KR20230031473A - 크롬 및 니오븀을 함유한 하드마스크막을 구비한 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크 및 포토마스크 - Google Patents

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KR20230031473A
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우미경
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Abstract

EUV 리소그래피용 블랭크마스크는 기판상에 반사막, 캡핑막, 흡수막, 및 하드마스크막이 순차 적층된 구조를 갖는다. 하드마스크막은 크롬(Cr) 및 니오븀(Nb)를 포함하는 재질로 형성되어, 산소를 포함하지 않은 염소계 식각 가스만을 사용하여도 충분한 하드마스크막 식각 속도를 얻을 수 있다. 이에 따라 산소에 의하여 발생하는 레지스트막의 손상이 방지되고, 하드마스크막을 제거하는 공정에서 캡핑막이 산소 가스에 노출되지 않으므로 캡핑막의 손상이 방지된다.

Description

크롬 및 니오븀을 함유한 하드마스크막을 구비한 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크 및 포토마스크 {Blankmask and Photomask for EUV lithography with Hardmask containing Chrome and Niobium}
본 발명은 블랭크마스크(Blankmask) 및 포토마스크(Photomask)에 관한 것으로서, 하드마스크막을 구비한 EUV 용 블랭크마스크 및 이를 이용하여 제조되는 포토마스크에 관한 것이다.
최근 반도체 제조를 위한 리소그래피 기술은 ArF, ArFi MP(Multiple) Lithography 에서 EUV Lithography 기술로의 발전이 이루어지고 있다. EUV Lithography 기술은 13.5nm 의 노광파장을 사용함으로써 해상도(Resolution) 향상 및 공정 단순화가 가능하여, 10nm 급 이하 반도체 소자 제조용으로 각광받고 있는 기술이다.
한편, EUV Lithography 기술에 있어서, EUV 광은 모든 물질에 대해 잘 흡수되므로 기존의 KrF 또는 ArF 광을 사용한 포토 리소그래피와 같은 투과 광학계를 사용할 수 없다. 이 때문에, EUV 리소그래피에서는 반사 광학계를 이용한 반사형 포토마스크가 사용된다.
블랭크마스크는 상기 포토마스크의 원재료로서, 반사형 구조를 형성하기 위하여, 기판 상에 EUV 광을 반사하는 반사막, EUV 광을 흡수하는 흡수막의 2가지 박막을 포함하여 이루어진다. 포토마스크는 이러한 블랭크마스크의 흡수막을 패터닝함으로써 제작되며, 반사막의 반사율과 흡수막의 반사율의 명암비(Contrast) 차이를 이용하여 Wafer에 패턴을 형성하는 원리를 이용한다.
도 1 은 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크의 구조를 도시한 도면이다. 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크는, 기판(102), 기판(102) 상에 형성된 반사막(104), 반사막(104) 상에 형성된 캡핑막(105), 캡핑막(105) 상에 형성된 흡수막(106), 흡수막(106) 상에 형성된 하드마스크막(108), 및 하드마스크막(108) 상에 형성된 레지스트막(110)을 포함하여 구성된다.
반사막(104)은 Mo 재질의 층과 Si 재질의 층이 40 내지 60회 교번 적층된 다층 구조로 형성된다. 캡핑막(105)은 반사막(104)의 상부에 형성되어 반사막(104)을 보호하는 기능을 한다. 캡핑막(105)은 일반적으로 루테늄(Ru)을 포함하는 재1질로 형성되며, 흡수막(106)의 패터닝을 위한 식각 시 반사막(204)을 보호하는 기능을 한다. 흡수막(106)은 일반적으로 탄탈륨(Ta)을 포함하는 재질로 형성되고, 하드마스크막(108)은 일반적으로 크롬화합물, 예를 들어 크롬(Cr)에 질소(N), 산소(O) 등을 포함하는 재질로 형성된다. 흡수막(106)은 2층 이상의 구조를 가질 수 있으며, 이때 흡수막(106)의 최상층은 검사층으로 구성으로 구성되고 검사층 하부의 층은 흡수층으로 구성된다. 검사층은 제작 완료된 블랭크마스크를 검사광을 이용하여 검사하는 데에 사용되는 층으로서, 탄탈륨(Ta)에 산소(O)를 포함하는 재질로 형성됨으로써 193nm ArF 검사광의 파장에 대한 검사 감도를 증가시킨다.
