KR102109865B1 - Blankmask, Phase Shift Photomask and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 위상반전 포토마스크는 투광부, 위상반전부 및 차광부를 포함하며, 상기 위상반전부는 노광광을 위상반전시키는 깊이로 투명 기판이 식각되어 이루어지고, 상기 차광부는 투명 기판 상에 차광막 패턴, 하드 필름 패턴이 적층되어 이루어진다.
본 발명의 위상반전 포토마스크는 투명 기판의 일부분을 식각하여 위상반전 패턴을 형성함으로써 고해상도 패턴의 구현이 가능하고, 하드 필름을 이용하여 투명 기판의 식각 종점을 결정함으로써 정확하고 재현성 있게 투명 기판의 식각 종점을 확보할 수 있다. The phase reversing photomask according to the present invention includes a light transmitting part, a phase reversing part, and a light blocking part, wherein the phase reversing part is formed by etching a transparent substrate to a depth to reverse phase the exposure light, and the light blocking part is formed with a light shielding film pattern on the transparent substrate. , Hard film pattern is made by lamination.
The phase inversion photomask of the present invention can implement a high resolution pattern by etching a part of the transparent substrate to form a phase inversion pattern, and accurately and reproducibly etching the transparent substrate by determining the etching end point of the transparent substrate using a hard film. Endpoints can be secured.
Description
본 발명은 블랭크 마스크, 위상반전 포토마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 투명 기판이 식각되어 형성된 위상반전부를 포함하는 위상반전 포토마스크(Photomask) 및 그의 제조 방법과 이를 형성하기 위한 블랭크 마스크(Blankmask)에 관한 것이다. The present invention relates to a blank mask, a phase-reversing photomask and a method for manufacturing the same, and more specifically, a phase-reversing photomask including a phase-reversing portion formed by etching a transparent substrate and a method for manufacturing the same and a method for manufacturing the same. It relates to a blank mask (Blankmask).
반도체 소자 제조 공정에 사용되며 회로 원본의 정보를 포함하는 포토마스크(Photomask)는 바이너리 인텐서티 마스크(Binary Intensity Mask), 하프톤형 위상반전 마스크 (Half-tone type Phase Shift Mask)가 주로 이용되고 있다. 이 중 하프톤형 위상반전 포토마스크는 노광광, 예를 들어, 193㎚ 파장의 ArF, 248㎚ 파장의 KrF 노광광에 대하여 약 180°의 위상반전량과 소정의 투과율을 가지는 위상반전막을 이용하여 패턴을 형성된다. 상기 위상반전막은 일반적으로 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 화합물이 사용되며, 약 6%의 투과율과 180°의 위상반전량을 갖도록 설계된다.A binary intensity mask and a half-tone type phase shift mask are mainly used as a photomask used in a semiconductor device manufacturing process and including information of a circuit original. Among them, the halftone phase reversal photomask is patterned by using a phase inversion film having a phase inversion amount of about 180 ° and a predetermined transmittance with respect to exposure light, for example, ArF at a wavelength of 193 nm and KrF exposure at a wavelength of 248 nm. Is formed. In general, a molybdenum silicide (MoSi) compound is used as the phase inversion film, and is designed to have a transmittance of about 6% and a phase inversion amount of 180 °.
한편, 위상반전 포토마스크는 위상반전막을 이용하는 방법 외에 합성 석영 유리, 불화 석영 유리 등으로 이루어진 투명 기판의 특정 부분을 180°의 위상반전량을 갖도록 소정 깊이로 식각하여 위상반전 패턴을 구성하는 기판 식각형 위상반전 포토마스크로 형성할 수 있다. 상기 기판을 식각하여 형성된 위상반전 패턴은 하프톤형 위상반전막에 대비하여 고투과율 특성을 가지며, 이에 따라, 패턴의 에지(Edge) 영역에서 위상반전 효과가 크고, 패턴이 밀집되어 고정밀도 패턴 형성이 요구되는 라인 앤 스페이스(Line & Space) 패턴 형성에 용이하다. On the other hand, the phase reversal photomask is a substrate type that forms a phase reversal pattern by etching a specific portion of a transparent substrate made of synthetic quartz glass, fluoride quartz glass, etc. to a predetermined depth to have a phase reversal amount of 180 ° in addition to a method using a phase reversal film. It can be formed into a square phase inversion photomask. The phase reversal pattern formed by etching the substrate has a high transmittance characteristic compared to a halftone phase reversal film, and thus, a phase reversal effect is large in the edge region of the pattern, and patterns are dense to form a high-precision pattern. It is easy to form the required line & space pattern.
상기 기판 식각형 위상반전 포토마스크를 제조하기 위한 블랭크 마스크는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크와 다르게, 일반적으로 위상반전막 없이 투명 기판 상에 차광막 및 레지스트막이 형성되어 이루어진다. 상기 블랭크 마스크를 이용한 포토마스크는 레지스트막 패턴을 형성한 후, 상기 레지스트막 패턴을 식각마스크(Etch Mask)로 하부의 차광막을 식각하여 차광막 패턴을 형성하고, 상기 차광막 패턴을 식각마스크로 노출된 투명 기판 부분을 식각하는 방법으로 형성한다. The blank mask for manufacturing the substrate etched phase reversing photomask, unlike the halftone phase reversing blank mask, generally comprises a light shielding film and a resist film formed on a transparent substrate without a phase reversing film. The photomask using the blank mask is formed by forming a resist film pattern, and then etching the lower light-shielding film with an etch mask to form a light-shielding film pattern, and transparently exposing the light-shielding film pattern as an etch mask. The substrate portion is formed by etching.
그러나, 상기 블랭크 마스크를 이용한 기판 식각형 위상반전 포토마스크는 블랭크 마스크에 구비된 레지스트막의 박막화가 어려워 고해상도(High Resolution) 패턴 구현이 어렵고, 이에 따라, 65㎚ 이하, 특히, 32㎚, 16㎚ 이하의 전사 패턴 구현이 어렵다.However, the substrate etched phase-reversing photomask using the blank mask is difficult to realize a high resolution pattern due to difficulty in thinning the resist film provided in the blank mask, and accordingly, 65 nm or less, particularly 32 nm, 16 nm or less It is difficult to implement the transcription pattern.
자세하게, 차광막은 투명 기판의 외주부(Blind Area) 또는 패턴의 일부 영역에서 노광광을 차광하는 특성을 갖기 위해 약 2.5 이상의 광학밀도(Optical Density)를 필요로 함에 따라 상대적으로 두꺼운 두께를 가지게 된다. 그리고, 차광막 패턴은 투명 기판의 식각 시, 식각마스크로 역할함에 따라 투명 기판에 대한 충분한 식각 선택비(Selectivity)를 필요로 한다. 이를 위해서, 일반적으로 차광막은 염소(Cl)계 가스에 식각되고, 불소(F)계 가스에 식각되지 않은 물질이 요구되며, 대표적인 물질로서 크롬(Cr) 또는 크롬(Cr) 화합물이 사용된다. 상기 크롬(Cr)을 포함하는 차광막 패턴은 일반적인 건식 식각 조건에서 0.4Å/sec 내지 2Å/sec의 낮은 식각 속도로 갖는다. 따라서, 레지스트막은 차광막의 두께와 차광막의 식각 물질 및 식각 속도에 대비한 식각선택비를 고려하는 경우 박막화가 어려우며, 최종적으로 고해상도 구현이 어렵다.In detail, the light-shielding film has a relatively thick thickness as it requires an optical density of about 2.5 or more in order to have the property of shielding the exposure light from a portion of a pattern or a blind area of a transparent substrate. In addition, when etching the transparent substrate, the light shielding film pattern needs a sufficient etching selectivity to the transparent substrate as it serves as an etching mask. To this end, in general, a light-shielding film is etched in a chlorine (Cl) -based gas, and a material not etched in a fluorine (F) -based gas is required, and a chromium (Cr) or chromium (Cr) compound is used as a representative material. The light-shielding film pattern containing chromium (Cr) has a low etching rate of 0.4 kPa / sec to 2 kPa / sec under general dry etching conditions. Therefore, when the thickness of the light-shielding film and the etch selectivity of the light-shielding film and the etch rate are compared, the resist film is difficult to be thinned, and it is difficult to realize a high resolution.
