KR20070072337A - 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그제조방법 - Google Patents

하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그 제조방법에 관하여 개시한다. 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크는, 투명기판 위에 위상반전막, 차광막 및 레지스트막을 포함하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 있어서, 위상반전막은 적어도 1층의 막으로 형성되고, 게르마늄(Ge)을 20 ~ 80at% 포함하고, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하인 것이다. 본 발명에 따르면, 게르마늄을 주성분으로 가지는 1층 이상의 위상반전막을 통해 노광파장에서 적절한 투과율을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 제조가 가능하며, 세정 공정시 사용되는 암모니아수에 대한 신뢰성이 우수하여 이물질 제거가 용이하고 투명기판에 대해 우수한 선택비를 가지는 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조가 가능하다.
하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 하프톤형 위상반전 포토마스크, 게르마늄, 신뢰성, 선택비, 열처리

Description

하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 포토마스크 및 그 제조방법 {Half-tone phase shift blankmask, photomask and manufacturing method thereof}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 그 제조공정을 보이기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크로부터 제조할 수 있는 하프톤형 위상반전 포토마스크의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 그 제조공정을 보이기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크로부터 제조할 수 있는 하프톤형 위상반전 포토마스크의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 10 : 투명기판 2 : 위상반전막
20 : 제1 위상반전막 30 : 제2 위상반전막
4, 40 : 차광막 5, 50 : 반사방지막
6, 60 : 레지스트막 20a : 제1 위상반전막 패턴
30a : 제2 위상반전막 4a 40a : 차광막 패턴
5a, 50a : 반사방지막 패턴
8, 100 : 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크
9, 200 : 하프톤형 위상반전 포토마스크
본 발명은 반도체 소자 제조시 리소그래피 공정에서 사용되는 포토마스크 및 이를 제조하기 위한 원재료인 블랭크 마스크, 그리고 이들의 제조방법에 관한 것으로, 특히 불화아르곤(ArF) 엑시머 레이저에 적합한 하프톤(half-tone)형 위상반전(phase shift) 블랭크 마스크 및 포토마스크, 그리고 이들의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로의 고집적화로 인해 집적회로의 설계 룰(design rule)이 축소됨으로 인해, 임계치수(critical dimension : CD)가 점점 더 미세한 수준까지 요구되고 있는 실정이다. 이러한 CD의 미세화에 대응하기 위한 수단으로, 광 리소그래피의 노광 광원의 단파장화에 의한 CD의 미세화를 통해 패턴의 고해상도가 진행되고 있다. 패턴의 고해상도를 위해 사용되고 있는 노광 광원으로는 248nm의 파장을 가지는 불화크립톤(KrF) 엑시머 레이저, 193nm의 파장을 가지는 불화아르곤 엑시머 레이저, 157nm의 파장을 가지는 불소(F2) 엑시머 레이저 등이 있다.
그러나 노광 광원의 단파장화로 인해 해상도는 개선되지만, 초점 깊이(depth of focus : DOF)는 감소된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해, 하프톤형 위상 반전 포토마스크와 이를 제조하기 위한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크가 사용되고 있다.
일반적으로 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 있어서 위상반전의 역할을 하는 위상반전막에는 몰리브덴과 실리콘을 주성분으로 하는 MoSiO, MoSiN, MoSiCON, MoSiON, MoSiCN 등의 MoSi계 화합물이 사용되어 왔다. 그런데, MoSi계 화합물은 파티클(particle)을 제거하기 위한 세정 공정시 사용되는 화학약품인 암모니아수(NH4OH)에 의해 쉽게 박막의 손상이 발생하게 된다. 이로 인해 위상반전막 형성 후에 얻어진 투과율과 두께가 변하는 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제점으로 인해 세정 공정시 암모니아수와 초순수의 농도를 1:50 또는 그 이하의 아주 낮은 농도를 사용하여 세정을 실시하는 아주 제한적인 암모니아수 적용이 가능하였다. 위와 같은 문제로 인하여 위상반전막에 존재하는 이물질의 효과적인 제거가 힘들게 되어 고품질을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조에 어려움이 있다.
