KR20090087153A - Half-tone phase shift blankmask, photomask and it's manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 포토리소그래피(Photo-lithography) 공정에서 고정밀도의 최소선폭(Critical Dimension; CD) 구현이 가능한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크(Half-tone Phase Shift Blankmask)에 관한 것으로서, 특히 90nm 급 이하의 최소 선폭을 구현할 수 있는 ArF (193nm) 리소그래피 및 ArF 액침(Immersion) 리소그래피에 적용할 수 있는 적절한 하프톤형 위상반전 반전마스크 및 그 소재가 되는 블랭크 마스크에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a half-tone phase shift blank mask capable of realizing a high precision critical dimension (CD) in a semiconductor photo-lithography process. The present invention relates to an appropriate halftone phase inversion mask and a blank mask of the material, which can be applied to ArF (193 nm) lithography and ArF immersion lithography that can realize a minimum line width.
반도체 집적회로의 고집적화로 인해 반도체 제조사의 핵심 공정인 포토 리소그래피 기술의 중요성이 점점 부각되고 있다. Due to the high integration of semiconductor integrated circuits, the importance of photolithography technology, which is a core process of semiconductor manufacturers, is becoming increasingly important.
이러한 포토 리소그래피 기술은 패턴 공정의 해상도(Resolution) 향상을 위해 436nm의 g-line, 365nm의 i-line, 248nm의 KrF, 193nm의 ArF로 노광파장의 단파장화가 이루어져 왔다. The photolithography technology has shortened the exposure wavelength with 436 nm g-line, 365 nm i-line, 248 nm KrF, and 193 nm ArF to improve the resolution of the pattern process.
그러나 이러한 노광파장의 단파장화는 해상도 향상에는 크게 기여하였으나, 초점심도(Depth of Focus; DoF)에는 나쁜 영향을 주어, 렌즈를 비롯한 광학시스템 의 설계에 대해 많은 부담이 증대되는 문제점을 가져왔다.However, shortening the exposure wavelength greatly contributed to the improvement of the resolution, but adversely affects the depth of focus (DoF), causing a lot of burden on the design of the optical system including the lens.
이에 따라, 상기 문제점을 해결하기 위해, 반투과부인 위상반전막을 이용하여, 투과부를 통과하는 노광광의 위상을 변형함으로서 해상도와 초점심도를 동시에 향상시키는 위상반전 마스크가 개발되었다.Accordingly, in order to solve the above problems, a phase inversion mask has been developed that simultaneously improves the resolution and the depth of focus by modifying the phase of the exposure light passing through the transmission part by using the phase inversion film as the transflective portion.
위상반전막은 라인 앤 스페이스(Line & Space) 패턴에 유용한 레빈스형 위상반전막과 고립패턴이나 콘택홀(Contact Hole)에 유효한 하프톤형 위상반전막이 있으며, 이러한 하프톤 위상반전막은 공정상의 단순화 및 CD 제어를 용이하게 하기 위해 단일막의 몰리브데늄 실리사이드(MoSi) 계열의 MoSiN, MoSiO, MoSiON, MoSiCON이 개발되어 6% ArF용 위상반전막으로 현재 사용되고 있다.The phase inversion film includes a reversal phase inversion film useful for line and space patterns, and a halftone phase inversion film effective for isolation patterns or contact holes. To facilitate control, MoSiN, MoSiO, MoSiON, and MoSiCON, a single layer of molybdenum silicide (MoSi) series, have been developed and are currently being used as phase inversion films for 6% ArF.
그러나, 현재의 단일막 몰리브데늄 실리사이드 물질은 기판의 주성분인 SiO2와 동일한 실리사이드계열의 물질을 사용함으로 인해 건식 식각(Dry Etch)시 기판과의 식각 제어가 힘들어져 기판의 손상(Damage)을 일으키는 문제점을 가지고 있다. However, current single-layer molybdenum silicide material uses the same silicide-based material as SiO 2 , the main component of the substrate, which makes it difficult to control etching with the substrate during dry etching, thereby preventing damage to the substrate. It has a problem that causes it.
그리고, 단일막 몰리브데늄 실리사이드 물질은 포토마스크의 세정과정에서 사용하는 Standard Cleaning 1(SC 1)에 포함된 암모니아에 취약한 결과를 나타내어, 반복적인 세정과정을 적용 시 위상반전막의 두께 변화로 인해 소정의 투과율과 위상량을 벗어나 사용할 수 없게 되는 단점을 가지고 있다.In addition, the single-layer molybdenum silicide material is vulnerable to ammonia contained in Standard Cleaning 1 (SC 1) used in the cleaning process of the photomask, and the predetermined thickness is changed due to the change of the thickness of the phase inversion film when the repeated cleaning process is applied. It has a disadvantage that it cannot be used beyond the transmittance and phase amount of.
이로 인해, 현재의 단일막 몰리브데늄 실리사이드 물질은 취약한 내화학성 특성으로 인해 세정과정에서 사용되는 황산 및 암모니아 성분이 다 제거되지 못하여 193nm의 ArF 이하의 노광에너지를 지속적으로 조사시 표면에 성장성 결함이 발생하는 문제점을 나타내고 있다.As a result, current single-layer molybdenum silicide materials cannot remove all sulfuric acid and ammonia components used in the cleaning process due to their weak chemical resistance characteristics, and growth defects on the surface are continuously observed when the exposure energy of 193 nm or below ArF is continuously irradiated. It shows the problem that occurs.
상기의 문제점 외에도 90nm 급 이하 고정밀도 CD 구현을 위해서는 박막의 접합력(Adhesion) 및 패턴(Pattern)의 정교함을 위해 Low Stress, Defect Free, Roughness, 전도도 등이 점점 더 미세화 및 정교화되고 있다. In addition to the above problems, low stress, defect free, roughness, conductivity, and the like are increasingly being refined and refined to achieve high precision CD of 90 nm or less in order to refine the adhesion and pattern of the thin film.
본 발명은 상기의 문제점들을 해결하고자 ArF 이하의 노광파장에 적용하는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조에 있어서, 단일막 및/또는 2층 이상의 구조로 형성된 하프톤형 위상 반전 블랭크 마스크 제조 방법을 제공하며, 특히 DC-RF Coupled 스퍼터링 방법을 통하여, 박막의 밀도(Density), 내화학성, 균일도(Uniformity), 성장성 결함(Haze), 표면 거칠기(Roughness), Stress, LER, 결함(Particle) 등을 개선할 수 있는 방법을 통해 고품질의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 제공하는 것이다.The present invention provides a method for manufacturing a halftone phase inversion blank mask formed of a single film and / or two or more layers in the manufacture of a halftone phase inversion blank mask applied to an exposure wavelength below ArF in order to solve the above problems. In particular, through the DC-RF coupled sputtering method, the density, chemical resistance, uniformity, growth defects (Haze), surface roughness (Roughness), stress, LER, and defects of the thin film can be improved. One way is to provide a high quality halftone phase inversion blank mask.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조방법의 특징은 투명기판 상에 반투과부의 위상반전막을 가지며, 상기 위상반전막은 제1위상반전막 단독 및/또는 제2위상반전막으로 구성되며, 그 위에 차광막과 반사방지막이 순차적으로 증착된 후 레지스트막이 형성된 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a characteristic of the method for manufacturing a halftone phase inversion blank mask according to the present invention has a phase inversion film of a semi-transmissive portion on a transparent substrate, and the phase inversion film is the first phase inversion film alone and / or the second phase. It is composed of an inverted film, characterized in that the light-shielding film and the anti-reflection film is sequentially deposited thereon and a halftone phase inversion blank mask formed with a resist film.
특히 상기 본 발명에 따른 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조공정의 경우, a1) 투명기판 상에 위상반전막을 형성하는 단계 ; b1) 상기 a1) 단계에서 형성된 위상반전막 위에 차광막을 형성하는 단계; c1) 상기 b1) 단계에서 형성된 차광막 상에 반사방지막을 형성하는 단계; d1) 상기 c1) 단계에서 형성된 반사방지막 상에 레지스트막을 형성하여 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크를 제조하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.In particular, in the case of the halftone phase inversion blank mask manufacturing process according to the present invention, a1) forming a phase inversion film on a transparent substrate; b1) forming a light shielding film on the phase inversion film formed in step a1); c1) forming an anti-reflection film on the light shielding film formed in step b1); d1) forming a resist film on the anti-reflection film formed in step c1) to manufacture a halftone phase inversion blank mask.
상기 제조 과정에 있어서, 필요시 순차적으로 적층되는 위상반전막은 1층 이상의 위상반전막으로 구성될 수 있으며, 위상반전막의 성정성 결함을 저감하며, 내화학성을 개선하고, 노광파장에서의 30% 이하의 반사율 제어를 위해 상부 또는 그 계면 또는 하부에 1층 이상의 층을 형성할 수 있다.In the manufacturing process, the phase inversion film sequentially stacked if necessary, may be composed of one or more phase inversion film, to reduce the defects of the crystalline of the phase inversion film, improve the chemical resistance, 30% or less in the exposure wavelength It is possible to form one or more layers on the top or at the interface or the bottom of the reflectance control of.
상기 a1) 단계에서 투명기판은 합성 석영 (Synthetic Quartz), 불화칼슘 (CaF2) 및 불소도핑석영 (F-Doped Quartz) 중에서 선택된 투명 기판인 것을 특징으로 한다. In the step a1), the transparent substrate is a transparent substrate selected from synthetic quartz, calcium fluoride (CaF2), and fluorine-doped quartz (F-Doped Quartz).
상기 a1) 단계에서 투명기판의 평탄도는 0.3㎛ 이하이며 중심선 평균 조도는 0.3nmRa 이하인 것을 특징으로 한다.In the step a1), the flatness of the transparent substrate is 0.3 μm or less and the center line average roughness is 0.3 nm Ra or less.
상기 a1) 단계에서 투명기판에 노광 파장의 에너지를 조사하였을시 투과율 변화가 0.5% 이내인 것을 특징으로 한다.When the energy of the exposure wavelength is irradiated on the transparent substrate in step a1), the transmittance change is within 0.5%.
일반적으로 투명기판의 투과율은 노광파장에서 88% 이상의 투과율을 가지고 있다. In general, the transparent substrate has a transmittance of 88% or more in the exposure wavelength.
