KR20170067153A - 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투광막, 흡수막 패턴 및 마스크 프레임을 포함하여 구성되는 투과형 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크를 사용하여 그림자 효과의 발생을 억제하고, 패턴의 임계치수(CD) 편차를 최소화한 고정밀의 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크를 제공한다.

Description

극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법{Transmissive Blankmask, Photomask for Extreme Ultra-Violet Lithography and Method for manufacturing the same}
본 발명은 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 14㎚급 이하, 특히 10㎚급 이하의 미세 패턴 구현이 가능한 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
포토리소그래피(Photo-lithography) 기술은 반도체 디바이스의 고집적화, 미세화에 따라 고해상도 구현을 위하여 193㎚(ArF) 파장의 노광광에서 근래에는 13.5㎚ 파장의 EUV 노광광을 이용한 리소그래피 공법으로 발전되고 있다.
상기 EUV 리소그래피에 사용되는 13.5㎚ 파장의 노광광은 대부분의 물질에 쉽게 흡수되는 성질이 있음에 따라, EUV 리소그래피 기술에 사용되는 포토마스크는 기존의 투과형 리소그래피 기술(예를 들어, 투광부와 차광부를 이용하는 리소그래피 기술)과는 달리 극자외선 광을 반사하는 반사막과 극자외선 광을 흡수하는 흡수막이 순차적으로 적층된 반사형 마스크의 구조를 갖는다.
그러나, 상기 반사형 마스크는 노광광을 반사하여 노광 공정을 진행함에 따라 흡수막 패턴의 두께에 기인한 그림자 효과(Shadowing Effect) 문제를 유발한다. 그림자 효과란, 노광공정을 위한 극자외선 노광광의 조사 시, 극자외선 노광광의 입사 각도가 수직입사 대비 약 4°∼ 6°의 각도로 기울어져 입사됨에 따라 흡수막 패턴이 가지는 두께에 의해 반사광이 흡수막 패턴에 흡수되어 일정 부분 전사되지 못하는 것을 말한다. 그림자 효과는 패턴의 방향(가로 또는 세로) 및 스캐너(Scanner)의 방향에 따라 가로 패턴과 세로 패턴 간의 그림자 효과가 달리 발생하여 웨이퍼 전사 시 가로-세로 패턴 간 임계 치수(CD) 편차(Bias)를 발생시킨다.
본 발명은 패턴의 임계 치수(CD) 편차를 최소화하여 14㎚급 이하, 특히 10㎚급 이하의 미세 패턴 구현이 가능한 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크는, 13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광이 투과되는 투광막과, 상기 투광막의 상면에 배치되며 상기 노광광을 흡수하는 흡수막 패턴 및 상기 투광막의 하면 가장자리에 배치되며 상기 투광막을 지지하는 마스크 프레임을 포함한다.
상기 투광막은 단결정 실리콘(c-Si), 다결정 실리콘(p-Si) 또는 실리콘(Si)에 탄소(C), 질소(N) 중 하나 이상을 포함하는 실리콘(Si) 화합물로 구성된다.
상기 투광막은 단층 또는 2층 이상의 다층막 형태를 포함하여 다양한 형태로 구현된다.
상기 투광막은 10㎚ ∼ 100㎚의 두께를 갖는다.
상기 투광막은 13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광에 대하여 75% ∼ 99.9%의 투과율을 갖는다.
상기 흡수막 패턴은 니켈(Ni) 또는 인듐(In)을 필수적으로 포함하면서, 탄탈(Ta), 주석(Sn), 플래티늄(Pt) 중 선택되는 1종 이상의 추가 금속 물질을 더 포함하여 구성된다.
