and applied to 193nm ArF lithography, immersion exposure lithography, double patterning lithography A phase inversion blank mask and a photomask can be provided.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a halftone phase inversion blank mask according to an embodiment of the present invention. FIG.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명을 하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자라며 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, but it should be understood that the present invention is not limited to these embodiments. For example, And is not intended to limit the scope of the invention. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible in light of the above teachings. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined by the technical matters of the claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a half-tone phase shift blank mask according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(100)는 투명 기판(102), 투명 기판(102) 상에 순차적으로 적층된 위상반전막(104), 차광성막(106) 및 레지스트막(108)을 포함한다.1, a halftone phase shift
투명 기판(102)은 6025 inch 크기를 가지는 석영유리, 합성석영유리, 불소 도핑 석영유리로 형성되며, 이때, 투명 기판(102)의 복굴절(Birefringence)은 선택적으로 면내(Inner plate)에서 최대 2nm/6.35mm 이하로 제어되고, 성막되는 면의 평탄도를 TIR(Total Indicated Reading)로 정의할 때 그 값이 0.5㎛ 이하로 제어된다.Birefringence of the
위상반전막(104)은 물리적 또는 화학적 증착 방법 등을 이용하여 형성할 수 있으며, 물리적 증착 방법을 이용할 시 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링 장치를 적용할 수 있다. 또한, 상기 스퍼터링 방식으로서 단일 타겟을 이용하는 방법 또는 여러 개의 타겟을 동시에 장착하여 성막하는 코 스퍼터링(Co-Sputtering) 방법을 적용하여 박막을 성막할 수 있다.The phase
위상반전막(104)은 200Å ∼ 600Å의 두께를 가지고, 193nm의 노광광에 대하여 1% ∼ 30%의 투과율을 가지며, 170° ∼ 190°의 위상반전량을 갖는다. 위상반전막(104)은 단층 또는 2층 이상의 다층막 구조로 형성할 수 있으며, 위상반전막(104)은 단일막, 조성비가 상이한 다층막 또는 조성비가 연속적으로 변화되는 연속막의 형태로 형성할 수 있다.The phase
위상반전막(104)은 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Sl), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 실리콘(Si) 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하여 형성할 수 있다. 또한, 위상반전막(104)은 상기 금속물질에 실리콘(Si), 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 선택적으로 더 포함할 수 있다. 위상반전막(104)은, 바람직하게, 얇은 두께를 가지면서 요구되는 투과율 및 위상반전량을 만족시키고, 아울러 우수한 내약품성을 확보하기 위하여 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 화합물 또는 몰리브데늄 탄탈륨 실리사이드(MoTaSi) 화합물로 형성할 수 있다. 위상반전막(104)은, 예를 들어, MoSiCON, MoSiCO, MoSiCN, MoSiON, MoSiC, MoSiN, MoSiO, MoTaSiCON, MoTaSiCO, MoTaSiCN, MoTaSiON, MoTaSiC, MoTaSiN, MoTaSiO 중 하나로 이루어진다. 위상반전막(104)이, 예를 들어, MoSi 화합물 또는 MoTaSi 화합물로 형성되는 경우, 위상반전막(104)은 MoSi 또는 MoTaSi로 이루어진 2성분계 또는 3성분계 타겟을 이용하여 형성하거나, Mo, Si, Ta로 이루어진 단일 타겟을 함께 사용하여 형성할 수 있다. 이때, 2성분계 타겟인 MoSi 타겟을 이용하여 위상반전막(104)을 형성하는 경우, 타겟의 조성비는 Mo : Si = 5at% ∼ 40at% : 95at% ∼ 60at%인 것이 바람직하다. 또한, 3성분계 타겟인 MoTaSi 타겟을 이용하여 위상반전막(104)을 형성하는 경우, 타겟의 조성비는 Mo : Ta : Si = 2at% ∼ 40at% : 2at% ∼ 40at% : 20at% ∼ 96at%인 것이 바람직하다. The phase
위상반전막(104)은 MoSi 화합물 또는 MoTaSi 화합물로 형성되는 경우, 위상반전막(104)의 조성비는 Mo가 3at% ∼ 50at%, Si가 30at ∼ 70at%, Ta이 0at% ∼ 50at%, N가 10at% ∼ 50at%, O가 0at% ∼ 30at%, C가 0at% ∼ 30at%의 범위를 갖는 것이 바람직하며, Mo가 10at% ∼ 40at%, Si가 40at ∼ 60at%, Ta이 0at% ∼ 40at%, N가 15at% ∼ 35at%, O가 0at% ∼ 20at%, C가 0at% ∼ 20at%의 범위를 갖는 것이 더욱 바람직하다. When the
위상반전막(104)은 투명 기판(102)에 대비하여 평탄도 변화율이 0.3㎛ 이하이며, 바람직하게, 0.2㎛ 이하이다. 위상반전막(104)은 내약품성 및 평탄도 제어를 위하여 100℃ ∼ 500℃로 열처리할 수 있다. The
차광성막(106)은 단층 또는 다층구조로 형성되며, 투명 기판(102), 위상반전막(104) 및 차광성막(106)이 순차적으로 적층된 구조에서 광학밀도가 노광파장에 대하여 2.0 ∼ 3.5, 표면 반사율이 50% 이하이다. The