그러나, 기판의 제품생산 단계 및/또는 투명기판의 제조공정에서 발생하는 결함으로 인해 블랭크 마스크의 패터닝 공정 후의 완성된 포토마스크(Photomask)를 이용하여 웨이퍼(Wafer)에 전사시, 노광파장의 에너지에 의해 투명기판부의 투과율이 변하여 원하지 않는 결함을 발생시키는 문제점을 가진다. However, due to defects occurring in the production stage of the substrate and / or the manufacturing process of the transparent substrate, the energy of the exposure wavelength is transferred to the wafer using the completed photomask after the patterning process of the blank mask. This causes a problem in that the transmittance of the transparent substrate portion is changed to cause unwanted defects.
따라서, 이러한 투과율 변동에 의한 결함(Defect)을 방지하기 위해서는 투명기판이 노광에너지에 대해 내광성이 우수한 투명기판을 사용해야 하며, 특히 노광 광에 대해 반복적인 에너지 조사에 의한 투과율 변화가 0.5% 이내인 것을 사용해야 결함을 방지할 수 있다.Therefore, in order to prevent defects caused by fluctuations in the transmittance, the transparent substrate should use a transparent substrate having excellent light resistance to exposure energy, and in particular, the change in transmittance due to repeated energy irradiation with respect to exposure light is within 0.5%. Should be used to prevent defects.
상기 a1) 단계에서 투명기판을 액침(Immersion) 노광 리소그래피에 적용시 발생하는 복굴절률(Birefringence)이 3nm/6.35mm 이하이며, 6×6×0.25inch 크기의 면적인 152×152 cm 영역에서의 복굴절 변화 범위(Range)가 3nm/(152×152cm) 이하인 것을 특징으로 한다.The birefringence generated when applying the transparent substrate to the immersion lithography in step a1) is 3 nm / 6.35 mm or less, and the birefringence in the area of 152 × 152 cm with a size of 6 × 6 × 0.25 inch The change range (Range) is characterized in that 3nm / (152 × 152cm) or less.
액침 노광 기술에서 사용되는 투명기판은 그 자체가 가지고 있는 복굴절률로 인해 CD Error를 유발하게 된다. 이러한 문제는 기존의 진공 리소그래피에서 적용하는 365nm의 i-line 및 248nm의 KrF등의 개구수(Numerical Aperture; NA)가 액침 노광 기술의 NA 보다 작기 때문이며, 또한 이때 구현하고자 하는 CD Size가 복굴절로 인한 Pattern Error Size 보다 상대적으로 크기 때문에 문제가 되지 않았다. Transparent substrates used in immersion exposure techniques cause CD errors due to their birefringence. This problem is due to the fact that the numerical aperture (NA), such as 365 nm i-line and 248 nm KrF applied in conventional vacuum lithography, is smaller than the NA of the immersion exposure technology. It was not a problem because it was larger than the Pattern Error Size.
그러나, NA의 증가 및 ArF Lithography에서 구현하고자 하는 해상도의 크기가 90nm 이하로 미세화됨에 따라 기판의 복굴절로 인한 CD Error의 문제가 점점 대두되고 있다.However, as the increase in NA and the size of the resolution to be realized in ArF Lithography become less than 90 nm, a problem of CD error due to birefringence of a substrate is increasing.
이러한 복굴절에 의한 CD Error는 광로의 길이가 길수록 최대 발생하는 CD Error의 크기와 비례하는 특징을 가지고 있으며, 이러한 관계에서 블랭크 마스크에서 가장 큰 두께를 가지는 투명기판이 가장 큰 복굴절률에 의한 영향을 주게 된다. The CD error due to the birefringence has a characteristic that the longer the optical path length is proportional to the size of the maximum CD error. In this relationship, the transparent substrate having the largest thickness in the blank mask has the influence of the largest birefringence. do.
따라서 투명기판의 복굴절률을 필히 제어해야만 고정밀도의 해상도를 구현할 수 있게 된다. 따라서, 3nm/6.35mm 이하의 투명기판의 복굴절률이 요구되며, 더욱 우수하게는 1nm/6.35mm의 복굴절률이 적용된 투명기판을 사용해야 한다.Therefore, the birefringence of the transparent substrate must be controlled to realize high resolution. Therefore, the birefringence of the transparent substrate of less than 3nm / 6.35mm is required, more preferably, the transparent substrate to which the birefringence of 1nm / 6.35mm is applied.
또한 복굴절률에 있어서, 그 균일도(Uniformity) 역시 미세패턴 형성 시 중요한 역할을 하게 된다. In addition, in birefringence, the uniformity (Uniformity) also plays an important role in the formation of the fine pattern.
따라서, 이러한 복굴절률의 균일도 Range 또한 제어해야만 하며, 이러한 복굴절률 균일도 Range 역시 3nm/(152×152cm) 이하가 적용되어야 하며, 더욱 우수하게는 1nm/(152×152cm) 가 적용된 투명기판을 사용해야 한다.Therefore, the uniformity range of the birefringence must also be controlled, and the birefringence uniformity range should also be applied to 3 nm / (152 × 152 cm) or less, and more preferably, to use a transparent substrate having 1 nm / (152 × 152 cm) applied. .
상기 b1~d1) 단계에서, 위상반전막, 차광막, 반사방지막은 진공 증착을 통해 형성되는 것을 특징으로 하며, 바람직하게는 DC 스퍼터링, RF 스퍼터링, DC-RF Coupled 스퍼터링, 이온빔 스퍼터링, 이온 플레이팅 및 원자층 증착 중에서 선택된 하나 이상의 방법이 가능하다.In the step b1 ~ d1), the phase inversion film, the light shielding film, the anti-reflection film is formed by vacuum deposition, preferably DC sputtering, RF sputtering, DC-RF Coupled sputtering, ion beam sputtering, ion plating and One or more methods selected from atomic layer deposition are possible.
상기 b1~d1) 단계에서 특히, 박막의 밀도(Density), Stress, 성장성 결함(Haze), 파티클, 내화학성, 전도도, 표면 거칠기, 균일성을 향상시키기 위해 DC-RF Coupled 스퍼터링 방법을 적용하여 증착하는 것을 특징으로 한다.In the step b1 ~ d1), in particular, in order to improve the density (Density), stress, growth defects (Haze), particles, chemical resistance, conductivity, surface roughness, uniformity of the thin film is deposited by applying the DC-RF Coupled sputtering method Characterized in that.
DC-RF Coupled 스퍼터링 방법은 기존의 DC 스퍼터링시 증착되는 박막의 밀도를 RF의 고주파를 이용하여 낮은 전압에서도 방전이 일어나기 쉽게 하며, 또한 고주파의 영향으로 박막 밀도 및 균일성을 우수하게 만들어 고품질의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조가 가능하게 한다.The DC-RF Coupled Sputtering method makes it easy to discharge at low voltage by using high frequency of RF to make thin film deposited during DC sputtering using high frequency of RF, and also makes high quality thin film density and uniformity under the influence of high frequency. It is possible to produce a tone type phase inversion blank mask.
또한 DC-RF Coupled 스퍼터링 방법을 적용시 일반적인 DC 스퍼터 방법에 의한 증착시 발생하는 Atomic Shot Peening을 저감하여 박막 Stress를 저감시키게 된다. In addition, when applying the DC-RF Coupled sputtering method, the Atomic Shot Peening generated during the deposition by the general DC sputtering method is reduced to reduce the film stress.
따라서, 상기 DC-RF Coupled 스퍼터링 방법에 의한 박막 증착시 기존의 일반 적인 DC 및/또는 RF 스퍼터링 방법에 의해 밀도, 균일성 등을 더 개선할 수 있으며, 또한 Stress를 적게 만들게 되며, 이를 통해 성장성 결함, 파티클, 내화학성, 표면 거칠시, 전도도, LER를 개선시킬 수 있게 되어 고품질의 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조가 가능하게 된다.Therefore, when the thin film is deposited by the DC-RF coupled sputtering method, the density, uniformity, etc. can be further improved by the conventional general DC and / or RF sputtering method, and also the stress is reduced, thereby growing growth defects. It is possible to improve particles, chemical resistance, surface roughness, conductivity, and LER, thereby enabling the production of high quality halftone phase inversion blank masks.
상기 b1~d1) 단계에서, 위상반전막, 차광막, 반사장지막은 DC 또는 RF 및/또는 DC-RF Coupled 마그네트론 반응성 스퍼터링을 통해 형성될 수 있으며, 이 경우 아르곤(Ar), 헬륨(He), 네온(Ne) 및 크세논(Xe)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종 이상의 불활성 가스를 사용하고, 산소(O2), 질소(N2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2), 이산화질소(NO2), 일산화질소(NO), 아산화질소(N2O), 암모니아(NH3) 및 메탄(CH4)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상의 반응성 가스를 사용하는 것을 특징으로 한다.In the step b1 ~ d1), the phase inversion film, the light shielding film, the reflective film can be formed through DC or RF and / or DC-RF Coupled magnetron reactive sputtering, in this case argon (Ar), helium (He), neon (Ne) and at least one inert gas selected from the group consisting of xenon (Xe), oxygen (O 2), nitrogen (N 2 ), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen dioxide (NO 2) ), At least one reactive gas selected from the group consisting of nitrogen monoxide (NO), nitrous oxide (N 2 O), ammonia (NH 3 ) and methane (CH 4 ).
상기 b1) 단계에서 단일막 위상반전막이 형성되었을 때, 위상반전막 형성 시 사용되는 스퍼터 타겟 재료는 1종 이상의 금속 및/또는 전이금속 그리고 실리콘을 적어도 포함하는 것을 특징으로 한다.When the single-phase phase inversion film is formed in step b1), the sputter target material used for forming the phase inversion film includes at least one metal and / or transition metal and silicon.
상기 단일막 위상반전막의 타겟에 있어서, 금속 및/또는 전이금속으로는 알루미늄, 티타늄, 바나듐, 크롬, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴늄, 란탄, 탄탈늄, 텅스텐 중 선택되어진 1종 이상으로 구성할 수 있다. In the target of the single-phase phase inversion film, the metal and / or transition metal may be composed of one or more selected from aluminum, titanium, vanadium, chromium, zirconium, niobium, molybdenum, lanthanum, tantalum, and tungsten. .
상기 b1) 단계에서 단일막 위상반전막이 형성되었을 때, 사용되는 타겟을 이용하여 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 산화탄화 질화물 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 한다.When the single-phase phase inversion film is formed in step b1), it is characterized in that at least one selected from oxide, nitride, carbide, oxynitride, oxidized carbide, nitride carbide, oxycarbide nitride using the target used.