포토마스크를 제작하기 위해서, 레지스트막(110)을 노광시켜 소정의 패턴을 형성한 후 이를 이용하여 하드마스크막(108)을 식각하여 패터닝하고, 패터닝된 하드마스크막(108)을 식각마스크로 사용하여 흡수막(106)을 패터닝한다.
이러한 공정을 위하여 하드마스크막(108)과 흡수막(104)의 최상층(검사층)은 서로 상이한 식각 가스에 의해 식각되도록 구성된다. 구체적으로, 크롬계 하드마스크막(108)의 식각 및 제거 공정에서는 염소(Cl2)계 가스와 산소(O2)계 가스가 포함된 식각 가스가 사용된다. 흡수막(106)의 최상층(검사층)의 식각 공정에서는 불소(F)계 식각 가스가 사용되고, 흡수막(106)의 최상층 하부의 층(흡수층)의 식각 공정에서는 산소(O2)를 포함하지 않는 염소(Cl2)계 식각 가스가 사용된다. 따라서, 흡수막(106) 식각 시 그 상부의 하드마스크막(108)은 식각되지 않고, 하드마스크막 제거를 위해 별도로 염소(Cl2) 및 산소(O2)를 포함한 가스를 이용하여 제거하는 공정을 추가적으로 가지는 문제점을 가진다. 또한 하드마스막 제거 공정에서 사용되는 염소(Cl2) 및 산소(O2) 가스는 루테늄(Ru) 계열의 캡핑막(Capping-layer)의 산화를 발생시켜, 반사율을 감소시키는 문제점을 발생시킨다.
또한, 크롬계 하드마스크막(108)은 산소를 포함한 염소계 식각 가스를 사용하는 식각 공정이 필요하며, 이때 산소를 포함하지 않는 염소계 식각 가스에 의한 식각 공정에 비하여 레지스트막(110)의 두께 손상이 크다. 이에 따라, 해상도(Resolution) 향상을 위해 필요한 레지스트막(110)의 박막화가 제한되는 문제점을 가진다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 흡수막과 하드마스크막을 구비한 EUV 용 블랭크마스크를 이용하여 포토마스크를 제작하는 공정에서 산소를 포함하지 않은 식각 가스를 이용하여 하드마스크막의 식각이 가능하도록 함으로써, 레지스트막의 박막화가 가능하고 이에 따른 고해상도 구현이 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 하드마스크막이 산소를 포함하지 않는 식각 가스에 의해 식각 가능하게 하고 또한 흡수막 식각 시 하드마스크막이 제거되도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 산소가 포함된 식각 가스 사용 시 발생하는 루테늄(Ru)계의 캡핑막의 데미지(damage)를 최소화하여 높은 이미지 콘트라스트(image contrast)를 구현하는 것이다.
본 발명에 따른 EUV 리소그래피용 블랭크마스크는, 기판; 상기 기판 상에 형성된 반사막; 상기 반사막 상에 형성되는 캡핑막; 상기 캡핑막 상에 형성되는 흡수막; 및 상기 흡수막 상에 형성되며 Cr 및 Nb 를 포함하는 하드마스크막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하드마스크막은 Cr : Nb = 1 : 9 ~ 9 : 1 의 at% 비율로 함유하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 Cr : Nb = 3 : 7 ~ 7 : 3 의 at% 비율로 함유한다.
상기 하드마스크막은 C, O, N 중 하나 이상의 경원소 물질을 더 포함할 수 있다. 이때 상기 하드마스크막은 0~50at% 의 상기 경원소 물질을 포함하며, 더욱 구체적으로는 C 0~50at%, O 0~50at%, 및 N 0~50at% 를 포함한다.
바람직하게는, 상기 하드마스크막은 Cr 30~60at%, Nb 20~40at%, C 0~10at%, O 0~20at%, N 0~20at% 을 포함하여 구성된다.
상기 흡수막은 최상부가 불소계 식각 가스에 의해 식각된다.
