KR102229123B1 - 블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크 - Google Patents

블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크 Download PDF

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KR102229123B1
KR102229123B1 KR1020200110229A KR20200110229A KR102229123B1 KR 102229123 B1 KR102229123 B1 KR 102229123B1 KR 1020200110229 A KR1020200110229 A KR 1020200110229A KR 20200110229 A KR20200110229 A KR 20200110229A KR 102229123 B1 KR102229123 B1 KR 102229123B1
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김성윤
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에스케이씨솔믹스 주식회사
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)

Abstract

구현예는 블랭크마스크 및 이를 이용한 포토마스크 등에 대한 것으로, 광투과성 기판, 상기 광투과성 기판 상에 제1위상조정층 및 상기 제1위상조정층 상에 다층막을 포함하고, Δθ1, Δθ2 및 Δθ3을 합한 값이 160 내지 200°이고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제1투과율조정층의 투과율이 30 내지 70%인 블랭크마스크 등을 개시한다.
이러한 블랭크마스크 등은 복수 층으로 구성된 위상전이특성을 갖는 박막을 포함하여 일 마스크 내 2 이상의 서로 다른 투과율을 갖는 영역을 포함하는 포토마스크를 구현할 수 있다.

Description

블랭크 마스크 및 이를 이용한 포토마스크 {BLANKMASK AND PHOTOMASK USING THE SAME}
구현예는 블랭크 마스크 및 상기 블랭크 마스크를 이용한 포토마스크에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 고집적화로 인해, 반도체 디바이스의 회로 패턴의 미세화가 요구되고 있다. 이로 인해, 웨이퍼 표면상에 포토마스크를 이용하여 회로 패턴을 현상하는 기술인 리소그래피 기술의 중요성이 더욱 부각되고 있다.
미세화된 회로 패턴을 현상하기 위해서는 노광 공정에서 사용되는 노광 광원의 단파장화가 요구된다. 최근 사용되는 노광 광원으로는 ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등이 있다.
한편, 포토마스크에는 바이너리 마스크(Binary mask)와 위상반전 마스크(Phase shift mask) 등이 있다.
바이너리 마스크는 투명 기판 상에 차광층 패턴이 형성된 구성을 갖는다. 바이너리 마스크는 패턴이 형성된 면에서, 차광층을 포함하지 않은 투과부는 노광광을 투과시키고, 차광층을 포함하는 차광부는 노광광을 차단함으로써 웨이퍼 표면의 레지스트막 상에 패턴을 노광시킨다. 다만, 바이너리 마스크는 패턴이 미세화될수록 노광 시 투과부 가장자리에서 발생하는 빛의 회절로 인해 미세 패턴 현상에 문제가 발생할 수 있다.
위상반전 마스크로는 레벤슨형(Levenson type), 아웃트리거형(Outrigger type), 하프톤형(Half-tone type)이 있다. 그 중 하프톤형 위상반전 마스크는 투명 기판 상에 반투과막으로 형성된 패턴이 형성된 구성을 갖는다. 하프톤형 위상반전 마스크는 패턴이 형성된 면에서, 반투과층을 포함하지 않은 투과부는 노광광을 투과시키고, 반투과층을 포함하는 반투과부는 감쇠된 노광광을 투과시킨다. 상기 감쇠된 노광광은 투과부를 통과한 노광광과 비교하여 위상차를 갖게 된다. 이로 인해, 투과부 가장자리에서 발생하는 회절광은 반투과부를 투과한 노광광에 의해 상쇄되어 위상반전 마스크는 웨이퍼 표면에 더욱 정교한 미세 패턴을 형성할 수 있다.
국내등록특허 제 10-0725371 호 국내공개특허 제 2002-0001230 호 일본공개특허 제 2005-084682 호
구현예의 목적은 위상전이특성을 갖는 박막을 복수 층으로 적용함으로써, 일 마스크 내 2 이상의 서로 다른 투과율을 갖는 영역을 포함하는 포토마스크를 구현할 수 있는 블랭크마스크 등을 제공하는 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 블랭크마스크는 광투과성 기판, 상기 광투과성 기판 상에 위치하는 제1위상조정층 및 상기 제1위상조정층 상에 위치하는 다층막을 포함한다.
상기 다층막은 제1투과율조정층, 상기 제1투과율조정층 상에 위치하는 제2위상조정층 및 상기 제2위상조정층 상에 위치하는 제2투과율조정층을 포함한다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제1위상조정층의 위상차를 Δθ1이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제1투과율조정층의 위상차를 Δθ2이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제2위상조정층의 위상차를 Δθ3이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제2투과율조정층의 위상차를 Δθ4이라 할 때, 상기 Δθ1, 상기 Δθ2 및 상기 Δθ3을 합한 값이 160 내지 200°이다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제1투과율조정층의 투과율이 12 내지 70%이다.
상기 Δθ2, 상기 Δθ3 및 상기 Δθ4를 합한 값이 160 내지 200°일 수 있다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 다층막의 투과율이 4 내지 11% 이하일 수 있다.
상기 제1투과율조정층 및 상기 제2투과율조정층은 각각 독립적으로 전이금속, 규소, 산소 및 질소를 포함할 수 있다.
상기 제1투과율조정층 및 상기 제2투과율조정층은 각각 독립적으로 상기 전이금속을 2 내지 12원자% 포함하고, 상기 규소를 20 내지 60원자% 포함하고, 상기 산소를 2 내지 30원자% 포함하고, 상기 질소를 30 내지 60원자% 포함할 수 있다.
상기 제1위상조정층 및 상기 제2위상조정층은 각각 독립적으로 규소 및 산소를 포함할 수 있다.
상기 블랭크마스크는 상기 광투과성 기판과 상기 제1위상조정층 사이에 식각저지층을 포함할 수 있다.
상기 식각저지층은 금속 원소, 규소 및 산소를 포함할 수 있다.
불소계 드라이 에칭시 상기 식각저지층 대비 상기 제1위상조정층의 식각비가 2 이상일 수 있다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 식각저지층의 투과율은 85% 이상일 수 있다.
상기 제1위상조정층의 두께는 80 내지 140nm일 수 있다.
상기 제2위상조정층의 두께는 20 내지 60nm일 수 있다.
상기 블랭크마스크는 상기 다층막 상에 위치하는 차광막을 포함할 수 있다.
상기 차광막은 금속 원소를 포함할 수 있다.
상기 금속 원소는 Cr, Ta, Ti 및 Hf 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따른 포토마스크는 고투과율 영역 및 저투과율 영역을 포함한다.
상기 고투과율 영역은 제1반투과부 및 제1투과부를 포함한다.
상기 저투과율 영역은 제2반투과부 및 제2투과부를 포함한다.
상기 포토마스크는 상기 제1반투과부 상에 위치하는 제1반투과패턴층을 포함한다.
상기 포토마스크는 상기 제2반투과부 상에 위치하는 제2반투과패턴층을 포함한다.
상기 포토마스크는 상기 제2투과부 상에 위치하는 투과패턴층을 포함한다.
상기 제1반투과패턴층은 제1위상조정층, 상기 제1위상조정층 상에 위치하는제1투과율조정층 및 상기 제1투과율조정층 상에 위치하는 제2위상조정층을 포함한다.
상기 제2반투과패턴층은 상기 제1위상조정층, 상기 제1위상조정층 상에 위치하는 상기 제1투과율조정층, 상기 제1투과율조정층 상에 위치하는 상기 제2위상조정층 및 상기 제2위상조정층 상에 위치하는 제2투과율조정층을 포함한다.
상기 투과패턴층은 상기 제1위상조정층을 포함한다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제1위상조정층의 위상차를 Δθ1이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제1투과율조정층의 위상차를 Δθ2이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제2위상조정층의 위상차를 Δθ3이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제2투과율조정층의 위상차를 Δθ4이라 할 때, 상기 Δθ1, 상기 Δθ2 및 상기 Δθ3을 합한 값이 160 내지 200°이다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제1투과율조정층의 투과율이 12 내지 70%이다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제1반투과패턴층은 위상차가 160 내지 200°이고, 투과율이 12 내지 70%이다.
상기 제2반투과패턴층을 통과하는 파장 200nm 이하의 광과 상기 투과패턴층을 통과하는 상기 파장 200nm 이하의 광 사이의 위상차가 160 내지 200°이다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제2반투과패턴의 투과율이 4 내지 11%이다.