상기 b1) 단계에서 단일막 위상반전막 형성 시 사용되는 스퍼터 타겟에 있어서 타겟의 조성비가 1종 이상의 금속 및/또는 전이금속이 1~50at%, 실리콘이 50~95at%, 산소가 0~50at%, 질소가 0~50at%, 탄소가 0~50at%인 것을 특징으로 한다.In the sputter target used to form the single-phase phase inversion film in step b1), the composition ratio of the target is 1 to 50 at% of at least one metal and / or transition metal, 50 to 95 at% of silicon, and 0 to 50 at% of oxygen. , Nitrogen is 0 to 50 at%, and carbon is 0 to 50 at%.
상기 b1) 단계에서 단일막 위상반전의 막 조성비가 1종 이상의 금속 및/또는 전이금속이 5~30at%, 실리콘이 35~65at%, 질소가 5~35at%, 산소가 0~5at%인 것을 특징으로 한다.In step b1), the film composition ratio of the single layer phase inversion is 5-30 at% of one or more metals and / or transition metals, 35-65 at% silicon, 5-35 at% nitrogen, and 0-5 at% oxygen. It features.
상기 b1) 단계에서 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 기판 상부에 형성되어지는 제1위상반전막은 투과 및 반사의 효율적인 제어를 위해서 소멸계수 k값이 157nm 내지 200nm의 선택되는 노광파장에서 0.5 ~ 2.0 인 것을 특징으로 한다.When the phase inversion film has a two-layer structure in step b1), the first phase inversion film formed on the substrate is 0.5 at an exposure wavelength at which an extinction coefficient k value of 157 nm to 200 nm is selected for efficient control of transmission and reflection. It is characterized by being 2.0.
제1위상반전막은 위상반전막에 있어서, 투과율 및 반사율을 동시에 제어하는 기능을 가져야 하며, 이러한 특성은 소멸계수 k값과 관련되어 있다. In the phase inversion film, the first phase inversion film should have a function of controlling the transmittance and the reflectance at the same time, and this characteristic is related to the extinction coefficient k value.
따라서, 투과율 및 반사율 제어를 위해서는 노광파장에서 소멸계수 k 값이 상대적으로 제1위상반전막 위에 적층되는 제2위상반전막 보다 높은 특성을 나타내어야 한다. Therefore, in order to control the transmittance and reflectance, the extinction coefficient k value at the exposure wavelength should be relatively higher than that of the second phase inversion layer stacked on the first phase inversion layer.
그러나, 제1위상반전막이 소멸계수 k값이 노광파장에서 2.0 이상으로 커지게 되면, 상대적으로 동일 두께에서 반사율이 노광파장에서 높아지는 문제점이 있다.However, when the extinction coefficient k of the first phase inversion film becomes larger than 2.0 at the exposure wavelength, there is a problem in that the reflectance is increased at the exposure wavelength at the same thickness.
반면 노광광에서 소멸계수 k값이 0.5 이하이면, 효율적인 투과율 및 반사율 제어가 힘들게 된다. 따라서, 소멸계수 k값의 적절한 조절이 필요하다.On the other hand, when the extinction coefficient k is 0.5 or less in exposure light, efficient transmittance and reflectance control becomes difficult. Therefore, appropriate adjustment of the extinction coefficient k value is necessary.
상기 b1) 단계에서 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 위상반전막의 반사율을 제어하기 위해 제1위상반전막 및 제2위상반전막 또는 상부, 하부 또는 계면에 반사율을 제어하기 위한 층을 형성할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, a layer for controlling the reflectance is formed on the first phase inversion film and the second phase inversion film or on top, bottom, or interface to control the reflectance of the phase inversion film. It can be characterized by.
상기 반사율을 제어하기 위한 막은 제1위상반전막에서 사용되는 동종의 물질을 포함하여, 전이금속 및 금속의 질화물, 산화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 산질화탄화물을 형성할 수 있으며, 이를 통해 노광파장에서 반사율을 30% 이하로 제어할 수 있는 기능을 가지는 반사 조정층을 1층 이상 형성할 수 있다.The film for controlling the reflectance may include the same kind of material used in the first phase inversion film, and may form nitrides, oxides, carbides, oxynitrides, oxidized carbides, nitrides, oxynitrides and transition metals and metals. Through this, at least one reflection adjusting layer having a function of controlling the reflectance to 30% or less at the exposure wavelength can be formed.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제1위상반전막으로 사용할 수 있는 물질로 탄탈륨(Ta) 및/또는 크롬(Cr)을 필수적으로 포함하며, 그의 단독 및 추가적으로 전이금속 및 금속의 1종 이상의 선택된 원소로 구성되는 스퍼터링 타겟을 통해 산화물, 질화물, 탄화물, 산화질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 산탄화질화물 중에서 선택된 1종 이상을 형성할 수 있으며, 그에 따른 박막의 조성비가 금속성분이 전체의 10~100%, 질소가 0~70%, 산소가 0~70%, 탄소가 0~70%인 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, a material that can be used as the first phase inversion film essentially includes tantalum (Ta) and / or chromium (Cr), and a single and additional transition thereof. A sputtering target composed of a metal and one or more selected elements of the metal can form one or more selected from oxides, nitrides, carbides, oxynitrides, oxidized carbides, nitrides and oxynitrides, and thus the composition ratio of the thin film It is characterized by 10-10% of the total metal component, 0-70% of nitrogen, 0-70% of oxygen and 0-70% of carbon.
상기 b1) 단계에서 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을때, 그의 제1위상반전막의 건식 식각시 사용되는 가스로는 염소계 가스를 사용하는 것을 특징으로 한다.When the phase inversion film has a two-layer structure in step b1), a chlorine gas is used as a gas used in the dry etching of the first phase inversion film.
제1위상반전막의 하부에 있는 투명기판은 그의 주성분이 SiO2로 인해 불소계 가스를 주성분으로 하는 건식 식각 가스 사용시 식각되는 특성을 가지고 있다. The transparent substrate under the first phase inversion film has a characteristic of being etched when using a dry etching gas whose main component is fluorine-based gas due to SiO 2 .
따라서, 투명 기판의 손상 (Damage)를 방지하기 위해 제1위상반전막은 염소계 가스로 식각되는 특성을 가져 에칭 스토퍼(Etch Stopper)의 역할을 동시에 수행하게 된다.Therefore, in order to prevent damage of the transparent substrate, the first phase inversion film has a property of being etched with a chlorine-based gas to simultaneously serve as an etching stopper.
상기 b1) 단계에서 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을때, 제1위상반전막의 투명 기판에 대한 식각 선택비가 1:2 이상인 것을 특징으로 한다.When the phase inversion film has a two-layer structure in step b1), the etching selectivity of the first phase inversion film with respect to the transparent substrate is 1: 2 or more.
제1위상반전막은 투과율 및 반사율 제어를 필수로 하며, 또한 상기 제1위상반전막 상부에 적층되는 제2위상반전막의 오버 에칭(Over Etch)에 대한 식각 저지층(Etch Stopper)의 역할을 동시에 수행할 수 있어야 한다. The first phase inversion film is required to control transmittance and reflectance, and also simultaneously serves as an etch stopper for over etching of the second phase inversion film stacked on the first phase inversion film. You should be able to.
또한 제1위상반전막의 건식 식각시 오버 에칭 시 투명기판이 손상을 입지 않아야 하는 특성을 가져야 한다. In addition, the dry substrate of the first phase inversion film should have a property that the transparent substrate should not be damaged during over etching.
따라서, 제1위상반전막의 건식 식각시 투명 기판에 대한 선택비가 1:2 이상인 것이 요구되며, 더욱 우수하게는 1:5 이상인 것이 물질이 필요하다.Therefore, the dry phase of the first phase inversion film is required to have a selectivity of 1: 2 or more for the transparent substrate, and more preferably, a material of 1: 5 or more.
상기 b1) 단계에서 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제1위상반전막의 광학 에너지 밴드갭(Energy Bandgap)의 크기가 3eV 이하인 것을 특징으로 한다.When the phase inversion film has a two-layer structure in step b1), the size of the optical energy bandgap of the first phase inversion film is 3 eV or less.
상기 b1) 단계에서 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막은 실리사이드 및/또는 하프늄을 필수적으로 포함하는 단독 또는 1종 이상의 전이금속을 포함하는 스퍼터링 타겟을 통해 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 산화탄화질화물 중에서 선택된 1종 이상을 형성하는 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the second phase inversion film is formed of oxides, nitrides, carbides through a sputtering target containing one or more transition metals including essentially silicide and / or hafnium. It is characterized by forming at least one selected from oxynitride, oxycarbide, nitride, oxynitride.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막 은 하프늄을 필수적으로 포함하며, 1종 이상의 전이금속 및 금속을 포함하며, 그를 통해 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 산화탄화질화물 중에서 선택된 1종 이상을 형성하는 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the second phase inversion film essentially includes hafnium, and includes at least one transition metal and metal, through which oxides, nitrides, carbides, and oxides are formed. It is characterized by forming at least one selected from nitride, oxidized carbide, nitride carbide and oxidized carbide.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막은 주로 위상을 제어하는 기능을 가지며 두께에 대한 투과율의 변동이 적은 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the second phase inversion film mainly has a function of controlling the phase and is characterized by little variation in transmittance with respect to thickness.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막을 위한 타겟을 하프늄실리사이드(HfSi)로 구성할 수 있으며, 타겟의 조성비가 하프늄(Hf)이 5~95at%, 실리사이드(Silicide)가 5~95at%의 범위에서 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the target for the second phase inversion film may be made of hafnium silicide (HfSi), and the composition ratio of the target is 5 to 95 at% of hafnium (Hf), Silicide (Silicide) is characterized in that it can be adjusted in the range of 5 ~ 95at%.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막을 위한 타겟을 하프늄알루미늄(HfAl)로 구성할 수 있으며, 타겟의 조성비가 하프늄(Hf)이 5~95at%, 알루미늄(Al)이 5~95at%의 범위에서 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the target for the second phase inversion film may be made of hafnium aluminum (HfAl), and the composition ratio of the target is 5 to 95 at% of hafnium (Hf), Aluminum (Al) is characterized in that it can be adjusted in the range of 5 ~ 95at%.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막을 위한 타겟은 금속 1종 이상을 함유한 실리사이드 타겟을 이용하여 구성할 경우 금속의 함유량이 10~90at%, 실리사이드(Silicide)가 10~90at%의 범위에서 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the target for the second phase inversion film is 10 to 90 at% of the metal content when configured using a silicide target containing one or more metals, silicide (Silicide) is characterized in that it can be adjusted in the range of 10 ~ 90at%.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막의 유전율이 3 내지 8인 물질인 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the dielectric constant of the second phase inversion film is characterized in that the material of 3 to 8.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막의 조성비가 금속이 10~30at%, 실리사이드가 10~60at%, 산소가 10~80at% 인 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the composition ratio of the second phase inversion film is 10 to 30 at% of metal, 10 to 60 at% of silicide, and 10 to 80 at% of oxygen.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막의 조성비가 하프늄이 5~50at%, 알루미늄이 5~50at%, 산소가 10~90at% 인 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the composition ratio of the second phase inversion film is 5 to 50 at% of hafnium, 5 to 50 at% of aluminum, and 10 to 90 at% of oxygen.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막의 소멸계수 k가 0.1 내지 0.5인 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the extinction coefficient k of the second phase inversion film is 0.1 to 0.5.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막의 굴절률 n이 1.5 내지 3.0인 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the refractive index n of the second phase inversion film is 1.5 to 3.0.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막의 건식식각시 사용되는 가스가 불소계 가스와 염소계 가스 모두에 의해 선택적으로 식각 할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the gas used for dry etching of the second phase inversion film can be selectively etched by both fluorine gas and chlorine gas.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막이 2층 구조로 되어 있을 때, 제2위상반전막의 두께가 500~1500Å인 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the phase inversion film has a two-layer structure, the thickness of the second phase inversion film is 500 to 1500 mW.
