KR101670348B1 - 위상반전 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제작되는 포토마스크 - Google Patents

위상반전 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제작되는 포토마스크 Download PDF

Info

Publication number
KR101670348B1
KR101670348B1 KR1020160050094A KR20160050094A KR101670348B1 KR 101670348 B1 KR101670348 B1 KR 101670348B1 KR 1020160050094 A KR1020160050094 A KR 1020160050094A KR 20160050094 A KR20160050094 A KR 20160050094A KR 101670348 B1 KR101670348 B1 KR 101670348B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
film pattern
etching
light shielding
pattern
Prior art date
Application number
KR1020160050094A
Other languages
English (en)
Inventor
남기수
신철
이종화
양철규
김창준
전영조
Original Assignee
주식회사 에스앤에스텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에스앤에스텍 filed Critical 주식회사 에스앤에스텍
Priority to KR1020160050094A priority Critical patent/KR101670348B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101670348B1 publication Critical patent/KR101670348B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/0046—
    • G03F1/0076—
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32—Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/66—Containers specially adapted for masks, mask blanks or pellicles; Preparation thereof
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
    • G03F7/2014—Contact or film exposure of light sensitive plates such as lithographic plates or circuit boards, e.g. in a vacuum frame
    • G03F7/2016—Contact mask being integral part of the photosensitive element and subject to destructive removal during post-exposure processing
    • G03F7/202—Masking pattern being obtained by thermal means, e.g. laser ablation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

블랭크마스크는 투명기판 상에 위상반전막 및 차광성막을 구비한다. 위상반전막은 노광광에 대해 8% 내지 20%의 투과율을 가진다. 위상반전 블랭크 마스크가 적정한 투과율을 가지도록 함으로써 웨이퍼 전사(Printing) 시 원하지 않는 패턴 형성이 억제되고 고해상도 구현이 가능하게 된다. 또한, 차광성막이 높은 차광성과 충분한 식각속도를 가지도록 함으로써 레지스트막의 박막화가 가능하면서도 우수한 해상도 구현이 가능하다.

