KR20070114025A - 블랭크 마스크 및 블랭크 마스크 제조 방법 - Google Patents

블랭크 마스크 및 블랭크 마스크 제조 방법 Download PDF

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KR20070114025A
KR20070114025A KR1020070050569A KR20070050569A KR20070114025A KR 20070114025 A KR20070114025 A KR 20070114025A KR 1020070050569 A KR1020070050569 A KR 1020070050569A KR 20070050569 A KR20070050569 A KR 20070050569A KR 20070114025 A KR20070114025 A KR 20070114025A
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남기수
차한선
강형종
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주식회사 에스앤에스텍
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Abstract

본 발명은 정밀한 패턴을 형성할 수 있게 하기 위하여 3000Å 이하의 매우 낮은 두께를 가지는 화학 증폭형 포토레지스트가 식각마스크 역할을 할 수 있도록 건식식각비가 크고 차광막의 두께가 더욱 낮은 블랭크 마스크 및 포토마스크의 제조 방법이다. 또한, 현재 각광받고 있는 화학 증폭형 레지스트에 발생되는 스컴(Scum)을 감소시키고 패턴 단면이 T-Top 형태로 형성되는 것을 개선할 수 있는 블랭크 마스크이다. 상기와 같은 효과를 얻기 위하여 본 발명의 블랭크 마스크 및 포토마스크는 종래의 크롬화합물 대신에 새로운 물질의 막을 사용하여 차광막 또는 차광막과 반사방지막을 구성한다.
바이너리 마스크, 블랭크 마스크, 포토마스크, 크롬막

Description

블랭크 마스크 및 블랭크 마스크 제조 방법{Blank Mask and Manufacturing thereof}
도 1은 스퍼트링 장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 접촉각을 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 실시예1 내지 3의 제조과정을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예5를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예6을 도시한 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 투명기판 2 : 차광막
3 : 반사방지막 4 : 포토레지스트
5 : 위상반전막
10 : 물방울 11 : 접촉각
20 : 스컴 21 : 패턴 단면각
100 : 진공챔버 101 : 가열장치
102 : 가스 도입기구 103 : 타겟
본 발명은 반도체 및 LCD 공정용 포토마스크(Photomask) 제조에 사용되는 블랭크 마스크(Blank Mask) 제조에 관한 것으로서, 특히 바이너리 블랭크 마스크(Binary Blank Mask) 및 위상반전 마스크(Phas Shift Mask)의 차광막 및 반사방지막에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 및 LCD(Liquid Crystal Display)등의 미세회로 패턴 형성은 리소그래피(Lithography) 공정을 실시하여 제조되는데 리소그래피 공정은 실리콘 웨이퍼 및 LCD 기판에 감광성 물질인 포토레지스트(Photoresist)를 코팅하고 미세회로 패턴과 동일한 패턴을 가지는 포토마스크를 사용하여 포토레지스트에 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 만든 뒤 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 식각, 이온주입 등의 다양한 후속공정을 실시하여 형성된다. 블랭크 마스크는 상기 미세회로 패턴이 형성된 포토마스크를 제조하기 위한 원재료이다. 상기의 블랭크 마스크는 종래의 투명기판 위에 차광막과 반사방지막이 적층한 후 포토레지스트를 코팅한 바이너리 블랭크 마스크와 더욱 미세한 패턴을 형성할 목적으로 제작된 위상반전 블랭크 마스크가 있으며 위상반전 블랭크 마스크는 투명기판 위에 위상반전막, 차광막, 반사방지막을 적층 한 후 포토레지스트를 코팅한 것이다.
반도체 및 LCD의 회로는 당 업계의 특성상 지속적으로 미세해지고 있으며 이에 따라 포토마스크 또한 더욱 미세한 패턴으로 제조되도록 요구받고 있다. 그러나 종래 에 사용되던 종래의 크롬 화합물의 차광막 및 반사방지막은 충분한 차광 역할을 할 수 있는 두께가 두꺼운 문제점이 있었다. 종래와 같이 차광 역할을 하는 차광막 및 반사방지막의 두께가 두껍게 되면 미세 패턴을 형성하기가 곤란하게 되는데 그 이유는 하기와 같다. 상기 포토마스크 패턴을 더욱 미세하게 형성하기 위한 방법으로 블랭크 마스크의 포토레지스트의 두께를 더욱 낮추어 노광 및 현상하고 등방성 식각인 습식식각 대신 비등방석 식각인 건식식각을 사용하여 차광막을 식각하는 것이 바람직하다. 그러나 종래의 차광막을 사용하는 경우 상기 낮은 두께의 포토레지스트를 사용하여 노광 및 현상하고 건식식각을 사용하여 차광막을 식각하게 되면 하기와 같은 문제가 발생한다. 즉 종래의 건식식각 방법은 식각비가 크지 않기 때문에 포토레지스트의 두께를 낮추게 되면 차광막 식각 중 차광막 식각가스에 의하여 포토레지스트가 모두 식각되어 차광막 패턴이 손상 받게 되거나 또는 잔류하는 얇은 두께의 포토레지스트가 경화되어 차광막 표면에서 포토레지스트를 제거하기 어려워 패턴 표면에 결함을 유발시킨다. 상기와 같은 문제점을 방지하기 위하여 차광막의 두께를 감소시키게 되면 차광막 식각시간이 짧아지기 때문에 포토레지스트의 문제점은 해결 가능하나 차광막의 투과율이 높아지기 때문에 포토마스크의 차광 역할을 제대로 할 수 없는 문제점이 발생하게 된다.