또한, 상기 블랭크 마스크를 이용한 기판 식각형 위상반전 포토마스크는 위상반전부를 형성하기 위한 투명 기판의 식각 시, 식각 종점(End Point)을 판단하기 어려워 투명 기판의 식각 시간 결정이 어렵다. In addition, the substrate etching type phase-reversing photomask using the blank mask makes it difficult to determine the etching time of the transparent substrate when it is difficult to determine the end point of etching when etching the transparent substrate for forming the phase inversion.
자세하게, 식각종점의 판단은 일반적으로 식각되는 박막과 하부 박막에 포함된 금속, 실리콘(Si), 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 등과 같은 특정 물질의 검출량 차이를 이용하지만, 투명 기판은 하부 박막이 없기 때문에, 식각 시 변화되는 특정 물질의 검출량 차이가 없어 식각 종점을 명확하게 확보하기 어렵다. 이에 따라 투명 기판을 식각하여 패턴 제조 시 시간(Time)에 의존하여 패턴을 형성함에 따라 위상량과 같은 패턴 특성의 재현성 확보가 어렵다.In detail, the determination of the etching end point uses a difference in detection amount of a specific material, such as metal, silicon (Si), nitrogen (N), oxygen (O), and carbon (C), included in the thin film and the underlying thin film. Since the transparent substrate does not have a lower thin film, there is no difference in the amount of detection of a specific material that changes during etching, so it is difficult to securely end the etching. Accordingly, it is difficult to secure reproducibility of pattern characteristics such as a phase amount as the transparent substrate is etched to form a pattern depending on time during pattern production.
따라서, 고해상도 패턴 구현이 가능하고, 투명 기판의 식각 시 식각 종점을 정확하게 확보할 수 있는 새로운 블랭크 마스크 및 기판 식각형 위상반전 포토마스크가 필요하다.Accordingly, there is a need for a new blank mask and a substrate etched phase inversion photomask capable of realizing a high resolution pattern and accurately securing an etch end point when etching a transparent substrate.
본 발명은 고해상도 패턴 구현이 가능하도록 기판이 식각되어 형성된 위상반전부를 포함하는 위상반전 포토마스크 및 이를 제조하기 위한 블랭크 마스크를 제공한다. The present invention provides a phase inversion photomask including a phase inversion portion formed by etching a substrate so that a high resolution pattern can be implemented and a blank mask for manufacturing the same.
본 발명은 위상반전부를 형성하기 위한 투명 기판의 식각 종점을 정확하고 재현성 있게 확보할 수 있는 블랭크 마스크 및 이를 이용하여 제조된 기판 식각형 위상반전 포토마스크와 그 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a blank mask capable of accurately and reproducing the etching end point of a transparent substrate for forming a phase inversion, and a substrate etched phase inversion photomask manufactured using the same, and a method for manufacturing the same.
본 발명에 따른 기판 식각형 위상반전 포토마스크는 투광부, 위상반전부 및 차광부를 포함하며, 상기 위상반전부는 노광광을 위상반전시키는 깊이로 투명 기판이 식각되어 이루어지고, 상기 차광부는 투명 기판 상에 차광막 패턴, 하드 필름 패턴이 적층되어 이루어진다. The substrate etched phase reversal photomask according to the present invention includes a light transmitting part, a phase reversing part, and a light blocking part, wherein the phase reversing part is made by etching a transparent substrate to a depth to phase-reverse exposure light, and the light blocking part is formed on a transparent substrate. A light-shielding film pattern and a hard film pattern are stacked on each other.
상기 위상반전부는 상기 투명 기판을 90㎚ 내지 250㎚의 깊이로 식각하여 형성되며, 80% 내지 90%의 투과율을 갖고, 160° 내지 200°의 위상반전량을 갖는다. The phase inversion portion is formed by etching the transparent substrate to a depth of 90 nm to 250 nm, has a transmittance of 80% to 90%, and a phase inversion amount of 160 ° to 200 °.
상기 차광막 패턴은 염소(Cl)계 물질에 식각되고, 상기 투명 기판 및 하드 필름 패턴은 불소(F)계 물질에 식각된다. The light shielding film pattern is etched on a chlorine (Cl) -based material, and the transparent substrate and hard film pattern are etched on a fluorine (F) -based material.
본 발명은 투명 기판과 동일한 식각 특성을 갖는 하드 필름을 형성하고, 하드 필름을 투명 기판의 일부분이 식각되어 제조된 위상반전 패턴의 식각 종점을 결정하는데 이용하는 기판 식각형 위상반전 포토마스크를 제공한다. The present invention provides a substrate etched phase reversal photomask that forms a hard film having the same etching characteristics as a transparent substrate, and uses the hard film to determine the etching end point of a phase reversal pattern prepared by etching a part of the transparent substrate.
이에 따라, 본 발명의 투명 기판의 일부분을 식각하여 위상반전 패턴을 형성함으로써 고해상도 패턴의 구현이 가능한 블랭크 마스크 및 위상반전 포토마스크를 제공할 수 있다. Accordingly, it is possible to provide a blank mask and a phase-reversing photomask capable of realizing a high-resolution pattern by etching a part of the transparent substrate of the present invention to form a phase-reversing pattern.
또한, 본 발명은 하드 필름을 이용하여 투명 기판의 식각 종점을 결정함으로써 정확하고 재현성 있게 투명 기판의 식각 종점을 확보할 수 있는 블랭크 마스크 및 위상반전 포토마스크를 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a blank mask and a phase-reversing photomask capable of accurately and reproducibly securing the etching end point of the transparent substrate by determining the etching end point of the transparent substrate using a hard film.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상반전 포토마스크를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상반전 포토마스크의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a blank mask according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view showing a blank mask according to another embodiment of the present invention.