Description

위상반전 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제작되는 포토마스크{Phase Shift Blankmask and Photomask manufactured with the same}
본 발명은 반도체 제조공정 중에서 포토리소그래피(Photo-Lithography) 공정에 사용되는 포토마스크(Photomask)를 제조하기 위한 블랭크 마스크(Blankmask)에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 고투과율 위상반전막과 높은 차광성 또는 빠른 식각속도를 갖는 차광성막을 구비한 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제작되는 포토마스크에 관한 것이다.
오늘날 대규모 집적회로의 고집적화 및 회로패턴의 미세화 요구에 맞춰, 고도의 반도체 미세공정 기술이 매우 중요한 요소로 자리 잡고 있다. 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.
이와 같은, 미세패턴의 고집적화에 따라 포토마스크에 요구되는 해상도(Resolution), 패턴 정렬도(Registration)의 규격(Spec.)은 점점 더 엄격해지고 있으며, 나아가 복잡한 다층의 반도체 소자 제조 시 필요한 초점심도(Depth of Focus) 마진(Margin) 확보는 반도체 소자 제조의 핵심 문제로 대두되고 있다.
상기의 문제점은 포토마스크 및 반도체 소자 제조 공정뿐만 아니라, 반도체 소자 제조의 핵심 부품소재인 블랭크 마스크의 특성에 영향을 받는다. 상세하게는 블랭크 마스크, 예컨대 위상반전 블랭크 마스크를 이용하여 제조되는 포토마스크를 사용할 경우 명암비(Contrast)가 높아져 고해상도 구현이 가능하고, 또한 초점심도 마진이 높아지는 효과가 발생한다. 이는, 위상반전 패턴을 통과하는 빛의 회절 현상이 억제되어 웨이퍼(Wafer)에 입사되는 노광광의 입사 각도가 낮아지게 되고, 이로 인해 최종적으로 해상도 및 초점 심도가 향상되기 때문이다. 이러한 해상도 및 초점 심도는 위상반전막의 투과율이 높을수록 더욱 개선된다.
그러나, 고투과율 위상반전막에 대한 투과율이 과도하게 높을 경우 아래와 같은 문제점이 발생한다.
첫 번째, 높은 투과율 예를 들어 50% 이상의 높은 투과율을 가질 경우 웨이퍼 노광 시 웨이퍼 최상부의 레지스트막이 감광되어, 원하지 않은 패턴이 현상(Define)되는 문제점이 발생한다. 따라서, 위상반전막이 가져야 할 투과율은 50% 이하가 되도록 설정되어야 한다.
두 번째, 높은 투과율 예를 들어 20% 이상의 투과율은 노광광의 중첩현상으로 인하여 노광 영역의 인근 영역에서 원하지 않은 레지스트가 노광되는 문제점이 발생한다. 이를 일반적으로 사이드로브(Sidelobe) 문제점이라고 지칭하며, 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 20% 이하의 투과율을 가지도록 위상반전막을 설계해야 한다.
세 번째, 고투과율 위상반전막은 일반적으로 현재 적용되는 6% MoSi 화합물 대비 실리콘(Si)의 함유량이 증가되도록 설계된다. 한편, 실리콘(Si) 함유량 증가는 포토마스크 제조 공정의 e-beam Repair 시, Repair 시간이 오래 걸리게 되는 문제점이 야기한다. Repair 에 오래 시간이 걸리면 생산성이 감소되고, 또한 e-beam Repair 이후 패턴의 LER(Line Edge Roughness)가 나빠지게 되어 우수한 품질의 포토마스크 제조가 어려워진다.
네 번째, 고투과율 위상반전막 제조를 위해 상기의 실리콘(Si) 성분의 증가뿐만 아니라 상대적으로 질소(N), 산소(O), 탄소(C)와 같은 경원소의 경원소의 함유량이 증가하게 되고, 경원소, 예를 들어 질소의 함유량이 높을 경우 상대적으로 위상반전막의 세라믹화(Ceramic)가 발생하여 최종적으로 박막응력(Film Stress)이 높아지게 된다. 박막응력이 높아지면 포토마스크 제조 시 설계(Design)되는 Open Ratio(Clear Area)에 따라 응력의 풀림(Release) 현상이 발생하여, 패턴의 정렬도가 변하는 문제점이 발생한다. 이러한 문제는 메모리(Memory) 소자뿐만 아니라, Logic Device 제조 시 특히 큰 문제점이 된다.
다섯 번째, 고투과율 위상반전막에 대해서는 기존의 6% 위상반전막과 비교하여 차광성막성이 상대적으로 높은 차광성을 가져야 한다. 일반적으로 차광성을 높이기 위한 방법으로 두께를 증가시키거나, 질소, 산소 등과 같은 경원소를 감소시키는 방법이 있다. 그러나, 높은 두께는 SRFS(Sub-resolution feature size) 대비 패턴 종횡비 (Aspect ratio)을 크게 하여 패턴 무너짐(Pattern Collapse)을 야기하고, 경원소의 감소는 상대적으로 식각 속도를 낮추어 상부에 형성되는 레지스트막의 두께 증가를 야기하게 된다. 레지스트막의 두께가 증가하면 e-beam Writing 시 전자 산란(Electron Scattering)이 증가하여 고해상도 구현이 어렵게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 위상반전 블랭크 마스크가 적정한 투과율을 가지도록 함으로써 웨이퍼 전사(Printing) 시 원하지 않는 패턴 형성이 억제되고 고해상도 구현이 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 차광성막이 높은 차광성과 충분한 식각속도를 가지도록 함으로써 레지스트막의 박막화가 가능하면서도 우수한 해상도 구현이 가능한 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 투명기판 상에 구비된 위상반전막 및 차광성막을 포함하는 위상반전 블랭크마스크로서, 상기 위상반전막은 노광광에 대해 8% 내지 20%의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 위상반전 블랭크마스크를 제시한다.
상기 위상반전막은 실리콘(Si) 단독 또는 실리콘(Si)과 금속을 포함한 화합물로 이루어지며, 상기 화합물은 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중에서 선택되는 1종 이상의 경원소를 포함한다.
상기 금속은 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중에서 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
상기 위상반전막은, 금속이 0at% ∼ 10at%, 실리콘이 50at% ∼ 80at%, 경원소의 합이 20at% ∼ 50at%의 조성비를 갖는다.
상기 위상반전막이 질소(N)를 포함하는 경우, 상기 질소(N)의 함유량이 실리콘(Si) 대비 60% 이하인 것이 바람직하다.
상기 위상반전막은 박막의 조성비가 연속적으로 변하는 연속막 형태의 단일막, 또는 다층막 구조를 가지며, 상기 위상반전막의 최상부층은 1at% ∼ 20at%의 산소(O)를 포함하고, 상기 위상반전막 전체 두께의 2% ∼ 30%의 두께를 갖는다.
상기 최상부층은 그의 하부층 대비 단위 두께당 투과율이 높고 굴절률이 낮도록 구성된다.
상기 위상반전막과 상기 투명기판의 TIR(Total Indicated Reading) 차이는 100nm 이하인 것이 바람직하다.
상기 위상반전막은 열처리되며, 상기 열처리는 소정 온도에서 유지하는 박막 치밀화 단계, 온도의 단계적 감소 및 유지를 하는 박막 안정화 단계를 통해 수행된다.
상기 위상반전막은 상기 노광광에 대해 170° 내지 190°의 위상반전량을 가지며, 40% 이하의 반사율을 갖는다.
상기 위상반전막은 50nm 내지 100nm 의 두께를 가진다.
상기 차광성막은 크롬(Cr)이 30at% ∼ 70at%, 질소(N)가 10at% ∼ 40at%, 산소(O)가 0 ∼ 50at%, 탄소(C)가 0 ∼ 30at%인 조성비를 갖는 크롬(Cr) 화합물로 이루어진다.
상기 차광성막은 몰리브데늄(Mo)이 1at% ∼ 30at%, 크롬(Cr)이 30at% ∼ 60at%, 질소(N)가 10at% ∼ 40at%, 산소(O)가 0 ∼ 50at%, 탄소(C)가 0 ∼ 30at%인 조성비를 갖는 몰리브데늄크롬(MoCr) 화합물로 이루어진다.
상기 차광성막은 단층막 또는 2층 이상의 다층막으로 구성되며, 30nm 내지 60nm의 두께를 가진다.
상기 위상반전막 및 차광성막의 적층 구조는 노광광에 대하여 2.5 내지 3.5의 광학밀도를 가지며, 40% 이하의 반사율을 갖는다.
상기 위상반전막과 차광성막의 TIR(Total Indicated Reading) 차이는 300nm 이하인 것이 바람직하다.
상기 차광성막은 식각 속도가 0.4Å/sec 내지 3.0Å/sec 인 것이 바람직하다.
본 발명의 블랭크마스크는, 상기 위상반전막과 차광성막 사이에 배치되는 식각저지막, 상기 차광성막 상에 배치되는 하드필름 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 차광성막의 상부 또는 하부에 구비된 하드필름 및 식각저지막은 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 선택되는 1종 이상의 경원소 물질을 더 포함하는 크롬 (Cr) 화합물로 이루어지며, 상기 크롬(Cr) : 경원소 = 60 ∼ 100at% : 0 ∼ 40at%의 조성비를 가진다.
상기 식각저지막은 상기 하드필름에 비하여 식각 속도가 0.2배 내지 5배인 것이 바람직하다.
상기 차광성막은 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 선택되는 1종 이상의 경원소 물질을 더 포함하는 실리콘(Si) 화합물 또는 금속실리사이드(MSi) 화합물로 이루어지며, 상기 금속이 0at% ∼ 15at%, 실리콘이 45at% ∼ 75at%, 경원소의 합이 10at% ∼ 55at%의 조성비를 갖는다.
상기 하드필름 및 식각저지막은 2nm 내지 10nm의 두께를 갖는다.
상기 차광성막과 상기 하드필름의 TIR(Total Indicated Reading) 차이는 100nm 이하인 것이 바람직하다.
상기 차광성막, 식각저지막, 또는, 하드필름은 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하여 이루어진다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기와 같은 구성을 갖는 블랭크마스크를 이용하여 제작된 위상반전 포토마스크가 제공된다.
본 발명에 따르면, 위상반전 블랭크 마스크가 적정한 투과율을 가지므로 웨이퍼 전사(Printing) 시 원하지 않는 패턴 형성이 억제되고 고해상도 구현이 가능하게 된다.
나아가, 차광성막이 높은 차광성과 충분한 식각속도를 가지므로 레지스트막이 150nm 이하, 바람직하게, 100nm 이하가 되어 우수한 해상도 구현이 가능한 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조가 가능하다.
