KR101685645B1 - 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법 - Google Patents

블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101685645B1
KR101685645B1 KR1020100024729A KR20100024729A KR101685645B1 KR 101685645 B1 KR101685645 B1 KR 101685645B1 KR 1020100024729 A KR1020100024729 A KR 1020100024729A KR 20100024729 A KR20100024729 A KR 20100024729A KR 101685645 B1 KR101685645 B1 KR 101685645B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
delete delete
hard mask
metal film
metal
Prior art date
Application number
KR1020100024729A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110044123A (ko
Inventor
남기수
차한선
양신주
양철규
박남순
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
Publication of KR20110044123A publication Critical patent/KR20110044123A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101685645B1 publication Critical patent/KR101685645B1/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
    • G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

본 발명은 블랭크 마스크 및 그를 이용한 포토마스크 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 우수한 최소 선폭 (Critical Dimension; CD)을 만족하고, 성장성 결함 (Growth Defect)을 저감하기 위하여, 블랭크 마스크는 금속막 건식 식각 (Dry Etch) 시 식각용 마스크 (Etching Mask)가 적어도 1층 이상의 무기물로 이루어진 하드마스크가 사용된다. 이때 블랭크 마스크의 최상부에 위치한 레지스트는 오존수 (DIO3)를 이용하여 제거 (Strip)되고, 세정 공정 시 사용되는 오존수, Hot-DI-Water, SC-1, 황산에 대하여 하드마스크막, 금속막의 내화학성이 우수한 특성을 가지는 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명에 따른 블랭크 마스크는 오존수에 의한 레지스트막 제거 시 하부의 하드마스크막 또는 금속막의 박막 손상 (Damage)을 최소화 하고, 화학 증폭형 레지스트막의 기판 의존성 (Substrate Dependency)를 최소화 하기 위하여, 급속 열처리 장치 (Rapid Thermal Process), 핫 플레이트 (Hot-Plate), 섬광 램프와 같은 표면 처리 장치를 이용하여, 오존수에 대한 내화학성이 우수한 특성을 가진다. 추가적으로, 박막의 스퍼터링 시 타겟의 조성비를 균일하게 하여 스퍼터링 후 증착된 박막이 150mm2의 유효영역내에서 조성비가 균일하게 형성되게 하여, 오존수에 대한 내화학성에 대한 변화 범위가 6 × 6 × 0.25 inch 영역내에서 균등하게 분포되도록 하여 우수한 특성을 가지는 블랭크 마스크를 제시한다. 이를 통해 우수한 특성을 가지는 포토마스크 제조가 가능하다.

Description

블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법 {Blankmask, Photomask and Manufacturing Method of the same}
본 발명은 반도체 리소그래피 (Lithography) 공정에서 고정밀도의 최소선폭 (Critical Dimension; CD) 구현이 가능한 블랭크 마스크 (Blankmask)에 관한 것으로서, 특히 65 nm 급 이하 특히 45 nm 급 최소 선폭을 구현할 수 있는 ArF (193 nm) 리소그래피 및 ArF 액침(Immersion) 리소그래피에 적용할 수 있는 블랭크 마스크 및 포토마스크에 관한 것이다.
오늘날 대규모 집적회로의 고집적화에 수반하는 회로패턴의 미세화 요구에 맞춰, 고도의 반도체 미세공정 기술이 매우 중요한 요소로 자리 잡고 있다. 고 집적회로의 경우 저전력, 고속동작을 위해 회로 배선이 미세화 되고 있고, 층간 연결을 위한 컨택트 홀 패턴(Contact Hall Pattern) 및 집적화에 따른 회로 구성 배치 등에 대한 기술적 요구가 점점 높아지고 있다. 따라서 이러한 요구들을 충족시키기 위해서는 회로 패턴(Pattern)이 기록되는 포토마스크 (Photomask)의 제조에 있어서도, 상기 미세화를 수반하고 보다 정밀한 회로 패턴 (Pattern)을 기록할 수 있는 기술이 요구된다.
특히, 정밀한 회로 패턴 (Pattern)을 형성하기 위하여 근래에는 기존의 레지스트막을 식각 마스크 (Etching Mask)로 사용하지 않고, 무기물의 하드마스크막을 식각 마스크로 사용하여 하부의 금속막을 식각하는 블랭크 마스크 구조가 개발되고 있다. 이러한 하드마스크막은 기존의 두꺼운 레지스트막을 대신하여 Aspect Ratio를 우수하게 하고, 선택비 (Selectivity)를 향상시켜 금속막 식각 시 로딩효과 (Loading Effect)를 저감하여 우수한 CD Mean to Target (MTT), CD Linearity를 가능하게 한다.
한편, 이렇게 미세화된 패턴 형성을 위해서는 그에 따른 결함 제거를 위한 세정공정의 중요성이 점점 높아지는데, 이에 대해 근래에는 기존의 SC 1 및 SPM 뿐만이 아니라 근래에는 오존수를 이용한 세정 기술이 이루어지고 있다. 오존수는 기존의 SPM 대비 강력한 산화작용으로 인해 표면의 유기물뿐만 아니라 무기물의 결함을 제거할 수 있어, SPM을 이용하여 실시한 포토레지스트막의 제거공정 및 금속막, 하드마스크막 표면의 결함 제거용 세정액을 대체할 수 있는 세정액으로 많은 연구가 이루어지고 있다.
그러나, 오존수를 이용한 레지스트막 제거 및 세정 공정 시 오존수의 강력한 산화작용은 레지스트막 제거 뿐만 아니라 하부막에 데미지 (Damage)를 주어 박막 특성이 변하게 되어 우수한 품질을 가지는 포토마스크 제조가 어렵게 되는 문제점이 발생한다. 예를 들어, 레지스트막 하부의 현재의 금속막의 경우 오존수 약품에 대한 내화학성이 현저하게 떨어져 금속막이 가져야할 광학밀도 및 반사율 그리고 두께가 변하게 되고 이로 인해 포토마스크 제조 후 Wafer Printing 시 차광기능과 반사방지 기능이 우수하게 되지 못하는 문제점이 발생한다.