상기 흡수막은 2층 이상의 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 흡수막은 상기 캡핑막 상부의 흡수층 및 상기 흡수층 상부에 형성되는 검사층을 포함하며, 상기 검사층은 불소계 가스에 의해 식각되고 상기 흡수층은 염소계 가스에 의해 식각된다. 바람직한 일 예로서, 상기 검사층은 탄탈륨(Ta) 및 산소(O)를 포함하고, 상기 흡수층은 탄탈륨(Ta)을 포함하고 산소(O)를 포함하지 않는다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기와 같은 구성의 블랭크마스크를 이용하여 제작된 포토마스크가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, a) 기판 상에 반사막, 캡핑막, 흡수층, 검사층, 하드마스크막, 및 레지스트막을 순차 형성하여 블랭크마스크를 제작하는 단계로서, 상기 흡수층은 탄탈륨(Ta)을 포함하되 산소(O)를 미포함하고, 상기 검사층은 탄탈륨(Ta) 및 산소(O)를 포함하고, 상기 하드마스크막은 크롬(Cr) 및 니오븀(Nb)을 포함하는, 상기 블랭크마스크 제작 단계; b) 상기 레지스트막을 패터닝하는 단계; c) 패터닝된 상기 레지스트막을 식각마스크로 사용하여, 산소(O)를 포함하지 않는 염소계 식각 가스를 이용하여 상기 하드마스크막을 패터닝하는 단계; d) 패터닝된 상기 하드마스크막을 식각마스크로 사용하여, 불소계 식각 가스를 이용하여 상기 검사층을 패터닝하는 단계; 및 e) 상기 하드마스크막과 상기 검사층을 식각마스크로 사용하여, 산소(O)를 포함하지 않는 염소계 식각 가스를 이용하여 상기 흡수층을 패터닝함과 동시에 상기 하드마스크막을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 포토마스크 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 흡수막과 하드마스크막을 구비한 EUV 용 블랭크마스크를 이용하여 포토마스크를 제작하는 공정에서 산소를 포함하지 않은 염소계 식각 가스만을 사용하여도 충분한 하드마스크막 식각 속도를 얻을 수 있다.
이에 따라 산소에 의하여 발생하는 레지스트막의 손상이 방지되므로, 레지스트막의 박막화가 가능하다. 예컨대 레지스트막을 40nm 이하의 두께를 갖도록 구성하여도 하드마스크막의 식각에 충분한 두께를 확보할 수 있고, 따라서 하드마스크막의 패턴 정밀도 향상을 통해 결과적으로 흡수막의 패턴 정밀도 향상을 가져올 수 있다. 또한, 예컨대 종래와 동일한 60nm 정도의 두께를 갖는 레지스트막을 형성하여도 레지스트막의 손상이 적으므로 하드마스크막을 오버에칭(over-etching)하는 것이 가능하다. 따라서, 레지스트막을 종래보다 더 두껍게 하지 않더라도 오버에칭에 의한 패턴 정밀도 향상 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하드마스크막을 제거하는 공정에서 캡핑막이 산소 가스에 노출되지 않으므로, 캡핑막의 손상에 의한 반사율 저하가 방지되고 이에 따라 이미지 콘트라스트가 개선된다.
도 1 은 종래의 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크의 박막 구조를 도시한 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크의 박막 구조를 도시한 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 기술한다.
본 발명의 블랭크마스크는 바이너리형 블랭크마스크는 물론이고 위상반전 블랭크마스크를 포함한다. 바이너리형 블랭크마스크에서는 흡수막이 EUV 노광광을 흡수하는 기능을 하며 위상반전 블랭크마스크에서는 흡수막이 노광광의 위상을 반전시켜 상쇄간섭시킨다. 이로 인하여 EUV 용 반사형 블랭크마스크에서는, 바이너리형 블랭크마스크의 경우 패터닝되는 박막을 일반적으로 흡수막으로 지칭하고 위상반전 블랭크마스크에서는 패터닝되는 박막을 위상반전막 또는 흡수막으로 지칭한다. 그러나 본 발명은 바이너리형 블랭크마스크와 위상반전 블랭크마스크를 모두 포함하므로, 본 발명에서 '흡수막'은 바이너리형 블랭크마스크에서의 흡수막은 물론이고 위상반전 블랭크마스크에서의 위상반전막을 통칭하는 용어로서 사용되었다. 다만, 본 발명에 대한 설명을 명확하게 하기 위하여 도 2 의 실시예에서는 바이너리형 블랭크마스크를 예시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크의 박막 구조를 도시한 도면이다. 본 발명에 따른 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크는 기판(202), 기판(202) 상에 형성된 반사막(204), 반사막(204) 상에 형성된 캡핑막(205), 캡핑막(205) 상에 형성된 흡수막(206), 흡수막(206) 상에 형성된 하드마스크막(208), 및 하드마스크막(208) 상에 형성된 레지스트막(210)을 포함하여 구성된다. 또한 본 발명의 블랭크마스크는, 기판(202)의 후면에 형성된 도전막(도시되지 않음)과 같은 추가의 박막을 구비할 수 있다.