상기 b1) 단계에서, 투명 기판위에 형성된 위상반전막의 두께가 d1일 때, 복굴절률이 5nm/(6.35+d1 mm) 이하인 것을 특징으로 한다.In the step b1), when the thickness of the phase inversion film formed on the transparent substrate is d 1 , the birefringence is 5nm / (6.35 + d 1 mm) or less.
상기 b1) 단계에서 위상반전막의 형성 전 또는 형성 중 또는 형성 후 선택적으로 열처리 공정, 플라즈마 표면처리, 섬광램프 표면 처리를 실시하는 것을 특징 으로 한다.In the step b1), before, during or after the formation of the phase inversion film, a heat treatment process, a plasma surface treatment, and a flash lamp surface treatment may be performed.
상기 열처리 공정, 플라즈마 표면처리, 섬광램프 표면처리는 박막이 형성된 후 안정화되는 단계에 있어서, 박막 밀도를 개선하며, 박막 균일도를 개선시키는 효과를 가진다. The heat treatment process, the plasma surface treatment, and the flash lamp surface treatment have an effect of improving the thin film density and improving the thin film uniformity in the step of stabilizing after the thin film is formed.
이러한 열처리 방법으로는 급속 열처리 장치(Rapid Thermal Process; RTP), 핫 플레이트(Hot Plate), 퍼니스(Furnace)등을 이용할 수 있다. As such a heat treatment method, a rapid thermal process (RTP), a hot plate, a furnace, or the like may be used.
이러한 열처리 방법을 통하여 박막의 밀도를 향상시키고, 박막 내부에 포함하고 있는 불순물 이온들의 제거를 할 수 있게 된다. Through this heat treatment method, the density of the thin film can be improved and the impurity ions contained in the thin film can be removed.
또한 열처리를 통해 표면에는 수십 옹거스트롱의 얇은 산화막이 형성되게 되며, 이러한 산화 보호층은 외부로부터 성장성 결함의 원인으로 알려지는 공기분자 오염(Airborne Molecular Contamination; AMC)원의 흡착을 저감시키는 역할을 하게 된다. Through heat treatment, a thin oxide film of tens of angstroms is formed on the surface, and the oxidative protective layer serves to reduce the adsorption of airborne molecular contamination (AMC) sources known to cause growth defects from the outside. do.
또한 산소를 이용한 플라즈마 처리는 박막 표면에 흡착되어 있는 불순물 이온 및 유기물들을 활성화하여 제거시켜 공기 분자오염 농도를 저감시키고 박막의 응력을 저감시키는 역할을 하게 된다. 동일하게 섬광램프에 의한 표면 처리 역시 박막의 응력 저감 및 내화학성을 개선시키는 효과를 가진다.In addition, plasma treatment using oxygen serves to reduce the concentration of air molecules and reduce the stress of the thin film by activating and removing impurity ions and organic substances adsorbed on the thin film surface. Similarly, the surface treatment by the flash lamp also has the effect of reducing the stress and chemical resistance of the thin film.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막의 밀도가 2 내지 10g/cm3인 것을 특징으로 한다.In the step b1), the density of the phase inversion film is characterized in that 2 to 10g / cm 3 .
상기 b1) 단계에서, 위상반전막의 중심선 평균 조도가 0.1 내지 5nmRa인 것 을 특징으로 한다.In the step b1), the center line average roughness of the phase inversion film is characterized in that 0.1 to 5nmRa.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막의 내화학성을 황산 및 SC 1(암모니아:과산화수소수:초순수=1:1:5) 2시간 침지시 발생하는 투과율 변화가 노광파장에서 1% 이내이며, 위상변화량이 1도 이내인 것을 특징으로 한다.In step b1), the chemical resistance of the phase inversion film is changed to sulfuric acid and SC 1 (ammonia: hydrogen peroxide: ultrapure water = 1: 1: 5) during 2 hours of immersion within 1% of the exposure wavelength, and the amount of phase change It is characterized by being within 1 degree.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막의 성장성 결함이 5kJ의 ArF Laser 조사시 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.In the step b1), the growth defect of the phase inversion film does not occur when the 5kJ ArF Laser irradiation.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막의 증착 후 발생하는 파티클(Particle) 수가, 1.0㎛ 이상이 없으며, 0.5~1.0㎛은 10개 미만, 0.1~0.5㎛은 20개 미만인 것을 특징으로 한다.In the step b1), the number of particles generated after the deposition of the phase inversion film, there is no more than 1.0㎛, 0.5 ~ 1.0㎛ is characterized in that less than 10, 0.1 ~ 0.5㎛ less than 20.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막의 증착 후의 공기분자오염 농도를 이온크로마토그래피(IC) 및 ATD GC/MS를 이용하여 분석 시 검출된 불순물 이온(Impurity Ions) 및 휘발성 유기화합물(Volatile Organic Compounds; VOCs)의 총 량이 10ppbv 내지 5ppmv/(6inch × 6inch × 0.25inch) 이하인 것을 특징으로 한다.In the step b1), impurity ions and volatile organic compounds (VOCs) detected when analyzing the concentration of air molecules after deposition of the phase inversion film using ion chromatography (IC) and ATD GC / MS ) Is a total amount of 10ppbv to 5ppmv / (6inch × 6inch × 0.25inch) or less.
상기 b1) 단계에서, 위상반전막의 증착 후의 평탄도가 증착 전과 대비하여 ± 1㎛ 이내인 것을 특징으로 한다.In the step b1), the flatness after the deposition of the phase inversion film is within ± 1㎛ compared to before deposition.
상기 c1) 단계에서 차광막은 금속이 크롬 (Cr), 몰리브데늄(Mo), 몰리브데늄실리사이드(MoSi), 몰리브데늄탄탈늄실리사이드(MoTaSi), 탄탈륨(Ta) 및 탄탈텅스텐(TaW)을 사용할 수 있으며, 반응성 가스를 이용하여 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 산화탄화질화물을 형성할 수 있다.In the step c1), the light shielding film is formed of chromium (Cr), molybdenum (Mo), molybdenum silicide (MoSi), molybdenum tantalum silicide (MoTaSi), tantalum (Ta), and tantalum tungsten (TaW). It may be used, and the reactive gas may be used to form oxides, nitrides, carbides, oxynitrides, oxidized carbides, nitrides and oxynitrides.
상기 d1) 단계에서 반사방지막은 금속이 크롬 (Cr), 몰리브데늄(Mo), 몰리브 데늄실리사이드(MoSi), 몰리브데늄탄탈늄실리사이드(MoTaSi), 탄탈륨(Ta) 및 탄탈텅스텐(TaW)을 사용 할 수 있으며, 반응성 가스를 이용하여 산화물, 질화물, 탄화물, 산화 질화물, 산화탄화물, 질화탄화물, 산화탄화질화물을 형성할 수 있다.In the d1) step, the anti-reflection film is formed of chromium (Cr), molybdenum (Mo), molybdenum silicide (MoSi), molybdenum tantalum silicide (MoTaSi), tantalum (Ta) and tantalum tungsten (TaW). It may be used, and the reactive gas may be used to form oxides, nitrides, carbides, oxynitrides, oxidized carbides, nitride carbides, oxynitrides.
상기 b1~d1) 단계에서, 위상변위막, 차광막, 반사방지막 중에서 선택된 어느 1종 이상의 박막의 면저항이 1Ω/□ 내지 1MΩ/□ 인 것을 특징으로 한다.In the step b1 ~ d1), the sheet resistance of any one or more thin films selected from a phase shift film, a light shielding film, an antireflection film is 1Ω / □ to 1MΩ / □ characterized in that.
상기의 구성에 의한 본 발명에 따르면, 하프톤형 위상반전막 블랭크 마스크 제조에 있어서 박막 밀도, 공기분자오염, Stress, 면저항, Roughness, 내화학성, 파티클(Particle), 성장성 결함을 개선하여 우수한 품질을 가지는 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 제조가 가능하며, 이를 통해 우수한 포토마스크 제작이 가능하다.According to the present invention by the above configuration, in the manufacture of the half-tone phase inversion film blank mask has excellent quality by improving the film density, air molecular contamination, Stress, sheet resistance, Roughness, chemical resistance, particles, growth defects It is possible to manufacture a halftone phase inverted blank mask, and thus an excellent photomask can be produced.
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. Examples The present invention will be described in detail by way of examples, but the examples are used only for the purpose of illustrating and explaining the present invention, and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. .
그러므로, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라며 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Therefore, it will be appreciated that various modifications and equivalent other embodiments may be made from those skilled in the art.
따라서, 본 발명의 진정한 기술력 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사항에 의해 정해져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical details of the claims.
다음의 본 실시예 1 및 비교예 1은 증착방법에 따른 박막의 균일도 및 밀도 를 측정하기 위해 동일한 조건에서 증착한 결과를 나타내고 있다.The following Example 1 and Comparative Example 1 shows the result of deposition under the same conditions in order to measure the uniformity and density of the thin film according to the deposition method.
(실시예 1)(Example 1)
다음의 본 실시예 1은 제1위상반전막 및 제2위상반전막으로 탄탈륨(Ta) 및 하프늄실리사이드(HfSi) 타겟 및 단일 위상반전막으로 몰리브덴늄 탄탈 실리사이드(MoTaSi) 타겟을 이용하여 6 × 6 × 0.25inch 투명기판 위에 DC-RF Coupled 마그네트론 스퍼터 장비를 사용하여 각각의 박막을 증착한 후 박막 밀도를 측정하였다.In the present Example 1, a tantalum (Ta) and hafnium silicide (HfSi) target as a first phase inversion film and a second phase inversion film and a 6 × 6 layer using a molybdenum tantalum silicide (MoTaSi) target as a single phase inversion film The thin film density was measured after each thin film was deposited using a DC-RF Coupled Magnetron Sputter apparatus on a 0.25 inch transparent substrate.