또한, 레지스트 패턴 형성 후 금속막 및 하드마스크막 표면의 남아 있는 레지스트 잔류물 (Residue)는 최종 패턴 형성 시 Clear CD를 Under시켜 결국 우수한 해상도 구현 형성을 어렵게 한다.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하고자 ArF 리소그래피 및 ArF 액침노광 리소그래피에 사용되는 바이너리 블랭크 마스크, 위상반전 블랭크 마스크 및 하드마스크막을 포함하는 블랭크 마스크에 있어서, 오존수를 이용한 레지스트막 제거 및 세정 공정 시 하부의 금속막, 위상반전막, 하드마스크막이 오존수에 대한 우수한 내화학성을 가지는 블랭크 마스크를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 바이너리 블랭크 마스크 제조방법의 특징은 아래와 같다.
a1) 투명기판을 준비하는 단계;
b1) 상기 a1) 단계에서 준비된 투명기판 위에 금속막을 형성하는 단계;
c1) 상기 b1) 단계에서 준비된 금속막을 표면처리 하는 단계; 및
d1) 상기 c1) 단계에서 표면처리된 금속막 위에 레지스트막을 형성하여 제조되는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
또 다른 본 발명에 따른 하드마스크용 블랭크 마스크 제조방법의 특징은 아래와 같다.
a1) 투명기판을 준비하는 단계;
b1) 상기 a1) 단계에서 준비된 투명기판 위에 금속막을 형성하는 단계;
e1) 상기 b1) 단계에서 형성된 금속막 위에 하드마스크막을 형성하는 단계;
f1) 상기 e1) 단계에서 형성된 하드마스크막을 표면처리 하는 단계; 및
g1) 상기 f1) 단계에서 표면처리된 하드마스크막 위에 레지스트막을 형성하여 제조되는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기의 제조과정에서 하드마스크를 포함하는 블랭크 마스크 및 바이너리 블랭크 마스크를 선택적으로 위상반전막을 포함할 수 있는 것을 특징으로 한다.
위상반전막은 단층 및 다층으로 형성될 수 있으며, 오존수에 대한 내화학성을 우수하게 하기 위하여 박막의 조성비 중 금속 또는 전이금속의 총 함유량이 1 내지 10 at% 이하인 것을 특징으로 한다. 오존수는 강력한 산화 효과로 인해 위상반전막에 포함되는 금속 또는 전이금속 성분에 데미지를 주게 된다. 이러한 데미지는 위상반전막의 투과율과 위상반전량에 영향을 미치게 되고 이로 인해 소정의 위상반전을 위한 투과율과 위상반전량이 변하게 되어 우수한 특성을 가지는 위상반전막 형성이 어렵게 된다. 따라서, 이러한 오존수 세정에 대한 내화학성을 우수하게 하기 위하여 위상반전막에 포함되는 금속 또는 전이금속의 총 함유량이 10 at% 이하인 것이 바람직하다. 그러나, 금속 또는 전이금속 성분의 함유량이 1 at% 이하가 되면, 위상반전막 형성 시 투과율 조절이 어렵게 되고, 이로 인해 소정의 두께 이상을 가지게 되어 로딩 효과가 발생하는 문제점을 나타나게 한다. 로딩효과는 패턴 밀도, 패턴 크기에 따라 건식 식각 시 CD 편차를 발생시키게 되어 결국 우수한 CD MTT를 형성하지 못하게 된다. 따라서, 위상반전막은 오존수에 대한 내화학성 특성 및 투과율 및 위상반전량의 광학특성을 동시에 만족하기 위하여 위상반전막에 포함되는 금속 또는 전이금속 성분이 1 내지 10at% 인 것이 바람직하다.
바이너리 블랭크 마스크에 위상반전막을 형성 할 시 투명기판과 위상반전막 사이에 식각저지막을 형성할 수 있으며, 하드마스크용 블랭크 마스크에 위상반전막을 형성할 시 선택적으로 투명기판과 위상반전막, 위상반전막과 금속막 사이에 식각저지막을 형성할 수 있다.
또한, 상기 바이너리 블랭크 마스크 및 하드마스크용 블랭크 마스크에 있어서, 레지스트 현상 후 금속막 및 하드마스크막 표면에 스컴(Scum)을 제어하기 위하여 유기물로 구성된 BARC를 선택적으로 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 a1) 단계에서, 투명기판은 6inch × 6 inch × 0.25 inch의 크기를 가지는 합성 석영 (Synthetic Quartz), 불화칼슘 (CaF2) 및 불소도핑석영 (F-Doped Quartz) 중에서 선택된 투명 기판인 것을 특징으로 한다.
상기 a1) 단계에서, 투명기판의 Stress 형태는 150 mm2 유효영역내에서 Tensile Stress 및 Compressive Stress 형태를 가지며 평탄도 (TIR)는 0.3 um 이하이고, 중심선 평균 조도는 0.3 nmRa 이하, 복굴절률이 2nm/6.35mm 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막은 진공 증착 방법을 통해 형성되며, 그의 방법으로는 DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, DC-RF Coupled 스퍼터링, 이온빔 스퍼터링, 이온 플레이팅 및 원자층 증착 중에서 선택된 하나 이상의 방법이 가능하다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막을 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링을 통해 형성할 수 있으며, 이때 불활성 가스로서 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 및 크세논(Xe)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 선택하여 사용하고, 반응성 가스로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 일산화질소(NO), 아산화질소(N2O), 암모니아(NH3) 및 메탄(CH4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막은 건식 식각 (Dry Etching) 시 수직한 (Vertical) 패턴 형성을 위하여 비정질 상태인 것을 특징으로 한다. 65nm 이하 특히 45nm 이하 CD 구현을 위한 패턴 (Pattern) 형성방법은 습식 식각 (Wet Etching) 방법이 아닌 건식 식각 (Dry Etching) 방법이 주로 적용되는데, 이 때 식각하고자 하는 박막이 결정화 되어 있으면, 건식 식각 시 박막이 결정화된 방향으로 식각됨으로서 수직한 패턴 형성이 어렵게 된다. 따라서, 금속막은 수직한 패턴 형성을 위해 비정질 상태인 것이 바람직하다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막의 오존수에 대한 내화학성을 우수하게 하기 위하여 표면 처리를 1 × 10-2 torr 이하의 고 진공상태에서, 급속 열처리 장치 (Rapid Thermal Process), 진공 핫 플레이트 (Hot-Plate), 진공 플라즈마 (Plsama) 및 HMDS 처리를 선택적으로 단독 또는 복합적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 오존수는 강력한 산화작용으로 하부 금속막 및 하드마스크막에 데미지를 주게 되며 이를 해결하기 위해서는 오존수의 농도 제어 및 공정 상의 시간 제어하는 방법이 제시되고 있다. 