차광성막(106)은 300Å ∼ 500Å의 두께를 가지며, 차광성막(106)은 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Sl), 망간(Mn), 주석(Sn), 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 포함하여 이루어 질 수 있다. 차광성막(106)은, 식각 속도를 빠르게 하기 위해 크롬(Cr) 및 주석(Sn) 또는 탄탈륨(Ta) 및 주석(Sn)을 포함하는 화합물로 이루어지는 것이 바람직하다. 차광성막(106)은, 예를 들어, CrSnCON, CrSnCO, CrSnCN, CrSnON, CrSnC, CrSnN, CrSnO, TaSnCON, TaSnCO, TaSnCN, TaSnON, TaSnC, TaSnN, TaSnO 중 하나로 이루어진다.The
차광성막(106)이 스퍼터링 방법을 이용한 크롬(Cr) 및 주석(Sn)을 포함하는 화합물로 이루어지는 경우, 스퍼터링 타겟으로 Cr과 Sn으로 이루어진 단일 타겟 또는 CrSn을 포함하는 2성분계 타겟을 이용할 수 있으며, CrSn의 2성분께 타겟을 이용하는 경우, 그 조성비는 Cr : Sn = 60at% ∼ 95at% : 40at% ∼ 5at%의 범위를 갖는다. 이와 같이, 차광성막(106)이 단층 또는 다층의 CrSn 화합물로 이루어지는 경우, 차광성막(106)의 조성비는 Cr : Sn : C : O : N = 20at% ∼ 70at% : 1at% ∼ 40at% : 0at% ∼ 30at% : 0at% ∼ 50at% : 0at% ∼ 50at%의 범위를 갖는다. When the
또한, 차광성막(106)이 스퍼터링 방법을 이용한 탄탈(Ta) 및 주석(Sn)을 포함하는 화합물로 이루어지는 경우, 스퍼터링 타겟으로 Ta과 Sn으로 이루어진 단일 타겟 또는 TaSn을 포함하는 2성분계 타겟을 이용할 수 있으며, TaSn의 2성분께 타겟을 이용하는 경우, 그 조성비는 Ta : Sn = 60at% ∼ 95at% : 40at% ∼ 5at%의 범위를 갖는다. 이와 같이, 차광성막(106)이 단층 또는 다층의 TaSn 화합물로 이루어지는 경우, 차광성막(106)의 조성비는 Ta : Sn : C : O : N = 20at% ∼ 70at% : 1at% ∼ 40at% : 0at% ∼ 30at% : 0at% ∼ 50at% : 0at% ∼ 50at%의 범위를 갖는다. When the
차광성막(106)은 1Å/sec 이상의 건식 식각 속도를 가지며, 1.5Å/sec 이상의 건식 식각 속도를 갖는 것이 상부에 형성되는 레지스트막(108)의 박막화를 위하여 바람직하다. 차광성막(106)은 선택적으로 표면 열처리를 실시할 수 있으며, 이때 열처리 온도는 하부의 위상반전막(104)의 열처리 온도와 대비하여 동등하거나 낮은 조건에서 실시할 수 있다. 차광성막(104)은 투명 기판 대비 평탄도 변화율 (Delta TIR)이 0.3㎛ 이내이며, 바람직하게는 0.2㎛ 이내이다.The
레지스트막(108)은 차광성막(106) 상에 형성되며, 400Å ∼ 2,000Å의 두께를 갖는다. 레지스트막(108)은 스핀 코팅 방법을 이용하여 형성될 수 있으며, 레지스트막(108)과 차광성막(106) 사이의 스컴(Scum) 등을 제어하기 위하여, 하부에 산(H+)을 포함하는 유기물질을 포함할 수 있다. 유기막은 패턴 형성 시 현상액(Developer)인 2.38% THMA에 용해되는 특성을 가지며, 유기막의 두께는 100Å 이하, 50Å 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이를 통해 화학증폭형 레지스트의 산(H+)의 중화를 방지할 수 있어, 스컴(Scum) 발생율을 저감하여, 우수한 패턴 형성이 가능하다.The resist
아울러, 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 하프톤형 블랭크 마스크는 투명 기판, 차광성막, 위상반전막 및 레지스트막의 구조를 가질 수 있다. 또한, 투명 기판, 위상반전막, 차광성막 사이에 식각 선택비를 고려하여 구비된 식각저지막을 더 포함할 수 있다.
Further, although not shown, the halftone blank mask according to the present invention may have a structure of a transparent substrate, a light shielding film, a phase reversing film, and a resist film. Further, it may further include an etch stop film provided in consideration of the etching selection ratio between the transparent substrate, the phase reversal film, and the light shielding film.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 하프톤형 블랭크 마스크를 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a halftone blank mask according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
(실시예 1)(Example 1)
MoTaSiMoTaSi 화합물 compound 위상반전막Phase reversal film - - CrSnCrSn 화합물 compound 차광성막을Shading film 구비한 Equipped 하프톤형Halftone type 위상반전 블랭크 마스크 및 Phase inversion blank mask and 포토마스크Photomask
본 발명에 따른 MoTaSi 화합물 위상반전막을 형성하기 위하여 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링 장치에 MoTaSi 타겟(조성비 = 20at% : 10at% : 70at%)을 장착하고, 스퍼터링 가스로 Ar 및 N2를 각각 7.0sccm 및 7.5 sccm을 주입하여 0.7kW의 공정 파워에서 600sec 동안 스퍼터링 공정을 진행하여 투명 기판 상에 MoTaSiN 위상반전막을 성막하였다. In order to form the MoTaSi compound phase reversal film according to the present invention, a MoTaSi target (composition ratio = 20 at%: 10 at%: 70 at%) was attached to a DC magnetron reactive sputtering device, Ar and N 2 were sputtered at 7.0 sccm and 7.5 sccm And a sputtering process was performed at a process power of 0.7 kW for 600 seconds to form a MoTaSiN phase reversal film on the transparent substrate.