구현예의 블랭크마스크 및 이를 이용한 포토마스크 등은 위상전이특성을 갖는 박막을 복수 층으로 적용함으로써, 일 마스크 내 2 이상의 서로 다른 투과율을 갖는 영역을 포함하는 포토마스크를 구현할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 구현예에 따라 제조된 블랭크마스크를 설명하는 개념도.
도 2는 본 명세서의 다른 구현예에 따라 제조된 블랭크마스크를 설명하는 개념도.
도 3은 본 명세서의 다른 구현예에 따라 제조된 포토마스크를 설명하는 개념도.
이하, 구현예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 구현예는 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 구현예의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A, B, 또는, A 및 B"를 의미한다.
본 명세서 전체에서, “제1”, “제2” 또는 “A”, “B”와 같은 용어는 특별한 설명이 없는 한 동일한 용어를 서로 구별하기 위하여 사용된다.
본 명세서에서, A 상에 B가 위치한다는 의미는 A 상에 B가 위치하거나 그 사이에 다른 층이 위치하면서 A 상에 B가 위치하거나 할 수 있다는 것을 의미하며 A의 표면에 맞닿게 B가 위치하는 것으로 한정되어 해석되지 않는다.
본 명세서에서 단수 표현은 특별한 설명이 없으면 문맥상 해석되는 단수 또는 복수를 포함하는 의미로 해석된다.
본 명세서에서 식각비는 비교대상인 2 이상의 층을 동일한 조건에서 에칭하여 측정한 에칭 속도의 비율을 의미한다.
웨이퍼 표면에 전사하고자 하는 패턴의 특성에 따라 위상반전 마스크에 요구되는 투과율은 상이할 수 있다. 또한, 동일한 웨이퍼 표면일지라도 영역 별로 전사하고자 하는 패턴의 특성(구체적으로 패턴의 CD(Critical Dimension) 값 등)이 상이할 경우, 일 웨이퍼를 노광하는데 서로 상이한 투과율을 갖는 2 이상의 위상반전 마스크가 요구될 수 있다.
웨이퍼 영역 별 전사 패턴 특성에 따른 위상반전 마스크를 각각 제조할 경우, 제조되는 마스크의 수가 증가할수록 제조비용이 상승할 수 있다. 또한, 전사공정에 사용되는 위상반전 마스크의 수가 증가할수록 각 마스크별 추가로 요구되는 공정(노광, 식각, 세정 공정 등)이 증가하여 생산성의 저하를 유발할 수 있다.
구현예의 발명자들은 블랭크마스크가 위상전이특성 및/또는 투과율 조정 특성을 갖는 복수층 구조를 포함하면 투과율이 상이한 영역을 포함하는 포토마스크를 구현할 수 있음을 확인하였다. 이에 구현예의 발명자들은 상기 내용을 바탕으로 구현예를 완성하였다.
이하, 구현예들을 보다 자세히 설명한다.
도 1은 일 구현예에 따라 제조된 블랭크마스크를 설명하는 개념도이다. 도 2는 다른 구현예에 따라 제조된 블랭크마스크를 설명하는 개념도이다. 도 3은 다른 구현예에 따라 제조된 포토마스크를 설명하는 개념도이다. 상기 도 1 내지 3을 참조하여 이하 구현예를 구체적으로 설명한다.
본 명세서에서 고투과율 영역(60)은 블랭크마스크(100)로부터 구현된 포토마스크(200)에서 제1반투과부(61) 및 제1투과부(62)를 포함하는 영역을 의미하고, 저투과율 영역(70)은 블랭크마스크(100)로부터 구현된 포토마스크(200)에서 제2반투과부(71) 및 제2투과부(72)를 포함하는 영역을 의미한다.
본 명세서에서 제1반투과부(61)는 블랭크마스크(100)로부터 구현된 포토마스크(200)에서 포토마스크(200)의 면내 방향으로 제1반투과패턴층(51)이 형성된 부분을 의미한다.
본 명세서에서 제2반투과부(71)는 블랭크마스크(100)로부터 구현된 포토마스크(200)에서 포토마스크(200)의 면내 방향으로 제2반투과패턴층(52)이 형성된 부분을 의미한다.
본 명세서에서 제1투과부(62)는 블랭크마스크(100)로부터 구현된 포토마스크(200)에서 포토마스크(200)의 면내 방향으로 제1반투과패턴층(51)의 기저면이 드러난 부분을 의미한다.
본 명세서에서 제2투과부(72)는 블랭크마스크(100)로부터 구현된 포토마스크(200)에서 포토마스크(200)의 면내 방향으로 투과패턴층(53)이 형성된 부분을 의미한다.
본 명세서에서 제1반투과패턴층(51)은 블랭크마스크(100)로부터 구현된 포토마스크(200)에서 제1위상조정층(21), 제1투과율조정층(31) 및 제2위상조정층(22)을 포함하여 광을 반투과시키는 패턴층을 의미한다.
본 명세서에서 제2반투과패턴층(52)은 블랭크마스크(100)로부터 구현된 포토마스크(200)에서 제1위상조정층(21), 제1투과율조정층(31), 제2위상조정층(22) 및 제2투과율조정층(32)을 포함하여 광을 반투과시키는 패턴층을 의미한다.
본 명세서에서 투과패턴층(53)은 블랭크마스크(100)로부터 구현된 포토마스크(200)에서 제1위상조정층(21)을 포함하여 광을 투과시키는 패턴층을 의미한다.
본 명세서에서 반투과패턴층은 제1반투과패턴층(51) 및 제2반투과패턴층(52)을 의미한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서가 개시하는 일 실시예에 따른 블랭크마스크(100)는 광투과성 기판(10), 상기 광투과성 기판(10) 상에 위치하는 제1위상조정층(21) 및 상기 제1위상조정층(21) 상에 위치하는 다층막(40)을 포함한다.
다층막(40)은 제1투과율조정층(31), 상기 제1투과율조정층(31) 상에 위치하는 제2위상조정층(22) 및 상기 제2위상조정층(22) 상에 위치하는 제2투과율조정층(32)을 포함한다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 제1위상조정층(21)의 위상차를 Δθ1이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 제1투과율조정층(31)의 위상차를 Δθ2이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 제2위상조정층(22)의 위상차를 Δθ3이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 제2투과율조정층(32)의 위상차를 Δθ4이라 할 때, Δθ1, Δθ2 및 Δθ3을 합한 값이 160 내지 200°이다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제1투과율조정층(31)의 투과율이 12 내지 70%이다.
광투과성 기판(10)은 적층된 박막을 지지하고, 노광광을 투과시키는 역할을 한다. 광투과성 기판(10) 소재는 블랭크마스크(100)에 적용되는 기판이라면 제한 없이 적용 가능하다. 예시적으로 광투과성 기판(10)으로 합성 쿼츠 기판을 적용할 수 있다.
제1위상조정층(21)은 광투과성 기판(10) 상에 위치하여, 광투과성 기판(10)을 투과하는 노광광 세기의 감쇠를 실질적으로 억제하면서 위상차를 조절할 수 있다. 구체적으로, 제1위상조정층(21)은 블랭크마스크로부터 구현된 포토마스크에서 제1반투과부(61) 상에 위치한 제1반투과패턴층(51)에 포함되어 광투과성 기판(10)측에서부터 제1투과율조정층(31) 방향으로 제1반투과부(61)를 통과하는 광과, 상기 방향과 같은 방향으로 제1투과부(62)를 통과하는 광 사이의 위상차를 적절히 조절하는데 기여할 수 있다.
Δθ1는 100 내지 130°일 수 있다. Δθ1는 105 내지 120°일 수 있다. 이러한 경우, 제1위상조정층(21)은 제1반투과패턴(51) 내에 포함되어 제1반투과패턴(51)이 상기 제1반투과패턴(51)을 통과하는 노광광의 위상차를 효과적으로 조절하는데 기여할 수 있다.
Δθ1는 Lasertec사의 MPM193모델 또는 NanoView사의 MG-Pro모델을 통해 측정될 수 있다. 이하 Δθ2, Δθ3, Δθ4 등의 위상차 측정에도 동일하게 적용 가능하다.
제1위상조정층(21)은 산소와 규소 및/또는 질소를 포함할 수 있다. 제1위상조정층(21)은 산화규소층을 포함할 수 있다. 제1위상조정층(21)은 산화질소층을 포함할 수 있다. 제1위상조정층(21)은 SiO2 및/또는 SiN을 포함할 수 있다. 제1위상조정층(21)은 도핑되지 않은 SiO2 및/또는 SiN을 포함할 수 있다. 제1위상조정층(21)은 도핑된 SiO2 및/또는 SiN을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 제1위상조정층(21)을 통과하는 노광광의 위상차가 적절히 조절되어 구현하고자 하는 포토마스크의 해상도가 향상될 수 있다.
