KR101916300B1 - 위상반전 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상반전 마스크를 제공한다. 상기 위상반전 마스크는 투명기판; 조사 광의 위상을 반전시키는 위상반전층; 및 상기 위상반전층 상에 위치하며, Cr, Ta, Ni 및 ITO 중 하나 또는 2이상의 물질로 형성된 제1 I라인 커팅층을 포함한다. 그에 따라, LCD 공정에 적합한 위상반전 마스크를 제공할 수 있다.

Description

위상반전 마스크{Phase Shift Mask}

본 발명은 위상반전 마스크에 관한 것이다.

반도체 공정, LCD 공정 등에는 포토리소그래피(Photolithography) 공정이 사용되고 있다. 포토리소그래피 공정은 마스크 상에 설계된 패턴을 웨이퍼 상에 구현하는 기술로서, 패턴이 형성된 마스크를 통하여 특정한 파장을 갖고 있는 빛을 광감응제(Photo Resist, 이하 PR)가 도포되어 있는 웨이퍼 상에 노광시켜 광화학 반응이 일어나게 하며, 현상 공정시 화학반응에 의해 패턴이 형성된다. 이러한 포토리소그래피 공정에서 미세 선폭을 달성하기 위해 위상반전마스크가 사용되고 있다.

위상반전마스크는 간섭 또는 부분간섭 광의 간섭을 이용하여 원하는 크기의 패턴을 형성하여 해상도, 초점 심도 등을 증가시킨다.

도 1은 종래 기술에 따른 위상반전 마스크의 구조를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 위상반전 마스크는 투명기판(100), 차광패턴(200), 위상반전 패턴(300)을 포함한다. 또한, 위상반전 마스크는 광광 투과율 조절부재(400)을 포함할 수 있다. 차광패턴(200)은 상기 투명기판(100) 상에 위치하여 광이 상기 투명기판(100)으로 입사되는 것을 차단하며, 상기 투명기판(100)을 부분적으로 노출한다. 위상반전 패턴(300)을 상기 노출된 상기 투명기판의 상면에 위치하며, 입사된 광의 위상을 변화시킨다. 광광 투과율 조절부재(400)는 위상반전 패턴(300)에 대한 광 투과율을 조절한다

이러한 위상반전 마스크는 현재 LCD 제조 공정에도 사용되고 있지만, 반도체와 그 특성이 다른 LCD 전용으로 사용될 수 있는 위상반전 마스크는 거의 개발되지 않고 있다.

특히, 일반적으로 반도체 제조시 포토리소그래피 공정에서는 패턴 형성을 위한 조사 광원으로 248nm의 파장을 갖는 불화크립톤(KrF) 엑시머 레이저, 193nm의 파장을 갖는 불화아르곤(ArF) 엑시머 레이저에서와 같은 단파장 광의 사용이 일반화되고 있는 경향이다. 그리고, LCD 제조시 포토리소그래피 공정에서는 G-선(파장 436㎚) 및 I선(파장 365㎚)을 포함하는 복합 파장의 조사 광이 사용되고 있다.

도 2는 금속에 광을 노광한 경우 광의 파장에 따른 광 투과율을 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 금속은 광의 파장에 따라 다른 광 투과율을 나타내는데, 이러한 특징은 금속이 갖고 있는 본연의 특성이다. 한가지 물질로 두가지 특성을 함께 구현할 순 없다. 여기서 말한 두가지 특성이란. 365nm 를 기준으로 전/후 Flat한 모양인지, 기울기 Curve가 큰 물질인지를 말한다. 노광에 영향을 끼치기 위해서는 Flat한 형태의 투과특성이 필요하다. 하지만, 노광에 영향을 끼치지 않는 365nm이하의 급에서는 Noise로 작용하지 않게 하기 위해서는 투과가 되지 않는 것이 좋다.

이런 두가지 특성을 모두 구현하기 위해 기존 패턴에 365nm 이상에서는 노광에 영향을 끼치지 않기 위해 70% 이상의 광 투과율이 필요하며 365nm이하에서는 광 투과율이 급격히 감소하는 형태의 막 특성이 요구된다.

