KR102663167B1 - 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막 - Google Patents

금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막 Download PDF

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Abstract

금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막이 제시된다. 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막은, 박막 형태로 이루어져, 상기 박막은 금속 및 저마늄(Ge)을 포함하고, 질소, 탄소, 산소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

Description

금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막{Light-Sielding Layer for ArF phase Shift Blank Mask Containing Metal and Semiconductor Composite}
아래의 실시예들은 ArF 위상반전 블랭크 마스크용으로 활용도가 우수한 차광막에 관한 것이다. 상기 차광막은 금속-반도체 화합물로 구성되어 고전도성 얇은 두께를 가져서 활용도가 우수하다.
회로를 구성하는 배선 패턴이 세선화되고, 층간 배선을 위한 콘택트 홀 패턴도 미세화되고 있다. 이러한 미세 가공을 가능하게 하는 포토리소그래피(photolithography) 기술에 대한 연구가 지속되고 있고 이를 위해서 포토 마스크의 중요성도 커지고 있다. 세선화된 배선 패턴이나 미세화된 콘택트 홀 패턴을 갖는 포토 마스크를 제조할 목적으로 보다 정확한 패턴을 형성할 수 있는 포토 마스크 블랭크를 설계하고자 하는 요구도 커지고 있다.
마스크 패턴을 형성하기 위해서 투명 기판 상에 차광성의 막을 형성하고 포토레지스트 막을 형성한 후, 포토레지스트 막에 광을 조사하여 패턴을 형성하고 이를 현상하여 포토레지스트 패턴을 얻는다. 위상반전 마스크에는 하프톤형, 레벤슨형, 크롬리스형 등이 있다.
미세한 패턴을 얻기 위해서는 통상 유기막으로 적용되는 포토레지스트의 박막화가 필요한데, 이는 차광막의 에칭 내성을 저해할 수 있어서 차광막에 대한 설계가 더욱 까다로워진다.
국내공개특허 제10-2017-0021193호
실시예들은 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 반도체 물질인 Ge(저마늄)을 적용하여 보다 얇은 두께에서 우수한 광학적, 전기저항적 특성을 보이는 차광막을 제공하는 기술을 제공한다.
실시예들은 반도체 물질인 Ge(저마늄)을 적용하여 보다 얇은 두께에서 우수한 광학적, 전기저항적 특성을 보이는 차광막 및 이를 적용한 ArF 위상반전 블랭크 마스크를 제공하고, 상기 ArF 위상반전 블랭크 마스크를 적용하여 얻어진 포토마스크를 제공하는 데 있다.
또한, 실시예들은 위상 반전막과 차광막을 통과한 빛의 광학밀도가 대략 3.0이 되도록 두께가 최대한 얇고, 면저항이 1
Figure 112021073141980-pat00001
이하이며, 반사율이 35% 이하의 차광막을 제공하는 데 있다.
일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막은, 박막 형태로 이루어져, 상기 박막은 금속 및 저마늄(Ge)을 포함하고, 질소, 탄소, 산소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 차광막은, 상기 저마늄을 18 내지 24 at%로 포함할 수 있다.
상기 차광막은 광학밀도가 1.5 이상이고, 두께가 50 nm 이하이며, 표면 반사율이 50 % 이하일 수 있다.
상기 차광막은, 단층 또는 다층 구조로 이루어질 수 있다.
다른 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크는, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 위상반전막; 및 상기 위상반전막 상에 배치되는 차광막을 포함하고, 상기 차광막은, 박막 형태로 이루어져, 상기 박막은 금속 및 저마늄(Ge)을 포함하고, 질소, 탄소, 산소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면 광학밀도(투과율), 광학상수, 면저항 등의 요건들을 일정 범위 내로 만족하면서 기존의 크롬 차광막과 비교하여 보다 얇은 두께의 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막을 제공할 수 있다.
또한, 실시예들에 따르면 보다 얇은 두께에서 차광 특성을 가지며, ArF 노광광 파장 영역에서 낮은 반사율, 낮은 면저항 특성을 가져서 위상반전 블랭크 마스크의 차광막으로써 활용도가 우수한 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 광학밀도 조건을 만족시키는 최소 두께를 구하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막의 일례의 흡수층 조건맵을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막의 다른 예의 흡수층 조건맵을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막의 반사율 및 두께의 예를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
포토 마스크는 마스크 블랭크(블랭크 마스크)에 미리 정해진 패턴을 형성하여 반도체 리소그래피 공정에 적용된다. 포토 마스크 블랭크를 포토 마스크로 제조하는 과정 역시 리소그래피 공정에 따르며 미리 정해진 패턴으로 노광이 가능하도록 노광광을 통과시키거나 통과시키지 않는 영역을 마련하는 것이 필요하고, 반도체 패턴의 미세화와 함께 더욱 엄격한 조건의 물성이 요구된다.