Figure 3 is a cross-sectional view showing a phase inversion photomask according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a phase inversion photomask according to an embodiment of the present invention.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 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 가진자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples of the present invention with reference to the drawings, but the examples are merely used for the purpose of illustrating and explaining the present invention, and the present invention described in the meaning limitation or the claims. It is not used to limit the scope of the. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and other equivalent embodiments are possible from the embodiments. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical matters of the claims.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블랭크 마스크를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a blank mask according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a blank mask according to another embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 블랭크 마스크(100)는 투명 기판을 식각하여 형성된 위상반전부를 포함하는 기판 식각형 위상반전 포토마스크를 형성하기 위한 블랭크 마스크이다. Referring to FIG. 1, the
블랭크 마스크(100)는 투명 기판(102) 상에 순차적으로 형성된 차광막(104), 하드 필름(106) 및 레지스트막(108)을 포함한다. 도시하지는 않았지만, 차광막(104) 상에는 노광광에 대한 반사율을 조절하기 위하여 구비된 반사방지막을 더 포함할 수 있다.The
투명 기판(102)은 기판 식각형 위상반전 패턴이 형성되는 부분으로서, 석영유리, 합성 석영유리, 불소 도핑 석영유리 등으로 이루어지며, 위상반전 패턴에 요구되는 투과율 및 위상반전량 제어가 중요하다. 이를 위해, 투명 기판(102)은, 예를 들어, 193㎚, 248㎚ 파장 등의 노광광에 대하여 90% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상기 위상반전량 제어는 투명 기판(102)의 굴절률(n) 제어를 통해 이루어짐에 따라 투명 기판(102)은 노광파장에 대하여 1.3 내지 2.0, 바람직하게, 1.4 내지 1.8 범위의 굴절률을 갖는다. The
투명 기판(102)은 액침노광 리소그래피(I㎜ersion Lithography), 멀티플 패터닝(Multiple Patterning Lithography) 등에 적용될 수 있으며, 이를 위해, 투명 기판(102)은 2㎚/6.35㎜ 이하, 바람직하게는 1㎚/6.35㎜ 이하의 복굴절률(Birefringence)을 갖는다. 그러나, 투명 기판(102)은 건식 리소그래피(Dry Lithography)등 그 사용 용도에 따라 복굴절률의 제어가 필요 없을 경우, 복굴절률이 5㎚/6.35㎜ 이상의 기판을 사용하여도 무방하다. The
투명 기판(102)의 평탄도(Flatness)는 기판 식각형 위상반전막 패턴의 형성 시, 플라즈마(Plasma)와 투명 기판의 공간적인 위치 차이를 발생시키는 요인으로 작용한다. 예를 들어, 중심부와 외주부가 각각 1,000㎚의 TIR(Total Indicated Reading) 차이를 보이는 투명 기판의 경우, 상기 투명 기판의 식각 시, 플라즈마가 도달하는 거리 및 에너지 차이를 발생시켜 최종적으로 동일한 패턴 식각 시 시간 차이를 발생시켜 최종적으로 동일한 패턴의 크기(Size) 변화를 유발한다. 또한, 투명 기판의 평탄도는 웨이퍼 프린팅(Wafer Printing)시 초점 심도 마진(DoF Margin)에 영향을 미친다. 이에 따라, 투명 기판(102)의 평탄도를 TIR값으로 정의할 때, 그 값이 142㎟ 영역에서 1,000㎚ 이하, 바람직하게는 500㎚, 300㎚ 이하인 것이 바람직하다.The flatness of the
차광막(104)은 몰리브데늄(Mo), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중에서 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하여 이루어지거나, 상기 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 하나 이상의 경원소를 더 포함하여 이루어진다. The light-
차광막(104)은 상부 하드 필름(106)과 더불어 투명 기판(102)의 식각 시, 투명 기판(102)의 식각 대상 부분을 노출시키는 패턴 형태로 가공되어 투명 기판(102)의 식각마스크로 역할한다. 이에 따라, 불소(F)계 식각 가스에 식각되는 투명 기판(102)과 식각선택비(Etch Selectivity)가 우수한 물질, 바람직하게, 염소(Cl)계 식각 가스로 식각되는 물질로 이루어진다. 또한, 차광막(104)은 웨이퍼 프린팅 시, 두께에 의해 발생하는 3D 효과(가로 x 세로 x 높이에 의한 오차)를 감소시키기 위하여 두께를 박막화하는 것이 바람직하며, 이를 위해, 노광 파장에 대하여 높은 소멸계수(k)를 가지는 물질로 형성하는 것이 바람직하다. The
차광막(104)은 투명 기판(102)과의 식각선택비를 가지면서, 높은 소멸계수를 갖는 물질로 크롬(Cr), 몰리브데늄크롬(MoCr) 또는 CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrCO, CrCON, MoCrN, MoCrO, MoCrC, MoCrON, MoCrCN, MoCrCO, MoCrCON 과 같은 이들의 화합물들 중 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 몰리브데늄크롬(MoCr) 및 이들의 화합물은 몰리브데늄(Mo)을 함유함에 따라 염소(Cl)계 식각 조건에서 식각 속도를 증가시킬 수 있음에 따라, 식각 시 차광막 패턴의 임계 치수(Critical Dimension) 변화를 최소화할 수 있다. 차광막(104)은 크롬(Cr) 또는 몰리브데늄크롬(MoCr)이 50% ∼ 100%, 경원소는 0 ∼ 50at%의 조성비를 갖는다. 여기서, 차광막(104)에 포함된 경원소 중 산소(O)의 함유량은 광학 밀도 및 두께 박막화를 위하여 0 ∼ 30at% 이하로 구성되는 것이 바람직하다. 이는, 산소(O)의 함유량이 증가할수록 투과율이 높아져 소정의 광학 밀도를 확보하기 위하여 두께가 증가하기 때문이다. The
차광막(104)은 최종적인 형태인 기판 식각형 위상반전 포토마스크의 제조 시, 하드 필름(106)과 패턴의 형태로 가공되어 외주 영역(Blind Area) 등에 차광부를 형성하며, 상기 차광부는 노광광에 대한 차광성 확보를 위하여 2.0 내지 3.5의 광학 밀도를 갖는다. 이를 위해, 차광막(104)은 노광광에 대하여 1.5 내지 3.0의 광학 밀도를 갖는다. 차광막(104)의 광학 밀도가 1.5 이하이면, 상부의 하드 필름(106)에 요구되는 광학 밀도가 높아져 하드 필름(106)을 두껍게 형성해야 하는 문제가 발생하여, 최종적으로 레지스트막의 박막화가 어려워짐에 따라 고해상도(High Resolution) 구현이 어렵다. 또한, 차광막(104)의 광학 밀도가 3.0 이상이면, 차광막(104)의 두께가 증가되어 차광막 패턴의 형성 시, 로딩 효과(Loading Effect)에 의해 패턴 간의 CD 선형성(Linearity)이 나빠지는 문제가 발생한다. The light-shielding
차광막(104)은 노광 파장에 대하여 70% 이하의 반사율을 갖는다. 차광막(104)의 반사율은 산소(O) 또는 질소(N)와 같은 경원소의 함유량을 증가시켜 저감할 수 있지만, 상기 경원소의 함유량이 증가하는 경우, 상대적으로 차광막(104)의 광학 밀도가 감소되어 광학 밀도를 만족시키기 위하여 차광막(104)의 두께가 증가되는 문제가 발생한다. 이에 따라, 차광막(104) 상부에 형성되는 하드 필름(106)의 특성을 제어함으로써 최종 박막의 반사율 제어가 가능하기 때문에, 차광막(104)의 표면 반사율은 70% 이하로 설정해도 무방하다. The light-shielding
차광막(104)은 20㎚ 내지 60㎚의 두께, 바람직하게, 30㎚ 내지 50㎚의 두께를 가지며, 상부에 구비된 하드 필름(106)에 대비하여 0.8 내지 1.5의 비율을 갖는 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 차광막(104)은 단층 또는 다층의 형태로 구성될 수 있으며, 박막의 조성비가 깊이 방향으로 동일한 단일막 또는 조성비가 연속적 또는 단계적으로 변경되는 연속막 형태로 이루어질 수 있다. The
하드 필름(106)은 패턴의 형태로 가공되어 차광막(104)을 식각하기 위한 식각마스크로 역할함과 아울러, 투명 기판(102)의 식각 시 식각 종점을 확인하기 위한 용도로도 사용할 수 있다. 이를 위해, 하드 필름(106)은 차광막(104)과 충분한 식각선택비를 갖고, 투명 기판(102)과 동일한 식각 특성을 갖도록 불소(F)계 식각 가스에 식각되고, 염소(Cl)계 가스에 식각되지 않는 물질로 형성한다. The
하드 필름(106)은 몰리브데늄(Mo), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중에서 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하여 이루어지거나, 상기 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중에서 선택되는 1종 이상의 경원소를 더 포함하여 이루어진다.The
하드 필름(106)은, 특히, 실리콘(Si), 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 또는 SiN, SiO, SiC, SiON, SiCN, SiCO, SiCON, MoSiN, MoSiCrO, MoSiC, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiCON과 같은 이들의 화합물들 중 하나로 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 하드 필름(106)이 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 화합물로 이루어지는 경우, 하드 필름(106)은 조성비는 Mo : Si : 경원소 = 5at% ∼ 20at% : 50at% ∼ 70at% : 10at% ∼ 45at%의 함유량 범위를 갖는다. 하드 필름(106)은 스퍼터링(Sputtering) 방법을 이용하여 형성하는 것이 바람직하며, 상기 하드 필름(106)은 실리콘(Si) 단독 타겟 또는 몰리브데늄실리사이드(MoSi)로 이루어진 2성분계를 타겟을 이용하여 형성할 수 있으며 타겟의 조성비는 Mo : Si = 1at% ∼ 30at% : 70at% ∼ 99at%의 조성비를 갖는다. 상기 타겟의 조성비 중 몰리브데늄(Mo)의 함유량이 30at% 이상일 경우, 하드 필름(106)은 포토마스크의 제조 시 사용되는 세정 용액에 대한 내약품성이 나빠지게 된다. 아울러, 하드필름 형성을 위하여 스퍼터링 방법 중 코-스퍼터링(Co-sputtering) 방법을 이용하여 제조할 수 있으며, 이때 스퍼터링 타겟은 몰리브데늄(Mo), 실리콘(Si), 몰리브데늄 실리사이드(MoSi)의 복합 타겟을 이용하여 제조할 수 있다.The