그러나 이러한 제어 방법은 블랭크 마스크를 사용하여 포토마스크 제조 시 각 제조회사별로 각기 다른 공정 프로세스 (Process)에 의해 제약받게 되고, 또한 오존수에 의한 높은 박막 데미지는 블랭크 마스크의 성능을 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서, 이러한 오존수에 대한 내화학성을 개선시킬 수 있는 방법이 필요하며 이때 급속 열처리, 핫 플레이트, 플라즈마 처리를 통해 박막의 화학적 안정화를 통해 이를 해결할 수 있다. 추가적으로 이러한 상기의 표면 처리 방법은 진공 상태에서 실시하는 것이 바람직한데, 이는 진공상태가 아닐 경우 열 조사에 의한 공기분자의 운동 에너지가 증가하게 되고 이로 인해 표면에 산화막 및 표면 유기물과 같은 오염물 발생으로 인해 포토레지스트 현상 시 스컴(Scum)과 같은 문제점이 발생하게 되어 우수한 해상도 (Resolution) 구현이 어렵게 된다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막의 형성 시 유효영역인 150mm2 내에서 균일하게 형성하기 위한 스퍼터링 타겟의 조성비는 스퍼터 타겟의 95% 영역의 유효영역에서 깊이방향 및 유효영역 내에서 10at% 이하로 균일한 조성비를 가지는 것을 특징으로 한다. 일반적으로 스퍼터링 하여 증착하는 박막의 경우 스퍼터링 타겟에 의해 그 조성비가 결정되어 진다. 조성비가 균등한 박막 형성을 위해서는 1차적으로 스퍼터링 타겟의 조성비가 표면적 및 깊이 방향으로 균일해야 하며, 이를 통해 균일한 조성비를 가지는 박막 증착은 그 상부에 형성되는 무기계의 물질 또는 포토레지스트가 균등하게 형성될 수 있다. 또한 이를 이용하여 건식 식각, 표면 처리 그리고 화학 약품등에 의한 세정 공정에서도 균일한 특성을 가질 수 있다. 따라서, 스퍼터링 시 사용되는 스퍼터링 타겟은 타겟 크기의 95 % 이내의 유효영역에서의 조성비가 깊이방향으로 10 at% 이내로 균일 해야 하며, 더욱 바람직하게는 5 at% 이내로 균일해야 우수한 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조가 가능하게 된다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막에 대한 오존수에 대한 내화학성이 범위를 균일하게 가지기 위하여 150mm2의 유효영역에서 깊이방향 및 유효영역 내에서 박막의 조성비가 5at% 이내로 균등한 것을 특징으로 한다. 금속막 및 하드마스크막의 150mm2 영역에서 깊이 방향으로 균등하지 못할 시 오존수에 대한 하부 금속막 및 하드마스크막의 표면 데미지가 서로 다르게 된다. 이렇게 국부적으로 다른 표면 데미지는 유효 영역인 150mm2에서 서로 다른 박막의 표면 거칠기를 형성하게 되며, 투과율 및 반사율과 같은 광학 특성을 나쁘게 한다. 또한 이렇게 서로 다른 표면 데미지는 최종 패턴 형성 시 데미지 정도에 따른 로딩 효과를 발생시키게 되어 우수한 포토마스크 제조를 어렵게 한다. 따라서, 화학 증폭형 레지스트의 하부 금속막 및 하드마스크막의 박막 조성비가 유효영역에서 깊이방향으로 균등해야 하며, 이 때 각 조성비의 깊이 방향 및 150mm2 영역내에서 5 at% 이내로 균일한 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3 at% 이내인 것이 더욱 우수하다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막은 5 내지 100 ppm의 오존수에 1시간 침지 후의 투과율 및 반사율 변화가 노광파장에서 2 % 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막의 오존수 세정 후 표면 거칠기가 0.3nmRa 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막은 오존수 세정 후 표면 거칠기의 균일성이 유효 영역인 150mm2 내에서 0.1nmRa 이하로 균등한 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막의 표면중심선 평균 조도가 유효영역인 150mm2 내에서 0.1내지 5nmRa이며, 그 차이(Range)가 5nmRa 이하인 것을 특징으로 한다. 박막의 높은 표면 거칠기는 노광광의 난반사를 야기하고, 표면 에너지를 증가시켜 파티클 (Particle) 및 세정 시 화학성분의 반응 속도를 높게 형성하는 문제점을 야기한다. 더욱이 150mm2 영역내에서 서로 다른 표면 거칠기는 광학특성을 서로 다르게 하여 결국 우수한 포토마스크 제조를 어렵게 한다. 따라서, 금속막 및 하드마스크막의 표면 중심선 평균 조도는 0.1 내지 5nmRa이하로 제어되어야 하며, 유효영역인 150mm2 영역에서의 범위가 5nmRa 이하로 제어되어야 한다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막의 박막 밀도가 2 내지 10g/cm3인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 화학 증폭형 레지스트의 기판 의존성을 제어하기 위하여 급속 열처리 장치, 핫 플레이트, 섬광 램프와 같은 표면 처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 화학 증폭형 레지스트의 기판 의존성을 제어하기 위하여 금속막 및 하드마스크막의 표면에서의 공기분자오염(Airborne Molecular Contamination) 농도가 100 ppb 이하인 것을 특징으로 한다. 화학 증폭형 레지스트는 하부 기판 의존성에 의해 하부의 스컴(Scum)과 같은 문제점을 발생시켜 최종 패턴의 해상도에 영향을 미치게 되는데, 이는 화학 증폭형 레지스트를 구성하는 화학 증폭 작용제인 강산(H+)이 하부의 금속막 표면에 존재하는 염기성 물질을 포함하는 공기분자오염원에 의해 중화 또는 결합하여 증폭 작용제인 강산(H+)인 소멸하기 때문이다. 따라서, 우수한 패턴 형성을 위하여 기판 의존성을 저감하기 위하여 표면 공기분자오염원의 농도가 100 ppb 이하인 것이 바람직하다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막의 표면 처리를 열처리를 이용하여 진행할 시 그 온도는 200 내지 1000℃인 것을 특징으로 한다. 