도 1은 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크(100)의 구조의 단면을 나타내며, 기판(110) 상에 위상반전막 및 차광막(130)이 차례로 배치될 수 있다. 여기서, 기판(110)은 투광성 기판일 수 있으며, 위상반전막(120)은 PSL로 나타낼 수 있고, 차광막(130)은 AL로 나타낼 수 있다. 또한, 총 광학밀도는 OD_total로 나타낼 수 있다.
목적을 달성하기 위하여, 아래의 실시예들은 위상반전막(120) 및 차광막(130)을 포함하고 노광광에 적용되는 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크(100)에 적용되는 차광막(130)을 제조할 수 있다.
반도체 소자의 패턴이 미세화되고 노광광의 파장이 단파장화되면서, 포토 마스크에 요구되는 조건들도 보다 복잡해지고 있다. 원하는 광학적인 특성을 만족해야 하는 것은 물론이고, 보다 얇은 두께를 가질 것이 요구된다. 차광막(130)은 단일 공정으로 제작되지만 자연 산화가 발생하는 부분과 발생하지 않는 부분으로 나뉠 수 있다. 통상, 위상반전막(120)과 차광막(130)의 광학밀도의 합은 2.5 내지 3.5가 요구된다.
한편, 블랭크 마스크의 면저항은 광학적 특성과 함께 고려되어야 할 중요한 요소 중 하나이다. 블랭크 마스크의 면저항 값은 1,000 이하가 되는 것이 바람직하다. 이는 포토 마스크 제작을 위한 전자빔노광 과정에서 차지업(Charge Up) 현상 발생을 억제하기 위함이다. 차지업 현상이 발생하면, 패턴에 불량이 발생하거나, 패턴의 위치가 이동되어 불량을 발생시킬 수 있다.
목적을 달성하기 위하여, 실시예들은 금속 및 저마늄(Ge)을 포함하는 블랭크 마스크의 차광막(130)을 제공할 수 있다.
특히, ArF 위상반전 블랭크 마스크(100)에는 Cr을 포함하는 차광막(130)이 주로 적용된다. 차광막(130)의 두께는 구현하고자 하는 광학적 특성 등에 영향을 받는데, 의도하는 광학적 특성을 얻으면서 보다 얇은 두께를 갖고 면저항도 상대적으로 낮은 차광막(130)을 제공하는 것이 좋다. 기존에는 금속으로 크롬을 필수적으로 포함하고, 산소, 질소, 탄소 등의 원소가 함께 적용되는 크롬계 차광막(130)이 적용되었으나, 보다 얇은 두께의 차광막(130)을 얻고자 하는 요구는 만족시키지 못했다.
기존에 금속 물질 중 크롬에 반도체 물질을 혼입하여 보다 얇은 두께를 갖고, 면저항도 상대적으로 낮은 차광막(130)을 제조할 수 있다는 점을 확인했다. 과거, 차광막(130)에는 Si와 같은 반도체 물질을 적용하고자 하는 시도가 있었으나, 본 발명은 저마늄(Ge)을 적용한 최초의 시도이다.
일 실시예에 따른 차광막(130)은 박막 형태의 것으로, 박막은 금속 및 저마늄(Ge)을 포함하고, 질소, 탄소, 산소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 저마늄(Ge)은 금속과 함께 적용되며, 금속은 예시적으로 크롬, 또는 탄탈이 적용될 수 있다. 저마늄(Ge)은 차광막(130)에 18 내지 24at%로 포함될 수 있다. 크롬(Cr)은 차광막(130)에 30 내지 40at%로 포함될 수 있다. 이러한 함량 범위로 소정의 면저항이 소정의 범위 이내이면서 보다 얇은 두께의 차광막(130)을 얻을 수 있다. 저마늄과 크롬의 함량은 스퍼터링 방식으로 박막이 제조될 때 타겟에 적용하는 파워 등을 조절하여 조절될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
차광막(130)은 필요에 따라 질소, 탄소, 산소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 질소는 22.5 at% 이상으로 포함될 수 있고, 산소는 10 내지 15 at%로 포함될 수 있다. 탄소는 5 내지 10at%로 포함될 수 있다. 이러한 특징을 갖는 차광막(130)은 광학특성과 저항특성이 모두 우수할 수 있다.