또한, 종래의 차광막 및 반사방지막은 하기와 같은 문제점이 있었다. 최근 상기 포토레지스트로 화학 증폭형 레지스트가 개발되어 있는데 화학 증폭형 레지스트는 우수한 해상도와 높은 생산성을 가지는 장점이 있으나 염기성을 가지는 물질의 농도, 예를 들면 암모니아 농도에 매우 민감하여 공정 불안정을 일으키는 단점이 있다. 이러한 화학 증폭형 레지스트를 종래의 크롬 및 크롬 화합물로 구성된 차광막 또는 반사방지막 위에 코팅하는 경우 상기 염기성 물질의 흡착이 많기 때문에 스컴(Scum) 발생이 많다 이로 인하여 포토마스크 제조 공정이 매우 불안정한 문제점이 있었다. 또한, 종래에 사용되던 크롬 화합물의 차광막과 반사방지막은 그 위에 코팅되는 포토레지스트와 부착력이 약하여 수직 단면의 포토마스크 제조가 어려워 차광 패턴과 투과 패턴의 경계면에서 차광 역할이 충분하지 못하여 리소그래피 공정의 해상도를 감소시키는 문제점이 있었다. 또한 종래에 사용되던 상기 차광막 및 반사방지막과 포토레지스트 간의 부착력을 향상시키고자 포토레지스트의 소프트 베이크(Soft Bake) 온도를 높이는 경우 습식식각을 하게 되면 패턴 단면의 형태가 T 형태로 되는 T-Top 현상이 발생하는 문제점이 있었다. 이것 역시 상기와 마찬가지로 리소그래피 공정의 해상도를 감소시키는 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하고자 크롬 및 크롬 화합물을 대체하여 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 계열의 물질로써 차광막 및 반사방지막을 제조하는 시도가 있었으나 습식식각이 불가능하고 세정액에 대한 내화학성이 충분하지 못하여 포토마스크를 제조하기에는 적당하지 못하였다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 다른 목적은 얇은 두께의 포토레지스트를 사용하여 건식식각이 가능하도록 얇은 두께로 충분한 차광효과를 가지며 높은 식각비를 가지는 차광막 및 반사방지막으로 구성된 고급의 바이너리 블랭크 마스크 및 위상반전 블랭크 마스크와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 포토레지스트와의 부착력이 향상되어 수직의 패턴 단면을 가지며 T-Top 현상이 없는 고급의 포토마스크를 제조할 수 있는 차광막 및 반사방지막으로 구성된 바이너리 블랭크 마스크 및 위상반전 블랭크 마스크와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 화학 증폭형 레지스트의 스컴(Scum) 발생이 적은 차광막 및 반사방지막으로 구성된 고급의 바이너리 블랭크 마스크 및 위상반전 발랭크 마스크와 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 투명기판(1) 위에 적어도 차광막(2)이 적층되는 것이 바람직하며 상기 차광막(2) 위에 반사방지막(3)이 적층되는 것이 더욱 바람직하다. 상기와 같이 차광막(2)과 반사방지막(3)을 각각 적층할 수도 있으나 차광막(2)과 반사방지막(3)의 역할을 동시에 수행하는 단일막으로 구성하는 것도 가능하며, 각각의 막을 투명기판(1)으로부터 적층막의 표면으로 갈수록 구성 성분이 변하도록 할 수도 있으며 또한 차광막(2)과 반사방지막(3)이 2층 이상의 다층막인 것도 가능하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 차광막(2)은 150 내지 450nm의 노광광의 어느 한 파장에서 노광광을 1% 이하로 투과시키는 것이 바람직하 다. 노광광은 일반적으로 157nm, 193nm, 248nm, 365nm의 단색광의 노광 파장이 사용되는데 상기 차광막(2)의 투과율이 1% 이상이 되면 포토마스크 제작 후 차광패턴을 투과하는 노광광과 투과 패턴을 투과하는 노광광의 상호 간섭 현상에 의해 해상도 저하와 초점심도 감소의 원인이 된다. 따라서 상기 차광막(2)의 투과율이 낮을수록 좋으나 너무 두껍게 되면 해상도 및 초점심도 개선 효과는 거의 없는데 비해 건식식각시 건식식각 시간이 길어지게 되고 따라서 상기와 같이 포토레지스트를 두껍게 해야 하는 문제점이 있으며, 습식식각시에도 패턴 형태가 좋지 못하여 해상도 저하를 일으키는 문제점이 발생한다. 따라서 차광막(2)이 적절한 수준의 투과율을 가져야 하며 광학밀도(Optical Density)가 2 내지 5 범위를 가지도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 광학밀도는 아래의 식으로 계산한다. 투과율 값으로는 1% 내지 0.001% 범위에 해당한다.
광학밀도 = 2-log10(투과율%)
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 반사방지막(3) 또는 반사방지막(3)의 역할을 동시에 수행하는 차광막(2)이 150 내지 400nm의 노광광의 어느 한 파장에서 25% 이하의 반사율을 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 반사방지막(3)의 노광광의 파장에서의 반사율이 25% 이상이 되면 포토마스크 제작 시 스탠딩 웨이브 현상(Standing Wave Effect)에 의해 패턴의 정밀도가 저하되고, 리소그래피 공정에 적용되는 경우 노광장비의 렌즈와 다중 반사를 일으켜 패턴 불량과 해상도 저하의 원인이 된다. 따라서 노광광의 파장에서 반사율이 낮을수록 좋으나 반 사율이 너무 낮게 되면 차광막(2)과의 성분 차이에 의해서 패턴 단면이 양호하지 못하게 되기 쉽고 광학밀도에 기여하는 부분이 낮아 차광막(2)의 두께를 증가시켜야 하는 문제점이 발생한다. 따라서 상기 반사방지막(3) 또는 반사방지막(3)의 역할을 동시에 수행하는 차광막(2)이 적절한 수준의 반사율을 가져야 하며 10 내지 25%가 되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 차광막(2)과 반사방지막(3)의 두께의 합이 20 내지 100nm가 되는 것이 바람직하다. 상기 차광막(2) 및 반사방지막(3)의 두께는 얇을수록 좋으나 두께의 합이 20nm 이하가 되면 노광광에서의 투과율이 1% 이상이 되기 때문에 충분한 차광효과를 얻기 힘들고 100nm 이상이 되면 종래의 블랭크 마스크에 비하여 장점이 없다. 특히 100nm 이상의 두께는 건식식각시 식각을 오래하여야 하기 때문에 차광막(2) 및 반사방지막(3)이 손상받지 않기 위해서는 두꺼운 포토레지스트(5) 두께를 필요로 한다. 따라서 포토레지스트(5)의 두께를 감소시킬 수 없기 때문에 해상도가 높은 고급의 블랭크 마스크를 제조할 수 없게 된다. 상기 차광막(2) 및 반사방지막(3)의 두께는 위상반전막(5) 위에 적층되는 경우 20 내지 70nm로 적층되는 것이 더욱 바람직하며 위상반전막(5)이 적층되지 않는 스트롱 타입(Strong Type)의 위상반전 포토마스크용 또는 바이너리 포토마스크용의 블랭크 마스크를 제조하는 경우 40 내지 70nm로 적층되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차광막(2) 및 반사방지막(3)이 루테늄(Ru), 탄탈륨(Ta), 코발트(Co), 텅스텐(W), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타 늄(Ti), 니오븀(Nb), 하프늄(Hf), 플래티늄(Pt), 로듐(Rh), 실리콘(Si) 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 셀렌(Se), 이트륨(Y) 중 1종 이상의 금속을 포함하여 사용하는 것이 바람직하며 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl) 중 하나 이상의 원소를 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 상기의 금속 원소 및 화합물 위에 화학 증폭형 레지스트를 코팅하게 되면 염기성 물질의 흡착이 적기 때문에 스컴(20) 발생이 감소하는 효과가 있다. 