위상반전막은 X-ray를 이용한 XRR 장비를 통해 측정한 결과 470Å의 두께를 나타내었고, n&k社의 n&k analyzer 3700RT 장비를 이용하여 투과율과 위상변화량을 각각 측정한 결과 193nm에서 5.7%의 투과율을 나타내었으며, 181°의 위상변화량을 나타내어 위상반전막으로서 사용하기에 문제가 없었다. The phase reversal film showed a thickness of 470 Å as measured by XRR using X-ray. The transmittance and the phase shift were measured using a n & k analyzer 3700RT of n & k. The transmittance was 5.7% at 193 nm , A phase change amount of 181 ° was exhibited and there was no problem in using it as a phase reversal film.
이후, 위상반전막에 대하여 진공 급속 열처리 장치인 RTP(Rapid Thermal Process)를 이용하여 350℃에서 30min 동안 열처리를 실시하였으며, 열처리 환경은 초기 진공 범위에서 실시하였다.Then, the phase reversal film was annealed at 350 ° C for 30 min using RTP (Rapid Thermal Process), which was a vacuum rapid thermal annealing system. The heat treatment was performed in the initial vacuum range.
위상반전막에 대한 내약품성 특성을 평가하기 위하여 오존수, 황산 및 SC-1 (NH4OH : H2O2 : DI-Water = 1 : 1 : 5 @23도)에 2시간 동안 침지(Dipping) 한 후 투과율 및 위상량을 측정하였다. 그 결과, 위상반전막의 투과율은 5.9%로서 0.2% 증가하였으며, 위상변화량은 178°를 나타내어 가혹 조건에서도 충분한 내약품성 특성을 나타내었다.Dipping was carried out for 2 hours in ozone water, sulfuric acid and SC-1 (NH 4 OH: H 2 O 2 : DI-Water = 1: 1: And the transmittance and the phase amount were measured. As a result, the transmittance of the phase reversal film was increased by 0.2% at 5.9%, and the phase change amount was 178 °, showing sufficient chemical resistance characteristics under severe conditions.
이어서, 위상반전막 상에 차광층 및 반사방지층의 2층 구조를 가지며, CrSn 화합물로 이루어진 차광성막을 성막하였다. Subsequently, a light shielding film made of a CrSn compound having a two-layer structure of a light shielding layer and an antireflection layer was formed on the phase reversal film.
차광층은 CrSn 타겟(조성비 = 90at% : 10at%)을 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링 장치에 장착하고, 스퍼터링 가스로 Ar, N2 및 CH4를 5.0sccm, 5.0sccm 및 0.2sccm을 각각 주입하여 1.4kW의 공정 파워에서 스퍼터링 공정을 진행하여 CrSnCN으로 형성하였다. 차광층의 상부에 동일한 타겟을 이용하고, 스퍼터링 가스로 Ar, N2 및 NO를 5.0sccm, 8.0sccm 및 3.0sccm을 각각 주입하여 0.7kW의 공정 파워에서 스퍼터링 공정을 진행하여 CrSnON 반사방지층을 형성하여 차광성막의 성막을 완료하였다.The light shielding layer was formed by injecting 5.0 sccm, 5.0 sccm and 0.2 sccm of Ar, N 2, and CH 4 into a DC magnetron reactive sputtering apparatus with a CrSn target (composition ratio = 90 at%: 10 at% The sputtering process was performed at the process power to form CrSnCN. The same target was used for the upper part of the light shielding layer, and 5.0 sccm, 8.0 sccm and 3.0 sccm of Ar, N 2 and NO were respectively injected with sputtering gas, and a sputtering process was performed at a process power of 0.7 kW to form a CrSnON anti- The film formation of the light shielding film was completed.
위상반전막 및 차광성막이 적층되어 성막된 구조에 대하여 193nm의 파장에서상기 적층막들의 광학밀도 및 반사율을 측정한 결과, 3.10의 광학밀도를 나타내었으며, 25%의 반사율을 나타내어 광학적 특성에서는 문제가 없음을 확인할 수 있었다. 또한, XRR 장비를 이용하여 측정한 결과 차광성막은 400Å의 두께를 나타내어 본 발명의 목적인 차광성막의 두께 저감이 가능하였다. The optical density and reflectance of the laminated films were measured at a wavelength of 193 nm with respect to the structure in which the phase reversal film and the light shielding film were laminated. As a result, the optical density was 3.10, and the reflectance was 25% . Further, as a result of measurement using the XRR equipment, the thickness of the light shielding film was 400 Å, which made it possible to reduce the thickness of the light shielding film for the purpose of the present invention.
