KR101525497B1 - 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

이온 트랩막을 포함하는 포토마스크 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 포토마스크는 투명 기판과, 투명 기판 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 투명 기판의 제1 영역 위에 형성된 이온 트랩막을 포함한다. 본 발명에 따른 방법에 의해 반도체 소자를 제조하기 위하여, 투명 기판상에 이온 트랩막이 형성된 포토마스크를 통하여 기판상의 감광막을 노광하고, 그 결과 얻어진 감광막 패턴을 이용하여 기판을 가공한다.
포토마스크, 이온, 트랩, 헤이즈, 도즈

Description

이온 트랩막을 포함하는 포토마스크 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조 방법{Photomask including ion trapping layer and method of manufacturing semiconductor device using the photomask}
본 발명은 반도체 소자의 제조 장치 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 포토리소그래피 공정을 위한 노광 공정시 사용되는 포토마스크 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 기판상에 구현하고자 하는 패턴의 사이즈가 미세화되고 있다. 이와 같이 미세화된 패턴을 형성하기 위하여 포토리소그래피 공정을 위한 노광 공정에서 이용되는 광의 파장도 점차 짧아지고 있다. 노광 공정시의 광 파장이 짧아짐에 따라 포토마스크 표면에는 더욱 높은 에너지가 가해지게 되었다. 이에 따라, 비교적 낮은 노광 에너지를 가지는 비교적 긴 파장의 광원을 이용하는 노광 공정에서는 화학 반응하지 않았던 포토마스크 표면 또는 그 주위에 잔류하고 있던 이온들이 ArF 엑시머 레이저 (193 nm) 또는 그보다 더 짧은 파장을 가지는 단파장 광원을 이용하는 노광 공정중에 가해지는 높은 에너지에 의해 광화학 반응이 활발해지면서 포토마스크상에 광에 기인하는 결함 (photo-induced defects)중 하나인 헤이즈 결함 (haze defect)이 나타난다. 포토마스크상에 나타나는 헤이즈 결함은 노광 공정시 투과도에 악영향을 미쳐 기판에 도달하는 노광 에너지의 변화를 초래하여 기판상의 패턴 형성시 불량을 초래하고 공정 수율을 저하시킨다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에서의 문제점들을 해결하고자 하는 것으로, 포토리소그래피 공정을 위한 노광 공정에서 헤이즈 결함 발생을 억제할 수 있는 구조를 가지는 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 포토마스크를 사용하여 노광 공정을 행함으로써 노광 공정시 포토마스크상의 헤이즈 결함으로 인한 패턴 불량 발생 가능성을 억제할 수 있는 반도체 소자의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 포토마스크는 투명 기판과, 상기 투명 기판 주위에 있는 이온들을 트랩핑(trapping)하기 위하여 상기 투명 기판의 제1 영역 위에 형성된 이온 트랩막을 포함한다.
상기 이온 트랩막은 상기 투명 기판의 제1 영역을 완전히 덮는 박막으로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 이온 트랩막은 상기 투명 기판의 제1 영역상에서 상호 이격되어 배치된 복수의 아일랜드(island)형 박막으로 이루어질 수 있다.
상기 투명 기판의 제1 영역은 상기 투명 기판의 주면(main surface)의 모든 영역을 포함할 수 있다. 또는, 상기 투명 기판의 제1 영역은 상기 투명 기판의 주면의 일부 영역을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 포토마스크는 상기 투명 기판의 제1 영역 위에 형성되어 있고 상기 투명 기판과는 다른 재료로 이루어지는 투광 조절 패턴을 더 포함할 수 있 다. 그리고, 상기 이온 트랩막은 상기 투광 조절 패턴 위에 형성될 수 있다. 또는, 상기 이온 트랩막은 상기 투명 기판의 노출 표면 및 상기 투광량 조절 패턴의 노출 표면을 동시에 덮도록 형성될 수 있다. 또는, 상기 이온 트랩막은 상기 투명 기판과 상기 투광 조절 패턴과의 사이에 개재될 수 있다.
본 발명에 따른 포토마스크에서, 상기 투명 기판의 제1 영역에는 상기 제1 영역의 상면 보다 낮은 높이의 저면을 가지는 트렌치 형상의 위상 반전부가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 이온 트랩막은 상기 투명 기판의 제1 영역의 상면과, 상기 위상 반전부의 저면에 각각 형성될 수 있다.
상기 이온 트랩막은 금속 또는 금속 산화물, 전도성 폴리머, 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법에서는 기판상에 감광막을 형성한다. 투명 기판과, 상기 투명 기판 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판의 제1 영역 위에 형성된 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크를 통하여 상기 감광막을 노광한다. 상기 노광된 감광막을 현상하여 감광막 패턴을 형성한다. 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 기판을 가공한다.
상기 기판을 가공하는 단계는 상기 기판을 식각하는 공정, 상기 기판에 이온주입하는 공정, 상기 기판에 공정 재료를 증착하는 공정, 또는 상기 기판을 세정하는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 포토마스크는 투명 기판 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위한 이온 트랩막을 포함한다. 상기 이온 트랩막은 상기 포토마스크를 이용한 노광 공정시 헤이즈 결함에 대하여 내성을 제공한다. 따라서, 헤이즈 결함을 유발하는 이온들이 존재하는 환경하에서 노광 공정을 행하더라도 본 발명에 따른 포토마스크를 사용함으로써 노광 공정시 헤이즈 결함 발생 시점을 연장시킴으로써 원하는 노광 공정을 헤이즈 결함 없는 상태에서 안정적으로 행할 수 있다. 또한, 노광 공정시 사용된 포토마스크의 세정 주기가 증가되어 포토마스크의 수명이 연장될 뿐 만 아니라 양산 효율이 향상될 수 있으며, 반도체 소자 제조를 위한 미세 패턴을 원하는 형상으로 형성함으로써 반도체 소자의 불량율을 감소시켜 제품 생산성을 향상시킬 수 있다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
반도체 소자 제조를 위한 포토리소그래피 공정시 포토마스크상에 헤이즈 결함을 발생시키는 주요 원인들 중 하나는 포토마스크 표면 또는 그 근방에 잔류하고 있는 황(sulfur) 이온들 또는 암모늄(ammonium) 계열의 이온들이다. 황 이온들 또는 암모늄 계열의 이온들은 포토마스크의 세정시 사용되는 세정액에도 포함되어 있을 뿐 아니라, 포토마스크의 수명 연장을 위하여 외부에서 발생되는 파티클로부터 포토마스크를 보호할 목적으로 사용되는 펠리클 프레임 (pellicle frame)의 제작 공정중에도 사용되고 있다. 따라서, 뛰어난 세정 능력를 제공하는 황을 대체할 수 있는 다른 세정액을 사용하는 경우에도 포토마스크가 황에 전혀 노출되지 않는 환경을 조성하는 것은 매우 어렵다.
