KR102106256B1 - 포토 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

포토 마스크가 제공된다. 포토 마스크는, 투명 기판, 상기 기판 상에 형성된 마스크 패턴 및 상기 마스크 패턴의 양 측벽을 덮는 보호막 패턴을 포함하되, 상기 보호막 패턴의 상면은 노출된다.

Description

포토 마스크 및 그 제조 방법 {A PHOTOMASK AND METHODS OF MANUFACTURING THE PHOTOMASK}
본 발명은 포토 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 제조를 위한 노광 공정 등에 사용되는 포토마스크는 재생 공정을 거쳐 반복적인 재사용이 가능하다. 상기 재생 공정은 상기 포토마스크 보호에 사용되는 펠리클(pellicle)을 제거하고 다시 펠리클을 부착하는 리펠리클(repellicle) 공정을 포함한다.
그러나 펠리클을 제거하기 위해 사용되는 용액 등에 의해 포토마스크의 패턴이 손상되거나 선폭 변화를 야기할 수 있다. 특히, 최근 반도체 소자 패턴의 집적도가 급속히 증가함에 따라 포토마스크 패턴의 미세한 변화는 반도체 소자의 품질 및 신뢰성을 크게 약화시킬 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 제품 신뢰성이 향상된 포토 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 제품 신뢰성이 향상된 포토 마스크 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크는, 투명 기판, 상기 기판 상에 형성된 마스크 패턴 및 상기 마스크 패턴의 양 측벽을 덮는 보호막 패턴을 포함하되, 상기 보호막 패턴의 상면은 노출된다.
상기 보호막 패턴의 상면과 상기 마스크 패턴의 상면은 동일 평면에 위치할 수 있다.
상기 보호막 패턴은 제1 영역과 제2 영역을 포함하되, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 상기 투명 기판에 가깝게 배치되고, 상기 제1 영역 사이의 폭은 상기 제2 영역 사이의 폭보다 넓을 수 있다.
상기 마스크 패턴은 제3 영역과 제4 영역을 포함하되, 상기 제3 영역의 양 측벽에는 상기 제1 영역이, 상기 제4 영역의 양 측벽에는 상기 제2 영역이 배치되고, 상기 제1 및 제3 영역 폭의 합은 상기 제2 및 제4 영역 폭의 합과 동일할 수 있다.
상기 보호막 패턴은 상기 마스크 패턴과 접하는 제1 면과 외부에 노출된 제2 면을 포함하고, 상기 제2 면은 상기 투명 기판과 실질적으로 수직일 수 있다.
상기 마스크 패턴은 제1 물질을 포함하는 제1 막과 상기 제1 물질과 다른 제2 물질을 포함하는 제2 막을 포함할 수 있다. 상기 마스크 패턴은, 상기 제1 막과 상기 제2 막을 교대로 적층하여 형성된 복수의 막을 포함할 수 있다. 상기 제1 물질은 Mo, Ru 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 물질은 Si를 포함할 수 있다.
H2SO4 및/또는 NH4OH 대비 상기 보호막 패턴의 식각률은 상기 마스크 패턴보다 낮을 수 있다. 상기 마스크 패턴은 Mo를 포함하고, 상기 보호막 패턴은 Si, Cr, Ta, Zr, 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 크롬 산화물(CrOx), 크롬 질화물(CrNx), 지르코늄 산화물(ZrOx), 탄탈륨 산화물(TaOx) 및 탄탈륨 질화물(TaNx) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법은, 투명 기판 상에 마스크 패턴을 형성하고, 상기 투명 기판 상면, 상기 마스크 패턴 측벽 및 상기 마스크 패턴 상면을 따라 컨포멀하게 보호막을 형성하고, 상기 보호막을 패터닝하여 상기 마스크 패턴의 측벽에 보호막 패턴을 형성하는 것을 포함하되, 상기 보호막 패턴의 상면은 노출시키는 것을 포함한다.
