KR102413322B1 - 고투과 포토마스크 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파장 360 ~ 370㎚에 대한 투과율이 우수한 포토마스크 및 이를 제조하는 방벙에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면 포토마스크의 차광막(차광층) 상부에 광 반사방지층을 형성시켜서 파장 360 ~ 370㎚에 대한 광 투과율을 증대시킨 포토마스크 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

고투과 포토마스크 및 이의 제조방법{Photomask haing high transmittance and Manufacturing method of the same}
본 발명은 포토마스크 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로, 리소그래피 공정에 사용하는 포토마스크에 있어서, 저반사 코팅을 적용하여, 미세패턴시 패턴 정밀도를 향상시킨 포토마스크 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
"이 특허는 2021년도 경기도의 재원으로 (재)차세대융합기술연구원의 지원을 받아 수행된 소재부품장비산업 자립화 연구지원사업임. (NO.AICT05T1)"
포토 마스크는 일상생활에 다양하게 활용되고 있는 DRAM, CPU, PCB등 반도체 여러 분야에 사용되고 있는 반도체 제품을 제조하기 위한 핵심부품으로서, 반도체 회로의 패턴이 새겨져 있는 인쇄를 하기 위한 판이라고 할 수 있으며, 따라서 포토 마스크의 성능에 따라 반도체 제품의 성능과 품질이 결정된다고 할 수 있다.
반도체 패키징 시장의 트랜드 변화로 고집적화에 따른 가장 범용적인 소다라임 유리 기판 포토마스크 투과도에 대한 성능 향상에 대한 요구가 이루어지고 있다.
기술적인 측면에서 투과율 향상으로 인한 해상도(resolution)의 향상으로 집적도 향상에 기여를 할 수 있으며, 해상도 향상은 결점의 최소화로 이어져 제품의 수율(yield) 향상을 통해 제품 생산성 증대에 많은 기여를 할 수 있다.
투과율 향상은 해상도 향상과 더불어 CD(critical dimension) 균일도(unifomity)에 대해서도 엄격한 관리가 요구되고 있고, CD 균일도 향상은 결점 최소화와 함께 수율 향상을 위한 매우 중요한 기술로 인식 되고 있다.
일반적으로 MPU(Micro processor unit), ASIC(Application specific Integrated Circuits)의 경우 DRAM(Dynamic Random Access Memory)보다 CD 균일도가 최종제품의 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 엄격한 관리가 요구되어 지고 있다.
하이엔드(High-End)급 반도체 제품의 경우 노광의 파장이 단파장 됨에 따라 유리 기판의 투과율 특성이 더욱 중요해지고 있으며, 석영유리 기판의 경우 높은 가격으로 인하여, 하이엔드급 반도체 제품 산업 이외에서는 사용상에 경제적 제약이 많이 따르고 있다.
현재 하이엔드급 이외의 산업에서도 고집적 미세 패턴화로 인하여 투과율이 높은 기판에 대한 수요가 급증하고 있고 이에 따른 경제적 부담이 적은 고투과 포토마스크 기술 개발이 필요한 실정이다.
리소그래피 공정에서 사용되는 포토마스크를 이용하여 미세패턴 형성에 있어서 낮은 투과율의 포토마스크는, 접촉식 노광장치 및 스텝퍼 등의 노광장치에서 패턴 정밀도가 나빠지기 때문에 기존보다 향상된 투과율 또는 낮은 표면 반사율을 가져갈 필요성이 있다. 이에 표면반사율을 낮추기 위하여 차광막 상에 반사방지막을 형성하는 것이 일반적이었다. 일반적으로 반사방지막으로 크롬계열을 사용하였는데, 크롬계 반사방지막은 노광파장 부근에서는 표면반사율이 낮으나, 이외의 파장영역에서는 표면반사율이 급격히 증가하는 현상을 나타냄으로 인하여 공정 여유도가 좁아지는 문제점이 있다.
그리고, 노광 광원이 단파장화되는 경향이기 때문에 이러한 노광 파장에서도 낮은 표면반사율을 가지는 특성이 있어야 하지만 기존의 바이너리 포토마스크 경우 한계가 있다.
한국 등록특허번호 10-0526527호(2005.10.28.) 한국 공개특허번호 10-2008-0003117(2008.01.07.)