본 발명에서는, 반도체 소자 제조를 위한 노광 공정중에 포토마스크상에 헤이즈 결함을 발생시킬 수 있는 다양한 오염원들이 존재하는 환경하에서도 반도체 소자 제조를 위한 노광 공정시 헤이즈 결함 발생 시점을 효율적으로 연장함으로써, 최적 조건 하에서 노광 공정을 행할 수 있는 구조를 가지는 포토마스크를 제공한다.
본 발명에 따른 포토마스크는 반도체 소자 제조를 위한 포토리소그래피 공정에서 노광 공정시 이용될 수 있는 포토마스크로서, 투명 기판과, 상기 투명 기판 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판의 제1 영역 위에 형성된 이온 트랩막 (ion trapping layer)을 포함한다.
본 발명에 따라 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크는 그 기능 또는 구조에 제한받지 않으며, 지금까지 알려진 모든 종류의 포토마스크에 적용될 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 따른 포토마스크는 석영 기판과 크롬 패턴으로 이루어진 바이너리 마스크 (Binary Mask: BM) 또는 위상 반전 마스크 (Phase Shift Mask: PSM)로서 사용될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 포토마스크는 크롬으로 이루어진 차광 패턴 상에 위상 반전용 물질막 패턴을 형성하는 림-쉬프트-PSM (rim-shift-PSM), 위상차를 유도하고 또한 위상차를 일으킨 빛이 적정 투과율로 투과될 수 있도록 하기 위하여 차광 크롬 패턴을 하프-톤 필름(half-tone film)으로 대체한 위상 반전 마스크, 또는 기존의 BM에 Mo로 이루어진 막을 추가한 어테뉴에이티드 PSM (attenuated PSM: attPSM), 하프톤 PSM, 석영 기판의 투광 영역 상에 위상 반전용 물질막을 교대로 형성한 ALT-PSM (alternating-PSM), 또는 석영 기판의 투광 영역에 위상 반전을 위한 트렌치를 형성한 크롬리스 위상 반전 마스크 등으로 사용될 수 있다.
다음에, 구체적인 예를 들어 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토마스크의 구성을 상세히 설명한다.
다음에 예시하는 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 첨부 도면에서 막 또는 영역들의 크기 또는 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어진 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토마스크(10)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토마스크(10)는 투명 기판(12)과, 상기 투명 기판(12)의 표면 또는 그 주위에 있는 이온들, 예를 들면 황 이온들 또는 암모늄 계열의 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판(12)의 소정 영역 위에 형성된 이온 트랩막(14)을 포함한다.
도 1에는 상기 이온 트랩막(14)이 상기 투명 기판(12)의 주면(main surface)을 완전히 덮는 필름 형상의 박막으로 이루어진 예가 도시되어 있다.
상기 이온 트랩막(14)은 상기 투명 기판(12)의 투과율에 영향을 미치지 않을 정도로 충분히 얇은 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 이온 트랩막(14)의 두께(D)가 0 < D ≤ 1 nm 의 범위 내로 되도록 할 수 있다. 예를 들면, 상기 투명 기판(12)이 제1 투과율을 가지는 경우, 상기 이온 트랩막(14)이 형성된 상기 투명 기판(12)의 제1 영역에서는 상기 투명 기판(12)의 제1 투과율의 ±1 %의 범위 내의 값을 가지는 제2 투과율을 가질 수 있다.
상기 이온 트랩막(14)은 상기 투명 기판(12)의 주면상에서 선택되는 일부 영역, 또는 상기 투명 기판(12)의 주면상의 모든 영역에 형성될 수 있다.
상기 투명 기판(12)은 예를 들면 석영으로 이루어질 수 있다.
상기 이온 트랩막(14)은 금속 또는 금속 산화물, 전도성 폴리머, 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다.
상기 이온 트랩막(14)이 금속 또는 금속 산화물로 이루어지는 경우, 상기 이온 트랩막(14)은 예를 들면 Cr, Pt, Cu, Ni, Au, Ag, Mg, Co, Zn, Al, 및 이들의 산화물 중에서 선택되는 어느 하나, 또는 2 개의 조합으로 이루어질 수 있다.
상기 이온 트랩막(14)이 전도성 폴리머로 이루어지는 경우, 상기 이온 트랩막은 예를 들면 폴리(아세틸렌) (poly(acetylene)s), 폴리(피롤) (poly(pyrrole)s), 폴리(티오펜) (poly(thiophene)s), 폴리(아닐린) (poly(aniline)s), 폴리(플러렌) (poly(fluorene)s), 폴리(3-알킬티오펜) (poly(3-alkylthiophene)s), 폴리테트라티아풀발렌 (polytetrathiafulvalenes), 폴리나프탈렌 (polynaphthalenes), 폴리(p-페닐렌 설파이드) (poly(p-phenylene sulfide)), 또는 폴리(파라-페닐렌 비닐렌 (poly(para-phenylene vinylene)s)으로 이루어질 수 있다.
상기 이온 트랩막(14)이 세라믹으로 이루어진 경우, 상기 이온 트랩막(14)은 SrFeCoO, (La, Sr)(Co, Fe)O 또는 BiSrCrCuO로 이루어질 수 있다.
도 1에 예시된 포토마스크(10)를 형성하기 위하여, 예를 들면 이베퍼레이션 (evaporation) 또는 스퍼터링 (sputtering)과 같은 PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition), ALD (atomic layer deposition), 스핀 코팅 (spin coating) 공정 등을 이용하여 상기 투명 기판(12)상에 상기 이온 트랩막(14) 형성용 물질을 원하는 두께 만큼 증착할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토마스크(20)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 2에서, 도 1에 예시한 제1 실시예에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타낸다.
