KR0151068B1

KR0151068B1 - 하프톤막을 가지는 위상반전 마스크와 그것의 제조방법

Info

Publication number: KR0151068B1
Application number: KR1019950019032A
Authority: KR
Inventors: 문성용
Original assignee: 김광호; 삼성전자주식회사
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1995-06-30
Publication date: 1998-10-01
Also published as: KR970002458A

Abstract

위상반전 마스크에 서로 다른 측벽 경사각도를 갖는 하프톤막을 구비시켜서, 마스크를 통해 조사되는 빛의 초점이 사진식각되는 반도체 기판의 단차에 적합한 위치에 형성되어 보다 큰 포토마진을 확보할 수 있게 된다.

Description

하프톤막을 가지는 위상반전 마스크와 그것의 제조방법

제1(a)도는 하프톤막의 측벽 기울기(θ).

제1(b)도는 하프톤막의 측벽기울기(θ) 변화와 마스크를 통과한 빛의 초점 위 치(△)변화 및 촛점심도(▲)의 관계.

제2도는 본발명에 의한 하프톤막이 구비된 위상반전 마스크의 일실시예의 단 면도.

제3도 내지 제5도는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 제조방법의 실시예들을 설명하기 위한 단면도들.

제6도는 본 발명에 의한 위상반전 마스크의 사용예.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 마스크 기판 200 : 제1하프톤막

300 : 제2하프톤막

본 발명은 하프톤막을 가지는 위상반전 마스크와 그것의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 측벽의 경사각도가 서로 다른 하프톤막들을 마스크에 구비시켜서, 마스크를 통해 조사되는 빛의 촛점위치가 서로 상이하도록한 위상반전 마스크와 그것의 제조방법에 관한 것이다.

반도체 집적회로의 각종 패턴들은 사진식각 기술에 의해 형성되는데. 집적회로의 집적도가 증가하면서 서로 인접하는 패턴들간의 근접효과(proximity effect)에 의해 패턴의 해상도가 저하되는 결함이 발생하게 되었다. 즉, 통상적인 투영 노광장치를 이용하여 사각평태의 각종 패턴을 형성할 경우, 빛의 회절에 의해 사각형 패턴의 모서리가 둥글어지게 되었다.

때문에 IBM의 Levenson은 위상 쉬프터(phase shifter)가 포함된 마스크패턴이 형성되어 있는 위상반전 마스크(Phase Shift Mask, PSM)를 고안하여 집적회로에 형성되는 패턴의 해상도를 높이 수 있게 함으로써, 보다 미세한 패턴의 형성에 도움이 되고 있다. (참조문헌:IBM 1986, IEEE Trans. Elect. Devices. Vol. ED-29, 1982. CP1828; 1988, Fall Applied Physics Meeting 4a-K-7, 8(p.497); SPIE, Vol. 1463, Optical/ Laser Microlithography Ⅳ, 1991, p. 423-427). 상기 위상반전 마스크를 이용하는 패턴 형성방법은, 마스크 기판의 투광부를 통과한 빛에 대하여 위상쉬프터를 통과한 빛이 역위상이 되도록 하여, 빛이 서로 간섭하므로써 패턴의 경계부분에서 빛의 강도가0이 되어 빛의 해상도가 증가하도록 한 것이다.

그러나 상기 PSM을 이용하여 반도체 장치에 노광작업을 하는 경우라도, 반도체 장치의 단차로 인하여 마스크를 통과한 빛의 촛점위치(best focus point: 마스크를 투과한 빛이 마스크의 패턴을 가장 선명하게 나타내는 위치)와 촛점심도(DOF:Depth of Focus:촛점위치로 부터 상하로 패턴이 맺힐 수 있는 거리의 합으로서 반도체기판이 촛점심도 영역을 벗어나서 위치하면 패턴이 형성되지 않는다)가 영향을 받기 때문에, 마스크상에 구현된 최소선폭을 반도체 기판상에 올바르게 전사하기가 쉽지 않다. 최소선폭에 다소의 여유가 있었던 때에는 최소선폭의 전사에 문제를 야기하지 않던 같은 단차일지라도,더욱 미세화된 최소선폭의 전사에 대해서는 심각한 문제를 야기할 수있기 때문이다. 이에, 반도체 기판상에 미세한 패턴의 형성을 용이하게 하기 위한 방법으로써, 반도체 기판의 셀(cell)과 주변회로 영역을 평탄화 하는 것과 같이 반도체 장치의 단차를 줄이는 것:반도체 기판의 단차에 따라 최소선폭에 차이를 주는 것; 반도체 기판의 단차에 따라 마스크를 통과한 빛의 촛점위치를 변화 시키는 것 등과 같이 노광공정을 행할 때 빛의 촛점위치의 포토 마진(photo margin)을 확보하기 위한 방법들이 대두 되었다.