상기 화학 증폭형 레지스트는 노광에 의해 산(Acid)을 발생시키고 노광 후 굽기 공정(PEB : Post Exposure Bake)에 의해 산의 발생을 증폭시켜 노광시키는 것으로써 상기 차광막(2) 또는 반사방지막(3) 표면에 상기 염기성 물질이 존재하게 되면 상기 노광 공정 및 노광 후 굽기 공정에 의해 발생되는 산과 반응하여 중화시키게 되므로 현상이 되지 않는다. 스컴(20)은 상기 현상되지 않는 화학 증폭형 레지스트 잔류물을 말하는 것으로 스컴(20)이 발생하게 되면 상기 차광막(2)과 반사방지막(3)이 식각되지 않거나 패턴의 크기가 달라지는 등의 문제가 발생하게 된다. 또한 상기의 원소로 차광막 및 반사방지막을 적층하게 되면 노광광의 파장인 157nm, 193nm, 248nm의 파장을 효과적으로 흡수하기 때문에 광학밀도를 유지하면서도 차광막(2) 두께를 낮출 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 차광막(2)의 금속 성분이 30at% 내지 100at%를 포함하며 나머지는 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl) 중에서 선택적으로 포함되는 것이 바람직하다. 금속 성분이 30at% 이하가 되면 노광파장에서의 투과율이 너무 높기 때문에 노광광의 투과율이 1% 이하로 되도록 하려면 차광막(2)의 두께가 두꺼워지게 된다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 반사방지막(3)의 금속 성분이 30at% 내지 80at% 이고 나머지는 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl) 중에서 선택적으로 포함되는 것이 바람직하다. 반사방지막(3)의 금속 성분이 30at% 이하가 되면 반사방지막(3)이 광학밀도에 기여하는 부분이 너무 작기 때문에 차광막(2)의 두께를 증가시켜야하고 면저항이 증가하는 문제점이 발생하고, 금속 성분이 70% 이상이 되면 상기 노광광에서 25% 이하의 반사율이 되기가 어려워지게 된다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 차광막(2) 및/또는 반사방지막(3)의 면저항(Sheet Resistance)이 0 내지 100kΩ/□이 되는 것이 바람직하다. 면저항이 100kΩ/□ 이상이 되면 전자빔 노광시 차지업(Charge Up) 현상에 의해 노광 위치와 크기 및 형태의 변화가 발생하여 패턴 결함이 발생한다. 최근에는 높은 가속전압으로 노광하는 장비가 일반화되어 있기 때문에 더욱 문제가 되고 있다. 따라서 차광막(2)이 더욱 낮은 면저항이 되도록하여야 하며 0 내지 1kΩ/□이 되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 스컴(20) 발생을 더욱 감소시키기 위하여 상기 차광막(2) 및/또는 반사방지막(3) 적층 후 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 표면 처리는 HMDS 등의 차광막(2) 및/또는 반사방지막(3) 표면과 포토레지스트(4)간의 부착력 개선 물질을 코팅하거나 또는 50 내지 500℃로 1 내지 120분간 가열 처리할 수도 있으며, 또는 100 내지 400nm의 자외선을 조사하거나 600 내지 3000nm의 적외선 조사 또는 X-Ray 조사하는 방법이 가능하다. 이 때 진공 중 또는 대기압 하에서 표면 처리를 실시하는 것이 바람직하며 표면 개질을 위해 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl)를 포함하는 반응성 가스를 1종 이상 포함하거나 또는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 크립톤(Kr) 중 1종 이상 포함하는 것이 바람직하다. 상기 HMDS 등의 부착력 개선 물질을 코팅하게 되면 부착력 개선 물질이 염기성 분자의 흡착을 방지하는 효과가 있으며 상기 가열처리 및 적외선, 자외선, X-Ray를 조사하게 되면 표면의 염기성 분자가 제거되어 스컴(20)이 감소하게 되며 또한 표면에 흡착된 수분(H2O)이 제거되어 포토레지스트(4)와 차광막(2) 또는 반사방지막(3) 간의 부착력이 더욱 개선된다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 차광막(2)과 반사방지막(3)이 건식식각 또는 습식식각이 가능한 것이 바람직하며 투명기판(1) 또는 위상 반전막과의 식각비가 3 이상이 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 차광막(2) 및 반사방지막(3)이 Cl2, CCl4 등의 염소(Cl)를 포함하는 식각 가스 또는 CF4, CHF3, SF6 등의 불소(F)가 포함된 식각가스에 건식 식각되는 것이 바람직하다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차광막(2) 또는 반사방지막(3) 표면이 소수성이 되는 물질로 하는 것이 바람직하다. 상기 차광막(2) 또는 반사방지막(3) 표면이 소수성이면 그 반대의 성질을 가지고 있는 포토레지스트(4)와의 부착력이 커지게 되므로 습식식각시 수직 패턴을 얻기가 쉬워진다. 상기 차광막(2) 또는 반사방지막(3) 표면이 소수성인지 친수성인지는 상기 차광막(2) 또는 반사방지막(3) 표면에 DIW(Deionized Water) 또는 UPW(Ultra Pure Water)의 물방울(10) 떨 어트렸을 때 물방울(1)의 접촉각(11)(Contact Angle)으로 확인 가능하며 상기 접촉각(11)이 20 내지 150°가 되는 것이 더욱 바람직하다. 상기 차광막(2) 또는 반사방지막(3) 표면에 떨어트리는 물방울(1)의 양은 1 내지 50㎕를 사용하며 일반적으로 10㎕ 내외가 적당하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 차광막(2) 및 반사방지막(3)의 표면 거칠기가 0.1 내지 5nmRa가 되는 것이 바람직하다. 상기 차광막(2) 및 반사방지막(3)의 표면 거칠기가 5nmRa 이상인 경우 표면 거칠기가 너무 커지기 때문에 포토마스크 제조 후 패턴 라인의 거칠기, 즉 LER(Line Edge Roughness)이 커지기 때문에 고급의 포토마스크를 제조할 수 없게 된다. 또한 표면 거칠기를 0.1nmRa 이하로 하기에는 매우 어려운데 비하여 LER 개선 효과는 크지 않기 때문에 상기 차광막(2) 및 반사방지막(3)의 표면 거칠기를 0.1 내지 5nmRa가 되도록 하는 것이 바람직하며 더욱 고급의 포토마스크를 제조하기 위해서는 0.1 내지 1nmRa가 되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 차광막(2) 및 반사방지막(3)의 적층 구조가 비정질(Amorphous) 상태가 되도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 차광막(2) 및 반사방지막(3)의 적층 구조가 비정질(Amorphous) 상태가 되도록 적층하게 되면 표면 거칠기가 감소하며 포토마스크 제조 후 LER 특성이 우수하게 된다. 