KR20080062751A - 헤이즈 방지를 위한 포토마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 헤이즈(haze) 방지를 위한 포토마스크는, 투명기판과, 투명기판 위에 배치되는 광차단막패턴과, 그리고 투명기판 및 광차단막패턴을 덮는 이온반응 방지막을 포함한다.
포토마스크, 헤이즈, 이온반응 방지막

Description

헤이즈 방지를 위한 포토마스크 및 그 제조방법{Photomask for depressing haze and method of fabricating the same}
도 1은 종래의 포토마스크의 일 예를 나타내 보인 단면도이다.
도 2는 종래의 포토마스크의 다른 예를 나타내 보인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
본 발명은 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 헤이즈 방지를 위한 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 반도체소자가 고집적화되면서 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 크기가 미세해지고, 이러한 미세한 패턴을 형성하기 위하여 포토마스크를 사용하는 포토리소그라피(photolithography) 공정이 이용되고 있다. 포토리소그라피 공정에 따르면, 패턴을 형성하고자 하는 물질막 위에 포토레지스트막을 도포하고, 소정의 광차단패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트막의 일부에 광을 주사한다. 그리고 현상액을 이용한 현상으로 포토레지스트막의 일부가 제거된 포토레지스트막패턴을 형성한다. 이후 포토레지스트막패턴을 식각마스크로 한 식각공정으로 물질막의 노출부분을 제거함으로써, 포토마스크의 광차단패턴에 대응되는 물질막패턴을 형성할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일반적으로 포토마스크의 일 예들을 나타내 보인 단면도들이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 바이너리(binary) 포토마스크(100)는 쿼츠와 같은 투명기판(110) 위에 광차단막패턴(130)이 배치되는 구조를 갖는다. 또한 도 2에 나타낸 바와 같이, 위상반전(phase shift) 포토마스크(200)는, 투명기판(210) 위에 위상반전막패턴(220)이 배치되고, 위상반전막패턴(220)의 일부표면 위에 광차단막패턴(230)이 배치되는 구조를 갖는다.
이와 같은 포토마스크를 이용하여 포토리소그라피 공정을 수행하는데 있어서, 포토마스크에 이물질이 있는 경우 이 이물질이 포토레지스트막에 전사되어 원하는 프로파일의 포토레지스트막패턴을 형성할 수 없으며, 이에 따라 물질막에도 원하지 않는 패턴이 형성될 수 있다. 특히 패턴 해상도 향상을 위해 노광원의 파장이 점점 더 짧아지는 추세에 따라 성장성결함인 헤이즈(haze) 발생율이 점점 높아지고 있다. 즉 이전의 긴 파장의 노광원 사용시 광학반응을 일으키지 않던 포토마스크 표면의 잔류이온들이 단파장의 노광원을 사용함에 따라 광학반응을 일으켜서 임계 크기 이상이 되면 점점 더 크기가 커지는 헤이즈를 발생시킨다.
이와 같은 헤이즈는 패턴전사 불량을 야기하므로, 공정의 목적에 따라서 화학물질의 종류, 조성비 및 온도를 조절하는 습식세정과 탈이온수를 이용한 세정을 사용하여 제거하여야 한다. 그러나 일반적인 세정공정중의 하나인 황산 세정시 광차단막인 크롬(Cr)막의 경우 Cr2(SO4)3의 화합물 형태로 반응을 한다. 또한 위상반전막인 몰리브데늄실리콘옥사이드나이트라이드(MoSiON)막의 경우에는 암모니아를 포함한 세정액으로 세정시 6(NH4)7MoO3의 화합물 형태로 반응한다. 따라서 황산을 포함하는 SPM(Sulfuric acid Peroxide Mixture)세정액을 이용한 세정과 암모니아를 포함하는 SC(Standard Clean)-1)세정액을 이용한 세정시 오히려 헤이즈 발생 원인을 발생시킨다. 