본 발명의 목적은 i선(파장 360 ~ 370㎚) 노광 파장을 이용하는 접촉식 및 스텝퍼등의 노광장비에서 포토마스크의 표면반사율을 감쇠시킴으로써 투과율 향상에 따라 노광제조공정에서 공정 여유도를 넓게 가질 수 있으며, 포토마스크 제조시 현재의 바이너리 마스크 보다 미세패턴을 형성할 수 있음으로 인하여 생산성 향상 및 공정안정화를 증가시킬 수 있는 저반사 포토마스크 제조방법을 제공하기 위한 것이다. 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 기존 포토마스크의 상부 및/또는 하부 표면에 상하부의 굴절율이 다른 광 반사방지막을 형성시켜서, 광 투과율, 특히 i선에 대한 투과율을 크게 향상시킨 높은 광투과율을 가진 포토마스크 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은 고투과 포토마스크에 관한 것으로서, 투명 기재 상부에 오목부 및 볼록부로 구성된 요철 패턴이 형성되어 있으며, 상기 볼록부는 투명 유리 기판으로부터 크롬층, 산화크롬층 및 광 반사방지층이 차례대로 적층되어 있고, 상기 오목부는 투명 기재로부터 광 반사방지막층이 형성되어 있으며, 상기 광 반사방지층은 단층 또는 다층 구조일 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 고투과 포토마스크를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 투명 기재 상부에 오목부 및 볼록부로 구성된 요철 패턴이 형성되어 있고, 상기 볼록부는 투명 유리 기판으로부터 크롬층 및 산화크롬층이 차례대로 적층된 포토마스크를 준비하는 1단계; 및 상기 투명 기재 상부의 오목부 및 블록부의 표면, 또는 상기 투명 기재 상부 및 하부 표면에 단층 또는 다층의 광 반사방지층을 형성시키는 2단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.
종래 바이너리 블랭크 마스크를 i선의 노광 파장을 이용한 접촉식 및 스텝퍼 장비에서 패턴 형성시 낮은 투과율로 인하여 미세패턴의 정밀도가 떨어지는 문제가 있으며, 본 발명은 바이너리 마스크의 표면반사율을 감소시켜 투과율을 향상시킴으로써 접촉식 및 스텝퍼 등의 노광장비에서 미세 패턴 형성시 반사간섭에 의한 영향을 감소시켜 패턴 정밀도를 크게 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 포토마스크는 파장 360 ~ 370㎚ 범위의 노광 파장에서 88% 이상의 높은 광 투과율을 가지며, 본 발명의 포토마스크를 이용하여 미세패턴 형성시 패턴 정밀도를 향상시킴과 동시에 높은 신뢰성 확보가 가능하여 제품의 완성도를 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 4은 종래 일반적인 포토마스크 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
도 5는 스퍼터를 이용한 후공정으로 저굴절 및 고굴절의 광 반사방지막을 단면에 2층 구조로 증착한 포토마스크를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 6은 스퍼터를 이용한 후공정으로 저굴절 및 고굴절의 광 반사방지막을 단면에 3층 구조로 증착한 포토마스크를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7 스퍼터를 이용한 후공정으로 저굴절 및 고굴절의 광 반사방지막을 양면 총 4층 구조로 증착한 포토마스크를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 8은 스퍼터를 이용한 후공정으로 저굴절 및 고굴절의 광 반사방지막을 양면 총 6층 구조로 증착한 포토마스크를 도시한 개략적인 단면도이다.
반도체 집적회로, PCB, 디스플레이 등의 제조에 있어서, 대면적의 패턴을 고정밀도로 형성하는 경우에는, g선(파장 436㎚), h선(파장 405㎚) 또는 i선(파장 365㎚)을 포함하는 노광 광으로는, 레지스트층에 조사되는 노광광의 에너지가 부족한 경우가 있다. 이 때문에, g선, h선, i선 등의 복수의 파장의 광을 포함하는 노광광을 사용할 것이 요구되고 있으며, 특히, 이들 광 중에서도 에너지가 큰 i선(파장 365㎚)을 포함하는 노광광을 사용할 것이 요구되고 있다.