그런 다음, 스핀 코팅 방법을 이용하여 차광성막 상에 화학증폭형 레지스트를 1,000Å의 두께로 형성하여 최종 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 제조를 완료하였다. Then, a chemically amplified resist was formed to a thickness of 1,000 angstroms on the light shielding film using a spin coating method, and the final halftone phase inversion blank mask was completed.
상술한 레지스트막이 형성된 최종 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 이용하여 하프톤 위상반전 포토 마스크를 제조하였다. A halftone phase reversal photomask was fabricated using the final halftone phase shift blank mask on which the resist film described above was formed.
최종 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 50keV의 가속전압을 가지는 E-beam 노광장치를 이용하여 노광한 후, 110℃의 온도에서 10min 동안 PEB(Post Exposure Baking) 공정을 실시하였다. A final halftone phase inversion blank mask was exposed using an E-beam exposure apparatus having an acceleration voltage of 50 keV and then subjected to a PEB (Post Exposure Baking) process at a temperature of 110 ° C for 10 minutes.
그런 다음, 현상액을 이용한 현상 공정으로 레지스트막 패턴을 형성하고, 레지스트막 패턴을 식각마스크로 하부 차광성막을 클로린(Cl2) 가스를 기반으로한 식각 공정을 진행하여 차광성막 패턴을 형성하였다. 이때, 차광성막의 식각 속도를 EPD(End Point Detection) 시스템을 이용하여 분석한 결과, 식각 속도는 2.5Å/sec을 나타내었다. 또한, 차광성막 패턴 형성 후 AFM 장비를 이용하여 잔여 레지스트막의 두께를 측정한 결과 535Å을 나타내어 패턴 형성에 문제가 없는 것을 확인할 수 있었다. Then, a resist film pattern was formed by a developing process using a developing solution, and a light shielding film pattern was formed by conducting the etching process based on chlorine (Cl 2 ) gas using the resist film pattern as an etching mask. At this time, the etching rate of the light shielding film was analyzed using an EPD (End Point Detection) system, and the etching rate was 2.5 Å / sec. Further, the thickness of the remaining resist film was measured using AFM equipment after formation of the light-shielding film pattern. As a result, it was confirmed that there was no problem in pattern formation because the thickness of the remaining resist film was 535 ANGSTROM.
이어서, 레지스트막 패턴을 제거하고, 차광성막 패턴을 식각 마스크로 하여 하부 위상반전막을 플로린(F) 가스를 기반으로한 식각 공정을 진행하여 위상반전막 패턴을 형성하였다. 이후 레지스트를 2차 코팅한 후 최외각 영역을 제외하고 메인 영역에서 차광성막 패턴을 건식 식각 방법으로 제거하여 최종 하프톤형 위상반전 포토 마스크의 제조를 완료하였다.Subsequently, the resist film pattern was removed, and a phase reversal film pattern was formed by using a light-shielding film pattern as an etching mask and etching the lower phase reversal film using a fluorine (F) gas. After the second coating of the resist, the light shielding film pattern was removed by the dry etching method except for the outermost region, and the final halftone phase reversal photomask was completed.
완성된 하프톤형 위상반전 포토 마스크에 대하여 MPM-193 장비를 이용하여 193 nm에서 투과율 및 위상변화량을 각각 측정한 결과 6.1%의 투과율을 나타내었으며, 179°의 위상반전량을 나타내었다. 또한, 위상반전 포토 마스크에 대한 CD 특성을 CD-SEM을 이용하여 평가한 결과, CD Bias(차광성막 vs 위상반전막)는 0.05 nm를 나타내어 편차가 없었으며, Scattering Pattern은 50nm까지 현상되었다. 그리고, CD 선형성(Linearity)을 60nm ∼ 1㎛ 범위에서 측정한 결과, Iso-line은 2.3nm, Line & Space Pattern은 2.8nm, Iso-space Pattern은 3.8nm로 양호한 수준을 나타내었다. 또한 Thru-pitch를 Line & Space 패턴 100nm 기준으로 Pitch Size를 70nm ∼ 1㎛ 범위로 하여 측정한 결과 균일도(Max-Min)가 2.8nm로 우수한 패턴 결과를 나타내었다.
The transmittance and the phase shift of the finished halftone phase inversion photomask were measured at 193 nm using MPM-193 equipment, and the transmittance was 6.1% and the phase reversal amount was 179 °. The CD characteristics of the phase reversal photomask were evaluated using CD-SEM. As a result, CD Bias (light-shielding film vs. phase reversal film) showed 0.05 nm and no deviation, and the scattering pattern was developed to 50 nm. As a result of measuring the CD linearity in the range of 60 nm to 1 탆, the Iso-line was 2.3 nm, the line & space pattern was 2.8 nm, and the Iso-space pattern was 3.8 nm. Also, Thru-pitch was measured in the range of 70 nm to 1 탆 in terms of the line and space pattern of 100 nm, and the uniformity (Max-Min) was 2.8 nm.
(실시예 2)(Example 2)
MoTaSiMoTaSi 화합물 compound 위상반전막Phase reversal film - - TaSnTaSn 화합물 compound 차광성막을Shading film 구비한 Equipped 하프톤형Halftone type 위상반전 블랭크 마스크 및 Phase inversion blank mask and 포토마스크Photomask
본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크는 상술한 실시예 1과 동일하게 투명 기판 상에 동일한 물성의 MoTaSiN으로 이루어진 위상반전막을 형성하였다. In the halftone phase shift blank mask according to the present invention, a phase reversal film made of MoTaSiN having the same physical properties was formed on a transparent substrate in the same manner as in Example 1 described above.
