KR101926590B1 - 포토 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토 마스크를 제공한다. 상기 포토 마스크는 투명기판; 상기 투명기판의 일 면 상에 형성되며 크롬으로 이루어진 패턴부; 및 상기 투명기판의 일 면 상에 전면적으로 형성되는 필터막을 포함한다. 본 발명에 따르면, 특정 파장대의 광 예컨대, 365nm 미만 파장을 필터링하는 필터막을 포토 마스크의 패턴부가 형성된 면에 전면적으로 형성하여 기존 펠리클을 대체할 수 있다. 또한, 이러한 필터막의 필터링 특성으로 인해 개구율을 향상시켜 노광기의 한계 해상력 이상의 미세 패턴을 구현할 수 있다.

Description

포토 마스크{Photo mask}
본 발명은 포토 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, 일정 파장의 광을 투과시키는 투광기판(110) 위에 위상반전막패턴(120)이 배치된다. 위상반전막패턴(120)은 투과되는 광의 위상을, 예컨대 180도 반전시킨다. 위상반전마스크의 메인패턴이 배치되는 메인패턴영역에서는 위상반전막패턴(120)이 노출되지만, 메인패턴영역을 둘러싸는 프레임영역은 광차단막패턴(130)이 위상반전막패턴(120) 위에 배치되며, 따라서 이 영역에서는 광이 투과되지 못한다.
도 2는 도 1의 위상반전마스크에 펠리클이 장착된 구조를 나타내 보인 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 펠리클(200)은 위상반전마스크의 프레임영역에 있는 광차단막패턴(120)을 따라 위상반전마스크의 상부면을 덮도록 배치된다. 이와 같은 펠리클(200)은 외부의 오염원으로부터 위상반전마스크가 영향을 받지 않도록 한다.
상기 위상반전마스크의 배면에, 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이 광을 조사시키면, 투광기판(110)이 노출된 영역에서는 광이 그대로 투과되는 반면에, 위상반전막패턴(120)이 노출된 영역에서는 광이 180도 위상이 반전되어 투과된다. 또한 광차단막패턴(130)이 배치되는 프레임영역에서는 광이 투과되지 못한다.
이와 같이 현재 사용되고 있는 펠리클은 포토마스크의 보호막으로 부착되어 판매되고 있으나, 사용량에 따라 펠리클 막처짐 및 시프트(shift) 현상 등과 같이 펠리클로 인한 문제점이 발생하고 있다. 종래에는 이러한 문제점을 해결하는데 비용 및 시간이 많이 소요되어 비용 및 시간의 로스(loss)가 있었다.
따라서 본 발명의 한 목적은 상기한 선행기술의 제반 문제점을 감안하여 특정 파장을 갖는 광을 필터링할 수 있는 포토 마스크를 제공하는 데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크는 투명기판; 상기 투명기판의 일 면 상에 형성되며 크롬으로 이루어진 패턴부; 및 상기 투명기판의 일 면 상에 전면적으로 형성되는 필터막을 포함한다.
상기 패턴부는 조사 광을 차단하는 차광 패턴부; 및 상기 조사 광의 위상을 반전시키는 위상반전 패턴부를 포함할 수 있다.
상기 필터막은 특정 파장을 갖는 광을 통과시키며 나머지 파장대의 광을 차단할 수 있다. 상기 특정 파장은 365 nm일 수 있다.
상기 필터막의 재료는 조사 광의 반사를 방지하는 물질을 포함할 수 있다.
상기 포토 마스크는 상기 필터막 상에 형성되며 광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 더 포함할 수 있다.
상기 반사 방지막은 산소, 질소 중 적어도 하나를 포함하는 몰리브덴 실리사이드 화합물로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 특정 파장대의 광 예컨대, 365nm 미만 파장을 필터링하는 필터막을 포토 마스크의 패턴부가 형성된 면에 전면적으로 형성하여 기존 펠리클을 대체할 수 있다. 또한, 이러한 필터막의 필터링 특성으로 인해 개구율을 향상시켜 노광기의 한계 해상력 이상의 미세 패턴을 구현할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 위상반전 마스크의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 위상반전마스크에 펠리클이 장착된 구조를 나타내 보인 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크를 나타내는 단면도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
이하, 본 발명에 따른 포토 마스크에 관하여 도면을 참조하여 좀 더 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크는 투명기판(210), 상기 투명기판(210)의 일 면 상에 형성된 패턴부, 및 상기 투명기판의 일 면 상에 전면적으로 형성되는 필터막(310)을 포함한다.