금속막의 표면 열처리 시 표면에 잔류하고 있는 화학 성분 찌꺼기(Residue) 및 오존수에 대한 내화학성 특성 개선을 위해 200 ℃ 이하에서 표면 처리를 실시할 경우 표면에 잔류하는 화학성분 찌꺼기를 분해할 수 있는 온도 미만으로 인해 그 효과가 미미하며, 1000℃ 이상으로 할 경우 금속막 및 하드마스크막의 특성이 변하게 되어 사용하기 힘들게 된다. 예를 들어 표면에 잔류하는 물의 경우 100℃ 이상에서 열처리를 해야 하고, 화학증폭형 레지스트의 강산(H+)을 중화하는 요인으로 작용하는 SOx, NOx 와 같은 불순물을 제거하기 위해서는 그의 분해 온도이상이 요구된다. 그런데 100℃ 미만에서 표면 처리할 경우 상기 불순물 이온 제어가 용이하지 못하게 되고, 반면 1000℃ 이상의 고온에서 표면 처리 할 경우 박막의 결정화, 반사율 변화와 같은 데미지를 주게 되어 우수한 특성의 블랭크 마스크 제조가 어렵게 된다. 따라서, 금속막 및 하드마스크막의 표면 처리 시 그의 온도는 200 내지 1000 ℃에서 진행하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 300 내지 700℃에서 진행하는 것이 바람직하다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막의 표면 처리에 따른 노광광에서의 반사율 변화가 유효영역인 150mm2 영역 내에서 2 % 미만인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막은 초순수에 대한 박막의 접촉각 (Contact Angle)값이 유효영역인 150mm2 내에서 20 내지 50° 이내인 것을 특징으로 한다. 박막에 대한 접촉각은 표면 친수성과 소수성을 구분할 수 있는 평가 수단으로 사용할 수 있다. 이때, 유기물로 형성된 화학 증폭형 레지스트가 코팅되는 금속막 및 하드마스크막의 접촉각이 20 ° 이하가 되면 화학 증폭형 레지스트와의 접착성 (Adhesion)이 떨어지게 되어 패턴 형성 시 화학 증폭형 레지스트의 무넘짐 현상과 같은 문제점이 발생하게 된다. 반면 50° 이상의 접촉각을 형성하는 것은, 금속막 및 하드마스크막 표면에 공기분자오염물의 흡착과 같은 유기물, 산화물등의 형성으로 화학 증폭형 레지스트의 증폭 작용제인 강산을 중화시키는 요인으로 작용한다. 따라서, 금속막 및 하드마스크막의 초순수에 대한 박막의 접촉각이 20 내지 50° 인 것이 바람직하다. 추가적으로 이러한 접촉각 형성을 위하여 박막에 상기 표면 처리를 실시할 수 있다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 기판의존성을 제어하기 위하여 화학증폭형 레지스트의 제거(Strip) 후 금속막과 하드마스크막 표면에서의 초순순에 대한 접촉각이 15° 내지 40° 미만인 것을 특징으로 한다. 화학 증폭형 레지스트가 제거된 금속막과 하드마스크막 표면에서는 화학 증폭형 레지스트의 찌꺼기와 같은 스컴이 없어야 한다. 이러한 스컴은 하부 하드마스크막 및 금속막의 건식 식각 시 식각을 어렵게 하여 결국 스팟 (Spot)과 결함을 일으키게 된다. 따라서, 이러한 스컴과 같은 찌꺼기를 제어해야만 하며, 이 때 접촉각을 이용하여 측정할 수 있다. 초순수에 대한 접촉각이 40° 이상이 되면 금속막 및 하드마스크막 표면에 유기물이 존재하게 되어, 스팟과 같은 결함과 해상도에 영향을 미치게 되며 15 미만일 경우 하부 금속막이 본래 가지고 있는 접촉각이 변한 것으로 인해, 박막 특성 변화를 예측할 수 있게 된다. 따라서, 화학증폭형 레지스트 제거 후 금속막 및 하드마스크막 표면에서의 초순수에 대한 접촉각이 15° 내지 40° 미만인 것이 바람직하다.
상기 b1) 및 e1) 단계에서, 금속막 및 하드마스크막의 형성 후 표면 평탄도가 유효영역인 150mm2 내에서 0.5 um 이하인 것을 특징으로 한다. 금속막 및 하드마스크막의 평탄도는 레지스트막의 평탄도에 영향을 미치게 되며 이때 0.5 um 이상이 되면 평탄도에 의해 발생하는 패턴의 높낮이가 서로 다르게 되고 이로 인해 식각시 라디칼(Radical) 이온과의 거리가 달라지게 된다. 이로인해 포토마스크 제조 시 패턴의 높낮이에 따른 로딩 효과가 발생하게 되어 CD MTT 및 CD Linearity가 달라지게 되어 우수한 패턴 형성이 어렵게 된다. 따라서 이를 해결하기 위하여 유효영역인 150mm2 영역내에서 평탄도가 0.5 um 이하인 것이 바람직하며, 더욱 더 바람직하게는 0.3 um 이내인 것이 더욱 우수하다.
상기 b1) 단계에서, 금속막은 단층막 또는 2층 이상의 다층막 구조를 가지는 것을 특징으로 한다. 금속막은 공정의 단순화, 우수한 결함 제어 능력을 가지기 위하여 단층막으로 형성할 수 있으며, 금속막이 가져야 할 기능을 세분화한 다층막 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 금속막이 2층막으로 형성되는 경우 노광광에 대하여 차광기능을 가지는 차광막과 노광광에 대하여 반사기능을 가지는 반사방지막으로 구성할 수 있으며, 3층막으로 구성될 경우 차광막, 반사방지막 및 전자빔의 산란효과 (Scattering Effect)를 제어하기 위해 전도성막 (Conductive Layer), 응력 저감을 위한 스트레스 저감막등과 같은 기능성 박막이 추가적으로 형성될 수 있다.
상기 b1) 단계에서, 금속막이 2층막으로 형성 될 시 차광기능을 가지는 차광막은 로딩효과 (Loading Effect)를 저감하기 위하여, 노광파장에서의 소멸계수 (k)가 2.5 이상인 것을 특징으로 한다. 차광막의 소멸계수가 2.5 이하이면 노광광을 효과적으로 차광하는 기능을 위한 차광막의 두께가 증가하게 되며, 이에 따라 건식 식각시 로딩효과가 증가하게 된다. 따라서, 이러한 로딩효과를 저감하기 위해서 차광막의 소멸계수 (k)는 2.5 이상인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2.8 이상인 것이 바람직하다.
상기 b1) 단계에서, 금속막이 2층막으로 형성 될 시 반사방지막은 노광파장에서의소멸계수 (k) 가 2.0 이하인 것을 특징으로 한다. 반사방지막의 소멸계수 (k) 가 2.0 이상이 되면, 반사방지막의 소멸계수가 차광막 대비 큰 유효차를 발생시키지 않게 되어 금속막의 2층막 형성 시 차광막과 반사방지막간의 독립된 기능성 즉, 차광기능과 반사방지의 독립된 기능이 나빠지게 되어 각 2층막 금속막의 개선 시 박막 제어가 용이하지 못하게 된다. 또한, 반사방지막이 2.0 이상의 높은 소멸계수를 가지게 된다면 상대적으로 금속적 성질이 높게 발현되어 2.0 이하 소멸계수를 가지는 박막 대비 동일한 두께에서의 높은 반사율을 가지게 된다. 이로 인해 소기의 목적으로 형성되는 반사방지막의 기능을 충실하게 수행하지 못하게 하는 문제점을 일으키게 된다. 따라서, 반사방지막의 소멸계수 (k)는 2.0 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1.8 이하인 것이 더욱 우수하다.