본 발명의 고투과 포토마스크는, 투명 기재, 상기 투명 기재의 표면에 마련된 차광 패턴 위에 광 반사방지막(저반사 코팅층)을 포함하는 포토마스크이며, 상기 차광 패턴은 상기 투명 기재측으로부터 적층된 적층 구조를 갖고, i선 영역인 파장 360 ~ 370㎚, 바람직하게는 363 ~ 367nm 영역의 광에 대한 투과율이 88％ 이상, 바람직하게는 90.0% 이상, 더욱 바람직하게는 93.0% 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 고투과 포토마스크는 상기 i선 영역 파장 광을 사용하는 노광 시에 있어서, 상기 포토마스크의 투과광의 강도를 향상시킴으로써, 피전사체에 전사되는 패턴에 불균일이나 치수의 변동이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 고투과 포토마스크는 광 방사방지막이 형성된 포토마스크로서, 도 5 내지 도 8에 개략적인 단면도로 도시한 바와 같이, 투명 기재 상부에 오목부 및 볼록부로 구성된 요철 패턴이 형성되어 있으며, 상기 볼록부는 투명 유리 기판(10)으로부터 크롬층(25), 산화크롬층(35) 및 광 반사방지층이 차례대로 적층되어 있고, 상기 오목부는 투명 기재로부터 광 반사방지막층이 형성되어 있다.
또한, 상기 투명 기재 하부에 광 반사방지층을 더 포함할 수도 있다.
상기 투명 기재는 포토마스크 제조에 사용되는 투명 기재를 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직한 일례를 들면, 소다라임(SodaLime) 또는 석영(Quartz) 기반의 투명 유리 기판일 수 있으며, 상기 물질에 항상 제한되는 것은 아니며, 일반적으로 통용되는 포토마스크 제조를 위한 물질들도 모두 사용 가능하다.
상기 광 반사방지층은 단층 또는 다층 구조일 수 있으며, 단층 구조인 경우, 투명 기재 방향으로부터 멀어질 수도 굴절율이 연속적으로 낮아질 수 있다. 즉, 투명기재와 가까운 부위의 광 반사방지층은 상대적으로 굴절율이 높으며, 투명기재와 먼 방향으로 갈수록 상대적으로 굴절율이 낮아질 수 있다.
이러한, 단층 구조의 광 반사방지층의 굴절률 변화는 하기 방정식 1을 만족할 수 있다.
[방정식 1]
1.00 ≤ A-B ≤ 2.00
방정식 1에서, A는 광 반사방지층의 가장 높은 굴절율 측정 값이고, B는 광 반사방지층의 가장 낮은 굴절율 측정 값이다.
또한, 상기 광 반사방지층은 2층 내지 4층, 바람직하게는 2층 내지 3층의 다층 구조일 수도 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면, 다층 구조의 광 반사방지층은, 도 5 내지 도 8에 개략적인 단면도로 도시한 바와 같이, 투명 기재 방향으로부터 고굴절율층(50) 및 저굴절율층(60)이 적층된 2층 구조이거나, 또는 투명 기재 방향으로부터 저굴절율층(60), 고굴절율층(50) 및 저굴절율층(60)이 차례대로 적층된 3층 구조일 수 있다.
상기 고굴절율층은 광 굴절율이 2.00 ~ 2.55, 바람직하게는 2.10 ~ 2.55, 더욱 바람직하게는 2.30 ~ 2.55 일 수 있다.
상기 고굴절율층은 이산화지르코늄(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2), 오산화나이오븀(Nb2O5) 및 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물을 증착공정을 수행하여 형성시킨 투명 증착층일 수 있다.
또한, 상기 저굴절율층은 광 굴절율이 1.20 ~ 1.90, 바람직하게는 1.25 ~ 1.70, 더욱 바람직하게는 1.30 ~ 1.50 일 수 있다.
상기 저굴절율층은 SiO2를 포함하는 산화물을 증착공정을 수행하여 형성시킨 투명 증착층일 수 있다.
본 발명에 있어서, 포토마스크의 일면에 형성된 단층 또는 다층 구조의 광 반사방지층은 두께가 50 ~ 300nm일 수 있으며, 바람직하게는 80 ~ 260nm일 수 있다. 이때, 광 반사방지층의 두께가 50nm 미만이면 상기 광 반사율을 저감시키는 기능이 저하되어 광 투과율이 낮은 문제가 있을 수 있고, 300nm를 초과하면 차광 패턴을 고정밀도로 가공하는 것이 곤란해지기 문제가 있을 수 있으므로, 상기 범위 내의 두께로 광 반사방지층을 형성시키는 것이 좋다.