기판(202)은 EUV 노광광을 이용하는 반사형 블랭크마스크용 글래스 기판으로서 적합하도록 노광 시의 열에 의한 패턴의 변형 및 스트레스를 방지하기 위해 0±1.0×10-7/℃ 범위 내의 저 열팽창 계수를 가지며, 바람직하게는 0±0.3×10-7/℃ 범위 내의 저 열팽창 계수를 갖는 LTEM(Low Thermal Expansion Material) 기판으로 구성된다. 기판(202)의 소재로서는 SiO2-TiO2 계 유리, 다성분계 유리 세라믹 등을 이용할 수 있다.
기판(202)은 노광 시 반사광의 패턴 위치 에러(Pattern Position Error)를 제어하기 위하여 낮은 수치의 평탄도(Flatness)가 요구된다. 평탄도는 TIR(Total Indicated Reading) 값으로 표현되고, 기판(202)은 낮은 TIR 값을 갖는 것이 바람직하다. 기판(202)의 평탄도는 132mm2 영역 또는 142mm2 영역에서 100㎚ 이하, 바람직하게는 50㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 30nm 이하이다.
반사막(204)은 EUV 노광광을 반사하는 기능을 가지며, 각 층의 굴절률이 상이한 다층막 구조를 갖는다. 구체적으로는, 반사막(204)은 Mo 재질의 층과 Si 재질의 층을 교대로 40~60 층 적층하여 형성한다. 반사막(204)의 최상부층은 반사막(204)의 산화를 방지하기 위하여 Si 재질의 보호막으로 구성되는 것이 바람직하다.
반사막(204)은 이미지 감도(Image Contrast)를 좋게 하기 위하여 13.5㎚ 파장에 대한 높은 반사율이 요구되는데, 이러한 다층 반사막의 반사 강도(Reflection Intensity)는 노광광의 입사 각도 및 각 층의 두께에 따라 달라지게 된다. 예를 들어, 노광광의 입사 각도가 5~6˚일 경우, Mo 층 및 Si 층이 각각 2.8㎚, 4.2㎚의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
반사막(204)은 13.5㎚ 의 EUV 노광광에 대하여 60% 이상, 바람직하게는 64% 이상의 반사율을 갖는 것이 바람직하다.
반사막(204)의 표면 평탄도를 TIR(Total Indicated Reading)로 정의할 때 TIR 은 1,000㎚ 이하, 바람직하게는 500㎚ 이하, 더욱 바람직하게는 300㎚ 이하의 값을 갖는다. 반사막(204)의 표면 TIR 이 높은 경우 EUV 노광광이 반사되는 위치의 에러를 유발하며, 위치 에러가 클수록 패턴 위치 에러(Pattern Position Error)가 커진다.
반사막(204)은 EUV 노광광에 대한 난반사를 억제하기 위하여 0.5㎚RMS 이하, 바람직하게는 0.3㎚RMS 이하, 더욱 바람직하게는 0.1㎚RMS 이하의 표면 거칠기(Surface Roughness) 값을 갖는다.
캡핑막(205)은 반사막(204)의 산화막 형성을 방지하여 반사막(204)의 EUV 노광광에 대한 반사율을 유지하고, 흡수막(206) 패터닝 진행 시 반사막(204)을 보호한다. 바람직한 예로서, 캡핑막(205)은 루테늄(Ru)을 포함하는 재질로 형성된다. 캡핑막(205)은 2~5nm 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 캡핑막(205)의 두께가 2nm 이하일 경우 캡핑막(205)으로서의 기능을 발휘하기 어려우며, 5nm 이상일 경우 EUV 노광광에 대한 반사율이 저하되는 문제가 있다.