차광막(130)은 블랭크 마스크가 의도하는 광학밀도에 따라 달리 적용될 수 있으나, 예시적으로 광학밀도가 1.5 이상일 수 있고, 또한 1.75 이상일 수 있으며, 3 미만일 수 있다. 블랭크 마스크의 광학밀도 3 이상 (투과 0.01 이하)를 충족하기 위해 위상 반전막의 광학밀도가 1.25 (투과 0.056)일 경우, 차광막(130)의 광학밀도는 1.75 이상 (투과 0.017 이하)을 만족해야 한다.
차광막(130)은 ArF 노광광 파장 영역에서 굴절률이 1.4 내지 1.7일 수 있다.
차광막(130)은 ArF 노광광 파장 영역에서 소멸계수가 1.3 내지 1.9일 수 있다.
차광막(130)은 두께가 50 nm 이하일 수 있고, 40 nm 이하일 수 있으며, 10 nm 초과일 수 있다.
차광막(130)은 표면반사율이 50% 이하일 수 있고, 40% 이하일 수 있으며, 35% 이하일 수 있다. 또한, 차광막(130)은 표면반사율이 10% 초과일 수 있다.
차광막(130)은 면저항이 1,000 이하일 수 있고, 800 이하일 수 있으며, 300 이하일 수 있다. 차광막(130)의 면저항은 1 이상일 수 있다.
여기서, 차광막(130)은 단층일 수 있고, 다층일 수 있다.
이러한 특징을 갖는 차광막(130)은 보다 얇은 두께로 의도하는 광학밀도 등의 광학적 특성을 갖는 차광막(130)을 제공 가능하고, 낮은 표면반사율, 낮은 면저항을 갖는 저마늄(Ge)을 포함하는 차광막(130)의 제공이 가능하다.
이러한 차광막(130)은 위상 반전형 블랭크 마스크에 적용될 수 있고, 특히 ArF 파장을 적용하는 블랭크 마스크에 적용될 수 있다.
차광막(130)은 노광광의 대부분을 차단하는 역할을 하며, 위상반전막(120)과 차광막(130)을 투과하는 빛이 0.01% 이하인 것이 적용되고 있다. 근래 적용되는 5.6% 투과율의 위상반전막(120)을 적용하는 경우, 약 1.75% 이하의 투과율을 갖는 차광막(130)이 요구되며, 크롬 계열의 차광막(130)의 경우 약 50 nm 이상의 두께와 25~30%의 반사율을 갖는다는 점과 대비하면 본 발명의 차광막(130)의 물성이 우수하다.
도 2는 일 실시예에 따른 광학밀도 조건을 만족시키는 최소 두께를 구하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 193 nm 파장에서의 광학상수 (N=n-ik)를 이용하여, 광학밀도가 1.75가 되는 최소의 두께 를 계산할 수 있다.
일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크는 기판, 기판 상에 배치되는 위상 반전막, 및 위상 반전막 상에 배치되는 차광막을 포함할 수 있다.
기판은 예시적으로 쿼츠 기판이 적용될 수 있으나, 블랭크 마스크에 적용되는 기판이라면 제한 없이 적용 가능하다.
위상 반전막은 ArF 위상반전막에 적용되는 것이라면 적용 가능하며, 예시적으로 몰리브덴과 실리콘을 포함하는 막이 적용될 수 있다. 또한, 예시적으로 지르코늄, 하프늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함하는 막이 위상반전막으로 적용될 수 있다.
위상반전막은 의도하는 원소를 포함하는 타겟과 분위기에서 스퍼터링 방식으로 공지의 방법으로 제조 가능하다.
차광막은 박막 형태로 이루어져, 박막은 금속 및 저마늄(Ge)를 포함하고, 질소, 탄소, 산소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 차광막에 대한 설명은 위에서 설명한 차광막에 대한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.
차광막 상에는 하드 마스크막이 더 포함될 수 있다. 하드 마스크막은 블랭크 마스크의 하드 마스크막으로 적용되는 것이라면 제한 없이 적용 가능하다.