특히 반도체 기판의 단차에 따라 마스크를 통과한 빛의 촛점위치를 변화시키는 것이라함은, 일반적인 위상반전 마스크에서는 하프톤막이 빛을 투과 시키면서 그것의 위상을 180°반전시키는 기능을 할 뿐이어서, 기판을 통과한 빛의 촛점위치는 모두 일정한 것과는 다르게, 위상반전 마스크의 하프톤막을 통과한 빛이 마스크의 다른 부분을 통과한 빛에 대하여 일률적으로 180°의 위상차이를 갖게 하기 보다는 그 이상 또는 그 이하의 위상차이를 갖도록 위상오차(Phase Error)를 줌으로써, 마스크를 통과하는 빛의 촛점이 마스크로 부터 더 멀리 또는 더 가깝게 위치되도록 하는 것이다.

이러한 위상오차에 영향을 줌으로써 결국 마스크를 통과하는 빛의 촛점위치 및 촛점심도에에 영향을 주는 인자중의 하나가 마스크기판에 대한 하프톤막의 측벽의 기울기이다.

제1(a)도는 마스크기판(1)에 대한 하프톤막(2)의 측벽 기울기(θ)를 도시한 것이고, 제1(b)도는 하프톤막의 측벽 기울기(θ)의 변화에 대한 마스크를 통과한 빛의 촛점위치(△)변화와 촛점심도(▲)를 도시한 것의 하나인데 (Junji Miyazaki등, Jpn. J. Appl. Phys.Vol.33,p.6788,1994),제1(b)도에서는 하프톤막의 측벽 기울기가 작아 질수록 촛점위치의 이동이 커지는 반면 촛점심도는 작아지는 것을 알 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 하프톤막의 측벽 기울기와 마스크를 통과한 빛의 촛점위치와 촛점심도의 관계를 이용하여 이루어진 것으로서,

본 발명의 목적은 보다 큰 포토마진(Photo Margin)을 가지는 위상반전 마스크를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 마스크의 영역에 따라 이를 통과하는 빛의 촛점위치가 달라지는 위상반전 마스크를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 위상반전 마스크의 제조에 적합한 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하나의 마스크를 2이상의 영역으로 구분한 후, 마스크의 각 영역상에 형성되는 하프톤막의 측벽의 기울기를 각기 다르게함으로써, 마스크를 통과한 빛의 촛점이 마스크에 대응되는 반도체 기판의 단차에 적합하도록 마스크로부터 각기 다른 거리에 형성되도록 하였다는데 특징이 있다. 즉, 반도체 기판상에 형성될 패턴의 위치가 마스크기판으로 부터 보다 멀리 떨어진 경우에는 그 패턴 형성을 위한 빛의 촛점도 그에 상응하도록 마스크로 부터 멀리 떨어지도록 하고, 패턴의 위치가 가까운 경우에는 빛의 촛점도 가깝게 하였다는데 특징이 있는데,

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 구성은,

마스크기판과 상기 마스크기판위에 형성된 하프톤막을 가지는 위상반전 마스크에 있어서, 상기 마스크기판은 2이상의 영역으로 구분되고, 마스크기판의 각 영역에는 서로 다른 측벽 기울기를 가진 하프톤막이 형성되어 이루어진다.

여기서 상기 마스크기판은 제1영역과 제2영역으로 구분될 수 있고, 상기 제1영역에는 마스크기판에 대하여 90°가량의 측벽 기울기를 가지는 제1하프톤막이 형성되고, 상기 제2영역에는 마스크기판에 대하여 30°이상 90°미만의 측벽 기울기를 가지는 제2하프톤막이 형성될 수 있으며, 특히 상기 제2하프톤막의 측벽 기울기는 40°내지 50°로 할 수도 있다.