흡수막(206)은 블랭크마스크를 포토마스크로 제작하는 공정에서 패터닝되며, 패터닝에 의해 제거된 부분에서 캡핑막(205)을 노출시킨다. 흡수막(206)은 노광광을 흡수하며 이에 따라 노광광은 반사막(204)에 의해 반사되는 부분과 흡수막(206)에 의해 흡수되는 부분으로 나뉘어 웨이퍼 상에 조사된다.
흡수막(206)은 노광광을 흡수하는 물질로 형성되며, 이러한 물질로서 탄탈륨(Ta)이 기본 재질로 사용된다. 흡수막(206)은 Ta 와 함께 추가의 금속, 예컨대 몰리브데늄(Mo) 또는 티타늄(Ti) 등의 금속을 포함할 수 있다. 또한 흡수막(206)은 Ta 와 함께 붕소(B), 산소(O), 질소(N) 중 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다. 탄탈륨(Ta)은 염소계 가스에 의해 식각되는 성질을 가지며, 탄탈륨(Ta)에 산소(O)가 추가로 포함될 경우 불소계 가스에 의해 식각되는 성질을 갖는다.
흡수막(206)은 단층 구조를 가질 수 있다. 흡수막(206)이 단층 구조인 경우, 흡수막(206)은 최상부가 불소계 식각 가스에 의해 식각되는 재질로 형성되는 연속막으로 구성된다.
흡수막(206)은 2층 이상의 구조를 가질 수도 있다. 도 2 의 실시예에서 흡수막은 2층 구조로 구성되어 있으며, 구체적으로는 흡수막(206)의 하층은 흡수층(206a)으로 구성되고 상층은 검사층(206b)으로 구성된다. 흡수층(206a)는 EUV 노광광을 흡수하는 기능을 하고, 검사층(206b)은 제작 완료된 블랭크마스크를 193nm ArF 검사광을 이용하여 검사하는 데에 사용된다.
검사층(206b)은 193nm 검사광에 의한 반사율 저감을 위해 산소를 포함하는 재질로 형성된다. 예컨대 검사층(206b)은 TaO, TaBO, TaON, TaBON 으로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이 Ta 는 O 를 포함할 경우 불소계 가스에 의해 식각되므로, 검사층(206b)은 불소계 식각 가스에 의해 식각된다. 후술되는 바와 같이 하드마스크막(208)은 염소계 가스에 의해 식각되며, 이에 따라 검사층(206b)은 하드마스크막(208)에 대해 식각선택비를 갖는다. 검사층(206b)은 검사 기능을 위한 최소한의 두께 예컨대 5nm 의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
흡수층(206a)은 13.5nm 파장의 노광광 흡수하는 기능을 한다. 흡수층(206a)은 탄탈륨(Ta)을 포함하되 산소를 포함하지 않도록 함으로써 염소계 가스에 의해 식각되도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대 흡수층(206a)은 TaB, TaBN 으로 형성될 수 있다. 흡수층(206a)은 염소계 가스에 의해 식각되므로 검사층(206b)에 대해 식각선택비를 가진다. 또한, 흡수층(206a)은 하드마스크막(208)과 동일한 식각 가스에 의해 식각되며, 이에 따라 흡수층(206a)의 패터닝을 위한 식각 시 하드마스크막(208)이 식각에 의해 제거된다.
하드마스크막(208)은 그 하부의 검사층(206a)을 패터닝하기 위한 식각 마스크의 기능을 한다. 이를 위하여, 하드마스크막(208)은 검사층(206a)에 대해 식각 선택비를 갖는 물질로 구성되며, 구체적으로는 하드마스크막(208)은 염소(Cl2)계 식각 가스에 의해 식각되는 물질로 구성된다. 나아가 하드마스크막(208)은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 산소가 포함되지 않은 염소계 식각 가스에 의해 식각되는 물질로 구성되어야 한다. 본 발명에서는 상기의 문제점들을 해결하는 물질로서 크롬(Cr) 및 니오븀(Nb)를 포함하는 물질을 제시한다. 본 발명의 발명자는, 크롬(Cr)에 니오븀(Nb)을 혼합할 경우 하드마스크막(208)이 산소(O2)를 포함하지 않는 염소(Cl2)계 식각 가스에 의해 식각 가능하다는 것을 발견하였다.