차광막의 제조 방법을 설명한다.
차광막은 크롬, 탄탈 등의 금속을 포함하는 제1 타겟과 저마늄을 포함하는 제2 타겟을 적용하여 스퍼터링 방식으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 금속과 비금속, 첨가원소 화합물 타겟을 이용한 마그네트론 스퍼터링 방식, 금속과 비금속 화합물 타겟과 반응성 가스를 활용한 반응성 마그네트론 스퍼터링, 또는 금속 타겟과 비금속 타겟, 그리고 반응성 가스를 이용한 반응성 마그네트론 동시 스퍼터링 방식이 적용될 수 있다.
스퍼터링 시의 반응성 분위기는 아르곤을 포함하고, 질소, 이산화탄소 중 적어도 1 이상을 포함할 수 있다.
예시적으로 스퍼터링 시의 분위기는 아르곤 30 부피비를 기준으로, 질소는 2 내지 5의 부피비, 이산화탄소 0 내지 5 부피비로 적용 가능하다.
도 3은 일 실시예에 따른 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막 제조 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막 제조 방법은 두께 범위 설계 단계(S110), 차광막 두께 설계 단계(S120), 반사율 설계 단계(S130), 면저항 설계 단계(S140), 그리고 광학상수 설계 단계(S150)를 포함하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막 제조 방법은, ArF 위상반전 블랭크 마스크의 목표 투과율로부터 차광막의 최소 두께 정보를 도출하고 차광막의 두께 범위를 설정하는 두께 범위 설계 단계(S110), 차광막의 두께 범위에서 차광막의 반사율 정보 및 차광막의 소멸계수 정보를 기준으로 차광막의 두께 정보를 표시하는 두께맵을 얻는 차광막 두께 설계 단계(S120), 차광막의 반사율 정보 및 차광막의 소멸계수 정보를 기준으로 차광막의 반사율 정보를 표시하는 반사율맵을 얻는 반사율 설계 단계(S130), 차광막의 반사율 정보 및 차광막의 소멸계수 정보를 기준으로 차광막 표면에서의 무한대가 아닌 영역 정보인 차광막의 면저항 정보를 표시하는 면저항맵을 얻는 면저항 설계 단계(S140), 및 두께맵, 반사율맵 및 면저항맵으로부터, 미리 설정된 두께, 미리 설정된 반사율 및 미리 설정된 면저항의 범위를 만족하는 범위의 광학상수 값을 설정하는 광학상수 설계 단계(S150)를 포함하여 차광막을 설계할 수 있다.
구체적으로, 차광막 두께 설계 단계(S120)는, 노광광 파장에서 블랭크 마스크가 갖는 목표 투과율로부터 ArF 위상반전 블랭크 마스크의 목표 광학밀도 정보를 얻는 단계, ArF 위상반전 블랭크 마스크의 목표 광학밀도에서 미리 정해진 ArF 위상반전 블랭크의 광학밀도를 빼서 차광막의 목표 광학밀도를 얻는 단계, 차광막의 목표 광학밀도 이상의 광학밀도를 갖도록 차광막의 최소 두께를 설정하는 단계, 및 차광막의 적어도 최소 두께 이상의 두께를 차광막의 두께 범위로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 노광광은 193 nm 파장의 빛이고, ArF 위상반전 블랭크 블랭크 마스크의 목표 투과율은 0.1% 이하이고, 차광막의 미리 설정된 두께 범위는 80 nm 이하이고, 차광막의 미리 설정된 면저항 범위는 1000 이하일 수 있다. 차광막의 목표 광학밀도는 1.75 이상일 수 있다.
측정된 두께 및 표면 반사율 및 면저항을 기반으로 기 제작된 차광막의 개선 방향을 고려할 수 있다. 또한, 활용 가능한 굴절률과 소멸계수의 범위 내에서 위상반전막의 투과율을 고려하여 결정된 차광막의 노광광 파장에서의 투과율을 충족하는 최소 두께, 그 최소 두께의 박막의 노광광 파장에서의 반사율, 굴절률과 소멸계수에 따른 유효 면저항 분포도 중 적어도 하나 이상의 특성 분포도를 구성할 수 있다. 또한, 두께, 표면 반사율 및 면저항의 측정값과 두께, 표면 반사율, 면저항의 분포도의 값을 차이를 이용하여 차광막의 굴절률 및 소멸계수를 판단하거나 개선 방향을 판단할 수 있다.