본 발명은 극자외선을 노광광으로 이용한 투과형 포토마스크를 제조함으로써 패턴의 임계 치수(CD) 편차를 최소화하여 14㎚급 이하, 특히 10㎚급 이하의 미세 패턴 구현이 가능한 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크 및 포토마스크의 제조 공정을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크를 도시한 단면도.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 실시예는 단지 본 발명의 예시 및 설명을 하기 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 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크(100)는 마스크 프레임(112), 투광막(104) 및 흡수막 패턴(108a)을 포함하여 구성되며, 마스크 프레임(112)은 기판 패턴(102a) 및 보조막 패턴(106a)을 포함하여 구성된다.
투광막(104)은 13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광이 투과되는 부분으로서 극자외선의 노광광에 대하여 투과율이 높은 물질로 구성된다. 이를 위해, 투광막(104)은 단결정 실리콘(c-Si), 다결정 실리콘(p-Si), 실리콘(Si)에 탄소(C), 질소(N) 중 하나 이상을 포함하는 실리콘(Si) 화합물 중 하나를 주성분으로 하여 구성된다.
투광막(104)을 구성하는 상기 물질들은 13.5㎚ 파장의 노광광에 대하여 0.0015 ∼ 0.017의 흡광 계수(k) 값을 가짐에 따라 투광막(104)의 구성 물질로 사용하기에 적합하다. 투광막(104)은 투과율 등의 광학 특성을 조절하기 위하여 상기 물질들에 산소(O), 붕소(B), 수소(H), 카본(C), 루세늄(Ru) 중 1 이상의 물질을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이때, 상기 주성분 물질 대비 추가되는 물질은 10 : 0 ∼ 2 : 8의 함유량 비를 갖는다.
투광막(104)은 13.5㎚ 파장의 노광광에 대하여 75% ∼ 99.9%의 투과율을 가지며, 바람직하게, 80% ∼ 95%의 투과율을 갖는다. 종래 극자외선을 반사시켜 전사 공정을 수행하는 반사형의 극자외선용 포토마스크는 약 70% 대의 반사율 및 콘트라스트(Contrast) 값을 가졌다. 이에 반해, 본 발명에 따른 극자외선을 투과시켜 전사 공정을 수행하는 투과형의 극자외선용 포토마스크는 13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광을 75% 이상 투과시킴에 따라 반사형에 비하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있고 고해상도의 패턴 구현이 가능하다.
투광막(104)은 조성 또는 조성비가 일정한 단층, 2층 이상의 다층막 구조로 형성할 수 있으며, 두께 방향으로 조성 또는 조성비가 단계적 또는 연속적으로 변화하는 연속막의 형태로 구성될 수 있다. 투광막(104)은 10㎚ ∼ 100㎚의 두께로 형성되고, 바람직하게, 30㎚ ∼ 80㎚의 두께로 형성된다. 투광막(104)이 10㎚ 이하의 두께를 갖는 경우, 투광막(104)의 물리적 강도가 저하되어 투광막(104)이 찢어지거나 쉽게 파괴될 수 있으며, 100㎚ 이상의 두께를 갖는 경우, 13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광에 대한 투과율이 현저하게 낮아져 투광부로서의 기능을 상실한다.
투광막(104) 상에 구비되는 흡수막 패턴(108a)은 13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광을 흡수하는 역할을 한다.
흡수막 패턴(108a)은 13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광에 대하여 높은 소멸 계수(k)를 갖고, 투광막(104)에 대한 식각 선택비가 우수하며, 세정 물질에 우수한 내화학성을 갖는 물질로 구성되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 흡수막 패턴(108a)은 니켈(Ni), 탄탈(Ta), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 플래티늄(Pt), 금(Au), 텔루륨(Te), 팔라듐(Pd), 셀레늄(Se), 텅스텐(W), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 안티몬(Sb) 중 선택되는 1종 이상의 금속 물질을 포함하여 구성된다. 흡수막 패턴(108a)은 차광성을 확보함과 동시에 두께의 박막화를 위하여 0.0500 이상의 소멸 계수(k) 값을 갖는 것이 바람직하며, NiPt, NiTa, InTa 등과 같이 니켈(Ni) 또는 인듐(In)을 필수적으로 포함하면서 탄탈(Ta), 주석(Sn), 플래티늄(Pt) 중 선택되는 1종 이상의 추가 금속 물질을 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
흡수막 패턴(108a)은 광학 특성 및 내화학성의 향상을 위하여 상기 1종 이상의 금속 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H) 중 1 이상의 경원소 물질을 포함하여 구성 가능하다. 이때, 상기 금속 물질 대비 경원소는 10 : 0 ∼ 2 : 8의 함유량 비를 갖는다.