이어서, 위상반전막 상에 차광층 및 반사방지층의 2층 구조를 가지며, TaSn 화합물로 이루어진 차광성막을 성막하였다. Subsequently, a light shielding film made of a TaSn compound having a two-layer structure of a light shielding layer and an antireflection layer was formed on the phase reversal film.
차광층은 TaSn 타겟(조성비 = 90at% : 10at%)을 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링 장치에 장착하고, 스퍼터링 가스로 Ar, N2 및 CH4를 5.0sccm, 2.0sccm 및 0.1sccm을 각각 주입하여 1.3kW의 공정 파워에서 스퍼터링 공정을 진행하여 TaSnCN으로 형성하였다. 차광층의 상부에 동일한 타겟을 이용하고, 스퍼터링 가스로 Ar, N2 및 NO를 5.0sccm, 5.0sccm 및 2.0sccm을 각각 주입하여 0.7kW의 공정 파워에서 스퍼터링 공정을 진행하여 TaSnON 반사방지층을 형성하여 차광성막의 성막을 완료하였다A TaSn target (composition ratio = 90 at%: 10 at%) was placed in a DC magnetron reactive sputtering apparatus, and 5.0 sccm, 2.0 sccm, and 0.1 sccm of Ar, N 2, and CH 4 were injected into the light shielding layer by a sputtering gas, A sputtering process was performed on the process power to form TaSnCN. 5.0 sccm, 5.0 sccm, and 2.0 sccm of Ar, N 2, and NO were injected into the upper portion of the light shielding layer, respectively, using a sputtering gas, and a sputtering process was performed at a process power of 0.7 kW to form a TaSnON anti- The film formation of the light shielding film was completed
위상반전막 및 차광성막이 적층되어 성막된 구조에 대하여 193nm의 파장에서 n&k 장비를 이용하여 상기 적층막들의 광학밀도 및 반사율을 측정한 결과, 3.10의 광학밀도를 나타내었으며, 28.5%의 반사율을 나타내어 광학적 특성에서는 문제가 없음을 확인할 수 있었다. 또한, XRR 장비를 이용하여 측정한 결과 차광성막은 360Å의 두께를 나타내어 본 발명의 목적인 차광성막의 두께 저감이 가능하였다. The optical density and the reflectance of the laminated films were measured at a wavelength of 193 nm using n & k equipment. As a result, the optical density was 3.10, and the reflectance was 28.5% It was confirmed that there was no problem in the optical characteristics. Further, as a result of measurement using the XRR equipment, the thickness of the light shielding film was 360 ANGSTROM, which made it possible to reduce the thickness of the light shielding film for the purpose of the present invention.
이후 스핀 코팅 방법을 이용하여 차광성막 상에 화학증폭형 레지스트를 800Å의 두께로 형성하여 최종 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 제조하였다.Thereafter, a chemically amplified resist was formed to a thickness of 800 Å on the light shielding film using a spin coating method to prepare a final halftone phase inversion blank mask.
상술한 레지스트막이 형성된 최종 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 이용하여 하프톤 위상반전 포토 마스크를 제조하였다. A halftone phase reversal photomask was fabricated using the final halftone phase shift blank mask on which the resist film described above was formed.
하프톤형 위상반전 포토 마스크는 상술한 실시예 1과 동일한 공정으로 형성하였으며, 레지스트막 패턴 후 하부 차광성막 패턴 형성 시 차광성막의 식각속도는 2.7Å/sec을 나타내었다. 또한, 차광성막 패턴 형성 후 잔여 레지스트막의 두께를 AFM 장비를 이용하여 측정한 결과 375Å을 나타내어 패턴 형성에 문제가 없는 것을 확인하였다.
The half-tone phase reversal photomask was formed by the same process as in Example 1, and the etching rate of the light shielding film was 2.7 A / sec when forming the lower shielding film pattern after the resist film pattern. Further, the thickness of the remaining resist film after the formation of the light shielding film pattern was measured using an AFM instrument, and the result was 375 ANGSTROM, confirming that there was no problem in pattern formation.
(실시예 3 ∼ 실시예 10)(Examples 3 to 10)
타겟target 종류 및 조성에 따른 Depending on type and composition 위상반전막의Of the phase reversal film 광학특성 및 내약품성 특성을 평가 Evaluate optical and chemical resistance properties
본 발명의 실시예에 따른 위상반전막의 타겟 종류 및 타겟 조성에 따른 광학특성 및 내약품성 특성을 평가하였다. The optical characteristics and chemical resistance characteristics according to the target type and the target composition of the phase reversal film according to the embodiment of the present invention were evaluated.
위상반전막을 형성하기 위한 타겟은 MoSi 타겟 및 MoTaSi 타겟이 사용되었으며, 위상반전막은 스퍼터링 가스로 Ar 및 N2를 각각 6sccm ∼ 15sccm 및 7sccm ∼ 20sccm 범위에서 주입하여 사용하고, 공정 파워를 0.5kW ∼ 1.5kW의 범위에서 사용하여 위상반전막을 성막하였다. 위상반전막에 대한 광학특성 평가는 n&k 장비를 이용하여 투과율 및 위상반전량을 측정하였으며, XRR 장비를 이용하여 두께를 측정하였다.
