KR101926595B1 - 포토 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토 마스크를 제공한다. 상기 포토 마스크는 투명기판; 상기 투명기판 상에 형성된 패턴부; 및 상기 투명기판 상에 형성되며 광의 집중이나 분산을 제공하는 투광부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 포토 마스크의 투명기판 상에 광의 집중이나 분산을 제공하는 투광부를 형성함으로써 간단한 구조로 미세 패턴의 구현을 용이하게 하는 포토 마스크를 제공할 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 위상반전 마스크가 사용되고 있다.
위상반전 마스크는 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(10), 차광패턴(20), 위상반전 패턴(30)을 포함한다. 또한, 위상반전 마스크는 광 투과율 조절부재(40)을 포함할 수 있다. 차광패턴(20)은 상기 투명기판(10) 상에 위치하여 광이 상기 투명기판(10)으로 입사되는 것을 차단하며, 상기 투명기판(10)을 부분적으로 노출한다. 위상반전 패턴(30)을 상기 노출된 상기 투명기판의 상면에 위치하며, 입사된 광의 위상을 변화시킨다. 광 투과율 조절부재(40)는 위상반전 패턴(30)에 대한 광 투과율을 조절한다.
이와 같이, 종래에는 포토 마스크는 광 투과율 조절부재(40)와 같이 미세 패턴을 구현하기 위한 구성요소를 포함하였다. 그러나, 이러한 미세 패턴을 구현하기 위한 구성요소를 포토 마스크 상에 구현하는 것이 복잡한 공정을 요구하였다.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 선행기술의 제반 문제점을 감안하여 간단한 구조로 미세 패턴의 구현을 용이하게 하는 포토 마스크를 제공하는 데에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크는 투명기판; 상기 투명기판 상에 형성된 패턴부; 및 상기 투명기판 상에 형성되며 광의 집중이나 분산을 제공하는 투광부를 포함한다.
상기 투광부는 렌즈 형상을 가질 수 있다.
상기 렌즈 형상은 볼록 렌즈, 오목 렌즈 및 비구면 렌즈중 어느 하나의 형상일 수 있다.
상기 투광부는 고투과율 물질로 형성될 수 있다.
상기 투광부는 폴리머계열 물질로 형성될 수 있다.
상기 투광부는 상기 금속 산화물로 형성될 수 있다.
상기 패턴부는 조사 광을 차단하는 차광 패턴부 및 상기 조사 광의 위상을 반전시키는 위상반전 패턴부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 포토 마스크의 투명기판 상에 광의 집중이나 분산을 제공하는 투광부를 형성함으로써 간단한 구조로 미세 패턴의 구현을 용이하게 하는 포토 마스크를 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 위상반전 마스크의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 포토 마스크를 이용하여 기판 또는 웨이퍼 상에 패턴이 형성되는 경우를 도식적으로 나타낸 도면이다.
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 2는 본 발명의 일실시예에 따른 포토 마스크를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크(100)는 투명기판(110), 상기 투명기판(110) 상에 형성된 패턴부, 및 투명기판(110) 상에 형성되며 광의 집중이나 분산을 제공하는 투광부(140)를 포함한다.
투명기판(210)은 입사된 광을 모두 투과시키며, 석영(Quartz)으로 구성된 유리기판을 포함한다.
상기 패턴부는 조사 광을 차단하는 차광 패턴부(130) 및 상기 조사 광을 조사 광의 위상을 반전시키는 위상반전 패턴부(120)를 포함한다. 위상반전 패턴부(120) 및 차광 패턴부(130)는 크롬(Cr) 또는 크롬 화합물로 형성될 수 있다.
위상반전 패턴부(120) 또는 차광 패턴부(130)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 투광부(140)는 투명기판(110) 상에 형성되며 광을 집중하거나 분산시킨다. 이를 위해 투광부(140)는 렌즈 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서 렌즈 형상은 볼록 렌즈 형상을 포함한다. 다른 실시예들에서는 렌즈 형상은 오목 렌즈 형상, 비구면 렌즈 형상 등을 가질 수 있다. 본 발명에서 렌즈 형상은 이에 한정되지 않고 당업자에게 자명한 어떠한 렌즈 형상도 가능하다.