본 발명의 광 반사방지층이 형성된 포토마스크는, 오목부 부위의 i선(360 ~ 370nm)의 투과율(%)은 하기 방정식 2를 만족할 수 있다.
[방정식 2]
3.50% ≤ A-B ≤ 12.0%
방정식 2에서, A는 투명 기재의 표면에 광 반사방지층이 형성된 오목부 부분의 i선(365nm) 광투과율 측정 값이며, B는 광 방사방지층이 형성되어 있는 않은 A의 투명 기재 자체의 i선(365nm) 광투과율 측정 값이고, 이때, 상기 투명기재는 소다라임(soda lime) 기반의 광 투과율 86%의 투명 유리 기판이다.
앞서 설명한 본 발명의 고투과 포토마스크를 제조하는 방법은 다음과 같다.
오목부 및 볼록부로 구성된 요철패턴이 형성된 포토마스크를 준비하는 1단계; 상기 투명 기재 상부 표면 및/또는 하부 표면에 단층 또는 다층의 광 반사방지층을 증착공정을 수행하여 형성시키는 2단계;를 포함하는 공정을 수행할 수 있다.
상기 1단계의 포토마스크의 상기 볼록부는 투명 기재로부터 크롬층 및 산화크롬층이 차례대로 적층된 있을 수 있으며, 상기 오목부는 투명 기재 상부에 크롬층 및 산화크롬층이 존재하지 않는다.
상기 2단계는 투명 기재 상부의 오목부 및 블록부의 표면, 또는 상기 투명 기재 상부 및 하부 표면에 단층 또는 다층의 광 반사방지층을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 형성시키는 공정을 수행한다.
2단계를 좀 더 구체적으로 설명하면, 상기 2단계의 광 반사방지층은 투명 기재 방향으로부터 고굴절층 및 저굴절층이 적층된 2층 구조의 광 반사방지층인 경우, 상기 광 반사방지층은, 이산화지르코늄(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2), 오산화나이오븀(Nb2O5) 및 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 고굴절층을 형성하는 2-1단계; 및 SiO2를 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 저굴절층을 형성하는 2-2단계;를 포함하는 공정을 수행하여 2층 구조의 광 반사방지층을 형성시킬 수 있다.
또한, 상기 2단계의 광 반사방지층이 투명 기재 방향으로부터 저굴절층, 고굴절층 및 저굴절층이 적층된 3층 구조의 광 반사방지층인 경우, SiO2를 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을을 수행하여 저굴절층을 형성하는 2-1단계; 2-1단계의 저굴절층 상부 표면에 이산화지르코늄(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2), 오산화나이오븀(Nb2O5) 및 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 고굴절층을 형성하는 2-2단계; 및 2-2단계의 고굴절층 상부 표면에 SiO2를 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 저굴절층을 형성하는 2-3단계;를 포함하는 공정을 수행하여 3층 구조의 광 반사방지층을 형성시킬 수 있다.
2층 또는 3층 구조의 광 반사방지층의 고굴절층을 리액티브 스퍼터링 공정을 통해 형성시키는 방법을 설명하면, 이산화지르코늄(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2), 오산화나이오븀(Nb2O5) 및 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물을 증착 모재로 사용하여, 진공 챔버의 진공도 1 ~ 5mTorr, 인가 전력 0.5 ~ 2㎾인 조건, 바람직하게는 진공도 3.0 ~ 4.0mTorr, 인가 전력 0.8 ~ 1.5㎾에서 진공 챔버 내에 불활성 가스 및 반응성 가스의 부피비가 1 : 0.03 ~ 1 부피비의 범위의 혼합 가스 하에서 수행할 수 있다.
상기 고굴절층을 형성할 때에 사용하는 상기 불활성 가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제온(Xe) 등에서 적어도 1종 이상을 사용할 수 있고, 상기 반응성 가스로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 등에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
그리고, 리액티브 스퍼터링 공정을 수행하여 형성되는 고굴절층의 두께는 40 ~ 70nm, 바람직하게는 60 ~ 70nm 정도의 두께로 형성시키는 것이 좋다.