상기 보호막을 패터닝하는 것은, 상기 마스크 패턴 상면과 상기 투명 기판 상면을 노출시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 보호막을 패터닝하는 것은, 이방성 식각 공정으로 상기 보호막을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다.
H2SO4 및/또는 NH4OH 대비 상기 보호막 패턴의 식각률은 상기 마스크 패턴보다 낮을 수 있다.
상기 보호막을 형성하는 것은, ALD(atomic layer deposition) 공정을 통해 상기 보호막을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법의 순서도이다.
도 7 내지 도 9는 도 6의 중간 단계 도면들이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법의 중간 단계 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 마스크에 대해 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 마스크(1)는 투명 기판(10), 마스크 패턴(20a, 20b) 및 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)을 포함한다.
투명 기판(10)은 노광광을 투과시키는 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 석영 또는 유리를 포함할 수 있다.
투명 기판(10) 상에는 마스크 패턴(20a, 20b)이 형성된다. 도면에서는 2개의 마스크 패턴(20a, 20b)을 도시하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며, 단면에서 바라볼 때, 투명 기판(10) 상에 하나의 마스크 패턴만 형성될 수도 있고, 3개 이상의 마스크 패턴이 형성될 수도 있다. 마스크 패턴(20a, 20b)의 상면은 노출될 수 있다.
마스크 패턴(20a, 20b)은 마스크 패턴(20a, 20b)이 전사할 회로 패턴의 레이아웃(layout)을 따라 형성될 수 있다. 마스크 패턴(20a, 20b)은 실질적으로 노광광을 투과하지 않는 물질을 사용할 수 있으며, 예를 들어, Mo 등과 같은 금속 물질을 포함할 수 있으며, Si, O 또는 N 등을 추가적으로 포함할 수도 있다. 실질적으로 노광광을 투과하지 않는다는 의미는 노광광을 완전히 차단하는 경우뿐만 아니라, 전사할 회로 패턴의 레이아웃을 형성할 수 있을 정도까지 일부 노광광이 투과되는 경우도 포함한다.
보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)은 마스크 패턴(20a, 20b)의 양 측벽에 형성된다. 구체적으로, 제1 보호막 패턴(20a)의 일 측벽에는 제1 보호막 패턴(30a)이, 타 측벽에는 제2 보호막 패턴(30b)이 형성되고, 제2 보호막 패턴(20b)의 일 측벽에는 제3 보호막 패턴(30c)이, 타 측벽에는 제4 보호막 패턴(30d)이 형성될 수 있다.
보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)은 마스크 패턴(20a, 20b)의 양 측벽을 완전히 덮을 수 있다. 따라서, 마스크 패턴(20a, 20b)의 양 측벽은 노출되지 않는다.
제1 및 제2 보호막 패턴(30a, 30b)의 상면은 제1 마스크 패턴(20a)의 상면과 동일 평면에 위치할 수 있고, 제3 및 제4 보호막 패턴(30c, 30d)은 제2 마스크 패턴(20b)과 동일 평면에 위치할 수 있다. 다시 말해서, 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)과 마스크 패턴(20a, 20b)은 동일한 높이를 가질 수 있다. 또한, 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)의 상면은 노출될 수 있다.
보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)은 포토 마스크의 재생 공정에서 차광막 패턴(115)의 선폭 감소를 방지하는 역할을 한다. 포토 마스크의 재생 공정은, 포토 마스크를 보호하는 펠리클을 제거한 후 다시 펠리클을 부착하는 리펠리클 공정을 포함한다. 펠리클을 제거하기 위해서는 펠리클을 부착하는 접착제 성분을 제거해야 하며 이를 위해 황산(H2SO4), 수산화 암모늄(NH4OH) 등과 같은 용액을 포함하는 스트립 용액을 사용한다. 이때, 마스크 패턴(20a, 20b)의 측벽이 노출된 경우, 마스크 패턴(20a, 20b)의 측벽이 스트립 용액에 의해 식각되어 선폭이 감소될 수 있으며, 전체 포토 마스크 패턴의 균일도를 약화시킬 수 있다.