그리고 일반적으로 위상반전 블랭크 마스크의 구조는 투명기판 위에 위상반전막이 형성되게 된다. 투명기판의 경우 1at% 이하의 불순물을 제외한 나머지가 SiO2로 구성되어 있다. 그리고 위상반전막인 MoSi계 화합물의 경우 Si의 조성비가 약 40at% 이상을 차지하고 있다. 따라서 투명기판과 위상반전막의 주성분은 SiO2이다.
일반적으로 위상반전 블랭크 마스크를 사용하여 제조되는 위상반전 포토마스 크의 경우, 위상반전막의 패턴 형성시 고정밀도의 패턴을 형성하기 위해 SF6 또는 CF4 가스 등과 같은 불소(fluorine) 계열의 가스를 사용한 건식 식각(dry etch)을 실시하게 된다. 하지만 불소 계열의 식각 가스는 Si을 주성분으로 한 물질에 대해 우수한 식각 능력을 보이는 관계로 인해서 위상반전막뿐만 아니라 투명기판까지 식각한다. 투명기판이 식각되면 위상반전막에서 투과율 변화는 없지만 위상반전양의 차이가 발생하게 된다. 따라서 우수한 특성을 가지는 위상반전 블랭크 마스크를 제작한다고 하더라도 포토마스크 제조 공정의 건식 식각 공정에 의해 적절히 조정된 위상반전양의 차이가 발생하게 되어 위상반전막의 불량을 야기하게 된다.
그리고 상기와 같은 투명기판의 건식 식각을 최소화하기 위해 EPD(end point detection) 등과 같은 보조 기구를 적용하여 건식 식각 공정 조절을 하게 됨으로 인한 추가 비용이 발생하게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 세정 공정시 사용되는 암모니아수에 대한 신뢰성이 우수하여 이물질 제거가 용이하고 투명기판에 대해 우수한 선택비를 제공할 수 있는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크, 포토마스크 및 이들의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크는, 투명기판 위에 위상반전막, 차광막 및 레지스트막을 포함하는 하프톤형 위 상반전 블랭크 마스크에 있어서, 상기 위상반전막은 적어도 1층의 막으로 형성되고, 게르마늄(Ge)을 20 ~ 80at% 포함하고, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하인 것이다.
본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 있어서, 상기 위상반전막은 단일막이고, 2, 3, 4, 5족, 전이금속, 란타노이드, 악티노이드, 산소, 탄소 및 질소로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있다. 상기 위상반전막은 2층막 이상이고, 상기 위상반전막의 적어도 한층은, 2, 3, 4, 5족, 전이금속, 란타노이드, 악티노이드, 산소, 탄소 및 질소로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 있어서, 상기 위상반전막은 단일막이고, 0 ~ 70at%의 금속, 0 ~ 70at%의 산소, 0 ~ 70at%의 질소 및 0 ~ 70at%의 탄소를 더 포함할 수 있다. 상기 위상반전막은 2층막 이상이고, 상기 위상반전막을 형성하는 모든 층은, 0 ~ 70at%의 금속, 0 ~ 70at%의 산소, 0 ~ 70at%의 질소 및 0 ~ 70at%의 탄소를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법은, 투명기판 위에, 게르마늄을 20 ~ 80at% 포함하고, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하인 1층 이상의 위상반전막을 형성하는 단계 및 상기 위상반전막 위에 차광막 및 레지스트막을 차례로 형성하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법의 바람직한 실시예는 a) 블랭크 마스크용 투명기판 위에 위상반전막을 형성하는 단 계; b) 상기 a) 단계에서 형성된 위상반전막 위에 차광막을 형성하는 단계; c) 상기 b) 단계에서 형성된 차광막 위에 반사방지막을 형성하는 단계; 및 d) 상기 c) 단계에서 형성된 반사방지막 위에 레지스트막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
이때 상기 a) 단계에서 위상반전막은 게르마늄을 모체로 한 것으로, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하인 것이다. 게르마늄 단독으로 구성되거나, 또는 게르마늄을 20 ~ 80at% 포함하고, 2, 3, 4, 5족, 전이금속, 란타노이드, 악티노이드, 산소, 탄소 및 질소로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있다.
상기 a) 단계에서 위상반전막의 조성비에 있어서 게르마늄의 함유량은 20 ~ 80at%를 가지고, 나머지는 금속이 0 ~ 70at%, 산소가 0 ~ 70at%, 질소가 0 ~ 70at%, 그리고 탄소가 0 ~ 70at%일 수 있다.
