KR20080045586A - 저반사율 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 ArF 및 KrF용 미세패턴 형성에 있어서 낮은 표면 반사율을 얻을 수 있는 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법에 관한 것이다.

즉, 현재 일반적으로 사용하고 있는 바이너리 블랭크 마스크를 KrF 이하의 노광파장을 이용한 스텝퍼장비에서 패턴형성시 높은 표면반사율로 인하여 패턴의 정밀도가 떨어지는 문제가 있다. 이에 KrF이하의 노광파장에서 10%이하의 낮은 표면 반사율을 가지는 본 발명의 블랭크마스크 및 포토마스크를 이용하여 미세패턴시 패턴 정밀도를 향상시킴과 동시에 높은 케미칼 신뢰성 확보가 가능하다. 본 발명은 차광막 위에 2층 이상의 반사방지막을 형성하는 단계를 포함하는 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법을 제공한다.

블랭크 마스크, 포토마스크, 차광막, 반사율 감쇠막, 반사방지막, 열처리

Description

저반사율 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법 {Process of Blankmask or Photomask with Low-Reflectance}

도 1은 본 발명에 따른 저반사율 블랭크 마스크를 개략적으로 나타내는 단면 공정도이다.

도 2는 본 발명에 따른 저반사율 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법의 일실시예를 개략적으로 나타내는 단면 공정도이다.

도 3은 본 발명에 따른 저반사율 블랭크 마스크 제조방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 단면 공정도이다.

본 발명은 ArF 및 KrF용 미세패턴 형성에 있어서 낮은 표면 반사율을 얻을 수 있는 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법에 관한 것으로, 스텝퍼 등의 노광장치에 포토마스크의 표면반사율이 높은 경우 피노광 기판과의 반사간섭으로 인하여 패턴 정밀도가 나빠지기 때문에 표면반사율을 낮게 가져갈 필요성이 있다. 이에 표면반사율을 낮게 하기 위하여 차광막상에 반사방지막을 형성하는 것이 일반적이었다. 그러나, 반사방지막으로 크롬계열을 사용함으로 인하여 노광파장 부근에서는 표면반사율이 낮으나 이외의 파장영역에서는 표면반사율이 급격히 증가하는 현상을 나타냄으로 인하여 공정여유도가 좁아지는 문제점이 있다.

그리고, KrF(248nm), ArF(193nm), F2(157nm)로 노광광원이 단파장화되는 경향이기 때문에 이러한 노광파장에서도 낮은 표면반사율을 가지는 특성이 있어야 하지만 기존의 바이너리 포토마스크 및 위상반전 마스크의 반사방지막의 경우 한계가 있으므로 본 발명에서는 상기의 문제점을 해결할 수 있는 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법에 관한 것이다.

즉, 반도체 집적회로의 패턴의 최소선폭(Critical Dimension)이 더욱 미세화되고 고집적화가 이루어짐에 따라 위상 반전 마스크라 불리는 위상 반전 포토마스크가 개발되어 사용되고 있으며 특히, 감쇠형 위상 반전 마스크(EAPSM)의 경우 위상반전막 위에 차광막과 반사방지막이 형성되어 포토마스크 제조 후에 스텝퍼 노 광시 다중 반사에 의한 패턴 정밀도의 저하가 더욱 커지는 문제점이 있었다. 위상 반전 마스크는 포토마스크의 투광부와 차광부의 경계에서 투과되는 광의 세기를 4 내지 20%가 되도록 제어하고 광의 위상을 180도 반전시켜 투광부의 경계면에서 투광부를 투과하여 회절되는 광과 인접하는 투과광과의 상쇄간섭 현상에 의해 강도를 감소시키는 방식이므로 상기 위상반전막의 투과율과 위상 변화가 발생할 경우 해상도 저하가 발생하게 된다. 상기의 문제점을 개선하기 위하여 포토마스크의 재료인 블랭크 마스크 단계에서 반사 방지막을 형성하여 블랭크마스크 및 포토마스크의 반사율을 낮추는 것이 일반적이다. 그러나 종래의 반사방지막은 최근의 최소 선폭의 감소에 따른 노광광의 단파장화에 의해 반사 방지막의 반사율이 높아져 불화 크립톤(KrF)과 불화 아르곤(ArF) 엑시머 레이저 노광 파장에서의 반사율이 20 % 내외로 반사 방지 효과가 충분하지 못하는 문제점이 있으며, 반사방지막 표면에 암모니아 농도가 높은 경우 반사방지막 위에 화학 증폭형 레지스트를 코팅하여 포토마스크 를 제조하였을 때 반사방지막 표면의 암모니아 이온이 노광 후 화학 증폭형 레지스트에 형성된 수소 이온을 중화시켜 습식식각 또는 건식식각을 방해하는 스컴(scum)을 형성하게 된다. 이러한　 스컴 발생은 포토마스크 패턴 형성에 심각한 문제점을 야기할 수 있다.