특히 반도체 소자의 집적도가 증가하는 경우, 상기 포토마스크 패턴의 미세한 선폭 변화에도 반도체 소자의 품질 신뢰도가 급격히 저하될 수 있다. 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)을 형성하면, 마스크 패턴(20a, 20b)의 식각을 방지하여 상술한 문제점들을 해결할 수 있다.
보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)은 황산(H2SO4), 수산화 암모늄(NH4OH) 등을 포함하는 스트립 용액에 식각되지 않는 안정적인 물질로 형성될 수 있다. 즉, 마스크 패턴(20a, 20b)을 보호하기 위하여, 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)의 스트립 용액에 대한 식각률은 마스크 패턴(20a, 20b)의 스트립 용액에 대한 식각률보다 낮아야 한다. 따라서, 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)은 마스크 패턴(20a, 20b)이 포함하는 물질과는 다른 물질을 포함할 수 있다. 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)은 예를 들어, Si, Cr, Ta, Zr, 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 크롬 산화물(CrOx), 크롬 질화물(CrNx), 지르코늄 산화물(ZrOx), 탄탈륨 산화물(TaOx), 탄탈륨 질화물(TaNx) 등 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
마스크막 패턴(20a, 20b)과 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)의 식각률의 차이에 대하여 실험을 진행하였다. 물질들을 제1 및 제2 용액에 반응시켰을 때 시간에 따라 남아있는 물질의 두께를 측정하였다. 실험에 사용된 제1 용액과 제2 용액은 스트립 용액으로 사용되는 용액을 사용하였으며, 제1 용액은 H2SO4와 H2O2를 포함하고, 제2 용액은 NH4OH, H2O2 및 H2O를 포함한다. 실험 결과는 [표 1]과 같다.
물질 두께(nm)
제1 용액 제2 용액
0 min 30 min 60 min 0 min 30 min 60 min
Mo 181 0 0 181 0 0
Si 80 81 80 80 80 78
Cr 87 87 85 87 87 85
Ta 138 138 137 138 136 137
Zr 128 126 124 125 124 124
SiOx 173 171 170 172 171 171
SiNx 136 133 133 136 134 133
CrOx 81 81 79 79 79 78
CrNx 118 117 115 118 116 116
ZrOx 42 38 32 42 38 32
ZrNx 79 0 0 81 79 79
TaOx 70 70 70 70 70 70
TaNx 72 71 70 71 71 71
Mo의 경우 제1 용액과 제2 용액에 의한 식각량이 많은 것을 확인할 수 있다. 그러나, 다른 물질들은, Mo와 달리 제1 용액과 제2 용액에 의하여 식각되지 않거나 식각량이 적은 것을 확인할 수 있다. 단, 지르코늄 질화물(ZrNx)은 제2 용액에 의하여 거의 식각되지 않으나, 제1 용액에 의하여 식각될 수 있다. 따라서, 포토 마스크의 재생 공정에서 제1 용액을 스트립 용액으로 사용하는 경우에는 지르코늄 질화물을 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)으로 사용할 수 없다.
제1 마스크 패턴(20a)과 제1 마스크 패턴(20a)의 양 측벽에 형성된 제1 보호막 패턴(30a) 및 제2 보호막 패턴(30b)의 제1 폭(L1)은 회로 패턴의 레이아웃에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 포토 마스크(1)를 이용하면 L1과 L2의 선폭(CD)을 갖는 반도체 소자를 형성할 수 있다. 제1 폭(L1)은 제2 마스크 패턴(20b)과 제1 마스크 패턴(20b)의 양 측벽에 형성된 제3 보호막 패턴(30c) 및 제4 보호막 패턴(30d)의 제2 폭(L2)과 다를 수도 있고, 같을 수도 있다.