한편 상기 마스크기판의 상기 제1영역은 사진식각공정이 행하여질 대상 반도체장치의 셀영역에 상응하고, 상기 제2영역은 상기 반도체장치의 주변회로영역에 상응하도록 할 수 있다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 제조방법의 일실시예의 구성은,

ㄱ)마스크기판 위에 하프톤막, 차광막 및 제1감광막을 차례로 적충 형성하는 단계; ㄴ)상기 마스크기판의 제1영역 위에 있는 상기 제1감광막을 노광, 현상하여 제1감광막패턴을 형성하는 단계; ㄷ)상기 제1감광막패턴으로 인하여 노출된 영역의 상기 차광막을 식각하여 제1차광막패턴을 형성하는 단계; ㄹ)상기 제1차광막 패턴으로 인하여 노출된 영역의 상기 하프톤막을 이방성 식각하여 제1하프톤막을 형성하는 단계; ㅁ)상기 제1감광막패턴을 제거한후 상기 마스크기판 전면에 제2감광막을 도포하고, 상기 마스크기판의 상기 제2영역 위에 있는 상기 제2감광막을 노광, 현상하여 제2감광막 패턴을 형성하는 단계; ㅂ)상기 제2감광막패턴에 의해 노출된 상기 차광막을 식각하여 제2차광막패턴을 형성 단계; ㅅ)상기 제2차광막 패턴에 의해 노출된 상기 하프톤막을 동방성식각하여 제2하프톤막을 형성 단계; ㅇ)상기 마스크기판 위에남아많는 상기 제2감광막패턴 및 상기 제1,2차광막패턴을 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 위상반전 마스크의 제조방법의 다른 실시예의 구성은

ㄱ)마스크기판 위에, 하프톤막, 차광막 및 제1감광막을 차례로 적충 형성하는단계; ㄴ)상기 마스크기판의 제1영역 및 제2영역 위에 있는 상기 제1감광막을 패턴닝하여 제1감광막패턴을 형성하는 단계; ㄷ)상기 제1감광막패턴으로 인해 노출된 영역의 상기 차광막을 식각하여 차광막패턴을 형성하는 단계; ㄹ)상기 마스크기판 위에 남아있는 상기 제1감광막패턴을 제거하고, 상기 마스크기판 전면에 제2감광막을 형성한 후, 상기 마스크기판의 상기 제1영역 위에 있는 상기 제2감광막을 정렬노광으로 패턴닝함으로써 제2감광막패턴을 형성하는 단계; ㅁ)상기 제2감광막패턴에 의해 노출된 상기 하프톤막을 이방성식각하여 제1하프톤막을 형성하는 단계; ㅂ)상기 제2감광막패턴을 제거하고, 상기 마스크기판 전면에 제3감광막을 형성한후, 상기 마스크기판의 상기 제2영역 위에 있는 상기 제3감광막을 정렬노광하여 제3감광막패턴을 형성하는 단계; ㅅ)상기 제3감광막 패턴에 의해 노출된 상기 하프톤막을 등방성식각하여 제2하프톤막을 형성하는 단계; ㅇ)상기 마스크기판 위에 남아있는 상기 제3감광막패턴 및 상기 차광막패턴을 제거하는 단계를 포함하여 이루어 진다.

본 발명에 따른 위상반전 마스크의 제조방법의 또 다른 실시예의 구성은,

ㄱ)마스크기판상에, 하프톤막, 차광막 및 제1감광막을 차례로 적충형성하는 단계; ㄴ)마스크기판의 제1영역 및 제2영역 위에 있는 제1감광막 영역을 패턴닝하여 제1감광막 패턴을 형성하는 단계;ㄷ)제1감광막 패턴에 의해 노출된 영역의 차광막을 식각하여 차광막 패턴을 형성하는 단계;ㄹ)상기 차광막패턴에 의해 노출된 영역의 하프톤막을 이방성식각하여 마스크의 제1영역 위에 제1하프톤막을 형성하고, 마스크기판의 제2영역 위에 예비하프톤막을 형성하는 단계:ㅁ)상기 마스크기판 위에 남아있는 제1감광막패턴을 제거하고, 상기 마스크기판 전면에 제2감광막을 형성한 후, 마스크기판의 제2영역 위에 있는 제2감광막을 정렬노광하여 제2감광막패턴을 형성하는 단계;ㅂ)상기 제2감광막패턴에 의해 그 측벽이 노출된 상기 예비하프톤막을 등방성식각하여 제2하프톤막을 형성하는 단계;ㅅ)상기 마스크기판 위에 남아있는 제2감광막패턴 및 차광막패턴을 제거하는 단계를 포함하여 이루어 진다.