본 발명은 바이너리 마스크 및 위상반전 마스크의 표면반사율을 감쇠시킴으로써 스텝퍼등의 노광장비에서 미세패턴 형성시 반사간섭에 의한 영향을 감소시켜 패턴정밀도를 향상시키기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 KrF(248nm)이하의 노광파장을 이용하는 스텝퍼등의 노광장비에서 포토마스크의 표면반사율을 감쇠시킴으로써 반사간섭에 의한 패턴정밀도 저하를 방지함과 동시에 블랭크 마스크 제조공정에서 노광파장 이외의 파장영역에서 표면반사율이 천천히 상승하도록하여 공정여유도를 넓게 가질 수 있으며, 포토마스크 제조시 현재의 바이너리 마스크 보다 미세패턴을 형성할 수 있음으로 인하여 생산성 향상 및 공정안정화를 증가시킬 수 있는 저반사율 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명에서는 가스 분위기가 제어된 상태에서 진공 또는 대기압 하에서 열처리를 실시함으로써 상기의 반사방지막의 표면을 산화 또는 질화 또는 탄화 또는 불화시킴으로써 반사율을 더욱 낮출 수 있으며 박막 형성에 따른 내부 응력이 완화되어 기판 평탄도가 작으며, 표면의 막특성을 제어함으로써 포토레지스트와의 접착력 개선과 표면의 암모니아(NH3)을 제거하여 화학증폭형 레지스트 (CAR)가 코팅된 바이너리 및 위상 반전 블랭크 마스크를 사용하는 포토마스크 제조시의 스컴(Scum)을 감소시킬 수 있는 바이너리 및 위상 반전 포토마스크용 블랭크 마스크를 제공하는데 목적이 있다

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명이 제안하는 반사방지막이 2층구조의 저반사율 바이너리 블랭크 마스크 제조방법은,

a1) 투명기판을 형성하는 단계;

b1) 상기 a1) 단계에서 형성한 투명기판 위에 차광막을 형성하는 단계;

c1) 상기 b1) 단계에서 형성한 차광막 위에 반사감쇠막을 형성하는 단계;

d1) 상기 c1) 단계에서 형성한 반사감쇠막 위에 반사방지막을 형성하는

단계;

e1) 상기 d1) 단계에서 형성한 반사방지막 위에 레지스트를 도포하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 a1) 단계에서 형성하는 투명기판은 유리 또는 석영으로 구성되며, 투과율이 90% 이상을 갖는 기판을 말한다.

상기 b1) 단계에서 형성되는 차광막은 금속을 모체로 하여 불활성가스 및 반응성가스가 도입된 진공 챔버 내에서 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 방법을 이용하여 형성된다.

상기 차광막을 형성할 때에 사용하는 금속 모체로는 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S) 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 단독으로 또는 화합물로 사용한다.

상기 차광막을 형성할 때에 사용하는 불활성 가스로는 아르곤(Ar), 헬 륨(He), 네온(Ne), 제온(Xe) 등에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고, 반응성가스로는 산소(O₂), 질소(N₂), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂), 아산화질소(N₂O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO₂), 암모니아(NH₄), 메탄(CH₄), 불소(F) 등에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용한다.

상기 차광막은 금속 모체가 크롬(Cr)인 경우 산화크롬(CrO), 질화크롬(CrN), 탄화크롬(CrC), 탄화산화크롬(CrCO), 질화탄화크롬(CrCN), 산화질화크롬(CrON), 탄화산화질화크롬(CrCON), 불화크롬(CrF), 불화질화크롬(CrNF), 불산화크롬(CrOF), 불탄화크롬(CrCF), 불탄화질화크롬(CrCNF), 불산화질화크롬(CrONF), 불탄화산화질화크롬(CrCONF) 등에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성된다.

상기와 같은 성분의 막으로 이루어지는 차광막의 성분함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%, 불소(F) 0∼40at%이고, 나머지는 크롬(Cr)으로 이루어진다.