제1위상조정층(21)의 두께는 80 내지 140nm 일 수 있다. 제1위상조정층(21)의 두께는 90 내지 120nm일 수 있다. 이러한 경우, 제1위상조정층(21)은 제1투과부(62) 가장자리에 발생하는 회절광을 충분히 상쇄할 수 있도록 제1반투과부(61)를 투과하는 광의 위상차를 조절하는데 기여할 수 있다.
다층막(40)은 제1위상조정층(21) 상에 위치한다. 다층막(40)은 제1투과율조정층(31), 상기 제1투과율조정층(31) 상에 위치하는 제2위상조정층(22) 및 상기 제2위상조정층(22) 상에 위치하는 제2투과율조정층(32)을 포함한다. 다층막(40)은 제1반투과패턴층(51) 또는 제2반투과패턴층(52)에 전부 또는 일부 포함되어 상기 패턴들이 목적하는 광학 특성을 가지는데 기여할 수 있다.
다층막(40) 내에서 제1투과율조정층(31), 제2위상조정층(22) 및 제2투과율조정층(32)은 서로 인접하여 위치할 수 있다. 다층막(40)은 제1투과율조정층(31)과 제2위상조정층(22) 사이에 추가적으로 층을 더 포함할 수 있다. 다층막(40)은 제2위상조정층(22)과 제2투과율조정층(32) 사이에 추가적으로 층을 더 포함할 수 있다. 다층막(40)은 제1투과율조정층(31) 아래에 추가적으로 층을 더 포함할 수 있다. 다층막(40)은 제2투과율조정층(32) 상에 추가적으로 층을 포함할 수 있다. 다층막(40)에 추가되는 층은 블랭크마스크(100)의 위상차 및 투과율의 변동을 실질적으로 유발하지 않는 특성을 가질 수 있다.
예시적으로, 다층막은 에칭스토퍼층을 포함할 수 있다. 예시적으로, 다층막은 제1투과율조정층(31) 및/또는 제2투과율조정층(32) 상에 산화층(미도시)을 포함할 수 있다.
산화층은 제1투과율조정층(31) 상에 형성되어 제1투과율조정층(31)의 광학 특성에 실질적으로 영향을 미치지 않으면서도 동일 에천트에 대해 제1투과율조정층(31)에 비해 높은 식각비를 나타낼 수 있다. 이러한 경우, 산화층 상에 접하여 형성된 층의 식각 시 제1투과율조정층까지 식각되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 산화층은 제2투과율조정층(32) 상에 형성되어 노광광에 따른 제2투과율조정층(32) 표면의 헤이즈 형성 및 세정공정에 따른 제2투과율조정층(32) 손상을 억제할 수 있다.
산화층은 전이금속, 규소, 산소 및 질소를 포함할 수 있다. 산화층은 전이금속을 0.1 내지 3.5 원자% 포함할 수 있다. 산화층은 전이금속을 0.2 내지 3 원자% 포함할 수 있다. 산화층은 규소를 10 내지 30원자% 포함할 수 있다. 산화층은 규소를 15 내지 25원자% 포함할 수 있다. 산화층은 산소를 40 내지 60원자% 포함할 수 있다. 산화층은 산소를 45 내지 55원자% 포함할 수 있다. 산화층은 질소를 10 내지 50 원자% 포함할 수 있다. 산화층은 질소를 15 내지 45원자 % 포함할 수 있다. 이러한 경우, 산화층은 제1투과율조정층(31) 및 제2투과율조정층(32)의 변질 또는 손상을 억제할 수 있다.
열처리를 통한 산화층 형성방법은 아래의 내용과 중복되므로 생략한다.
산화층의 제조방법은 상기 내용에 한정되지 않으며, 스퍼터링 등 다른 제조방법을 통해 형성될 수 있다.
제1투과율조정층(31)은 제1위상조정층(21)측에서 제2위상조정층(22)측 방향으로 통과하는 광의 위상차 및 투과율을 조절할 수 있다. 구체적으로, 제1투과율조정층(31)은 제1반투과패턴층(51)에 포함되어 제1반투과패턴층(51)의 투과율을 실질적으로 조절할 수 있고, 제1반투과패턴층(51)이 미리 설정한 위상차를 가지는데 기여할 수 있다. 또한, 제1투과율조정층(31)은 제2반투과패턴층(51)에 포함되어 제2위상조정층(22) 및 제2투과율조정층(32)등과 함께 제2반투과패턴층(51)의 투과율 및 위상차를 조절하는데 기여할 수 있다.
제1투과율조정층(31)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율은 12 내지 70%일 수 있다. 상기 투과율은 20 내지 60%일 수 있다. 이러한 경우, 제1투과율조정층(31)이 포함된 블랭크마스크(100)로 제조된 포토마스크(200)를 이용하여 고투과율 영역(60)에 대응하는 웨이퍼 표면에 패턴 전사 시 전사 패턴의 콘트라스트가 향상될 수 있다.
Δθ2는 20 내지 140°일 수 있다. Δθ2는 40 내지 120°일 수 있다. 이러한 경우, 제1투과율조정층(31)은 제1반투과패턴층(51) 및 제2반투과패턴층(52)에 포함되어 제1반투과패턴층(51) 및 제2반투과패턴층(52)을 투과하는 광의 위상차를 효과적으로 조절하는데 기여할 수 있다.
제1투과율조정층(31)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율 및 위상차는 Lasertec사의 MPM193모델 또는 NanoView사의 MG-Pro모델을 통해 측정될 수 있다.
제1투과율조정층(31)은 전이금속, 규소 산소 및 질소를 포함할 수 있다. 전이금속은 예시적으로 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 란타늄(La), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 하프늄(Hf) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제1투과율조정층(31)은 전이금속을 2 내지 12원자% 포함할 수 있다. 제1투과율조정층(31)은 전이금속을 3 내지 8원자% 포함할 수 있다. 제1투과율조정층(31)은 규소를 20 내지 60원자% 포함할 수 있다. 제1투과율조정층(31)은 규소를 25 내지 45원자% 포함할 수 있다. 제1투과율조정층(31)은 질소를 30 내지 60원자% 포함할 수 있다. 제1투과율조정층(31)은 질소를 35 내지 55 원자% 포함할 수 있다. 제1투과율조정층(31)은 산소를 2 내지 30원자% 포함할 수 있다. 제1투과율조정층(31)은 산소를 5 내지 20원자% 포함할 수 있다. 이러한 경우, 제1투과율조정층(31)은 제1반투과패턴층(51) 및 제2반투과패턴층(52)의 광학특성이 목적하는 특성을 나타내도록 조절하는데 기여할 수 있다.
제1투과율조정층(31)의 원소별 함량은 Thermo Scientific사의 K-Alpha 모델을 이용한 뎁스 프로파일 측정을 통해 확인할 수 있다.
제1투과율조정층(31)의 두께는 10 내지 30nm일 수 있다. 상기 두께는 12 내지 20nm일 수 있다. 이러한 경우 제1투과율조정층(31)은 제1반투과패턴(51)이 목적하는 투과율을 갖도록 할 수 있다. 또한 제1투과율조정층(31)은 제1반투과패턴(51) 및 제2반투과패턴(52)이 목적하는 광학특성을 갖는데 기여할 수 있다.
제2위상조정층(22)은 제1투과율조정층(31)측에서 제1투과율조정층(31)의 이격되는 방향으로 통과하는 광의 투과율 변동을 억제하면서 위상차를 조절할 수 있다. 구체적으로, 제2위상조정층(22)은 제1반투과패턴층(51) 및 제2반투과패턴층(52) 내에 포함되어 제1반투과패턴(51) 및 제2반투과패턴(52)이 미리 설정한 위상차 값을 갖는데 기여할 수 있다.
Δθ3는 20 내지 60°일 수 있다. Δθ3는 30 내지 50°일 수 있다. 이러한 경우, 제2위상조정층(21)은 제1반투과패턴층(51)의 위상차를 효과적으로 조절하는데 기여할 수 있다. 또한 제2위상조정층(21)은 제2반투과패턴층(52)의 내에 포함되어 제2반투과패턴층을 통과하는 광과 투과패턴층을 통과하는 광 사이의 위상차를 미리 설정한 값으로 조절하는데 기여할 수 있다.
Δθ3는 Lasertec사의 MPM193모델 또는 NanoView사의 MG-Pro모델을 통해 측정될 수 있다.