또한, 상기 a) 단계에서 위상반전막 형성시, 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 및 크세논(Xe)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 불활성 가스를 사용하고, 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N2O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH3) 및 메탄(CH4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 반응성 가스를 사용할 수 있다.
또한, 상기 a) 단계에서 위상반전막 형성시 사용되는 증착 방법으로는 DC 스퍼터링(sputtering), RF 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, 이온빔(ion beam) 증 착, 이온 플레이팅(ion plating) 및 원자층 증착(atomic layer deposition) 중에서 선택된 하나 이상의 방법이 가능하다.
또한, 상기 a) 단계에서 위상반전막 증착시, 게르마늄을 포함하고, 금속, 산소, 질소 및 탄소 중 선택된 1종 이상이 더 포함되는 타겟을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 a) 내지 c) 단계 중 적어도 어느 하나의 단계 중 또는 적어도 어느 하나의 단계 후 핫플레이트(hot plate), 급속열처리(rapid thermal process : RTP) 장비, 퍼니스(furnace) 등을 이용하여 위상반전막, 차광막 및 반사방지막에 대해 열처리를 적용할 수도 있다. 이 때의 열처리 온도는 100 ~ 1500 ℃이고 열처리 분위기 가스는 Ar, N2 및 O2 중에서 선택된 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 한다.
이러한 단계들을 통해 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 제조할 수 있으며, 본 발명에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 사용하여 일반적인 포토마스크 제조 공정을 이용, 하프톤형 위상반전 포토마스크를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 포토마스크는, 투명기판 위에 위상반전막 패턴 및 차광막 패턴을 포함하는 하프톤형 위상반전 포토마스크에 있어서, 상기 위상반전막 패턴은 적어도 1층의 막으로 형성되고, 상기 위상반전막 패턴은 게르마늄을 20 ~ 80at% 포함하고, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하인 것이다. 이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명한다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 그 제조공정을 보이기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(8)는, 투명기판(1) 위에 위상반전막(2), 차광막(4), 반사방지막(5) 및 레지스트막(6)을 포함한다. 반사방지막(5)은 생략 가능하다.
위상반전막(2)은 적어도 1층의 막으로 형성되고, 게르마늄을 20 ~ 80at% 포함하고, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하이다. 위상반전막(2)은 단일막이고, 2, 3, 4, 5족, 전이금속, 란타노이드, 악티노이드, 산소, 탄소 및 질소로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있다. 위상반전막(2)이 단일막인 경우, 게르마늄을 주성분으로 하고, 0 ~ 70at%의 금속, 0 ~ 70at%의 산소, 0 ~ 70at%의 질소 및 0 ~ 70at%의 탄소를 더 포함할 수 있다.
다음에 설명하는 제2 실시예에서와 같이 위상반전막(2)은 2층막 이상일 수도 있으며, 이 때 위상반전막(2)의 적어도 한층은, 2, 3, 4, 5족, 전이금속, 란타노이드, 악티노이드, 산소, 탄소 및 질소로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함할 수도 있다. 위상반전막(2)은 2층막 이상인 경우, 위상반전막(2)을 형성하는 모든 층은, 게르마늄을 주성분으로 하고, 0 ~ 70at%의 금속, 0 ~ 70at%의 산소, 0 ~ 70at%의 질소 및 0 ~ 70at%의 탄소를 더 포함할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(8)는, 게르마늄을 주성분으로 하는 위상반전막(2)을 포함함으로써 암모니아수에 대한 내성을 가 지게 되고, 세정공정으로 인한 위상반전막(2)의 특성 변화가 없이 이물질의 제거가 용이하며, 건식 식각 공정시 투명기판에 대해 우수한 선택비를 가지고, 500nm 이하의 노광파장에서 50% 이하의 투과율을 가질 수 있어 고해상도 및 고품질을 가지는 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조가 가능하게 된다.
이하에서는 이러한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(8) 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 투명기판(1) 위에, 게르마늄을 20 ~ 80at% 포함하고, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하인 1층 이상의 위상반전막(2)을 형성한다. 위상반전막(2)은 게르마늄 단독으로 구성되거나, 또는 게르마늄을 20 ~ 80at% 포함하고, 2, 3, 4, 5족, 전이금속, 란타노이드, 악티노이드, 산소, 탄소 및 질소로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함할 수 있다. 위상반전막(2)의 조성비에 있어서 게르마늄의 함유량은 20 ~ 80at%, 나머지는 금속이 0 ~ 70at%, 산소가 0 ~ 70at%, 질소가 0 ~ 70at%, 그리고 탄소가 0 ~ 70at%일 수 있다. 그리고, 위상반전막(2)은 단일막으로 구성할 수도 있고 2층 이상으로 구성할 수도 있다.