흡수막 패턴(108a)은 조성 또는 조성비가 일정한 단층, 2층 이상의 다층막 구조로 형성할 수 있으며, 두께 방향으로 조성 또는 조성비가 단계적 또는 연속적으로 변화하는 연속막의 형태로 구성될 수 있다. 흡수막 패턴(108a)은 성막 시, 공정 단순화를 위하여 단일막으로 구성할 수 있으나, 패턴의 단면 형상을 수직으로 형성하고 광학 특성의 조절을 용이하게 하기 위해서 두께 방향으로 조성비가 변화하는 연속막 또는 2층 이상의 다층막 구조로 형성하는 것이 바람직하다.
흡수막 패턴(108a)은 30㎚ ∼ 70㎚의 두께를 갖는다. 흡수막 패턴(108a)이 30㎚ 이하의 두께를 갖는 경우, 13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광에 대한 흡수율이 떨어지고, 70㎚ 이상이면 패턴의 종횡비(Aspect Ratio)가 증가하여 패턴의 무너짐(Collapse)이 발생할 수 있다.
흡수막 패턴(108a)은 투광막(104)과 투과율 차이를 갖기 위해서 13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광에 대하여 1.0% 이하의 투과율을 갖고, 193㎚ 또는 257㎚ 파장의 검사 파장에 대하여 1.0% 이하의 투과율을 갖는다.
마스크 프레임(112)은 노광광이 투과되는 메인 영역의 바깥 영역인 투과형 포토마스크(100)의 가장자리에 위치하여 흡수막 패턴(108a)이 구비된 투광막(104)을 지지해주는 역할을 한다. 자세하게, 마스크 프레임(112)은 투광막(104)에 주름(Wrinkle)이 생기는 것을 방지하고, 흡수막 패턴(108a)을 형성하기 위한 흡수막 식각 시 발생되는 스트레스(Stress)에 의해 투광막(104)이 찢어지는 등의 손상이 발생하는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
보조막 패턴(106a)은 투과형 포토마스크(100)를 제조하기 위한 식각 공정 시, 기판 패턴(102a)을 형성하기 위한 식각 마스크로 역할하며, 이에 따라, 투광막(104)과 식각 특성이 동일한 물질로 구성되며, 기판 패턴(102a)과 식각 선택비를 갖는 물질로 형성된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크 및 포토마스크의 제조 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크의 제조를 위한 기초로 사용되는 기판(102)을 준비하고, 기판(102)의 일면에 투광막(104), 흡수막(108) 및 레지스트 패턴(110)을 형성하고, 타면에 보조막(106) 및 레지스트막(110)을 형성한다. (도 2a)
기판(102)은 투광막(104)을 형성하기 위한 기초이자, 투과형 포토마스크 제조 시 투광막(104)을 지지해주는 프레임으로 역할을 한다. 기판(102)은 단결정 실리콘으로 이루어진 실리콘 웨이퍼를 사용하는 것이 바람직하며, 상기 웨이퍼는 4인치 ∼ 8인치의 크기를 갖고, 275㎛ ∼ 675㎛의 두께를 갖는다.
기판(102)의 평탄도는 상부에 형성되는 투광막(104)의 평탄도에 영향을 미치므로, 성막되는 면의 평탄도를 TIR(Total Indicated Reading)값으로 정의할 때, 그 값이 142㎟ 영역에서 100㎚ 이하, 바람직하게는 50㎚ 이하로 제어된다.