상기 b1) 단계에서 차광막은 진공 챔버의 진공도 1∼5mTorr, 인가 전력 0.5∼2㎾인 조건에서 반응성가스의 혼합 비율인 아르곤(Ar):질소(N₂):이산화탄소(CO₂):메탄(CH₄)을 5∼80sccm:20∼95sccm:0∼30sccm:0∼30sccm 중에서 선택적으로 설정하고, 진공 챔버 내에 도입되는 불활성가스와 반응성가스의 혼합비율은 불활성가스:반응성가스가 1∼99.9%:0.1∼95%의 범위내에 있도록 설정하여 두께가 200∼800Å이 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 c1) 단계에서 형성하는 반사감쇠막은 금속을 모체로 하여 불활성 및 반 응성가스가 도입된 진공 챔버 내에서 리엑티브 스퍼터링 또는 진공증착 방법에 의해 형성된다.

상기 반사감쇠막을 형성할 때에 사용하는 금속 모체로는 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S)등으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 단독으로 또는 화합물로 사용한다.

상기 반사감쇠막을 형성할 때에 사용하는 불활성가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제논(Xe) 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고, 반응성가스로는 산소(O₂), 질소(N₂), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂), 아산화질소(N₂O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO₂), 암모니아(NH₃), 메탄(CH₄), 불소(F) 등으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용한다.

상기 반사감쇠막의 금속 모체가 규화몰리브덴(MoSi) 조합인 경우 질화규화몰리브덴(MoSiN), 산화규화몰리브덴(MoSiO), 탄화규화몰리브덴(MoSiC), 탄화산화규화몰리브덴(MoSiCO), 탄화질화규화몰리브덴(MoSiCN), 산화질화규화몰리브덴(MoSiON), 탄화산화질화규화몰리브덴(MoSiCON) 불화규화몰리브덴(MoSiF), 불화질화규화몰리브덴(MoSiNF), 불산화규화몰리브덴(MoSiOF), 불탄화규화몰리브덴(MoSiCF), 불탄화질 화규화몰리브덴(MoSiCNF), 불산화질화규화몰리브덴(MoSiONF), 불탄화산화질화규화몰리브덴(MoSiCONF) 등에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성된다.

상기와 같은 성분의 막으로 이루어지는 반사감쇠막의 성분 함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%, 규소(Si) 20∼60at%, 불소(F) 0∼40at% 중에서 선택적으로 설정하여 적용하고, 나머지는 규화몰리브덴(MoSi)으로 이루어진다.

상기에서 반사감쇠막은 진공 챔버의 진공도 1∼5mTorr, 인가 전력 0.5∼2㎾인 조건에서 반응성가스의 혼합 비율인 아르곤(Ar):질소(N₂):이산화탄소(CO₂):메탄(CH₄):불소(F)를 5∼80sccm:20∼95sccm:0∼30sccm:0∼30sccm: 0∼30sccm 중에서 선택적으로 설정하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 진공 챔버에 도입되는 불활성가스와 반응성가스의 혼합비율은 불활성가스:반응성가스가 1∼99.9%:0.1∼95% 범위내를 유지하도록 설정하며, 두께가 50∼500Å인 막을 말한다.

상기 d1) 단계에서 형성되는 반사방지막은 b1) 단계의 차광막 형성조건에서 표면반사율을 낮게 가져가기 위한 조건을 선택하고, 두께는 50∼400Å인 막을 형성한다.

또 상기 b1), c1) 및 d1) 단계에서 접착력 및 막의 성장성을 향상시키기 위한 방법으로 기판을 소정의 온도(대략 80∼500℃ 정도)로 가열하는 것이 가능하다.

그리고, 진공증착시의 응력(Stress) 완화, 식각 특성 및 표면잔존 암모니아 농도를 10ppm 특히 2ppm이하로 제어하기 위하여 성막 전/후 열처리(Annealing)를 소정의 온도(대략 200∼600℃ 정도)로 행하는 것도 가능하다. 여기에서 평균제곱 표면거칠기(nmRMS)가 0.1~5nm가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또, 노광파장에서의 표면반사율이 5∼20%가 되는 것이 바람직하며 8∼15%가 더욱 바람직하다.

상기 e1) 단계에서 반사방지막 위에 도포하는 레지스트로는 옵틱(Optice) 포토레지스트인 THMR-iP3500, THMR-iP3600, DPR-i7000 및 전자빔 레지스트(E-Beam resist)인 EBR-9, PBS, ZEP-7000, 포지티브 화학증폭형 레지스트인 FEP-171, 네가티브 화학증폭형 레지스트인 FEN-270, NEB-22 등의 알칼리 용해 가능한 레진과 PAG(Photo Acid Generator)로 구성된 성분의 레지스트 등에서 선택하여 사용한다.