위상반전막(2) 형성시, 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 및 크세논(Xe)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 불활성 가스를 사용하고, 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 아산화질소(N2O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO2), 암모니아(NH3) 및 메탄(CH4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 반응성 가스를 사용할 수 있다. 위상반전막(2) 형성시 사 용되는 증착 방법으로는 DC 스퍼터링(sputtering), RF 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, 이온빔(ion beam) 증착, 이온 플레이팅(ion plating) 및 원자층 증착(atomic layer deposition) 중에서 선택된 하나 이상의 방법이 가능하다. 또한, DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링 등과 같이 타겟을 사용하는 증착 방법을 이용하는 경우, 게르마늄을 포함하고, 금속, 산소, 질소 및 탄소 중 선택된 1종 이상이 더 포함되는 타겟을 사용하여 위상반전막(2)을 형성할 수도 있다.
위상반전막(2) 형성 후, 파티클을 제거하기 위해 암모니아수(NH4OH)를 포함하는 세정 용액으로 세정을 실시할 수 있는데, 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(8)의 위상반전막(2)은 게르마늄 성분을 포함함으로써 암모니아수에 대한 내성이 강하다. 따라서, 암모니아수 세정 용액을 적용하더라도 위상반전막(2) 형성 후에 얻어진 투과율과 두께가 변하지 않는다. 따라서, 세정공정으로 인한 위상반전막(2) 품질 저하없이, 암모니아수 세정 용액을 적용하여 위상반전막(2)에 존재하는 이물질의 효과적인 제거가 가능하다.
다음으로 위상반전막(2)에 대한 열처리를 실시하기 위해 핫플레이트, 할로겐 램프가 적용된 급속열처리(RTP) 장비, 퍼니스 등을 이용하여 100 ~ 1500℃의 온도를 적용하고, 분위기 가스로 Ar, N2 및 O2 중에서 하나 이상을 선택하여 적용하며 5 mtorr 정도의 진공을 적용하여 위상반전막(2)에 대한 열처리를 실시할 수 있다. 위상반전막(2)에 대해 열처리를 실시함으로써 암모니아수, 황산 등의 화학물질에 대한 신뢰성의 향상이 가능하며, 0.1~10 %의 투과율 향상이 가능하다. 그리고 박막의 내부응력 감소가 가능하며, 접착력을 향상시키는 효과를 볼 수 있다.
다음으로, 위상반전막(2) 위에 차광막(4)을 형성한다. 차광막(4)을 형성하는 금속의 모체가 크롬인 경우, 질화크롬(CrN), 탄화크롬(CrC) 또는 탄화질화크롬(CrCN)인 막이 사용될 수 있다.
이어서, 차광막(4) 위에 반사방지막(5)을 형성한다. 반사방지막(5)은 생략 가능하다. 또한, 반사방지막(5)을 형성하는 금속의 모체가 크롬(Cr)인 경우, 산화크롬(CrO), 산화질화크롬(CrON) 또는 탄화산화질화크롬(CrCON) 성분의 막이 사용될 수 있다.
차광막(4)의 형성 단계 중 또는 형성 단계 후, 반사방지막(5)의 형성 단계 중 또는 형성 단계 후, 앞에서 언급한 핫플레이트, 할로겐 램프가 적용된 급속열처리(RTP) 장비, 퍼니스 등을 이용한 열처리 단계를 더 실시할 수도 있다.
계속하여, 반사방지막(5) 위에 레지스트막(6)을 형성하여 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(8)를 제조한다. 레지스트막(6)은, 포토레지스트, 전자빔레지스트 또는 화학증폭형레지스트를 코팅하여 형성된 막이 사용될 수 있다.