상기한 위상반전 마스크의 제조방법들에서 하프톤막을 이방성식각하여 제1하프톤막을 형성할 때는 CF₄,O₂, 및 Ar가스를 42:3∼5:1∼3(sccm)의 부피비로 혼합한 것을 사용함이 바람직하다. 압력은 50∼150 mTorr, 전력은 300∼500 W로 할 수 있으며, 100 mTorr정도의 압력과 400W정도의 전력으로 건식식각하는 것이 바람직하다. 제1하프톤막(200)의 측벽 기울기는 마스크기판에 대하여 90°가량이 되도록 할 수 있다.

또한 제2하프톤막 형성을 위한 등방성 식각을 할 때는 CF₄와 O₂가스를 약42:5(sccm)의 부피비로 혼합한 것을 사용함이 바람직하고, 압력은 300∼500mTorr, 전력은 100∼200 W로 할 수 있으며, 400 mTorr정도의 압력과 150W의 전력으로 건식식각하는 것이 바람직하다. 제2하프톤막의 측벽의 기울기는 30°이상 90°미만일 수 있고, 특히 40°내지 50°로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 위상반전 마스크에 서로 다른 측벽 경사각도를 갖는 하프톤막을 구비시켜서, 마스크를 통해 조사되는 빛의 촛점위치를 사진식각될 반도체의 표면 굴곡에 상응하도록 조절함으로써 보다 큰 포토마진을 확보할수 있게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도면들에서 같은 구성요소들은 같은 참조번호로 표시되었다.

제2도는 본 발명에 의한 하프톤막이 구비된 위상반전 마스크의 일실시예의 단면도로서, 마스크기판(100)은 2이상의 영역으로 구분되고, 마스크기판(100)의 각 영역에는 서로 다른 측벽 기울기를 가진 하프톤막이 형성되어 있다.

여기서 상기 마스크기판(100)은 제2영역(A)과 제2영역(B)으로 구분될 수 있고, 상기 제1영역(A)에는 마스크기판(100)에 대하여 90°가량의 측벽 기울기를 가지는 제1하프톤막(200)이 형성되고, 상기 제2영역(B)에는 마스크기판(100)에 대하여 30°이상 90°미만의 측벽 기울기를 가지는 제2하프톤막(300)이 형성될 수 있으며, 특히 상기 제2하프톤막(300)의 측벽 기울기는 40°내지 50°로 할 수도 있다.

한편 상기 마스크기판(100)의 상기 제1영역(A)은 사진식각공정이 행하여질 대상 반도체 장치의 셀 영역에 상응하고, 상기 제2영역(B)은 상기 반도체장치의 주변회로 영역에 상응하도록 할 수 있다.

제3도 내지 제5도는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 제조방법의 실시예들을 설명하기 위한 단면도들이다.

제3(a)도는 마스크기판(100)위에 하프톤막(110), 차광막(120) 및 제1감광막(130)을 차례로 적충 형성하는 단계를 도시한 것이다.

하프톤막(110)은 MoSiON 등으로 형성할 수 있고, 차광막(120)은 크롬(Cr)등으로 형성할 수 있다.

제3(b)도는 상기 마스크기판(100)의 제1영역(A위에 있는 상기 제1감광막(130)을 노광, 현상하여 제1감광막패턴(131)을 형성하고 상기 차광막(120)의 일부를 노출시키는 단계를 도시한 것이다. 여기서 상기 제1영역(A)은 사진식각되는 반도체 장치의 셀 영역에 해당할 수 있고, 상기 제2영역(B)은 반도체 장치의 주변회로 영역에 해당할 수 있다.

제3(c)도는 상기 제1감광막패턴(131)으로 인하여 노출된 영역의 상기 차광막(120)을 식각하여 제1차광막패턴(121)을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

상기 차광막(120)은 상기 제1감광막패턴(131)을 식각 마스크로 하여 습식식각된다.

제3(d)도는 상기 제1차광막패턴(121)으로 인하여 노출된 영역의 하프톤막(110)을 이방성 식각하여 제1하프톤막(200)을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

하프톤막(110)의 식각은 CF₄,O₂,Ar가스를 42:3∼5:1∼3(sccm)의 부피비로 혼합한 것을 사용함이 바람직하고, 50∼150 mTorr의 압력과 300∼500 W의 전력으로 행할 수 있으며, 100 mTorr 정도의 압력과 400W의 전력으로 건식식각하는 것이 바람직하다. 제1하프톤막(200)의 측벽 기울기는 마스크기판(100)에 대하여 90°가량이 되도록 한다.

