KR0140647B1 - 위상반전마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상반전마스크의 제조방법에 관한 것으로, 간단한 공정에 의해 신뢰성이 우수하고 성능이 향상된 위상반전마스크를 제조하기 위한 것이다.

본 발명은 투명기판상에 금속막을 형성하는 단계와, 상기 금속막을 하프톤층패턴으로 패터닝하는 단계, 및 상기 금속막에 산소이온을 주입하고 열처리하여 금속산화막으로 이루어진 하프톤층 및 위상반전층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 제조방법을 제공한다.

Description

위상반전마스크의 제조방법

제1도는 종래의 하프톤 위상반전마스크의 제조방법을 도시한 공정순서도

제2도는 본 발명의 하프톤 위상반전마스크의 제조방법을 도시한 공정순서도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:투명기판2:크롬 또는 산화크롬층

3,6:레지스트4:위상반전층

5:아연층

본 발명은 위상반전마스크(Phase Shift Mask)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 하프톤(Half-tone)방식의 위상반전마스크의 제조방법에 관한 것이다.

반도체 제조공정에 사용되는 일반적인 마스크는 빛이 통과하는 영역은 석영 유리기판을, 빛이 통과하지 않는 영역은 크롬 또는 산화크롬막을 이용하므로 빛이 통과하는 영역의 광위상은 0°가 된다.

위상반전마스크는 일반적인 마스크와는 달리 마스크의 광이 투과하는 영역을 패턴순서에 따라 빛의 위상을 180°로 반전시키게끔 위산반전층을 부착한 마스크이다.

이중, 특히 하프톤방식의 위상반전마스크는 일반 마스크의 빛이 통과하지 못하는 영역의 크롬층 두께를 아주 얇게(광투과 손실이 4-10%정도)하고 이 영역에 위상을 180°로 반전시킬 수 있는 위상반전층을 부착한 마스크이다.

제1도를 참조하여 종래의 하프톤방식의 위상반전마스크를 제조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1도 (a)에 도시된 바와 같은 석영 유리기판(1)상에 제1도 (b)에 도시된 바와 같이 크롬 또는 산화크롬막(2)을 광투과도가 4-10%정도 되는 두께로 증착한 후, 이위에 제1도 (c)에 도시된 바와 같이 전자빔용 레지스트(3)를 도포한다.

이어서 제1도 (d)에 도시된 바와 같이 전자선 묘화장치를 이용하여 상기 레지스트(3)를 선택적으로 노광하고 현상 및 경화시켜 제1도 (e)에 도시된 바와 같은 이 소정의 레지스트패턴(3)을 형성한다.

다음에 제1도 (f)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트패턴(3)을 마스크로 하여 상기 크롬 또는 산화크롬층(2)을 식각한 후, 제1도 (g)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트패턴을 제거한다.

이어서 제1도 (h)에 도시된 바와 같이 상기 크롬 또는 산화크롬층(2)이 형성된 기판 전면에 두께 d=λ/2(n-1)(λ;빛의 파장, n;물질의 투과도 굴절률)의 조건을 만족하는 두께로 위상반전층(4)으로서, 예컨대 SOG(Spin on Glass) 또는 실리콘산화막을 형성하고, 제1도 (i)에 도시된 바와 같이 그위에 레지스트(3)를 도포한다.

다음에 제1도 (j)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트(3)를 전자선 묘화장치를 이용하여 선택적으로 노광하고 현상 및 경화시켜 제1도 (k)에 도시된 바와 같이 소정의 레지스트패턴(3)을 형성한다.

이어서 제1도 (l)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트패턴(3)을 마스크로 하여 상기 위상반전마스크(4)을 식각한 후, 제1도 (m)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트를 제거해냄으로써 하프톤 위상반전마스크의 제조를 완료한다.