도 3은 도 2의 포토 마스크를 이용하여 기판 또는 웨이퍼 상에 패턴이 형성되는 경우를 도식적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 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 차광 패턴부(130) 및 위상반전 패턴부(120)의 패턴에 따라 감광된다. 그에 따라, 기판 또는 웨이퍼(210) 상에 원하는 패턴(220)이 형성된다. 본 실시예에서는 투광부(140)가 볼록 렌즈 형상을 가지므로, 투광부(140)는 자신을 투과하는 광을 도 3에서 점선으로 나타난 바와 같이 미리 결정된 영역으로 집중시킨다.
그에 따라, 투광부(140)를 투과한 광이 도달하는 포토레지스트층의 광 노출 영역이 기존 투광부(140)가 없는 경우 광이 투명기판(110)을 투과해 도달하는 포토레지스트층의 광 노출 영역보다 작다. 이 경우, 투광부(140)의 볼록 렌즈의 곡률 또는 곡률 반경을 조절함으로써 광 노출 영역의 크기를 조절할 수 있다. 이는 투광부(140)가 다른 렌즈 형상을 갖는 경우에도 적용될 수 있다. 이렇게 하여, 투광부(140)는 기판 또는 웨이퍼(210) 상에 형성되는 패턴(220)의 크기를 용이하게 조절할 수 있으며, 이는 미세 패턴의 구현을 용이하게 한다.
이러한 투광부(140)에는 반사방지(Anti-Reflection)막(도시 생략)이 형성될 수 있다. 반사 방지막은 산소, 질소 중 적어도 하나를 포함하는 몰리브덴 실리사이드 화합물로 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.
반사방지막은 투광부(140) 상에 상기 몰리브덴 실리사이드 화합물을 스퍼터링 방식으로 증착함으로써 형성될 수 있다. 여기에서, 반사방지막(340)은 포토 마스크의 투과율에 영향을 주지 않기 위해 90% 이상의 고투과율의 광 특성을 갖는다.
상기 투광부는 고투과율 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 투광부는 폴리머 계열 물질이나, 금속 산화물로 형성될 수 있다.
폴리머 계열의 물질은 아크릴계 폴리머, 실리콘계 폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐에테르, 아세트산비닐/염화비닐코폴리머, 변성 폴리올레핀, 에폭시계, 불소계, 천연 고무, 합성 고무 등의 고무계 등의 폴리머를 베이스 폴리머로 하는 것을 적절히 선택하여 사용할 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.
110: 투명기판
120: 위상반전 패턴부
130: 차광 패턴부
140: 투광부

Claims (7)

  1. 광이 입사하는 일면 및 상기 광을 투과하여 방출하는 상기 일면과 대향하는 타면을 포함하는 투명기판;
    상기 투명기판의 타면 상에 형성된 조사 광을 차단하는 차광 패턴부;
    상기 투명기판의 타면 상에 상기 차광 패턴부와 이격하여 형성된 상기 조사 광의 위상을 반전시키는 위상반전 패턴부; 및
    상기 투명기판의 타면 상에 형성되며 광의 집중을 제공하는 볼록 렌즈 형상을 갖는 투광부;를 포함하고,
    상기 투광부는 상기 차광 패턴부와 상기 위상반전 패턴부 사이에 배치되며, 상기 차광 패턴부와 상기 위상반전 패턴부 사이의 이격거리는 상기 투광부의 폭과 대응되는 것을 포함하는, 포토 마스크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 투광부는 폴리머 물질 또는 금속산화물을 포함하는 고투과율 물질로 형성되는 포토 마스크.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 투광부에는 반사방지막이 형성되고,
    상기 반사방지막은 산소, 질소 중 적어도 하나를 포함하는 몰리브덴 실리사이드 화합물로 형성되는 포토 마스크.
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