MoSi target and MoTaSi target were used as a target for forming a phase reversal film and Ar and N 2 were respectively injected in a range of 6 sccm to 15 sccm and 7 sccm to 20 sccm as a sputtering gas and the process power was changed from 0.5 kW to 1.5 kW to form a phase reversal film. The optical characteristics of the phase reversal film were measured by measuring the transmittance and phase inversion using n & k equipment and measuring the thickness using XRR equipment.
(at%)Target composition ratio
(at%)
(@193nm)Transmittance (%)
(@ 193 nm)
(@193nm)Phase amount (°)
(@ 193 nm)
(투과율 변화)Chemical resistance (%)
(Change in transmittance)
표 1은 위상반전막 형성 시 타겟의 종류 및 타겟의 조성비에 따른 광학 특성 평가 결과를 나타내고 있다. 표 1을 참조하면, 위상반전막이 MoSi 화합물로 형성되는 경우, 타겟의 조성비 중 Si의 함유량이 증가할수록 두께가 두꺼워지며, 내화학성은 우수한 결과를 나타내었다. 그리고, 위상반전막이 MoTaSi 화합물로 형성되는 경우, Ta이 포함됨에 따라 두께도 낮아지면서 내화학성 특성도 우수한 결과를 나타내었다.Table 1 shows the results of optical property evaluation according to the type of target and the composition ratio of the target when the phase reversal film is formed. Referring to Table 1, when the phase reversal film is formed of an MoSi compound, the thickness becomes thicker as the content of Si in the composition ratio of the target increases, and the chemical resistance is excellent. In addition, when the phase reversal film is formed of a MoTaSi compound, the thickness decreases as Ta is included, and the chemical resistance is also excellent.
위상반전막의 조성비를 AES 장비를 이용하여 분석한 결과, 실시예 3 ∼ 5의 경우 Mo : Si : N = 10at% ∼ 30at% : 35at% ∼ 60at% : 30at% ∼ 55at%를 나타내었으며, 실시예 6 ∼ 9의 경우 Mo : Ta : Si : N = 8at% ∼ 20 at% : 5at% ∼ 15at% : 35at% ∼ 60at% : 30at% ∼ 55at%의 범위로 나타내었다.
As a result of analyzing the composition ratio of the phase reversal film using the AES equipment, it was found that Mo: Si: N = 10 at% to 30 at%: 35 at% to 60 at%: 30 at% to 55 at% in Examples 3 to 5, In the case of 6 to 9, Mo: Ta: Si: N = 8 at% to 20 at%: 5 at% to 15 at%: 35 at% to 60 at%: 30 at% to 55 at%.
(실시예 10)(Example 10)
단층 및 다층의 Single-layer and multi-layer 고투과율High transmittance 위상반전막Phase reversal film 형성 및 평가 Formation and evaluation
본 발명의 실시예에 따라 MoTaSi 타겟을 이용하여 단층 및 2층의 고투과율 위상반전막을 형성하고 그 광학특성을 평가하였다. According to an embodiment of the present invention, a single layer and two layers of high transmittance phase reversal films were formed using a MoTaSi target and their optical properties were evaluated.
우선, 단층 구조의 고투과율 위상반전막은 MoTaSi 타겟(조성비 = Mo : Ta : Si = 20at% : 10at% : 70at%)을 준비하고, 스퍼터링 가스로 Ar, N2 및 NO를 각각 3.0sccm ∼ 5.0sccm, 5.0sccm ∼ 7.0sccm 및 4.0sccm ∼ 7.0sccm으로 주입하여 1.2kW의 공정 파워에서 스퍼터링 공정을 실시하여 형성하였다.First, a MoTaSi target (composition ratio = Mo: Ta: Si = 20 at%: 10 at%: 70 at%) was prepared as a high-transmittance phase reversal film of a single layer structure, Ar, N 2 and NO were sputtered at 3.0 sccm to 5.0 sccm , 5.0 sccm to 7.0 sccm, and 4.0 sccm to 7.0 sccm, respectively, and sputtering was performed at a process power of 1.2 kW.
그 결과, 193nm의 노광 파장에서 10.0% ∼ 20.5%의 투과율을 달성하였으며, 178°∼ 181°의 위상반전량을 나타내어 위상반전막으로 사용하기 문제가 없었다. 또한, 230Å ∼ 350Å의 두께로 성막되어 박막화가 가능하였다. As a result, a transmittance of 10.0% to 20.5% was achieved at an exposure wavelength of 193 nm, and a phase inversion amount of 178 ° to 181 ° was exhibited. In addition, a film having a thickness of 230 ANGSTROM to 350 ANGSTROM was formed to enable thinning.