먼저 탄탈륨 타겟을 이용한 DC-RF Coupled 스퍼터링 조건은 DC Power가 50~1.5kW, 압력이 1.5~5mtorr에서 아르곤(Ar)가스만을 이용하여 증착하였으며, RF는 주파수를 10~20MHz 에서 증착을 실시하였다. First, DC-RF coupled sputtering conditions using a tantalum target were deposited using argon (Ar) gas only at DC power of 50-1.5 kW and pressure of 1.5-5 mtorr, and RF was deposited at a frequency of 10-20 MHz.
그 후 n&k Technology사의 n&k Analyzer 1512RT 장비를 이용하여 7 x 7의 49 Point에 대한 투과율을 측정한 결과 193nm에서 22.1%이며 Range가 0.14%를 나타내었다.After that, using n & k Analyzer 1512RT equipment from n & k Technology, the transmittance of 49 points of 7 x 7 was measured. The result was 22.1% at 193nm and the range was 0.14%.
동일하게 HfSi(20:80at%) 타겟을 DC-RF Coupled 스퍼터링 방법을 적용하여 DC Power를 50~1.5kW, 압력을 1.5~5mtorr에서 아르곤(Ar) 및 산소(O2) 가스를 이용하여 HfSiO 박막을 투명기판에 증착하였다. 증착된 HfSiO의 투과율을 동일하게 n&k Analyzer 1512RT로 측정한 결과 193nm에서 85.1%으로 측정되었으며, Range는 0.16%을 나타내었다.Similarly, HfSi (20: 80at%) target is applied with DC-RF Coupled Sputtering method to form HfSiO thin film using argon (Ar) and oxygen (O2) gas at 50 ~ 1.5kW DC power and 1.5 ~ 5mtorr pressure. It was deposited on a transparent substrate. The transmittance of the deposited HfSiO was measured by n & k Analyzer 1512RT in the same manner, and measured as 85.1% at 193nm, and the range was 0.16%.
또한 상기 조건과 동일하게 MoTaSi 타겟을 이용하여 아르곤(Ar) 및 질소(N2) 가스를 이용하여 MoTaSiN을 투명기판에 증착한 결과 193nm에서 투과율이 5.6% Range는 0.12%를 나타내었다.In the same manner as above, MoTaSiN was deposited on a transparent substrate using argon (Ar) and nitrogen (N 2 ) gases using a MoTaSi target, and a transmittance of 5.6% at 193 nm was 0.12%.
상기의 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN의 박막의 밀도를 XRR 장비를 이용하여 측정한 결과 Ta은 5.2cm2/gram, HfSiO는 4.3cm2/gram MoTaSiN은 4.8cm2/gram으로 측정되었다. As a result of measuring the density of the thin film of Ta, HfSiO and MoTaSiN using XRR equipment, Ta was 5.2cm 2 / gram, HfSiO was 4.3cm 2 / gram MoTaSiN was 4.8cm 2 / gram.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
다음의 본 비교예 1은 상기 실시예 1을 비교하기 위하여 동일한 타겟을 사용하여 DC 및 RF 스퍼터링을 이용하여 증착하였다.The following Comparative Example 1 was deposited using DC and RF sputtering using the same target to compare Example 1 above.
이때 측정된 Ta의 투과율은 193nm에서 23.1% 이며 Range가 0.52%를 나타내었으며, HfSiO의 투과율은 193nm에서 85.3%이며 Range가 0.65%, 그리고 단일막 위상반전막의 MoTaSiN은 193nm에서 5.5% Range는 0.32%를 나타내었다. The measured transmittance of Ta was 23.1% at 193 nm and 0.52% Range. The transmittance of HfSiO was 85.3% at 193 nm, 0.65% Range, and 0.32% MoTaSiN at 193 nm and 5.5% Range. Indicated.
또한 동일하게 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN의 박막 밀도를 XRR 장비를 이용하여 측정한 결과 Ta은 3.6cm2/gram, HfSiO는 3.2cm2/gram 그리고 MoTaSiN은 3.3cm2/gram을 나타내었다.In addition, as a result of measuring the thin film density of Ta, HfSiO and MoTaSiN using XRR equipment, Ta showed 3.6cm 2 / gram, HfSiO 3.2cm 2 / gram and MoTaSiN 3.3cm 2 / gram.
상기 실시예 1 및 비교예 1을 통하여 DC-RF Coupled Sputter를 통해 증착된 박막이 일반적인 DC, RF Sputter에 의한 증착된 박막보다 균일성 및 박막 밀도가 개선됨을 확인할 수 있다.Through Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that the thin film deposited through the DC-RF Coupled Sputter has improved uniformity and thin film density than the thin film deposited by the general DC and RF Sputter.
(실시예 2)(Example 2)
다음은 상기 실시예 1 및 비교예 1에 의해 제작된 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN의 내화학성 평가를 다음과 같이 실시하였다. 이때 황산은 85℃에서 2시간 침지하였으며, SC 1 및 오존수(O3)에는 23℃에서 2시간 동안 침지하였다. 그 후 193nm에서의 투과율 변화 및 두께 변화를 살펴보았다.Next, the chemical resistance evaluation of Ta, HfSiO and MoTaSiN produced by Example 1 and Comparative Example 1 was carried out as follows. At this time, sulfuric acid was immersed at 85 ° C. for 2 hours, and SC 1 and ozone water (O 3 ) were immersed at 23 ° C. for 2 hours. After that, the change in transmittance and thickness at 193 nm were examined.
표 1 내화학성 실험 결과Table 1 Results of chemical resistance
표 1을 참조하여 실시예 2를 설명하고자 한다. 먼저 실시예 1 및 비교예 1의 스퍼터링 조건에 따른 박막 밀도가 다른 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN에 대하여 내화학성 실험을 실시하였다. 내화학성은 황산, SC 1 및 오존수(O3)에 대하여 실시하였다.Example 2 will be described with reference to Table 1. First, chemical resistance tests were performed on Ta, HfSiO, and MoTaSiN having different thin film densities according to the sputtering conditions of Example 1 and Comparative Example 1. Chemical resistance was carried out for sulfuric acid, SC 1 and ozone water (O 3 ).
실험결과 실시예 1에 따른 Ta은 황산, SC 1 및 오존수에 침지 후의 투과율 변화량이 193nm에서 0.1%의 증가를 나타내었으며 두께는 1~3Å 줄어드는 결과를 나타내었다. 또한 HfSiO 역시 투과율 변화는 0.1%의 증가를 나타내었으며, 두께는 3~6Å의 변화를 나타내었다.As a result of the experiment, Ta according to Example 1 showed a change in transmittance after immersion in sulfuric acid, SC 1 and ozone water increased by 0.1% at 193 nm, and the thickness was decreased by 1 to 3 Å. In addition, HfSiO also showed a change in transmittance of 0.1% and a thickness of 3 ~ 6Å.
동일하게 MoTaSiN의 투과율 변화는 0.1% 변하였으며, 두께 변화는 1~3Å의 변화를 나타내었다. In the same way, MoTaSiN showed a change in transmittance of 0.1% and a change in thickness of 1 ~ 3Å.
그러나, 비교예 1에 따른 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN의 투과율 변화 및 두께 변화를 측정한 결과, 먼저 Ta의 경우 황산 및 SC 1에 따른 투과율 변화는 0.3~0.6%, 두께변화는 2~9Å를 나타내었으며, HfSiO는 투과율 변화는 0.2~0.5%, 두께변화는 8~18Å의 변화를 나타내었다.However, as a result of measuring the change of transmittance and thickness of Ta, HfSiO and MoTaSiN according to Comparative Example 1, first, the change of transmittance according to sulfuric acid and SC 1 was 0.3-0.6%, and the thickness change was 2-9 2. , HfSiO showed a change of transmittance of 0.2 ~ 0.5% and a change of thickness of 8 ~ 18Å.
상기의 결과 모두 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크로 적용은 모두 가능하나, 고품질의 하프톤형 위상반전막 특성을 가지는 것은 실시예 1에 따른 DC-RF Coupled 스퍼터 방법에 의해 박막 밀도가 우수한 것임을 확인할 수 있었다.All of the above results can be applied to the half-tone phase inversion blank mask, but it can be seen that the thin film density is excellent by the DC-RF coupled sputtering method according to Example 1 having high quality half-tone phase inversion film characteristics.
상기의 결과는 DC-RF Coupled 스퍼터링 방법에 의해 박막 밀도가 높을수록 황산 및 SC 1에 함유되어 있는 암모니아 성분의 확산 및 흡착되는 것이 줄어들어 내화학성 변화가 기존의 DC, RF Sputter 방식 대비 개선됨을 확인할 수 있었다.The above results indicate that the higher the film density by the DC-RF Coupled sputtering method, the less diffusion and adsorption of ammonia components contained in sulfuric acid and SC 1, and thus the chemical resistance change is improved compared to the conventional DC and RF Sputter method. there was.
이러한 박막의 밀도 개선방법은 외부적, 내부적 개선 방법으로 나눌 수 있으며, 내부적인 방법으로는 공정 조건 변경 등을 통해 박막 밀도 개선이 가능하다.The method for improving the density of the thin film can be divided into external and internal improvement methods, and the internal method can improve the thin film density by changing process conditions.
즉, 스퍼터링시 압력을 고진공으로 유지하여 평균 자유경로(Mean Free Path)를 크게 하여, 이온 에너지를 좀 더 강하게 하여 밀도를 개선할 수 있으며, 또한 반응성 가스의 변경을 통하여 가능할 수 있다. 그러나, 이러한 내부적인 조건에는 시스템(System)적 제약으로 인해 개선은 가능하나, 상대적으로 DC-RF Coupled Sputter 방법 대비 개선폭이 적음을 실험을 통해 확인할 수 있다. 또한 DC-RF Coupled Sputter 방식은 DC Sputter 방법에 의해 타겟으로부터 기판에 이르는 입자를 RF 고주파를 챔버에 가함으로서 증착시 그 입자를 좀 더 균일하고 안정되게 증착할 수 있는 방법임을 확인할 수 있다. 따라서, 바람직하게는 DC-RF Coupled Sputter 방식을 통하며, 내부적인 Gas 및 압력 조정을 통한 박막 밀도를 더욱 개선하는 것이 바람직하다.That is, by maintaining the pressure at high vacuum during sputtering to increase the mean free path, the ion energy may be increased to improve the density, and may also be possible by changing the reactive gas. However, these internal conditions can be improved due to system limitations, but it can be confirmed through experiments that the improvement is relatively small compared to the DC-RF Coupled Sputter method. In addition, the DC-RF Coupled Sputter method is a method that can deposit the particles more uniformly and stably during deposition by applying RF high frequency to the chamber particles from the target to the substrate by the DC Sputter method. Therefore, preferably through the DC-RF Coupled Sputter method, it is desirable to further improve the thin film density through internal gas and pressure adjustment.