상기 반사방지막 위에 도포하는 레지스트는 스핀코팅 또는 캐필러리(Capillary)코팅에 의해 레지스트막을 형성하며, 상기 레지스트막의 두께는 1,000∼6,000Å 정도로 유지하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 레지스트를 도포한 다음, 핫플레이트(Hot Plate)를 사용하여 대략 50∼250℃ 정도의 온도범위에서 소프트 베이크(Soft Bake)를 실시하여 본 발명에 의한 블랭크 마스크를 제조한다.

본 발명의 포토마스크 제조방법은, a2) 상기 a1)∼e1) 단계의 제조공정을 통해 제조된 블랭크 마스크를 전자빔이나 단색광의 레이저로 노광하는 단계; b2) 상기 a2) 단계에서 노광된 부분에 대해 현상액을 이용하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계; c2) 상기 b2) 단계에서 형성된 레지스트 패턴을 마스킹으로 이용하여 상기 반사방지막, 반사감쇠막과 반사방지막을 습식 또는 건식 식각공정을 통해 식각하는 단계; d2) 상기 b2)∼c2) 단계에서 패턴 형성에 사용된 레지스트막을 제거하는 단계; e2) 상기 d2) 단계에서 잔류하는 레지스트 잔막을 제거하고 세정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기 a2)단계에서 노광공정에 사용되는 노광에너지의 경우, 단색광(190∼500㎚) 또는 전자빔(10∼100KeV)을 사용하여 패턴이 형성된다.

또, 화학증폭형 레지스트인 경우 포스트 익스포저 베이크 온도는 50∼200℃이고, 시간은 3∼30분간 진행한다.

상기 b2)단계에서 노광된 부분의 패턴을 형성하기 위한 TMAH, NMD-W 등의 현상액을 사용하여 레지스트 패턴이 형성된다.

상기 c2)단계에서 b2)공정을 통해 형성된 레지스트 패턴을 마스킹으로 이용하여 차광막, 반사감쇠막과 반사방지막을 식각하기 위한 공정시, 습식 식각인 경우 CR-7 또는 CR-9등의 크롬(Cr) 식각액과 Al-11K 등의 알루미늄(Al) 식각액 등을 모체물질에 맞게 사용하고, 건식 식각인 경우 SF₄, CF₄, Cl₂, Cl, O₂, He 가스 등을 이용한 플라즈마 방식 및 반응성 이온 식각 방식으로 패턴을 형성한다.

상기 d2)단계에서 습식인 경우 나노스트립(Nanostrip) 용액 또는 황산(H₂SO₄)을 사용하여, 온도는 30∼100℃, 시간은 10∼60분 정도를 설정하여 패턴형성에 사용된 레지스트를 완전히 제거하며, 건식인 경우 금속막의 표면이 노출된 상태에서 애싱(Ashing)공정을 통하여 레지스트 잔막을 제거한 후 세정공정으로 SPM 및 SC-1공정을 통해 표면에 부착되어 있는 오염 물질 및 파티클 등을 제거하여 본 발명에 의한 저반사율 포토마스크를 제조한다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 실시예로 부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.

[실시예 1]

도 2는 본 발명에 따른 저반사율 블랭크 마스크 제조방법의 일실시예를 나타내는 개략 단면도이다.

먼저, 석영으로 이루어지는 6인치(inch)의 투명기판(2) 위에 크롬(Cr)을 타겟으로 하여 아르곤(Ar), 질소(N₂), 메탄(CH₄) 가스를 이용한 리액티브 스퍼터링으로 차광막(4)인 탄화질화크롬(CrCN)을 형성한다.

상기에서 차광막(4)인 탄화질화크롬(CrCN)막의 조성은 탄소(C) 0∼20at%, 질소(N) 0∼60at%이고, 나머지는 크롬(Cr)으로 이루어진다.

상기 차광막(4)은 진공 챔버의 진공도가 2mTorr, 인가 전력이 1㎾인 조건에서 반응성 가스의 혼합 비율인 아르곤(Ar):질소(N₂):메탄(CH₄)을 5∼80sccm:20∼ 95sccm:0∼10sccm으로 설정한 상태에서 형성하며, 두께는 200∼800Å인 막으로 성막된다.

이어, 차광막(4) 위에 규화몰리브덴(MoSi)을 타겟으로 아르곤(Ar), 질소(N₂), 메탄(CH₄) 가스를 이용한 리액티브 스퍼터링으로 반사감쇠막(6)인 탄화질화규화몰리브덴(MoSiCN)을 50∼500Å의 두께로 형성한다.