추가적으로, 차광성막 상에 선택적으로 하드필름을 구비함으로서, 레지스트막의 두께를 박막화하여 더욱 우수함 품질을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조가 가능하다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고투과율 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 하드필름을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 하드필름 및 식각저지막을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 구체적인 실험예 1에 따른 위상반전 블랭크마스크 및 포토마스크 제작 과정을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 구체적인 실험예 2에 따른 위상반전 블랭크마스크 및 포토마스크 제작 과정을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 구체적인 실험예 3에 따른 위상반전 블랭크마스크 및 포토마스크 제작 과정을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 구체적인 실험예 4에 따른 위상반전 블랭크마스크 및 포토마스크 제작 과정을 도시한 도면.
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 가진자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고투과율 위상반전 블랭크 마스크(100)를 도시한 단면도이다. 도 1을 참조하면, 고투과율 위상반전 블랭크 마스크는 투명기판(102), 위상반전막(104), 차광성막(106), 및 레지스트막(112)을 포함한다.
투명기판(102)은 석영유리, 합성 석영유리, 불소 도핑 석영유리 중에서 선택되는 1종 이상으로 구성할 수 있으며, 노광파장 예를 들어 193nm 파장에서 적어도 90% 이상의 투과율을 가진다.
투명기판(102)의 평탄도(Flatness)를 TIR(Total Indicated Reading) 값으로 정의할 때, 그 값이 142㎟ 영역에서 500㎚ 이하, 바람직하게는 100㎚ 이하가 되도록 제어된다. 반도체 소자 제조에 있어 기판 평탄도는 Wafer Printing 시 초점심도 마진에 영향을 미치게 된다. 이에 따라, 16nm급 Logic Device에 적용되는 경우 기판의 평탄도는 300nm, 10nm급 Logic Device의 경우 150nm, 7nm급 Logic Device 적용에는 100nm급 이하를 가지는 투명 기판을 사용하는 것이 바람직하다.
투명기판(102)은 액침노광 리소그래피(Immersion Lithography)에 적용될 경우 복굴절률(Birefringence) 제어가 필요하며, 이때, 투명기판(102)의 복굴절률은 2nm/6.35mm 이하 바람직하게는 1nm/6.35mm 이하로 제어된다.
위상반전막(104)은 투명기판(102)상에 형성된다. 위상반전막(104)은 스퍼터링 방법, 원자층 성막 방법, 화학증착 방법 중에서 선택되는 1종 이상의 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, 일반적으로 스퍼터링 방법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
위상반전막(104)은 노광광 예를 들어 193nm 에 대하여 위상반전량이 170 내지 190°를 가지고, 투과율은 8% 내지 20% 이내, 바람직하게는 10% 내지 18%가 되도록 설계되며, 최종적으로 12%가 가장 바람직하다. 위상반전막(104)은 투과율이 8% 이하일 경우 일반적으로 사용되는 6% 위상반전막 대비 고투과율로서 명암비(Contrast)가 낮아 고해상도 구현 시 그 효과가 미미하다. 투과율이 20% 이상일 경우 사이드로브 (Sidelobe) 현상이 발생하여 웨이퍼 전사 시 원하지 않은 패턴이 형성되는 문제점이 발생한다.
위상반전막(104)은 노광광 예를 들어 193nm 파장에서 40% 이하 바람직하게는 30% 이하의 반사율을 가진다. 또한 위상반전막(104)의 두께는 50nm 내지 100nm 이하인 것이 바람직하다.
위상반전막(104)은 실리콘(Si) 단독 또는 실리콘(Si)과 금속을 포함한 화합물로 이루어지며, 화합물로는 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중에서 선택되는 1종 이상의 경원소가 채용될 수 있다.
구체적으로는, 위상반전막(104)에 금속(전이금속 포함)이 포함될 경우, 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중에서 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 금속물질로는 몰리브데늄(Mo) 또는 탄탈륨(Ta)이 채용된다. 이를 통하여 제조되는 위상반전막(104)은 Si, SiN, SiC, SiO, SiON, SiCO, SiCN, SiCON 중 선택되는 1종 이상의 물질로 구성되며, 금속이 포함될 경우 M(금속)Si, MSiN, MSiC, MSiO, MSiON, MSiCO, MSiCN, MSiCON 중 선택되는 1종 이상의 물질로 구성된다.
위상반전막(104)이 실리콘(Si) 화합물로 형성될 시, 이를 위한 스퍼터링 타겟은 전도성을 가지기 위하여 실리콘(Si) 타겟에 보론(B)이 도핑된다.
위상반전막(104)이 금속을 포함할 경우, 금속 및 실리콘 각각으로 이루어진 타겟을 이용한 코-스퍼터링(Co-sputtering) 방법을 적용할 수 있으며, 금속 및 실리콘이 합금된 2성분계 타겟이 이용될 수도 있다. 이때, 금속이 포함된 2성분계 타겟 조성비는 Mo : Si = 1at% ∼ 5at% : 95at% ∼ 99at%를 가지는 것이 바람직하다.
위상반전막(104)은 단층 또는 다층 구조의 형태를 가질 수 있으며, 단층으로 구성될 경우 박막의 조성비가 일정한 단일막 및 박막의 조성비가 연속적으로 변하는 연속막의 형태 중 어느 하나 또는 이들을 혼합한 형태로 구성할 수 있다. 한편, 위상반전막(104)이 다층 예를 들어 2층 이상으로 형성될 경우 최상부층은 산소(O)을 포함할 수 있다. 최상부층이 산소(O)를 포함할 경우 세정(Cleaning) 등에 사용되는 약품에 대한 특성이 강화된다.
위상반전막(104)은 금속이 0at% ∼ 10at%, 실리콘이 50at% ∼ 80at%, 경원소의 합 예를 들어 산소, 질소, 탄소의 총 합량이 20at% ∼ 50at%의 조성비를 가진다.
위상반전막(104)이 2층 이상의 다층막 구조를 갖는 경우, 최상부층은 1at% ∼ 20at%의 산소(O)를 포함하며, 최상부층의 두께는 전체 위상반전막(104) 두께의 2% ∼ 30%의 두께를 갖는다. 최상부층은 그의 하부층 대비 단위 두께당 투과율이 높고 굴절률이 낮은 것이 바람직하다.
위상반전막(104)은 박막 응력(Film Stress)이 500MPa 이하, 바람직하게는 200MPa 이하를 가지도록 구성된다. 또한 박막 응력을 TIR(Total Indicated Reading)로 정의할 때, 위상반전막(104)과 투명기판(102)의 TIR 차이가 100nm 이하, 바람직하게는 50nm 이하가 되도록 제어된다.
위상반전 블랭크 마스크를 이용한 포토마스크는 최종적으로 메모리 소자(Memory Device) 제조뿐만 아니라, Logic Device까지 다양한 분야에 사용된다. 특히, Logic Device의 경우 포토마스크 Inner Plate 내에서 다양한 패턴 크기(Size) 및 패턴 밀도(Pattern Density)를 가지게 되며, 이로 인해 위상반전막(104)의 응력이 높을 경우, 패턴 크기 및 밀도에 따라 패턴 정렬이 어긋나는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점은 기존의 패턴의 크기가 큰 경우에는 크게 문제가 되지 않았으나, 패턴 크기가 미세화됨에 따라 상기의 문제점은 더욱 큰 문제로 발현된다. 박막 응력을 낮추기 위하여, 위상반전막은 질소의 함유량이 실리콘(Si) 대비 60% 이하 바람직하게는 40% 이하로 포함되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 위상반전막 형성을 위한 스퍼터링 시 질소 가스의 투입량이 전체 가스 볼륨(Total Gas Volume)의 60% 이하가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 질소 함유량이 높을수록 상대적으로 실리콘(Si)과 결합하는 질소 성분이 증가하여 상대적으로 박막이 세라믹(Ceramic)화 된다. 이는 스퍼터링 시 열적 응력이 높게 발현되어 스트레스가 증가하는 요인이 된다. 또한, 박막응력을 낮추기 위하여 스퍼터링 장치는 스퍼터 타겟(Sputter Target)이 투명기판(102)과 상호 마주보도록 배치되지 않고, 투명 기판(102)을 중심으로 스퍼터 타겟이 기울어져 경사를 갖도록 배치되며, 투명기판(102)의 중심부와 스퍼터 타겟 중심부를 이은 가상의 선과 투명기판(102)의 수평 방향 가상의 선과의 각도는 45도 내지 85도를 이루는 것이 바람직하다. 이를 통해, 투명기판(102)에 충돌하는 에너지가 감소되어, 위상반전막(104)의 박막응력을 낮출 수 있다.
추가적으로, 위상반전막(104)의 박막 응력 감소를 위한 스퍼터링은 0.01Pa∼0.15Pa의 공정 압력 범위에서 진행되는 것이 바람직하다. 공정 압력(Working Pressure)은 플라즈마(Plasma) 형성에 따른 MFP(Mean Free Path)를 결정하는 요인으로 작용한다. MFP가 길어질 경우 투명기판(102)에 충돌하는 에너지가 높게 되고, 이로 인해 위상반전막(104)의 스트레스가 증가한다. 한편, 공정 압력이 0.15Pa 이상일 경우 플라즈마(Plasma) 형성 시 플라즈마가 균일한 형태를 가지지 못하여 스퍼터링 시 박막의 균일도를 저해하는 요인으로 작용하고, 0.01Pa 이하에서는 반대로 MFP가 길어짐에 따라 충돌 에너지가 증가하여 박막 응력이 증가한다. 이에 따라 공정 압력은 0.01 ∼ 0.15Pa 범위에서 진행하는 것이 스트레스를 저감하는 요소로 작용할 수 있다.
상기와 같이 박막 성막 공정 이외에 박막 응력 제어를 위하여, 위상반전막(104)은 예를 들어 진공 급속 열처리 장치(Vacuum Rapid Thermal Process)를 이용한 표면 열처리 공정을 통해 100도 내지 500도의 온도에서 진공 열처리함으로써 내약품성 및 박막응력을 제어할 수 있다. 세부적으로 상기 열처리 공정은 1단계 이상의 온도 제어 구간을 설정할 수 있다. 예를 들어, 열처리 공정 시 1단계는 온도 증가 및 유지 단계인 박막 치밀화 단계, 2단계는 단계적 온도 감소 및 유지 단계인 박막 안정화 단계로 이루어질 수 있다. 상기 2단계의 온도 및 시간 설정은 1단계 대비 낮은 온도 예를 들어 50℃ 내지 100℃의 온도 범위에서 30분 이내로 진행 것이 바람직하다. 이는, 2단계에서 급격한 온도 변화가 발생하면 1단계와 온도차이가 커져 열 변화에 따른 박막 내의 응력이 다시 발생할 가능성이 높으며, 공정 시간을 장시간 진행하게 되면 공정 시간이 길어져 불순물 및 파티클이 박막표면에 흡착 될 가능성이 높기 때문이다.
차광성막(106)은 위상반전막(104) 상에 형성되며, 단층 또는 다층의 형태로 구성될 수 있다.
차광성막(106)은 하부 건식 식각 시 위상반전막(104)에 대한 식각 선택비(Etch Selectivity)가 10 이상 바람직하게는 20 이상을 가지는 물질로 구성된다. 이를 위한 차광성막(106)은 몰리브데늄(Mo), 탄탈(Ta), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 주석(Sn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 실리콘(Si) 중 1종 이상의 물질을 포함하고, 상기 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H) 중 1종 이상의 경원소 물질을 더 포함하여 이루어진다.