이를 위하여 차광막(2) 및 반사방지막(3) 적층시 기판 가열 온도를 20 내지 500℃로 가열하는 것이 바람직하다. 기판 가열 온도가 500℃를 초과하게 되면 차광막(2) 및 반사방지막(3)이 결정화(Crystallization)가 되기 쉬우며 기판 온도가 20℃ 이하가 되면 기판 표면에 수분이 흡착하여 차광막(2)과 투명기판(1)의 부착력을 감소시키게 된다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 차광막(2) 및 반사방지막(3) 을 물리기상 적층법(PVD), 화학기상 적층법(CVD), 원자층 적층법(ALD)으로 적층하는 것이 바람직하며 물리기상 적층법 중 진공챔버(100)에 상기에 나열된 금속 타겟(103)을 장착하고 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 네온(Ne)등의 불활성 가스와 함께 상기에 나열된 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 불소(F)를 포함하는 반응성 가스를 사용하는 리액티브 스퍼트링(Reactive Sputtering)법, 이온빔 스퍼터링(Ion Beam Sputtering), 보조 이온빔 스퍼터링(Ion Beam Assist Sputtering)법 중 어느 하나의 방법으로 적층하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 차광막(2) 또는 차광막(2)과 반사방지막(3) 적층 후 투명기판(1)의 기판 평탄도(Flatness) 변화가 ± 0.5㎛ 이하에서 제어되는 것이 바람직하다. 상기 차광막(2) 또는 차광막(2)과 반사방지막(3) 적층 후 투명기판(1)의 평탄도 변화가 발생하게 되면 차광막(2) 또는 차광막(2)과 반사방지막(3) 적층시 내부 응력이 커지게 되는데 포토마스크 제조 과정에서 내부 응력이 해소되기 때문에 기판의 평탄도 변화를 일으켜 포토마스크 패턴의 레지스트레이션(Registration) 특성이 악화된다. 따라서 차광막(2) 또는 차광막(2)과 반사방지막(3) 적층 후에도 평탄도 변화가 최소화 되도록 하여 내부 응력이 최소화 되도록 하여야 하며 이를 위하여 상기 리액티브 스퍼트링법으로 상기 차광 막(2) 및 반사방지막(3) 적층시 압력을 0.1 내지 50 × 10-3 Torr의 압력에서 수행하는 것이 바람직하다. 0.1 × 10-3 Torr 이하의 압력에서 적층하는 경우 상기 차광막(2) 및 반사방지막(3)의 밀도가 너무 커져 압축응력이 작용하게 되며 50 × 10-3 Torr 이상의 압력에서 적층하는 경우 상기 차광막(2) 및 반사방지막(3)의 밀도가 너무 낮아서 인장응력이 작용하게 되어 투명기판(1)의 휘어짐을 유발한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 불활성 가스와 반응성 가스 외에 헬륨(He) 가스를 더 포함하는 것이 바람직하다. 헬륨 가스를 포함하게 되면 차광막(2)과 반사방지막(3)의 투과율 및 반사율 특성에는 영향을 미치지 않으나 상기 리액티브 스퍼트링시 플라즈마를 안정하게 하여 파티클(Particle) 등의 이물 발생이 감소하는 효과가 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상기 포토레지스트(4)의 두께가 1000 내지 2500Å인 것이 바람직하다. 포토마스크 제조시 그 원재료인 블랭크 마스크의 포토레지스트(4)의 두께가 얇을수록 높은 해상도와 정밀한 패턴을 형성할 수 있게 된다. 그러나 포토레지스트(4)의 두께를 1000Å 이하로 얇게 하기 위해서는 코팅시 회전수를 높여야 하기 때문에 결함 발생 가능성이 많으며 두께 균일성 또한 나빠지게 된다. 뿐만 아니라 식각비가 높지 않으면 하부의 차광막(2) 식각시 식각마스크 역할을 제대로 수행할 수 없게 된다. 반면에 2500Å 이상의 포토레지스트(4) 두께는 종래의 포토레지스트(4)에 비하여 해상도 개선의 효과가 크지 않게 된다.
상기의 블랭크 마스크는 반도체용 또는 TFT-LCD, PDP, OLED 등의 평판 디스플레이 제조용의 포토마스크를 제조하는데 사용할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
(실시예 1)
도 1은 본 발명의 실시예1 내지 실시예6의 제조에 사용되는 스퍼터(Sputter)를 개략적으로 도시한 것이며, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예1 내지 실시예3의 제조과정을 도시한 단면도이다..
도면을 참조하면, 상기 도 1에 도시된 스퍼터링 장치를 사용하여 투명기판(1) 위에 하프늄 질화막(HfN)의 차광막(2)과 반사방지막(3)을 적층한다. 먼저 진공챔버(100)에 종래의 크롬(Cr) 타겟(103)(Target) 대신 하프늄(Hf) 타겟(103)을 장착하고 진공펌프를 가동하여 고진공으로 배기를 실시한다. 이 때 충분한 배기를 위하여 5.0× 10-7 Torr 이하의 압력에서 24시간 이상 유지하였다. 그 다음 타겟(103) 물질이 스퍼터링되는 위치에 투명기판(1)을 장착시킨 투명기판(1) 표면의 수분제거와 박막응력을 감소시키기 위하여 200℃에서 5분간 가열장치를 사용하여 투명기판(1)을 가열하였다. 그 다음 투명기판(1)을 30RPM(Revolution Per Minute)으로 회전시키고 아르곤(Ar) 가스 30sccm, 질소(N2) 가스 5sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 배기 밸브(Valve)를 조절하여 압력을 2× 10-3 Torr로 유지하였다. 그 다음 상기 타겟(103)에 1.0kW의 직류전원을 인가하여 2분간 스퍼터링을 실시하여 차광막(2)을 적층하였다. 그 다음 상기 차광막(2) 위에 아르곤 가스 20sccm, 질소 가스 20sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 2× 10-3 Torr의 압력으로 유지한 다음 0.7kW의 직류전원을 인가하여 1.5분간 스퍼터링을 실시하여 반사방지막(3)을 적층하였다. 상기의 반사방지막(3)은 아래의 표에 나타낸 HfN-2에 해당된다. 또한 하프늄 산화 질화막(HfON)의 반사방지막(3)을 평가하기 위하여 상기의 차광막(2) 위에 아르곤 가스 30sccm, 산소 가스 2.5sccm, 질소 가스 5sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 2× 10-3 Torr의 압력으로 유지한 다음 0.75kW의 직류전원을 인가하여 2분간 스퍼터링을 실시하여 반사방지막(3)을 적층하였다. 상기의 반사방지막(3)은 아래의 표1에 나타낸 HfON-1에 해당된다. 또한 또 다른 하프늄 산화 질화막(HfON)의 반사방지막(3)을 평가하기 위하여 상기의 차광막(2) 위에 아르곤 가스 30sccm, 산소 가스 5sccm, 질소 가스 5sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 2× 10-3 Torr의 압력으로 유지한 다음 0.82kW의 직류전원을 인가하여 2분간 스퍼터링을 실시하여 반사방지막(3)을 적층하였다. 상기의 반사방지막(3)은 아래의 표에 나타낸 HfON-3에 해당된다. 상기와 같이 제조된 상기 투명기판(1) 위에 적층된 차광막(2)과 반사방지막(3)의 두께, 식각속도, 접촉각(11), 광학밀도(O/D : Optical Density) 및 반사율을 측정하였다.