하드 필름(106)은 투명 기판(102)의 패턴 형성 시, 투명 기판(102)의 식각 종점을 확인하기 위한 용도로도 사용할 수 있다. 즉, 포토마스크의 제조 시 주 영역(Main Area)에 패턴의 형태로 잔류하는 하드 필름(106)은 위상반전 패턴을 형성하기 위한 투명 기판(102)의 식각 시 함께 제거됨에 따라 간접적으로 투명 기판(102)의 식각 시간을 확인할 수 있다. 자세하게, 하드 필름(106)이 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 화합물로 형성되는 경우, 투명 기판(102)의 식각 시, 하드 필름(106) 패턴도 식각이 진행되며, 이때, 투명 기판(106)과 상이한 성분, 즉, 하드 필름(106) 패턴에 포함된 몰리브데늄(Mo) 또는 경원소 성분의 변화를 EPD(End Point Detection)로 관찰하여 간접적으로 투명 기판의 식각 종점을 확인할 수 있다. The
하드 필름(106)은 투명 기판(102)의 위상반전 패턴 형성을 위한 식각 종점 확인의 정확성을 증가시키기 위하여 식각 속도가 느리도록 설계하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 투명 기판(102)의 위상반전 패턴을 형성을 위한 식각 시간이 100초이고, 이때, 하드 필름(106) 패턴은 20초에 식각이 완료되는 경우, 하드 필름(106) 패턴의 식각 시간 20초 이후, 나머지 80초에 대하여 투명 기판(102)의 식각 종점 데이터의 확보가 어려워진다. 이에 따라, 통계적 확률에 대한 신뢰성 확보를 위해서는 하드 필름(106) 패턴의 식각 속도가 느린 것이 바람직하며, 하드 필름(106)의 식각 속도는 투명 기판(102) 식각 조건에서 투명 기판(102) 대비 0.1배 내지 1.5배, 바람직하게, 0.3배 내지 1.0배로 제어되는 것이 바람직하다. 즉, 하드 필름(106)은 투명 기판(102)의 식각 조건에 대하여 20Å/sec 이내, 바람직하게, 15Å/sec, 더욱 바람직하게, 10Å/sec 이하의 식각 속도를 갖는다. The
하드 필름(106)은 단층 또는 다층의 형태로 구성될 수 있으며, 박막의 조성비가 깊이 방향으로 동일한 단일막 또는 조성비가 연속적 또는 단계적으로 변경되는 연속막 형태로 이루어질 수 있다. 하드 필름(106)은, 도 2의 (a)를 참조하면, 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 화합물이 2층 이상 적층되어 구성될 수 있다. 이는, 하드 필름(106)의 하부층에는 경원소는 적게 포함시키고, 상부층에는 경원소를 함유량을 증가시킴으로써 표면 반사율을 저감시킴과 아울러 전체 두께를 낮도록 설계하기 위한 구조이다. 또한, 도 2의 (b)를 참조하면, 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 화합물로 이루어진 1층 이상의 하드 필름 상에 크롬(Cr) 화합물로 이루어진 하드 필름을 적층하여 구성할 수 있다. 이는, 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 화합물로 이루어진 하드 필름의 식각 속도 및 두께에 의하여 레지스트막의 박막화가 어려울 경우, 상부에 크롬(Cr) 화합물의 추가적인 하드 필름을 형성함으로써 해결하기 위한 구조이다. 아울러, 하드 필름(106)은 제조 공정 및 미세 패턴 형성을 위하여 몰리브데늄실리사이드(MoSi) 화합물과 크롬(C) 화합물이 상호 교호되게 혼합되어 형성될 수 있다. The
하드 필름(106)의 두께는 10㎚ 내지 60㎚의 두께를 가지며, 바람직하게는 20㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다. The thickness of the
레지스트막(108)은, 바람작하게 화학증폭형 레지스트가 사용되며, 150㎚ 이하, 바람직하게, 100㎚, 80㎚이하의 두께를 갖는다. As the resist
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상반전 포토마스크를 도시한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a phase inversion photomask according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 위상반전 포토마스크(200)는 투광부(A), 투명 기판(102)이 식각되어 형성된 위상반전 패턴을 포함하는 위상반전부(B) 및 차광부(C)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the
투광부(A)는 투명 기판(102)이 노출된 영역으로서, 193㎚, 248㎚ 파장 등의 노광광에 대하여 90% 이상의 투과율과 1.3 내지 2.0의 굴절률을 가지며, 광학적, 물리적, 화학적 특성이 상술한 블랭크 마스크의 투명 기판(102)과 동일한 영역이다. The light-transmitting portion (A) is a region where the
위상반전부(B)는 투광부(A)를 투과하는 노광광을 위상반전 시킬 수 있도록 투명 기판(102)을 90㎚ 내지 250㎚의 깊이로 식각하여 형성한다. 이때, 위상반전부(B)는 노광파장에 대하여 160° 내지 200°, 바람직하게, 170° 내지 190°의 위상반전량을 가지며, 투과율은 80% 내지 90%를 가진다.The phase inversion unit B is formed by etching the
차광부(C)는, 예를 들어, 기판의 투명 기판(102)의 외주부 또는 패턴의 일부 영역에서 노광광을 차광하기 위한 영역이다. 차광부(C)는 투명 기판 (102) 상에 차광막 패턴(104a) 및 하드 필름 패턴(106a)이 적층되어 구성되며, 노광 파장에 대하여 2.0 내지 3.5의 광학 밀도를 가지며, 50% 이하의 반사율, 바람직하게, 40% 이하의 반사율을 갖는다. The light-shielding portion C is, for example, an area for shielding exposure light from the outer peripheral portion of the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 위상반전 포토마스크의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a phase inversion photomask according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 투명 기판(102) 상에 순차적으로 차광막(104) 및 하드 필름(106)을 성막하고 제1레지스트막(108)을 도포하여 블랭크 마스크를 형성한다. (도 4 (a))Referring to FIG. 4, a
차광막(104)은, 바람직하게, 염소(Cl)계 물질에 식각이 가능한 Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrCO, CrCON, MoCr, MoCrN, MoCrO, MoCrC, MoCrON, MoCrCN, MoCrCO, MoCrCON 중 하나로 형성한다. 하드 필름(106)은 차광막(104)과 식각선택비를 갖는, 바람직하게, 불소(F)계 물질에 식각이 가능한 Si, SiN, SiO, SiC, SiON, SiCN, SiCO, SiCON, MoSi, MoSiN, MoSiCrO, MoSiC, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiCON 중 하나로 형성한다. 여기서, 차광막(104)과 하드 필름(106)은 스퍼터링 방법, 원자층 성막 방법, 화학증착 방법 등 다양한 증착 방법으로 형성할 수 있으며, 바람직하게, 스퍼터링 방법으로 형성한다. The light-shielding
상기 레지스트막에 노광 및 현상 공정을 진행하여 위상반전부로 사용되는 투명 기판(102)의 식각 대상 영역을 노출시키는 제1레지스트막 패턴(108a)을 형성하고, 불소(F)계 물질을 포함하는 식각 가스로 노출된 상기 하드 필름 부분을 식각하여 하드 필름 패턴(106a)을 형성한다. (도 4 (b))An exposure and development process is performed on the resist film to form a first resist
상기 제1레지스트막 패턴을 제거하고, 하드 필름 패턴(106a)을 식각마스크로 이용하여 염소(Cl)계 물질을 포함하는 식각 가스로 노출된 상기 차광막 부분을 식각하여 투명 기판(102)의 일부분을 노출시키는 차광막 패턴(104a)을 형성한다. (도 4 (c))The first resist film pattern is removed, and a portion of the
투명 기판(102)의 노출된 부분 및 하드 필름 패턴(106a) 상에 제2레지스트막을 형성하고, 상기 제2레지스트막을 패터닝하여 투명 기판(102)의 식각 대상 부분을 노출시키는 제2레지스트막 패턴(112a)을 형성한다. 그런 다음, 노출된 하드 필름 패턴(106a) 및 투명 기판(102) 부분을 불소(F)계 식각 물질로 동시에 식각하여 투명 기판(102)에 일정 깊이로 식각된 위상반전부(T)를 형성한다. (도 4 (d))A second resist film pattern that forms a second resist film on the exposed portion of the
이때, 투명 기판(102)의 식각 종점은 하드 필름(106a)의 식각 종점 속도를 바탕으로 결정하며, 위상반전부(T)는 약 180°의 위상반전량과 소정의 80% 내지 90%의 투과율을 갖는 깊이로 형성된다. At this time, the etch end point of the
상기 하드 필름 패턴(106a) 상에 구비된 제2레지스트막 패턴을 제거하고, 상기 하드 필름 패턴의 식각으로 노출된 상기 차광막 패턴을 제거하여 투명 기판(102) 부분인 투광부(A), 투명 기판(102)이 식각되어 이루어진 위상반전부(B) 및 차광막 패턴(104a) 및 하드 필름 패턴(106a)이 적층되어 구성된 차광부(C)를 갖는 기판 식각형 위상반전 포토마스크의 제조를 완료한다. The second resist film pattern provided on the
이상에서와 같이, 본 발명은 투명 기판과 동일한 식각 특성을 갖는 하드 필름을 형성하고, 하드 필름을 투명 기판의 일부분이 식각되어 제조된 위상반전 패턴의 식각 종점을 결정하는데 이용하는 기판 식각형 위상반전 포토마스크를 제조하였다.As described above, the present invention forms a hard film having the same etching characteristics as a transparent substrate, and uses a hard film to determine the etching end point of a phase inversion pattern prepared by etching a part of the transparent substrate. A mask was prepared.