더욱 바람직하게는 외부적 개선방법을 적용하여 Furnace, RTP, Hot-Plate, Plasma 등을 이용하여 박막의 안정화 및 박막 밀도 개선이 가능하다.More preferably, by applying an external improvement method, it is possible to stabilize the thin film and improve the thin film density by using Furnace, RTP, Hot-Plate, Plasma, and the like.
(실시예 3)(Example 3)
상기 실시예 3은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 박막의 중심선 평균 조도를 AFM 장비를 이용하여 측정하였다.In Example 3, the center line average roughness of the thin films according to Example 1 and Comparative Example 1 was measured using an AFM equipment.
표 2 표면 거칠기 측정 결과Table 2 Surface Roughness Measurement Results
표 2를 참조하여 본 실시예 3에 의한 중심선 평균 조도 측정 결과 DC-RF Coupled 스퍼터링에 의한 실시예 1의 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN의 중심선 평균 조도값이 0.32nmRa, 0.52nmRa 및 0.35nmRa를 나타내어, 일반적인 DC 및 RF 스퍼터링에 의한 비교예 1의 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN은 0.52nmRa, 0.92nmRa 및 0.53nmRa를 나타내 어 상대적으로 보다 우수함을 확인할 수 있었다. As a result of measuring centerline average roughness according to Example 3 with reference to Table 2, the centerline average roughness values of Ta, HfSiO, and MoTaSiN of Example 1 by DC-RF Coupled Sputtering showed 0.32nmRa, 0.52nmRa, and 0.35nmRa. Ta, HfSiO and MoTaSiN of Comparative Example 1 by DC and RF sputtering was 0.52nmRa, 0.92nmRa and 0.53nmRa it was confirmed that the relatively better.
DC-RF Coupled 스퍼터링에 의한 상대적으로 낮은 표면 거칠기는 표면 에너지를 적음을 나타내며, 낮은 표면 에너지는 외부 환경적, 내부적 공정과정에서 흡착할 수 있는 파티클(Particle)의 확률이 작아짐을 나타낸다. 더욱이 표면 에너지에 의해 공기분자오염원(AMC)의 흡착또한 적어지며, 이를 통해 성장성 결함(Haze)의 발생 저감도 가져올 수 있다.The relatively low surface roughness by DC-RF coupled sputtering indicates less surface energy, and the lower surface energy indicates a smaller probability of particles adsorbing during external environmental and internal processes. In addition, the adsorption of air pollutant sources (AMC) by the surface energy is also reduced, thereby reducing the occurrence of growth defects (Haze).
더욱이 박막의 표면 거칠기는 표면 장력의 영향을 주고, 이러한 표면 장력은 박막의 Stress에 많은 영향을 주게 된다. 따라서, 박막의 Stress를 저감하기 위해서는 표면 거칠기가 낮아야 하며, 이러한 표면 거칠기 개선에 있어서, DC-RF Coupled 스퍼터링에 의한 방법으로 개선됨을 확인할 수 있다.Moreover, the surface roughness of the thin film affects the surface tension, and this surface tension has a great influence on the stress of the thin film. Therefore, in order to reduce the stress of the thin film, the surface roughness should be low, and in improving the surface roughness, it can be seen that the improvement by the method by DC-RF coupled sputtering.
(실시예 4)(Example 4)
상기 실시예 4는 상기 실시예 2에 사용된 박막의 공기 분자오염 농도를 가스 크로마토 그래피/질량 스펙트로 미터(Gas Chromatography/Mass Spectrometer; GC/MS) 및 이온 크로마토그래피 (Ion Chromatograph; IC)를 이용하여 공분석하였다.Example 4 uses the gas chromatography / mass spectrometer (GC / MS) and ion chromatography (Ion Chromatograph; IC) to determine the concentration of air molecules in the thin film used in Example 2. Co-analysis.
표 3 공기분자 오염 분석 결과Table 3 Air Molecular Pollution Analysis Results
표 3은 황산 및 SC 1에 침지한 실시예 2에 따른 박막들에 대한 공기분자오염 농도를 분석한 결과이다. 각 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 공정을 통해 제작되었으며, 실시예 2를 통해 황산 및 SC 1에 침지한 다음 초순수로 세정을 진행한 후의 분석 결과이다.Table 3 shows the results of analyzing the air molecule contamination concentrations of the thin films according to Example 2 immersed in sulfuric acid and SC 1. Each Ta, HfSiO and MoTaSiN was produced through the process according to Example 1 and Comparative Example 1, after immersing in sulfuric acid and SC 1 through Example 2 and then washed with ultrapure water.
이온 분석은 ICS-3000 장비를 이용하여 분석하였으며, 아웃가스는 ATD-GC/MS 장비를 이용하여 분석을 하였다. 공기분자오염 농도 분석 결과 Ta의 경우 실시예 1 과 비교예 1에 530ppbv의 따라 차이를 나타내었으며, HfSiO는 757ppbv의 농도 차이를 나타내었으며, MoTaSiN은 890ppbv의 농도 차이를 나타내었다. 즉 이러한 농도 차이는 포토마스크로 제작된 후에 Wafer Shop에서 ArF Laser로 조사 시 성장성 결함의 Source를 제공하는 농도를 나타내고 있다.Ion analysis was performed using ICS-3000 equipment, and outgas was analyzed using ATD-GC / MS equipment. As a result of analysis of air molecule contamination concentration, Ta showed a difference of 530 ppbv in Example 1 and Comparative Example 1, HfSiO showed a difference in concentration of 757 ppbv, and MoTaSiN showed a difference in concentration of 890 ppbv. That is, the concentration difference indicates a concentration that provides a source of growth defects when the photomask is manufactured and then irradiated with an ArF laser in a wafer shop.
더욱이 이러한 공기분자오염 농도는 단편적으로 수치에만 의존할 뿐만 아니라, 박막의 밀도에 의해 상기 불순물 이온 및 아웃가스(Outgas)들의 흡착 및 확산 거리에도 영향을 주기 때문에 단편적인 수치 차이보다는 그 영향이 많이 크다는 것을 알 수 있다.Moreover, the concentration of these air molecules is not only dependent on numerical values but also on the adsorption and diffusion distances of the impurity ions and outgases by the density of the thin film. It can be seen that.
상기 결과는 실시예 1~3에 의해 분석된 박막의 밀도, 내화학성 및 중심선 평균 조도 측정 결과와 동일한 결과를 나타내고 있으며, 이를 통해 성장성 결함을 저감하기 위해서는 DC-RF Coupled 스퍼터링에 의한 방법이 우수함을 알 수 있다.The results show the same results as the density, chemical resistance, and centerline average roughness measurement results of the thin films analyzed in Examples 1 to 3, and in order to reduce the growth defects through the DC-RF coupled sputtering method is excellent. Able to know.
(실시예 5)(Example 5)
실시예 5에서는 투명기판위에 상기 실시예 1 및 비교예 1에 따른 박막들을 증착한 후 복굴절률을 측정하였다. 이때 사용된 투명기판의 복굴절률은 2.32nm/6.35mm로 측정되었으며, 균일도 Range는 2.03nm/(152 x 152cm) 이다. In Example 5, the birefringence was measured after depositing the thin films according to Example 1 and Comparative Example 1 on a transparent substrate. In this case, the birefringence of the transparent substrate used was measured to be 2.32nm / 6.35mm, and the uniformity range was 2.03nm / (152 x 152cm).
표 4 복굴절률 측정 결과Table 4 Birefringence Measurement Results
표 4를 참조하여 본 실시예 5를 아래와 같이 설명한다. 투명기판 위에 박막을 증착한 후 복굴절을 193nm에서 측정한 결과 투명기판의 복굴절률 2.32nm/6.35mm 대비 실시예 1에 따른 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN의 복굴절률 값 변동은 기판대비 최대 0.12nm 증가를 나타내었다. 그러나, 비교예 1에 따른 복굴절률의 증가는 최대 0.77nm의 증가를 나타내어 약 6배의 증가를 나타내었다. 또한 균일도 측면에서는 실시예 1에 따른 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN의 경우 최대 0.1nm 균일도가 변경되었으나, 비교예 1에 따른 Ta, HfSiO 및 MoTaSiN은 최대 0.76nm까지 균일도가 크게 변경되었다. With reference to Table 4, the fifth embodiment is described as follows. As a result of measuring birefringence at 193 nm after depositing a thin film on the transparent substrate, the variation in birefringence values of Ta, HfSiO and MoTaSiN according to Example 1 showed a maximum increase of 0.12 nm compared to the birefringence of 2.32 nm / 6.35 mm of the transparent substrate. It was. However, the increase in birefringence according to Comparative Example 1 showed an increase of up to 0.77 nm, indicating an increase of about 6 times. In addition, in terms of uniformity, the maximum uniformity of 0.1 nm was changed for Ta, HfSiO, and MoTaSiN according to Example 1, but the uniformity was greatly changed for Ta, HfSiO, and MoTaSiN, up to 0.76 nm.
이러한 결과는 박막의 밀도 및 박막 조성의 안정화 그리고 표면 Stress에 의해 복굴절률 또한 크게 영향을 받는 것으로 판단되며, 특히 투명기판의 복굴절률이 가장 큰 비중을 차지하지만, 증착된 박막에 따라서도 복굴절률 차이가 발생함을 본 실험을 통해 알 수 있었다.These results indicate that the birefringence is also greatly affected by the density of the thin film, the stabilization of the thin film composition, and the surface stress. In particular, the birefringence of the transparent substrate is the largest, but the birefringence difference is different depending on the deposited thin film. It can be seen from this experiment that occurs.