도 2를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 마스크를 설명하기로 한다. 상술한 바와 중복되는 내용은 설명을 생략하고 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 포토 마스크(2)는 제1 실시예에 따른 포토 마스크(1)와 달리, 마스크 패턴(23a, 23b)이 2개의 층으로 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 마스크 패턴(23a)은 제1 반사 방지막 패턴(24a)과 제1 차광막 패턴(24b)을 포함할 수 있고, 제2 마스크 패턴(23b)은 제2 반사 방지막 패턴(24c)과 제2 차광막 패턴(24d)를 포함할 수 있다.
투명 기판(10) 상에 차광막 패턴(24b, 24d)이 형성된다. 차광막 패턴(24b, 24d)은 차광막 패턴(115)은 실질적으로 노광광을 투과하지 않는 물질을 사용한다. 예를 들어, 차광막 패턴(115)은 크롬(Cr)과 같은 금속 물질을 포함할 수 있다.
반사 방지막 패턴(24a, 24c)은 차광막 패턴(24b, 24d) 상에 형성될 수 있다. 반사 방지막 패턴(24a, 24c)은 노광시 웨이퍼로부터 반사되는 반사광을 흡수하기 위해 형성된다. 반사방지막 패턴(24a, 24c)은 금속 질화물 혹은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 반사방지막 패턴(24a, 24c)은 크롬 산화물, 크롬 질화물, 몰리브덴(Mo), 몰리브덴 산화물, 몰리브덴 질화물 및 몰리브덴 질산화물 등 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 반사 방지막 패턴(24a, 24c)과 차광막 패턴(24b, 24d)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.
보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)은 반사 방지막 패턴(24a, 24c)과 차광막 패턴(24b, 24d)의 양 측벽을 덮도록 형성된다. 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)의 상면은 노출될 수 있고, 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)에 의하여 반사 방지막 패턴(24a, 24c)과 차광막 패턴(24b, 24d)의 양 측벽은 노출되지 않는다.
도 3을 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 포토 마스크를 설명하기로 한다. 상술한 바와 중복되는 내용은 설명을 생략하고 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 포토 마스크(3)는 제1 실시예에 따른 포토 마스크(1)와 달리, 마스크 패턴(25a, 25b)이 복수개의 막을 포함할 수 있다. 마스크 패턴(25a, 25b)은 제1 막(26b, 26d), 제2 막(26a, 26c), 캡핑막 패턴(28), 흡수막 패턴(29) 등을 포함할 수 있다.
마스크 패턴(25a, 25b)은 제1 물질을 포함하는 제1 막(26b, 26d)과 제2 물질을 포함하는 제2 막(26a, 26c)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 물질과 제2 물질은 서로 다르다. 예를 들어, 제1 물질은 Mo 또는 Ru일 수 있고, 제2 물질은 Si일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 막(26b, 26d)과 제2 막(26a, 26c)은 교대로 적층될 수 있다. 예를 들어, 제1 막(26b, 26d)과 제2 막(26a, 26c)은 30~60층 정도로 적층될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 막(26b, 26d)과 제2 막(26a, 26c)이 적층된 후에, 캡핑막 패턴(28)과 흡수막 패턴(29)이 차례로 형성될 수 있다. 캡핑막 패턴(28)은 제1 막(26b, 26d)과 제2 막(26a, 26c)을 보호하고, 흡수막 패턴(29)이 쉽게 접착될 수 있도록 도와주는 역할을 하며, 예를 들어, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 크롬 또는 크롬질화물 등으로 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
흡수막 패턴(29)은 캡핑막 패턴(28) 상에 형성될 수 있으며, 노광광이 반사되지 않도록 하는 역할을 한다. 흡수막 패턴(29)은 예를 들어, 탄탈륨 질화물 등으로 형성할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4를 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 포토 마스크를 설명하기로 한다. 상술한 바와 중복되는 내용은 설명을 생략하고 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제 4 실시예에 따른 포토 마스크(1)는, 마스크 패턴(21a, 21b)과 보호막 패턴(31a, 31b, 31c, 31d)의 형상이 제1 실시예에 따른 포토 마스크(1)와 다르다. 구체적으로, 제1 마스크 패턴(21a)은 제3 영역(40)과 제4 영역(41)을 포함할 수 있다. 제3 영역(40)은 제4 영역(41)보다 투명 기판(10)에 더 가깝게 배치된다. 제3 영역(41)의 폭(W3)은 제4 영역(41)의 폭(W4)과 다를 수 있다. 도 4에서는 제3 영역(41)의 폭(W3)이 제4 영역(41)의 폭(W4)보다 좁게 도시되어 있는데, 이에 제한되는 것은 아니다.