제3(e)도는 상기 마스크기판(100)상에 남아있는 상기 제1감광막패턴(131)을 제거한후 마스크기판(100)전면에 제2감광막을 도포하고, 상기 마스크기판(100)의 상기 제2영역(B)위에 있는 상기 제2감광막을 노광, 현상하여 제2감광막패턴(141)을 형성하면서 상기 제1차광막(120)을 노출시키는 단계를 도시한 단면도이다.

제3(f)도는 상기 제2감광막패턴(141)에 의해 노출된 상기 차광막(120)을 식각하여 제2차광막패턴(122) 형성하면서 상기 하프톤막(11)을 노출시키는 단계를 도시한 단면도이다.

제3(g)도는 상기 제2차광막패턴(122)에 의해 노출된 상기 하프톤막(110)을 등방성식각하여 제2하프톤막(300)을 형성하고 마스크기판(100)을 노출시키는 단계를 도시한 단면도이다.

제2하프톤막(300)의 식각은 CF₄와 O₂가스를 약 42:5(sccm)의 부피비로 혼합한 것을 사용함이 바람직하고, 300∼500 mTorr의 압력과 100∼200W의 전력으로 행할 수 있으며, 400 mTorr 정도의 압력과 150W의 전력으로 건식식각하는 것이 바람직하다. 제2하프톤막(300)의 측벽의 기울기는 마스크기판(100)에 대하여 30°이상 90°미만일 수 있고, 특히 40°내지 50°로 할 수 있다.

제3(h)도는 상기 마스크기판(100)위에 남아있는 제2감광막패턴(141) 및 제1,2차광막패턴(121)(122)을 제거하여 마스크 패턴을 완성하는 단계를 도시한 단면도이다.

제4(a)도 내지 제4(f)도는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 제조방법의 다른 실시예 설명하기 위한 단면도이다.

제4(a)도는 제1감광막패턴(131')을 마스크기판(100)에 형성하는 단계를 도시한 것으로, 제3(a)도에서와 같이, 마스크기판(100)위에, 하프톤막(110), 차광막(120) 및 제1감광막(130)을 차례로 적충 형성한 후, 상기 마스크기판(100)의 제1영역(A) 및 제2영역(B)위에 있는 제1감광막(130)을 패턴닝하여 제1감광막패턴(130')을 형성하면서 차광막(120)을 노출시킨다.

제4(b)도는 제1감광막패턴(130')으로 인해 노출된 영역의 차광막(120)을 식각하여 차광막패턴(123)을 형성하고, 그 패턴에 따라 하프톤막(110)을 노출시키는 단계를 도시한 것이다.

제4(c)도는 마스크기판(100)의 제1영역(A)위에 제2감광막패턴(141')을 형성하는 단계를 도시한 것으로, 차광막패턴(123)이 형성된 마스크기판(100)위에 남아있는 제1감광막패턴(131')을 제거하고, 마스크기판(100)전면에 제2감광막을 형성한 후, 상기마스크기판(100)의 제1영역(A)위에 있는 제2감광막을 정렬노광으로 패턴닝함으로써 제2감광막패턴(141')을 형성하고, 하프톤막(110)을 노출시킨다. 이때, 제2감광막패턴(141')은 상기 차광막패턴(123)보다 약간 작도록 형성하여, 차광막패턴(123)상부 표면의 가장자리 부근이 노출되도록한다.

제4(d)도는 제2감광막패턴(141')에 의해 노출된 하프톤막(110)을 이방성식각하여 제1하프톤막(200)을 형성하고 마스크기판(100)을 노출시키는 단계를 도시한 단면도이다.

이때, 하프톤막(110)을 이방성 식각할 때의 조건은 상기 제3(d)도에서의 이방성 식각조건과 같이 할 수 있다.

제4(e)도는 마스크기판(100)의 제2영역(B)에 제3감광막패턴(151)을 형성하고 하프톤막(110)을 노출시키는 단계를 도시한 것으로, 상기 제1하프톤막(200)을 형성한 후, 마스크 기판(100)위에 남아있는 제2감광막패턴(141')을 제거하고 마스크기판(100)전면에 제3감광막을 형성한 후, 마스크기판(100)의 제2영역(B) 위에 있는 제3감광막을 정렬노광하여 제3감광막패턴(151)을 형성하되, 제3감광막패턴(151)이 그 아래에 있는 상기 차광막패턴(123)보다 약간 적게 형성하여 차광막패턴(123)의 상부표면의 가장자리 부근이 노출되도록한다.