상기 b1) 단계에서, 금속막의 두께는 로딩효과를 저감하기 위하여 200 내지 550 Å 이내인 것을 특징으로 한다. 금속막의 두께가 200 Å 이하이면, 전자빔 (E-beam) 노광 시 후방산란효과 (Backscattering Effect)가 증가하게 되어, 복잡한 Optical Proximity Correction (OPC) 뿐만 아니라, 흐려짐 효과 (Fogging Effect)가 증가하여 CD MTT 및 CD Uniformity가 불안정 해지는 문제점이 발생하게 되고, 금속막의 두께가 550 Å 이상이 되면 상대적으로 두꺼운 두께로 인해 식각 시 로딩효과 (Loading Effect)가 증가하게 되어 CD MTT, CD Uniformity가 나빠지는 문제점이 발생하게 된다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 금속막의 두께는 200 내지 550 Å 인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 300 내지 500Å 인 것이 더욱 바람직하다.
상기 b1) 단계에서, 금속막은 실리사이드 (Si), 몰리브데늄 (Mo), 탄탈륨 (Ta), 티탄늄(Ti), 텅스텐 (W) 중 1종 필수적으로 포함되며, 그의 단독 및 그의 산화물, 탄화물, 질화물, 산화탄화물, 산화질화물, 산화탄화질화물로 구성된 박막이 적어도 1층 이상 포함되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서, 금속막을 형성하는 어느 한 층 이상이 적어도 산소 및 질소를 포함하는 막이 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서, 금속막 표면에서 노광파장에서의 반사율이 유효영역인 150mm2 영역에서 25 % 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서, 금속막은 23℃ 의 Standard Cleaning-1 (SC-1), 70 ℃ 내지90 ℃의 황산, 70 ℃ 내지90 ℃의 Hot-DI Water에 2시간 침지 시 투과율 및 반사율 변화가 유효영역인 150mm2 내에서 1 % 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서, 금속막이 형성 되었을 때, 금속막 형성 시 사용되는 스퍼터 타겟 재료는 1종 이상의 금속 및/또는 전이금속 그리고 실리콘을 적어도 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서, 금속막 형성 시 사용되는 스퍼터 타겟에 있어서 타겟의 조성비가 1종 이상의 금속 및/또는 전이금속이 1~30at%, 실리콘이 40~70at%인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서, 금속막은 전이금속 또는 금속 성분이 20~100at%, 산소가 0~50at%, 질소가 0~50at%, 탄소가 0~50at%인 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서, 금속막 중 반사방지막의 반사율 제어를 위하여 적어도 질소 및 산소의 어느 1종 이상의 반응성 가스를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 b1) 단계에서, 금속막 중 차광막과 반사방지막의 반사율 차이가 노광파장에서 10 % 이상 차이가 발생하는 것을 특징으로 한다. 금속막이 2층으로 구성되고 차광막 및 반사방지막을 각각 독립적으로 형성하였을 때, 차광막 만의 반사율 대비 반사방지막의 반사율이 10 % 이상 차이가 발생하여야 하며, 이는 내부반사를 저감하여 2층막 형성 시 반사율을 제어하기 위함이다.
상기 b1) 단계에서, 금속막에서의 면저항이 1kΩ/□ 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서 하드마스크막은 크롬 (Cr), 몰리브데늄 (Mo), 몰리실리 (MoSi), 몰리탄탈늄실리사이드 (MoTaSi), 탄탈륨 (Ta), 실리콘 (Si), 및 탄탈텅스텐 (TaW)을 사용 할 수 있으며, 반응성 가스를 이용하여 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 산화탄화질화물을 형성할 수 있다.
상기 e1) 단계에서, 하드마스크막은 불소계 건식 식각 시 하부 금속막과의 선택비가 5 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서, 하드마스크막은 염소계 건식 식각 시 하부 금속막과의 선택비가 5 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서, 하드마스크막은 오존수를 이용한 레지스트막 제거 시 하드마스크막 표면에서의 반사율 변화가 유효영역인 150mm2 내에서 2 % 이내의 변화를 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서, 하드마스크막의 두께는 50 내지 150 Å 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 e1) 단계에서, 하드마스크막에서의 면저항이 1kΩ/□ 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 d1) 단계에서, 하드마스크막의 표면에 코팅되는 레지스트는 화학증폭형 레지스트인 것을 특징으로 한다.
상기 d1) 단계에서, 레지스트의 두께는 1,000 내지 2,000Å 인것을 특징으로 한다.
상기의 구성에 의한 본 발명에 따르면, 블랭크 마스크는 로딩효과가 저감되어 우수한 해상도 구현이 가능하며, 스퍼터링 타겟 및 박막의 조성비의 균일성을 제어하여 우수한 특성을 가지는 블랭크 마스크 제조가 가능하다. 또한, 본 발명에 따른 블랭크 마스크는 표면 처리를 통하여 오존수에 대한 내화학성이 우수하고, 기판의존성을 제어하여 우수한 특성을 가지는 블랭크 마스크 제조가 가능하다. 이를 통해 우수한 포토마스크 제조가 가능하다.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 바이너리 블랭크 마스크의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 하드마스크막용 블랭크 마스크의 단면도이다.
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 가진 자라며 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
(실시예 1)
본 실시예 1은 금속막으로 몰리브데늄 135mm × 570 mm 크기의 실리사이드(MoSi=10:90at%) 타겟을 사용하고 6 × 6 × 0.25inch의 투명기판 위에 DC 마그네트론 스퍼터링 장비를 사용하여 차광막과 반사방지막을 형성하였다. 이 때 사용된 몰리드데늄 실리사이드 타겟의 조성비를 유효영역인 130mm × 545mm 영역내에서 비파괴 분석법을 통해 조성비를 분석한 결과 Mo가 9.98at%, Si가 90.02at% 이었으며, 깊이방향에 따라 조성비 범위(Range)가 0.3at% 미만으로 아주 우수한 결과를 나타내었다.