투광막(104) 및 보조막(106)은 기판(102)의 양면에 10㎚ ∼ 100㎚의 두께로 형성되며, 동시에 형성하거나 각각 분리된 공정으로 형성할 수 있다. 투광막(104)은 포토마스크에서 13.5㎚ 파장의 노광광을 투과시키는 역할을 하고, 보조막(106)은 포토마스크 제조 시 기판(102)을 식각하기 위한 식각 마스크로 사용된다.
투광막(104) 및 보조막(106)은 단결정 실리콘(c-Si), 다결정 실리콘(p-Si), 실리콘(Si)에 탄소(C), 질소(N) 중 하나 이상을 포함하는 실리콘(Si) 화합물 중 하나로 구성될 수 있다.
투광막(104) 및 보조막(106)은 물리 기상 증착법(PVD) 또는 화학 기상 증착법(CVD) 등의 방법을 이용하여 성막할 수 있고, 투광막(104)이 낮은 표면 거칠기(Roughness)를 갖도록 저압 화상 기상 증착법(LPCVD)을 이용하는 것이 바람직하다. 투광막(104) 및 보조막(106)는 0.2㎚RMS 이하의 표면 거칠기 값을 가지며, 바람직하게, 0.1㎚RMS 이하의 값을 갖는다.
흡수막(108)은 니켈(Ni), 탄탈(Ta), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 플래티늄(Pt), 금(Au), 텔루륨(Te), 팔라듐(Pd), 셀레늄(Se), 텅스텐(W), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 안티몬(Sb) 중 선택되는 1종 이상의 금속 물질을 포함하여 형성하거나, 또는, 상기 금속 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H) 중 1 이상의 경원소 물질을 포함하여 30㎚ ∼ 70㎚의 두께로 형성한다.
흡수막(108)은 구성 물질에 따라 단일 타겟, 또는, 2 이상 복수의 타겟을 동시에 스퍼터링(Co-Sputtering)하여 형성할 수 있으며, 복수의 타겟을 사용하는 경우, 타겟의 면적비 또는 타겟에 인가되는 파워(Power)에 따라 막의 조성을 다르게 할 수 있다.
레지스트막(110)은 화학증폭형 레지스트(CAR; Chemically Amplified Resist)가 사용되며, 각각 200㎚ 이하의 두께를 갖고, 바람직하게, 150㎚ 이하의 두께를 갖는다.
이어서, 상기 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크의 보조막(106) 상에 구비된 레지스트막(110)에 노광 공정을 실시하여 레지스트막 패턴(110a)을 형성하고, 레지스트막 패턴(110a)을 식각 마스크로 상기 보조막(106)을 식각하여 보조막 패턴(106a)을 형성한다. (도 2b)
보조막(106)은 투광막(104)과 동일한 식각 특성의 물질로 구성됨에 따라 흡수막(108)을 먼저 식각하여 패턴을 형성하고 보조막(106)을 식각하게 되면, 흡수막(108)의 패턴 형성으로 노출된 투광막(104)이 보조막(106)의 식각 시 손상을 입게 됨에 따라 보조막(106)에 대한 패터닝 공정을 우선적으로 실시한다.
보조막 패턴(106a)은 반응성 이온 식각(RIE; Reactive Ion-beam Etching), 유도 결합 플라즈마(ICP; Inductively Coupled Plasma), 이온빔 밀링(Ion Beam Milling)법 등과 같은 건식 식각(Dry Etching) 공정을 통해 형성되며, 이 중 반응성 이온 식각(RIE) 공정을 이용하는 것이 바람직하다.