또한, 2층 또는 3층 구조의 광 반사방지층의 저굴절층을 리액티브 스퍼터링 공정을 통해 형성시키는 방법을 설명하면, 이산화규소(SiO2)를 증착 모재로 사용하여, 진공 챔버의 진공도 1 ~ 5mTorr, 인가 전력 0.5 ~ 2㎾인 조건, 바람직하게는 진공도 3.0 ~ 4.0mTorr, 인가 전력 0.8 ~ 1.5㎾에서 진공 챔버 내에 불활성 가스 및 반응성 가스의 부피비가 1 : 0.03 ~ 1 부피비의 범위의 혼합 가스 하에서 수행할 수 있다.
상기 저굴절층을 형성할 때에 사용하는 상기 불활성 가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제온(Xe) 등에서 적어도 1종 이상을 사용할 수 있고, 상기 반응성 가스로는 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 등에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
그리고, 리액티브 스퍼터링 공정을 수행하여 형성되는 저굴절층의 두께는 30 ~ 100nm, 바람직하게는 35 ~ 95nm 정도의 두께로 형성시키는 것이 좋다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서, 하기 실시예로 본 발명의 권리범위를 한정하여 해석해서는 안 된다.
[실시예]
실시예 1 : 단면에 2층 구조의 광 반사방지막이 형성된 고투과 포토마스크 제조
(1) 포토마스크의 제조
세로×가로×막 두께가 508㎜×610㎜×4.8㎜인 정밀 연마된 합성 소다라임 유리(투광성 기판, 10)표면에, 두께 80㎚의 크롬막층(Cr, 20), 막 두께 20㎚의 산화크롬막(CrOX, 30)(차광성 막) 적층된 적층 구조를 갖는 블랭크 마스크를 준비하였다(도 1 참조). 다음으로, 산화크롬막층의 표면에 레지스트층(40)을 형성한 후, 원하는 패턴을 형성한 다음(도 2 참조), 레지스트 패턴을 마스크로 하여 차광층을 습식 에칭으로 가공함으로써, 차광층으로부터 0.1㎛ 이상 20.0㎛ 미만의 폭을 갖는 차광 패턴을 형성하여(도 3 및 도 4 참조), 오목부 및 볼록부로 구성된 요철 패턴이 형성되어 있고, 상기 볼록부는 투명 유리 기판으로부터 크롬층 및 산화크롬층이 차례대로 적층된 포토마스크를 제조하였다.
(2) 2층 구조의 광 반사방지층의 형성
Nb2O5를 리액티브 스퍼터링용 타겟으로 준비하고, 상기 포토마스크의 상부 표면(오목부 및 볼록부 표면)에 리액티브 스퍼터링 공정을 수행하여 41nm 두께의 고굴절율층을 형성시켰다.
이때, 상기 리액티브 스퍼터링 공정은 진공도 3.5mTorr 하에서 아르곤과 산소를 각각 30sccm 및 14sccm으로 주입하고. 파워(POWER) 1kW를 가하는 공정 조건 하에서 수행하였다.
다음으로, 고굴절율층이 형성된 포토마스크의 표면에 저굴절율층을 형성시키기 위해, SiO2를 리액티브 스퍼터링용 타겟으로 준비하고, 상기 포토마스크의 상부 표면(고굴절율층이 형성된 오목부 및 볼록부 표면)에 리액티브 스퍼터링 공정을 수행하여 64nm 두께의 저굴절율층을 형성시켜서, 패턴이 형성된 상부에 2층 구조의 광 반사방지막이 형성된 포토마스크를 제조하였다.
이때, 상기 리액티브 스퍼터링 공정은 진공도 3.5mTorr 하에서 아르곤과 산소를 각각 30sccm 및 28sccm으로 주입하고. 파워(POWER) 1kW를 가하는 공정 조건 하에서 수행하였다.
실시예 2 : 단면에 3층 구조의 광 반사방지막이 형성된 고투과 포토마스크 제조
상기 실시예 1의 (1)에서 제조한 동일한 포토마스크를 준비하였다.
상기 포토마스크의 표면에 저굴절율층을 형성시키기 위해, SiO2를 리액티브 스퍼터링용 타겟으로 준비하고, 상기 포토마스크의 상부 표면(오목부 및 볼록부 표면)에 리액티브 스퍼터링 공정을 수행하여 64nm 두께의 저굴절율층을 형성시켰다.