일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막 제조 방법은 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막 제조 장치를 예를 들어 보다 구체적으로 설명할 수 있다. 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막 제조 장치는 두께 범위 설계부, 차광막 두께 설계부, 반사율 설계부, 유한 면저항 영역 산정부, 그리고 광학상수 설계부를 포함하여 이루어질 수 있다.
실시예들에 따르면 요구 두께 및 표면 반사율을 동시에 만족하며, 이론적으로 전기 전도가 불가하여 면저항이 무한대가 되는 영역을 제외함으로써, 차광막의 최적의 광학상수를 보다 빠르고 손쉽게 결정하고, 차광막을 효율적으로 설계할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1이 제시된 금속-반도체 화합물로 구성된 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막과 같은 구조로 블랭크 마스크를 제조할 수 있다.
가로, 세로, 두께가 각각 6인치, 6인치, 0.25 인치의 쿼츠 기판 상에, 위상반전막을 형성하고 그 위에 아래와 같은 방식으로 차광막을 형성했다.
차광막의 제작
실시예 1: 아르곤, 질소 및 이산화탄소 가스(Ar : N2 : CO2 = 30 : 2.8 : 3.3) 분위기에서 크롬 타겟을 400 W의 파워로, 저마늄 타겟을 200 W의 파워로 RF 반응성 동시 스퍼터링을 진행하여 차광막을 제작하였다. 스퍼터링은 인포비온(iNFOVION)사의 장비를 적용했으며, 이하 타겟과 스퍼터링 장비는 모두 동일하게 적용했다.
실시예 2: 아르곤, 질소 및 이산화탄소 가스(Ar : N2 : CO2 = 30 : 3 : 3.4) 분위기에서 크롬 타겟을 400 W, 저마늄 타겟을 200 W의 파워로 RF 반응성 동시 스퍼터링으로 차광막을 제작하였다.
실시예 3: 아르곤, 질소 및 이산화탄소 가스(Ar : N2 : CO2 = 30 : 3 : 3.44) 분위기에서 크롬 타겟을 400 W, 저마늄 타겟을 200 W의 파워로 RF 반응성 동시 스퍼터링으로 차광막을 제작하였다.
실시예4: 아르곤 및 질소 가스(Ar : N2= 30 : 4) 분위기에서 크롬 타겟을 400 W, 저마늄 타겟을 400 W의 파워로 RF 반응성 동시 스퍼터링으로 차광막을 제작하였다.
실시예 5: 아르곤, 질소 및 이산화탄소 가스(Ar : N2 : CO2 = 30 : : 4) 분위기에서 크롬 타겟을 400 W, 저마늄 타겟을 200 W의 파워로 RF 반응성 동시 스퍼터링으로 차광막을 제작하였다.
차광막의 물성평가
투과율, 반사율, 굴절률 및 소멸계수의 측정: 분광광도계를 이용한 ArF 노광광 파장으로 포함하는 185 - 1000 nm 영역에서의 투과율 및 반사율 측정, 분광 타원계를 이용한 250-800 영역에서의 델타 및 프사이 측정을 하였으며, 이를 활용하여 드루드-로렌쯔(Drude-Lorentz) 모델 맞춤 과정을 통해 굴절률 및 소멸계수 계산을 하였다.
두께 측정: 스타일러스 프로파일러(Stylus profiler, Dektak 150)을 이용한 물리적 막 두께 측정 결과를 적용했다.
면저항은 Schuetz messtechnik사의 면저항 측정기(MR-1)로 측정했다.
막 두께방향 X 선 광전자 분광법을 실시하여, 제작된 샘플들의 주요 영역에 해당하는 원소조성비를 확인하였다.
각 샘플의 측정 결과를 아래 표 1및 표 2에 나타냈다.
[표 1]
[표 2]
표 1의 결과를 참고하면, 실시예 1 내지 5 모두, 굴절률 1.7 이하, 소멸계수 1.9 이하로 목적하는 광학적 특성에 근접한 결과를 얻었다. 그러나, 실시예 3과 실시예 5의 경우 50 nm 이하로 기존의 크롬 차광막보다 얇은 두께로 광학적 특성을 얻을 수 있었으나, 면저항이 높아서 이 자체만으로 차광막으로 적용이 어려울 것으로 평가되었다. 저마늄과 크롬을 함께 적용하는 차광막의 경우, 표면반사율이 40 % 이하인 경우에는 약 50 nm 이하의 두께로, 표면반사율이 30% 이하인 경우에는 약 45 nm 이하의 두께로 형성 가능하여, 기존의 크롬 금속을 적용한 차광막과 비교해 보다 얇은 두께, 보다 낮은 면저항을 갖는 차광막을 제조할 수 있었다.