이후, 투광막(104) 상에 형성된 레지스트막(110)에 노광 공정을 진행하여 레지스트막 패턴(110a)을 형성하고, 레지스트막 패턴(110a)을 식각 마스크로 상기 흡수막(108)을 식각하여 흡수막 패턴(108a)을 형성한다. (도 2c)
흡수막 패턴(108a)은 건식 식각 공정을 통해 형성하는 것이 바람직하며, 구성 물질에 따라 불소(F)계 가스 또는 염소(Cl)계 가스를 사용하여 식각을 진행한다.
기판(102) 하부에 형성된 레지스트막 패턴(110a) 및 보조막 패턴(106a)을 식각 마스크로 하여 기판(102)을 식각하여 기판 패턴(102a)을 형성한 후, 상기 레지스트막 패턴들(110a)을 제거하여 본 발명에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크의 제조를 완료한다. (도 2d)
기판 패턴(102a)은 건식 및 습식 식각(Wet Etching) 중 하나를 이용하여 형성하며, 예를 들어, 수산화칼륨(KOH), 정제수(DI Water; De-Ionized Water) 및 이소프로필알콜(IPA; Iso-Propyl Alchol)을 8 : 1 : 1 비율로 혼합된 식각 용액을 이용한 습식 식각 공정으로 진행하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크를 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크(100)는 마스크 프레임(112), 투광막(104), 위상반전막 패턴(105a) 및 흡수막 패턴(108a)을 포함하여 구성되며, 마스크 프레임(112)은 기판 패턴(102a) 및 보조막 패턴(106a)을 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 마스크 프레임(112), 투광막(140), 흡수막 패턴(108a)은 상술한 제1실시예와 물리적, 화학적, 광학적으로 동일하다.
위상반전막 패턴(105a)은 물리적 또는 화학적 증착 방법 등을 이용하여 투광막(104) 및 흡수막 패턴(108a) 사이에 형성할 수 있으며, 물리적 증착 방법을 이용할 시 DC 마그네트론 반응성 스퍼터링 장치를 적용할 수 있다. 또한, 상기 스퍼터링 방식으로서 단일 타겟을 이용하는 방법 또는 여러 개의 타겟을 동시에 장착하여 성막하는 코 스퍼터링(Co-Sputtering) 방법을 적용하여 박막을 성막할 수 있다.
위상반전막 패턴(105a)은 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Sl), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 실리콘(Si) 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하여 구성할 수 있으며, 상기 금속물질에 실리콘(Si), 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 선택적으로 더 포함할 수 있다. 위상반전막 패턴(105a)은, 바람직하게, 얇은 두께를 가지면서 요구되는 투과율 및 위상반전량을 만족시킨다.
위상반전막 패턴(105a)은 1nm ∼ 100nm의 두께로 형성되며, 바람직하게는 20nm이하의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 위상반전막의 위상반전량은 170˚ 내지 190˚를 가지고 투과율은 20% 이내, 바람직하게는 15% 이하의 투과율을 가지는 것이 바람직하다.
위상반전막 패턴(105a)은 단층 또는 2층 이상의 다층막 구조로 형성할 수 있으며, 위상반전막 패턴(105a)은 단일막, 조성비가 상이한 다층막 또는 조성비가 연속적으로 변화되는 연속막의 형태로 형성할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
투광막의 구성 물질에 따른 특성 평가 - Ⅰ
본 발명의 실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크의 투광막 구성 물질을 평가하기 위하여 각 구성 물질에 따른 투과율 및 열팽창 계수를 비교 평가하였다.
상기 평가를 위하여 각 구성 물질로 이루어진 막을 30㎚ 두께로 형성하여 평가를 진행하였으며, 각각 CSM(Coherent Scattering Microscope) 장비를 이용하여 13.5㎚의 노광 파장에 대한 투과율을 측정하였다. 또한, Dilatometer를 사용하여 각 구성 물질의 열팽창 계수를 측정하였다.
표 1은 각 구성 물질에 따른 13.5㎚ 파장의 노광광에 대한 투과율 및 열팽창 계수의 평가 결과를 나타낸 것이다.