그리고, 2층 구조의 고투과율 위상반전막은 단층과 동일한 조성비의 MoTaSi 타겟을 준비하고, 스퍼터링 가스로 Ar 및 N2를 5.0sccm 및 2.0sccm으로 주입하여 0.7kW의 공정 파워에서 스퍼터링 공정을 실시하여 100Å 두께의 위상반전막 하부층을 형성하였다. 이어서, 스퍼터링 가스로 Ar, N2 및 NO를 3.0sccm, 3.0sccm 및 5.0sccm으로 주입하여 0.6kW의 공정 파워에서 스퍼터링 공정을 실시하여 320Å 두께의 위상반전막 상부층을 형성하였다.A high transmittance phase reversal film of a two-layer structure was prepared by preparing a MoTaSi target having the same composition ratio as that of the single layer, sputtering at a process power of 0.7 kW by injecting Ar and N 2 with sputtering gas at 5.0 sccm and 2.0 sccm, Thereby forming a lower phase reversing film thick layer. Next, Ar, N 2 and NO were sputtered at 3.0 sccm, 3.0 sccm, and 5.0 sccm, respectively, and sputtering was performed at a process power of 0.6 kW to form a 320 Å thick phase reversal film upper layer.
그 결과, 193nm의 노광 파장에서 15.6%의 투과율을 달성하였으며, 179°의 위상반전량을 나타내어 위상반전막으로 사용하기 문제가 없었다.As a result, a transmittance of 15.6% was achieved at an exposure wavelength of 193 nm and a phase reversal amount of 179 ° was exhibited, so that there was no problem of using it as a phase reversal film.
이상에서와 같이, 본 발명은 MoSi 화합물 또는 MoTaSi 화합물을 이용하여 위상반전막을 형성함으로써, 위상반전막에 요구되는 위상반전량 및 투과율을 확보함과 아울러 우수한 내약품성을 가지면서도 얇은 두께를 갖도록 위상반전막을 형성할 수 있다. As described above, the present invention forms a phase reversal film by using a MoSi compound or a MoTaSi compound, thereby securing the phase inversion amount and transmittance required for the phase reversal film, and achieving a phase inversion A film can be formed.
또한, 본 발명은 Sn을 포함하는 화합물로 차광성막을 형성함으로써 차광성막에 요구되는 차광 기능 및 광학 밀도의 균일성을 확보함과 아울러 차광성막을 얇은 두께로 형성할 수 있고 식각 속도를 빠르게 할 수 있어 상부에 형성되는 레지스트막을 박막화 할 수 있다. Further, the present invention can provide a light-shielding film having a light-shielding function and a uniform optical density required for light-shielding film formation by forming a light-shielding film with a compound containing Sn and can form a light-shielding film with a thin thickness, The resist film formed on the upper side can be made thin.
이에 따라, 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 포토 마스크를 이용하여 45 nm급 이하, 특히, 32nm급 이하의 고 해상도 구현이 가능하다. Accordingly, it is possible to realize a high resolution of 45 nm or less, particularly 32 nm or less, using the halftone phase shift blank mask and photomask according to the present invention.
이상, 본 발명을 가장 바람직한 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는, 상기 실시예에 기재된 범위에 한정되지 않는다. 상기 실시예에 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하다는 것은 당업자에게 명백하다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이 특허 청구 범위의 기재로부터 분명하다.While the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the range described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be made to the embodiments described above. It is apparent from the description of the claims that the form of such modification or improvement can be included in the technical scope of the present invention.
100 : 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크
102 : 투명 기판
104 : 위상반전막
106 : 차광성막
108 : 레지스트막100: Halftone type phase inversion blank mask
102: transparent substrate
104: phase reversal film
106: Shading film
108: resist film
Claims (17)
상기 차광성막은 CrSnCON, CrSnCO, CrSnCN, CrSnON, CrSnC, CrSnN, CrSnO, TaSnCON, TaSnCO, TaSnCN, TaSnON, TaSnC, TaSnN, TaSnO 중 하나로 이루어지며,
상기 위상반전막은 200Å ∼ 600Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.In a blank mask provided with a phase reversal film and a light shielding film on a transparent substrate,
The light shielding film is made of one of CrSnCON, CrSnCO, CrSnCN, CrSnON, CrSnC, CrSnN, CrSnO, TaSnCON, TaSnCO, TaSnCN, TaSnON, TaSnC, TaSnN, TaSnO,
Wherein the phase reversal film has a thickness of 200 ANGSTROM to 600 ANGSTROM.
상기 위상반전막은 193nm의 노광광에 대하여 1% ∼ 30%의 투과율을 갖고, 170° ∼ 190°의 위상반전량을 가지며, 단일막이나 조성비가 연속적으로 변화되는 연속막의 형태를 갖는 단층막 또는 2층 이상의 다층막 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.The method according to claim 1,
The phase reversal film has a transmittance of 1% to 30% with respect to the exposure light of 193 nm, a phase reversal amount of 170 ° to 190 °, a single film or a single film having a continuous film shape in which the composition ratio is continuously changed, Layer structure having a multi-layered structure.
상기 위상반전막은 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Sl), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 실리콘(Si) 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하거나 상기 금속 물질에 실리콘(Si), 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.The method according to claim 1,
The phase reversal film may be formed of at least one selected from the group consisting of Mo, Ta, Ti, V, Co, Ni, Zr, Nb, Pd, (Zn), Cr, Al, Mn, Cd, Mg, Li, Selenium, Cu, Hafnium, (Si), nitrogen (N), oxygen (O), and carbon (C) in the metal material, or one or more metal materials selected from the group consisting of silicon Characterized by a half-tone phase inversion blank mask.
상기 위상반전막은 MoSi 화합물 또는 MoTaSi 화합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.The method according to claim 1,
Wherein the phase reversal film is made of a MoSi compound or a MoTaSi compound.