이러한 단계들을 통해 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(8)를 제조할 수 있으며, 본 발명에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(8)를 사용하여 일반적인 포토마스크 제조 공정을 이용, 하프톤형 위상반전 포토마스크를 제조할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크로부터 제조할 수 있는 하프톤형 위상반전 포토마스크의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의해 제조된 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(8)를 사용하여 포토마스크 제조시 통상적으로 사용되는 제조방법에 따라 레지스트막(6)을 노광 및 현상하여 마스크 패턴을 형성한 다음, 이를 이용하여 반사방지막(5), 차광막(4) 및 위상반전막(2)을 패터닝하여 반사방지막 패턴(5a), 차광막 패턴(4a) 및 위상반전막 패턴(2a)을 가지는 하프톤형 위상반전 포토마스크(9)를 제조한다. 이 때, 반사방지막(5), 차광막(4) 및 위상반전막(2)을 패터닝하는 단계는 패턴의 모양에 따라 여러 단계로 이루어질 수 있으며 새로운 레지스트막의 노광 및 현상 단계를 더 포함할 수도 있다. 위상반전막(2)의 주성분이 게르마늄으로 구성되어 불소 계열의 식각 가스를 사용한 건식 식각시 투명기판(1)에 대한 손상을 입히지 않아 우수한 성능을 가지는 건식 식각의 적용이 가능하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 포토마스크(9)는, 투명기판(1) 위에 위상반전막 패턴(2a) 및 차광막 패턴(4a)을 포함하는 하프톤형 위상반전 포토마스크이고, 위상반전막 패턴(2a)은 적어도 1층의 막으로 형성되고, 게르마늄을 20 ~ 80at% 포함하고, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하인 것이다.
<제2 실시예 및 실험예>
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 그 제조공정을 보이기 위한 도면이다. 이하에서는 실험을 행한 예를 실시예에 포함시켜 설명하기로 한다.
도면을 참조하면, 먼저 6025의 크기, 즉 6인치의 크기를 가지고 0.25인치의 두께를 가지는 석영기판(10)을 준비하여 세정을 실시한 후, DC 마그네트론 스퍼터 장치에 기판을 로딩(loading)하여 하프늄(Hf)과 게르마늄(Ge)으로 구성되는 제1 위상반전막(20)을 증착하였다.
제1 위상반전막(20) 증착시 사용된 타겟은, 90at%의 하프늄(Hf)과 10at%의 게르마늄이 혼합된 HfGe 금속 타겟이었으며, 아르곤(Ar) 가스를 사용하여 0.1 ~ 4kW, 0.1 ~ 10mtorr의 압력을 가지는 조건으로 증착되었다. 이 때 형성된 제1 위상반전막(20)의 두께는 170Å이다.
다음에 제1 위상반전막(20) 위에 HfGeN으로 구성되는 제2 위상반전막(30)을 형성하였다. 제2 위상반전막(30) 증착시 사용된 타겟은, Hf이 10at%, Ge이 90at%가 혼합된 HfGe 타겟이었고, Ar 및 N2 가스를 사용하여 DC 마그네트론 스퍼터링 방식을 사용하여 800Å의 두께로 형성되었다.
다음에 제2 위상반전막(30) 위에 크롬을 주성분으로 하는 CrC, CrCN 및 CrN 중에서 선택된 차광막(40)을 500Å의 두께로 형성하고, 차광막(40) 위에 크롬을 주성분으로 하는 CrO, CrON 및 CrCON 중에서 선택된 반사방지막(50)을 200Å의 두께로 형성하였다.
다음에 반사방지막(50) 위에 후지필름 사의 포지티브톤 화학증폭형 레지스트인 FEP-171을 2,000Å의 두께로 형성하여 본 발명에 따른 2층막의 위상반전막(20, 30)을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(100)를 제조하였다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의해 제조된 하프톤형 위상반전 블랭크 마스 크(100)를 사용하여 하프톤형 위상반전 포토마스크 제조시 통상적으로 사용되는 방법을 이용하여 반사방지막 패턴(50a), 차광막 패턴(40a), 제2 위상반전막 패턴(30a) 및 제1 위상반전막(20a) 패턴을 가지는 하프톤형 위상반전 포토마스크(200)를 제조하였다.
이 때 레이저텍사의 장비인 MPM-193을 사용하여 193nm의 파장을 가지는 노광파장에서의 위상반전을 측정한 결과 178.9도가 측정되었으며 투과율은 25%로 측정되었다.