이에 따라, 본 발명의 투명 기판의 일부분을 식각하여 위상반전 패턴을 형성함으로써 고해상도 패턴의 구현이 가능하며, 정확하고 재현성 있게 투명 기판의 식각 종점을 확보할 수 있다.Accordingly, a high-resolution pattern can be implemented by etching a part of the transparent substrate of the present invention to form a phase inversion pattern, and an etch end point of the transparent substrate can be secured with accuracy and reproducibility.
(실시예)(Example)
실시예Example 1 - 블랭크 마스크의 제조 및 평가 1-Preparation and evaluation of blank mask
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 식각형 위상반전 포토마스크를 제조하기 위한 기초로 사용되는 블랭크 마스크를 제조하기 위하여 합성 석영유리로 만들어진 투명 기판(102)을 준비하였다. 투명 기판(102)은 6inch x 6inch x 0.25inch 크기를 가지고 굴절률이 193㎚에서 1.54, 투과율은 90.2%, 평탄도는 142㎜2 영역에서 300㎚, 복굴절률은 2㎚/6.35㎜ 이하로 제어되었다. Referring to FIG. 1, a
이후, 4N의 순도를 가지는 크롬(Cr) 타겟을 이용하고, 공정 가스로 Ar : N2 = 5sccm : 2sccm로 주입하여, 0.7kW의 공정 파워로 240초 동안 스퍼터링 공정을 진행하여 상기 투명 기판(102) 상에 31㎚ 두께의 CrN으로 이루어진 차광막(104)을 형성하였다. 차광막(104)의 광학 밀도 및 반사율을 n&k Analyzer 장비를 이용하여 193㎚ 파장에서 측정한 결과, 광학 밀도는 1.84를 나타내었고, 반사율은 55.97%를 나타내었다.Then, using a chromium (Cr) target having a purity of 4N, and injected with Ar: N 2 = 5sccm: 2sccm as a process gas, the sputtering process for 240 seconds with a process power of 0.7kW to proceed to the transparent substrate 102 ), A light-shielding
그런 다음, 차광막(104) 상에 몰리브데늄실리사이드(MoSi, 조성비 Mo : Si = 20at% : 80at%) 타겟을 이용하고, 공정 가스로 Ar : N2 = 9.3sccm : 7.2sccm로 주입하여, 0.6kW의 공정 파워로 145초 동안 스퍼터링 공정을 진행하여 25㎚ 두께의 MoSiN으로 이루어진 하드 필름(106)을 형성하였다. 차광막(104)과 하드 필름(106)이 적층된 구조에 대해 광학 밀도 및 반사율을 n&k Analyzer 장비를 이용하여 193㎚ 파장에서 측정한 결과, 광학 밀도는 3.0을 나타내었고, 반사율은 35.94%를 나타내어, 최종 포토마스크 제조 후 외주부에서의 차광 특성을 모두 확보하였다.Then, using a molybdenum silicide (MoSi, composition ratio Mo: Si = 20at%: 80at%) target on the light-shielding
이어서, 하드 필름(106) 상에 화학 증폭형 레지스트막(108)을 스핀 코팅(Spin Coating) 방법으로 100㎚ 두께로 형성하여 최종 블랭크 마스크(100)의 제조를 완료하였다.Subsequently, the chemically amplified resist
블랭크 마스크(100)는 AES 장비를 이용하여 조성비를 분석한 결과, 차광막(104)은 Cr : N = 78at% : 22at%를 나타내었으며, 하드 필름(106)은 Mo : Si : N = 14.5at% : 66.0at% : 19.5at%을 나타내었다.As a result of analyzing the composition ratio of the
실시예Example 2 - 다층구조의 하드 필름을 갖는 블랭크 마스크의 제조 및 평가 Ⅰ 2-Manufacturing and evaluation of a blank mask having a multi-layered hard film Ⅰ
본 실시예 2는 차광막 상에 2층의 하드 필름을 형성하여 블랭크마스크를 제조하였다. In Example 2, a blank mask was prepared by forming two layers of hard films on a light-shielding film.
도 2(a)를 참조하면, 상술한 실시예 1과 동일한 투명 기판(102) 상에 크롬(Cr) 타겟을 이용하고, 공정 가스로 Ar을 8sccm으로 주입하여, 0.7kW의 공정 파워로 60초 동안 스퍼터링 공정을 진행하여 투명 기판(102) 상에 15㎚ 두께의 Cr으로 이루어진 차광막(104)을 형성하였다. Referring to FIG. 2 (a), a chromium (Cr) target is used on the same
그런 다음, 차광막(104) 상에 몰리브데늄실리사이드(MoSi, 조성비 Mo : Si = 20at% : 80at%) 타겟을 이용하고, 공정 가스로 Ar : N2 = 6sccm : 4sccm으로 주입하여, 0.6kW의 공정 파워로 320초 동안 스퍼터링 공정을 진행하여 25㎚ 두께의 MoSiN으로 이루어진 1층의 하드 필름(106)을 형성하였다. Then, using a molybdenum silicide (MoSi, composition ratio Mo: Si = 20at%: 80at%) target on the light-shielding
이후, 1층의 하드 필름(106) 상에 동일한 타겟을 이용하고, 공정 가스로 Ar : N2 = 7.3sccm : 6.4sccm으로 주입하여, 0.7kW의 공정 파워로 200초 동안 스퍼터링 공정을 진행하여 12㎚ 두께의 MoSiN으로 이루어진 2층의 하드 필름(112)을 형성하였다. Thereafter, the same target was used on the
차광막(104)과 1층 및 2층의 하드 필름(106, 112)이 적층된 구조에 대해 광학 밀도 및 반사율을 n&k Analyzer 장비를 이용하여 193㎚ 파장에서 측정한 결과, 광학 밀도는 3.05를 나타내었고, 반사율은 33.2%를 나타내어, 최종 포토마스크 제조 후 외주부에서의 차광 특성을 모두 확보하였다.The optical density and reflectance of the structure in which the light-shielding
이어서, 2층의 하드 필름(112) 상에 화학 증폭형 레지스트막(108)를 스핀 코팅(Spin Coating) 방법으로 100㎚ 두께로 형성하여 최종 블랭크 마스크(100)의 제조를 완료하였다.Subsequently, the chemically amplified resist
실시예Example 3 - 다층구조의 하드 필름을 갖는 블랭크 마스크의 제조 및 평가 Ⅱ 3-Preparation and evaluation of a blank mask having a multi-layered hard film Ⅱ
본 실시예 3은 차광막 상에 3층의 하드 필름을 형성하여 블랭크마스크를 제조하였다. In Example 3, a blank mask was prepared by forming three layers of hard films on a light-shielding film.