상기에서 반사감쇠막(6)인 탄화질화규화몰리브덴(MoSiCN)막의 조성은 탄소(C) 0∼20at%, 질소(N) 0∼60at%, 규소(Si) 20∼60at%이고, 나머지는 몰리브덴(Mo)으로 이루어진다.

상기 반사감쇠막(6) 위에 크롬(Cr)을 타겟으로 하여 아르곤(Ar), 질소(N₂), 이산화탄소(CO₂) 가스를 이용한 리액티브 스퍼터링을 실시하여 반사방지막(8)인 탄화산화질화크롬(CrCON)을 50∼400Å의 두께로 형성한다.

상기 반사방지막(8)인 탄화산화질화크롬(CrCON)막의 조성은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at% 이고, 나머지는 크롬(Cr)으로 이루어진다.

상기 반사방지막(8) 위에 ZEP-7000을 스핀 코팅 방식을 이용하여 3000Å 두께의 레지스트막(10)을 형성한 후, 핫플레이트에서 소프트 베이크를 실시하여 본 발명에 따른 저반사율 블랭크 마스크를 제조한다.

상기에서 소프트 베이크는 온도를 200℃로 설정하고, 시간을 15분 정도로 설정하여 실시한다.

상기와 같은 공정으로 본 발명에 의한 블랭크 마스크를 제조한다. 이용하여 이루어지는 본 발명에 따른 포토마스크 제조방법의 일실시예를 설명한다.

[실시예 2]

상기와 같은 공정에 의한 블랭크 마스크를 이용하여 이루어지는 본 발명에 따른 포토마스크 제조방법의 일실시예를 설명한다.

먼저, 상기와 같이 제조된 블랭크 마스크의 레지스트막(10)에 선택적으로 10kV의 가속전압을 가지는 전자빔을 사용하여 10μC/㎠의 에너지로 소정의 패턴으로 노광한다.

상기와 같이 노광된 부분에 현상액인 GED-500을 스프레이 방식으로 70초간 현상하여 레지스트 패턴(12)을 형성한다.

상기와 같이 형성된 레지스트 패턴을 마스킹으로 사용하여 건식 식각 방식으로 SF₄, CF₄, Cl₂, Cl, O₂, He 가스 등을 선택적으로 이용한 플라즈마 방식 및 반응성 이온 식각 방식으로 반사방지막 패턴(14), 반사감쇠막 패턴(16), 차광막 패턴(18)을 형성한다.

그리고, 황산에 디핑(Dipping)방식으로 90℃에서 30분간 실시하여 불필요해진 레지스트막(12)을 제거한 후 세정 공정으로 SPM 및 SC-1공정을 통해 표면에 부착되어 있는 오염 물질 및 파티클 등을 완전히 제거한다.

상기와 같은 공정을 통해 본 발명에 따른 포토마스크를 제조한다.

[실시예 3]

도 4는 본 발명에 따라 제조되는 블랭크 마스크를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 4에 나타낸 바와 같이 투명기판으로써 연마된 가로와 세로가 6인치 X 6인치이고 두께가 0.25인치인 합성 석영유리 기판을 사용하였다. 이 때 합성 석영 유리 기판의 평탄도는 420nm로 측정되었다.

먼저 상기의 투명기판 위에 위상 반전막을 스퍼터 장치를 사용하여 리액티브 스퍼트링 방법으로 700Å 두께로 형성하였다.

그 다음 차광막을 400Å 두께의 탄화질화크롬막(CrCN)을 형성한다. 탄화질화크롬막은 크롬 타겟을 사용하여 불활성 가스로서 아르곤 가스를 사용하고 리액티브 가스로써 질소(N₂)와 메탄(CH₄) 가스를 사용하여 크롬 타겟에 적절히 조절된 전력을 인가하여 형성되었다. 이 때 차광막의 투과율과 두께, 습식식각 및 건식식각 속도를 조절하기 위하여 아르곤 40∼90%, 질소 5∼40%, 메탄 0∼20%의 부피비율로 하고 이와 함께 전력을 적절히 조절하여 형성하였다. 리소그래피 노광 파장에서의 투과율이 1% 이하가 되도록 투과율 및 두께가 조절되었으며 습식식각 및 건식식각 속도는 반사감쇠막의 식각 속도와 같거나 빠르도록 조절되었다.