투명기판(210)은 입사된 광을 모두 투과시키며, 석영(Quartz)으로 구성된 유리기판을 포함한다.
상기 패턴부는 조사 광을 차단하는 차광 패턴부(230) 및 상기 조사 광을 조사 광의 위상을 반전시키는 위상반전 패턴부(220)를 포함한다. 위상반전 패턴부(220) 및 차광 패턴부(230)는 크롬(Cr) 또는 크롬 화합물로 형성될 수 있다.
위상반전 패턴부(220) 또는 차광 패턴부(230)이 크롬(Cr) 화합물로 형성되는 경우, 크롬 화합물은 질화크롬(CrN), 산화크롬(CrO), 탄화크롬(CrC), 탄화산화크롬(CrCO), 탄화질화크롬(CrCN), 산화질화크롬(CrON), 탄화산화질화크롬(CrCON), 불화크롬(CrF), 불화질화크롬(CrNF), 불산화크롬(CrOF), 불탄화크롬(CrCF), 불탄화질화크롬(CrCNF), 불산화질화크롬(CrONF), 불탄화산화질화크롬(CrCONF) 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 필터막(310)은 특정 파장의 광을 통과시키며 나머지 파장대의 광을 차단한다. 근래, LCD 또는 반도체 제조시 포토리소그래피 공정에서 G-선(파장 436㎚) 및 I-선(파장 365㎚)을 포함하는 복합 파장의 조사 광이 사용되고 있다. 포토 마스크를 이용하여 형성되는 패턴의 해상도를 높이기 위해 또는 미세 패턴을 구현하기 위해 필터막(310)은 복합 파장의 조사 광에 대해 특정 파장의 광만을 투과시키는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 필터막(310)는 I-선의 광을 투과시키고 나머지 파장대의 광을 필터링할 수 있다. 즉, 필터막(310)는 365nm 파장의 광을 투과시키고 나머지 파장대의 광을 차단 또는 필터링한다. 그러므로, 필터막(310)은 특정 대역의 광을 통과시키는 대역 통과 필터(Band Pass Filter)의 특성을 나타낸다. 이를 위해 필터막(310)은 특정 대역의 광을 통과시키는 물질로 형성된다. 즉, 필터막(330)은 대역 통과 필터의 특성을 나타내는 물질로 형성될 수 있다.
또한, 필터막(310)은 반사방지(Anti-Reflection)막으로서 기능하도록 설계된다. 일반적으로 반사방지막은 광의 반사를 줄여서 광의 조사 효율을 높이는 위한 필름이다. 반사방지막은 입사되는 광이 굴절률이 다른 두 매체 사이의 계면에서 반사되지 않고 투과 또는 흡수되도록 한다. 또한, 필터막(310)은 포토 마스크의 투과율에 영향을 주지 않기 위해 90% 이상의 고투과율의 광 특성을 갖는다.
필터막(310)의 재료는 조사 광의 반사를 방지하는 물질을 포함할 수 있다. 예컨대, 필터막(310)의 재료는 산소, 질소 중 적어도 하나를 포함하는 몰리브덴 실리사이드 화합물을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따라, 필터막(310)은 특정 파장 대역의 광만을 통과시키며, 반사방지막으로 기능한다. 이러한 필터막(310)은 상기 투명기판(210)의 일 면 상에 전면적으로 형성되므로, 기존의 펠리클(pellicle)을 대체할 수 있다. 구체적으로, 필터막(310)은 위상반전 패턴부(220) 및 차광 패턴부(230)가 형성된 투명 기판(210)의 일 면 상에 전면적으로 형성되기 때문에, 기존 펠리클과 유사하게 패턴부들(220,230)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크는 투명기판(210), 상기 투명기판(210)의 일 면 상에 형성된 패턴부, 상기 투명기판의 일 면 상에 전면적으로 형성되는 필터막(330) 및 반사방지막(340)을 포함한다.
상기 패턴부는 조사 광을 차단하는 차광 패턴부(230) 및 상기 조사 광을 조사 광의 위상을 반전시키는 위상반전 패턴부(220)를 포함한다.
상기 필터막(330)은 특정 파장의 광을 통과시키며 나머지 파장대의 광을 차단한다. 이를 위해 필터막(330)은 특정 대역의 광을 통과시키는 물질로 형성된다. 즉, 필터막(330)은 대역 통과 필터의 특성을 나타내는 물질로 형성될 수 있다.