도 2에 예시한 포토마스크(20)는 도 1에 예시한 포토마스크(10)와 대체로 유사하다. 단, 상기 포토마스크(20)는 투명 기판(12) 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판(12)의 소정 영역 위에 형성된 이온 트랩막(24)을 포함한다. 상기 이온 트랩막(24)은 상기 투명 기판(12)의 주면상에서 상호 이격되어 배치된 복수의 아일랜드(island)형 박막(24a)으로 이루어진 것을 제외하면, 도 1을 참조하여 설명한 이온 트랩막(14)과 동일한 구성을 가진다.
도 2에 예시된 포토마스크(20)를 형성하기 위하여, 예를 들면 이베퍼레이션 또는 스퍼터링과 같은 PVD 공정을 이용하여 상기 투명 기판(12)상에 상기 이온 트랩막(24) 형성용 물질을 증착하여 복수의 아일랜드형 박막(24a)을 형성할 수 있다. 또는, 상기 투명 기판(12)상에 도 1에 예시된 바와 같이 상기 투명 기판(12)의 주면을 전체적으로 덮는 이온 트랩막(14)을 형성한 후, 상기 이온 트랩막(14)의 일부를 선택적으로 제거하여, 도 2에 예시된 바와 같은 복수의 아일랜드형 박막(24a)으로 이루어지는 이온 트랩막(24)을 형성할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 포토마스크(30)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 3에서는, 위상 반전 마스크의 구조를 가지는 포토마스크(30)의 구성을 예시한다. 도 3에서, 도 1에 예시한 제1 실시예에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 포토마스크(30)는 투명 기판(12)과, 상기 투명 기판(12) 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판(12) 위에 형성된 이온 트랩막(14)과, 상기 이온 트랩막(14) 위에 형성되고, 상기 투명 기판(12)과는 다른 재료로 이루어지는 투광 조절 패턴(32)을 포함한다.
도 3에서, 상기 투광 조절 패턴(32)은 상기 투명 기판(12)상에 차례로 적층된 위상 반전 패턴(34) 및 차광 패턴(36)으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 위상 반전 패턴(34)은 MoSiON으로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 차광 패턴(36)은 Cr로 이루어질 수 있다. 상기 투광 조절 패턴(32)의 구조는 도 3에 예시된 바에 한정되는 것은 아니며, 원하는 목적에 따라 다양한 구조를 가질 수 있다.
도 3에는 상기 이온 트랩막(14)이 상기 투명 기판(12)과 상기 투광 조절 패턴(32)과의 사이에 개재되어 있는 구성이 예시되어 있다. 본 발명의 범위 내에서, 상기 이온 트랩막(14)이 위상 반전 패턴(34)과 차광 패턴(36)과의 사이에 개재되도 록 형성될 수도 있다.
도 3에 예시된 포토마스크(30)를 형성하기 위하여, 예를 들면 상기 투명 기판(12) 위에 상기 이온 트랩막(14)을 형성한 후, 상기 이온 트랩막(14) 위에 상기 위상 반전 패턴(34) 형성용 제1 물질층과, 상기 차광 패턴(36) 형성용 제2 물질층을 차례로 형성하고, 상기 제2 물질층 및 제1 물질층을 차례로 패터닝하는 일련의 공정들을 행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 포토마스크(40)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 4에서는, 도 3에 예시한 포토마스크(30)와 유사하게 위상 반전 마스크의 구조를 가지는 포토마스크(40)의 구성을 예시한다. 도 4에서, 도 1 내지 도 3에 예시한 실시예들에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기에서는 설명의 간략화를 위하여 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 포토마스크(40)는 도 3에 예시한 포토마스크(30)와 유사하게, 투명 기판(12)과, 상기 투명 기판(12) 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판(12) 위에 형성된 이온 트랩막(24)과, 상기 이온 트랩막(24) 위에 형성되고 상기 투명 기판(12)과는 다른 재료로 이루어지는 투광 조절 패턴(32)을 포함한다. 상기 투광 조절 패턴(32)은 상기 투명 기판(12)상에 차례로 적층된 위상 반전 패턴(34) 및 차광 패턴(36)을 포함한다.
단, 본 예에서, 상기 이온 트랩막(24)은 도 2에 예시한 이온 트랩막(24)과 유사하게, 상기 투명 기판(12)과 상기 투광 조절 패턴(32)과의 사이에 개재된 상태로 상호 이격되어 배치된 복수의 아일랜드형 박막(24a)으로 이루어진다.
도 4에는 상기 이온 트랩막(24)이 상기 투명 기판(12)과 상기 투광 조절 패턴(32)과의 사이에 개재되어 있는 구성이 예시되어 있다. 본 발명의 범위 내에서, 상기 이온 트랩막(24)이 위상 반전 패턴(34)과 차광 패턴(36)과의 사이에 개재되도록 형성될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 포토마스크(50)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 5에서는, 도 3에 예시한 포토마스크(30)와 유사하게 위상 반전 마스크의 구조를 가지는 포토마스크(50)의 구성을 예시한다. 도 5에서, 도 1 내지 도 4에 예시한 실시예들에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기에서는 설명의 간략화를 위하여 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 포토마스크(50)는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 포토마스크(30, 40)와 유사하게, 투명 기판(12)과, 상기 투명 기판(12) 위에 형성되고 상기 투명 기판(12)과는 다른 재료로 이루어지는 투광 조절 패턴(32)을 포함한다. 상기 투광 조절 패턴(32)은 상기 투명 기판(12)상에 차례로 적층된 위상 반전 패턴(34) 및 차광 패턴(36)을 포함한다. 단, 본 예에서는 상기 포토마스크(50)의 표면 또는 그 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위한 이온 트랩막(24)이 상기 투명 기판(12)의 노출 표면 및 상기 투광 조절 패턴(32)의 노출 표면을 동시에 덮도록 형성되어 있다. 도 5에 예시된 이온 트랩막(24)은 도 2에 예시한 이온 트랩막(24)과 유사하게, 상기 투명 기판(12)의 노출 표면과 상기 투광 조절 패턴(32)의 노출 표면 위에서 상호 이격되어 배치된 복수의 아일랜드형 박막(24a)으로 이루어진다.