그 다음 상기의 차광막 위에　 70Å 두께의 탄화산화질화크롬막(CrCON)을 반사감쇠막으로 형성한다. 탄화산화질화크롬막은 상기의 스퍼터 장치를 사용하고 불활성 가 스로서 아르곤 가스를 사용하고 리액티브 가스로써 질소와 이산화탄소, 및 메탄 가스를 주입한 다음 크롬 타겟에 적절히 조절된 전력을 인가하여 형성되었다. 이 때 이 때 반사감쇠막의 투과율, 굴절율, 두께, 습식식각 및 건식식각 속도를 조절하기 위하여 아르곤 40∼95%, 질소 5∼80%, 이산화탄소 1∼50%, 메탄 0∼30%의 부피비율로 하고 이와 함께 전력을 적절히 조절하여 형성하였다. 70Å의 반사감쇠막은 투과율이 193nm 파장에서 60∼90%, 248nm 파장에서 70∼95%가 되도록 조절하였고, 굴절율은 차광막 보다 낮고 반사방지막 보다 높게 조절되었다. 또한 습식식각 및 건식식각 속도는 상기 차광막의 식각 속도와 같거나 느리도록 조절되었다.

그 다음 상기의 반사감쇠막 위에 80Å 두께의 탄화산화질화크롬막(CrCON)을 반사방지막으로 형성한다. 탄화산화질화크롬막은 불활성 가스인 아르곤과 함께 질소, 이산화탄소, 메탄가스를 주입한 다음 크롬 타겟에 적절히 조절된 전력을 인가하여 형성되었다. 이 때 제2 반사방지막의 투과율, 굴절율, 두께, 습식식각 및 건식식각 속도를 조절하기 위하여 아르곤의 부피 비율을 40 내지 95%, 질소의 부피 비율을 5 내지 80%, 이산화탄소의 부피 비율을 1 내지 50%, 메탄의 부피 비율을 0 내지 30%로 하고 이와 함께 전력을 적절히 조절하여 형성하였다. 8nm 두께의 제2 반사방지막은 투과율이 193nm 파장에서 60 내지 90%, 248nm 파장에서 70 내지 95%가 되도록 조절하였고 제1 반사방지막 보다 높게 조절하였다. 또한 굴절율은 차광막과 제1 반사방지막 보다 낮게 조절되었으며 습식식각 및 건식식각 속도는 상기 제1 반사방지막의 식각 속도와 같거나 빠르도록 조절되었다.

그 다음 상기의 위상반전막, 차광막, 제1 반사방지막, 제2 반사방지막이 형성된 블 랭크 마스크의 반사율 감소, 기판의 평탄도 감소 및 표면의 암모니아 제거를 위한 목적으로 상기 블랭크 마스크를 진공 챔버에 넣고 열처리를 실시한다. 분위기 가스는 산소를 적절히 조절하여 사용하였고 진공 중에서 적외선램프 히터를 적당한 온도로 조절하여 가열하였다. 이때 상기의 방법으로 제조된 막의 반사율을 Varian사의 Cary400 측정 장치로 측정하였더니 193nm 파장에서의 반사율이 13%, 248nm 파장에서의 반사율이 10%로 측정되어 리소그래피 노광 파장에서 20% 이하의 저반사 특성이 얻어졌다. 도 5에 본 발명의 실시예1에 의해 제조된 블랭크 마스크의 반사율을 개략적으로 도시하였다. 또한 일반적으로 사용되는 검사 파장인 365nm와 488nm 파장에서의 반사율이 각각 15%와 28%로 측정되어 포토마스크 제조시 패턴의 결함 및 이물 검사에 문제가 없었다. 차광막, 제1 반사방지막, 제2 반사방지막의 성분을 분석하기 위하여 AES 분석방법으로 분석하였더니 차광막의 경우 크롬이 52 at%, 탄소가 27 at%, 질소가 22 at%로 측정되었고 제1 반사방지막의 경우 크롬이 35 at%, 탄소가 12 at, 산소가 42 at%, 질소가 11 at%로 측정되었고 제2 반사방지막의 경우 크롬이 23 at%, 탄소가 13 at%, 산소가 48 at%, 질소가 16 at%로 측정되었고 열처리에 의한 표면의 경우 크롬이 9 at%, 탄소가 35 at%, 산소가 57 at%, 질소가 9 at%로 측정되었고 열처리에 의해 산화막이 형성된 막의 깊이는 2.1nm로 측정되었다. 열처리에 의한 기판의 제곱근 평균 거칠기(nmRMS)를 AFM(Atomic Force Microscope)으로 측정하였더니 0.8 nmRMS로 측정되어 열처리에 의한 거칠기가 커지는 문제가 없었다. 또한 기판의 평탄도를 측정하기 위하여 기판 평탄도 측정 장비인 FM-200으로 측정하였더니 기판의 평탄도가 370nm로 측정되었다. 또한 암모니아 농도를 분석하기 위하여 표면의 이온 크로마토그라피(Ion Chromatography) 방법으로 분석하였더니 암모니아 농도가 30ppb로 측정되었다.