차광성막(106)은, 예를 들어 크롬(Cr) 또는 몰리브데늄크롬(MoCr)에 산소, 질소, 탄소 중에서 선택되는 1종 이상의 경원소를 포함하는 화합물로 형성하는 것이 바람직하다. 차광성막(106)은 선택적으로 몰리브데늄(Mo)의 금속을 포함함으로써 크롬(Cr)만을 포함할 때에 비하여 차광성을 높일 수 있으며, 크로린(Cl) 가스에 대한 식각 속도를 높일 수 있다.
차광성막(106)이 크롬(Cr) 화합물로 형성되는 경우, 차광성막(106)은 크롬(Cr)이 30at% ∼ 70at%, 질소(N)가 10at% ∼ 40at%, 산소(O)가 0 ∼ 50at%, 탄소(C)가 0 ∼ 30at%인 조성비를 갖는다. 차광성막(106)이 몰리브데늄크롬(MoCr) 화합물로 형성되는 경우, 차광성막(106)은 몰리브데늄(Mo)이 1at% ∼ 30at%, 크롬(Cr)이 30at% ∼ 60at%, 질소(N)가 10at% ∼ 40at%, 산소(O)가 0 ∼ 50at%, 탄소(C)가 0 ∼ 30at%인 조성비를 갖는다. 차광성막(106)에 몰리브데늄(Mo)이 30at% 이상일 경우 차광성과 식각속도는 증가하지만, 내약품성이 감소하게 되어 반복 세정에 따른 광학밀도 변화가 높게 된다. 이에 따라, 몰리브데늄(Mo)의 함유량은 30at% 이하로 제어되는 것이 바람직하다. 이를 위한 스퍼터링 타겟으로는, 몰리브데늄(Mo) 및 크롬(Cr) 각각의 타겟을 이용하여 코-스퍼터링(Co-sputtering) 방법을 적용하거나, 몰리브데늄크롬(MoCr)으로 이루어지는 2성분계 합금 타겟을 이용할 수 있다. 이때 몰리브데늄크롬(MoCr) 타겟은 Mo : Cr = 1 ∼ 30at% : 70∼99at%, 바람직하게는 Mo : Cr = 5 ∼ 20at% : 80 ∼ 95at%의 조성비를 갖는다.
차광성막(106)은 단층막 또는 2층 이상의 다층막으로 구성될 수 있다. 차광성막(106)은 30nm 내지 60nm 이하의 두께를 가진다.
순차적으로 위상반전막(104) 및 차광성막(106)이 형성된 구조에서 광학밀도는 노광광 예를 들어 193nm 파장에 대하여 2.5 내지 3.5 이하이며, 반사율은 40% 이하, 바람직하게는 35% 이하이다.
차광성막(106)의 박막 응력은 200MPa 내지 500MPa 이하로 제어된다. 위상반전막(104)과 차광성막(106)의 TIR 차이는 300nm 이하, 바람직하게는 200nm 이하, 더욱 바람직하게는 100nm 이하로 제어된다. 이를 위하여 차광성막(106)은 위상반전막(104)과 동일하게 급속 열처리를 통해 박막 응력을 제어할 수 있으며, 이때 온도는 위상반전막(104)에 대한 급속 열처리 시의 온도 이하의 범위인 것이 바람직하다.
차광성막(106)은 식각 속도가 0.2Å/sec 내지 3.0Å/sec 가지며, 바람직하게는 0.8Å/sec 내지 3.0Å/sec의 식각 속도를 가짐으로써 상부 레지스트막(112)의 박막화가 가능하다.
레지스트막(112)은 화학증폭형 레지스트(CAR; Chemically Amplified Resist)를 스핀 코팅(Spin-Coating)함으로써 형성되며, 40nm ∼ 150nm 두께를 가진다.
도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 하드필름을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크(200)를 도시한 단면도이다. 제 2 실시예는 제 1 실시예 따른 위상반전막(104) 및 차광성막(106) 상에 추가적으로 하드필름(Hard film)(108)을 가지는 구조로 형성된다. 하드필름(108)은 차광성막(106)과 레지스트막(112) 사이에 배치된다.
상세하게는 하드필름(Hard film)(108)은 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 실리콘(Si)에 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 선택되는 1종 이상이 포함된 화합물로 구성된다.
하드필름(108)의 두께는 2nm 내지 10nm로 구성되는 것이 바람직하다.
하드필름(108)은 하부 차광성막(106)에 대한 식각 선택비가 10 이상, 바람직하게는 20 이상이다.
하드필름(108)은 박막 응력은 500MPa 이하, 바람직하게는 200MPa 이하이며, 차광성막(106)과 하드필름(108)의 TIR 차이는 100nm 이하이다.
여기서, 차광성막(106)의 식각 속도는 하드필름(108)이 존재함에 따라 0.2Å/sec 내지 2.0Å/sec의 속도를 가지는 것이 바람직하다. 이는 차광성막(106)의 식각 속도가 빠를 경우 포토마스크 공정, 예를 들어, 식각 공정 시 일반적인 과도 식각(Over Etching)에 따른 CD 편차를 억제하기 위해서이다.
하드필름(108)상에 접찹력(Adhesion) 향상을 위하여 HMDS 처리를 선택적으로 실시할 수 있다.
레지스트막(112)은 하드필름(108) 상부에 형성되며, 40nm 내지 150nm의 두께를 가지는 화학증폭형 레지스트(CAR; Chemically Amplified Resist)를 스핀 코팅(Spin-Coating) 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제 3실시예에 따른 식각저지막 및 하드필름을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크(300)를 도시한 단면도이다. 본 제3실시예의 블랭크 마스크는, 도 1의 위상반전막(104) 상에 식각저지막(110) 및 차광성막(106)을 가지는 구조로 구성되거나, 차광성막(106) 상에 구비된 하드필름(108)을 더 포함하는 구조를 구성된다.
식각저지막(110)은 상부 차광성막(106) 및 하부 위상반전막(104)에 대한 식각 선택비가 10 이상 바람직하게는 20 이상인 물질로서 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 크롬(Cr)에 산소, 질소, 탄소 중 선택되는 1종 이상의 경원소가 포함된 화합물로 구성된다. 이때, 식각저지막(110)의 크롬(Cr) : 경원소 = 60 ∼ 100at% : 0 ∼ 40at%의 조성비를 가진다.
식각저지막(110)의 박막 두께는 2nm 내지 10nm 이하로 형성되는 것이 바람직하다.
식각저지막(110)은 상부의 하드필름(108)과 패턴 형성 시 동일한 식각 물질에 식각되는 특성을 가지며, 하드필름(108)과 비교할 때 식각 속도가 0.2배 내지 5배가 되도록 구성된다. 이때 식각저지막(110)의 식각 속도가 하드필름(108)에 비하여 너무 느리면 상부 하드필름(108)에 대한 오버 에칭(Over Etching) 시간이 길어져, 하드필름(108) 하부의 차광성막(106)에 대한 데미지(Damage)을 줄 수 있다. 한편, 식각저지막(110)의 식각 속도가 상부 하드필름(108)에 비하여 5배 이상 빠르면 식각 시 패턴에 Undercut 현상 등 Skew가 발생할 수 있는 요인이 발생한다. 따라서, 식각저지막(110)은 상부 하드필름(108) 대비 식각 속도가 0.2배 내지 5배, 바람직하게, 0.5배 내지 3배로 제어된다.
차광성막(106)은 실리콘(Si), 금속(M)을 포함하는 금속 실리사이드(MSi), 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 선택되는 1종 이상이 포함하는 실리콘 화합물, 또는 금속실리사이드(MSi) 화합물로 이루어지며, 예를 들어, Si, SiN, SiC, SiO, SiON, SiCO, SiCN, SiCON, MSi, MSiN, MSiC, MSiO, MSiON, MSiCO, MSiCN, MSiCON 중 선택되는 1종 이상의 물질로 구성된다. 여기서, 상기 금속(M)은 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하며, 바람직하게, 금속(M)은 몰리브데늄(Mo) 또는 탄탈륨(Ta)이 이용된다.
차광성막(106) 형성을 위한 스퍼터링 타겟은 실리콘(Si) 단독 또는 실리콘(Si) 및 상술한 금속(M) 중 하나 이상을 포함한 화합물로 이루어진다. 차광성막(106)이 실리콘(Si) 화합물로 형성되는 경우, 스퍼터링 타겟은 전도성을 가지기 위하여 실리콘(Si) 타겟에 보론(B)이 도핑된 것을 이용한다. 차광성막(106)이 금속을 포함할 경우, 금속 및 실리콘 각각으로 이루어진 타겟을 이용한 코-스퍼터링(Co-sputtering) 방법을 적용할 수 있으며, 금속 및 실리콘이 합금된 2성분계 타겟을 이용하여 제조할 수 있다. 이때, 금속이 포함된 2성분계 타겟 조성비는 Mo : Si = 5at% ∼ 20at% : 80at% ∼ 15at%를 가지는 것이 바람직하다.
차광성막(106)은 단층 또는 다층 구조의 형태를 가질 수 있으며, 단층으로 구성될 경우 박막의 조성비가 일정한 단일막, 박막의 조성비가 연속적으로 변하는 연속막의 형태 중 1종 이상의 형태로 구성할 수 있다. 한편, 차광성막(106)이 다층 예를 들어 2층 이상으로 형성될 경우 최상부층에 포함된 질소(N)의 함유량은 하부층 대비 상대적으로 높도록 설정하여 반사율을 제어할 수 있다.
한편, 차광성막(106)은 수리(e-beam Repair) 시 XeF2 Gas에 대한 자발적 반응을 최소화하기 위하여 상부층과 하부층 또는 전체 차광성막(106)의 깊이 방향(Depth)에 대한 질소의 함유량 차이는 최대 30at% 바람직하게는 20at% 이내로 설정한다. 차광성막(106)의 수리(Repair) 공정에서 e-beam 및 XeF2 Gas를 이용하여 Repair를 실시하게 된다. 이후 인접한 영역에 대하여 추가적으로 Repair를 실시할 경우, XeF2 Gas에 대하여 데미지(Damage)가 발생하는 현상이 나타난다. 이를 일반적으로 “자발적 반응”이라고 하며, 상기의 자발적 반응은 XeF2에 대한 상부층과 하부층의 식각 속도가 각기 다름에 의하여 발생하게 된다. 따라서, XeF2 Gas에 대한 자발적 반응을 억제하기 위해서는 상대적으로 상부층 및 하부층 또는 차광성막(106) 전체의 질소 함유량이 30at% 이하, 바람직하게는 20at% 이하로 설정하여 각 층간의 식각 속도 차이를 줄이는 것이 바람직하다. 한편 식각 속도의 차이는 질소 함유량뿐만 아니라 차광성막(106)에 포함된 몰리브데늄의 함유량으로도 제어가 가능한데, 위상반전막에 포함된 몰리브데늄의 함유량이 1at% 이상 15at% 이하가 되도록 하여 자발적 반응을 억제할 수도 있다.
차광성막(106)은 금속이 0at% ∼ 15at%, 실리콘이 45at% ∼ 75at%, 경원소의 합 예를 들어 산소, 질소, 탄소의 총 합이 10at% ∼ 55at%인 조성비를 가진다.
차광성막(106)이 2층 이상의 다층막 구조를 갖는 경우, 최상부층은 전체 차광성막(106) 두께의 2% ∼ 30%의 두께를 갖는다.
차광성막(106)의 두께는 20nm 내지 50nm 이하이며, 차광성막 표면에서 반사율은 40% 이하, 바람직하게는 35% 이하이다.
차광성막(106)은 박막 응력(Film Stress)이 500MPa 이하, 바람직하게는 200MPa 이하를 가지도록 형성된다. 또한 박막 응력을 TIR(Total Indicated Reading)로 정의할 때, TIR 차이(위상반전막 - 투명기판)는 100nm 이하, 바람직하게는 50nm 이하로 제어하는 것이 우수하다.