Figure 112007038037024-PAT00001
상기 두께는 XRD(X-Ray Diffraction) 방식의 측정장치를 사용하여 측정하였다. 또한 식각속도는 High-k 물질 식각액인 TIE10N-15A 식각액(제조사 : 테크노 세미켐)을 사용하여 23℃에서 스핀 스프레이(Spin Spray) 방식의 식각장비를 사용하여 상기 차광막(2) 또는 반사방지막(3)이 완전히 제거되는 시간을 측정하여 상기 측정된 두께를 나누어 계산하였다. 또한 포토레지스트(4)와의 부착력을 측정하기 위하여 도 2에 도시한 바와 같이 접촉각(11) 측정 장치를 사용하여 반사방지막(3)의 표면에 10㎕의 탈이온수(DIW : De-Ionized Water)를 떨어트린 후 물방울(1)과 반사방지막(3)의 접촉각(11)을 측정하였다. 이 때 상기 차광막(2)과 반사방지막(3)이 적층된 기판을 온도와 습도가 일정하게 유지된 환경에서 24시간동안 보관한 다음 접촉각(11)을 측정하였다. 또한 상기의 광학밀도(O/D : Optical Density)는 먼저 248nm에서의 투과율을 측정하여 아래의 식으로 계산하였다. 투과율을 투과율/반사율 측정 장치(Cary400, 제조사 : Varian)를 사용하여 측정되었으며 광학밀도는 아래와 같이 정의된다.
Figure 112007038037024-PAT00002
또한 상기 투과율 측정 장치를 사용하여 248nm에서의 반사율을 측정하여 나타내었 다. 상기의 표에 나타낸 바와 같이 상기 제조된 각각의 반사방지막(3)의 식각속도가 차광막(2)에 비하여 2분의 1 이상으로 문제가 없었다. 또한 HfON-2와 HfON-3의 접촉각(11)이 각각 39°와 38°로 측정되어 포토레지스트(4) 부착력이 우수한 것으로 나타났고 또한 광학밀도가 2 이상, 즉 투과율이 1% 이하이고 반사율이 25% 이하로 문제가 없었다. 또한 4-포인트 프로브(4-Point Probe)로 면저항을 측정하였더니 차광막 위에 반사방지막 HfN-2의 경우 23Ω/□, HfO-1의 경우 28Ω/□, HfO-2의 경우 29Ω/□, HfO-3의 경우 31Ω/□로 측정되어 아무런 문제가 없었다. 그 다음 상기 제조된 차광막(2)과 HfON-2의 조건으로 제조된 반사방지막(3) 위에 진공중에서 가열된 HMDS를 승화시켜 HMDS 코팅한 후 포토레지스트(4)를 코팅하여 본 실시예에 의한 블랭크 마스크를 제조하였다(도 3a). 포토레지스트(4)는 스핀 코터(Spin Coater)를 사용하여 화학증폭형 레지스트인 FEP-171을 3000Å 두께로 코팅한 다음 핫 플레이트(Hot Plate)를 사용하여 150℃에서 15분간 소프트 베이크(Soft Bake)를 실시하여 제조되었다.
상기 블랭크 마스크의 스컴(20) 감소 효과, 즉 PCD(Post Coating Delay)를 검증하기 위하여 상기 블랭크 마스크를 사용하여 포토마스크를 제작하였다. 먼저 상기 블랭크 마스크를 전용 보관 용기에 밀폐하여 23℃의 온도, 암모니아 농도 50ppb 이하로 유지된 클린룸 내에서 15일간 보관하였다. 비교를 위하여 종래의 방법에 의한 블랭크 마스크 또한 동일하게 보관하였다. 그 다음 전자빔을 광원으로 하는 노광장치를 사용하여 50KeV의 가속전압으로 95mJ/cm2의 노광량으로 노광하고 노광 후 지연시간(PED : Post Exposure Delay)를 감소시키기 위하여 노광 후 즉시 핫플레이트 를 사용하여 100℃에서 노광 후 굽기 공정(PEB : Post Exposure Bake)를 실시하였다. 그 다음 2.38% TMAH가 포함된 현상액으로 60초간 스핀 스프레이 방법으로 현상하였다(도 3b). 상기의 공정 후 단면을 절단하여 SEM으로 스컴(20) 발생을 측정하여 두께를 측정하였더니 약 3 내지 5nm의 두께로 스컴(20)이 발생하였다. 비교를 위하여 상기 종래의 블랭크 마스크를 동일한 방법으로 노광 및 현상하여 스컴(20) 발생을 측정하였더니 12 내지 15nm의 두께로 스컴(20)이 발생하여 본 실시예의 방법에 의한 블랭크 마스크의 품질이 매우 우수함을 확인하였다. 이와는 별도로 상기 노광 및 현상까지 동일한 공정으로 현상된 블랭크 마스크를 상기 TIE10N-15A 식각액으로 스핀 스프레이 방법으로 60초간 식각하여 상기 반사방지막(3)과 차광막(2)을 식각하였다. 그 다음 90℃로 가열된 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)의 혼합용액에 디핑(Dipping)하여 잔류하는 포토레지스트(4)를 제거하고 세정을 실시하여 본 실시예에 의한 바이너리 포토마스크를 제조하였다(도 3c). 그다음 상기의 바이너리 포토마스크의 단면을 절단하여 SEM으로 패턴의 단면을 측정하였더니 종래의 바이너리 포토마스크에서 문제가 되었던 T-Top 현상이 없었다. 또한 패턴 단면각(21)이 80 내지 90□로 측정되어 매우 우수하였다
(실시예 2)
본 실시예에서는 상기 실시예1의 하프늄(Hf) 대신 루테늄(Ru) 및 루테늄 화합물의 차광막(2)과 반사방지막(3)을 적층하여 바이너리 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제작하였다.
먼저, 상기와 동일한 장치 및 방법으로 투명기판(1)을 가열하였다. 그 다음 투명기판(1)을 30RPM(Revolution Per Minute)으로 회전시키고 아르곤(Ar) 가스 30sccm, 질소(N2) 가스 2.5sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 배기 밸브(Valve)를 조절하여 압력을 2× 10-3 Torr로 유지하였다. 그 다음 상기 타겟(103)에 0.85kW의 직류전원을 인가하여 2분 40초간 스퍼터링을 실시하여 차광막(2)을 적층하였다. 상기의 차광막(2)은 아래의 표에 나타낸 RuN에 해당된다. 그 다음 상기 차광막(2) 위에 아르곤 가스 30sccm, 산소 가스 1.8sccm, 질소 가스 5sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 2× 10-3 Torr의 압력으로 유지한 다음 0.7kW의 직류전원을 인가하여 2분간 스퍼터링을 실시하여 반사방지막(3)을 적층하였다. 상기의 반사방지막(3)은 아래의 표에 나타낸 RuON-1에 해당된다. 또한 루테늄 산화 질화막(RuON)의 반사방지막(3)을 평가하기 위하여 상기의 차광막(2) 위에 아르곤 가스 30sccm, 산소 가스 2.5sccm, 질소 가스 5sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 2× 10-3 Torr의 압력으로 유지한 다음 0.78kW의 직류전원을 인가하여 2분간 스퍼터링을 실시하여 반사방지막(3)을 적층하였다. 상기의 반사방지막(3)은 아래의 표1에 나타낸 RuON-2에 해당된다. 또한 또 다른 루테늄 산화 질화막(HfON)의 반사방지막(3)을 평가하기 위하여 상기의 차광막(2) 위에 아르곤 가스 30sccm, 산소 가스 5sccm, 질소 가스 5sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 2× 10-3 Torr의 압력으로 유지한 다음 0.8kW의 직류전원을 인가하여 2분 30초간 스퍼터링을 실시하여 반사방지막(3)을 적층하였다. 상기의 반사방지막(3)은 아래의 표에 나타낸 RuON-3에 해당된다.