Si SiNx Graphene Zr Mo
투과율(@13.5nm) 95% 76% 83% 90% 87%
열팽창 계수 2.6 x 10-6 3.3 x 10-6 -7x10-6 5.7 x 10-6 4.8 x 10-6
표 1을 참조하면, 투광막을 구성하는 각 물질은 76% ∼ 95%의 투과율을 갖는 것으로 나타났다. 이 중, 실리콘(Si) 및 실리콘(Si) 화합물은 2.6 x 10-6 ∼ 3.3 x 10-6의 열팽창 계수를 가져 포토마스크로 활용 시 반복적인 노광에도 안정적으로 활용 가능한 것으로 확인되었다.
투광막의 두께에 따른 포토마스크의 광학 특성 평가 - Ⅱ
본 발명의 실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크를 평가하기 위하여, 투광막 상에 흡수막 패턴을 형성하여 포토마스크를 제조하고, 투광막의 두께에 따른 투과율을 비교 평가하였다.
실시예 1 내지 실시예 4는 모두 흡수막 패턴을 산화질화니켈탄탈(NiTaON)로 구성하여 30㎚의 두께로 형성하였으며, 투광막의 경우 질화실리콘(SiN)을 구성 물질로 두께를 달리하여 각각 형성하였다.
앞의 실시예와 동일하게 CSM(Coherent Scattering Microscope) 장비를 이용하여 13.5㎚의 노광 파장에 대한 투과율을 측정하였다.
표 2는 실시예1 내지 실시예4에 개시된 포토마스크의 13.5㎚ 파장의 노광광에 대한 투과율을 나타낸 것이다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
흡수막
(NiTaON)		 두께 30nm
투과율 1.0%
투광막
(SiN)		 두께 30nm 40nm 50nm 60nm
투과율 76.9% 80.3% 76.5% 70.5%
표 2를 참조하면, 실시예1 내지 실시예4의 흡수막 패턴은 13.5㎚ 파장의 노광광에 대하여 1.0%의 투과율을 갖는 것을 확인하였다.
또한, 실시예1 내지 실시예4의 투광막은 70.5% ∼ 80.3%의 투과율을 가져 투광막의 두께가 증가할수록 투과율이 감소하는 것을 알 수 있었다. 따라서, 실시예4의 투광막은 75% 미만의 투과율을 나타내 본 발명에 따른 투광막으로 적용하기 어려운 것으로 확인되었다.
투광막의 구조에 따른 포토마스크의 광학 특성 평가 - Ⅲ
본 발명의 실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크를 평가하기 위하여, 투광막 상에 흡수막 패턴을 형성하여 포토마스크를 제조하고, 투광막의 구조에 따른 투과율을 비교 평가하였다.
실시예 5 내지 실시예 7은 모두 흡수막 패턴을 산화질화니켈탄탈(NiTaON)로 구성하여 30㎚의 두께로 형성하였으며, 투광막의 경우 질화실리콘(SiN) 또는 실리콘을 구성 물질로 구조를 달리하여 각각 형성하였다.
앞의 실시예와 동일하게 CSM(Coherent Scattering Microscope) 장비를 이용하여 13.5㎚의 노광 파장에 대한 투과율을 측정하였다.
표 3은 실시예5 내지 실시예7에 개시된 포토마스크의 13.5㎚ 파장의 노광광에 대한 투과율을 나타낸 것이다.
비교예1 실시예5 실시예6 실시예7
흡수막
(NiTaON)		 두께 30nm
투과율 1.0%

투광막
 구조 SiN SiN/Si Si/SiN SiN/Si/SiN
두께 40nm 40nm/4nm 4nm/40nm 4nm/40nm/4nm
투과율 80.3% 79.5% 77.4% 88.6%
표 3을 참조하면, 앞선 표 2의 실시예1 내지 실시예4와 같이 실시예5 내지 실시예7의 흡수막 패턴은 13.5㎚ 파장의 노광광에 대하여 1.0%의 투과율을 갖는 것을 확인하였다.