마스크 패턴(21a, 21b)은 상술하였듯이 Mo, Si, O, N 등을 포함할 수 있다. 그런데 마스크 패턴(21a, 21b)을 형성할 때, 이러한 물질들의 함유량은 제3 영역(40)과 제4 영역(41)에서 서로 다를 수 있다. 물질 함유량의 차이에 의하여, 마스크 패턴(21a, 21b)을 형성하는 과정에서 식각량의 차이가 발생할 수 있고, 이에 따라 제3 영역(40)의 폭(W3)이 제4 영역(41)의 폭(W4)보다 좁을 수 있다.
마스크 패턴(21a, 21b)의 양 측벽에는 보호막 패턴(31a, 31b, 31c, 31d)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 마스크 패턴(21a)의 일 측벽에는 제1 보호막 패턴(31a)이, 제1 마스크 패턴(21a)의 타 측벽에는 제2 보호막 패턴(31b)이 형성될 수 있다. 제1 및 제2 보호막 패턴(31a, 31b)은 각각 제1 영역(33a, 34a)과 제2 영역(33b, 34b)을 포함할 수 있다. 제1 영역(33a, 34a)은 제2 영역(33b, 34b)보다 투명 기판(10)에 가깝게 배치될 수 있다. 제1 영역(33a, 34a)의 폭(W1, W5)은 제2 영역(33b, 34b)의 폭(W2, W6)보다 넓을 수 있다. 제3 영역(40)의 폭(W3)이 제4 영역(41)의 폭(W4)보다 좁아 제4 영역(41)의 하부에는 제3 영역(40)이 미배치된 부분이 형성되고, 미배치된 부분을 제1 영역(33a, 34a)이 채우기 때문이다.
제1 및 제2 보호막 패턴(31a, 31b)과 제1 마스크 패턴(21a)의 상하 폭은 각각 서로 다르더라도 전체적인 폭은 동일할 수 있다. 구체적으로, 제1 영역(33a, 34a)의 폭(W1, W5)과 제3 영역(21a)의 폭(W3)의 합은 제2 영역(33b, 34b)의 폭(W2, W6)과 제4 영역(41)의 폭(W4)의 합과 동일할 수 있다. 따라서, 제1 마스크 패턴(21a)과 제1 마스크 패턴(21a) 양 측벽에 형성된 제1 및 제2 보호막 패턴(31a, 31b) 전체의 폭(L3)은 항상 일정하다. 제2 마스크 패턴(21b)과 제2 마스크 패턴(21b) 양 측벽에 형성된 제3 및 제4 보호막 패턴(31c, 31d) 전체의 폭(L4)도 항상 일정하다. 여기서, L3는 도 1의 L1과 같을 수 있고, L4는 도 1의 L2와 같을 수 있다.
도 4의 형상을 다르게 표현하면 다음과 같다. 제1 및 제2 보호막 패턴(31a, 31b)은 제1 마스크 패턴(21a)과 접하는 제1 면과, 외부에 노출된 제2 면을 포함할 수 있다. 제1 면의 형상은 제1 마스크 패턴(21a)의 형상에 따라 달라질 수 있으나, 제2 면은 투명 기판(10)과 실질적으로 수직일 수 있다. 여기서, 실질적으로 수직이라는 의미는, 90도 뿐만 아니라, 80도 내지 100도 사이의 각도를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 포토 마스크를 설명하기로 한다. 상술한 바와 중복되는 내용은 설명을 생략하고 차이점을 위주로 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 따른 포토 마스크의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 제5 실시예에 따른 포토 마스크(5)는 제2 실시예에 따른 포토 마스크(2)와는 마스크 패턴(22a, 22b)의 형상에 차이가 있다.