이때, 상기 리액티브 스퍼터링 공정은 진공도 3.5mTorr 하에서 아르곤과 산소를 각각 30sccm 및 28sccm으로 주입하고. 파워(POWER) 1kW를 가하는 공정 조건 하에서 수행하였다.
다음으로, Nb2O5를 리액티브 스퍼터링용 타겟으로 준비하고, 상기 포토마스크의 상부 표면(저굴절율층이 형성된 오목부 및 볼록부 표면)에 리액티브 스퍼터링 공정을 수행하여 41nm 두께의 고굴절율층을 형성시켰다.
이때, 상기 리액티브 스퍼터링 공정은 진공도 3.5mTorr 하에서 아르곤과 산소를 각각 30sccm 및 14sccm으로 주입하고. 파워(POWER) 1kW를 가하는 공정 조건 하에서 수행하였다.
다음으로, 상기 포토마스크의 표면에 저굴절율층을 형성시키기 위해, SiO2를 리액티브 스퍼터링용 타겟으로 준비하고, 상기 포토마스크의 상부 표면(고굴절층이 형성된 오목부 및 볼록부 표면)에 리액티브 스퍼터링 공정을 수행하여 64nm 두께의 저굴절율층을 형성시켰다.
이때, 상기 리액티브 스퍼터링 공정은 진공도 3.5mTorr 하에서 아르곤과 산소를 각각 30sccm 및 28sccm으로 주입하고. 파워(POWER) 1kW를 가하는 공정 조건 하에서 수행하여, 패턴이 형성된 상부에 3층 구조의 광 반사방지막이 형성된 포토마스크를 제조하였다.
실시예 3 : 양면에 2층 구조의 광 반사방지막이 형성된 고투과 포토마스크 제조
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 패턴이 형성된 상부에 2층 구조의 광 반사방지막을 형성시켰다.
다음으로, 패턴이 형성되어 있지 않은 포토마스크 하부에 고투과율층 및 저투과율층을 차례대로 형성시켜서 양면에 2층 구조의 광 반사방지막이 형성된 고투과 포토마스크 제조하였다. 이때, 포토마스크 하부의 고굴절율층 및 저굴절율층은 실시예 1과 동일한 조건, 방법으로 리액티비 스퍼티링 공정을 수행하여 형성시켰다.
실시예 4 : 양면에 3층 구조의 광 반사방지막이 형성된 고투과 포토마스크 제조
상기 실시예 2와 동일한 방법으로 패턴이 형성된 상부에 2층 구조의 광 반사방지막을 형성시켰다.
다음으로, 패턴이 형성되어 있지 않은 포토마스크 하부에 고투과율층 및 저투과율층을 차례대로 형성시켜서 양면에 3층 구조의 광 반사방지막이 형성된 고투과 포토마스크 제조하였으며, 이때, 포토마스크 하부의 고굴절율층 및 저굴절율층은 실시예 2와 동일한 조건, 방법으로 리액티비 스퍼티링 공정을 수행하여 형성시켰다.