제2위상조정층(22)은 산소와 규소 및/또는 질소를 포함할 수 있다. 제2위상조정층(22)은 산화규소층을 포함할 수 있다. 제2위상조정층(22)은 산화질소층을 포함할 수 있다. 제1위상조정층(21)은 SiO2 및/또는 SiN을 포함할 수 있다. 제2위상조정층(22)은 도핑되지 않은 SiO2 및/또는 SiN을 포함할 수 있다. 제2위상조정층(22)은 도핑된 SiO2 및/또는 SiN을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 제2위상조정층(22)은 상기 제2위상조정층(22)을 통과하는 노광광의 위상차가 목적하는 수치를 나타내는데 기여할 수 있다.
제2위상조정층(22)은 제1위상조정층(21)과 동일한 조성을 포함할 수 있다. 제2위상조정층(22)은 제1위상조정층(21)과 상이한 조성을 포함할 수 있다.
제2위상조정층(22)의 두께는 20 내지 60nm일 수 있다. 상기 두께는 30 내지 50nm일 수 있다. 이러한 경우, 제1반투과패턴층(51) 및 제2반투과패턴층(52)의 위상차를 조절하는데 기여하여 블랭크마스크(100)로부터 구현되는 포토마스크(200)의 제1투과부(62) 및 제2투과부(62) 가장자리에서 발생하는 회절광 발생 억제를 도울 수 있다.
제2투과율조정층(32)은 제2위상조정층(22)측으로부터 제2투과율조정층(32)을투과하는 광의 위상차 및 투과율을 조절할 수 있다. 구체적으로, 제2투과율조정층(32)은 제2반투과패턴층(52)에 포함되어 제2반투과패턴층(52)이 목적하는 투과율 및 위상차를 가지는데 기여할 수 있다.
제2투과율조정층(32)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율은 10 내지 50%일 수 있다. 상기 투과율은 20 내지 40%일 수 있다. 이러한 경우, 제2투과율조정층(32)은 제2반투과패턴층(52)에 포함되어 제2투과부(72) 엣지에서 발생하는 회절광을 억제하고, 노광광이 제2반투과부(71)를 투과하여 웨이퍼 표면에 도달하는 것을 실질적으로 차단하는데 기여할 수 있다.
제2투과율조정층(32)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 위상차는 40 내지 170°일 수 있다. 상기 위상차는 50 내지 160°일 수 있다. 이러한 경우, 상기 블랭크마스크(100)로부터 구현된 포토마스크(200)의 저투과율 영역에서의 패턴 전사 해상도를 향상시킬 수 있다.
제2투과율조정층(32)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 위상차 및 투과율은 Lasertec사의 MPM193모델 또는 NanoView사의 MG-Pro모델을 통해 측정될 수 있다.
제2투과율조정층(32)은 전이금속, 규소 산소 및 질소를 포함할 수 있다. 전이금속은 예시적으로 몰리브덴(Mo), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 크롬(Cr), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 란타늄(La), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 하프늄(Hf) 등이 있으나, 이에 한정되지 않는다. 제2투과율조정층(32)은 전이금속을 2 내지 12원자% 포함할 수 있다. 제2투과율조정층(32)은 전이금속을 3 내지 8원자% 포함할 수 있다. 제2투과율조정층(32)은 규소를 20 내지 60원자% 포함할 수 있다. 제2투과율조정층(32)은 규소를 25 내지 45원자% 포함할 수 있다. 제1투과율조정층(31)은 질소를 30 내지 60원자% 포함할 수 있다. 제2투과율조정층(32)은 질소를 35 내지 55 원자% 포함할 수 있다. 제2투과율조정층(32)은 산소를 2 내지 20원자% 포함할 수 있다. 제2투과율조정층(32)은 산소를 5 내지 20원자% 포함할 수 있다. 이러한 경우, 제2투과율조정층(32)이 포함된 제2반투과패턴층(52)의 위상차 및 투과율을 효과적으로 조절할 수 있다.
제2투과율조절층의 원소별 함량은 Thermo Scientific사의 K-Alpha 모델을 이용한 뎁스 프로파일 측정을 통해 확인할 수 있다.
제1투과율조정층(31)은 제2투과율조정층(32)과 원소별 조성이 동일할 수 있다. 제1투과율조정층(31)은 제2투과율조정층(32)과 원소별 조성이 상이할 수 있다.
제2투과율조정층(32)의 두께는 20 내지 60nm일 수 있다. 상기 두께는 30 내지 50nm일 수 있다. 이러한 경우, 제2반투과패턴층(52)이 목적하는 투과율을 가질 수 있도록 기여할 수 있다. 또한, 제2투과부(72) 가장자리에서 발생하는 회절 현상을 실질적으로 억제할 수 있다.
Δθ1, Δθ2 및 Δθ3을 합한 값이 160 내지 200°일 수 있다. Δθ1, Δθ2 및 Δθ3을 합한 값이 170 내지 190°일 수 있다. 이러한 경우, 제1반투과패턴층(51)은 제1반투과부(61)를 통과하는 빛의 위상을 전이시켜 제1투과부(62) 엣지에서 발생하는 회절광을 효과적으로 차단할 수 있다.
Δθ1, Δθ2 및 Δθ3를 합한 값은 Lasertec사의 MPM193모델 또는 NanoView사의 MG-Pro모델을 통해 측정될 수 있다.
Δθ2, Δθ3 및 Δθ4를 합한 값이 160 내지 200°일 수 있다. Δθ2, Δθ3 및 Δθ4를 합한 값이 170 내지 190°일 수 있다. 이러한 경우, 제2반투과패턴층(52)은 제2반투과부(71)를 통과하는 광과 제2투과부(72) 엣지에서 발생하는 광을 상쇄시킴으로써 블랭크마스크(100)로부터 구현되는 포토마스크(200)의 전사 패턴 해상도가 향상될 수 있다.
Δθ2, Δθ3 및 Δθ4를 합한 값은 Lasertec사의 MPM193모델 또는 NanoView사의 MG-Pro모델을 통해 측정될 수 있다.
다층막(40)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율은 3 내지 10% 이하일 수 있다. 상기 투과율은 4 내지 8%일 수 있다. 이러한 경우, 제2반투과패턴층(52)의 투과율이 조절되어 노광광이 제2반투과부(71)를 지나 웨이퍼 표면에 도달하는 것을 억제할 수 있다.
다층막(40)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율은 Lasertec사의 MPM193모델 또는 NanoView사의 MG-Pro모델을 통해 측정될 수 있다.
상기 광투과성 기판(10)과 상기 제1위상조정층(21) 사이에 식각저지층(50)을 포함할 수 있다. 식각저지층(50)은 금속 원소, 규소 및 산소를 포함할 수 있다. 불소계 드라이 에칭 시 식각저지층(50) 대비 상기 제1위상조정층(21)의 식각비가 4 이상일 수 있다.
식각저지층(50)은 제1위상조정층(21)과의 동일 에천트(etchant)에 대한 에칭 특성이 상이할 수 있다. 구체적으로, 식각저지층(50)과 제1위상조정층(21)을 동일 에천트로 동일 조건에서 에칭을 실시할 경우, 식각저지층(50)의 식각 속도가 제1위상조정층(21)에 비해 느릴 수 있다. 이러한 에칭 특성을 갖는 식각저지층(50)이 광투과성 기판(10)과 제1위상조정층(21) 사이에 포함될 경우, 블랭크마스크(100) 식각공정에서 제1위상조정층(21) 에칭시 과도한 에칭으로 인해 광투과성 기판(10)까지 식각되는 것을 억제할 수 있다.
식각저지층(50)은 금속 원소, 규소, 산소 및 질소 중 적어도 2 이상의 원소를 포함할 수 있다. 상기 금속 원소로는 예시적으로 AlSiO, HfO, SiON, SixNy(단, x는 3 이하의 정수, y는 4 이하의 정수이다), AlO 등이 적용될 수 있다. 이러한 경우, 식각저지층(50)은 식각공정시 에천트로부터 식각저지층(50)의 기저면을 안정적으로 보호할 수 있고, 식각저지층(50)으로 인한 투과율 변동을 억제할 수 있다.
식각저지층(50)의 원소별 함량은 Thermo Scientific사의 K-Alpha 모델을 이용한 뎁스 프로파일 측정을 통해 확인할 수 있다.
식각 공정은 건식 식각 공정이 적용될 수 있다. 식각 공정은 습식 식각 공정이 적용될 수 있다.