마스크 패턴(22a, 22b)은 차광막 패턴(42a, 42b)과 반사 방지막 패턴(43a, 42a)을 포함할 수 있다. 도 2에서는 차광막 패턴(24b, 24d)과 반사 방지막 패턴(24a, 24c)이 동일한 폭을 가졌으나, 도 5에서는 서로 다른 폭을 갖는다. 구체적으로, 차광막 패턴(42a, 42b)의 폭은 반사 방지막 패턴(43a, 43b)의 폭보다 좁을 수 있다. 차광막 패턴(42a, 42b)과 반사 방지막 패턴(43a, 43b)이 포함하는 물질이 다르기 때문에 폭의 차이가 발생할 수 있다.
차광막 패턴(42a, 42b)의 폭과 반사 방지막 패턴(43a, 43b)의 폭이 다르기 때문에, 차광막 패턴(42a, 42b)과 반사 방지막 패턴(43a, 43b)의 양 측벽에 형성되는 보호막 패턴(32a, 32b, 32c, 32d)의 형상도 도 2의 포토 마스크(2)와는 달라질 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 보호막 패턴(32a, 32b)은 제5 영역(35a, 36a)과 제6 영역(35b, 36b)을 포함할 수 있다. 제5 영역(35a, 36a)은 제6 영역(35b, 36b)보다 투명 기판(10)에 가깝게 형성될 수 있다. 제5 영역(35a, 36a)은 제1 반사막 패턴(43a) 하부에서 제1 차광막 패턴(42a)이 미배치된 부분을 채울 수 있다. 따라서, 제5 영역(35a, 36a)의 폭(W7, W9)은 제6 영역(35b, 36b)의 폭(W8, W10)보다 넓을 수 있다.
제6 영역(W8, W10)의 폭과 제1 반사막 패턴(43a)의 폭을 합하면 제5 영역(W7, W9)의 폭과 제1 차광막 패턴(42a)의 폭을 합한 것과 동일하다. 따라서, 제1 및 제2 보호막 패턴(32a, 32b)과, 제1 반사막 패턴(43a)과 제1 차광막 패턴(42a)은 전체적으로 직사각형의 형상을 가질 수 있다. 제1 반사막 패턴(43a)과 제1 차광막 패턴(42a)에 접촉하지 않고 외부로 노출된 제1 및 제2 보호막 패턴(32a, 32b)의 측벽은 투명 기판(10)과 실질적으로 수직일 수 있다.
도 1 및 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법을 설명하기로 한다. 상술한 바와 중복되는 내용은 설명을 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법의 순서도이고, 도 7 내지 도 9는 도 6의 중간 단계 도면들이다.
먼저, 투명 기판(10) 상에 마스크 패턴(20a, 20b)을 형성한다(S100). 도 7을 참조하면, 투명 기판(10) 상에 마스크(20)를 형성한다. 투명기판(10)은 상술한 바와 같이 석영 혹은 유리 기판을 사용할 수 있다. 마스크(20)는 예를 들어, PVD(Physical Vapor Deposition), 스퍼터링(sputtring) 또는 ALD(Atomic Layer Deposition) 등을 사용하여 형성할 수 있다. 마스크(20)는 예를 들어, Mo 등과 같은 금속 물질을 포함할 수 있으며, Si, O 또는 N 등을 추가적으로 포함할 수 있다. 또는, 마스크(20)는 Cr, 크롬 산화물 등을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 마스크(20)를 패터닝하여 마스크 패턴(20a, 20b)을 형성한다.
마스크 패턴(20a, 20b)을 형성하기 위하여 예를 들어, 마스크(20) 상에 포토레지스트 패턴(도시되지 않음)을 형성하고 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 마스크(20)를 부분적으로 제거할 수 있다. 마스크(20)를 부분적으로 제거하기 위하여 건식 식각 혹은 습식 식각 공정을 수행할 수 있다.