실시예 1(단면 2층)
구분 파워 진공도(mTorr) Ar gas(sccm) O2 gas(sccm) 두께(nm)
저굴절율층 SiO2 1kW(290V) 3.5 30 14 41
고굴절율층 Nb2O5 1kW(385V) 3.5 30 28 64
실시예 2(단면 3층)
구분 파워 진공도(mTorr) Ar gas(sccm) O2 gas(sccm) 두께(nm)
저굴절율층 SiO2 1kW(290V) 3.5 30 14 37
고굴절율층 Nb2O5 1kW(385V) 3.5 30 28 64
저굴절율층 SiO2 1kW(290V) 3.5 30 14 72
실시예 3(양면 각 2층)
구분 파워 진공도(mTorr) Ar gas(sccm) O2 gas(sccm) 두께(nm)
저굴절율층 SiO2 1kW(290V) 3.5 30 14 41
고굴절율층 Nb2O5 1kW(385V) 3.5 30 28 64
투명유리기재
고굴절율층 Nb2O5 1kW(385V) 3.5 30 28 64
저굴절율층 SiO2 1kW(290V) 3.5 30 14 41
실시예 4(양면 각 3층)
구분 파워 진공도(mTorr) Ar gas(sccm) O2 gas(sccm) 두께(nm)
저굴절율층 SiO2 1kW(290V) 3.5 30 14 39
고굴절율층 Nb2O5 1kW(385V) 3.5 30 28 64
저굴절율층 SiO2 1kW(290V) 3.5 30 14 95
소다라임 유리
저굴절율층 SiO2 1kW(290V) 3.5 30 14 95
고굴절율층 Nb2O5 1kW(385V) 3.5 30 28 64
저굴절율층 SiO2 1kW(290V) 3.5 30 14 95
실험예 1 : 투과율 측정
상기 실시예 1 ~ 4에서 제조한 고투과 포토마스크의 오목부의 i선(파장 365㎚) 파장에서의 광 투과율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 투명유리기판 광 투과율(%) 포토마스크 오목부의 광 투과율(%) 광투과율증가(%)
실시예 1 86% 90.12 4.12
실시예 2 89.82 3.82
실시예 3 93.80 7.80
실시예 4 92.67 6.67
상기 표 2의 i선 광투과율 측정 결과를 살펴보면 실시예 1 ~ 4 모두 반사방지막 형성에 의해 광투과율이 증가하는 경향을 보였다. 또한, 단면에만 반사방지막을 형성시킨 포토마스크 보다 양면에 반사방지막을 형성시킨 포토마스카가 광투과율 증가 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 그리고, 3층 보다는 2층 구조로 형성시키는 것이 상대적으로 광투과율 증대 측면에서는 높은 결과를 보였다.
실시예 5 ~ 6 및 비교예 1 ~ 2
상기 실시예 1과 동일한 조건, 방법으로 포토마스크의 패턴 형성된 상부에 2층에 고굴절율층 및 저굴절율층의 2층 구조의 광 반사방지층을 형성시키되, 하기 표 3과 같이 각 층의 두께를 달리하여 2층 구조의 광 반사방지층을 각각 형성시켰다.
구분 두께(nm) 광굴절율
실시예 1 저굴절율층 SiO2 41 1.47
고굴절율층 Nb2O5 64 2.50
실시예 5 저굴절율층 SiO2 90 1.47
고굴절율층 Nb2O5 50 2.48
실시예 6 저굴절율층 SiO2 35 1.48
고굴절율층 Nb2O5 70 2.61
비교예 1 저굴절율층 SiO2 120 1.46
고굴절율층 Nb2O5 50 2.47
비교예 2 저굴절율층 SiO2 20 1.45
고굴절율층 Nb2O5 70 2.76
실험예 2 : 투과율 측정
상기 실시예 5 ~ 6 및 비교예 1 ~ 2에서 제조한 고투과 포토마스크의 오목부의 i선(파장 365㎚) 파장에서의 광 투과율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
구분 투명유리기판
광 투과율(%)		 포토마스크 오목부의
광 투과율(%)		 광투과율
증가(%)
실시예 1 86.00% 90.12 4.12
실시예 5 89.68 3.68
실시예 6 89.98 3.98
비교예 1 82.28 -3.72%
비교예 2 85.48 -0.52%
상기 표 4의 투과율 측정 결과를 살펴보면, 저굴절율층이 100 nm을 초과한 비교예 1은 실시예 5와 비교할 때, 광투과율이 크게 감소하는 문제가 있었으며, 저굴절율층이 20 nm 미만인 비교예 2의 경우, 실시예 6과 비교할 때 오히려 광 투과율이 저하되는 문제가 있음을 확인할 수 있었다.