도 2(a)를 참조하면, 상술한 실시예 2와 동일하게 Cr으로 이루어진 차광막(104) 및 MoSiN으로 이루어진 1층 및 2층의 하드 필름(106, 112) 상에 크롬(Cr) 타겟을 이용하고, 공정 가스로 Ar : N2 = 5sccm : 3sccm으로 주입하여, 0.77kW의 공정 파워로 20초 동안 스퍼터링 공정을 진행하여 4㎚ 두께의 CrN으로 이루어진 3층의 하드 필름(114)을 형성하였다. Referring to FIG. 2 (a), the chromium (Cr) target is used on the light-shielding
차광막(104)과 1층 내지 3층의 하드 필름(106, 112, 114)이 적층된 구조에 대해 광학 밀도 및 반사율을 n&k Analyzer 장비를 이용하여 193㎚ 파장에서 측정한 결과, 광학 밀도는 3.06를 나타내었고, 반사율은 30.4%를 나타내어, 최종 포토마스크 제조 후 외주부에서의 차광 특성을 모두 확보하였다.The optical density and reflectance of the structure in which the light-shielding
이후, 3층의 하드 필름(114) 상에 화학 증폭형 레지스트막(108)을 스핀 코팅(Spin Coating) 방법으로 80㎚ 두께로 얇게 형성하여 최종 블랭크 마스크(100)의 제조를 완료하였다.Thereafter, the chemically amplified resist
실시예Example 4 - 기판 4-Substrate 식각형Etched 위상반전 Phase inversion 포토마스크의Photomask 제조 및 평가 Ⅰ Manufacturing and evaluation Ⅰ
도 4를 참조하면, 상술한 실시예 1에서 제조된 블랭크 마스크를 이용하여 기판 식각형 위상반전 포토마스크를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. Referring to FIG. 4, a method of manufacturing a substrate etched phase inversion photomask using the blank mask prepared in Example 1 described above will be described.
투명 기판(100) 상에 차광막(104), 하드 필름(106) 및 제1레지스트막(108)이 형성된 상기 블랭크 마스크에 EBM-8000 노광 설비를 이용하여 노광 공정을 실시한 후, PEB(Post Exposure Bake)를 112℃의 온도로 10분간 실시하였다. 이후 현상(Develop) 공정을 진행하여 하드 필름(106)의 일부분을 노출시키는 제1레지스트막 패턴(108a)을 형성하였다. After the light-blocking
제1레지스트막 패턴(108a)을 식각마스크로 노출된 하드 필름(106) 부분을 불소(F)계 식각 가스로 건식 식각하여 하드 필름 패턴(106a)을 형성하였다. 이때, 하드 필름(106)의 식각 시간을 EPD로 확인한 결과 130초를 나타내어 식각 속도는 1.92Å/sec를 나타내었으며, 오버 에칭 50%를 적용하여 하드 필름 패턴(106a) 형성을 완료하였다. 이후, 잔류한 제1레지스트막 패턴(108a)의 두께를 AFM 장비를 이용하여 측정한 결과 62㎚를 나타내어, 식각 마스크로서 문제가 없음을 확인하였다.The
제1레지스트막 패턴(108a)을 제거한 후, 하드 필름 패턴(106a)을 식각 마스크로 노출된 하부의 차광막(104) 부분을 염소(Cl)계 가스로 건식 식각하여 차광막 패턴(104a)을 형성하였다. 이때, 차광막(104)의 식각 시간은 390초를 나타내었으며, 식각 속도는 0.79Å/sec를 나타내어 상대적으로 상부의 하드 필름(106)에 대비하여 2.43배 느린 식각 속도를 나타내었다.After removing the first resist
노출된 투명 기판(102) 부분 및 하드 필름 패턴(106a) 상에 제2레지스트막(110)을 형성하고, 노광 및 현상 공정을 진행하여 차광부가 형성되는 외주부 영역 상에만 잔류하도록 제2레지스트막 패턴(110a)을 형성하였다. The second resist film pattern 110 is formed on the exposed
제2레지스트막 패턴(110a)에 의해 노출된 투명 기판 부분(102)에 불소(F)계 식각 가스를 이용한 식각 공정을 진행하여 185㎚ 깊이로 투명 기판(102)이 식각되어 이루어진 위상반전부(B)를 형성하였다. 이때, 투명 기판(102) 상에 구비된 하드 필름 패턴은 동시에 식각되어 제거되었다. 또한, 상기 하드 필름 패턴(104a)은 투명 기판의 식각 조건에서 35초에 식각이 완료되었으며, 투명 기판(102) 부분은 132초에 식각이 완료되어, 하드 필름 패턴(104a)은 7.14 Å/sec, 투명 기판(102)은 14.02 Å/sec 의 식각 속도를 나타내어 상대적으로 하드 필름이 투명 기판 대비 0.51배 느린 식각 속도를 나타내었다.A phase inversion portion formed by etching the
차광부(C)의 레지스트막 패턴 및 투명 기판(102) 상에 잔류된 차광막을 제거하여 최종 포토마스크의 제조를 완료하였다. 이때, 투명 기판이 식각되어 이루어진 위상반전부(B)의 투과율을 측정한 결과 85.9%를 나타내어, 식각되지 않은 투명 기판 부분에 대비하여 다소 감소된 결과를 나타내었으나, 고투과율 확보가 가능하였으며, 위상반전량은 183°를 나타내어 위상반전 마스크로 사용하기에 문제가 없음을 확인할 수 있었다.The resist film pattern of the light blocking portion C and the light blocking film remaining on the
실시예Example 5 - 기판 5-Substrate 식각형Etched 위상반전 Phase inversion 포토마스크의Photomask 제조 및 평가 Ⅱ Manufacturing and evaluation Ⅱ
본 실시예 5는 실시예 3에서 제조된 블랭크 마스크를 이용하여 기판 식각형 위상반전 포토마스크를 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 상세하게는, 투명 기판 상에 차광막, 다층의 하드 필름 및 레지스트막이 형성된 블랭크 마스크에 EBM-8000 노광 설비를 이용하여 노광 공정을 실시한 후, PEB(Post Exposure Bake)를 112℃의 온도로 10분간 실시하였다. 이후 현상(Develop) 공정을 진행하여 하드 필름의 일부분을 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성하였다. In the fifth embodiment, a method of manufacturing a substrate etched phase inversion photomask using the blank mask prepared in Example 3 will be described. In detail, after performing an exposure process using an EBM-8000 exposure facility on a blank mask on which a light-shielding film, a multilayer hard film, and a resist film are formed on a transparent substrate, PEB (Post Exposure Bake) is performed at a temperature of 112 ° C. for 10 minutes. Did. Thereafter, a development process was performed to form a resist film pattern exposing a portion of the hard film.
상기 레지스트막 패턴을 식각마스크로 노출된 3층의 하드 필름 부분을 염소(F)계 식각 가스로 건식 식각하여 크롬(Cr)으로 구성된 하드 필름 패턴을 형성하였다. 이때, Cr 하드 필름의 식각 속도는 0.85Å/sec를 나타내었다.The resist film pattern was dry etched with a chlorine (F) -based etching gas on the hard film portion of the three layers exposed as an etch mask to form a hard film pattern composed of chromium (Cr). At this time, the etching rate of the Cr hard film was 0.85 Å / sec.
이후, 레지스트막 패턴을 제거하고, 크롬(Cr) 하드 필름 패턴을 이용하여 하부의 1층 및 2층의 MoSiN 하드 필름을 불소(F)계 가스로 식각하여 하드 필름 패턴을 형성하였다. Thereafter, the resist film pattern was removed, and the MoSiN hard films of the lower and second layers were etched with a fluorine (F) -based gas using a chromium (Cr) hard film pattern to form a hard film pattern.