도 5에는 상기 이온 트랩막(24)이 도 2에 예시된 바와 같이 복수의 아일랜드형 박막(24a)으로 이루어지는 경우를 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 5에 예시된 이온 트랩막(24) 대신 도 1에 예시된 바와 같은 필름 형상의 이온 트랩막(14)을 상기 투명 기판(12)의 노출 표면 및 상기 투광 조절 패턴(32)의 노출 표면 위에 전면적으로 형성할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 포토마스크(60)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 6에서는, 투명기판(12)과 차광 패턴(62)으로 이루어진 바이너리 마스크(BM)의 구조를 가지는 포토마스크(60)의 구성을 예시한다. 도 6에서, 도 1 내지 도 5에 예시한 실시예들에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기에서는 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 포토마스크(60)는 투명 기판(12)과, 상기 포토마스크(60) 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판(12) 위에 형성된 이온 트랩막(14)과, 상기 이온 트랩막(14) 위에 형성된 차광 패턴(62)을 포함한다. 상기 차광 패턴(62)은 Cr로 이루어질 수 있다.
도 6에는 도 1에 예시된 이온 트랩막(14)과 같이 상기 투명 기판(12)을 전면적으로 덮는 필름 형상의 이온 트랩막(14)이 상기 투명 기판(12)과 상기 차광 패턴(62)과의 사이에 개재되어 있는 구성이 예시되어 있다.
도 6에 예시된 포토마스크(60)를 형성하기 위하여, 예를 들면 상기 투명 기판(12) 위에 상기 이온 트랩막(14)을 형성한 후, 상기 차광 패턴(36) 형성용 물질층을 형성하고, 상기 투명 기판(12)상의 일부 영역에서 상기 이온 트랩막(14)이 노 출되도록 상기 차광 패턴(36) 형성용 물질층을 패터닝하는 일련의 공정들을 행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 포토마스크(70)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 7에서는, 도 6에 예시한 포토마스크(60)와 유사하게 BM 구조를 가지는 포토마스크(70)의 구성을 예시한다. 도 7에서, 도 1 내지 도 6에 예시한 실시예들에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기에서는 설명의 간략화를 위하여 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 포토마스크(70)는 도 6에 예시한 포토마스크(60)와 유사하게, 투명 기판(12)과, 상기 포토마스크(70) 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판(12) 위에 형성된 이온 트랩막(24)과, 상기 이온 트랩막(24) 위에 형성된 차광 패턴(62)을 포함한다. 단, 본 예에서, 상기 이온 트랩막(24)은 도 2에 예시한 이온 트랩막(24)과 유사하게, 상기 투명 기판(12)과 상기 차광 패턴(62)과의 사이에 개재된 상태로 상호 이격되어 배치된 복수의 아일랜드형 박막(24a)으로 이루어진다.
도 6 및 도 7에는 이온 트랩막(14) 또는 이온 트랩막(24)이 상기 투명 기판(12)과 상기 차광 패턴(62)과의 사이에 개재되어 있는 구성이 예시되어 있다.
도 8은 본 발명의 제8 실시예에 따른 포토마스크(80)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 8에서는, 도 6에 예시한 포토마스크(60)와 유사하게 BM 구조를 가지는 포토마스크(80)의 구성을 예시한다. 도 8에서, 도 1 내지 도 7에 예시한 실시예들에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기에서는 설명의 간략 화를 위하여 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 포토마스크(80)는 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 포토마스크(60, 70)와 유사하게, 투명 기판(12)과, 상기 투명 기판(12) 위에 형성된 차광 패턴(62)을 포함한다. 단, 본 예에서는 상기 포토마스크(80)의 표면 또는 그 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위한 이온 트랩막(24)이 상기 투명 기판(12)의 노출 표면 및 상기 차광 패턴(62)의 노출 표면을 동시에 덮도록 형성되어 있다. 도 8에 예시된 이온 트랩막(24)은 도 2에 예시한 이온 트랩막(24)과 유사하게, 상기 투명 기판(12)의 노출 표면과 상기 차광 패턴(62)의 노출 표면 위에서 상호 이격되어 배치된 복수의 아일랜드형 박막(24a)으로 이루어진다.
도 8에는 상기 이온 트랩막(24)이 도 2에 예시된 바와 같이 복수의 아일랜드형 박막(24a)으로 이루어지는 경우를 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 8에 예시된 이온 트랩막(24) 대신 도 1에 예시된 바와 같은 필름 형상의 이온 트랩막(14)을 상기 투명 기판(12)의 노출 표면 및 상기 차광 패턴(62)의 노출 표면 위에 전면적으로 형성할 수도 있다.
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 포토마스크(90)의 구성을 설명하기 위한 단면도이다. 도 9에서는, 투명 기판(92)의 투광 영역에 위상 반전을 위한 트렌치 형상의 위상 반전부(94)가 형성되어 있는 크롬리스 위상 반전 마스크의 구조를 가지는 포토마스크(90)의 구성을 예시한다. 도 9에서, 도 1 및 도 2에 예시한 실시예들에서와 동일한 참조 부호는 동일 부재를 나타내며, 여기에서는 이들에 대한 상 세한 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제9 실시예에 따른 포토마스크(90)는 트렌치 형상의 위상 반전부(94)가 형성되어 있는 투명 기판(92)과, 상기 포토마스크(90) 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판(92) 위에 형성된 이온 트랩막(24)을 포함한다. 상기 투명 기판(92)은 석영으로 이루어질 수 있다.
도 9에 예시된 포토마스크(90)를 형성하기 위하여, 예를 들면 상기 투명 기판(92)의 투광 영역중 일부를 식각하여 상기 투명 기판(92)의 상면(92a) 보다 더 낮은 높이의 저면(94a)을 가지는 복수의 트렌치를 형성함으로써, 상기 복수의 트렌치로 이루어지는 위상 반전부(94)를 형성하고, 상기 투명 기판(92)의 상면(92a) 및 상기 위상 반전부(94)의 저면(94a)을 덮는 이온 트랩막(24)을 형성하는 일련의 공정들을 행할 수 있다.
도 9에서, 상기 이온 트랩막(24)은 도 2에 예시한 이온 트랩막(24)과 유사하게, 상기 투명 기판(92)의 상면(92a) 및 상기 위상 반전부(94)의 저면(94a)상에서 상호 이격되어 배치된 복수의 아일랜드형 박막(24a)으로 이루어진다.
도 9에는 상기 이온 트랩막(24)이 도 2에 예시된 바와 같이 복수의 아일랜드형 박막(24a)으로 이루어지는 경우를 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 9에 예시된 이온 트랩막(24) 대신 도 1에 예시된 바와 같은 필름 형상의 이온 트랩막(14)을 상기 투명 기판(92)의 상면(92a) 및 상기 위상 반전부(94)의 저면(94a) 위에 전면적으로 형성할 수도 있다.