또한, 실시예5 내지 실시예7의 투광막은 77.4% ∼ 88.6%의 투과율을 갖는 것을 확인하여, 실시예7이 바람직한 것을 알 수 있었다.
위상반전막의 구조에 따른 포토마스크의 광학 특성 평가 - Ⅳ
본 발명의 실시예에 따른 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크를 평가하기 위하여, 투광막 상에 위상반전막 패턴 및 흡수막 패턴을 순서대로 형성하여 포토마스크를 제조하고, 투광막상의 위상반전막과 흡수막의 구조에 따른 투과율을 비교 평가하였다.
실시예8 내지 실시예10은 모두 흡수막 패턴을 산화질화니켈탄탈(NiTaON)로 구성하여 30㎚의 두께로 형성하였으며, 투광막의 경우 질화실리콘(SiN) 또는 실리콘을 구성 물질로 구조를 달리하여 각각 형성하였다.
상술된 실시예와 동일하게 CSM(Coherent Scattering Microscope) 장비를 이용하여 13.5㎚의 노광 파장에 대한 투과율을 측정하였다.
표 4는 실시예8 내지 실시예10에 개시된 포토마스크의 13.5㎚ 파장의 노광광에 대한 투과율을 나타낸 것이다.
실시예8 실시예9
흡수막
(NiTaON)		 두께 30nm
투과율 1.0%
위상반전막
(Mo)		 두께 20nm 14nm
위상반전량 185.1˚ 182.4˚
투광막
 두께 48nm
투과율 88.6%
표 4를 참조하면, 실시예8과 실시예9의 위상반전막은 각각 20nm, 14nm의 두께를 갖는 것을 확인하였으며 위상 변화는 각각 185.1˚, 182.4˚의 위상변화량을 갖는 것을 확인하여, 실시예 9가 바람직한 것을 알 수 있었다.
이상, 본 발명을 가장 바람직한 실시예를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는, 상기 실시예에 기재된 범위에 한정되지 않는다. 상기 실시예에 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하다는 것은 해당 기술분야의 일반적인 기술자라면 용이하게 알 수 있을 것이다. 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있다는 것이 특허 청구 범위의 기재로부터 분명하다.
100: 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크
102: 기판
102a : 기판 패턴
104: 투광막
105 : 위상반전막
105a : 위상반전막 패턴
106: 보조막
106a : 보조막 패턴
108: 흡수막
108a: 흡수막 패턴
110: 레지스트막
112: 마스크 프레임

Claims (19)

13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광이 투과되는 투광막;
상기 투광막의 상면에 배치되며, 상기 노광광을 흡수하는 흡수막 패턴; 및
상기 투광막의 하면 가장자리에 배치되며, 상기 투광막을 지지하는 마스크 프레임을 포함하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 1 항에 있어서,
상기 투광막은 단결정 실리콘(c-Si), 다결정 실리콘(p-Si) 또는 실리콘(Si)에 탄소(C), 질소(N) 중 하나 이상을 포함하는 실리콘(Si) 화합물로 구성되는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 2 항에 있어서,
상기 투광막의 물질 대비 경원소는 10 : 0 ∼ 2 : 8의 함유량 비를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 1 항에 있어서,
상기 투광막은 10㎚ ∼ 100㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 1 항에 있어서,
상기 투광막은 13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광에 대하여 75% ∼ 99.9%의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 1 항에 있어서,
상기 흡수막 패턴은 니켈(Ni), 탄탈(Ta), 구리(Cu), 아연(Zn), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In), 주석(Sn), 플래티늄(Pt), 금(Au), 텔루륨(Te), 팔라듐(Pd), 셀레늄(Se), 텅스텐(W), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 안티몬(Sb) 중 선택되는 1종 이상의 금속 물질을 포함하여 구성되거나, 상기 1종 이상의 금속 물질에 산소(O), 질소(N), 탄소(C), 붕소(B), 수소(H) 중 1 이상의 경원소 물질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 1 항에 있어서,
상기 흡수막 패턴은 니켈(Ni) 또는 인듐(In)을 필수적으로 포함하면서, 탄탈(Ta), 주석(Sn), 플래티늄(Pt) 중 선택되는 1종 이상의 추가 금속 물질을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 1 항에 있어서,