Figure 112007038037024-PAT00003
위의 표는 상기와 같이 제조된 상기 투명기판(1) 위에 적층된 차광막(2)과 반사방지막(3)의 두께, 식각속도, 접촉각(11), 광학밀도(O/D : Optical Density) 및 반사율을 상기 실시예1과 동일한 방법으로 측정하였다. 상기의 표에 나타낸 바와 같이 상기 제조된 각각의 반사방지막(3)의 식각속도가 차광막(2)에 비하여 2분의 1 이상으로 문제가 없었다. 이 때 상기 실시예1과 달리 CAN(Ceric Amonium Nitrate)이 주성분인 CR-7S 식각액을 사용하여 식각속도를 측정하였다. 또한 RuON-2와 RuON-3의 접촉각(11)이 각각 41°와 40°로 측정되어 포토레지스트(4) 부착력이 우수한 것으로 나타났고 또한 광학밀도가 3에 근접하여, 투과율이 0.1% 정도로 측정되었다. 또한 반사율이 20% 이하로 문제가 없었다. 또한 면저항을 측정하였더니 반사방지막(3) 조건 RuON-1의 경우 26Ω/□, RuON-2의 경우 33Ω/□, RuON-3의 경우 35Ω/□로 측정되어 문제가 없었다. 그 다음 상기 차광막(2)과 RuON-2의 조건으로 적층된 반사방지막(3) 위에 상기 실시예1과 동일한 방법으로 HMDS 처리를 실시하고 FEP-171을 3000Å 두께로 코팅하고 소프트 베이크를 실시하여 본 실시예에 의한 바이너리 블랭크 마스크를 제조하였다. 그 다음 상기 실시예1과 동일한 방법으로 노 광 및 현상 후 단면을 절단하여 SEM으로 스컴(20)의 두께를 측정하였더니 4nm 내지 7nm의 두께로 스컴(20)이 발생하여 종래의 바이너리 마스크 보다 우수한 것으로 확인되었다. 또한 식각액으로 CR-7S가 사용되는 점을 제외하고 상기 실시예1과 동일한 방법으로 포토마스크를 제작하여 SEM으로 패턴 단면을 확인하였더니 T-Top 발생이 없이 우수하였다.
(실시예 3)
본 실시예에서는 상기 실시예1의 하프늄(Hf) 및 실시예2의 루테늄(Ru) 대신 탄탈륨(Ta) 및 탄탄륨 화합물의 차광막(2)과 반사방지막(3)을 적층하여 바이너리 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제작하였다.
먼저, 상기 실시예1과 동일한 장치 및 방법으로 투명기판(1)을 가열하였다. 그 다음 투명기판(1)을 30RPM(Revolution Per Minute)으로 회전시키고 아르곤(Ar) 가스 30sccm, 질소(N2) 가스 3.5sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 배기 밸브(Valve)를 조절하여 압력을 2× 10-3 Torr로 유지하였다. 그 다음 상기 타겟(103)에 1.05kW의 직류전원을 인가하여 2분간 스퍼터링을 실시하여 차광막(2)을 적층하였다. 상기의 차광막(2)은 아래의 표에 나타낸 TaN에 해당된다. 그 다음 상기 차광막(2) 위에 아르곤 가스 30sccm, 산소 가스 1.5sccm, 질소 가스 3sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 2× 10-3 Torr의 압력으로 유지한 다음 0.65kW의 직류전원을 인가하여 1분 40초간 스퍼터링을 실시하여 반사방지막(3)을 적층하였다. 상기의 반사방지막(3)은 아래의 표에 나타낸 TaON-1에 해당된다. 또한 탄탈륨 산화 질화막(TaON)의 반사방지막(3)을 평가하기 위하여 상기의 차광막(2) 위에 아르곤 가스 30sccm, 산소 가스 2.5sccm, 질소 가스 5sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 2× 10-3 Torr의 압력으로 유지한 다음 0.75kW의 직류전원을 인가하여 1분 40초간 스퍼터링을 실시하여 반사방지막(3)을 적층하였다. 상기의 반사방지막(3)은 아래의 표1에 나타낸 TaON-2에 해당된다. 또한 또 다른 탄탈륨 산화 질화막(TaON)의 반사방지막(3)을 평가하기 위하여 상기의 차광막(2) 위에 아르곤 가스 30sccm, 산소 가스 4sccm, 질소 가스 5sccm을 가스 도입기구(102)를 통하여 주입하고 2× 10-3 Torr의 압력으로 유지한 다음 0.85kW의 직류전원을 인가하여 2분간 스퍼터링을 실시하여 반사방지막(3)을 적층하였다. 상기의 반사방지막(3)은 아래의 표에 나타낸 TaON-3에 해당된다.
Figure 112007038037024-PAT00004
위의 표는 상기와 같이 제조된 상기 투명기판(1) 위에 적층된 차광막(2)과 반사방지막(3)의 두께, 접촉각(11), 광학밀도(O/D : Optical Density) 및 반사율을 상기 실시예1과 동일한 방법으로 측정하였다. 또한 TaON-1, TaON-2와 TaON-3의 접촉각(11)이 각각 33°, 37°, 42°로 측정되어 포토레지스트(4) 부착력이 우수한 것 으로 나타났고 또한 광학밀도가 3이상으로, 투과율이 0.1% 이하로 문제가 없었다. 또한 반사율이 25% 이하로 문제가 없었다. 그 다음 상기 차광막(2)과 TaON-2의 조건으로 적층된 반사방지막(3) 위에 상기 실시예1과 동일한 방법으로 HMDS 처리를 실시하고 FEP-171을 3000Å 두께로 코팅하고 소프트 베이크를 실시하여 본 실시예에 의한 바이너리 블랭크 마스크를 제조하였다. 그 다음 상기 실시예1과 동일한 방법으로 노광 및 현상 후 단면을 절단하여 SEM으로 스컴(20)의 두께를 측정하였더니 3nm 내지 6nm의 두께로 스컴(20)이 발생하여 종래의 바이너리 마스크 보다 우수한 것으로 확인되었다. 또한 상기와 동일한 방법으로 노광 및 현상 한 다음 상기 차광막(2) 반사방지막(3)을 염소(Cl2) 가스와 산소(O2) 가스를 사용하여 식각하고 포토레지스트(4)를 제거하여 본 실시예에 방법에 의한 포토마스크를 제작하였다. 상기와 동일한 방법으로 SEM으로 패턴 단면을 확인하였더니 패턴 단면의 각도가 85° 내지 90°로 측정되어 매우 우수한 결과를 얻었다.
상기 실시예1 내지 실시예3에서 보인 바와 같이 65nm 이하의 낮은 두께로 OD=3.0에 근접하는 바이너리 블랭크 마스크를 제조하는 것이 가능하였으며 이것은 75 내지 100nm의 두께를 가지는 종래의 크롬 화합물에 비하여 장점을 가진다.