도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한 본 발명의 각 실시예들에 따른 포토마스 크(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)는 투명 기판(12, 92)의 주면의 소정 영역을 전면적으로 덮는 필름 형상의 이온 트랩막(14), 또는 상기 투명 기판(12, 92)의 주면상에서 상호 이격되어 배치된 복수의 아일랜드형 박막(24a)으로 이루어지는 이온 트랩막(24)을 포함한다.
상기 이온 트랩막(14, 24)은 각각 포토마스크(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)의 표면 또는 그 주위에 있는 잔류 이온들과의 강한 분자간 상호작용 (molecular interaction)을 통해 상기 잔류 이온들을 상기 이온 트랩막(14, 24)에 트랩핑함으로써 상기 잔류 이온들의 이동도 (mobility)를 억제한다. 이로써, 상기 포토마스크(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)를 이용하는 노광 공정시 헤이즈 결함을 유발할 가능성이 있는 이온들이 상기 이온 트랩막(14, 24)의 일정 지점으로 모여서 결함 시드 (defect seed)를 형성함으로써, 포토마스크(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90) 주위에서 잔류 이온들이 헤이즈 결함으로 성장하는 과정을 억제할 수 있다. 그에 따라, 노광 공정 후 포토마스크상에 헤이즈 결함이 발생되는 시점을 효과적으로 연장시킬 수 있으며, 헤이즈 발생 시점 연장의 효과를 지속적으로 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 이온 트랩막(14, 24)이 전도성 물질로 이루어지는 경우, 이온 트랩막(14, 24)에 의해 포토마스크(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)상에서의 전자 분포도가 디로칼라이즈(delocalize)될 수 있다. 그 결과, 포토마스크(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)에서 어느 한 곳에 전하가 집중되어 반대 전하의 잔류 이온들 또는 잔류 물질들이 포토마스크(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)의 어 느 특정한 곳에 집중됨으로써 발생될 수 있는 오염 가능성을 방지할 수 있다.
상기 이온 트랩막(14, 24)은 포토마스크(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)상에서 헤이즈 결함을 유발하는 주요 성분인 황 이온들 또는 암모늄 이온들과 같은 잔류 이온들과의 사이에 강한 결합을 형성하여 이온들의 거동을 억제함으로써 헤이즈 발생 시점을 지연시킨다. 상기 이온 트랩막(14, 24)과 잔류 이온들과의 강한 결합은 헤이즈 결함을 유발하는 이온들의 HOMO (Highest Occupied Molecular Orbitals) 및 LUMO (Lowest Occupied Molecular Orbitals)와, 상기 이온 트랩막(14, 24)을 구성하는 물질들의 전도대 (conduction band: CB) 및 가전자대 (valence band: VB) 간 전자 및 정공 수송(transfer)에 의한 상호 작용에 근거하고 있다. 따라서, 상기 이온 트랩막(14, 24)은 헤이즈 결함을 유발하는 이온들과의 사이에 원할한 전자 수송이 가능한 구조를 가지는 물질로 구성하는 것이 유리하다. 즉, 상기 이온 트랩막(14, 24)이 헤이즈 결함을 유발하는 이온들과 강한 결합을 형성하여 그들의 거동을 저해하기 위하여, 상기 이온 트랩막(14, 24)은 헤이즈 결함을 유발하는 이온들의 HOMO에서 전자가 쉽게 이동할 수 있도록 HOMO의 에너지 준위와 유사한 값을 가지는 CB를 가지며, 동시에 헤이즈 결함을 유발하는 이온들의 LUMO로 전자가 쉽게 이동 가능하도록 LUMO와 유사한 에너지 준위를 가지는 VB를 가지고 있는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 포토마스크(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90)상에 형성되어 있는 상기 이온 트랩막(14, 24)은 투명 기판(12, 92)의 표면에 증착에 의해 형성되거나, 상기 투명 기판(12)과 투광 조절 패턴(32)과의 사이, 또는 상기 투명 기판(12)과 상기 차광 패턴(62)과의 사이에 개재되어 있는 구조를 가진다. 따라서, 본 발명에 따른 포토마스크의 이온 트랩막(14, 24)은 상기 포토마스크가 반복적인 세정을 거치더라도 세정에 의해 상기 이온 트랩막(14, 24)이 소모되는 문제, 또는 헤이즈 결함에 대한 내성이 감소되는 문제를 최소화할 수 있다.
상기 이온 트랩막(14, 24)은 포토마스크 주위의 잔류 이온들을 화학적으로 강하게 잡아당겨서 상기 잔류 이온들의 거동을 제한하는 작용을 하게 되므로, 헤이즈 발생 시점을 효과적으로 연장시킬 수 있으며, 그에 따라 포토마스크의 수명 및 세정 주기를 연장시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 10을 참조하여, 본 발명의 일 예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
공정 102에서, 기판상에 감광막을 형성한다. 상기 기판은 반도체 기판으로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 기판은 반도체 기판 위에 소정의 물질막들이 적층되어 있는 구조를 가질 수 있다. 또는, 상기 기판은 반도체 기판 위에 트랜지스터, 커패시터, 배선 라인 등과 같은 소정의 단위 소자들이 형성되어 있는 구조를 가질 수도 있다.
공정 104에서, 도 1 내지 도 9의 구조를 예로 들어 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 포토마스크, 즉 투명 기판(12 또는 92)과 상기 투명 기판(12 또는 92) 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판(12, 92)의 소정 영역 위 에 형성된 이온 트랩막(14 또는 24)을 포함하는 포토마스크를 통하여 상기 기판상의 감광막을 노광한다. 이 때, 광원으로서 KrF 엑시머 레이저 (248nm), ArF 엑시머 레이저 (193nm), F2 엑시머 레이저 (157nm), 또는 EUV (Extream-ultraviolet) 영역의 광을 이용할 수 있다.
공정 106에서, 상기 노광된 감광막을 현상하여 상기 기판상에 감광막 패턴을 형성한다.