위상반전막(104), 식각저지막(110), 차광성막(106)이 순차적으로 적층된 구조에서 광학밀도는 노광파장 예를 들어 193nm에서 2.5 내지 3.5 이하를 가진다.
하드필름(Hard film)(108)은 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하여 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 크롬(Cr) 단독 또는 크롬(Cr)에 산소, 질소, 탄소 중 선택되는 1종 이상이 포함된 화합물로 구성된다.
레지스트막(112)은 하드필름(108) 상부에 형성되며, 40nm 내지 150nm의 두께를 가지는 화학증폭형 레지스트(CAR; Chemically Amplified Resist)를 스핀 코팅(Spin-Coating) 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 위상 반전 블랭크 마스크를 상세히 설명하도록 한다.
[구체적인 실험예 - 1] : 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조
본 발명에 따른 구체적인 실험예 - 1은 위상반전막(104), 차광성막(106) 및 레지스트막(112)이 형성된 고투과율 위상반전 블랭크 마스크에 관한 실험예를 나타내고 있다.(도 4 참조)
<고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조>
먼저 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조를 위하여 합성 석영유리로 만들어진 투명기판(102)을 준비하였다. 투명기판(102)은 복굴절률(Birefringence)이 193nm에서 1nm/6.35mm 이하로 제어되고, 평탄도를 TIR(Total Indicated Reading)로 정의할 때 148nm로 제어된 기판으로 준비하였다.
이후 투명기판(102) 상에 위상반전막(104) 형성을 위하여, 보론(B)이 도핑된 실리콘(Si) 타겟을 이용하고, Ar : N2 = 7 : 9sccm, 공정 파워 0.7kW에서 320초 동안 성막하여, 58nm 두께의 SiN 물질의 위상반전막(104) 하층을 형성하였다. 이에 대하여 투과율 및 위상량을 n&k Analyzer 장비를 이용하여 측정한 결과 투과율이 13%, 위상반전량은 171도를 나타내었다.
이후 동일한 스퍼터링 장치에 Ar : N2 : NO = 7 : 7 : 7 sccm으로 하고 공정파워 0.7kW에서 60초 동안 성막하여 5nm 두께의 SiON의 위상반전막 상층을 형성하였다. 그리고, 다시 n&k Analyzer 장비를 이용하여 최종 형성된 위상반전막(104)의 투과율과 위상반전량을 측정한 결과 193nm에서 투과율은 11.5%, 위상반전량은 178도를 나타내어 위상반전막(104)으로서 우수한 특성을 나타내었다.
상기와 같이 제조된 위상반전막(104)에 대하여 진공 급속 열처리 장치(Vacuum Rapid Thermal Process)를 이용하여 350도 30분간 열처리를 실시하였으며, Ultra-flat 장비를 이용하여 TIR 값을 측정한 결과 202nm를 나타내어 투명기판(102) 대비 +54nm의 TIR 차이를 나타내어 박막 응력이 우수함을 알 수 있었다.
이후 차광성막(106) 형성을 위하여, MoCr [20:80at%] 타겟을 이용하고, Ar : N2 = 5 : 4sccm 그리고 공정 파워 0.7kW에서 250초 동안 성막하여, 30nm의 차광성막(106) 하층을 형성하였다. 이후 Ar : N2 : NO = 5 : 3 : 3sccm, 공정 파워는 0.6kW에서 120초 동안 성막하여, 15nm의 차광성막(106) 상층을 형성하였다.
상기와 같이 순차적으로 적층된 위상반전막(104), 차광성막(106) 상에서 광학밀도 및 반사율을 n&k Analyzer 장비를 이용하여 측정한 결과, 투과율은 0.09%, 광학밀도는 3.04를 나타내었으며, 반사율은 31.5%를 나타내어 블랭크 마스크로서 양호한 결과를 나타내었다.
또한, 상기 형성된 차광성막(106)에 대하여 위상반전막(104)과 동일하게 진공 급속 열처리 장치를 이용하여 350도에서 30분간 열처리를 실시한 후, Ultra-flat 장비를 이용하여 TIR 값을 측정한 결과 215nm를 나타내어 하부 위상반전막(104) 대비 +13nm의 TIR값 차이를 나타내었다.
이후, 차광성막(106)에 화학증폭형 레지스트를 100nm 두께로 코팅하여 최종 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조를 완료하였다.
<고투과율 위상반전 포토마스크 제조>
상기 고투과율 위상반전 블랭크 마스크를 이용하여 포토마스크 제조 방법에 대하여 아래와 같이 실험을 실시하였다.
먼저 EBM-8000의 Writing 장비를 이용하여 노광을 실시하였으며, 이때 노광 레지스트의 노광 도즈(Dose)는 32uC/cm2을 나타내었다. 이후, PEB(Pose Exposure Bake)을 110도에서 10분 동안 실시한 후, 레지스트 패턴의 현상을 실시하였다. 이후 ADI(After Develop Inspection)를 하여 CD-SEM을 이용하여 해상도(Resolution)를 측정하였다.
그 결과, Iso-line 및 Line & space, Iso-space의 Resolution은 40nm까지 현상되어 레지스트막(112)의 해상도 확보를 완료하였다.
이후 레지스트막(112)을 식각 마스크(Etch Mask)로 하여 하부 차광성막(106)을 TETRA-X 장비를 이용하여 크로린(Cl) 가스를 기반으로 산소(O) 가스 없이 식각을 실시하였다. 이때 차광성막(106)의 식각 속도는 1.78Å/sec을 나타내어, Clear Time 기준으로 252초를 나타내었으며, 오버 에칭 30%를 추가적으로 적용하여 차광성막(106) 패턴 형성을 완료하였다. 이후 잔류 레지스트막(112)의 두께를 AFM 장비를 이용하여 측정한 결과 42nm를 나타내어 100nm의 레지스트막(112) 두께 적용 시 식각 마스크로서 문제가 없음을 확인하였다.
이후, 상기의 레지스트막(112)을 제거하고, 패턴된 차광성막(106)을 식각마스크로 하여 하부 위상반전막(104)을 플로린(F) 가스를 기반으로 하여 건식 식각을 실시하였다.
그리고 다시 2차 레지스트막을 코팅한 후 외주부의 블라인드(Blind Area)를 제외한 메인영역(Main)에 대하여 노광, 현상을 실시한 후, 차광성막(106)을 건식 식각을 통하여 제거하였다. 다음에 레지스트막을 제거하여 최종 위상반전 포토마스크 제조를 완료하였다.
상기와 같이 제조된 위상반전 패턴에 대한 투과율 및 위상반전량을 MPM-193 장비를 이용하여 측정한 결과, 193nm에서 12.2%의 투과율과, 182도의 위상반전량을 나타내어 우수한 특성을 확인할 수 있었다.
상기의 공정을 통해 제조된 포토마스크에 대하여 40nm ∼ 1000nm 패턴에 대하여 CD 선형성(CD Linearity)을 측정하였으며, 그 결과는 아래의 표-1과 같다.
Iso-space Dense Space Iso-line
Linearity 14.7nm 4.2nm 5.0nm
[구체적인 실험예 - 2] : 하드필름을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조
본 구체적인 실험예 2는 CD 선형성(Linearity)을 우수하게 하기 위하여 하드필름(Hard film)(108)이 적층된 위상반전 블랭크 마스크에 대한 실험 결과를 나타내고 있다.(도 5 참조)
< 하드필름을 가지는 고투과율 블랭크 마스크 제조 방법>
본 실험예 2는 실험예 1의 구조에서 하드필름(108)이 추가적으로 적층된 구조를 가진다. 이를 위하여, 실험예 1을 바탕으로 순차적으로 투명기판(102) 상에 위상반전막(104)과 차광성막(106)을 형성하고, 차광성막(106) 상에 하드필름(108)을 아래와 같이 형성하였다.
먼저, 하드필름(108)을 형성하기 위하여, 보론(B)이 도핑되고 5N의 순도를 가지는 실리콘(Si) 타겟을 이용하여 Ar : N2 : NO = 7 : 7 : 7 sccm, 공정 파워는 0.7kW로 하여 35초 동안 성막하여 5nm 두께의 하드필름(108)을 형성하였다.
이후, 하드필름(108)과 레지스트막(112)의 표면 접착력 향상을 위하여, 하드필름(108) 상에 HMDS 처리를 실시한 후 화학증폭형 레지스트막(112)을 80nm의 두께로 스핀 코팅하여 블랭크 마스크 제조를 완료하였다.
아울러, 고투과율 블랭크 마스크 제조 방법에 있어서 실험예 1의 차광성막을 대신하여 아래와 같이 차광성막 물질을 변경하여 제조하였다.
위상반전막 형성은 실험예 1과 동일하게 형성한 이후 차광성막(106) 형성을 위하여, Cr 타겟을 이용하고, Ar : N2 = 5 : 2sccm 그리고 공정 파워 0.7kW에서 262초 동안 성막하여, 34nm의 차광성막(106) 하층을 형성하였다. 이후 Ar : N2 : NO = 5 : 2 : 2sccm, 공정 파워는 0.6kW에서 125초 동안 성막하여, 12nm의 차광성막(106) 상층을 형성하였다.
상기와 같이 순차적으로 적층된 위상반전막(104), 차광성막(106) 상에서 광학밀도 및 반사율을 n&k Analyzer 장비를 이용하여 측정한 결과, 투과율은 0.09%, 광학밀도는 3.04를 나타내었으며, 반사율은 29.5%를 나타내어 블랭크 마스크로서 양호한 결과를 나타내었다.
이때, 차광성막에 대한 Etch-rate를 아래와 같이 TETRA-X 장비를 이용하여 비교하였다.
MoCr계 차광성막 Cr계 차광성막
Etch-rate 1.78Å/sec 0.8Å/sec
< 하드필름을 가지는 고투과율 포토마스크 제조 방법>
상기 하드필름(108)을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크를 이용하여 포토마스크 제조 방법에 대하여 아래와 같이 실험을 실시하였다.
구체적인 실험예 1과 동일하게, EBM-8000의 Writing 장비를 이용하여 노광을 실시하였으며, 이때 노광 레지스트의 도즈(Dose)는 31.5uC/cm2을 나타내어, 기판에 대한 영향을 나타나지 않았다. 이후, PEB(Pose Exposure Bake)을 110도에서 10분 동안 실시한 후, 레지스트 패턴의 현상을 실시하였다. 이후 ADI(After Develop Inspection)를 하여 CD-SEM을 이용하여 해상도(Resolution)를 측정하였다.
그 결과, Iso-line 및 Line & space, Iso-space의 Resolution은 35nm까지 현상되어 하부 하드필름(108)이 없는 상태에 비하여 해상도가 높아지는 효과를 확인하였다.
이후 레지스트막(112)을 식각 마스크(Etch Mask)로 하여 TETRA-X 장비를 이용하고 플로린(F) 가스를 기반으로 하부의 하드필름(108)을 식각하였다. 그 결과 하드필름(108)에 대한 식각 속도는 7.2Å/sec을 나타내었으며 오버 에칭을 100% 실시하였다. 이후 잔여 레지스트 패턴 두께를 측정한 결과 65nm를 나타내어 식각 마스크로서 문제가 없음을 확인하였다.