제4(f)도는 제3감광막패턴(151)에 의해 노출된 하프톤막(110)을 등방성식각하여 제2하프톤막(300)을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.

이때, 하프톤막(110)을 등방성 식각할 때의 조건은 제3(g)도에서 등방성식각할 때의 조건과 같게 할 수 있다.

이후에는 상기 마스크위에 남아있는 제3감광막패턴 및 차광막패턴을 제거하여 마스크 패턴을 완성한다.

제5(a)도 내지 제5(e)도는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 제조방법의 또 다른 실시예 설명하기 위한 단면도들이다.

제5(a)도는 마스크기판(100)위에 1감광막패턴(131)을 형성하는 단계를 도시한 것으로, 제4(a)도에서와 같이, 마스크기판(100)위에, 하프톤막(110), 차광막(120) 및 제1감광막(130)을 차례로 적층 형성한 후, 상기 마스크기판(100)의 제1영역(A) 및 제2영역(B)위에 있는 제1감광막(130)을 패턴닝하여 제1감광막패턴(131)을 형성하면서 차광막(120)을 노출시킨다.

제5(b)도는 제1감광막패턴(131)에 의해 노출된 영역의 차광막(120)을 식각하여 차광막 패턴(123')을 형성하고 하프톤막(110)을 노출시키는 단계를 도시한 것이다.

제5(c)도는 차광막패턴(123')에 의해 노출된 영역의 하프톤막(110)을 이방성식각하여 마스크의 제1영역(A)위에 제1하프톤막(200)패턴을 형성하고, 마스크기판(100)의 제2영역(B)위에 예비하프톤막(300')을 형성하는 단계를 도시한 것이다.

이때, 하프톤막(110)을 이방성식각할 때의 조건은 상기 제3(d)도에서의 이방성식각조건과 같이 할수 있다.

제5(d)도는 마스크기판(100)의 제2영역(B)위에 제2감광막패턴(141)을 형성하는 단계를 도시한 것으로, 마스크기판(100)위에 남아있는 제1감광막패턴(131)을 제거하고, 마스크기판(100) 전면에 제2감광막을 형성한 후, 마스크기판(100)의 제2영역(B)위에 있는 제2감광막을 정렬노광하여 제2감광막패턴(141)을 형성하고 예비하프톤막(300')의 측벽을 노출시키되, 제2감광막 패턴(141)을 상기 차광막패턴(123')보다 약간 적게 형성하여 차광막패턴(123')의 상부표면의 가장자리 부근이 노출되도록 한다.

제5(e)도는 상기 제2감광막패턴(141)에 의해 그 측벽이 노출된 예비하프톤막(300')을 등방성식각하여 제2하프톤막(300)을 형성하는 단계를 도시한 단면도이다.

이때, 예비하프톤막(300')을 등방성식각할 때의 조건은 제3(g)도에서 하프톤막(110)을 등방성식각할 때의 조건과 같게 할 수 있다.

이후에는 상기 마스크기판위에 남아있는 제2감광막패턴(141) 및 차광막패턴(123')을 제거하여 마스크 패턴을 완성한다.

제6도는 본 발명에 의한 위상반전 마스크의 사용예를 도시한 것이다.

마스크기판(100)로부터 보다 가까운 반도체 기판영역(A')에 조사될 빛(L₁)은 보다 큰 측벽경사, 예를들어 90°측벽경사를 가진 제1하프톤막(200)의 패턴 사이를 통과하도록 함으로 빛의 촛점위치(f₁)도 마스크기판(100)으로부터 보다 가깝게 형성되고, 마스크기판(100)으로부터 보다 먼 반도체 기판영역(B')에 조사될 빛(L₂)은 보다 작은 측벽경사,예를 들어 45°측벽경사를 가진 제2하프톤막(300)의 패턴 사이를 통과하도록 함으로써, 빛의 촛점위치(f₂)도 마스크기판(100)으로부터 멀리 형성되고 있음을 알 수 있다.

이때, 제1하프톤막(200)의 패턴 사이를 통과하는 빛(L₁)의 촛점심도(D₁)에 비하여 제2하프톤막(300)의 패턴 사이를 통과하는 빛(L₂)의 촛점심도(D₂)가 감소되는 단점이 나타나지만 촛점위치들(F₁)(F₂)의 차이는 이러한 단점을 상쇄시키고도 포토마진을 보다 크게 확보할 수 있게 하여주는 효과가 있다.

