KR0158909B1 - 위상반전마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상반전마스크 및 그 제조방법에 관한것으로, 크롬패턴만을 사용하는 마스크보다 패턴의 해상도를 높일 수 있는 위상반전마스크를 이용하여 웨이퍼에 전사할 때, 180도의 위상반전을 일으키는 위상반전층패턴과 영도의 위상반전을 일으키는 석영기판의 경계부에서 급격한 위상변화로 인하여 웨이퍼 상부에 불필요한 패턴이 남는 것을 방지하기 위해 상기 위상반전층패턴의 가장자리부를 완만하게 형성함으로써 위상변화를 완화시켜 반도체소자의 신뢰성 향상 및 고집적화를 가능하게 하는 기술이다.

Description

위상반전마스크 및 그 제조방법

제1a도 내지 제1c도는 종래기술의 실시예에 따라 형성된 위상반전마스크를 도시한 개략도.

제2a도 내지 제2c도는 종래기술의 다른 실시예에 따라형성된 위상반전마스크를 도시한 개략도.

제3a도 내지 제3g도는 본 발명의 제1실시예에 따른 위상반전마스크 제조공정을 도시한 단면도.

제4도는 본 발명의 제2실시예에 따라 형성된 위상반전마스크의 단면도.

제5도는 본 발명의 제3실시예에 따라 형성된 위상반전마스크의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11,21,32,43,52 : 크롬막 12,22,34,42 : 위상반전층

13,23,31,41,51 : 석영기판 14,24 : 불필요한 감광막패턴

15,25 : 웨이퍼 33 : 제1감광막

35 : 제2감광막 36 : 언더컷

37,44,37 : 위상반전마스크 53 : 홈

＠ : 식각된 위상반전층

본 발명은 위상반전마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 포지티브형 위상반전마스크를 사용하여 패턴을 형성할 때 위상반전층 패턴의 가장자리부분에서 빛의 위상의 급격한 변화로 인하여 웨이퍼 상부에 패턴이 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 위상변화를 완화시켜 불필요한 패턴을 제거하는 위상반전마스크 및 그 제조방법에 관한 기술이다.

종래에는 석영기판위에 크롬패턴을 형성한 마스크를 사용하였다. 그러나, 집적도가 높아짐에 따라 노광공정시 투과되는 광은 인접한 패턴간에 서로 동위상이기 때문에 크롬패턴의 가장자리부에서 광의 강도가 높아져 패턴이 분리되지 않으므로 해상도가 저하되었다. 그로 인하여, 미세패턴을 형성하기 위하여 크롬패턴에 위상반전층패턴을 형성하는 위상반전마스크가 대두되었다.

상기 위상반전마스크는 크롬패턴사이로 들어오는 빛의 파장이 위상반전층을 통과할 때 180도 반전되어 인접하는 패턴간에 위상을 역위상으로 만들어주기 때문에 패턴의 경계부에서 광의 강도가 영(zero)가 되어 패턴이 분리되므로 미세패턴의 해상도가 증가된다.

상기 위상반전마스크는 레벤슨형, 림형 등 여러가지가 있지만 그 중에서 가장 효과가 좋은 것은 레벤슨형으로서, 레벤슨형 위상반전마스크는 석영기판의 상부에 형성된 크롬패턴과 크롬패턴의 상부에 위상반전층패턴을 한칸 걸러 한칸씩 증착함으로써 해상력을 높이는 위상반전마스크이다.

초기의 종래기술에 의해 제조되는 레벤슨형 위상반전마스크의 제조공정을 제1a도 내지 제1c도를 참조하여 설명하기로 한다.

제1a도는 종래기술에 의해 제조된 레벤슨형 위상반전마스크의 레이아웃도이다.

제1a도를 참조하면, 석영기판(13)상부에 다수개의 막대형태로 크롬이 제거된 포지티브형태의 크롬막(11)패턴을 형성한다. 그리고, 크롬막(11)패턴의 사이에 번갈아서 위상반전층(12)패턴을 형성한다. 이때, 위상반전층(12)패턴은 크롬막(11)패턴의 끝부분에서 석영기판(13)과 일정부분 경계를 이룬다.

참고로, 상기 크롬막(11)패턴과 겹쳐진 상태의 위상반전층(12)패턴의 측면은 지나는 광이 차단되어 위상반전층(12)패턴의 측면은 아무런 문제가 발생하지 않는다.

제1b도는 제1도의 I-I를 따라 도시한 단면도이다.

제1b도를 참조하면, 석영기판(13)의 상부에 위상반전층(12)패턴을 형성한다.

제1c도는 상기 제1a도는 상기 제1a도에서 노광 및 현상시킨 후, I-I를 따라 웨이퍼(15)상부에 형성된 감광막패턴(14)을 도시한 단면도이다.

제1c도를 참조하면, 사기 위상반전층(12)패턴과 석영기판(13)의 경계부에서 위상반전층(12)패턴의 180도의 급격한 위상변화에 의하여 불필요한 감광막패턴(14)이 형성된다.

상기한 종래기술에 의해 발생되는 불필요한 감광막패턴(14)를 제거하기 위하여, 종래에는 크롬패턴(11)의 끝부분에 불필요한 감광막패턴(14)을 형성하는 위상반전층(12)패턴을 제거하는 방법을 사용하였다.

제2a도 내지 제2c도는 또다른 종래기술에 의한 레벤슨형 위상반전마스크의 제조공정을 도시한 단면도로서, 제1a도 내지 제1c도에서 설명한문제점을 해결하도록 한 것이다.