상기 흡수막 패턴은 30㎚ ∼ 70㎚의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 1 항에 있어서,
상기 흡수막 패턴은 13.5㎚ 파장의 노광광에 대하여 1.0% 이하의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 1 항에 있어서,
상기 마스크 프레임은 기판 패턴 및 보조막 패턴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 1 항에 있어서,
상기 투광막 및 흡수막 패턴 사이에 구비되는 위상반전막 패턴을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 11 항에 있어서,
상기 위상반전막 패턴은 몰리브덴(Mo), 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 바나듐(V), 코발트(Co), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 팔라듐(Pd), 아연(Zn), 크롬(Cr), 알루미늄(Sl), 망간(Mn), 카드뮴(Cd), 마그네슘(Mg), 리튬(Li), 셀렌(Se), 구리(Cu), 하프늄(Hf), 텅스텐(W), 실리콘(Si) 중 1종 이상의 금속 물질을 포함하여 구성되거나, 상기 금속물질에 실리콘(Si), 질소(N), 산소(O), 탄소(C) 중 1종 이상의 물질을 선택적으로 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 11 항에 있어서,
상기 위상반전막 패턴은 1nm ∼ 100nm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
제 11 항에 있어서,
상기 위상반전막 패턴은 170˚ ~ 190˚의 위상반전량을 가지고, 20% 이하의 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크.
극자외선을 이용한 투과형 포토마스크를 제조하는 방법으로서,
a) 기판의 상면에 투광막 및 하면에 보조막을 형성하는 단계;
b) 상기 투광막 상에 흡수막을 형성하는 단계;
c) 상기 흡수막 및 보조막 상에 레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
d) 상기 보조막 상에 형성된 레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 보조막을 식각하여 보조막 패턴을 형성하는 단계;
e) 상기 흡수막 상에 형성된 레지스트막 패턴을 식각마스크로 상기 흡수막을 식각하여 흡수막 패턴을 형성하는 단계;
f) 상기 기판 하면에 형성된 레지스트막 패턴 및 보조막 패턴을 식각마스크로 기판을 식각하여 기판 패턴을 형성하는 단계;
g) 상기 레지스트막 패턴들을 제거하는 단계; 를 포함하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크의 제조 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 흡수막을 형성하는 단계 전, 상기 투광막 상에 위상반전막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크의 제조 방법.
제 15 항에 있어서,
상기 투광막 및 보조막은 동일한 식각 특성을 갖는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 포토마스크의 제조 방법.
13.5㎚ 파장의 극자외선 노광광이 투과되는 투광막;
상기 투광막의 상면에 구비되며, 상기 노광광을 흡수하는 흡수막;
상기 흡수막의 상면에 구비된 레지스트막;
상기 투광막의 하면에 구비되며, 상기 투광막을 지지하는 기판;
상기 기판의 하면에 구비되며, 패터닝되어 상기 기판의 식각 마스크로 역할하는 보조막; 및
상기 보조막의 하면에 구비된 레지스트막;을
포함하는 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크.
제 18 항에 있어서,
상기 투광막 및 흡수막 패턴 사이에 구비되는 위상반전막을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크.
KR1020160165799A 2015-12-07 2016-12-07 극자외선을 이용한 투과형 블랭크마스크, 포토마스크 및 그의 제조 방법 KR20170067153A (ko)

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KR20210066015A (ko) * 2018-10-26 2021-06-04 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 극자외선 마스크 흡수체용 ta-cu 합금 재료

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