즉, 상기 실시예 1, 3에 의한 박막 밀도, 균일도, 중심선 평균 조도 결과를 바탕으로 박막 조성의 균일도, 낮은 표면 에너지, 박막 밀도에 의해 복굴절률도 영향을 받게 되며, 고정밀도의 65nm 이하의 CD 구현 및 액침 노광 리소그래피에 적용하기 위해서는 비교예에 따른 일반적인 스퍼터링 방법보다 DC-RF Coupled 스퍼터링에 의한 방법이 우수함을 확인할 수 있다.That is, the birefringence is also affected by the uniformity, low surface energy, and thin film density of the thin film composition based on the thin film density, uniformity, and center line average roughness results of Examples 1 and 3, and the CD of 65 nm or less of high precision is affected. In order to apply to the implementation and immersion lithography, it can be seen that the DC-RF coupled sputtering method is superior to the general sputtering method according to the comparative example.
(실시예 6)(Example 6)
본 실시예 6은 2층막 위상반전막 구현을 위해 실시예 1에 따른 Ta 및 HfSiO의 굴절률 및 소멸계수를 엘립소미터를 이용하여 측정하였다. 먼저 Ta의 엘립소미터를 이용하여 193nm에서의 굴절률 측정결과 n=1.94의 값을 나타내었으며, HfSiO의 193nm에서의 굴절률이 n=2.01의 값을 나타내었다.In Example 6, the refractive index and the extinction coefficient of Ta and HfSiO according to Example 1 were measured by using an ellipsometer to implement a two-layered phase reversal film. First, a refractive index measurement at 193 nm using Ta's ellipsometer showed n = 1.94 and a refractive index at 193 nm of HfSiO showed n = 2.01.
이러한 굴절률은 전체 위상반전막의 두께를 결정하는 중요한 지표가 된다. 따라서, 본 발명자는 HfSi 타겟의 조성비를 다양하게 하여, 엘립소미터를 이용하여 다음과 같이 측정하였다.This refractive index is an important index for determining the thickness of the entire phase inversion film. Therefore, the present inventors varied the composition ratio of the HfSi target, and measured as follows using an ellipsometer.
표 5. HfSi의 조성비에 따른 굴절률 및 소멸계수 측정 결과Table 5. Results of Measurement of Refractive Index and Extinction Coefficient According to Composition Ratio of HfSi
표 5를 참조하여 본 실시예 6에 따른 HfSi 타겟 조성비에 따른 굴절률 및 소멸계수 측정결과 Hf 과 Si의 조성비에 따라 굴절률 n이 2.01~2.39까지 변함을 알 수 있다. 이러한 조성비는 대표적인 조성비에 국한되었으며, 이러한 조성비를 바탕으로 다양한 두께 및 조합에 따른 2층막의 하프톤형 위상반전막을 형성할 수 있다.Referring to Table 5, the refractive index and the extinction coefficient according to the HfSi target composition ratio according to the sixth embodiment, it can be seen that the refractive index n varies from 2.01 to 2.39 depending on the composition ratio of Hf and Si. Such a composition ratio was limited to typical composition ratios, and based on these composition ratios, halftone phase inversion films of two-layer films having various thicknesses and combinations could be formed.
먼저 HfO의 경우 193nm에서 굴절률 n=2.76을 나타내어 굴절률이 상당히 높음을 알 수 있다. 그러나, 소멸계수 k는 상대적으로 0.37을 나타내어 투과율이 상대적으로 떨어질 것으로 판단된다. 반면 SiO는 193nm에서 굴절률 n=1.57로서 투명기판인 합성석영 유리기판과 유사하도록 낮지만, 소멸계수 역시 낮아 높은 투과율을 나타내었다. 따라서, 이러한 결과를 바탕으로 다양한 조성비를 통해 두께 및 위상변위를 조절할 수 있음을 확인할 수 있다.First, in the case of HfO, the refractive index is n = 2.76 at 193 nm, indicating that the refractive index is quite high. However, the extinction coefficient k is shown to be relatively 0.37, it is determined that the transmittance is relatively low. On the other hand, SiO has a low refractive index n = 1.57 at 193 nm, similar to that of a synthetic quartz glass substrate, but a low extinction coefficient. Therefore, it can be confirmed that the thickness and phase shift can be adjusted through various composition ratios based on these results.
(실시예 7)(Example 7)
본 실시예 7은 Ta 타겟을 이용하여 제1위상변위막을 형성한 후 HfSi(20:80at%) 타겟을 이용하여 제2위상변위막을 순차적으로 적층한 후 투과율 및 반사율을 측정하였다. 이때 반사율을 제어하기 위해 Ta 타겟을 두께를 다양하게 조정하였으며, 위상변위량을 일정하게 유지하기 위해 HfSiO의 두께 역시 변화를 하였다. In Example 7, the first phase shift film was formed using a Ta target, and then the second phase shift film was sequentially stacked using a HfSi (20:80 at%) target, and then transmittance and reflectance were measured. At this time, the thickness of the Ta target was variously adjusted to control the reflectance, and the thickness of HfSiO was also changed to keep the phase displacement constant.
표 6. 제1위상변위막의 두께에 따른 투과율 및 반사율 측정 결과Table 6. Measurement of transmittance and reflectance according to the thickness of the first phase displacement film
위의 표 6은 제1위상변위막인 Ta의 두께에 따른 투과율 및 반사율 측정 결과를 나타내고 있다. 먼저 1~8번에 따른 Ta의 두께 범위 70~210Å에 따른 전체 위상반전막의 투과율 변화 1번의 Ta 두께 70Å에 대해 노광파장의 투과율 및 반사율 위상량은 위상반전막으로 만족하나, 검사파장인 365nm에서 투과율이 67.2%로 검사 감도에 있어서 문제가 발생할 수 있다. 반면 7, 8 번의 경우 Ta의 두께 190, 210Å에서 노광파장에서 반사율이 35.1%, 43.2%로 Wafer 전사시 재반사의 문제점을 가질 수 있다. Table 6 above shows the results of measuring transmittance and reflectance according to the thickness of Ta, which is the first phase shift film. First, the transmittance change of the total phase inversion film according to the thickness range of Ta to 70 to 210 ~ according to Nos. 1 to 8 was observed. The transmittance is 67.2%, which may cause problems in inspection sensitivity. On the other hand, in case of 7, 8, the reflectance is 35.1% and 43.2% in the exposure wavelength at the thickness of 190 and 210Å of Ta, which may have a problem of re-reflection during wafer transfer.
따라서, 본 발명자는 2~6에 따른 Ta의 두께를 따라 다양한 투과율을 제어할 수 있음을 확인할 수 있었다.Therefore, the inventors were able to confirm that various transmittances can be controlled along the thickness of Ta according to 2 to 6.
(실시예 8)(Example 8)
본 실시예 8은 실시예 7에서 반사율로 인해 사용하지 못하는 7 및 8 에 대하여 제1위상변위막 형성후 반사방지막으로 동일재료를 주성분으로 하는 TaON을 10~100Å 범위에서 증착하였으며, 이에 따라 제1위상변위막의 두께는 50~110Å 로 줄여서 실시하였다.In Example 8, after the formation of the first phase shift film, TaON having the same material as the main component was deposited in the range of 10 to 100 Å for the 7 and 8 that were not used due to the reflectivity in Example 7, The thickness of the phase shift film was reduced to 50 ~ 110Å.
표 7. 반사방지막 증착후 투과율 변화 및 반사율 측정 결과Table 7. Transmittance Change and Reflectance Measurement Results after Anti-reflective Film Deposition
표 7을 참조하여 본 실시예 8을 설명한다. 먼저 실시예 7에서 Ta의 두께가 증가함에 따라 반사율이 30% 이상으로 높아 Wafer 전사시 재반사로 패턴 에러가 발생할 수 있는 7, 8번에 대하여 동일 타겟을 이용하여 제1위상반전막 증착 후 TaON의 반사조정층을 순차적으로 증착하였다. 제1위상반전막과 반사조정층의 합친 두께는 7, 8번과 유사하게 제작을 하였으며, 반사율 제어를 위해 Ta 및 TaON의 두께 비율을 조정하였다. 이를 통해 기존의 노광파장에서 투과율이 5.5% 이며 검사파장에서 34.4% 및 노광파장에서의 반사율이 30% 아래이면서 위상량이 175도 이내인 2층막 위상반전막을 형성할 수 있었다. This Example 8 is demonstrated with reference to Table 7. First, in Example 7, as the thickness of Ta is increased, the reflectance is higher than 30%, and TaON after deposition of the first phase inversion film using the same target for No. 7, 8, which may cause a pattern error due to re-reflection during wafer transfer. The reflection adjusting layer of was deposited sequentially. The combined thickness of the first phase inversion film and the reflection adjustment layer was fabricated similarly to Nos. 7, and 8, and the thickness ratios of Ta and TaON were adjusted for reflectance control. This resulted in the formation of a two-layered phase inversion film with a transmittance of 5.5% in the conventional exposure wavelength, 34.4% in the inspection wavelength, and a reflectance in the exposure wavelength below 30%, with a phase amount within 175 degrees.
따라서, 본 실시예를 통해 반사조정층을 형성을 통해 충분히 표면 반사율을 조정할 수 있음을 확인하였다. 이러한 반사조정층 형성은 비단 제1위상반전막에 한정되는 것이 아니라, 제2위상반전막 그 위치를 기판과 제1위상반전막 사이와 제1위상반전막 상부, 제2위상반전막 상부 등 적절한 위치에 할 수 있다.Therefore, it was confirmed through the present example that the surface reflectance can be sufficiently adjusted by forming the reflection adjustment layer. The formation of the reflection control layer is not limited to the first phase inversion film, but the position of the second phase inversion film is appropriately positioned between the substrate and the first phase inversion film, the top of the first phase inversion film, and the top of the second phase inversion film. Can be on site.
(실시예 9)(Example 9)
다음은 상기 실시예 7에 의해 제조된 하프톤형 위상반전막에 대해 차광막, 반사방지막, 레지스트를 순차적으로 적층한 후에 패턴형성을 위해 건식 식각을 진행하였다.Next, the light blocking film, the antireflection film, and the resist were sequentially stacked on the halftone phase inversion film prepared in Example 7, and then dry etching was performed for pattern formation.
먼저 HfSiO의 건식 식각은 SF6 및/또는 CHF4와 O2 가스를 이용하여 300W, 55mtorr에서 실시하였으며, Over Etching Time을 30초를 추가적으로 더 하였다. 그 후 제1위상변위막의 건식 식각을 위해 Cl2 와 O2를 혼합한 가스를 이용하여 동일하게 300W, 55mtorr 조건에서 실시하였으며, 이때 Over Etching Time을 30초를 더 추가하였다.First, dry etching of HfSiO was performed at 300 W and 55 mtorr using SF 6 and / or CHF 4 and O 2 gas, and an additional 30 seconds was added to the Over Etching Time. Thereafter, dry etching of the first phase shift layer was performed in the same condition as 300 W and 55 mtorr using a gas mixed with Cl 2 and O 2 , and an additional 30 seconds was added to the over etching time.