이를 방지하기 위해 황산 또는 암모니아를 사용하지 않고 세정을 하는 경우 본래의 세정 목적인 디펙(defect) 제거효율이 현저히 떨어성한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 황산이나 암모니아를 이용한 세정시에도 헤이즈 발생 원인이 생기는 것을 억제할 수 있는 헤이즈 방지를 위한 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기와 같은 포토마스크를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크는, 투명기판; 상기 투명기판 위에 배치되는 광차단막패턴; 및 상기 투명기판 및 광차단막패턴을 덮는 이온반응 방지막을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 포토마스크는, 투명기판; 상기 투명기판 위에 배치되는 위상반전막패턴; 상기 위상반전막패턴의 일부 표면 위에 배치되는 광차단막패턴; 및 상기 투명기판, 위상반전막패턴 및 광차단막패턴을 덮는 이온반응 방지막을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법은, 투명기판 위에 광차단막패턴을 형성하는 단계; 및 상기 투명기판 및 광차단막패턴 위에 이온반응 방지막을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 포토마스크 제조방법은, 투명기판 위에 위상반전막패턴을 형성하는 단계; 상기 위상반전막패턴의 일부 표면 위에 광차단막패턴을 형성하는 단계; 및 상기 투명기판, 위상반전막패턴 및 광차단막패턴 위에 이온반응 방지막을 형성하는 단계를 포함한다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 포토마스크는 바이너리 포토마스크 구조를 갖는다. 즉 쿼츠와 같은 투명기판(310) 위에 광차단막패턴(330)이 배치된다. 광차단막패턴(330)은 크롬(Cr)막으로 이루어질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 광차단막패턴(330)이 배치되는 영역은 광이 투과되지 못하는 광차단영역이 되고, 투명기판(310) 표면이 노출되는 영역은 광이 투과되는 광투과영역이 된다. 투 명기판(310)의 노출표면 및 광차단막패턴(330) 위에는 이온반응 방지막(340)이 배치된다.
이온반응 방지막(340)은 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 이루어진다. 이 이온반응 방지막(340)은 광투과영역에도 배치되므로, 광투과영역에서의 광투과율에 영향을 최소화하여야 한다. 이를 위해 이온반응 방지막(340)은 수 내지 수십 Å의 두께를 갖도록 한다. 이와 같은 이온반응 방지막(340)은 포토마스크 표면에 잔류하는 이온들이 바깥으로 아웃개싱(outgassing)되는 것을 억제한다. 이 외에도 공기중의 이온들이 포토마스크 표면에 잔존하는 이온들과 화학적으로 반응하는 것을 억제한다. 또한 황산 또는 암모니아를 포함하는 세정액을 사용하여 세정을 수행하더라도, 황산 또는 암모니아가 광차단막패턴(330)을 구성하는 크롬(Cr)과 반응하는 것을 방지하며, 이에 따라 초순수를 이용한 세정만으로도 포토마스크 표면에 잔류하는 이온들을 쉽게 제거할 수 있다.
이와 같은 포토마스크를 제조하기 위해서는, 먼저 투명기판(310) 위에 광차단막패턴(330)을 형성한다. 즉 투명기판(310) 위에 광차단막을 형성하고, 그 위에 광차단막의 일부를 노출시키는 레지스트막패턴을 형성한다. 이 레지스트막패턴은 전자빔 리소그라피를 이용하여 형성할 수 있다. 그리고 레지스트막패턴을 식각마스크로 한 식각으로 광차단막의 노출부분을 제거한다. 다음에 레지스트막패턴을 제거한다. 다음에 전면에 이온반응 방지막(340)을 형성한다. 이온반응 방지막(340)은 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)방법이나 스퍼터링(sputtering)방법을 사용하여 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 형성한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토마스크를 나타내 보인 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 포토마스크는 위상반전 포토마스크 구조를 갖는다. 즉 쿼츠와 같은 투명기판(410) 위에 위상반전막패턴(420)이 배치된다. 위상반전막패턴(420)은 몰리브데늄실리콘옥사이드나이트라이드(MoSiON)막으로 이루어질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 위상반전막패턴(420)의 일부 표면 위에는 광차단막패턴(430)이 배치된다. 광차단막패턴(430)은 크롬(Cr)막으로 이루어질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 위상반전막패턴(420)만 배치되는 영역은 광의 위상을 반전시키는 위상반전영역이 되고, 광차단막패턴(430)이 배치되는 영역은 광이 투과되지 못하는 광차단영역이 되며, 그리고 투명기판(410) 표면이 노출되는 영역은 광이 투과되는 광투과영역이 된다. 투명기판(410)의 노출표면, 위상반전막패턴(420) 및 광차단막패턴(430) 위에는 이온반응 방지막(440)이 배치된다.