그런 다음, MoSiN 하드 필름을 패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 차광막을 염소(C)계 가스로 식각하여 차광막 패턴을 형성하였다 이때, 3층의 Cr 하드 필름 패턴은 함께 제거되었다. Then, the light-shielding film was etched with a chlorine (C) -based gas using a MoSiN hard film as an etch mask to form a light-shielding film pattern. At this time, the three-layer Cr hard film pattern was removed together.
상기 노출된 투명 기판 부분 및 하드 필름 상에 레지스트막을 형성하고, 노광 및 현상 공정을 진행하여 차광부가 형성되는 외주부 영역 상에만 잔류하도록 레지스트막 패턴을 형성하였다. A resist film was formed on the exposed transparent substrate portion and the hard film, and an exposure and development process was performed to form a resist film pattern so that it remained only on the outer circumferential region where the light blocking portion was formed.
상기 노출된 투명 기판 부분에 불소(F)계 식각 가스를 이용한 식각 공정을 진행하여 185㎚ 깊이로 투명 기판이 식각되어 이루어진 위상반전부를 형성하였다. 이때, 투명 기판 상에 구비된 1층 및 2층의 하드 필름 패턴은 함께 식각되어 제거되었다. 상기 차광부의 레지스트막 패턴 및 투명 기판 상에 잔류된 차광막을 제거하여 최종 위상반전 포토마스크의 제조를 완료하였다. 여기서, 투명 기판이 식각되어 이루어진 위상반전부의 투과율을 측정한 결과 86.2%를 나타내어, 식각되지 않은 투명 기판 부분에 대비하여 다소 감소된 결과를 나타내었으나, 고투과율 확보가 가능하였으며, 위상반전량은 183도를 나타내어 위상반전 마스크로 사용하기에 문제가 없음을 확인할 수 있었다.An etching process using a fluorine (F) -based etching gas was performed on the exposed transparent substrate portion to form a phase inversion portion made by etching the transparent substrate to a depth of 185 nm. At this time, the hard film patterns of the first and second layers provided on the transparent substrate were etched together and removed. The resist film pattern of the light-shielding portion and the light-shielding film remaining on the transparent substrate were removed to complete the production of the final phase-reverse photomask. Here, as a result of measuring the transmittance of the phase inversion portion made by etching the transparent substrate, it showed 86.2%, showing a somewhat reduced result compared to the portion of the transparent substrate that was not etched. As shown in the figure, it was confirmed that there was no problem in using it as a phase inversion mask.
비교예Comparative example - 하드 필름이 없는 블랭크 마스크 및 -Blank mask without hard film and 포토마스크의Photomask 제조 및 평가 Manufacturing and evaluation
본 비교예는 하드 필름이 없는 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제조 및 평가하여 본 발명의 실시예들과 비교하였다. In this comparative example, a blank mask and a photomask without a hard film were prepared and evaluated, and compared with the examples of the present invention.
비교예의 블랭크 마스크는, 상기 실시예 1과 동일한 특성을 갖는 투명 기판을 준비하고, 4N의 순도를 가지는 크롬(Cr) 타겟 이용하고, 공정 가스로 Ar : N2 = 5sccm : 5sccm 로 주입하며, 0.7kW의 공정 파워로 420초 동안 스퍼터링 공정을 진행하여 60㎚ 두께의 CrN 으로 이루어진 차광막을 형성하였다. 상기 차광막의 광학 밀도 및 반사율을 n&k Analyzer 장비를 이용하여 193㎚ 파장에서 측정한 결과, 광학 밀도는 2.9를 나타내었고, 반사율은 45.54%를 나타내어 실시예 1에 비해 차광막의 두께는 두꺼우나, 광학 밀도는 상대적으로 낮고, 반사율도 높은 결과를 나타내었다. In the blank mask of the comparative example, a transparent substrate having the same properties as in Example 1 was prepared, a chromium (Cr) target having a purity of 4N was used, and Ar: N 2 = 5sccm: 5sccm was injected as a process gas, 0.7 A sputtering process was performed for 420 seconds at a process power of kW to form a light shielding film made of CrN having a thickness of 60 nm. As a result of measuring the optical density and reflectance of the light-shielding film at a wavelength of 193 nm using n & k Analyzer equipment, the optical density was 2.9, and the reflectance was 45.54%. Showed relatively low and high reflectance results.
이후, 차광막 상에 레지스트막 패턴을 형성하고, 하부의 차광막을 염소(Cl)계 가스로 식각하여 차광막 패턴을 형성하였다. 이때, 차광막은 0.93Å/sec의 식각 속도를 나타내었고, 최종 식각 시간은 645초를 나타내었다. 이에 따라, 상기 차광막의 식각 공정에서 80㎚ 두께의 레지스트막 패턴이 모두 제거되고, 노출되지 않아야 하는 레지스트막 패턴 하부의 차광막 부분이 노출되어 데미지(Damage)로 인한 두께 손상이 발생함에 따라 기판 식각형 위상반전 포토마스크의 제조에 적용하기 어려움을 확인하였다.Thereafter, a resist film pattern was formed on the light shielding film, and the light shielding film was etched with a chlorine (Cl) -based gas to form a light shielding film pattern. At this time, the light-shielding film exhibited an etching rate of 0.93 kPa / sec, and the final etching time was 645 seconds. Accordingly, in the etching process of the light-shielding film, all of the 80 nm-thick resist film patterns are removed, and the part of the light-shielding film under the resist film pattern that should not be exposed is exposed, resulting in damage to the thickness due to damage, resulting in substrate etching. It was confirmed that it was difficult to apply to the production of a phase inversion photomask.
실시예Example 6 - 6- 타겟target 조성별By composition 식각Etch 속도 및 내화학성 평가 결과 Speed and chemical resistance evaluation results
본 실시예 6은 각 MoSi 타겟의 조성에 따른 하드 필름의 식각 속도와 내화학성 평가를 SC-1 및 황산에 대하여 실시하였다. In Example 6, the etching rate and chemical resistance evaluation of the hard film according to the composition of each MoSi target were performed for SC-1 and sulfuric acid.
타겟 조성
Target composition
박막
pellicle
(기판 식각 조건)Etch rate
(Substrate etching conditions)
(40℃, 20min)SC-1
(40 ℃, 20min)
(80℃, 20min)Sulfuric acid
(80 ℃, 20min)
(100at%)Si
(100at%)
(5at : 95at%)MoSi
(5at: 95at%)
(10at : 90at%)MoSi
(10at: 90at%)
(20at : 80at%)MoSi
(20at: 80at%)
(30at : 70at%)MoSi
(30at: 70at%)
(50at : 50at%)MoSi
(50at: 50at%)
표 1을 참조하면, 하드 필름을 형성하기 위한 타겟에 포함되는 몰리브데늄(Mo)의 함유량이 증가할수록 하드 필름의 식각 속도는 감소하는 것을 확인할 수 있다. 그러나, 내화학성 평가 결과, 몰리브데늄(Mo)이 증가함에 따라 내화학성 특성이 나빠짐을 확인할 수 있다. 특히, 몰리브데늄(Mo) 성분이 30at% 이상인 타겟 적용 시 급격한 열화됨에 따라 사용하기 어려운 것으로 판단된다.Referring to Table 1, it can be seen that as the content of molybdenum (Mo) included in the target for forming the hard film increases, the etching rate of the hard film decreases. However, as a result of evaluating the chemical resistance, it can be confirmed that the chemical resistance characteristics deteriorated as the molybdenum (Mo) increased. In particular, it is judged that it is difficult to use as the molybdenum (Mo) component is rapidly deteriorated when the target is 30 at% or more.