그 다음 상기의 위상반전막, 차광막, 제1 반사방지막, 제2 반사방지막 위에 스핀 코팅 방법으로 화학 증폭형 레지스트를 코팅하여 저반사 블랭크 마스크를 제작하였다.

그 다음 상기의 저반사 블랭크 마스크를 사용하여 포토마스크를 제작하였다. 먼저 전자빔으로 패턴을 노광하고 노광 후 굽기(PEB) 공정 및 현상 공정을 실시하였다. 이 때 노광 및 현상 완료된 포토마스크의 단면을 절단하여 SEM(Scanning Electron Microscope) 측정방법으로 절단면을 관찰하여 스컴 발생 여부를 확인하였더니 스컴이 발생하지 않았다.

그 다음 건식식각하여 동일 금속 계열의 제2 반사방지막, 제1 반사방지막 및 차광막을 차례로 식각하고 건식식각 조건을 다르게 하여 위상반전막을 식각하였다.

그 다음 습식식각하여 제2 반사방지막, 제1 반사방지막 및 차광막을 식각, 레지스트를 스트립 및 세정을 실시하여 저반사 포토마스크를 제조 하였다.

상기 본 실시예의 방법에 따라 제조된 저반사 포토마스크는 패턴 크기가 정확하게 형성되었으며 단면을 절단하여 SEM 측정법으로 절단면을 관찰한 결과 언더컷이나 패턴면의 경사가 매우 작았으며 해상도 저하 영역이 10 내지 30nm로 측정되었다.

상기 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 저반사 블랭크 마스크를 사용하여 최소 회선폭이 작은 고품질의 저반사 포토마스크를 제조하였다.

상기에서는 본 발명에 따른 저반사율 블랭크 마스크 제조방법 및 포토마스크 제조방법의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

종래 바이너리 블랭크 마스크를 KrF 이하의 노광파장을 이용한 스텝퍼장비에서 패턴형성시 높은 표면반사율로 인하여 미세패턴의 정밀도가 떨어지는 문제가 있다. 이에 KrF이하의 노광파장에서 10%이하의 낮은 표면 반사율을 가지는 본 발명의 블랭크마스크 및 포토마스크를 이용하여 미세패턴 형성시 패턴 정밀도를 향상시킴과 동시에 높은 케미칼 신뢰성 확보가 가능하여 제품의 완성도를 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 반도체 집적회로 및 평판디스플레이 제조를 위한 현상공정에서 반사방지막의 표면반사율을 감쇠시키기 위하여, 투명기판 위에 차광막, 반사감쇠막, 반사방지막을 형성한 후 그 위에 레지스트를 도포하는 단계를 포함하는 저반사율 블랭크 마스크 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 차광막, 반사감쇠막 및 반사방지막은 금속을 모체로 하여 불활성가스 및 반응성가스가 도입된 진공 챔버 내에서 스퍼터링 방법 또는 진공증착 방법을 이용하여 형성되고,

   상기 금속 모체로는 코발트(Co), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 크롬(Cr), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 아연(Zn), 하프늄(Hf), 게르마늄(Ge), 알루미늄(Al), 플래티늄(Pt), 망간(Mn), 철(Fe), 실리콘(Si), 니켈(Ni), 카드뮴(Cd), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S)으로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고,

   상기 불활성 가스로는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제온(Xe) 중에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고,

   상기 반응성 가스로는 산소(O₂), 질소(N₂), 일산화탄소(CO), 이산화탄 소(CO₂), 아산화질소(N₂O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO₂), 암모니아(NH₄), 메탄(CH₄), 불소(F) 중에서 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하는 저반사율 블랭크 마스크 제조방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 차광막 및 반사방지막은 금속 모체가 크롬(Cr)인 경우 산화크롬(CrO), 질화크롬(CrN), 탄화크롬(CrC), 탄화산화크롬(CrCO), 질화탄화크롬(CrCN), 산화질화크롬(CrON), 탄화산화질화크롬(CrCON), 불화크롬(CrF), 불화질화크롬(CrNF), 불산화크롬(CrOF), 불탄화크롬(CrCF), 불탄화질화크롬(CrCNF), 불산화질화크롬(CrONF), 불탄화산화질화크롬(CrCONF) 중에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성되는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 차광막 및 반사방지막의 성분함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%, 규소(Si) 20∼60at%, 불소(F) 0∼40at% 중에서 선택하고, 나머지는 금속으로 이루어지는 액정표시장치용 블랭크 마스크 제조방법.
5. 청구항 2에 있어서,