이후, 레지스트막(112)을 제거한 후, 하드필름(108) 패턴을 식각 마스크로하여 하부 차광성막(106)을 클로린(Cl) 가스를 기반으로 식각하였다. 이때, 식각 속도는 1.80Å/sec를 나타내었으며, 오버 에칭 30%을 적용하였다. 이후 하드필름(108)에 대한 식각 선택비를 확인하기 위하여, 하드필름(108)에 대한 두께를 측정한 결과 5nm의 두께에서 4.5nm를 나타내어 하드필름(108)과 차광성막(106)에 대한 식각 선택비 확보가 가능하였다. 이후 하드필름(108)과 차광성막(106)이 패턴된 상태로, 하부 위상반전막(104)에 대한 건식 식각을 플로린(F) 가스 기반으로 진행하였다. 이때, 위상반전막(104) 패턴 형성 시 하드필름은 제거되어 최종적으로 구체적인 실험예 1과 동일하게 위상반전막(104) 및 차광성막 패턴이 남겨 있는 상태로 제조가 완료되었다.
그리고, 2차 레지스트막을 코팅한 후 구체적인 실험예 1 과 동일하게 블라인드 영역을 제외한 메인 영역에서 차광성막(106) 패턴을 제거하여 최종 포토마스크 제조를 완료하였다.
상기의 공정을 통해 제조된 포토마스크에 대하여 40nm ∼ 1000nm 패턴에 대하여 CD 선형성을 측정하였으며, 그 결과는 아래의 표 3과 같다.
Iso-space Dense Space Iso-line
Linearity 6.7nm 3.3nm 3.5nm
[구체적인 실험예 3] : 식각저지막 및 하드필름을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조 Ⅰ
본 구체적인 실험예 3은 식각저지막(110) 및 하드필름(108)을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법 및 식각저지막(110) 및 하드필름(108)의 식각속도 차이를 이용한 포토마스크 제조 공정관한 것이다.(도 6 참조)
< 하드필름 및 식각저지막을 가지는 고투과율 블랭크 마스크 제조 방법 Ⅰ>
본 구체적인 실험예 3은 실험예 1에서 형성된 위상반전막(104) 상에 크롬(Cr) 타겟을 이용하고, Ar: N2 = 5 : 4sccm, 공정파워는 0.7kW에서 28초동안 스퍼터링 하여 4nm 두께를 가지는 CrN의 식각저지막(110)을 형성하였다.
그리고, 차광성막(106) 형성을 위하여 MoSi[10:90at%] 조성을 가지는 타겟을 이용하여 Ar:N2=9.9:3.2sccm, 공정 파워는 0.7kW에서 340초동안 30nm 두께의 차광성막(106) 하층을 형성하였다. 이후 Ar : N2 = 9.9 : 7.2sccm으로 공정 파워는 0.65kW에서 25초 동안 4nm 두께의 차광성막(106) 상층을 형성하였다.
상기와 같이 순차적으로 적층된 위상반전막(104), 식각저지막(110), 차광성막(106)에 대한 투과율을 193nm에서 측정한 결과 0.08%를 나타내었고, 3.09의 광학밀도 및 33.5%의 반사율을 나타내었다.
이후, 상기 차광성막(106) 상에 하드필름(108) 형성을 위하여, 크롬 타겟을 이용하여 Ar : 8sccm, 공정파워는 0.7kW에서 20초 동안 성막하여 4nm 두께의 하드필름(108)을 완성하였다.
그리고, 화학증폭형 레지스트를 스핀 코팅 방법을 적용하여 80nm 두께로 하여 블랭크 마스크 제조를 완료하였다.
< 하드필름 및 식각저지막을 가지는 고투과율 포토마스크 제조 방법 Ⅰ>
상기 블랭크 마스크를 이용하여 하기와 같이 포토마스크를 제조하였다.
먼저, EBM-8000 장비를 이용하여 레지스트막에 대한 노광 및 현상 공정을 실시한 후 하드필름(108)을 클로린 가스를 이용하여 식각하였다. 이때, 하드필름(108)의 식각 속도는 1.5Å/sec를 나타내었으며, 레지스트막(112)은 65nm의 두께를 나타내어 충분한 식각 선택비를 나타내었다.
이후 레지스트막(112)을 제거하고, 하드필름(108)을 식각마스크로 하여 하부 차광성막(106)을 플로린 가스를 이용하여 식각하여 패턴을 형성하였다. 이때, 하드필름(108)의 두께를 측정한 결과, 3.7nm를 나타내어 식각 마스크로서 식각 선택비가 우수함을 확인할 수 있었다.
다음으로, 식각저지막(110) 패턴 형성을 위하여 다시 클로린(Cl) 가스를 기반으로 식각을 실시하였으며, 이때, 식각저지막(110)의 식각속도는 0.8Å/sec를 나타내어 하드필름(108) 대비 약 2배 낮은 속도를 나타내었으며, 최종적으로 오버에칭(Over Etching)을 통하여 식각저지막(110) 패턴 형성 시 상부 하드필름(108)이 동시에 제거되었다. 여기서, 상기 레지스트막은 차광성막의 식각 후 제거되어도 무방하다.
이후, 2차 레지스트막을 코팅하였으며, 블라인드 영역(Blind Area)을 제외한 메인영역에 현상을 실시한 후, 2차 레지스트 패턴(112) 및 메인 영역의 식각저지막 패턴(110)을 마스크로 하여 하부 위상반전막을 플로린(F) 가스를 기반으로 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하였다. 이때, 위상반전막(104)의 식각 속도는 15Å/sec을 나타내었으며, 차광성막(106)의 식각 속도는 11.3Å/sec을 나타내어 상대적으로 위상반전막(104)의 식각 속도가 빠름을 확인하였다. 상기의 공정을 통하여 위상반전막(104) 패턴 형성 시, 메인영역의 차광성막(106) 패턴은 모두 제거되었다.
이 후 메인영역에 존재하는 식각저지막을 클로린(Cl) 가스를 기반으로 하여 제거한 후, 블라인드 영역에 존재하는 레지스트 패턴을 제거하여 최종 포토마스크 제조를 완료하였다.
상기의 공정을 통해 제조된 포토마스크에 대하여 40nm ∼ 1000nm 패턴에 대하여 CD 선형성을 측정하였으며, 그 결과는 아래의 표 4와 같다.
Iso-space Dense Space Iso-line
Linearity 4.3nm 2.3nm 2.6nm
[구체적인 실험예 4] : 식각저지막 및 하드필름을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조 Ⅱ
본 구체적인 실험예 4는 식각저지막(110) 및 하드필름(108)을 가지는 고투과율 위상반전 블랭크 마스크 제조 방법 및 식각저지막(110) 및 하드필름(108)의 식각속도 차이를 이용한 포토마스크 제조 공정관한 것이다.(도 7 참조)
< 하드필름 및 식각저지막을 가지는 고투과율 블랭크 마스크 제조 방법 Ⅱ>
본 구체적인 실험예 4는 실험예 3에서 형성된 위상반전막(104) 상에 크롬(Cr) 타겟을 이용하고, Ar : N2 : NO = 9 : 5 : 5sccm, 공정파워는 0.7kW에서 4nm의 두께를 가지는 CrON의 식각저지막(110)을 형성하였다. 여기서, 식각저지막(110)은 1.5Å/sec의 식각 속도를 갖도록 형성하였다.
그리고, 식각저지막(110) 상에 실험예 3에서와 동일하게 차광성막(106)을 형성하였다.
이후, 상기 차광성막(106) 상에 크롬 타겟을 이용하여 Ar: N2 : CH4 = 5 : 1 : 2sccm, 공정파워는 0.7kW에서 4nm의 두께로 하여 CrCN 하드필름(108)을 완성하였다. 여기서, 하드필름(108)은 0.4Å/sec의 식각 속도를 나타내어 식각저지막(110)보다 3배 이상 낮은 식각 속도를 갖도록 형성하였다.
그리고, 화학증폭형 레지스트를 스핀 코팅 방법을 적용하여 80nm 두께로 하여 블랭크 마스크 제조를 완료하였다.
< 하드필름 및 식각저지막을 가지는 고투과율 포토마스크 제조 방법 Ⅱ>
상기 블랭크 마스크를 이용하여 하기와 같이 포토마스크를 제조하였다.
먼저, EBM-8000 장비를 이용하여 레지스트막에 대한 노광 및 현상 공정을 실시한 후 하드필름(108)을 클로린 가스를 이용하여 식각하였다.
이후 레지스트막(112)을 제거하고, 하드필름(108)을 식각마스크로 하여 하부 차광성막(106)을 플로린 가스를 이용하여 식각하여 차광성막 패턴(106)을 형성하였다. 이때, 하드필름(108)의 잔여 두께를 측정한 결과, 3.93nm를 나타내어 식각 마스크로서 식각 선택비가 우수함을 확인할 수 있었다.
다음으로, 식각저지막(110) 패턴 형성을 위하여 다시 클로린(Cl) 가스를 기반으로 식각을 실시하였다. 식각 저지막(110)은 EPD(End Point Detection) 기준으로 28초를 나타내었고, 10% 오버에칭 하여 패턴을 완료하였다. 여기서, 식각저지막(110)은 1.5Å/sec의 식각 속도를 가지고, 하드필름(108)은 0.4Å/sec의 식각 속도를 가져 식각저지막(110)보다 2배 이상 낮은 식각 속도를 갖도록 형성됨에 하드필름(108) 패턴은 잔류하며, 두께를 측정한 결과 2.2nm의 잔여 두께를 나타내었다.
이후 잔여 하드필름(108)을 식각마스크로 플로린 가스를 이용하여 하부 위상반전막을 식각하여 위상반전막(104) 패턴을 형성하였다.
이어서, 2차 레지스트막을 코팅한 후 블라인드 영역(Blind Area)을 제외한 메인영역에 대하여 노광 및 현상한다. 여기서, 하드필름(108)은 상기 2차 레지스트막의 형성 전, 제거하거나 또는 제거하지 않을 수 있다.
그런 다음, 현상된 부분의 위상반전막(104) 패턴이 노출도록, 하드필름(108), 차광성막(106) 및 식각저지막(110)을 순차적으로 식각하고, 레지스트 패턴을 제거하여 최종 포토마스크 제조를 완료하였다.
[구체적인 실험예 - 5] : 박막 응력 평가 실험 결과
다음은 위상반전막에 대한 박막 응력을 저감하기 위한 실험을 실시한 결과이다.
실험은 표 5를 참조하여, 동일한 주입 가스 비율에 대하여 압력 및 열처리 공정 진행 유,무에 따른 TIR 변화 결과를 나타내고 있다. TIR은 Ultra-flat 장비를 이용하였으며, TIR 변화 그림은 Software를 이용하여 1 : 1 Mapping 결과의 차이를 나타낸 것이다.
Inner Gas Ratio Power[kW] Pressure RTP Delta TIR
Test-1
 Ar : N2 = 7 : 9sccm 0.7
 0.01Pa
 ×
 244.54nm
Ar:N2:NO=7:7:7sccm
Test-2
 Ar : N2 = 7 : 9sccm 0.7
 0.03Pa
 ×
 53.5nm
Ar:N2:NO=7:7:7sccm
Test-3
 Ar : N2 = 7 : 9sccm, 0.7
 0.15Pa
 ○
 14.94nm
Ar:N2:NO=7:7:7sccm
Figure 112016039542262-pat00001
상기 표 5를 참조하여, 스트레스(Stress) 공정 제어를 위해서는 공정 압력(Working Pressure)가 높은 상태에서 진행하는 것이 TIR 변화가 낮음을 확인할 수 있다. 이는 공정 압력이 높을수록 MFP 경로가 짧게 되어 원자 충돌 에너지가 낮음에 의한 것으로 판단된다. 또한 RTP를 통하여 박막 안정화가 되어 박막의 응력이 풀어짐(Release)을 확인할 수 있다.
[구체적인 실험예 - 6] : 내약품성 평가결과
본 실험예 6은 열처리(RTP) 공정 처리에 따른 내약품성 평가 결과를 나타내고 있다.
내약품성은 85도의 황산 및 40도의 SC-1 (Standard Cleaning-I=NH4OH : H2O2 : DI-water = 1:1:5)의 1-Cycle 조건에서 평가하였다.
내약품성 평가결과
Inner Gas Ratio Power[kW] Pressure RTP 1-cycle당 두께 변화
Test-4 Ar : N2 = 7 : 9sccm 0.7 0.15Pa X - 24.5 Å
Test-5 Ar : N2 = 7 : 9sccm, 0.7 0.15Pa O -12.3 Å
표 6을 참조하여 RTP 공정 유, 무에 따른 위상반전막에 대한 내약품성 평가를 실시하였다. 그 결과 1-cycle당 열처리 공정을 진행 한 경우, 열처리 공정을 처리 하지 않은 위상반전막 대비 두께 변화가 12.2Å 감소하였으며, 그 감소 비율이 약 50% 개선됨을 확인할 수 있었다.
102----투명기판
104----위상반전막
106----차광성막
108----하드마스크막
110----식각저지막
112----레지스트막