상기 위상반전막은 MoSiCON, MoSiCO, MoSiCN, MoSiON, MoSiC, MoSiN, MoSiO, MoTaSiCON, MoTaSiCO, MoTaSiCN, MoTaSiON, MoTaSiC, MoTaSiN, MoTaSiO 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.6. The method of claim 5,
Wherein the phase reversal film is made of one of MoSiCON, MoSiCO, MoSiCN, MoSiON, MoSiC, MoSiN, MoSiO, MoTaSiCON, MoTaSiCO, MoTaSiCN, MoTaSiON, MoTaSiC, MoTaSiN and MoTaSiO.
상기 위상반전막이 MoSi 화합물로 이루어지는 경우, 조성비는 Mo가 3at% ∼ 50at%, Si가 30at ∼ 70at%, N가 10at% ∼ 50at%, O가 0at% ∼ 30at%, C가 0at% ∼ 30at%의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.6. The method of claim 5,
When the phase reversal film is made of MoSi compound, the composition ratio is 3 at% to 50 at% of Mo, 30 at to 70 at% of Si, 10 at% to 50 at% of N, 0 at% to 30 at% of O, 0 at% Of the width of the half-tone phase inversion blank mask.
상기 위상반전막이 MoSi 타겟을 이용하여 형성되는 경우, 상기 MoSi 타겟의 조성비는 Mo : Si = 5at% ∼ 40at% : 95at% ∼ 60at%의 범위를 가지며, 상기 위상반전막이 MoTaSi 타겟을 이용하여 형성되는 경우, 상기 MoTaSi 타겟의 조성비는 Mo : Ta : Si = 2at% ∼ 40at% : 2at% ∼ 40at% : 20at% ∼ 96at%의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.6. The method of claim 5,
In the case where the phase reversal film is formed using a MoSi target, the composition ratio of the MoSi target has a range of Mo: Si = 5 at% to 40 at%: 95 at% to 60 at%, and the phase reversal film is formed using the MoTaSi target The composition ratio of the MoTaSi target has a range of Mo: Ta: Si = 2 at% to 40 at%: 2 at% to 40 at%: 20 at% to 96 at%.
상기 위상반전막은 100℃ ∼ 500℃로 열처리된 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. The method according to claim 1,
Wherein the phase reversal film is heat-treated at a temperature of 100 ° C to 500 ° C.
상기 차광성막은 300Å ∼ 500Å의 두께를 가지며, 단층 또는 다층의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. The method according to claim 1,
Wherein the light shielding film has a thickness of 300 ANGSTROM to 500 ANGSTROM and has a single layer or multilayer structure.
상기 차광성막이 CrSn 화합물로 이루어지는 경우, 조성비는 Cr이 20at% ∼ 70at%, Sn이 1at% ∼ 40at%, C가 0at% ∼ 30at%, O가 0at% ∼ 50at%, N이 0at% ∼ 50at%의 범위를 가지며, 차광성막이 TaSn 화합물로 이루어지는 경우, 조성비는 Ta이 20at% ∼ 70at%, Sn이 1at ∼ 40at%, C가 0at% ∼ 30at%, O가 0at% ∼ 50at%, N이 0at% ∼ 50at%의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.The method according to claim 1,
When the light shielding film is made of CrSn compound, the composition ratio is 20 at% to 70 at% of Cr, 1 at% to 40 at% of Sn, 0 at% to 30 at% of C, 0 at% to 50 at% of O, The composition ratio is 20 at% to 70 at% of Ta, 1 to 40 at% of Sn, 0 at% to 30 at% of C, 0 at% to 50 at% of O, 0 at% to 50 at% of C, And has a range of 0 at% to 50 at%.
상기 차광성막이 CrSn 타겟을 이용하여 형성되는 경우, 상기 CrSn 타겟의 조성비는 Cr : Sn = 60at% ∼ 95at% : 40at% ∼ 5at%의 범위를 가지며, 상기 차광성막이 TaSn 타겟을 이용하여 형성되는 경우, 상기 TaSn 타겟의 조성비는 Ta : Sn = 60at% ∼ 95at% : 40at% ∼ 5at%의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.The method according to claim 1,
When the light shielding film is formed using a CrSn target, the composition ratio of the CrSn target is in the range of Cr: Sn = 60 at% to 95 at%: 40 at% to 5 at%, and the light shielding film is formed using the TaSn target , The composition ratio of the TaSn target has a range of Ta: Sn = 60 at% to 95 at%: 40 at% to 5 at%.
상기 차광성막은 1Å/sec 이상의 건식 식각 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. The method according to claim 1,
Wherein the light shielding film has a dry etching rate of 1 angstrom / sec or more.
상기 위상반전막 및 차광성막의 적층 구조에서 광학밀도는 2.0 ∼ 3.5이며, 표면 반사율은 50% 이하인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. The method according to claim 1,
Wherein the optical density in the laminated structure of the phase reversal film and the light shielding film is 2.0 to 3.5 and the surface reflectance is 50% or less.
상기 차광성막 상에 구비된 레지스트막을 더 포함하며, 상기 레지스트막은 화학증폭형 레지스트이고, 400Å ∼ 2,000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크. The method according to claim 1,
And a resist film provided on the light shielding film, wherein the resist film is a chemically amplified resist and has a thickness of 400 ANGSTROM to 2,000 ANGSTROM.
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