상술한 본 발명에 따르면, 위상반전 마스크에 서로 다른 측벽 경사각도를 갖는 하프톤막을 구비시켜서, 마스크를 통해 조사되는 빛의 촛점위치를 가공될 반도체의 표면 굴곡에 상응하도록 조절함으로써 보다 큰 포토마진을 확보할 수 있게 된다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기 보다는 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.

Claims

마스크기판과 상기 마스크기판위에 형성된 하프톤막을 가지는 위상반전 마스크에 있어서, 상기 마스크기판은 2이상의 영역으로 구분되고, 상기 마스크기의 각 영역에는 서로 다른 측벽 기울기를 가진 상기 하프톤막이 형성됨으로써 , 상기 마스크기판의 상기 각 영역을 통과하는 빛의 초점이 상기 마스크기판으로 부터 서로 다른 거리에 위치하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
제1항에 있어서, 상기 마스크기판은 제1영역과 제2영역으로 구분되고, 상기 제1영역에는 상기 마스크기판에 대하여 90°가량의 측벽 기울기를 가지는 제1하프톤막이 형성되고, 상기 제2영역에는 상기 마스크기판에 대하여 30°이상 90°미만의 측벽 기울기를 가지는 제2하프톤막이 형성되는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
제2항에 있어서, 상기 제2하프톤막의 측벽 기울기는 40°내지 50°임을 특징으로하는 위상반전 마스크.
제2항에 있어서, 상기 마스크기판의 상기 제1영역은 사진식각공정이 수행될 대상 반도체장치의 셀 영역에 상응하고, 상긱제2영역은상기 반도체 장치의 주변회로 영역에 상응하는 것을 특징으로하는 위상반전 마스크.
ㄱ)마스크기판 위에 하프톤막, 차광막 및 제1감광막을 차례로 적층 형성하는 단계; ㄴ)상기 마스크기판의 제1영역 위에 있는 상기 제1감광막을 노광, 현상하여 제1감광막패턴을 형성하는 단계; ㄷ)상기 제1감광막패턴으로 인하여 노출된 영역의 상기 차광막을 식각하여 제1차광막패턴을 형성하는 단계; ㄹ)상기 제1차광막 패턴으로 인하여 노출된 영역의 상기 하프톤막을 이방성식각하여 제1하프톤막을 형성하는 단계; ㅁ)상기 제1감광막패턴을 제거한후 상기 마스크기판 전면에 제2감광막을 도포하고, 상기 마스크기판의 상기 제2영역 위에 있는 상기 제2감광막을 노광, 현상하여 제2감광막패턴을 형성하는 단계; ㅂ)상기 제2감광막 패턴에 의해 노출된 상기 차광막을 식각하여 제2차광막 패턴을 형성 단계; ㅅ)상기 제2차광막패턴에 의해 노출된 상기 하프톤막을 등방성식각하여 제2하프톤막을 형성 단계; ㅇ)상기 마스크기판 위에 남아있는 상기 제2감광막패턴 및 상기 제1,2차광막패턴을 제거하는단계를 포함하는 위상반전 마스크 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 이방성 식각은 CF₄,O₂, 및 Ar가스를 42:3∼5:1∼3(sccm)의 부피비로 혼합한 것을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 이방성식각은 압력을 50∼150mTorr로 하고, 전력은 300∼500W로 하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 제1하프톤막의 상기 마스크기판에 대하여 90°인 측벽 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 등방성식각은 CF₄와O₂가스를 42:5(scc m)의 부피비로 혼합한 것을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 등방성식각은 압력을 300∼500mTorr로 하고, 전력은 100∼200W로 하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 제2하프톤막은 상기 마스크기판에 대하여 30°이상 90°미만인 측벽 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제11항에 있어서, 상기 제2하프톤막의 상기 측벽 기울기는 40°내지 50°인 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제5항에 있어서, 상기 마스크기판의 상기 제1영역은 사진식각되는 반도체 장치의 셀 영역에 상응하고, 상기 마스크기판의 상기 제2영역은 상기 반도체 장치의 주변회로 영역에 상응하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