Claims (25)

  1. 메인 영역 및 블라인드 영역을 갖는 투명 기판 상에 위상반전막, 상기 위상반전막과 상이한 식각 특성을 갖는 식각저지막, 상기 식각저지막과 상이하고 상기 위상반전막과 동일한 식각 특성을 갖는 차광성막, 상기 차광성막과 상이하고 상기 식각저지막과 동일한 식각 특성을 갖는 하드 필름을 순차적으로 형성하여 위상반전 블랭크 마스크를 형성하는 단계;
    상기 하드 필름의 일부분을 노출시키는 제1레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 하드 필름을 식각하여 하드 필름 패턴을 형성하는 단계;
    상기 하드 필름 패턴을 식각마스크로 상기 차광성막을 식각하여 차광성막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 차광성막 패턴을 식각마스크로 상기 식각저지막을 식각하여 식각저지막 패턴을 형성함과 아울러 상기 하드 필름을 제거하는 단계;
    상기 메인 영역의 상기 위상반전막 부분 및 식각저지막 패턴과 차광성막 패턴의 적층 패턴을 노출시키는 제2레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성함과 아울러 상기 차광성막 패턴을 제거하는 단계; 및
    상기 메인 영역의 식각저지막 패턴을 제거하는 단계;를 포함하며,
    상기 식각저지막은 패턴 형성을 위한 식각 시, 상기 하드 필름 패턴이 제거되도록 상기 하드 필름보다 느린 식각 속도를 갖도록 형성하는 위상반전 포토마스크의 제조 방법.
  2. 메인 영역 및 블라인드 영역을 갖는 투명 기판 상에 위상반전막, 상기 위상반전막과 상이한 식각 특성을 갖는 식각저지막, 상기 식각저지막과 상이하고 상기 위상반전막과 동일한 식각 특성을 갖는 차광성막, 상기 차광성막과 상이하고 상기 식각저지막과 동일한 식각 특성을 갖는 하드 필름을 순차적으로 형성하여 위상반전 블랭크 마스크를 형성하는 단계;
    상기 하드 필름의 일부분을 노출시키는 제1레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제1레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 하드 필름을 식각하여 하드 필름 패턴을 형성하는 단계;
    상기 하드 필름 패턴을 식각마스크로 상기 차광성막을 식각하여 차광성막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 차광성막 패턴을 식각마스크로 상기 식각저지막을 식각하여 하드 필름 패턴이 잔류하도록 식각저지막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 하드 필름 패턴을 식각 마스크로 상기 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 메인 영역의 위상반전막 패턴, 식각저지막 패턴 및 차광성막 패턴을 노출시키는 제2레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 메인 영역의 상기 위상반전막 패턴이 노출되도록 상기 차광성막 패턴 및 식각저지막 패턴을 식각하는 단계;를 포함하며,
    상기 식각저지막은 상기 식각저지막 패턴 형성을 위한 식각 시, 상기 하드 필름 패턴이 잔류하도록 상기 하드 필름보다 빠른 식각 속도를 갖게 형성하는 위상반전 포토마스크의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 식각저지막은 하드 필름보다 느리며, 상기 하드 필름 대비 0.2배 이상의 식각 속도를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 식각저지막은 하드 필름보다 빠르며, 상기 하드 필름 대비 5배 이하의 식각 속도를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크의 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항의 위상반전 포토마스크의 제조 방법으로 형성된 위상반전 포토마스크로서,
    메인 영역 및 블라인드 영역을 갖는 투명 기판의 상기 메인 영역에는 위상반전막 패턴이 구비되고, 상기 블라인드 영역에는 위상반전막 패턴, 식각저지막 패턴 및 차광성막 패턴이 적층되어 구비된 위상반전 포토마스크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴은 노광광에 대해 8% 내지 20%의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴은 실리콘(Si) 단독 또는 실리콘(Si)과 금속을 포함한 화합물로 이루어지며, 상기 화합물은 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중에서 선택되는 1종 이상의 경원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속은 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중에서 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴은, 금속이 0at% ∼ 10at%, 실리콘이 50at% ∼ 80at%, 경원소의 합이 20at% ∼ 50at%의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴이 질소(N)를 포함하는 경우, 상기 질소(N)의 함유량이 실리콘(Si) 대비 60% 이하인 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴은 박막의 조성비가 연속적으로 변하는 연속막 형태의 단일막, 또는 다층막 구조를 가지며,
    상기 위상반전막 패턴의 최상부층은 1at% ∼ 20at%의 산소(O)를 포함하고, 상기 위상반전막 패턴 전체 두께의 2% ∼ 30%의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 최상부층은 그의 하부층 대비 단위 두께당 투과율이 높고 굴절률이 낮은 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴과 상기 투명 기판의 TIR(Total Indicated Reading) 차이가 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  14. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴은 노광광에 대해 170° 내지 190°의 위상반전량을 가지며, 40% 이하의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  15. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴은 50nm 내지 100nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  16. 제 5 항에 있어서,
    상기 차광성막 패턴은 크롬(Cr)이 30at% ∼ 70at%, 질소(N)가 10at% ∼ 40at%, 산소(O)가 0 ∼ 50at%, 탄소(C)가 0 ∼ 30at%인 조성비를 갖는 크롬(Cr) 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  17. 제 5 항에 있어서,
    상기 차광성막 패턴은 몰리브데늄(Mo)이 1at% ∼ 30at%, 크롬(Cr)이 30at% ∼ 60at%, 질소(N)가 10at% ∼ 40at%, 산소(O)가 0 ∼ 50at%, 탄소(C)가 0 ∼ 30at%인 조성비를 갖는 몰리브데늄크롬(MoCr) 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  18. 제 5 항에 있어서,
    상기 차광성막 패턴은 단층막 또는 2층 이상의 다층막으로 구성되며, 30nm 내지 60nm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  19. 제 5 항에 있어서,
    상기 차광성막 패턴은 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 선택되는 1종 이상의 경원소 물질을 더 포함하는 실리콘(Si) 화합물 또는 금속실리사이드(MSi) 화합물로 이루어지며,
    상기 금속이 0at% ∼ 15at%, 실리콘이 45at% ∼ 75at%, 경원소의 합이 10at% ∼ 55at%의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  20. 제 5 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴 및 차광성막 패턴의 적층 구조는 노광광에 대하여 2.5 내지 3.5의 광학밀도를 가지며, 40% 이하의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
  21. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하드필름 및 식각저지막은 산소(O), 질소(N), 탄소(C) 중 선택되는 1종 이상의 경원소 물질을 더 포함하는 크롬 (Cr) 화합물로 이루어지며,
    상기 크롬(Cr) : 경원소 = 60 ∼ 100at% : 0 ∼ 40at%의 조성비를 가지는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크 제조 방법.
  22. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 열처리되며, 상기 열처리는 소정 온도에서 유지하는 박막 치밀화 단계, 온도의 단계적 감소 및 유지를 하는 박막 안정화 단계를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크 제조 방법.
  23. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 차광성막은 식각 속도가 0.4Å/sec 내지 3.0Å/sec을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크 제조 방법.
  24. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하드필름 및 식각저지막은 2nm 내지 10nm의 두께를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크 제조 방법.
  25. 제 2 항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴을 형성하는 단계 후, 상기 제2레지스트막 패턴을 형성하는 단계 전, 상기 하드 필름 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크 제조 방법.
KR1020160050094A 2016-04-25 2016-04-25 위상반전 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제작되는 포토마스크 KR101670348B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160050094A KR101670348B1 (ko) 2016-04-25 2016-04-25 위상반전 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제작되는 포토마스크