도 9를 참조하면, 마스크 패턴(20a, 20b)의 측벽 상에 보호막(30)을 형성한다(S200). 구체적으로, 투명 기판(10) 상면, 마스크 패턴(20a, 20b) 측벽 및 마스크 패턴(20a, 20b) 상면을 따라 컨포말하게 보호막(30)을 형성할 수 있다. 보호막(30)은 ALD 공정을 통해 형성될 수 있다. ALD에 의해 형성하면, 필요한 경우 보호막(30)을 마스크 패턴(20a, 20b)과는 다른 물질로 형성할 수 있으며, 보호막(30)을 원하는 두께로 쉽게 형성할 수 있다.
이어서, 보호막(30)을 패터닝하여 마스크 패턴(20a, 20b)의 측벽에 도 1의 포토 마스크(1)와 같이 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)을 형성한다(S300). 마스크 패턴(20a, 20b)의 측벽에만 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)이 형성되도록, 마스크 패턴(20a, 20b) 상면과 투명 기판(10) 상면에 형성된 보호막(30)은 제거한다. 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)은 마스크 패턴(20a, 20b)의 측벽을 전부 덥기 때문에 마스크 패턴(20a, 20b)의 측벽은 노출되지 않는다. 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)의 상면은 노출된다.
마스크 패턴(20a, 20b)의 측벽에만 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)을 형성해야하므로, 보호막(30)을 패터닝하기 위하여 이방성 식각 공정을 진행할 수 있다. 예를 들어, 건식 식각 공정을 통해 패터닝을 수행할 수 있다.
한편, 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)을 형성하기 위하여 마스크 패턴(20a, 20b)의 측벽을 산화 또는 질화시키는 방법도 있으나, 산화나 질화에 의할 경우, 원하는 두께로 정확하게 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)을 형성할 수 없다.
보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)은 포토 마스크 재생 공정에서 마스크 패턴(20a, 20b)의 측벽이 식각되지 않도록 형성하는 것이므로, 재생 공정에서 사용하는 스트립 용액에 의해 식각되지 않아야 한다. 따라서, 스트립 용액에 사용되는 H2SO4 및/또는 NH4OH에 대하여, 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)의 식각률은 마스크 패턴(20a, 20b)의 식각률보다 낮다. 보호막 패턴(30a, 30b, 30c, 30d)이 포함하는 물질은 상술하였는 바, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4, 도 7, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법을 설명하기로 한다. 상술한 바와 중복되는 내용은 설명을 생략하기로 한다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법의 중간 단계 도면들이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법은, 도 7과 같이 투명 기판(10) 상에 마스크(20)를 형성한다. 그리고, 도 10과 같이 마스크(20)를 패터닝하여 마스크 패턴(21a, 21b)을 형성한다. 그런데 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법과 비교할 때, 마스크 패턴(21a, 21b)의 형상에서 차이점이 발생한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법에서는 마스크(20)를 패터닝할 때, 마스크 패턴(21a, 21b)의 하부가 상부에 비하여 더 식각될 수 있다. 따라서, 마스크 패턴(21a, 21b)의 하부 식각량이 상부 식각량보다 많아 마스크 패턴(21a, 21b)의 하부 폭이 마스크 패턴(21a, 21b)의 상부 폭보다 좁다. 이러한 차이는, 마스크 패턴(21a, 21b)의 상부와 하부가 포함하는 물질의 함유량이 서로 다르기 때문이다. 물질 함유량의 차이에 의하여 식각량의 차이가 발생한다.
이어서, 도 11과 같이 투명 기판(10), 마스크 패턴(21a, 21b)의 측벽 및 마스크 패턴(21a, 21b)의 상면을 따라 컨포말하게 보호막(31)을 형성한다. 보호막(31)은 산화나 질화가 아닌 ALD 공정을 통해서 형성될 수 있다. 따라서, 원하는 두께로 정확하게 보호막(31)을 형성할 수 있다.