그 결과 Pattern Profile이 88.5도로 아주 우수하였으며, 투명 기판의 손상 Damage을 측정하기 위해 AFM으로 측정한 결과 중심선 평균 조도가 0.42nmRa로서 아무런 Damage가 없는 것으로 측정되었다.As a result, the pattern profile was very good at 88.5 degrees, and the average line roughness of 0.42nmRa was found to be no damage as measured by AFM to measure damage damage of the transparent substrate.
(실시예 10)(Example 10)
다음은 실시예 7에 의해 제조된 하프톤형 위상반전막에 대해 차광막, 반사방지막을 순차적으로 적층하면서 평탄도를 Flatmaster를 이용하여 측정하였으며, 동일하게 MoTaSiN 막에 순차적으로 차광막, 반사방지막을 적층하면서 평탄도를 측정하였다.Next, the flatness of the halftone phase inversion film prepared according to Example 7 was sequentially laminated with the light blocking film and the antireflection film, and the flatness was measured using the Flatmaster. The degree was measured.
표 8. 평탄도 변화량Table 8. Flatness Variation
표 8는 상기 실시예 10에 따른 DC-RF Coupled 스퍼터에 의한 증착 방법과 DC 및 RF 스퍼터에 증착에 따른 평탄도 변화를 나타내고 있다. Table 8 shows the deposition method by the DC-RF Coupled sputter according to Example 10 and the flatness change according to the deposition on the DC and RF sputter.
먼저 2층막 위상반전막에 따른 평탄도 변화 결과 DC-RF Coupled 스퍼터에 의한 박막 증착시 평탄도 값 변화가 기판대비 0.06㎛ 증가를 나타내었으나, DC, RF Sputter에 의한 증착시에는 0.54㎛의 변화를 나타내어 9배의 평탄도 차이를 나타내었다.First, as a result of the flatness change according to the two-layered phase inversion film, the flatness value of the thin film deposited by DC-RF coupled sputter increased 0.06㎛ compared to the substrate. 9 times the difference in flatness.
동일하게 단일막 위상반전막인 MoTaSiN의 경우 DC-RF Coupled 스퍼터에 의한 박막 증착시 평탄도 값 변화가 기판대비 0.04㎛ 증가를 나타내었으며, DC, RF Sputter에 의한 증착시에는 0.23㎛ 의 증가를 나타내어 상대적으로 높은 평탄도 변화를 나타내었다. 이러한 평탄도 변화는 간접적으로 박막 Stress 상태를 확인할 수 있으며, DC-RF Coupled 스퍼터링에 의한 방법이 낮은 Stress를 구현할 수 있음을 확인할 수 있다. Similarly, in the case of MoTaSiN, which is a single phase reversal film, the flatness value of the thin film deposited by DC-RF coupled sputter increased by 0.04㎛ compared to the substrate, and by 0.23㎛ increased by the deposition by DC and RF Sputter. It showed a relatively high flatness change. This flatness change can indirectly confirm the state of the thin film stress, it can be seen that the method by the DC-RF Coupled sputtering can implement a low stress.
(실시예 11)(Example 11)
다음은 제 실시예 10에 사용된 박막에 대해 파티클 측정을 위해 GM-3000 장비를 이용하여 박막 증착에 순서에 따라 파티클을 측정하였다.Next, the particles were measured according to the sequence of thin film deposition using the GM-3000 equipment for particle measurement for the thin film used in Example 10.
표 9-1. 2층막 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 파티클 측정 결과Table 9-1. Particle Measurement Results of a Two-Layer Halftone Phase Inverted Blank Mask
표 9-1은 실시예 11에 따른 2층막 하프톤형 블랭크 마스크에 대한 박막 증착에 따른 파티클을 GM 3000 장비를 이용하여 측정한 결과를 나타내고 있다. 측정결과 DC-RF Coupled 스퍼터에 의한 박막 증착시 기판 대비 순차적으로 적층된 마지막 반사방지막 층까지의 파티클 증가가 0.1~0.5㎛ Size 파티클 수가 14개 증가를 나타내었으나, DC, RF Sputter에 의한 0.1~0.5㎛ 파티클 수는 33개 증가하는 결과를 나타내고 있다. 동일하게 0.5~1.0㎛ Size의 파티클 수 역시 DC-RF Coupled Sputter를 사용할 시 7개의 파티클 증가를 나타내었으나, DC, RF Sputter 방식은 11개의 파티클 증가를 나타내었다.Table 9-1 shows the results of measuring the particles according to the thin film deposition on the two-layer halftone type blank mask according to Example 11 using the GM 3000 equipment. As a result of the measurement, when the thin film was deposited by DC-RF Coupled Sputter, the particle increase up to the last layer of anti-reflective layer was sequentially increased from 0.1 to 0.5㎛ size, and the number of particles increased by 14, but 0.1 ~ 0.5 by DC and RF Sputter. The number of μm particles has been shown to increase by 33. Similarly, the particle number of 0.5 ~ 1.0㎛ size also showed 7 particle increase when using DC-RF Coupled Sputter, but DC, RF Sputter method showed 11 particle increase.
이를 통해 DC-RF Coupled 스퍼터 방식을 통한 파티클이 기존의 DC, RF 스퍼터 방법 대비 파티클이 억제되는 효과를 나타내었다.This resulted in the effect that the particles are suppressed compared to the DC, RF sputtering method of particles through the DC-RF Coupled sputtering method.
표 9-2. 단일막 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 파티클 측정 결과Table 9-2. Particle Measurement Results of Single-Layer Halftone Phase Inverted Blank Masks
표 9-2은 실시예 11에 따른 단일막 하프톤형 블랭크 마스크에 대한 박막 증착에 따른 파티클을 GM 3000 장비를 이용하여 측정한 결과를 나타내고 있다. 측정결과 DC-RF Coupled 스퍼터에 의한 박막 증착시 기판 대비 순차적으로 적층된 마지막 반사방지막 층까지의 파티클 증가가 0.1~0.5㎛ Size 파티클 수가 5개 증가를 나타내었으나, DC, RF Sputter에 의한 0.1~0.5㎛ 파티클 수는 11개 증가하는 결과를 나타내고 있다. 동일하게 0.5~1.0㎛ Size의 파티클 수 역시 DC-RF Coupled 스퍼터를 사용할 시 1개의 파티클 증가를 나타내었으나, DC, RF Sputter 방식은 2개의 파티클 증가를 나타내었다.Table 9-2 shows the results of measuring the particles according to the thin film deposition on the single-film halftone type blank mask according to Example 11 using the GM 3000 equipment. As a result of the measurement, when the thin film was deposited by DC-RF Coupled Sputter, the particle increase up to the last anti-reflective layer laminated sequentially compared to the substrate showed 0.1 ~ 0.5㎛ size particle number increased by 5, but 0.1 ~ 0.5 by DC, RF Sputter The number of μm particles shows an increase of eleven. Similarly, the particle number of 0.5 ~ 1.0㎛ size also showed one particle increase when using DC-RF Coupled Sputter, but DC, RF Sputter method showed two particle increase.
이를 통해 공통적으로 DC-RF Coupled 스퍼터 방식을 통한 박막 증착 방법이 파티클이 기존의 DC, RF 스퍼터 방법 대비 억제되는 효과를 나타내었다.Through this, the thin film deposition method through the DC-RF Coupled sputtering method showed that the particles are suppressed compared to the conventional DC and RF sputtering methods.
(실시예 12)(Example 12)
다음 실시예 12는 상기 DC-RF Coupled 스퍼터 방식 및 DC, RF 스퍼터로 제작 된 각각의 동일한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 평가를 위하여, 1.0㎛ Line & Space Pattern에 대한 17 Point에 대한 Line Edge Roughness를 평가하였다. 평가 결과 DC-RF Coupled 스퍼터 방식에 의해 제작된 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크는 20nm Under 되어 우수한 LER 결과를 나타내었으나, DC, RF Sputter 방식에 의한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크는 43nm Over 되는 LER 결과를 나타내었다. The following Example 12 evaluates the line edge roughness of 17 points for the 1.0 μm Line & Space Pattern for the evaluation of the same halftone phase inversion blank mask made of the DC-RF Coupled sputtering method and DC and RF sputtering. It was. As a result, the halftone phase inverted blank mask produced by DC-RF Coupled sputter method showed 20nm under and showed excellent LER result, while the halftone phase inverted blank mask by DC and RF sputter method showed LER result which exceeded 43nm. It was.
(실시예 13)(Example 13)
다음 실시예 13은 상기 DC-RF Coupled 스퍼터 방식 및 DC, RF 스퍼터로 제작된 각각의 동일한 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크에 의해 제작된 하프톤형 위상반전 포토마스크에서 발생하는 성장성 결함을 확인하기 위해 193nm Laser로 4mJ, 60Hz로 전체 5kJ의 조사한 후 전자현미경을 통하여 발생하는 성장성 결함 수를 측정하였다. Next Example 13 is a 193nm Laser to identify the growth defects generated in the half-tone phase inversion photomask fabricated by the DC-RF Coupled sputter method and the same half-tone phase inversion blank mask made of DC, RF sputter After irradiating 5kJ at 4mJ and 60Hz, the number of growth defects generated through electron microscopy was measured.
측정결과 DC-RF Coupled 스퍼터 방식에 의해 제작된 하프톤형 위상반전 포토마스크에서는 성장성 결함이 발생하지 않았으나, 일반적인 DC, RF Sputter 방식에 의해 제작된 하프톤형 위상반전 포토마스크에서는 8개의 다양한 성장성 결함이 관측되었다. As a result of the measurement, growth defects did not occur in the half-tone phase inversion photomask fabricated by DC-RF Coupled Sputter method, but 8 various growth defects were observed in half-tone phase inversion photomask fabricated by general DC and RF Sputter method. It became.
도 1은 본 발명에 의해 제조된 2층막 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a two-layer film halftone type phase inversion blank mask produced by the present invention.
도 2는 본 발명에 의해 제조된 단일막 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a single film halftone type phase inversion blank mask produced by the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 > <Explanation of symbols for main parts of drawing>
10 : 투명기판10: transparent substrate
20 : 제1위상반전막 20: first phase inversion film
30 : 제2위상반전막30: second phase inversion film
40 : 단일 위상반전막40: single phase inversion film
50 : 차광막50: light shielding film
60 : 반사방지막60: antireflection film
100 : 2층막 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 100: 2-layer film halftone type phase inversion blank mask
200 : 단일막 하프톤형 위상반전 블랭크 마스크 200: single layer halftone phase inversion blank mask
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