(실시예 4)
본 실시예에서는 상기 실시예3의 바이너리 블랭크 마스크를 사용하고 해상도 증가를 위하여 보다 얇은 두께의 FEP-171을 코팅하고 건식식각에 의하여 고급의 포토마 스크를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는 건식식각시 얇은 두께의 포토레지스트(4)를 사용하였을 때 포토레지스트(4)의 식각비에 문제에 의하여 차광막(2) 및 반사방지막 패턴이 손상되는지를 확인하기 위하여 상기 실시예3에서 사용된 430Å 두께의 TaN 차광막(2)과 140Å 두께의 TaON-2의 반사방지막(3)을 적층하고 포토레지스트(5)를 코팅하였다. 또한, 포토마스크 제조 후 LER(Line Edge Roughness)에 문제가 없는지를 평가하기 위하여 투명기판(1)으로 6025 합성석영 기판을 사용하고 TaN의 차광막(2)과 TaON의 반사방지막(3)을 각각 적층 한 후 표면 거칠기를 측정하기 위하여 AFM을 사용하여 표면 거칠기를 측정한 결과 차광막(2) 표면 거칠기가 0.45nmRa, 반사방지막(3)은 0.48nmRa, 투명기판(1)의 표면 거칠기는 0.26nmRa로 측정되어 차광막(2)과 반사방지막(3) 측정에 의한 표면 거칠기의 변화가 크지 않았다. 또한 XRD를 측정한 결과 주요 결정 방향에 대하여 Peak가 없었기 때문에 비정질 구조인 것으로 확인되었다. 그 다음 상기 6025 합성석영 유리를 세정한 후 TaN 차광막(2)과 TaON 반사방지막을 적층 한 후 포토레지스트(5)를 코팅하여 실시예3과 동일한 블랭크 마스크를 제조하였다. 이 때 포토레지스트(5)는 화학 증폭형 레지스트인 FEP-171을 그대로 사용하였으나 두께를 2000Å로 낮추어 코팅하였다. 이를 위하여 FEP-171 원액과 용매(Solvent)의 희석 비율을 증가시켜 점도를 낮추고 포토레지스트(5) 코팅시 회전수를 증가시켰다. 그 다음 상기와 같이 제조된 본 실시예의 블랭크 마스크를 사용하여 포토마스크를 제조하였다. 먼저 노광량을 조절하여 노광하고 현상하여 포토레지스트(5) 패턴을 형성한 다음 실시예3과 달리 CF4 식각 가스를 사용하여 차광 막(2) 및 반사방지막(3)을 식각하였다. 식각 완료 후 잔류하는 포토레지스트(5)의 두께를 측정하였더니 950Å로 측정되었고 현상 후 1910Å으로 측정되어 960Å의 포토레지스트(5)가 차광막(2) 및 반사방지막(3) 식각시 식각된 것으로 파악되었다. 따라서 식각비는 0.59로 측정되었으며 차광막(2)과 반사방지막(3)이 두께가 얇기 때문에 2000Å의 낮은 두께의 포토레지스트(5) 패턴도 식각 마스크 역할을 충분히 할 수 있는 것으로 확인되었다. 그 다음 상기와 동일한 블랭크 마스크를 사용하고 염소(Cl2) 가스를 사용하여 상기 SF6 가스를 사용하는 경우와 동일한 방법으로 평가하였다. 이 때 상기 실시예3과는 달리 산소(O2) 가스를 사용하지 않고 염소(Cl2) 가스만으로 식각하였다. 식각비를 평가한 결과 식각비가 0.51으로 측정되어 CF4의 경우보다 식각비가 낮았으나 포토레지스트(5) 두께가 충분히 남았기 때문에 2000Å의 낮은 두께의 포토레지스트(5) 패턴도 식각 마스크 역할을 하는데 문제가 없었다.
(실시예 5)
본 실시예에서는 상기 실시예1 내지 실시예3의 바이너리 블랭크 마스크 물질을 위상반전 블랭크 마스크에서 사용하는 경우의 결과를 확인하기 위하여 감쇠형 위상반전막(5) 위에 상기 실시예1의 HfN 조건으로 적층된 하프늄 질화물(HfN)의 차광막(2)과 HfON-2의 조건으로 적층된 하프늄 산화 질화물(HfON) 반사방지막(3)을 적층하여 감쇠형 위상반전 블랭크 마스크 및 포토마스크를 제작하였다. 이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도면을 참조하면, 먼저 위상반전막(5)과 차광막(2)을 각각 적층하여 상기 차광막(2) 식각액인 TIE10N-15A를 사용하여 각각 습식식각하여 습식식각비를 측정하였더니 식각비가 50 이상으로 측정되어 아주 우수한 결과를 얻었다. 식각비는 아래의 식으로 계산하였다.
Figure 112007038037024-PAT00005
상기 실시예1에 기재된 방법과 동일한 방법으로 투명기판(1)을 가열하여 표면에 흡착된 수분을 제거하였다. 그 다음 몰리브데늄 실리사이드 탄화 질화물(MoSiCN)의 위상반전막(5)을 90nm 두께로 적층하였다. 상기 위상반전막(5)은 실시예1과 동일한 스퍼트링 장치에 몰리브데늄 실리콘(MoSi)의 타겟(103)을 장착하고 아르곤 가스 20sccm, 질소 가스 20sccm, 메탄 가스 1.0sccm의 가스 조건에서 1.2kW의 직류 전원을 인가하여 5분간 스퍼트링을 실시하여 적층하였다. 그 다음 상기 위상반전막(5) 위에 상기 실시예2의 HfN과 동일한 조건으로 차광막(2)을 적층하고 HfON-2의 조건으로 반사방지막(3)을 적층하였다. 그 다음 상기와 동일한 방법으로 반사방지막(3) 위에 HMDS 처리 및 FEP-171 포토레지스트(4)를 코팅하고 소프트 베이크를 실시하여 상기 실시예4의 방법에 의한 위상반전형 블랭크 마스크를 제조하였다. 그 다음 상기 실시예1과 동일한 방법으로 노광 및 현상한 다음 건식식각 방법으로 상기 반사방지막(3) 및 차광막(2)을 염소 가스와 산소 가스를 사용하여 식각한 다음 CF4 가스를 사용하여 위상반전막(5)을 식각하였다. 그 다음 잔류하는 포토레지스트(4)를 상기 실시예1과 동일한 방법으로 제거하고 세정을 실시하였다. 그 다음 상기와 동 일한 방법으로 포토레지스트(4) 코팅, 노광 및 현상 공정을 수행하였다. 그 다음 상기 실시예1과 동일한 방법으로 TIE10N-15A 식각액을 사용하여 반사방지막(3)과 차광막(2)을 식각하였다. 그 다음 잔류하는 포토레지스트(4)를 상기와 동일한 방법으로 제거한 다음 세정을 실시하여 본 실시예에 의한 감쇠형 위상반전 포토마스크를 제조하였다(도 4). 상기 감쇠형 위상반전 포토마스크의 위상반전을 측정하였더니 248nm에서 179.6°로 측정되어 상기 하프늄 화합물의 반사방지막(3)과 차광막(2) 식각시 위상반전막(5)에 손상을 주지 않음을 확인하였다. 또한 상기의 반사방지막(3)과 차광막(2) 패턴 단면이 85° 내지 90°로 거의 수직의 패턴 단면을 형성하는 우수한 감쇠형 위상반전 포토마스크가 제조되었다.