따라서 본 발명의 한 목적은 상기한 선행기술의 제반 문제점을 감안하여 365 nm 이하의 파장을 갖는 광을 필터링할 수 있는 위상반전 마스크를 제공하는 데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 위상반전 마스크는 투명기판; 조사 광의 위상을 반전시키는 위상반전층; 및 상기 위상반전층 상에 위치하며, Cr, Ta, Ni 및 ITO 중 하나 또는 2이상의 물질로 형성된 제1 I라인 커팅층을 포함한다.

상기 위상반전 마스크는 상기 조사 광을 차단하는 차광층; 및 상기 차광층 상에 형성된 제2 I라인 커팅층을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 또는 제2 I라인 커팅층은 스퍼터링 방법에 따라 O2, N2, CO2 또는 Ar의 분위기에서 상기 위상반전층 또는 상기 차광층 상에 증착될 수 있다.

상기 제1 또는 제2 I라인 커팅층은 365 nm 미만의 파장을 갖는 광을 70% 미만의 광 투과율로 투과시킬 수 있다.

상기 제1 또는 제2 I라인 커팅층은 300 내지 360 nm의 파장을 갖는 광의 평균 광 투과율이 365 내지 436 nm의 파장을 갖는 광의 평균 광 투과율보다 10% 낮도록 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 365nm 미만 파장을 필터링함으로써 개구율을 향상시켜 노광기의 한계 해상력 이상의 미세 패턴을 구현할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 I라인 커팅층은 노광시 발생할 수 있는 Bias를 감소시켜 미세 패턴을 구현한다.

도 1은 종래 기술에 따른 위상반전 마스크의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 금속에 광을 노광한 경우 광의 파장에 따른 광 투과율을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 위상반전 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위상반전 마스크를 이용하여 기판 또는 웨이퍼 상에 패턴이 형성되는 경우를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 I라인 커팅층이 그 재료에 따라 어떠한 광 투과율을 나타내는 지를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 성능을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 위상반전 마스크는 투명기판; 상기 투명 기판 상에 형성된 위상반전층; 및 상기 위상반전층 상에 위치하며, Cr, Ta, Ni 및 ITO 중 하나 또는 2이상의 물질로 형성된 I라인 커팅층을 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 위상반전 마스크에 관하여 도면을 참조하여 좀 더 자세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 위상반전 마스크를 나타내는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 위상반전 마스크는 조사 광을 투과시키는 투명기판(110), 상기 투명 기판 상에 형성된 위상반전층(130) 및 상기 위상반전층(130) 상에 위치하며, Cr, Ta, Ni 및 ITO 중 하나 또는 2이상의 물질로 형성된 I라인 커팅층(140)을 포함한다. 또한, 위상반전 마스크는 조사 광을 차단하는 차광층(120) 및 차광층(120) 상에 형성된 다른 I라인 커팅층(142)을 포함한다.

투명기판(510)은 입사된 광을 모두 투과시키며, 석영(Quartz)으로 구성된 유리기판을 포함한다.

구체적으로, 제1 및 제2 I라인 커팅층(140,142)은 O2, N2, CO2 또는 Ar의 분위기에서 Cr, Ta, Ni 및 ITO 중 하나 또는 2이상의 물질이 상기 위상반전층 상에 증착됨으로써 형성된다. 그에 따라, 제1 및 제2 I라인 커팅층(140,142)은 CrO, TaON, NiO 및 ITO 중 어느 하나의 물질로 이루어진다. 상기 제1 및 제2 I라인 커팅층(140,142)은 투명기판(510) 상에 위상반전층(130) 및 차광층(120)이 형성된 후 동시에 형성될 수 있다.