이어서, 이방성 식각, 예를 들어 건식 식각 공정을 통해서 마스크 패턴(21a, 21b)의 측벽에 형성된 보호막(31)을 남겨두고 나머지 부분의 보호막(31)을 제거하여 도 4의 보호막 패턴(31a, 31b, 31c, 31d)을 형성할 수 있다. 이방성 식각에 의해 마스크 패턴(21a, 21b)의 상면과 투명 기판(10) 상면의 일부는 노출될 수 있다. 즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토 마스크 제조 방법에 의하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 포토 마스크(4)를 만들 수 있다. 포토 마스크(4)의 형상은 자세하게 상술하였는 바, 설명을 생략하기로 한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 투명 기판
20a, 20b: 마스크 패턴
30a, 30b, 30c, 30d, 31a, 31b, 31c, 31d: 보호막 패턴

Claims (10)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 상에 형성된 마스크 패턴으로, 제1 물질을 포함하는 제1 막 및 상기 제1 물질과 다른 제2 물질을 포함하는 제2 막을 포함하는 마스크 패턴; 및
    상기 마스크 패턴의 양 측벽을 덮는 보호막 패턴을 포함하되,
    상기 제1 막은 상기 투명 기판 상에 배치되며, 상기 제2 막은 상기 제1 막 상에 배치되고,
    상기 보호막 패턴의 상면 및 상기 마스크 패턴의 상면은 동일 평면에 배치되며 노출된 포토 마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보호막 패턴은 제1 영역과 제2 영역을 포함하되, 상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 상기 투명 기판에 가깝게 배치되고,
    상기 제1 영역 사이의 폭은 상기 제2 영역 사이의 폭보다 넓은 포토 마스크.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은 제3 영역과 제4 영역을 포함하되, 상기 제3 영역의 양 측벽에는 상기 제1 영역이, 상기 제4 영역의 양 측벽에는 상기 제2 영역이 배치되고,
    상기 제1 및 제3 영역 폭의 합은 상기 제2 및 제4 영역 폭의 합과 동일한 포토 마스크.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은, 상기 제1 막과 상기 제2 막을 교대로 적층하여 형성된 복수의 막을 포함하는 포토 마스크.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 물질은 Mo, Ru 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제2 물질은 Si를 포함하는 포토 마스크.
  7. 제 1항에 있어서,
    H2SO4 및 NH4OH 중 적어도 하나에 대하여, 상기 보호막 패턴의 식각률은 상기 마스크 패턴보다 낮은 포토 마스크.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 마스크 패턴은 Mo를 포함하고,
    상기 보호막 패턴은 Si, Cr, Ta, Zr, 실리콘 산화물(SiOx), 실리콘 질화물(SiNx), 크롬 산화물(CrOx), 크롬 질화물(CrNx), 지르코늄 산화물(ZrOx), 탄탈륨 산화물(TaOx) 및 탄탈륨 질화물(TaNx) 중 적어도 하나를 포함하는 포토 마스크.
  9. 투명 기판 상에 마스크 패턴을 형성하되, 상기 마스크 패턴은 제1 물질을 포함하는 제1 막 및 상기 제1 물질과 다른 제2 물질을 포함하는 제2 막을 포함하며, 상기 제1 막은 상기 투명 기판 상에 배치되며, 상기 제2 막은 상기 제1 막 상에 배치되고,
    상기 투명 기판의 상면, 상기 마스크 패턴의 측벽 및 상기 마스크 패턴의 상면을 따라 컨포멀하게 보호막을 형성하고,
    상기 보호막을 패터닝하여 상기 마스크 패턴의 측벽에 보호막 패턴을 형성하는 것을 포함하되,
    상기 보호막을 패터닝하는 것은, 상기 보호막 패턴의 상면 및 상기 투명 기판의 상면을 노출시키는 것을 포함하는 포토 마스크 제조 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    H2SO4 및 NH4OH 중 적어도 하나에 대하여, 상기 보호막 패턴의 식각률은 상기 마스크 패턴보다 낮은 포토 마스크 제조 방법.
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