드라이 에칭용 에천트로는 불소계 에천트과 염소계 에천트가 있다. 불소계 에천트는 SF6계 가스, CxFy(단, x는 2 이하의 정수, y는 6 이하의 정수)계 가스 및 HF계 가스 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 볼소계 에천트는 불소 원소가 포함된 기체에 He, Ar 등의 비활성기체를 혼합한 기체를 포함할 수 있다. 불소계 에천트는 불소 원소가 포함된 기체에 CO, CO2 등과 혼합한 기체를 포함할 수 있다. 염소계 에천트는 Cl2, CCl4 등의 염소 원소가 포함된 기체를 포함할 수 있다. 염소계 에천트는 염소 원소가 포함된 기체에 02 등의 기체를 포함할 수 있다.
아래에서 설명하는 식각비는 적용한 에천트의 종류 이외의 다른 조건들은 실질적으로 동일하게 적용하여 평가한다. 구체적으로, 식각이 진행되는 반응기 챔버 내의 압력, 에천트의 적용량 등의 조건들은 챔버의 특성, 식각장치의 특성, 식각대상의 특성 등을 고려해서 조절하여 적용 가능하다. 예시적으로, 식각 과정에서 챔버 내의 식각가스의 압력은 0.1 내지 150 Pa의 범위 내에서 설정된 값이 적용될 수 있다. 예시적으로, 식각 시 챔버 내의 압력은 2 내지 20 Pa일 수 있고, 챔버 내 유입되는 가스의 유량은 30 내지 800 sccm일 수 있다.
불소계 드라이 에칭 시 식각저지층(50) 대비 제1위상조정층(21)의 식각비는 2 이상일 수 있다. 상기 식각비는 3 이상일 수 있다. 상기 식각비는 4 이상일 수 있다. 상기 식각비는 10 이하일 수 있다. 상기 식각비는 8 이하일 수 있다. 이러한 경우, 제1위상조정층(21) 식각공정에서 불소계 에천트로 인해 식각저지층(50)의 기저면이 식각되는 것을 억제할 수 있다.
염소계 드라이 에칭 시 식각저지층(50) 대비 제1위상조정층(21)의 식각비는 1.5 이상일 수 있다. 상기 식각비는 1.8 이상일 수 있다. 상기 식각비는 5 이하일 수 있다. 상기 식각비는 4 이하일 수 있다. 이러한 경우, 염소계 에천트를 적용한 제1위상조정층(21) 식각공정에서 식각저지층(50)의 기저면을 효과적으로 보호할 수 있다.
불소계 드라이 에칭 시 제1위상조정층(21) 대비 제1투과율조정층(31)의 식각비는 1.5 이상일 수 있다. 상기 식각비는 2 이상일 수 있다. 상기 식각비는 3 이상일 수 있다. 상기 식각비는 10 이하일 수 있다. 상기 식각비는 8 이하일 수 있다. 이러한 경우, 불소계 드라이 에칭공정으로 제1투과율조정층(31)을 식각 시 제1위상조정층(21)까지 과도하게 식각되는 것을 억제할 수 있다.
염소계 드라이 에칭 시 제1위상조정층(21) 대비 제1투과율조정층(31)의 식각비는 2 이상일 수 있다. 상기 식각비는 3.5 이상일 수 있다. 상기 식각비는 10 이하일 수 있다. 상기 식각비는 8 이하일 수 있다. 이러한 경우, 염소계 드라이 에칭공정으로 제1투과율조정층(31)을 식각 시 에천트에 의한 제1위상조정층(21) 식각 정도를 감소시킬 수 있다.
불소계 드라이 에칭 시 제2위상조정층(22) 대비 제2투과율조정층(32)의 식각비는 1.5 이상일 수 있다. 상기 식각비는 2 이상일 수 있다. 상기 식각비는 3 이상일 수 있다. 상기 식각비는 10 이하일 수 있다. 상기 식각비는 8 이하일 수 있다. 이러한 경우, 제2투과율조정층(32)의 불소계 드라이 에칭공정에서 제2위상조정층(22)의 손상을 억제할 수 있다.
염소계 드라이 에칭 시 제2위상조정층(22) 대비 제2투과율조정층(32)의 식각비는 2 이상일 수 있다. 상기 식각비는 3.5 이상일 수 있다. 상기 식각비는 10 이하일 수 있다. 상기 식각비는 8 이하일 수 있다. 이러한 경우, 염소계 드라이 에칭 공정으로 제2투과율조정층(32) 식각 시 제2위상조정층(22)의 과도한 식각을 방지할 수 있다.
식각저지층(50)은 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율이 85% 이상일 수 있다.
투명기판을 투과한 광은 식각저지층(50)의 기저면으로부터 제1위상조정층(21) 방향으로 식각저지층(50)을 투과하게 된다. 식각저지층(50)은 상기 식각저지층(50)을 투과하는 광의 감쇠를 억제하면서 블랭크마스크(100) 상에 패턴 식각 시 식각저지층의 기저면을 보호할 수 있다.
식각저지층(50)은 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율이 85% 이상일 수 있다. 상기 투과율은 87% 이상일 수 있다. 이러한 경우, 식각저지층(50)으로 인한 광의 투과율 변동을 억제할 수 있다.
식각저지층(50)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율은 파장 193nm의 광에 대한 투과율이 88 내지 92%로 측정된 합성 쿼츠 기판에 성막되어 측정된 값이다.
식각저지층(50)의 파장 200nm 이하의 광에 대한 투과율은 Lasertec사의 MPM193모델 또는 NanoView사의 MG-Pro모델을 통해 측정될 수 있다.
블랭크마스크(100)는 다층막(40) 상에 차광막(미도시)을 포함할 수 있다. 차광막은 금속 원소를 포함할 수 있다. 금속 원소는 Cr, Ta, Ti 및 Hf 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
차광막은 다층막(40) 내 전부 또는 일부 층을 식각 시, 상기 층의 에칭 마스크로 사용될 수 있다. 또한 차광막은 다층막(40) 상에 형성되어 노광광의 투과를 차단할 수 있다.
차광막은 단층 구조일 수 있다. 차광막은 2층 이상의 복수 층 구조일 수 있다. 차광막은 스퍼터링을 통해 성막될 수 있다. 차광막은 스퍼터링 제어 조건에 따라 2층 이상의 복수 층 구조를 가질 수 있다.
차광막은 금속 원소를 포함할 수 있다. 금속 원소는 Cr, Ta, Ti 및 Hf 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 차광막은 금속 원소, 산소, 질소 및 탄소를 포함할 수 있다. 전체 차광막 대비 원소별 함량은 두께 방향으로 상이할 수 있다. 전체 차광막 대비 원소별 함량은 복수층의 차광막일 경우 층별로 상이할 수 있다.
차광막은 금속 원소를 20 내지 70원자% 포함할 수 있다. 차광막은 금속 원소를 30 내지 60원자% 포함할 수 있다. 차광막은 탄소를 5 내지 30원자% 포함할 수 있다. 차광막은 탄소를 7 내지 25원자% 포함할 수 있다. 차광막은 질소를 3 내지 20원자% 포함할 수 있다. 차광막은 질소를 5 내지 15원자% 포함할 수 있다. 차광막은 산소를 20 내지 45원자% 포함할 수 있다. 차광막은 산소를 25 내지 40원자% 포함할 수 있다. 이러한 경우, 차광막은 충분한 소광 특성을 가질 수 있다.
차광막의 두께는 40 내지 70nm일 수 있다. 차광막의 두께는 45 내지 65nm일 수 있다. 이러한 경우, 광의 투과를 효과적으로 차단할 수 있다.
이하, 블랭크마스크 제조방법에 대하여 설명한다.
구현예의 블랭크 마스크(100)는 투명기판(10) 위에 스퍼터링을 통해 위상반전막(20)과 차광막 등의 박막을 형성하여 제조할 수 있다.
스퍼터링 방법으로는 DC 전원을 사용할 수 있고, RF 전원을 사용할 수 있다.
박막을 구성하는 물질의 조성을 고려하여 타겟 및 스퍼터 가스를 선택할 수 있다.
구현예의 제1위상조정층(21) 또는 제2위상조정층(22)을 성막할 경우, 각각 독립적으로 규소를 함유하는 하나의 타겟을 적용할 수 있다.
구현예의 제1투과율조정층(31)을 성막할 경우, 전이금속을 함유한 타겟과 규소를 함유한 타겟을 각각 적용할 수 있고, 전이금속 및 규소를 함유하는 하나의 타겟을 적용할 수 있다.