이상과 같은 실시예 및 실험예에 따르면, 위상반전 블랭크 마스크를 제조하기 위한 제1 위상반전막 및 제2 위상반전막을 형성하는 물질의 주성분을 게르마늄으로 형성함으로써 세정시 사용되는 암모니아수에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있었다. 따라서 세정 공정에 적용할 수 있는 물질의 범위가 넓어짐에 따라 이물질이 없는 고품질을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조가 가능해져 우수한 선폭을 가지는 반도체 집적회로의 제조가 가능해진다.
또한 위상반전막의 주성분이 게르마늄으로 구성되어 불소 계열의 식각 가스를 사용한 건식 식각시 투명기판에 대한 손상을 입히지 않아 우수한 성능을 가지는 건식 식각의 적용이 가능하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
본 발명에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 및 하프톤형 위상반전 포토마스크는, 게르마늄을 주성분으로 하는 위상반전막을 형성함으로써 암모니아수에 대한 내성을 가지게 되고, 세정공정으로 인한 위상반전막의 특성 변화가 없이 이물질의 제거가 용이하며, 석영으로 이루어진 투명기판에 대한 선택비가 우수하여 500nm 이하의 노광파장에서 50% 이하의 투과율을 가질 수 있어 고해상도 및 고품질을 가지는 하프톤형 위상반전 포토마스크의 제조가 가능하게 되므로, 우수한 선폭을 가지고 고품질의 패턴을 가지는 반도체 집적회로의 제조가 가능한 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 투명기판 위에 위상반전막, 차광막 및 레지스트막을 포함하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 있어서,
    상기 위상반전막은 적어도 1층의 막으로 형성되고, 게르마늄(Ge)을 20 ~ 80at% 포함하고, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위상반전막은 단일막이고, 2, 3, 4, 5족, 전이금속, 란타노이드, 악티노이드, 산소, 탄소 및 질소로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  3. 제1항에 있어서, 상기 위상반전막은 2층막 이상이고, 상기 위상반전막의 적어도 한층은, 2, 3, 4, 5족, 전이금속, 란타노이드, 악티노이드, 산소, 탄소 및 질소로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  4. 제1항에 있어서, 상기 위상반전막은 단일막이고, 게르마늄 이외에 0 ~ 70at%의 금속, 0 ~ 70at%의 산소, 0 ~ 70at%의 질소 및 0 ~ 70at%의 탄소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  5. 제1항에 있어서, 상기 위상반전막은 2층막 이상이고, 상기 위상반전막을 형성하는 모든 층은, 게르마늄 이외에 0 ~ 70at%의 금속, 0 ~ 70at%의 산소, 0 ~ 70at%의 질소 및 0 ~ 70at%의 탄소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크.
  6. 투명기판 위에, 적어도 1층의 막으로 형성되고, 게르마늄을 20 ~ 80at% 포함하고, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하인 위상반전막을 형성하는 단계; 및
    상기 위상반전막 위에 차광막 및 레지스트막을 차례로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 위상반전막은, DC 스퍼터링(Sputtering), RF 스퍼터링, DC 마그네트론 스퍼터링, 이온빔 증착, 이온 플레이팅 및 원자층 증착 중에서 선택된 하나 이상의 방법을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 위상반전막은 게르마늄을 포함하고, 금속, 산소, 질소 및 탄소 중 선택된 1종 이상이 더 포함되는 타겟을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 차광막 위에 반사방지막을 형성한 후 상기 레지스트막을 형성하며,
    상기 위상반전막, 차광막 및 반사방지막 중 적어도 어느 하나의 형성 단계 중 또는 형성 단계 후 열처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 열처리 단계는 핫플레이트(hot plate), 급속열처리(rapid thermal process : RTP) 장비 및 퍼니스(furnace) 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 열처리 단계에 적용되는 온도는 100 ~ 1500 ℃인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 열처리 단계에 적용되는 분위기 가스는 Ar, N2 및 O2 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법.
  13. 투명기판 위에 위상반전막 패턴 및 차광막 패턴을 포함하는 하프톤형 위상반 전 포토마스크에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴은 적어도 1층의 막으로 형성되고, 게르마늄을 20 ~ 80at% 포함하고, 500nm 이하의 노광파장에서의 투과율이 50% 이하인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상반전 포토마스크.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크로부터 하프톤형 위상반전 포토마스크를 제조하는 하프톤형 위상반전 포토마스크 제조방법.
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