상기의 타겟을 이용하여 차광막은 500 W 파워, 1.5 mtorr의 압력, 아르곤(Ar) 가스만을 이용하여 형성하였으며. 이 때 차광막의 두께는 360Å이었으며, 193 nm에서 광학밀도는 2.8, 193nm에서 반사율은 54.2 %를 나타내었다. 이 후 반응성 가스 산소, 탄소, 질소를 이용하고, 파워를 200 W, 압력은 1.5mtorr에서 반사방지막을 형성하였다. 이를 통해 최종적인 금속막의 두께는 470Å이며, 193 nm에서 반사율이 18.23 %를 나타내어 우수한 특성을 나타내었다. 이에 대하여 유효 영역인 150mm2 영역에서 5 Point를 선정하여 Auger Electron Spectrometer (AES) 장비를 이용하여 금속막의 조성비를 아래의 표 1과 같이 분석하였다.
위치 Atomic %
Mo Si C O N
+125mm 8.5 59.2 0.36 0.53 31.41
+63 mm 8.6 58.5 0.32 0.62 31.96
0 mm 8.5 58.9 0.35 0.58 31.67
+ 63mm 8.4 59.3 0.38 0.55 31.37
- 125mm 8.5 58.5 0.34 0.53 32.13
Mean 8.5 58.88 0.35 0.562 31.708
Range 0.2 0.8 0.06 0.09 0.76
표 1은 상기 제조된 금속막의 유효 영역인 150mm2 영역에서의 박막의 조성비를 분석한 결과이다. 분석한 위치는 마스크 중앙을 0mm로 하여 좌우로 +125mm, -125mm 위치까지 5 Point에 대하여 깊이 방향에 따른 조성비를 나타내고 있다. 이에 따른 실험결과 Range가 0.06 ~ 0.80 at%으로 유효영역 내에서 아주 우수한 결과를 나타내었다. 이후 상기 금속막 상에 MoSi와 동일한 크기의 가지는 타겟을 이용하고, 300W의 파워, 1.5mtorr의 압력에서 산소, 질소를 이용하여 하드마스크막을 110Å의 두께로 형성하였다. 이때, 하드마스크막 표면에서의 반사율은 193nm에서 19.3%를 나타내었다. 이후 진공 RTP 장비를 이용하여 350℃에서 30분간 열처리를 5 × 10-4 torr에서 실시한 후 동일하게 반사율을 측정하였으며 그 결과 193nm에서 19.6%를 나타내어 큰 변화가 발생하지 않았다. 또한 초순수를 이용한 접촉각을 측정한 결과 Contact Angle이 40°를 나타내어 우수한 상부 레지스트막과의 Adhesion이 우수할 것으로 판단되었다. 그리고, 상기 RTP 처리된 하드마스크막 상에 후지사의 FEP-171의 화학증폭형 레지스트를 1500Å의 두께로 코팅하여 하드마스크용 블랭크 마스크를 제조하였다.
상기 제조된 블랭크 마스크를 40 ppm의 오존수를 이용하여 화학증폭형 레지스트를 제거한 후 하드마스크막에서의 반사율을 측정한 결과 193nm에서 평균 반사율이 19.5%로서 0.1%의 변화를 나타내었으며 Range 또한 0.13%로 하드마스크막에 데미지를 주지 않았음을 확인할 수 있었다. 또한 이때 초순수를 이용한 접촉각을 하드마스크막에서 측정한 결과 Contact Angle이 23.2°를 나타내어 표면에 레지스트막 및 유기물과 같은 오염물이 완전 제거되었음을 확인할 수 있었다. 이후 하드마스크막을 제거한 후 금속막에서 40 ppm의 오존수와 SC 1(암모니아:과산화수소수:초순수=1:1:5)를 교대로 1시간씩 세정한 후 80℃의 Hot-DI를 이용하여 20분간 세정한 후 금속막에서의 반사율을 측정한 결과 평균 반사율이 18.92%를 나타내었으며, Range 또한 0.13%로서 우수한 내화학성을 나타내었다.
본 실시예는 상기의 구조인 하드마스크용 블랭크 마스크 뿐만 아니라, 위상반전막을 포함하는 구조에서도 적용이 가능하다. 이때 위상반전막을 포함할 시 식각저지막을 투명기판의 상부 및 위상반전막 상부에 선택적으로 형성할 수 있다. 그리고 위상반전막은 MoSi를 필수적으로 포함하여 산소, 질소, 탄소, 불소의 1종 이상을 포함하는 박막으로 형성되어 질 수 있다.
(비교예 1)
비교예 1은 상기의 실시예 1과 비교하여 금속막 표면의 전이금속 및 금속 성분의 조성비에 따른 오존수 영향을 평가한 결과이다. 이를 위하여 금속막으로 몰리브데늄 실리사이드(MoSi=50:50at%) 타겟을 사용하고 6 × 6 × 0.25inch의 투명기판 위에 DC 마그네트론 스퍼터링 장비를 사용하여 차광막과 반사방지막을 형성하였다.
이 때, 차광막 형성 시 파워는 앞선 실시예 1과 동일하게 파워는 500 W, 압력은 1.5 mtorr, 가스는 아르곤(Ar) 가스만을 이용하여 증착하였다. 이 때 차광막의 두께는 343Å이었으며, 193 nm에서 광학밀도는 2.78, 193nm에서 반사율은 58.2 %를 나타내었다. 이 후 반응성 가스 산소, 탄소, 질소를 이용하고, 파워를 200 W, 압력은 1.5mtorr에서 반사방지막을 형성하였다. 이를 통해 최종적인 금속막의 두께는 463Å이며, 193 nm에서 반사율이 19.73 %를 나타내어 우수한 특성을 나타내었다. 이후 크롬을 이용하여 하드마스크막을 형성하고 동일하게 RTP 표면 처리를 실시한 후 포토레지스트를 코팅하였다. 이후 포토레지스 및 하드마스크막을 제거한 후 금속막에서 40 ppm의 오존수와 SC 1에 대하여 각각 1시간씩 침지한 후의 193nm에서의 반사율을 측정하였다. 그 결과 금속막에서 193nm에서의 반사율이 25.2%를 나타내어 그 차이가 1% 이상으로 우수하지 못하는 결과를 나타내었다.
(비교예 2)
비교예 2는 상기 비교예 1과 대비하여 RTP 처리 유무에 따른 오존수 데미지를 평가한 결과이다. 비교예 1과 동일하게 블랭크 마스크가 제조되었으며, 단지 하드마스크막에서 RTP 처리를 하지 않았다. 이에 따른 금속막에서의 193nm에서의 반사율이 43%를 나타내었으며, 이는 반사방지막이 크게 데미지를 받았음을 알 수 있다.