구체적으로, 하드마스크막(208)은 Cr : Nb = 1 : 9 ~ 9 : 1 의 at% 비율로 함유하도록 구성되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 Cr : Nb = 3 : 7 ~ 7 : 3 의 at% 비율로 함유하도록 구성되는 것이 바람직하다. Nb 의 함유량이 이러한 비율보다 낮은 경우에는 산소 미포함 염소계 가스에 의한 식각 속도가 상대적으로 느려서 레지스트막(210)의 박막화가 어려우며, Nb 의 함유량이 이 비율보다 높은 경우에는 레지스트막(210)과의 접착력이 떨어지는 문제점이 발생한다.
하드마스크막(208)은 C, O, N 중 하나 이상의 경원소 물질을 더 포함할 수 있다. 이때, 경원소 물질은 0~50at% 의 함유량을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 하드마스크막(208)은 탄소(C) 0~30at%, 산소(O) 0~50at%, 및 질소(N) 0~50at% 를 포함하여 구성될 수 있다. 바람직한 일 예로서, 하드마스크막(208)은 CrNbCON 으로 구성되며, 이 경우 Cr 30~60at%, Nb 20~40at%, C 0~10at%, O 0~20at%, N 0~20at% 의 조성을 갖는다.
레지스트막(210)은 화학증폭형 레지스트(CAR: Chemically Amplified Resist)로 구성된다. 본 발명에서 레지스트막(210)은 30~60㎚ 의 두께를 가질 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 블랭크마스크를 이용하여 포토마스크를 제작하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 기판(202) 상에 반사막(204), 캡핑막(205), 흡수층(206a), 검사층(206b), 하드마스크막(208), 및 레지스트막(210)을 순차 형성한다. 레지스트막(210)을 노광시켜 패터닝한 후, 패터닝된 레지스트막(210)을 식각마스크로 사용하여 하드마스크막(208)을 패터닝한다. 이때 하드마스크막(208)의 식각 공정에는 산소가 포함되지 않은 염소계 가스, 예컨대 Cl2 또는 BCl3 가 사용된다.
하드마스크막(208)의 패터닝이 완료된 후 레지스트막(210)을 제거한다. 레지스트막(210)은 별도의 제거 공정 없이 하드마스크막(208)의 오버에칭에 의해 제거될 수 있도 있다. 레지스트막(210)이 제거된 후 하드마스크막(208)을 식각마스크로 사용하여 검사층(206b)을 식각하여 패터닝한다. 검사층(206b)의 패터닝에는 불소계 식각 가스, 예컨대 SF6 가 사용된다.
검사층(206b)의 패터닝이 완료된 후, 하드마스크막(208)과 검사층(206b)을 식각마스크로 사용하여 흡수층(206a)을 패터닝한다. 이때 흡수층(206a)의 식각 공정에는 산소가 포함되지 않은 염소계 가스, 예컨대 Cl2 및/또는 BCl3 가 사용된다. 흡수층(206a)이 식각되는 동안, 하드마스크막(208)의 패턴은 흡수층(206a)을 식각하는 식각 가스에 의해 제거된다.
이와 같은 공정에 의하여 본 발명의 블랭크마스크를 이용한 포토마스크 제작 공정이 완료된다.
이러한 본 발명에 따르면, 흡수막과 하드마스크막을 구비한 EUV 용 블랭크마스크를 이용하여 포토마스크를 제작하는 공정에서 산소를 포함하지 않은 염소계 식각 가스만을 사용하여도 충분한 하드마스크막(208) 식각 속도를 얻을 수 있다. 종래 기술에서 CrCON 재질의 하드마스크막(208)을 산소 포함 염소 가스로 식각할 때에 비하여, 본 발명의 CrNbCON 재질의 하드마스크막(208)을 산소 미포함 염소 가스로 식각할 때, 식각 속도가 1.2~2.0배 정도로 향상됨이 확인되었다.