ㄱ)마스크기판 위에, 하프톤막, 차광막 및 제1감광막을 차례로 적층 형성하는 단계; ㄴ)상기 마스크기판의 제1영역 및 제2영역 위에 있는 상기 제1감광막을 패턴닝하여 제1감광막패턴을 형성하는 단계; ㄷ)상기 제1감광막 패턴으로 인해 노출된 영역의 상기 차광막을 식각하여 차광막 패턴을 형성하는 단계; ㄹ)상기 마스크기판 위에 남아있는 상기 제1감광막패턴을 제거하고, 상기 마스크기판 전면에 제2감광막을 형성한 후, 상기 마스크기판의 상기 제1영역 위에 있는 상기 제2감광막을 정렬노광으로 패턴닝함으로써 제2감광막패턴을 형성하는 단계; ㅁ)상기 제2감광막패턴에 의해 노출된 상기 하프톤막을 이방성식각하여 제1하프톤막을 형성하는 단계; ㅂ)상기 제2감광막패턴을 제거하고, 상기 마스크 기판 전면에 제3감광막을 형성한 후, 상기 마스크기판의 상기 제2영역 위에 있는 상기 제3감광막을 정렬노광하여 제3감광막패턴을 형성하는 단계; ㅅ)상기 제3감광막패턴에 의해 노출된 상기 하프톤막을 등방성식각하여 제2하프톤막을 형성하는 단계; ㅇ)상기 마스크기판 위에 남아있는 상기 제3감광막패턴 및 상기 차광막패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 이방성식각은 CF₄,O₂, 및 Ar 가스를 42 : 3∼5 : 1∼3(sccm)의 부피비로 혼합한 것을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 이방성식각은 압력을 50∼150mTorr로 하고, 전력은 300∼500W로 하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 제1하프톤막패턴은 상기 마스크기판에 대하여 90°인 측벽 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 등방성 식각은 CF₄와 O₂가스를 42:5 (sccm)의 부피비로 혼합한 것을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 등방성식각은 압력을 300∼500mTorr로 하고, 전력은 100∼200W로 하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 제2하프톤막은 상기 마스크기판에 대하여 30°이상 90°미만인 측벽 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제20항에 있어서, 상기 제2하프톤막의 상기 측벽 기울기는 40°내지 50°인 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 마스크기판의 상기 제1영역은 사진식각되는 반도체 장치의 셀 영역에 상응하고, 상기 마스크기판의 상기 제2영역은 상기 반도체 장치의 주변회로 영역에 상응 하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
23.ㄱ)마스크기판상에, 하프톤막, 차광막 및 제1감광막을 차례로 적층 형성하는 단계; ㄴ)마스크기판의 제1영역 및 제2영역 위에 있는 제1감광막 영역을 패턴닝하여 제1감광막 패턴을 형성하는 단계; ㄷ)제1감광막패턴에 의해 노출된 영역의 차광막을 식각하여 차광막 패턴을 형성하는 단계; ㄹ)상기 차광막패턴에 의해 노출된 영역의 하프톤막을 이방성식각하여 마스크의 제1영역 위에 제1하프톤막을 형성하고, 마스크기판의 제2영역 위에 예비하프톤막을 형성하는 단계; ㅁ)상기 마스크기판 위에 남아있는 제1감광막패턴을 제거하고, 상기 마스크 기판 전면에 제2감광막을 형성한 후, 마스크기판의 제2영역 위에 있는 제2감광막을 정렬노광하여 제2감광막패턴을 형성하는 단계; ㅂ)상기 제2감광막 패턴에 의해 그 측벽이 노출된 상기 예비하프톤막을 등방성식각하여 제2하프톤막을 형성하는 단계; ㅅ)상기 마스크기판위에 남아있는 제2감광막패턴 및 차광막패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제23항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 이방성식각은 CF₄,O₂및Ar가스를 42 : 3∼5 : 1∼3(sccm)의 부피비로 혼합한 것을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제23항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 이방성식각은 압력을 50∼150mTorr로 하고, 전력은 300∼500W로 하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제23항에 있어서, 상기 제1하프톤막의 상기 마스크기판에 대하여 90°인 측벽기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제23항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 등방성식각은 CF₄와 O₂가스를 42 : 5(sccm)의 부피비로 혼합한 것을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제23항에 있어서, 상기 하프톤막의 상기 등방성식각은 압력을 300∼∼500mTorr로 하고, 전력은 100∼200W로 하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제23항에 있어서, 상기 제2하프톤막은 상기 마스크기판에 대하여 30°이상 90°미만인 측벽 기울기를 가지는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제29항에 있어서, 상기 제2하프톤막의 상기 측벽 기울기는 40°내지 50°인 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.
제23항에 있어서, 상기 마스크기판의 상기 제1영역은 사진식각되는 반도체 장치의 셀 영역에 상응하고, 상기 마스크기판의 상기 제2영역은 상기 반도체 장치의 주변회로 영역에 상응 하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제조방법.