상기 종래기술에 있어서는 하프톤영역의 광투과도 조절을 크롬 또는 산화크롬막의 두께 조절에 의해 행하고 또한 전자선묘화장치 등을 이용하여 패턴을 형성한 후 하프톤영역에 위상반전층릉 형성하므로 상술한 바와 같이 공정이 복잡해지는 문제가 있으며, 패턴 형성을 위한 윈도우 엣지부분과 필드의 위상반전층과의 얼라인에 있어서,즉 크롬 또는 산화크롬층(2)과 위상반전층(4)과의 얼라인에 있어서의 신뢰성이 문제가 된다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 간단한 공정에 의해 신뢰성이 우수하고 성능이 향상된 위상반전마스크를 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위상반전마스크의 제조방법은 투명기판상에 금속막을 형성하는 단계와, 상기 금속막을 하프톤층 패턴으로 패터닝하는 단계, 및 상기 금속막에 산소이온을 주입하고 열처리하여 금속산화막으로 이루어진 하프론층 및 위상반전층을 형성하는 단계로 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다,

제2도에 본 발명에 의한 위상반전마스크의 제조방법을 공정순서에 따라 도시하였다.

먼저, 제2도 (a)에 도시된 바와 같은 석영 투명기판(1)상에 제2도 (b)에 도시된 바와 같이 아연(Zn)(5)을 두께(d)=λ/2(n-1)을 만족하는 두께로 증착하다. 이때, i-라인 광원을 이용하는 노광장치용 하프톤 마스크일 경우에는 λ=0.365μm, n=1.43(산화아연의 투과도 굴절률)이므로 d=0.365/2(1.43-1)0.4244μm=4244Å가 되므로 아연을 약 4200Å의 두께로 증착한다.

다음에 제2도 (c)에 도시된 바와 같이 상기 아연층(5)상에 전자빔용 레지스트(6)를 도포한 후, 제2도 (d)에 도시된 바와 같이 전자선 묘화장치를 이용하여 상기 레지스트(6)를 선택적으로 노광한 다음 제2도 (e)에 도시된 바와 같이 현상 및 경화시켜 소정의 레지스트패턴(6)을 형성한다.

이어서 제2도 (f)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트패턴(6)을 마스크로 하여 상기 아연층(5)을 삭각한 후, 제2도 (g)에 도시된 바와 같이 상기 레지스트패턴을 제거한다.

다음에 제2도 (h)에 도시된 바와 같이 상기 아연층(5)에 산소이온을 주입하는 바, 광차폐도 90-96%를 만족시키는 최적값으로서 산소이온을 18×10¹⁰atoms/cm²의 농도로 주입한 후, 제2도 (i)에 도시된 바와 같이 600℃의 온도로 질소 또는 산소분위기에서 약 20분 정도 열처리를 실시하여 상기 아연층을 산화아연층으로 변화시켜 하프톤영역 및 위상반정층의 역할을 하도록 함으로써 본 발명에 의한 하프톤 위상반전마스크 제조를 완료한다.

이와 같이 본 발명은 하프톤영역과 위상반전층을 산화아연층을 이용한 동일한 층으로 형성하므로 제조공정이 단순해지며, 산소이온주입농도 및 열처리 온도와 시간을 조절을 함으로써 하프톤 광투과도 조절을 정략적으로 용이하게 할 수 있게 된다.

또한 종래기술에서는 위상반전층으로 실리콘산화막과 같은 절연체를 사용하므로 전자선 묘화시 전하축적(Charge-up)으로 패턴 근접효과가 발생하나, 본 발명에서는 위상반전층으로 도체인 아연막을 이용하므로 이와 같은 현상이 일어나지 않게 된다.

Claims (3)

1. 투명기판상에 아연층을 형성하는 단계; 상기 아연층을 하프톤층 패턴으로 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 아연층에 18×10¹⁰atoms/cm²농도의 산소이온을 주입하고 600℃의 온도로 열처리하여 90~96%의 광차폐도를 갖는 산화아연층으로 이루어진 하프톤층 및 위상반전층을 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 아연층은 λ/2(n-1)(λ;광파장, n;금속산화막의 투과도 굴절률)을 만족하는 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 열처리는 질소 또는 산소분위기에서 실시하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.