(비교예 3)
비교예 3은 상기 실시예 1과 대비하여 타겟 조성비의 비율이 균일하지 못한 타겟을 이용하여 실시한 박막 균일성에 대한 실험을 실시한 결과이다. 이때 사용된 MoSi 타겟의 조성비 평균은 Mo가 9.83at%, Si가 90.17at%로 유사하였으나, 유효영역에서의 조성비 Range가 Mo는 3.2at%, Si는 6.8at%를 나타내었다. 이를 이용하여 동일한 조건에서 금속막을 형성한 후 AES 장비를 이용하여 유효영역내에서의 조성비를 아래와 같이 분석하였다.
Atomic %
Mo Si C O N
+125mm 8.9 59.2 0.37 1.33 32.41
+63mm 11.6 52.3 0.39 3.75 31.96
0mm 8.5 58.2 0.38 3.25 29.67
- 63mm 7.4 61.2 0.40 0.63 30.37
-125mm 12.2 53.5 0.42 2.75 31.13
Mean 9.72 56.88 0.392 2.342 30.67
Range 4.8 8.9 0.05 3.12 2.29
표 2를 참조하여 금속막의 조성비를 유효영역인 150mm 내에서 5 Point에 대한 깊이 방향에 따른 조성비 분석결과 조성비 Range가 0.05 에서 8.9at%로 실시예 1대비 높은 변화를 나타내었다. 이후 상기의 금속막을 비교예 1과 같이 동일하게 블랭크 마스크를 형성한 후 금속막에 대한 내화학성을 오존수 및 SC 1에 대하여 평가하였다. 그 결과 193nm에서의 반사율 평균 변화가 1.32%, Range가 3.2 %를 나타내어 각 영역에서 각기 다르게 나타났다. 이는 박막 형성 시 조성비가 서로 다름에 의해 오존수가 반응하는 영역이 서로 다르게 되고 이로 인해 Range가 크게 발생하였음을 알 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예 2는 상기 실시예 1에 의해 형성된 블랭크 마스크의 수직한 패턴 형성을위한 실험을 실시한 결과이다. 실험은 기판의존성 제어를 위하여 하드마스크막의 불순물 이온을 분석하였으며, 또한 스컴 현상을 분석하기 위하여 FE-SEM을 이용하여 단면을 분석하였다. 이때 블랭크 마스크 제조 방법은 실시예 1과 동일하게 형성되었다.
먼저, 아래의 표 3은 하드마스크막 표면의 공기분자오염 농도를 분석하기 위하여 블랭크 마스크 형성 시 레지스트막 코팅 전의 하드마스크막 표면에서의 불순물 이온을 분석한 결과(단위: ppb)이다.
F Cl SOx NOx NH4 Total
불순물 농도 10 8 6 5 9 38
하드마스크막 상의 불순물 이온은 상기 하드마스크막 위에 코팅되는 화학증폭형 레지스트의 강산(H+)을 중화시키고, 이로 인해 현상이 이루어지지 않아 최종적으로 결함의 형태를 나타낸다. 따라서, 이에 대한 불순물 분석 결과 총 불순물은 38 ppb로 기판 의존성이 우수한 결과를 나타내었다.
이후 상기의 불순물 이온 농도와 Scum과의 관계를 분석하기 위하여 50keV의 E-beam Writing을 실시하고, 110℃ 10분간 Post Exposure Baker를 실시하였다. 이후 THMA 2.38% Developer를 이용하여 레지스트막을 현상하였으며, 이후 하드마스크막을 Cl2, O2 및 He 가스를 이용하여 건식 식가하였다. 이 후 FE-SEM 장비인 히다찌사의 S-4800 장비를 이용하여 프로파일을 관측한 결과 스컴이 없는 우수한 결과를 나타내었다.
(비교예 4)
비교예 4는 상기 실시예 2에서 평가한 불순물 농도 및 RTP 처리에 따른 스컴 현상을 비교하기 위한 실험을 실시한 결과이다.
블랭크 마스크는 실시예 2와 동일하게 제조되었으나, RTP 표면 처리를 하지 않은 Sample과 RTP를 처리한 후 블랭크 마스크 패킹 박스에 보관한 후 열처리를 통해 표면 유기 오염을 가혹하게 한 3가지 Sample에 대하여 불순물 이온 분석을 아래의 표 4와 같이 실시하였다.
F Cl SOx NOx NH4 Total
실시예 2 10 8 6 5 9 38
No RTP 19 20 19 12 32 102
RTP & Box Packing 14 14 15 9 23 75
표 4는 RTP에 따른 하드마스크막의 불순물 이온 농도(단위: ppb)를 분석한 결과이다. 실험 결과 RTP 처리를 하지 않을 경우 총 불순물 이온량이 102 ppb를 나타내어 RTP 처리를 하였을 경우 대비 약 3배의 높은 이온 농도를 나타내었다. 그리고 RTP 처리 후에도 Box에 보관한 후 강제적으로 유기오염물을 흡착 시킨 결과 75 ppb를 나타내어 공기분자오염물이 표면 에 흡착되는 결과를 나타내었다.
상기의 결과를 바탕으로 실시예 2와 동일하게 리소그래피 공정을 통해 패턴을 형성한 후 발생한 스컴을 분석하여 보았다. 그 결과 RTP를 처리하지 않을 경우 70nm CD Size에서부터 풋팅과 같은 스컴 현상이 발생함을 확인할 수 있었으며, RTP 처리 후 Box 보관한 경우에는 풋팅과 같은 스컴 현상은 발생하지 않았다.
상기의 결과 하드마스크막 표면의 불순물 이온 농도가 100 ppb 이하로 제어되야 함을 확인할 수 있으며, RTP 처리를 통해 스컴 제어가 가능함을 알 수 있다.