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160050094A KR101670348B1 (ko) 2016-04-25 2016-04-25 위상반전 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제작되는 포토마스크

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101670348B1 true KR101670348B1 (ko) 2016-10-31

Family

ID=57445880

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160050094A KR101670348B1 (ko) 2016-04-25 2016-04-25 위상반전 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제작되는 포토마스크

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101670348B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220075258A1 (en) * 2018-12-26 2022-03-10 S&S Tech Co., Ltd. Blankmask and photomask

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101567058B1 (ko) * 2015-03-20 2015-11-09 주식회사 에스앤에스텍 위상 반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR101579848B1 (ko) * 2014-08-29 2015-12-23 주식회사 에스앤에스텍 위상 반전 블랭크 마스크 및 포토마스크

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101579848B1 (ko) * 2014-08-29 2015-12-23 주식회사 에스앤에스텍 위상 반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR101567058B1 (ko) * 2015-03-20 2015-11-09 주식회사 에스앤에스텍 위상 반전 블랭크 마스크 및 포토마스크

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220075258A1 (en) * 2018-12-26 2022-03-10 S&S Tech Co., Ltd. Blankmask and photomask

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101567057B1 (ko) 극자외선용 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크
KR101504557B1 (ko) 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토 마스크
KR102004828B1 (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 그의 제조 방법
KR101269062B1 (ko) 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토 마스크 제조방법
KR102416957B1 (ko) 마스크 블랭크, 위상 시프트 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법
KR100948770B1 (ko) 블랭크 마스크, 포토마스크 및 이의 제조 방법
KR101617727B1 (ko) 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크
KR100885636B1 (ko) 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크의 제조방법
KR101579848B1 (ko) 위상 반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR101930556B1 (ko) 마스크 블랭크, 전사용 마스크, 전사용 마스크의 제조 방법 및 반도체 디바이스의 제조 방법
KR101506888B1 (ko) 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR101934860B1 (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR20200113553A (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR101323578B1 (ko) 포토마스크 블랭크, 바이너리 포토마스크 및 위상반전 포토마스크
KR20170021193A (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 그의 제조 방법
KR101670348B1 (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제작되는 포토마스크
KR20200121044A (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR101772949B1 (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR101579843B1 (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR101567058B1 (ko) 위상 반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR101587779B1 (ko) 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제조되는 포토마스크
KR102109865B1 (ko) 블랭크 마스크, 위상반전 포토마스크 및 그의 제조 방법
KR102169572B1 (ko) 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR20190129680A (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 그의 제조 방법
TWI607279B (zh) 相移空白遮罩及用其製造之光遮罩

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191017

Year of fee payment: 4