제1 및 제2 I라인 커팅층(140, 142)은 365 nm 미만의 파장을 갖는 광을 70% 미만의 광 투과율로 투과시킨다. 또한, I라인 커팅층(140, 142)은 365 nm 이상의 파장을 갖는 광을 70% 이상의 광 투과율로 투과시킨다. 또한, 제1 또는 제2 I라인 커팅층(140,142)은 300 내지 360 nm의 파장을 갖는 광의 평균 광 투과율이 365 내지 436 nm의 파장을 갖는 광의 평균 광 투과율보다 10% 낮도록 형성된다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위상반전 마스크를 이용하여 기판 또는 웨이퍼 상에 패턴이 형성되는 경우를 도식적으로 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 조사되는 광은 위상반전 마스크(100)를 통해 기판 또는 웨이퍼(210) 상에 조사된다. 그에 따라, 기판 또는 웨이퍼(210) 상에 형성된 포토레지스트층이 위상반전 마스크(100)의 차광층(120) 및 위상반전층(130)의 패턴에 따라 감광된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제1 및 제2 I라인 커팅층(140,142)가 각각 형성된 차광층(120) 및 위상반전층(130)에 대응한 포토레지스트층의 부분들(220,222)은 위상반전 마스크(100)의 차광층(120) 및 위상반전층(130)과 동일한 폭을 갖는다. 반면, 본 발명에 따른 I라인 커팅층이 형성되지 않은 차광층(120)에 대응한 포토레지스트층의 부분(224)은 해당 차광층(120)보다 큰 폭을 갖는다.

도 5는 본 발명에 따른 I라인 커팅층이 그 재료에 따라 어떠한 광 투과율을 나타내는 지를 나타낸다. 도 5(a)는 I라인 커팅층의 재료에 따른 광 투과율을 표로 나타낸 도면이고, 도 5(b)는 I라인 커팅층의 재료에 따른 광 투과율을 그래프로 나타낸 도면이다.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 I라인 커팅층은 CrO, TaON, NiO 및 ITO 중 어느 하나의 물질로 이루어진다. I라인 커팅층은 365nm에서 70%을 초과하는 광 투과율을 나타내며, 300nm에서는 70% 보다 낮은 광 투과율을 나타낸다. CrO, TaON, NiO 및 ITO 중 ITO가 가장 좋은 투과 특성을 나타내었다(도 5(b)의 실선). 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 365nm의 파장 미만에서 가장 낮은 광 투과율을 내고 있다. 따라서, I라인 커팅층은 바람직하게 ITO로 형성된다.

도 6은 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 성능을 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 마스크의 크기에 대비하여 완성된 패턴의 크기가 종래보다 대략 3 ~ 4 ㎛이 감소함을 알 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

110: 투명기판
120: 차광층
130: 위상반전층
140, 142: I라인 커팅층

Claims (6)

1. 투명기판;
   상기 투명기판 상에 배치된 조사 광의 위상을 반전시키는 위상반전층;
   상기 투명기판 상에 배치된 조사 광을 차단하는 차광층; 및
   상기 위상반전층 상에 형성된 제1 I라인 커팅층 및 상기 차광층 상에 형성된 제2 I라인 커팅층을 포함하는 I라인 커팅층;을 포함하고,
   상기 위상반전층 및 상기 차광층은 상기 투명기판 상에서 서로 이격되어 배치되고,
   상기 제1 I라인 커팅층 및 상기 제2 I라인 커팅층은 서로 동일한 물질을 포함하며, 상기 I라인 커팅층은 CrO, TaON, NiO 및 ITO 중 어느 하나의 물질을 포함하는,
   위상반전 마스크.
2. 제1항에 있어서,
   상기 투명기판은 유리기판을 포함하는, 위상반전 마스크.
3. 청구항 1 에 있어서,
   상기 I라인 커팅층은 상기 위상반전층 및 상기 차광층 중의 어느 하나보다 낮은 두께로 형성되는 증착막인 것을 포함하는, 위상반전 마스크.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 또는 제2 I라인 커팅층은 365 nm 미만의 파장을 갖는 광을 70% 미만의 광 투과율로 투과시키는 위상반전 마스크.
5. 청구항 1 에 있어서,
   상기 제1 또는 제2 I라인 커팅층은 300 내지 360 nm의 파장을 갖는 광의 평균 광 투과율이 365 내지 436 nm의 파장을 갖는 광의 평균 광 투과율보다 10% 낮도록 형성되는 위상반전 마스크.
6. 청구항 1에 있어서,상기 위상반전층은 상기 차광층과 동일한 폭을 가지는 것을 포함하는, 위상반전 마스크.

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