(실시예 6)
본 실시예에서는 상기 실시예1 내지 실시예3의 블랭크 마스크를 사용하여 스트롱 타입의 위상반전 포토마스크를 제조하는 경우의 결과를 확인하기 위하여 상기 실시예2의 RuN 조건으로 적층된 루테늄 질화물(RuN)의 차광막(2)과 RuON-2의 조건으로 적층된 루테늄 산화 질화물(RuON) 반사방지막(3)을 적층하여 블랭크 마스크를 제조하고 상기 블랭크 마스크를 사용하여 스트롱 타입의 포토마스크를 제작하였다. 이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
먼저 상기 실시예2와 동일한 방법으로 RuN 조건으로 적층된 루테늄 질화물(RuN)의 차광막(2) 및 RuON-2의 조건으로 적층된 루테늄 산화 질화물(RuON) 반사방지막(3) 위에 포토레지스트(4)를 코팅하여 블랭크 마스크를 제조한다. 그 다음 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 노광 및 현상하고 반사방지막(3) 및 차광막(2)을 염소 가스와 산소 가스를 사용하여 건식 식각하고 투명기판(1)을 CF4 가스를 사용하여 건식식각 하였다. 그 다음 불산(HF)이 포함된 식각액으로 식각된 투명기판(1) 표면을 식각하였다. 그 다음 상기 포토레지스트(4)를 제거하고 세정을 실시하였다. 상기와 동일한 포토레지스트(4)를 코팅한 다음 상기와 동일한 방법으로 노광 및 현상하였다. 그 다음 CR-7S 식각액을 사용하여 상기 반사방지막(3)과 차광막(2)을 식각하였다. 그 다음 상기 포토레지스트(4)를 제거하고 세정을 실시하여 본 실시예에 의한 스트롱 타입의 위상반전 포토마스크를 제조하였다(도 5). 상기 제조된 포토마스크의 위상반전을 측정하였더니 248nm에서 177.9°로 측정되어 본 실시예의 방법에 의한 블랭크 마스크를 사용하여 스트롱 타입의 위상반전 포토마스크를 제조하는데 아무런 문제가 없음을 확인하였다. 또한 상기 반사방지막(3)과 차광막의 패턴 단면이 T-Top 형태가 발견되지 않았으며 패턴 단면의 각도가 80° 내지 85°인 우수한 결과를 나타내었다.
본 실시예에서와 같이 상기 종래의 크롬 및 크롬 화합물 대신 상기 실시예1 내지 실시예3의 하프늄, 루테늄, 탄탈륨 화합물을 사용하여 바이너리 블랭크 마스크 및 포토마스크 외에 스트롱 타입의 위상반전 포토마스크 또한 제조가 가능함을 보였다.
상술한 바와 같이 본 발명의 블랭크 마스크는 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 얇은 두께의 포토레지스트를 사용하여 건식식각이 가능하도록 얇은 두께로 충분한 차광효과를 가지며 높은 식각비를 가지는 차광막 및 반사방지막으로 구성된 고급의 바이너리 블랭크 마스크 및 위상반전 블랭크 마스크와 그 제조 방법을 제공한다.
둘째, 포토레지스트와의 부착력이 향상되어 수직의 패턴 단면을 가지며 T-Top 현상이 없는 차광막 및 반사방지막으로 구성된 고급의 포토마스크를 제조할 수 있는 바이너리 블랭크 마스크 및 위상반전 블랭크 마스크와 그 제조 방법을 제공한다.
셋째, 화학증폭형 레지스트의 스컴 발생이 적은 물질로 구성된 차광막 및 반사방지막을으로 구성된 고급의 바이너리 블랭크 마스크 및 위상반전 블랭크 마스크와 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims (12)

  1. 반도체 또는 평면 디스플레이 장치 제조용 블랭크 마스크에 있어서,
    상기 블랭크 마스크가 투명기판;
    상기 투명기판 위에 차광막 또는 차광막과 반사방지막이 적층되고;
    상기 차광막 또는 반사방지막 위에 코팅된 포토레지스트로 구성되며;
    상기 차광막 또는 반사방지막이 루테늄(Ru), 탄탈륨(Ta), 코발트(Co), 텅스텐(W), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 하프늄(Hf), 플래티늄(Pt), 로듐(Rh), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 실리콘(Si), 셀렌(Se), 이트륨(Y)을 1종 이상 의 금속 원소를 포함하며, 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl) 중 하나 이상의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 차광막의 금속 성분이 30 내지 100at%이며, 나머지는 질소(N), 산소(O), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl) 중에서 1 종 이상이 0 내지 70at%로 포함되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사방지막의 금속 성분이 30at% 내지 80at% 이고, 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl) 중에서 1종 이상이 20 내지 70at% 포함되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 또는 반사방지막을 HMDS를 처리, 50 내지 500℃ 온도에서 가열 처리, 100 내지 400nm의 자외선 조사, 600 내지 3000nm의 적외선 조사, X-Ray 조사 중 1가지 이상의 방법으로 표면 처리하며,
    진공 중 또는 대기압 하에서 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 불소(F), 염소(Cl)를 포함하는 반응성 가스 또는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 크세논(Xe), 크립톤(Kr) 중 1종 이상 포함하여 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포토레지스트의 두께가 1000 내지 2500Å인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 또는 차광막과 반사방지막의 두께의 합이 20 내지 70nm가 되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차광막이 150 내지 400nm의 노광광의 어느 한 파장에서 노광광을 0.001 내지 1%를 투과시키며, 상기 반사방지막은 150 내지 400nm의 노광광의 어느 한 파장에서 10 내지 25%의 반사율을 가지는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 및 반사방지막이 염소(Cl) 계열의 식각가스 또는 불소(F) 계열의 식각가스가 포함된 식각가스에 식각되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 또는 차광막과 반사방지막이 비정질 구조이며, 표면 거칠기가 0.1 내지 5nmRa인 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 및/또는 반사방지막의 표면과 DIW 또는 UPW와 이루는 접촉각이 20° 내지 150°가 되는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 또는 차광막과 반사방지막의 면저항(Sheet Resistance)이 0 내지 1kΩ/□인 것을 특징으로 블랭크 마스크
  12. 제1항에 있어서,
    상기 차광막 또는 차광막과 반사방지막을 리액티브 스퍼터링법(Reactive Sputtering), 이온빔 스퍼터링법(Ion Beam Sputtering), 보조 이온빔 스퍼터링(Ion Beam assist Sputtering)법 중 어느 하나의 방법으로 적층하는 것을 특징으로 하는 블랭크 마스크.
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