   상기 차광막 또는 반사방지막을 투명기판으로부터 상위막으로 갈수록 성분함 량이 변하도록 제조되는 막 구분이 없는 연속막 또는 2층 이상의 막으로 구성하며 막의 두께가 50∼1500Å인 저반사율 블랭크 마스크 제조방법.
6. 청구항 2에 있어서,

   상기 차광막 및 반사방지막은 진공 챔버의 진공도 1∼5mTorr, 인가 전력 0.5∼2㎾인 조건에서 불활성 가스는 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne), 제논(Xe)중에서 적어도 1종을 사용하고, 반응성가스는 산소(O₂), 질소(N₂), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂), 아산화질소(N₂O), 산화질소(NO), 이산화질소(NO₂), 암모니아(NH₃), 메탄(CH₄), 불소(F)로 이루어진 군으로부터 적어도 1종 이상을 선택하여 사용하고,

   상기 불활성가스와 반응성가스의 혼합 비율은 불활성 가스 : 반응성가스가 1∼99.9% : 0.1∼95%를 사용하는 저반사율 블랭크 마스크 제조방법.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 반사감쇠막은 금속 모체가 규화몰리브덴(MoSi) 조합인 경우 질화규화몰리브덴(MoSiN), 산화규화몰리브덴(MoSiO), 탄화규화몰리브덴(MoSiC), 탄화산화규화몰리브덴(MoSiCO), 탄화질화규화몰리브덴(MoSiCN), 산화질화규화몰리브덴(MoSiON), 탄화산화질화규화몰리브덴(MoSiCON) 불화규화몰리브덴(MoSiF), 불화질화규화몰리브덴(MoSiNF), 불산화규화몰리브덴(MoSiOF), 불탄화규화몰리브덴(MoSiCF), 불탄화질화규화몰리브덴(MoSiCNF), 불산화질화규화몰리브덴(MoSiONF), 불탄화산화질화규화 몰리브덴(MoSiCONF) 등에서 적어도 하나이상을 포함하는 성분의 막으로 형성된다.

   상기와 같은 성분의 막으로 이루어지는 반사감쇠막의 성분 함량은 탄소(C) 0∼20at%, 산소(O) 0∼60at%, 질소(N) 0∼60at%, 규소(Si) 20∼60at%, 불소(F) 0∼40at% 중에서 선택적으로 설정하여 적용하고, 나머지는 규화몰리브덴(MoSi)으로 이루어진다.

   상기에서 반사감쇠막은 진공 챔버의 진공도 1∼5mTorr, 인가 전력 0.5∼2㎾인 조건에서 반응성가스의 혼합 비율인 아르곤(Ar):질소(N₂):이산화탄소(CO₂):메탄(CH₄):불소(F)를 5∼80sccm:20∼95sccm:0∼30sccm:0∼30sccm: 0∼30sccm 중에서 선택적으로 설정하여 이루어지는 것이 바람직하다.

   상기 진공 챔버에 도입되는 불활성가스와 반응성가스의 혼합비율은 불활성가스:반응성가스가 1∼99.9%:0.1∼95% 범위내를 유지하도록 설정하며, 두께가 50∼500Å인 막인 저반사율 블랭크 마스크 제조방법.
8. 청구항 9에 있어서,

   상기 반사감쇠막을 반사방지막으로 갈수록 구성 성분이 변하도록 제조되는 연속막 또는 저투과막과 고투과막을 동일물질 또는 상이한 물질을 이용하여 2층이상으로 겹쳐서 두께가 50∼500Å가 되도록 구성되는 저반사율 블랭크 마스크 제조방법.
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한항의 제조방법으로 제조한 저반사율 블랭크 마스크에 형성한 차광막, 반사감쇠막, 반사방지막 중에서 선택적으로 1종 이상의 막을 패터닝하는 저반사율 포토마스크 제조방법.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한항의 제조방법을 선택적으로 사용하는 반도체 집적회로 또는 평판디스플레이의 제조를 위한 블랭크 마스크 및 포토마스크 제조방법.

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