본 발명에 의하면 산소 가스에 의하여 발생하는 레지스트막(210)의 손상이 방지되므로 레지스트막(210)의 박막화가 가능하다. 종래의 Cr 만을 포함하는 하드마스크막(208)을 산소 포함 염소 가스로 식각할 경우에는, 산소에 의한 레지스트막(210)의 손상을 고려하여 레지스트막(210)의 두께를 충분한 두께, 예컨대 적어도 80nm 이상으로 설정하여야 한다. 그러나, 본 발명에서는 산소 미포함 식각 가스를 이용하므로 레지스트막(210)의 손상이 현저하게 줄어들게 되고, 따라서 레지스트막(210)의 두께를 60nm 이하로 설정하여도 하드마스크막(208)의 식각에 충분한 두께를 확보할 수 있다. 나아가, 종래에는 하드마스크막(208)을 오버에칭하여 패턴 정밀도를 향상하고자 하는 경우 레지스트막(210)의 손상을 고려하여 예컨대 100nm 정도의 두꺼운 두께로 형성하여야 하나, 본 발명에서는 종래와 동일한 60nm 정도의 두께 또는 종래보다 적은 50nm 의 두께로 형성하는 경우에도 하드마스크막(208)을 오버에칭(over-etching)하는 것이 가능하다. 따라서, 레지스트막(210)을 박막화하면서도 오버에칭에 의한 패턴 정밀도 향상을 가져올 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 하드마스크막(208)을 제거하는 공정에서 캡핑막(205)이 산소 가스에 노출되지 않으므로, 캡핑막(205)의 손상에 의한 반사율 저하가 방지된다.
또한, 본 발명에 따르면 하드마스크막(208)이 흡수층(206a) 식각 시 동시에 제거되므로, 하드마스크막(208) 제거를 위한 추가의 공정이 필요하지 않다는 장점이 있다.
이상에서는, 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 가진자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 형성된 반사막;
    상기 반사막 상에 형성되는 캡핑막;
    상기 캡핑막 상에 형성되는 흡수막; 및
    상기 흡수막 상에 형성되며 Cr 및 Nb 를 포함하는 하드마스크막;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 Cr : Nb = 1 : 9 ~ 9 : 1 의 at% 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 Cr : Nb = 3 : 7 ~ 7 : 3 의 at% 비율로 함유하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 C, O, N 중 하나 이상의 경원소 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 0~50at% 의 상기 경원소 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 C 0~50at%, O 0~50at%, 및 N 0~50at% 를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 하드마스크막은 Cr 30~60at%, Nb 20~40at%, C 0~10at%, O 0~20at%, N 0~20at% 을 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수막은 최상부가 불소계 식각 가스에 의해 식각되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수막은 2층 이상의 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 흡수막은 상기 캡핑막 상부의 흡수층 및 상기 흡수층 상부에 형성되는 검사층을 포함하며,
    상기 검사층은 불소계 가스에 의해 식각되고 상기 흡수층은 염소계 가스에 의해 식각되는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 검사층은 탄탈륨(Ta) 및 산소(O)를 포함하고,
    상기 흡수층은 탄탈륨(Ta)을 포함하고 산소(O)를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크.
  12. 제 1 항의 극자외선 리소그래피용 블랭크마스크를 이용하여 제작된 포토마스크.
  13. a) 기판 상에 반사막, 캡핑막, 흡수층, 검사층, 하드마스크막, 및 레지스트막을 순차 형성하여 블랭크마스크를 제작하는 단계로서, 상기 흡수층은 탄탈륨(Ta)을 포함하되 산소(O)를 미포함하고, 상기 검사층은 탄탈륨(Ta) 및 산소(O)를 포함하고, 상기 하드마스크막은 크롬(Cr) 및 니오븀(Nb)을 포함하는, 상기 블랭크마스크 제작 단계;
    b) 상기 레지스트막을 패터닝하는 단계;
    c) 패터닝된 상기 레지스트막을 식각마스크로 사용하여, 산소(O)를 포함하지 않는 염소계 식각 가스를 이용하여 상기 하드마스크막을 패터닝하는 단계;
    d) 패터닝된 상기 하드마스크막을 식각마스크로 사용하여, 불소계 식각 가스를 이용하여 상기 검사층을 패터닝하는 단계; 및
    e) 상기 하드마스크막과 상기 검사층을 식각마스크로 사용하여, 산소(O)를 포함하지 않는 염소계 식각 가스를 이용하여 상기 흡수층을 패터닝함과 동시에 상기 하드마스크막을 제거하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 극자외선 리소그래피용 포토마스크 제조 방법.
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