10 : 투명기판
20 : 차광막
30 : 반사방지막
40 : 하드마스크막
100 : 본 발명에 의해 제조된 블랭크 마스크
200 : 본 발명에 의해 제조된 하드마스크용 블랭크 마스크

Claims (43)

  1. 투명기판;
    상기 투명기판 위에 금속막; 및
    상기 금속막 상에 형성되는 레지스트막;을 포함하며
    상기 금속막의 박막 조성비가 유효영역인 150mm2 영역내에서 깊이 방향 및 유효영역 내에서 5 at% 이내로 균등하고,
    상기 금속막은 표면 불순물 이온의 농도가 100 ppb 이하인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  2. 투명기판;
    상기 투명기판 위에 금속막;
    상기 금속막 위에 하드마스크막; 및
    상기 하드마스크막 상에 형성되는 레지스트막;을 포함하며,
    상기 하드마스크막의 박막 조성비가 유효영역이 150mm2 영역 내에서 깊이 방향 및 유효영역 내에서 5at% 이내로 균등하고,
    상기 금속막 및 하드마스크막은 표면 불순물 이온의 농도가 100 ppb 이하인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  3. 투명기판;
    상기 투명기판 위에 금속막;
    상기 금속막 위에 형성되는 하드마스크막; 및
    상기 하드마스크막 상에 형성되는 레지스트막;을 포함하며,
    상기 금속막 및 하드마스크막은 표면 불순물 이온의 농도가 100 ppb 이하이고,
    상기 금속막 및 하드마스크막 형성을 위한 스퍼터링 타겟의 조성비는 스퍼터 타겟의 95% 영역의 유효영역에서 조성비의 깊이방향 및 유효영역내에서 조성비의 비율이 10at% 이하로 균일한 조성비를 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크용 스퍼터링 타겟을 이용하여 제조된 블랭크 마스크.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속막 및 하드마스크막은 1 × 10-2 torr 이하의 고 진공상태에서, 급속 열처리 장치 (Rapid Thermal Process), 진공 핫 플레이트 (Hot-Plate), 진공 플라즈마 (Plsama) 및 HMDS 처리 중 하나 이상의 방법으로 표면처리된 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 표면 처리를 열처리를 이용할 시 200℃ ∼ 1000℃의 온도에서 진행하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속막은 1층 이상의 박막으로 이루어지고, 상기 박막은 실리사이드(Si), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 티탄늄(Ti), 텅스텐(W) 중 1종 이상의 물질 단독 또는 상기 물질의 산화물, 탄화물, 질화물, 산화탄화물, 산화질화물, 산화탄화질화물 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속막은 금속 또는 전이금속 : 실리콘(Si)이 1at% ∼ 30at% : 40at% ∼ 70at%의 조성비를 갖는 스퍼터 타겟을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속막은 차광막 및 반사방지막을 포함하며, 상기 차광막은 노광 파장에 대해 2.5 이상의 소멸계수(k)를 가지며, 상기 반사방지막은 2.0 이하의 소멸계수(k)를 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속막은 200Å ∼ 550Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투명기판과 금속막 사이에 위상반전막 및 식각저지막 중 하나 이상의 막이 구비된 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 위상반전막은 금속 또는 전이금속을 포함하며, 상기 금속 또는 전이금속은 5at% ∼ 15at% 함유된 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  12. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 크롬 (Cr), 몰리브데늄(Mo), 탄탈륨(Ta), 실리콘(Si), 및 텅스텐(W)중 1종 이상의 물질 단독 또는 상기 물질의 산화물, 탄화물, 질화물, 산화탄화물, 산화질화물, 산화탄화질화물 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  13. 삭제
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속막 및 하드마스크막은 오존수 세정 후, 표면 거칠기의 균일성이 유효 영역인 150mm2 내에서 0.1nmRa 이하인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  15. 제 4 항에 있어서,
    상기 금속막 및 하드마스크막은 표면 처리에 의해 초순수에 대한 박막의 접촉각(Contact Angle) 값이 유효영역인 150mm2 내에서 30 ~ 45° 이내인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속막 및 하드마스크막은 5ppm ∼ 100ppm의 오존수에 1 시간 침지 후, 투과율 및 반사율 변화가 노광파장에서 2% 이하인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
KR1020100024729A 2009-10-22 2010-03-19 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법 KR101685645B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20090100941 2009-10-22
KR1020090100941 2009-10-22

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110044123A KR20110044123A (ko) 2011-04-28
KR101685645B1 true KR101685645B1 (ko) 2016-12-12

Family

ID=44049041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100024729A KR101685645B1 (ko) 2009-10-22 2010-03-19 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101685645B1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101844134B1 (ko) 2015-03-27 2018-03-30 주식회사 엘지화학 전도성 구조체, 이의 제조방법 및 전도성 구조체를 포함하는 전극
CN114609856A (zh) * 2016-08-26 2022-06-10 Hoya株式会社 掩模坯料、转印用掩模及半导体器件的制造方法
KR102402742B1 (ko) 2021-04-30 2022-05-26 에스케이씨솔믹스 주식회사 포토마스크 블랭크 및 이를 이용한 포토마스크
KR102392332B1 (ko) 2021-06-08 2022-04-28 에스케이씨솔믹스 주식회사 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크
KR102435818B1 (ko) * 2021-09-03 2022-08-23 에스케이씨솔믹스 주식회사 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101471358B1 (ko) * 2007-03-12 2014-12-10 주식회사 에스앤에스텍 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 하프톤형 위상반전포토마스크 및 그의 제조방법
KR20090087153A (ko) * 2008-02-12 2009-08-17 주식회사 에스앤에스텍 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110044123A (ko) 2011-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10989999B2 (en) Halftone phase shift mask blank and halftone phase shift mask
KR101699574B1 (ko) Ｅｕｖ 리소그래피용 반사층이 형성된 기판, ｅｕｖ 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크, ｅｕｖ 리소그래피용 반사형 마스크, 및 그 반사층이 형성된 기판의 제조 방법
KR101504557B1 (ko) 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토 마스크
KR101625382B1 (ko) 극자외선용 반사형 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법
TWI671585B (zh) 相移空白罩幕以及相移光罩
KR101617727B1 (ko) 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크
WO2010050518A1 (ja) Ｅｕｖリソグラフィ用反射型マスクブランク
KR101506888B1 (ko) 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR101685645B1 (ko) 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법
KR101471358B1 (ko) 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 하프톤형 위상반전포토마스크 및 그의 제조방법
KR20170043858A (ko) 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토 마스크
KR20070114025A (ko) 블랭크 마스크 및 블랭크 마스크 제조 방법
KR20180127190A (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR20110016739A (ko) 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조방법
KR101323578B1 (ko) 포토마스크 블랭크, 바이너리 포토마스크 및 위상반전 포토마스크
KR101439877B1 (ko) 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크
KR20090087153A (ko) 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의제조방법
KR101579843B1 (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR20120057488A (ko) 포토마스크 블랭크의 제조방법과 포토마스크 블랭크와 포토마스크
KR101567058B1 (ko) 위상 반전 블랭크 마스크 및 포토마스크
KR20210126508A (ko) 반사형 마스크 블랭크, 그의 제조 방법 및 반사형 마스크
KR101670348B1 (ko) 위상반전 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제작되는 포토마스크
KR102475672B1 (ko) 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크
KR20180126810A (ko) 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법
US11774845B2 (en) Photomask blank, and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191204

Year of fee payment: 4