공정 108에서, 상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 기판을 가공한다. 상기 기판의 가공 공정은 상기 기판을 식각하는 공정, 상기 기판에 이온을 주입하는 공정, 상기 기판에 절연 재료, 도전 재료, 접착 재료 등과 같은 공정 재료를 증착하는 공정, 또는 상기 기판을 세정하는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법에 따르면, 감광막의 노광 공정시 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크를 사용하여 상기 기판상의 감광막을 노광한다. 따라서, 노광 공정시 포토마스크의 표면 또는 그 주위에 잔류하는 이온들에 의해 야기될 수 있는 헤이즈 결함에 대하여 우수한 내성을 가지는 노광 공정을 행할 수 있다. 또한, 상기 기판상에 미세 패턴을 구현하기 위하여 노광 광원으로서 높은 에너지를 가지는 짧은 파장의 광원을 이용하여 노광 공정을 행하는 경우에도, 기판상에 감광막 패턴 형성을 위한 노광 공정시 헤이즈 결함에 따른 패턴 불량이 야기되는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 기팡상에 원하는 형상의 패턴들을 해상도 높게 구현할 수 있다.
평가예 1
노광 공정 전후의 잔류 이온 검출량 비교
도 11a 및 도 11b는 각각 통상적인 포토마스크를 사용하여 포토리소그래피 공정을 행할 때, 상기 노광 공정의 전후에 있어서 상기 포토마스크 표면에서 검출되는 이온량을 비교 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 보다 상세하게는, 도 11a는 석영 기판에 대한 노광 공정의 전후에 있어서 양이온, 즉 NH3 및 NH4 이온 각각의 검출량을 비교한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 11b는 석영 기판에 대한 노광 공정의 전후에 있어서 음이온, 즉 S, SO, SO2, SO3 및 SO4 이온 각각의 검출량을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 11a 및 도 11b의 평가를 위하여 석영 기판의 표면의 성분을 TOF-SIMS (Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometer)를 이용하여 분석하였다.
도 11a 및 도 11b의 결과로부터, 석영 기판에 대하여 노광 전에 비해 노광 후에 석영 기판의 표면에서 헤이즈 결함을 유발하는 주된 원인을 제공하는 이온들의 양이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
평가예 2
장기 보관에 따른 잔류 이온 검출량 변화 평가
도 12a 및 도 12b는 각각 통상적인 포토마스크의 장기 보관에 따른 잔류 이온량 변화를 평가한 그래프이다. 보다 상세하게는, 도 12a는 석영 기판의 제작 직후 및 30 일 보관 후 각각에 있어서 상기 석영 기판의 표면에서의 양이온, 즉 NH3 및 NH4 이온 각각의 검출량을 비교한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 12b는 석영 기판의 제작 직후 및 30 일 보관 후 각각에 있어서 상기 석영 기판의 표면에서의 음이온, 즉 S, SO, SO2, SO3 및 SO4 이온 각각의 검출량을 비교한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 12a 및 도 12b에 나타난 평가를 위하여 석영 기판의 표면의 성분을 TOF-SIMS를 이용하여 분석하였다.
도 12a 및 도 12b의 결과로부터, 석영 기판의 제작 직후에 비해 장기 보관 후에 석영 기판의 표면에서 헤이즈 결함을 유발하는 주된 원인을 제공하는 이온들의 양이 증가하는 것을 확인할 수 있다.
평가예 3
포토마스크의 투과율에 대한 이온 트랩막의 영향 평가
본 발명에 따라 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크에서 상기 이온 트랩막이 포토마스크에 미치는 투과율 변화를 평가하기 위하여, 석영 기판상에 이온 트랩막을 형성한 본 발명에 따른 포토마스크와, 이온 트랩막을 형성하지 않은 석영 기판으로 이루어지는 대조용 포토마스크 각각에 대하여 각 포토마스크의 투과율을 측정하여 비교하였다.
본 발명에 따른 포토마스크에서 석영 기판에 이온 트랩막을 형성하기 위하여, 물리적 증착 공정을 이용하여 석영 기판상에 Al 및 Cr를 동시에 증착하여 상기 석영 기판상에 Al 및 Cr이 약 1:1의 부피비로 혼합된 Al/Cr 혼합막으로 이루어지는 이온 트랩막을 형성하였다. 상기 Al/Cr 혼합막을 형성하기 위한 증착 공정은 약 250 초 동안 행하였다. 그 결과 얻어진 Al/Cr 혼합막의 두께는 1 nm 미만이었다.
상기와 같이 제작된 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각의 투과율을 복수 회 측정한 결과, 측정 오차가 약 ±0.2 %인 범위 내에서 본 발명에 따른 포토마스크는 약 87.519의 평균 투과율이 얻어졌으며, 대조용 포토마스크는 약 87.389의 평균 투과율이 얻어졌다. 여기서, 본 발명에 따른 포토마스크의 투과율과 대조용 포토마스크의 투과율의 차이는 측정 오차 범위 내의 값이다.
상기의 결과로부터, 본 발명에 따른 포토마스크에서 이온 트랩막이 포토마스크의 투과율에 영향을 미치지 않는다는 것을 알 수 있다.
평가예 4
이온 트랩막의 유무에 따른 잔류이온 검출량 비교
본 발명에 따라 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크의 이온 트랩핑 효과를 평가하기 위하여, 석영 기판상에 이온 트랩막을 형성한 본 발명에 따른 포토마스크와, 이온 트랩막을 형성하지 않은 석영 기판으로 이루어지는 대조용 포토마스크 각각에 대하여 각 포토마스크 표면에서의 잔류 이온 검출량을 비교하였다.
본 평가를 위하여, 평가예 3에서와 동일하게 제조된 본 발명에 따른 포토마스크와, 이온 트랩막을 형성하지 않은 석영 기판으로 이루어지는 대조용 포토마스크를 평가 대상으로 사용하였다.
도 13은 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각에 대한 잔류 이온 검출량을 비교하여 나타낸 그래프이다. 도 13의 평가를 위하여 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각의 표면의 성분을 TOF-SIMS를 이용하여 분 석하였다.
도 13에서, 동일한 종류의 이온의 검출량을 비교할 때, 본 발명에 따른 포토마스크의 경우에는 대조예의 경우에 비해 이온 검출량이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 이와 같은 도 13의 결과로부터, 본 발명에 따른 포토마스크에서는 이온 트랩막에 이온들이 트랩됨으로 인해 대조예의 경우에 비해 증가된 이온 검출량이 얻어지는 것을 알 수 있다.
평가예 5
노광시 헤이즈 결함 발생이 시작되는 도즈량 평가
본 발명에 따라 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크의 헤이즈 결함 발생 시점을 평가하기 위하여, 노광 가속기를 이용하여 석영 기판상에 이온 트랩막을 형성한 본 발명에 따른 포토마스크와, 이온 트랩막을 형성하지 않은 석영 기판으로 이루어지는 대조용 포토마스크 각각의 표면에 에너지를 가하여 헤이즈 결함이 발생되기 시작하는 도즈량을 확인 및 비교하였다.