10 : 투명 유리 기판 20 : 크롬층
25 : 크롬 패턴 30 : 산화크롬층
35 : 산화크롬 패턴 40 : 레지스트
45 : 레지스트 패턴 50 : 고굴절율층
60 : 저굴절율층

Claims (12)

  1. 투명 기재 상부에 오목부 및 볼록부로 구성된 요철 패턴이 형성되어 있으며,
    상기 볼록부는 투명 유리 기판으로부터 크롬층, 산화크롬층 및 다층 구조의 광 반사방지층이 차례대로 적층되어 있고,
    상기 오목부는 투명 기재로부터 다층 구조의 광 반사방지막층이 형성되어 있으며,
    상기 투명 기재 하부에 다층 구조의 광 반사방지층을 더 포함하고,
    상기 다층 구조의 광 반사방지층은 투명 기재 방향으로부터 고굴절율층 및 저굴절율층이 적층된 2층 구조이거나, 또는 투명 기재 방향으로부터 저굴절율층, 고굴절율층 및 저굴절율층이 차례대로 적층된 3층 구조이고,
    상기 고굴절율층은 이산화지르코늄(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2), 오산화나이오븀(Nb2O5) 및 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 형성시킨 투명 증착층이고,
    상기 저굴절율층은 SiO2를 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 형성시킨 투명 증착층이며,
    상기 고굴절율층은 i선(365nm)에 대한 광 굴절율이 2.00 ~ 2.55이고, 상기 저굴절율층은 i선(365nm)에 대한 광 굴절율이 1.20 ~ 1.90이며,
    상기 광 반사방지층은 두께 50 ~ 300 nm이고, 상기 저굴절율층은 두께 30 ~ 100 nm이며,
    상기 오목부 부위의 i선의 투과율(%)은 하기 방정식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 고투과 포토마스크;
    [방정식 2]
    3.50% ≤ A-B ≤ 12.0%
    방정식 2에서, A는 투명 기재의 표면에 광 반사방지층이 형성된 오목부 부분의 i선(365nm) 광투과율 측정 값이며, B는 광 반사방지층이 형성되어 있는 않은 A의 투명 기재 자체의 i선(365nm) 광투과율 측정 값이다. 상기 투명기재는 소다라임(soda lime) 기반의 광 투과율 86%의 투명 유리 기판이다.
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  10. 투명 기재 상부에 오목부 및 볼록부로 구성된 요철 패턴이 형성되어 있고, 상기 볼록부는 투명 유리 기판으로부터 크롬층 및 산화크롬층이 차례대로 적층된 포토마스크를 준비하는 1단계; 및
    상기 투명 기재 상부의 오목부 및 블록부의 표면, 및 하부 표면에 다층의 광 반사방지층을 형성시키는 2단계;를 포함하며,
    상기 오목부는 투명 기재로부터 다층 구조의 광 반사방지막층이 형성되어 있고,
    상기 2단계의 광 반사방지층은 투명 기재 방향으로부터 고굴절율층 및 저굴절율층이 적층된 2층 구조의 광 반사방지층 또는 저굴절율층, 고굴절율층 및 저굴절율층이 적층된 3층 구조의 광 반사방지층이며,
    상기 2층 구조의 광 반사방지층은,
    이산화지르코늄(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2), 오산화나이오븀(Nb2O5) 및 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 고굴절율층을 형성하는 2-1단계; 및 SiO2를 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 두께 30 ~ 100 nm로 저굴절율층을 형성하는 2-2단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조한 것이고,
    상기 3층 구조의 광 반사방지층은,
    SiO2를 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 두께 30 ~ 100 nm로 저굴절율층을 형성하는 2-1단계; 2-1단계의 저굴절율층 상부 표면에 이산화지르코늄(ZrO2), 이산화티타늄(TiO2), 오산화나이오븀(Nb2O5) 및 산화아연(ZnO) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 고굴절율층을 형성하는 2-2단계; 및 2-2단계의 고굴절율층 상부 표면에 SiO2를 포함하는 산화물을 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 공정을 수행하여 두께 30 ~ 100 nm로 저굴절율층을 형성하는 2-3단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조한 것이며,
    상기 고굴절율층은 i선(365nm)에 대한 광 굴절율이 2.00 ~ 2.55이고, 상기 저굴절율층은 i선(365nm)에 대한 광 굴절율이 1.20 ~ 1.90이며,
    상기 광 반사방지층은 두께 50 ~ 300 nm이고, 상기 저굴절율층의 두께는 30 ~ 100 nm
    상기 오목부 부위의 i선의 투과율(%)은 하기 방정식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 고투과 포토마스크의 제조방법;
    [방정식 2]
    3.50% ≤ A-B ≤ 12.0%
    방정식 2에서, A는 투명 기재의 표면에 광 반사방지층이 형성된 오목부 부분의 i선(365nm) 광투과율 측정 값이며, B는 광 반사방지층이 형성되어 있는 않은 A의 투명 기재 자체의 i선(365nm) 광투과율 측정 값이다. 상기 투명기재는 소다라임(soda lime) 기반의 광 투과율 86%의 투명 유리 기판이다.
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