특히, 가장 효과가 우수한 것으로 평가된 실시예 2의 경우, 크롬 원자분율이 30 내지 40 at%, 저마늄 원자분율이 18 내지 24 at%, 탄소 원자분율이 5 내지 10 at%, 질소 원자분율이 22.5 at% 이상, 산소 원자분율이 10 내지 15 at% 이내를 만족해 우수한 효과를 보였다.
도 4는 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막의 일례의 흡수층 조건맵을 나타내는 도면이고, 도 5는 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막의 다른 예의 흡수층 조건맵을 나타내는 도면이다. 또한, 도 6 및 도 7은 일 실시예에 따른 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막의 반사율 및 두께의 예를 나타내는 그래프이다.
실시예들에 따르면 두께 40 nm 급, 반사율 30 % 이하를 차광막의 목표로 설정할 수 있다. 두께와 반사율을 충족하는 크롬 계열 박막의 경우, 면저항이 1k 이상이다. 절먼-크롬 계열 박막을 이용하여, 목표 두께와 반사율 및 면저항을 충족하는 차광막 시료 제작할 수 있다.
이와 같이, 실시예들에 따른 차광막은 박막 형태의 차광막으로, 박막은 금속 및 저마늄(Ge)을 포함하고, 질소, 탄소, 산소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나를 포함함으로써, 차광막은 보다 얇은 두께로 차광 효과를 얻을 수 있고 면저항, 반사율 등의 특징도 상대적으로 낮게 제조가 가능하다.
이상에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: ArF 위상반전 블랭크 마스크
110: 기판
120: 위상반전막
130: 차광막

Claims (5)

  1. 박막 형태로 이루어져, 상기 박막은 금속 및 저마늄(Ge)을 포함하고, 질소, 탄소 및 산소를 포함하고,
    상기 금속은 크롬을 포함하고,
    상기 박막은 금속 타겟으로서의 크롬 타겟과 비금속 타겟으로서의 저마늄 타겟, 및 반응성 가스를 이용한 반응성 마그네트론 동시 스퍼터링을 이용하여 제작되고,
    상기 크롬의 원자분률이 30 내지 40 at%, 상기 저마늄의 원자분률이 18 내지 24 at%, 상기 탄소의 원자분률이 5 내지 10 at%, 상기 질소의 원자분률이 22.5 at% 이상 37 at% 이하, 상기 산소의 원자분률이 10 내지 15at% 이내를 만족하는, 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차광막은,
    상기 저마늄을 18 내지 24 at%로 포함하는, 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차광막은 ArF 노광광 파장 영역에서, 광학밀도가 1.5 이상 3 미만의 범위에 포함되고, 두께가 10nm 초과 50 nm 이하의 범위에 포함되며, 표면 반사율이 10% 초과 50 % 이하의 범위에 포함되는, 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차광막은,
    단층 또는 다층 구조로 이루어지는, 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크용 차광막.
  5. 기판;
    상기 기판 상에 배치되는 위상반전막; 및
    상기 위상반전막 상에 배치되는 차광막
    을 포함하고,
    상기 차광막은,
    박막 형태로 이루어져, 상기 박막은 금속 및 저마늄(Ge)을 포함하고, 질소, 탄소 및 산소를 포함하고,
    상기 금속은 크롬을 포함하고,
    상기 박막은 금속 타겟으로서의 크롬 타겟과 비금속 타겟으로서의 저마늄 타겟, 및 반응성 가스를 이용한 반응성 마그네트론 동시 스퍼터링을 이용하여 제작되고,
    상기 크롬의 원자분률이 30 내지 40 at%, 상기 저마늄의 원자분률이 18 내지 24 at%, 상기 탄소의 원자분률이 5 내지 10 at%, 상기 질소의 원자분률이 22.5 at% 이상 37 at% 이하, 상기 산소의 원자분률이 10 내지 15at% 이내를 만족하는, 금속-반도체 화합물로 구성된 ArF 위상반전 블랭크 마스크.
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