구현예의 제2투과율조정층(32)을 성막할 경우, 전이금속을 함유한 타겟과 규소를 함유한 타겟을 각각 적용할 수 있고, 전이금속 및 규소를 함유하는 하나의 타겟을 적용할 수 있다.
구현예의 차광막을 성막할 경우, 크롬을 함유하는 하나의 타겟을 적용할 수 있다.
스퍼터 가스의 경우, 박막을 구성하는 원소 중 타겟에 함유된 원소 이외의 원소를 포함하는 기체를 포함하여 스퍼터 가스를 조제할 수 있다. 구체적으로, 탄소를 함유하는 가스로 CH4, 산소를 함유하는 가스로 O2, 질소를 함유하는 가스로 N2 등이 도입될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
스퍼터 가스에는 박막을 구성하는 원소를 포함하는 가스 외에 불활성 가스가 첨가될 수 있다. 불활성 가스로는 Ar, He 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 불활성 가스의 조성에 따라 스퍼터링시 성막되는 박막의 막질이 변동될 수 있다. 따라서 불활성 가스의 조성을 조절함으로써 박막의 광학 특성을 제어할 수 있다.
스퍼터링 가스는 동일 조성의 가스별로 각각 챔버 내에 도입할 수 있다. 스퍼터링 가스는 각 조성의 가스를 혼합하여 챔버 내에 도입할 수 있다.
스퍼터링 공정에서, 타겟과 기판상의 거리인 T/S거리와, 기판과 타겟간 각도를 조절할 수 있다. T/S거리는 250 내지 310mm 일 수 있다. 이러한 경우, 안정적인 성막 속도를 가지면서도 성막되는 박막의 면내 광학 특성 균일도를 향상시킬 수 있다. 기판과 타겟간 각도는 10 내지 40도일 수 있다. 이러한 경우, 성막되는 박막의 내부응력이 과도하게 상승하는 것을 억제할 수 있다.
제1투과율조정층(31) 및/또는 제2투과율조정층(32)은 열처리될 수 있다. 스퍼터링 공정을 통한 성막을 마친 상기 투과율조정층은 내부 응력을 가질 수 있다. 이는 기판의 휘어짐을 초래할 수 있으며, 이는 블랭크 마스크를 이용하여 제조한 포토마스크의 해상력 저하를 유발할 수 있다. 상기 투과율조정층 표면에 열처리를 적용할 경우 위상반전막(20)의 내부응력을 저감하여 기판의 휘어짐을 저감할 수 있다.
또한, 열처리 공정 시 챔버 내 분위기 가스를 도입함으로써 상기 제1투과율조정층(31) 및/또는 제2투과율조정층(32) 표면에 산화층(미도시)을 형성할 수 있다.
제1투과율조정층(31) 표면 상에 산화층을 형성시, 제1투과율조정층(31) 대비 낮은 식각비 특성을 갖는 산화층의 특성으로 인해 제1투과율조정층(31) 상에 인접하여 형성된 층의 식각공정시 제1투과율조정층에 데미지가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
제2투과율조정층(32) 표면에 산화층이 위치할 경우 제2투과율조정층(32)의 표면이 노광공정이나 세정공정에서 변질되는 것을 실질적으로 억제할 수 있다.
열처리 공정은 일정하게 승온단계, 온도 유지단계, 강온단계 및 보호층 형성단계를 포함할 수 있다. 열처리 공정은 표면에 위상반전막(20)이 성막된 블랭크 마스크를 챔버 내에 배치한 후 램프를 통해 가열함으로써 진행될 수 있다. 열처리 공정 시 분위기 가스를 도입할 수 있다. 분위기 가스로는 O2, N2, He, 및 Ar로부터 선택되는 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않는다.
승온단계는 챔버 내 온도를 실온에서 설정온도인 150 내지 500℃로 상승시키는 단계이다. 온도 유지단계는 챔버 내 온도를 상기 설정온도로 유지하고, 챔버 내 압력을 0.1 내지 2.0 Pa로 유지하는 단계이다. 온도 유지단계는 5분 내지 60분 동안 진행될 수 있다. 강온단계는 챔버 내 온도를 설정온도에서 실온으로 강하하는 단계이다. 보호층 형성단계는 강온단계를 마친 후 챔버 내 기체를 도입하여 위상반전막 표면에 보호층을 형성시키는 단계이다. 상기 기체로는 O2, N2, Ar 및 He 중 적어도 어느 하나를 포함하는 기체일 수 있다. 구체적으로 보호층 형성단계는 O2 기체를 챔버 내에 0.3 내지 2.5 SLM(Standard Liter per Minute)으로 도입할 수 있다. 상기 O2 기체를 챔버 내에 0.5 내지 2 SLM으로 도입할 수 있다. 보호층 형성단계 진행 시간은 10분 내지 60분동안 진행될 수 있다. 보호층 형성단계 진행 시간은 12분 내지 45분동안 진행될 수 있다. 이러한 경우, 보호층 내 원소별 함량 조절을 통하여 보호층으로 인한 위상반전막의 광학 특성 변동을 억제할 수 있다.
위상반전막(20) 상에 차광막(미도시)을 스퍼터링하여 형성할 수 있다. 차광막은 상기 차광막을 구성하는 금속을 함유하는 스퍼터링 타겟을 적용하여 스퍼터링 공정을 진행할 수 있다. 차광막은 단층 구조 또는 2층 이상의 복수 층 구조로 성막할 수 있다. 차광막은 공정 중 스퍼터링 조건을 변경시킴으로써 복수 층 구조로 성막할 수 있다.
구현예의 다른 실시예에 따른 포토마스크(200)는 고투과율 영역(60) 및 저투과율 영역(70)을 포함한다.
고투과율 영역(60)은 제1반투과부(61) 및 제1투과부(62)를 포함한다.
저투과율 영역(70)은 제2반투과부(71) 및 제2투과부(72)를 포함한다.
포토마스크(200)는 제1반투과부(61) 상에 위치하는 제1반투과패턴층(51)을 포함한다.
포토마스크(200)는 제2반투과부(71) 상에 위치하는 제2반투과패턴층(52)을 포함한다.
포토마스크(200)는 제2투과부(72) 상에 위치하는 투과패턴층(53)을 포함한다.
제1반투과패턴층(51)은 제1위상조정층(21), 상기 제1위상조정층(21) 상에 위치하는 제1투과율조정층(31) 및 상기 제1투과율조정층(31) 상에 위치하는 제2위상조정층(22)을 포함한다.
제2반투과패턴층(52)은 제1위상조정층(21), 상기 제1위상조정층(21) 상에 위치하는 상기 제1투과율조정층(31), 상기 제1투과율조정층(31) 상에 위치하는 상기 제2위상조정층(22) 및 상기 제2위상조정층(22) 상에 위치하는 제2투과율조정층(32)을 포함한다.
투과패턴층(53)은 제1위상조정층(21)을 포함한다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 제1위상조정층(21)의 위상차를 Δθ1이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 제1투과율조정층(31)의 위상차를 Δθ2이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 제2위상조정층(22)의 위상차를 Δθ3이라 하고, 파장 200nm 이하의 광에 대한 제2투과율조정층(32)의 위상차를 Δθ4이라 할 때, 상기 Δθ1, 상기 Δθ2 및 상기 Δθ3을 합한 값이 160 내지 200°이다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 제1반투과패턴층(51)은 위상차가 160 내지 200°이고, 투과율이 12 내지 70%이다.
제2반투과패턴층(52)을 통과하는 파장 200nm 이하의 광과 상기 투과패턴층(53)을 통과하는 파장 200nm 이하의 광 사이의 위상차가 160 내지 200°이다.
파장 200nm 이하의 광에 대한 상기 제2반투과패턴층(52)의 투과율이 4 내지 11% 이다.
포토마스크(200)는 앞에서 설명한 블랭크마스크(100)로부터 제조될 수 있다.
포토마스크(200) 제조방법은 블랭크마스크(100) 표면에 포토레지스트막(미도시)을 형성하는 레지스트막 도포단계; 포토레지스트막을 미리 설정한 패턴으로 노광 및 현상하는 패턴화 단계; 포토레지스트막에 형성된 패턴을 따라 포토레지스트막 아래에 포함된 박막을 식각하는 식각 단계;를 포함한다.
포토마스크(200) 제조방법은 레지스트막 도포단계, 패턴화 단계 및 식각 단계를 각각 1회 이상 포함할 수 있다.