본 평가를 위하여, 평가예 3에서와 동일하게 제조된 본 발명에 따른 포토마스크와, 이온 트랩막을 형성하지 않은 석영 기판으로 이루어지는 대조용 포토마스크를 평가 대상으로 사용하였다.
도 14a는 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각에 대하여 황산 용액을 사용하여 약 30 분 동안 스트립(strip) 세정 공정을 거친 후, 노광 가속기를 이용하여 노광하여 헤이즈 결함 발생 시점을 확인한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14a의 결과에서, 대조예에 따른 포토마스크의 경우에는 약 7 KJ의 도즈에서 헤이즈 결함이 발생되기 시작한 반면, 본 발명에 따른 포토마스크의 경우에는 약 23 KJ의 도즈에서 헤이즈 결함이 발생되기 시작하였다. 즉, 본 발명에 따른 포토마스크의 경우에는 대조예의 경우에 비해 헤이즈 결함이 발생되기 시작하는 도즈량이 약 3 배 이상 증가한 것을 확인할 수 있다. 이 결과로부터, 본 발명에 따라 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크의 경우에는 상기 이온 트랩막으로 인해 노광시 포토마스크에서의 헤이즈 결함 발생 시점을 지연시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 14b는 도 14a의 경우와는 다른 세정 공정을 거친 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각에 대하여 노광 가속기를 이용하여 노광하여 헤이즈 결함 발생 시점을 확인한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14b의 평가를 위하여, 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각에 대하여 황산 용액을 사용하여 약 30 분 동안 스트립 세정 공정을 거친 후, 다시 O2 플라즈마 처리를 수반하는 애싱 (ashing) 공정을 약 3 분 동안 행하고, 이어서 각 포토마스크를 핫 플레이트 (hot plate) 상에서 텅스텐(W) 램프를 사용하여 약 1 시간 동안 가열하는 일련의 세정 공정을 행하였다. 이와 같은 일련의 세정 공정을 거친 본 발명에 따른 포토마스크 및 대조예에 따른 포토마스크에 대하여 노광 가속기를 이용하여 노광하여 헤이즈 결함 발생 시점을 확인하였다.
도 14b의 결과에서, 대조예에 따른 포토마스크의 경우에는 약 35 KJ의 도즈 에서 헤이즈 결함이 발생되기 시작한 반면, 본 발명에 따른 포토마스크의 경우에는 약 400 KJ의 도즈에서 헤이즈 결함이 발생되기 시작하였다. 즉, 본 발명에 따른 포토마스크의 경우에는 대조예의 경우에 비해 헤이즈 결함이 발생되는 도즈량이 약 10 배 이상 증가한 것을 확인할 수 있다. 이 결과로부터, 본 발명에 따라 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크의 경우에는 상기 이온 트랩막으로 인해 노광시 포토마스크에서의 헤이즈 결함 발생 시점을 지연시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 14a 및 도 14b에서 확인한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크는 이온 트랩막으로 인해 노광시 포토마스크에서의 헤이즈 결함 발생 시점이 지연되어, 비교적 높은 노광 도즈량 하에서 헤이즈 결함이 발생된다. 따라서, 헤이즈 결함을 유발하는 이온들이 존재하는 환경하에서 노광 공정을 행하더라도 본 발명에 따른 포토마스크를 사용함으로써 노광 공정시 헤이즈 결함 발생 시점을 연장시킴으로써 원하는 노광 공정을 헤이즈 결함 없는 상태에서 안정적으로 행할 수 있으며, 노광 공정시 사용된 포토마스크의 세정 주기가 증가되어 포토마스크의 수명이 연장될 뿐 만 아니라 양산 효율이 향상될 수 있고, 형성하고자 하는 반도체 소자의 불량율을 감소시켜 제품 생산성을 향상시킬 수 있다.
평가예 6
세정 후 이온 트랩막의 유무에 따른 잔류이온 검출량 및 노광시 헤이즈 결함 발생이 시작되는 도즈량 평가
본 발명에 따라 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크의 이온 트랩핑 효과를 평가하기 위하여, 석영 기판상에 이온 트랩막을 형성한 본 발명에 따른 포토마스크 와, 이온 트랩막을 형성하지 않은 석영 기판으로 이루어지는 대조용 포토마스크 각각에 대하여 세정 공정을 거친 후, 각 포토마스크 표면에서의 잔류 이온 검출량을 비교하였다. 본 예에서는 각 포토마스크 표면에 잔류하는 NH4 이온 및 S 이온의 양에 대하여 평가하였다.
본 평가를 위하여, 평가예 3에서와 동일하게 제조된 본 발명에 따른 포토마스크와, 이온 트랩막을 형성하지 않은 석영 기판으로 이루어지는 대조용 포토마스크를 평가 대상으로 사용하였다. 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크에 대하여 황산 용액을 사용하여 약 30 분 동안 스트립 세정 공정을 거친 후, 다시 O2 플라즈마 처리를 수반하는 애싱 공정을 약 3 분 동안 행하고, 이어서 각 포토마스크를 핫 플레이트 상에서 텅스텐(W) 램프를 사용하여 약 1 시간 동안 가열하는 일련의 세정 공정을 행하였다. 이와 같은 일련의 세정 공정을 거친 본 발명에 따른 포토마스크 및 대조예에 따른 포토마스크에 대하여 각 포토마스크 표면에 잔류하는 NH4 이온 및 S 이온의 양에 대하여 평가하였다. 이 평가를 위하여, 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각의 표면의 성분을 TOF-SIMS를 이용하여 분석하였다. 그리고, 상기와 같은 일련의 세정 공정을 거친 본 발명에 따른 포토마스크 및 대조예에 따른 포토마스크에 대하여 노광 가속기를 이용하여 노광하여 헤이즈 결함 발생 시점을 확인하였다.
도 15는 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각의 표면에 잔류하는 이온의 검출량을 비교한 결과와, 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토 마스크 각각에 대하여 노광 가속기를 이용하여 노광하여 헤이즈 결함 발생 시점을 확인한 결과를 함께 나타낸 그래프이다.
도 15에서, 동일한 종류의 이온의 검출량을 비교할 때, 본 발명에 따른 포토마스크의 경우에는 대조예의 경우에 비해 이온 검출량이 더 큰 것을 확인할 수 있었다. 반면, 본 발명에 따른 포토마스크에서 헤이즈 결함이 발생되기 시작하는 도즈량은 대조예의 경우에 비해 현저히 증가한 것을 확인할 수 있다.