이온반응 방지막(440)은 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 이루어진다. 이 이온반응 방지막(440)은 위상반전영역 및 광투과영역에도 배치되므로, 위상반전영역에서의 위상반전율 및 광투과영역에서의 광투과율에 영향을 최소화하여야 한다. 이를 위해 이온반응 방지막(440)은 수 내지 수십 Å의 두께를 갖도록 한다. 이와 같은 이온반응 방지막(440)은 포토마스크 표면에 잔류하는 이온들이 바깥으로 아웃개싱되는 것을 억제한다. 이 외에도 공기중의 이온들이 포토마스크 표면에 잔존하는 이온들과 화학적으로 반응하는 것을 억제한다. 또한 황산 또는 암모니아를 포함하는 세정액을 사용하여 세정을 수행하더라도, 황산 또는 암모니아가 위상반전 막패턴(420)을 구성하는 몰리브데늄실리콘옥사이드나이트라이드(MoSiON)나 광차단막패턴(430)을 구성하는 크롬(Cr)과 반응하는 것을 방지하며, 이에 따라 초순수를 이용한 세정만으로도 포토마스크 표면에 잔류하는 이온들을 쉽게 제거할 수 있다.
이와 같은 포토마스크를 제조하기 위해서는, 먼저 투명기판(410) 위에 위상반전막패턴(420)을 형성한다. 그리고 그 위에 광차단막패턴(430)을 형성한다. 위상반전막패턴(420)의 형성방법 및 광차단막패턴(430)의 형성방법은 앞선 실시예에서의 광차단막패턴(330) 형성방법과 동일하다. 광차단막패턴(430)을 형성한 후에는 전면에 이온반응 방지막(440)을 형성한다. 이온반응 방지막(440)은 화학기상증착(CVD)방법이나 스퍼터링방법을 사용하여 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 형성한다. 이 경우 온도가 250℃를 넘을 경우 위상반전막패턴(420)으로서의 몰리브데늄실리콘옥사이드나이트라이드(MoSiON)의 광투과율이 변할 수 있다. 따라서 공정온도는 250℃가 넘지 않도록 한다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크 및 그 제조방법에 따르면, 전면에 이온반응 방지막을 배치시킴으로써 단파장 광원을 이용한 노광시 및 황산이나 암모니아가 포함된 세정액을 이용한 세정시에도 잔류이온들의 반응을 차단하여 헤이즈 발생이 억제되도록 할 수 있다는 이점이 제공된다.
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 변형이 가능함은 당연하다.

Claims (13)

  1. 투명기판;
    상기 투명기판 위에 배치되는 광차단막패턴; 및
    상기 투명기판 및 광차단막패턴을 덮는 이온반응 방지막을 포함하는 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이온반응 방지막은 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 이루어지는 포토마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이온반응 방지막은 수 내지 수십 Å의 두께를 갖는 포토마스크.
  4. 투명기판;
    상기 투명기판 위에 배치되는 위상반전막패턴;
    상기 위상반전막패턴의 일부 표면 위에 배치되는 광차단막패턴; 및
    상기 투명기판, 위상반전막패턴 및 광차단막패턴을 덮는 이온반응 방지막을 포함하는 포토마스크.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이온반응 방지막은 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 이루어지는 포토마스크.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 이온반응 방지막은 수 내지 수십 Å의 두께를 갖는 포토마스크.
  7. 투명기판 위에 광차단막패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 투명기판 및 광차단막패턴 위에 이온반응 방지막을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이온반응 방지막은 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 형성하는 포토마스크 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 이온반응 방지막은 화학기상증착방법 또는 스퍼터링 방법을 사용하여 형성하는 포토마스크 제조방법.
  10. 투명기판 위에 위상반전막패턴을 형성하는 단계;
    상기 위상반전막패턴의 일부 표면 위에 광차단막패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 투명기판, 위상반전막패턴 및 광차단막패턴 위에 이온반응 방지막을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이온반응 방지막은 실리콘산화막 또는 실리콘질화막으로 형성하는 포토마스크 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 이온반응 방지막은 화학기상증착방법 또는 스퍼터링 방법을 사용하여 형성하는 포토마스크 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 화학기상증착방법 또는 스퍼터링 방법을 사용한 이온반응 방지막 형성은 250℃를 넘지 않는 온도에서 수행하는 포토마스크 제조방법.
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