포토마스크(200) 제조방법이 2 이상의 패턴화 단계를 포함할 경우, 패턴화 단계별로 현상하고자 하는 패턴은 서로 동일할 수 있고, 서로 상이할 수 있다.
상기 레지스트막 도포단계, 패턴화 단계, 식각 단계를 통해 고투과율 영역(60)과 저투과율 영역(70)을 포함하는 포토마스크(200)를 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 패턴화 단계 및 식각 단계를 조절하여 포토마스크(200)의 고투과율 영역(60)의 제1반투과부(61) 상에 제1반투과패턴층(51)을 형성할 수 있다.
상기 패턴화 단계 및 식각 단계를 조절하여 포토마스크(200)의 고투과율 영역(60)의 제1투과부(62)를 형성할 수 있다.
상기 패턴화 단계 및 식각 단계를 조절하여 포토마스크(200)의 저투과율 영역(70)의 제2반투과부(71) 상에 제2반투과패턴층(52)을 형성할 수 있다.
상기 패턴화 단계 및 식각 단계를 조절하여 포토마스크(200)의 저투과율 영역(70)의 제2투과부(72) 상에 투과패턴층(53)을 형성할 수 있다.
이러한 경우, 일 마스크 내 고투과율 영역(60) 및 저투과율 영역(70)을 모두 포함하는 포토마스크(200)를 제공할 수 있다.
식각 단계는 습식 식각 방식이 적용될 수 있다.
식각 단계는 건식 식각 방식이 적용될 수 있다.
건식 식각 방식이 적용될 경우, 에천트로 불소계 에천트 또는 염소계 에천트를 적용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
포토마스크(200)에 포함된 각 패턴층, 패턴층에 포함된 층별 두께, 원소별 함량, 위상차 및 투과율 등은 앞에서 설명한 내용과 중복되므로 생략한다.
포토마스크(200)는 PTD(Positive Tone Development) 포토마스크일 수 있다.
포토마스크(200)는 NTD(Negative Tone Development) 포토마스크일 수 있다.
위상반전마스크로 패턴을 웨이퍼에 전사할 때, 상기 투과부의 엣지 부분은 위상반전마스크의 위상반전효과로 인해 높은 해상도로 현상될 수 있으나, 상기 투과부의 엣지 부분에서 거리가 멀어질수록 반투과부의 위상반전효과가 감소하여 노광광이 투과되는 사이드 로브(Side Lobe) 현상이 발생할 수 있다. NTD 포토마스크는 웨이퍼 표면에 현상되는 패턴에 대응되는 영역에 포토마스크의 반투과부를 포함하는 마스크이다. 포토마스크(200)가 NTD 포토마스크이면, 구현예의 블랭크마스크로 제조된 포토마스크와 함께 적용되어, 반투과부는 사이드 로브 현상이 충분히 일어날 수 있을 정도의 넓이를 갖지 않게 되어 사이드 로브 현상을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
제조예: 블랭크마스크의 제조
실시예 1: 표면에 AlSiO 조성의 식각저지막을 5 내지 15nm의 두께로 표면에 포함하는 가로 6인치, 세로 6인치, 두께 0.25인치의 쿼츠 소재 투명기판을 준비하였다.
DC 스퍼터링 장비의 챔버 내 상기 투명기판을 배치하였다. 규소가 포함된 타겟을 챔버 내에 배치하고, Ar, O2 및 He이 포함된 스퍼터 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 전압을 가하여 스퍼터링 공정을 실시하여 두께 80 내지 140nm의 제1위상조정층을 성막하였다.
제1위상조정층이 성막된 기판을 몰리브덴과 규소를 포함하는 타겟이 적용된 챔버 내에 배치하였다. 이후 Ar, N2 및 He이 포함된 스퍼터 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 전압을 가하여 스퍼터링 공정을 실시하여 두께 7 내지 20nm의 제1투과율조정층을 성막하였다.
제1투과율조정층이 성막된 기판을 규소가 포함된 타겟을 챔버 내에 배치하고, Ar, O2 및 He이 포함된 스퍼터 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 전압을 가하여 스퍼터링 공정을 실시하여 두께 20 내지 60nm의 제2위상조정층을 성막하였다.
실시예 2: 표면에 AlSiO 조성의 식각저지막을 5 내지 15nm의 두께로 표면에 포함하는 가로 6인치, 세로 6인치, 두께 0.25인치의 쿼츠 소재 투명기판을 준비하였다.
상기 투명기판을 몰리브덴과 규소를 포함하는 타겟이 적용된 챔버 내에 배치하였다. 이후 실시예1의 제1투과율조정층 성막시와 동일 조건으로 Ar, N2 및 He이 포함된 스퍼터 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 전압을 가하여 스퍼터링 공정을 실시하여 두께 7 내지 20nm의 제1투과율조정층을 성막하였다.
제1투과율조정층이 성막된 기판을 규소가 포함된 타겟이 적용된 챔버 내에 배치하였다. 이후 실시예1의 제2위상조정층 성막시와 동일 조건으로 Ar, O2 및 He이 포함된 스퍼터 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 전압을 가하여 스퍼터링 공정을 실시하여 두께 20 내지 60nm의 제2위상조정층을 성막하였다.
상기 제2위상조정층이 성막된 기판을 몰리브덴과 규소를 포함하는 타겟이 적용된 챔버 내에 배치하였다. 이후 Ar, N2 및 He이 포함된 스퍼터 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 전압을 가하여 스퍼터링 공정을 실시하여 두께 20 내지 60nm의 제2투과율조정층을 성막하였다.
실시예 3: 표면에 AlSiO 조성의 식각저지막을 5 내지 15nm의 두께로 표면에 포함하는 가로 6인치, 세로 6인치, 두께 0.25인치의 쿼츠 소재 투명기판 시편을 3개를 준비하였다.
비교예 1: 가로 6인치, 세로 6인치, 두께 0.25인치의 쿼츠 소재 투명기판을 준비하였다.
DC 스퍼터링 장비의 챔버 내 상기 투명기판을 배치하였다. 규소가 포함된 타겟이 적용된 챔버 내에 배치하였다. 이후 Ar, O2 및 He이 혼합된 스퍼터 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 전압을 가하여 스퍼터링 공정을 실시하여 위상조정층을 동일한 두께로 성막한 시편을 3개 제조하였다.
비교예 2: 가로 6인치, 세로 6인치, 두께 0.25인치의 쿼츠 소재 투명기판을 준비하였다.
DC 스퍼터링 장비의 챔버 내 상기 투명기판을 배치하였다. 몰리브덴과 규소를 포함하는 타겟이 적용된 챔버 내에 배치하였다. 이후 Ar, O2 및 He이 포함된 스퍼터 가스를 챔버 내 도입하고, 스퍼터링 전압을 가하여 스퍼터링 공정을 실시하여 투과율조정층을 성막하였다. 상기와 같은 방법으로 투과율조정층이 동일한 두께로 성막된 시편을 3개 준비하였다.
평가예: 위상차 및 투과율 측정
앞의 제조예를 통해 설명한 실시예 1 및 2의 시편에 대해, 위상차/투과율 측정기(Lasertec사 MPM193제품)를 이용하여 위상차 및 투과율을 측정하였다. 구체적으로, ArF 광원(파장 193nm)을 이용하여 각 시편의 층이 성막된 영역과 성막되지 않은 영역에 빛을 조사하여, 양 영역을 통과한 빛 사이의 위상차 및 투과율 차이값을 산출하였다.
실시예 1의 경우, 투과율이 12 내지 70%인 경우 O, 투과율이 12% 미만이거나 70% 초과인 경우 X로 표시하였고, 실시예 2의 경우 투과율이 4 내지 11%인 경우 O, 투과율이 4% 미만이거나 11% 초과인 경우 X로 표시하여 표 1에 나타내었다.
실시예 1 및 2별 측정한 위상차를 표 1에 나타내었다.
평가예: 층별 식각비 측정
앞의 제조예를 통해 설명한 실시예 3, 비교예 1 및 2 의 시편에 대해 에천트 1, 에천트 2 및 에천트 3 각각에 대한 식각속도를 측정하였다.
구체적으로, 각 실시예 별 시편을 드라이 에칭용 장치에 도입 후 각 에천트를 주입하여 드라이 에칭공정을 실시하였다.
에천트 1은 SF6와 He를 포함하는 기체를 적용하였고, 에천트 2는 Cl2를 적용하였고, 에천트 3은 Cl2와 O2를 포함하는 기체를 적용하였다.