도 15의 결과로부터, 본 발명에 따른 포토마스크에서는 이온 트랩막에 이온들이 트랩됨으로 인해 대조예의 경우에 비해 포토마스크상에 잔류하는 이온이 더 많지만, 헤이즈 결함에 대한 내성은 현저히 향상된 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 포토마스크에 형성된 이온 트랩막이 포토마스크상의 잔류 이온들을 트랩핑함으로써, 상기 잔류 이온들이 헤이즈 결함을 유발하는 것을 억제한다는 것을 알 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토마스크의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토마스크의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 포토마스크의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 포토마스크의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 포토마스크의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제6 실시예에 따른 포토마스크의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제7 실시예에 따른 포토마스크의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 8는 본 발명의 제8 실시예에 따른 포토마스크의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제9 실시예에 따른 포토마스크의 구성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 설명 하기 위한 플로차트이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 통상적인 포토마스크를 사용하여 포토리소그래피 공정을 행할 때, 상기 노광 공정의 전후에 있어서 상기 포토마스크 표면에서 검출되는 이온량을 비교 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12a 및 도 12b는 각각 통상적인 포토마스크의 장기 보관에 따른 잔류 이온량 변화를 평가한 그래프이다.
도 13은 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각에 대한 잔류 이온 검출량을 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 14a는 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각에 대하여 세정 공정을 거친 후, 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각에 대하여 노광 가속기를 이용하여 노광하여 헤이즈 결함 발생 시점을 확인한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 14b는 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각에 대하여 다른 세정 공정을 거친 후, 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각에 대하여 노광 가속기를 이용하여 노광하여 헤이즈 결함 발생 시점을 확인한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각의 표면에 잔류하는 이온의 검출량을 비교한 결과와, 본 발명에 따른 포토마스크와 대조용 포토마스크 각각에 대하여 노광 가속기를 이용하여 노광하여 헤이즈 결함 발생 시점을 확인한 결과를 함께 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90: 포토마스크, 12: 투명 기판, 14: 이온 트랩막, 24: 이온 트랩막, 24a: 아일랜드형 박막, 32: 투광 조절 패턴, 34: 위상 반전 패턴, 36: 차광 패턴, 62: 차광 패턴, 92: 투명 기판, 92a: 상면, 94: 위상 반전부, 94a: 저면.

Claims (23)

  1. 투명 기판과,
    상기 투명 기판 주위에 있는 이온들을 트랩핑(trapping)하기 위하여 상기 투명 기판의 제1 영역 위에 형성된 이온 트랩막을 포함하고,
    상기 이온 트랩막은 전도성 폴리머로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판은 광에 대하여 제1 투과율을 가지고,
    상기 이온 트랩막이 형성된 상기 투명 기판의 제1 영역에서는 상기 광에 대하여 제2 투과율을 가지고,
    상기 제2 투과율은 상기 제1 투과율의 ±1 %의 범위 내의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  3. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 이온 트랩막의 두께(D)는 0 < D ≤ 1 nm의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  4. 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 이온 트랩막은 상기 투명 기판의 제1 영역을 완전히 덮는 박막으로 이 루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  5. 투명 기판과,
    상기 투명 기판 주위에 있는 이온들을 트랩핑(trapping)하기 위하여 상기 투명 기판의 제1 영역 위에 형성된 이온 트랩막을 포함하고,
    상기 이온 트랩막은 상기 투명 기판의 제1 영역상에서 상호 이격되어 배치된 복수의 아일랜드(island)형 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 투명 기판의 제1 영역은 상기 투명 기판의 주면(main surface)의 모든 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 투명 기판의 제1 영역은 상기 투명 기판의 주면의 일부 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 투명 기판의 제1 영역 위에 형성되어 있고 상기 투명 기판과는 다른 재료로 이루어지는 투광 조절 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 투광 조절 패턴은 차광 패턴 및 위상 반전 패턴 중에서 선택되는 어느 하나 또는 2 개의 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이온 트랩막은 상기 투광 조절 패턴 위에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제8항에 있어서,
    상기 이온 트랩막은 상기 투명 기판의 노출 표면 및 상기 투광 조절 패턴의 노출 표면을 동시에 덮도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 이온 트랩막은 상기 투명 기판과 상기 투광 조절 패턴과의 사이에 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  13. 청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제1항에 있어서,
    상기 투명 기판의 제1 영역에는 상기 제1 영역의 상면 보다 낮은 높이의 저면을 가지는 트렌치 형상의 위상 반전부가 형성되어 있는 것을 특징으로 포토마스크.
  14. 청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제13항에 있어서,
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제1항에 있어서,
    상기 이온 트랩막은 폴리(아세틸렌) (poly(acetylene)s), 폴리(피롤) (poly(pyrrole)s), 폴리(티오펜) (poly(thiophene)s), 폴리(아닐린) (poly(aniline)s), 폴리(플러렌) (poly(fluorene)s), 폴리(3-알킬티오펜) (poly(3-alkylthiophene)s), 폴리테트라티아풀발렌 (polytetrathiafulvalenes), 폴리나프탈렌 (polynaphthalenes), 폴리(p-페닐렌 설파이드) (poly(p-phenylene sulfide)), 또는 폴리(파라-페닐렌 비닐렌 (poly(para-phenylene vinylene)s)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  19. 투명 기판과,
    상기 투명 기판 주위에 있는 이온들을 트랩핑(trapping)하기 위하여 상기 투명 기판의 제1 영역 위에 형성된 이온 트랩막을 포함하고,
    상기 이온 트랩막은 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  20. 청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.
    제19항에 있어서,
    상기 이온 트랩막은 SrFeCoO, (La, Sr)(Co, Fe)O 또는 BiSrCrCuO로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
  21. 기판상에 감광막을 형성하는 단계와,
    투명 기판과, 상기 투명 기판 주위에 있는 이온들을 트랩핑하기 위하여 상기 투명 기판의 제1 영역 위에 형성되고 전도성 폴리머로 이루어지는 이온 트랩막을 포함하는 포토마스크를 통하여 상기 감광막을 노광하는 단계와,
    상기 노광된 감광막을 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 감광막 패턴을 이용하여 상기 기판을 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
  22. 삭제
  23. 삭제
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