필터막(330) 상에 반사방지(Anti-Reflection)막(340)이 형성되어 있다. 반사 방지막(340)은 산소, 질소 중 적어도 하나를 포함하는 몰리브덴 실리사이드 화합물로 형성될 수 있다. 반사방지막(340)은 필터막(330) 상에 상기 몰리브덴 실리사이드 화합물을 스퍼터링 방식으로 증착함으로써 형성될 수 있다.
본 발명에 있어서 산소, 질소 중 적어도 하나를 포함하는 몰리브덴 실리사이드 화합물로 이루어진 반사방지막의 재료로는 MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 내약품성, 내열성의 관점에서는 MoSiO, MoSiON 이 바람직하고, 블랭크스 결함 품질의 관점에서는 MoSiON 이 바람직하다.
반사방지막인 MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN 등에서는 Mo를 많게 하면 내세정성, 특히 알칼리(암모니아수 등) 또는 온수에 대한 내성이 작아진다. 이 관점에서는, 반사방지층인 MoSiON, MoSiO, MoSiN, MoSiOC, MoSiOCN 등에서는 Mo를 최대한 줄이는 것이 바람직하다.
여기에서, 반사방지막(340)은 포토 마스크의 투과율에 영향을 주지 않기 위해 90% 이상의 고투과율의 광 특성을 갖는다.
본 실시예에 따라, 필터막(330)이 상기 투명기판(210)의 일 면 상에 전면적으로 형성되고, 반사방지막(340)이 필터막(330) 상에 형성되므로, 기존의 펠리클(pellicle)과 같이, 펠리클이 패턴부들(220,230)을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 특정 파장대의 광 예컨대, 365nm 미만 파장을 필터링하는 필터막을 포토 마스크의 패턴부가 형성된 면에 전면적으로 형성하여 기존 펠리클을 대체할 수 있다. 또한, 이러한 필터막의 필터링 특성으로 인해 개구율을 향상시켜 노광기의 한계 해상력 이상의 미세 패턴을 구현할 수 있다.
한편 상기 실시예에는 포토 마스크가 위상반전 마스크인 경우에 한정하여 설명하였지만, 다른 포토 마스크에도 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
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.
210: 투명기판 220: 차광 패턴부
230: 차광 패턴부 310, 330: 필터막
340: 반사방지막

Claims (10)

  1. 투명기판;
    상기 투명기판의 일면 상에 배치되며 조사 광의 위상을 반전시키는 위상반전 패턴부;
    상기 투명기판의 일면 상에서 상기 위상반전 패턴부와 이격하여 배치되며 상기 조사 광을 차단하는 차광 패턴부; 및
    상기 투명기판의 일면 상에 전면적으로 배치되며 미리 결정된 특정 파장 대역의 광을 투과시키는 필터막을 포함하고,
    상기 위상반전 패턴부 및 상기 차광 패턴부는 크롬(Cr)을 포함하며 상기 투명기판의 일면과 직접 접촉하고,
    상기 필터막은, 상기 위상반전 패턴부 및 상기 차광 패턴부 각각의 전면과 상기 투명기판의 일면을 감싸며 배치되고, 상기 위상반전 패턴부의 측면, 상기 위상반전 패턴부의 상면, 상기 차광 패턴부의 측면, 상기 차광 패턴부의 상면, 상기 위상반전 패턴부와 상기 차광 패턴부가 이격하여 노출된 상기 투명기판의 일면과 직접 접촉하고,
    상기 투명기판의 일면, 상기 위상반전 패턴부의 바닥면 및 상기 차광 패턴부의 바닥면은 동일 평면 상에 배치되는 포토 마스크.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터막은 상기 특정 파장 대역의 광을 제외한 나머지 파장대의 광을 차단하는 포토 마스크.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 특정 파장 대역은 365 nm인 포토 마스크.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터막의 재료는 상기 조사 광의 반사를 방지하는 물질을 포함하는 포토 마스크.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 필터막 상에 형성되며 광의 반사를 방지하는 반사 방지막을 더 포함하는 포토 마스크.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 반사 방지막은 산소, 질소 중 적어도 하나를 포함하는 몰리브덴 실리사이드 화합물로 형성되는 포토 마스크.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 반사 방지막은, 상기 필터막의 상면과 직접 접촉하며 상기 필터막의 상면 전체를 감싸며 배치되고, 상기 필터막에 의해 상기 투명기판, 상기 위상반전 패턴부 및 상기 차광 패턴부와 이격하여 배치되는 포토 마스크.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 반사 방지막은 상기 필터막과 대응되는 형상을 가지는 포토 마스크.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 필터막 및 상기 반사 방지막 각각의 광투과율은 90% 이상인 포토 마스크.
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