상기 에칭을 마친 시편의 중앙부를 절단 후 TEM 이미지를 측정하여 에칭 전후 시편의 두께 차이값을 측정함으로써 각 시편별 에천트에 따른 에칭속도를 측정하였다.
각 에천트 별 비교예 1 및 2의 에칭 속도 대비 실시예 3의 에칭 속도가 50% 이하일 경우 O, 50% 초과일 경우 X로 평가하여 아래 표 2에 기재하였다.
평가예: 식각저지막 투과율 측정
앞의 제조예를 통해 설명한 실시예 3의 시편에 대해, 위상차/투과율 측정기(Lasertec사 MPM193제품)를 이용하여 투과율을 측정하였다. 구체적으로, ArF 광원(파장 193nm)을 이용하여 시편의 식각저지막이 형성된 영역과 식각저지막이 형성되지 않은 영역에 빛을 조사하여, 양 영역을 통과한 빛의 투과율을 측정하였다. 투명기판 투과율과 식각저지막의 투과율 간 차이값이 2% 이하인 경우 O, 2% 초과인 경우 X로 평가하여 아래 표 2에 기재하였다.
제1위상조정층
포함여부		 제1투과율조정층
포함여부		 제2위상조정층
포함여부		 제2투과율조정층
포함여부		 위상차
(도)		 투과율
(%)
실시예 1 O O O X 176 O
실시예 2 X O O O 176 O
에천트 1 적용시 에칭속도 에천트 2 적용시 에칭속도 에천트 3 적용시 에칭속도 식각저지막 투과율 평가
실시예 3 O O O O
비교예 1 - - - -
비교예 2 - - - -
상기 표 1에서, 제1위상조정층, 제1투과율조정층 및 제2위상조정층을 포함하는 실시예 1은 위상차가 180도에 근접한 값을 나타냈고, 고투과율 영역에 반투과패턴층으로 적용 가능한 투과율 값을 나타냈다. 제1투과율조정층, 제2위상조정층 및 제2투과율조정층을 포함하는 실시예 2는 위상차가 180도에 근접한 값을 나타냈고, 저투과율 영역에서 반투과패턴층으로 적용 가능한 투과율 값을 나타냈다. 이를 통해, 제1위상조정층, 제1투과율조정층, 제2위상조정층 및 제2투과율조정층을 포함하는 블랭크마스크는 식각 조절을 통해 일 마스크 내 투과율이 상이하면서 위상차가 180도에 근접하는 광학 특성을 갖는 서로 다른 패턴층을 포함하는 포토마스크를 구현할 수 있음을 확인할 수 있다.
상기 표 2에서, 에천트 1 내지 3 적용시 비교예 1, 2 대비 실시예 3의 에칭 속도는 모든 에천트 조건에서 50% 미만의 값을 나타냈다. 이를 통해, 구현예의 식각저지막은 위상조정층 및 투과율조정층 대비 우수한 내식각성을 가지고 있음을 확인할 수 있다.
상기 표 2에서, 파장 193nm의 노광광에 따른 식각저지막의 투과율과 투명기판의 투과율의 차이값이 2% 이하로 측정되었다. 이를 통해, 식각저지막이 블랭크마스크의 투과율에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인할 수 있었다.
이상에서 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 구현예의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 블랭크마스크
10: 광투과성 기판
21: 제1위상조정층 22: 제2위상조정층
31: 제1투과율조정층 32: 제2투과율조정층
40: 다층막
50: 식각저지층
51: 제1반투과패턴층 52: 제2반투과패턴층 53: 투과패턴층
60: 고투과율 영역 61: 제1반투과부 62: 제1투과부
70: 저투과율 영역 71: 제2반투과부 72: 제2투과부
200: 포토마스크

Claims (10)

  1. 광투과성 기판;
    상기 광투과성 기판 상에 위치하는 제1위상조정층; 및
    상기 제1위상조정층 상에 위치하는 다층막;
    을 포함하고
    상기 제1위상조정층은 SiO2를 포함하고,
    상기 다층막은 제1투과율조정층, 상기 제1투과율조정층 상에 위치하는 제2위상조정층 및 상기 제2위상조정층 상에 위치하는 제2투과율조정층을 포함하고,
    파장 193nm의 광에 대한 제1위상조정층의 위상차를 Δθ1이라 하고,
    파장 193nm의 광에 대한 제1투과율조정층의 위상차를 Δθ2이라 하고,
    파장 193nm의 광에 대한 제2위상조정층의 위상차를 Δθ3이라 하고,
    파장 193nm의 광에 대한 제2투과율조정층의 위상차를 Δθ4이라 할 때,
    상기 Δθ1, 상기 Δθ2 및 상기 Δθ3을 합한 값이 160 내지 200°이고,
    파장 193nm의 광에 대한 상기 제1투과율조정층의 투과율이 12 내지 70%인, 블랭크 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Δθ2, 상기 Δθ3 및 상기 Δθ4를 합한 값이 160 내지 200°이고,
    상기 다층막의 파장 193nm의 광에 대한 투과율이 4 내지 11% 이하인, 블랭크 마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1투과율조정층 및 상기 제2투과율조정층은 각각 독립적으로 전이금속, 규소, 산소 및 질소를 포함하고,
    상기 제1투과율조정층 및 상기 제2투과율조정층은 각각 독립적으로 상기 전이금속을 2 내지 12원자% 포함하고, 상기 규소를 20 내지 60원자% 포함하고, 상기 산소를 2 내지 30원자% 포함하고, 상기 질소를 30 내지 60원자% 포함하는, 블랭크 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2위상조정층은 규소 및 산소를 포함하는, 블랭크 마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광투과성 기판과 상기 제1위상조정층 사이에 식각저지층을 포함하고,
    상기 식각저지층은 금속 원소, 규소 및 산소를 포함하고,
    불소계 드라이 에칭 시 상기 식각저지층 대비 상기 제1위상조정층의 식각비가 2 이상인, 블랭크 마스크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 식각저지층은 파장 193nm의 광에 대한 투과율이 85% 이상인, 블랭크 마스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1위상조정층의 두께는 80 내지 140nm인, 블랭크 마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2위상조정층의 두께는 20 내지 60nm인, 블랭크 마스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다층막 상에 위치하는 차광막을 포함하고,
    상기 차광막은 금속 원소를 포함하고,
    상기 금속 원소는 Cr, Ta, Ti 및 Hf 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 블랭크 마스크.
  10. 고투과율 영역 및 저투과율 영역을 포함하고,
    상기 고투과율 영역은 제1반투과부 및 제1투과부를 포함하고,
    상기 저투과율 영역은 제2반투과부 및 제2투과부를 포함하고,
    상기 제1반투과부 상에 위치하는 제1반투과패턴층을 포함하고,
    상기 제2반투과부 상에 위치하는 제2반투과패턴층을 포함하고,
    상기 제2투과부 상에 위치하는 투과패턴층을 포함하고,
    상기 제1반투과패턴층은 제1위상조정층, 상기 제1위상조정층 상에 위치하는 제1투과율조정층 및 상기 제1투과율조정층 상에 위치하는 제2위상조정층을 포함하고,
    상기 제2반투과패턴층은 상기 제1위상조정층, 상기 제1위상조정층 상에 위치하는 상기 제1투과율조정층, 상기 제1투과율조정층 상에 위치하는 상기 제2위상조정층 및 상기 제2위상조정층 상에 위치하는 제2투과율조정층을 포함하고,
    상기 투과패턴층은 상기 제1위상조정층을 포함하고,
    상기 제1위상조정층은 SiO2를 포함하고,
    파장 193nm의 광에 대한 상기 제1위상조정층의 위상차를 Δθ1이라 하고, 파장 193nm의 광에 대한 상기 제1투과율조정층의 위상차를 Δθ2이라 하고, 파장 193nm의 광에 대한 상기 제2위상조정층의 위상차를 Δθ3이라 하고, 파장 193nm의 광에 대한 상기 제2투과율조정층의 위상차를 Δθ4이라 할 때, 상기 Δθ1, 상기 Δθ2 및 상기 Δθ3을 합한 값이 160 내지 200°이고,
    파장 193nm의 광에 대한 상기 제1반투과패턴층은 위상차가 160 내지 200°이고, 투과율이 12 내지 70%이고,
    상기 제2반투과패턴층을 통과하는 파장 193nm의 광과 상기 투과패턴층을 통과하는 상기 파장 193nm의 광 사이의 위상차가 160 내지 200°이고,
    파장 193nm의 광에 대한 상기 제2반투과패턴층의 투과율이 4 내지 11%인, 포토 마스크.
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