이상, 본 발명을 가장 바람직한 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는, 상기 실시예에 기재된 범위에 한정되지 않는다. 상기 실시예에 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하다는 것은 해당 기술분야의 일반적인 기술자라면 용이하게 알 수 있을 것이다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이 특허 청구 범위의 기재로부터 분명하다.In the above, the present invention has been described using the most preferred embodiment, but the technical scope of the present invention is not limited to the range described in the above embodiment. It will be readily appreciated by those skilled in the art that it is possible to add various modifications or improvements to the above-described embodiments. It is clear from the description of the claims that the form to which such a change or improvement was added can also be included in the technical scope of the present invention.
100 : 블랭크 마스크
104 : 하드 필름
106 : 차광막
108 : 레지스트막
110 : 제2레지스트막
112 : 2층 하드 필름
114 : 3층 하드 필름100: blank mask
104: hard film
106: light shielding film
108: resist film
110: second resist film
112: 2-layer hard film
114: 3-layer hard film
Claims (20)
상기 위상반전부는 노광광을 위상반전시키는 깊이로 투명 기판이 식각되어 이루어지고,
상기 차광부는 투명 기판 상에 차광막 패턴, 하드 필름 패턴이 적층되어 이루어지며,
상기 하드 필름 패턴은 상기 투명 기판과 동일한 식각 물질에 의해 식각되는 특성을 갖고, 상기 투명 기판의 식각 종점 확인을 위해 투명 기판에 대비하여 0.1배 내지 1.5배 비율의 식각 속도를 갖는 위상반전 포토마스크.
A phase inversion photomask comprising a light transmitting portion, a phase inverting portion and a light blocking portion,
The phase inversion portion is made by etching the transparent substrate to a depth to phase invert the exposure light,
The light-shielding portion is formed by laminating a light-shielding film pattern and a hard film pattern on a transparent substrate,
The hard film pattern has a property of being etched by the same etch material as the transparent substrate, and a phase inversion photomask having an etch rate of 0.1 to 1.5 times that of the transparent substrate in order to confirm the etch end point of the transparent substrate.
상기 위상반전부는 상기 투명 기판을 90㎚ 내지 250㎚의 깊이로 식각하여 형성된 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The phase inversion portion is a phase inversion photomask, characterized in that formed by etching the transparent substrate to a depth of 90nm to 250nm.
상기 위상반전부는 80% 내지 90%의 투과율을 갖고, 160° 내지 200°의 위상반전량을 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The phase inversion portion has a transmittance of 80% to 90%, a phase inversion photomask, characterized in that it has a phase inversion amount of 160 ° to 200 °.
상기 차광부는 50% 이하의 반사율을 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The light-shielding portion has a phase inversion photomask, characterized in that it has a reflectance of 50% or less.
상기 차광막 패턴 및 하드 필름 패턴은 하나의 식각 물질에 대해 상호 식각선택비를 갖는 물질로 이루어지며, 각각 몰리브데늄(Mo), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀레늄(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W) 중에서 선택되는 1 종 이상의 물질을 포함하여 이루어지거나, 상기 물질에 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 하나 이상의 경원소를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The light-shielding film pattern and the hard film pattern are made of a material having a mutual etch selectivity with respect to one etching material, respectively, molybdenum (Mo), nickel (Ni), zirconium (Zr), niobium (Nb), palladium ( Pd), zinc (Zn), chromium (Cr), aluminum (Al), manganese (Mn), cadmium (Cd), magnesium (Mg), lithium (Li), selenium (Se), copper (Cu), hafnium ( Hf), made of at least one material selected from tungsten (W), or characterized in that the material further comprises at least one light element of nitrogen (N), oxygen (O), carbon (C) Phase-reversing photomask.
상기 차광막 패턴은 염소(Cl)계 물질에 식각되고, 상기 투명 기판 및 하드 필름 패턴은 불소(F)계 물질에 식각되는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The light-shielding film pattern is etched in a chlorine (Cl) -based material, the transparent substrate and the hard film pattern is a phase inversion photomask, characterized in that etched in a fluorine (F) -based material.
상기 차광막 패턴은 Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrCO, CrCON, MoCr, MoCrN, MoCrO, MoCrC, MoCrON, MoCrCN, MoCrCO, MoCrCON 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The light-shielding film pattern is a phase reversal photomask comprising Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrCO, CrCON, MoCr, MoCrN, MoCrO, MoCrC, MoCrON, MoCrCN, MoCrCO, or MoCrCON.
상기 차광막 패턴은 크롬(Cr) 또는 몰리브데늄크롬(MoCr)이 50% ∼ 100%, 경원소는 50at% 이하의 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
The method of claim 7,
The light-shielding film pattern is a phase inversion photomask, characterized in that chromium (Cr) or molybdenum chromium (MoCr) has a composition ratio of 50% to 100%, and light element of 50at% or less.
상기 차광막 패턴은 20nm 내지 60nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The light-shielding film pattern is a phase inversion photomask, characterized in that having a thickness of 20nm to 60nm.
상기 차광막 패턴은 상기 하드 필름 패턴에 대비하여 0.8 내지 1.5 비율의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The light-shielding film pattern has a phase inversion photomask, characterized in that it has a thickness of 0.8 to 1.5 ratio compared to the hard film pattern.
상기 차광막 패턴은 노광광에 대하여 1.5 내지 3.0의 광학 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The light-shielding film pattern has a phase inversion photomask, characterized in that it has an optical density of 1.5 to 3.0 with respect to the exposure light.
상기 하드 필름 패턴은 Si, SiN, SiO, SiC, SiON, SiCN, SiCO, SiCON, MoSi, MoSiN, MoSiCrO, MoSiC, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, MoSiCON 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The hard film pattern is Si, SiN, SiO, SiC, SiON, SiCN, SiCO, SiCON, MoSi, MoSiN, MoSiCrO, MoSiC, MoSiON, MoSiCN, MoSiCO, a phase inversion photomask, characterized in that made of one of MoSiCON.
상기 하드 필름 패턴은 몰리브데늄실리사이드 화합물로 이루어지며, Mo : Si : 경원소 = 5at% ∼ 20at% : 50at% ∼ 70at% : 10at% ∼ 45at%인 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
The method of claim 12,
The hard film pattern is composed of a molybdenum silicide compound, Mo: Si: light element = 5at% ~ 20at%: 50at% ~ 70at%: 10at% ~ 45at% phase reversal photomask characterized in that it has a composition ratio .
상기 하드 필름 패턴은 불소(F)계 식각 물질에 대하여 20Å/sec 이하의 식각 속도를 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The hard film pattern is a phase inversion photomask, characterized in that it has an etching rate of less than 20Å / sec with respect to the fluorine (F) -based etching material.
상기 하드 필름은 10nm 내지 60nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The hard film is a phase inversion photomask, characterized in that having a thickness of 10nm to 60nm.
상기 하드 필름은 상호 동일한 식각 물질에 식각되는 2층 이상의 다층막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
According to claim 1,
The hard film is a phase inversion photomask, characterized in that it consists of a multi-layer film of two or more layers etched in the same etch material.
상기 하드 필름 패턴 상에 구비되며, Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrCO, CrCON 중 하나로 이루어진 하드 필름 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 포토마스크.
The method of claim 12,
It is provided on the hard film pattern, Cr, CrN, CrO, CrC, CrON, CrCN, CrCO, phase reversal photomask further comprising a hard film pattern made of one of CrCON.
투명 기판;
상기 투명 기판 상에 구비된 차광막;
상기 차광막 상에 구비된 하드 필름;을 포함하며,
상기 하드 필름 패턴은 상기 투명 기판과 동일한 식각 물질에 의해 식각되는 특성을 갖고, 상기 투명 기판의 식각 종점 확인을 위하여 투명 기판에 대비하여 0.1배 내지 1.5배 비율의 식각 속도를 갖는 블랭크 마스크. A blank mask for manufacturing the phase inversion photomask of any one of claims 1 to 13 and 15 to 18,
Transparent substrates;
A light shielding film provided on the transparent substrate;
Includes; a hard film provided on the light-shielding film,
The hard film pattern has a property of being etched by the same etch material as the transparent substrate, and a blank mask having an etch rate of 0.1 to 1.5 times that of the transparent substrate in order to confirm the etch end point of the transparent substrate.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
X091 | Application refused [patent] | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) |