제2a도는 종래기술의 제1도에서 불필요한 감광막패턴(14)을 발생시키는 부분의 위상반전층(22)패턴을 90도의 위상반전만이 일어나도록 위상반전층(22)패턴을 식각한 것을 도시한 레이아웃도이다.

제2a도를 참조하면, 90도의 위상반전이 일어나도록 일정두께 위상반전층(21)을 식각하여 (a)부분을 형성한다. 여기서 (a)부분은 반도체기판(도시안됨) 상부에 패턴을 형성하기 위한 노광공정시 0도에서 90도로 90에서 180도로위상을 변화를 완화시켜 급격한 위상변화로 인하여 발생하는불필요한 감광막패턴(14)을 제거할 수 있다.

제2b도는 제2a도의 II-II를 따라 도시한 단면도이다. 이때, 제2b도는 석영기판(23)의 상부에 식각된 위상반전층(22)패턴을 도시한다.

제2c도는 제2a도에 도시한 마스크를 이용하여 노광 및 현상공정을 실시한 후, 제2a도의 II-II를 따라 도시한 단면도이다. 이때, 웨이퍼(25) 상부에 불필요한 감광막패턴(23)이 형성되지 않음을 도시한다.

제2a도 내지 제2c도에 따른 위상반전마스크 제조방법은, 마스크제작공정시 식각되는 위상반전층패턴에 사용되는 패턴의 중첩정확도가 떨어져 정확하게 식각하기가 어렵다.

한편, 중첩정확도가 정확하지 않게 제작된 마스크는 웨이퍼에 전사할 때 크롬패턴의 끝부분으로인하여 감광막을 완전하게 제거하지 못하여 불필요한 감광막패턴이 남을 수 있다. 그리고, 마스크 제작시 공정이 복잡하여 단가가 상승하며 공정시 결함을 유발할 수가 있어 실제 반도체소자제작에 적용하기 어렵다. 그로 인하여 반도체소자의 신뢰성을 저하시키고 반도체소자의 고집적화를 어렵게 하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기위하여, 전자빔을 이용하여 형성한 감광막패턴을 마스크로 하여 위상반전층을 일정깊이 습식식각함으로써 언더컷을 형성하고 상기 언더컷을 이용하여 형성한 위상반전마스크를 제공하는데 제1목적이 있다.

그리고, 일정한 경사를 갖는 위상반전층패턴을 구비하여 웨이퍼 상부에 불필요한 패턴을 형성하지 않는 위상반전마스크 제조방법을 제공하는데 제2목적이 있다.

이상의 제1목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 위상반전이 일어나지 않는 석영기판과 반도체기판 상부에 패턴을 형성하기위한 크롬막패턴이 형성되고 180도의 위상변화를 일으키는 위상반전층패턴이 형성된 위상반전마스크에 있어서, 상기 위상반전마스크를 이용한 노광공정시 완화된 위상변화를 일으킬 수 있도록 영도에서 180도의 위상변화를 일으키는 부분이 경사지게 형성된 위상반전층패턴이 구비된 것이다.

이때, 상기 위상반전마스크는 석영기판 상부에 형성된 크롬막패턴과, 상기 크롬막패턴 상부에 경사진 위상반전층패턴이 구비된다. 그리고, 상기 위상반전층패턴은 영도의 위상변화를 일으키는 석영기판과의 경계부가 경사지게 형성된다. 또는, 상기 위상반전마스크는 석영기판 상부에 경사지게 형성된 위상반전층패턴과, 상기 위상반전층패턴 상부에 형성된 크롬막패턴이 구비된다. 그리고, 상기 위상반전층패턴은 영도의 위상변화를 일으키는 석영기판과의 경계부가 경사지게 형성된다. 또는, 상기 위상반전마스크는 예정된 부분이 일정부분 식각되어 홈이 형성된 석영기판과 상기 홈과의 경계부에 형성된 크롬막패턴이 구비된다. 그리고, 상기 홈은 홈 이외의 석영기판과의 경계부가 경사지게 형성된다.

이상의 제2목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 석영기판의 상부에 크롬막패턴을 형성하는 공정과, 상기 크롬막패턴 상부에 위상반전층을 형성하는 공정과, 상기 위상반전층 상부에 전자빔용 감광막을 형성하는 공정과, 상기 감광막을 노광 및 현상하여 감광막패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴을 마스크로 하여 상기 위상반전층을 일정깊이 습식식각하여 언더컷을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴을 마스크로 하여 상기 위상반전층을 건식식각하여 위상반전층패턴을 형성하는 공정과, 상기 검광막패턴을 제거하는 공정을 포함하는데 있다.

이상의 제2목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, 석영기판의 상부에 위상반전층을 형성하는공정과, 상기 위상반전층 상부에 크롬막을 형성하는 공정과, 상기 크롬막 상부에 감광막패턴을 형성하는 공정과, 크롬만패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴을 제거하는공정과, 상기 크롬만패턴을 마스크로 하여 위상반전층을 일정두께 습식식각하여 언더컷을 형성하는 공정과, 상기 크롬막 패턴을 마스크로 하여상기 위상반전층 건식식각하여 위상반전층 패턴을 형성하는 공정을 포함하는데 있다.

이때, 상기 감광막패턴은 위상반전층패턴 형성후 제거할 수 있다.

이상의 제2목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 특징은 석영기판의 상부에 크롬막을 형성하는 공정과, 사기 크롬막패터 상부에 감광막패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴을 이용하여 크롬막패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴과 크롬만패턴을 마스크로하여 상기 석영기판을 일정두께 습식식각하여 상기 크롬막 패턴 하부에 언더컷을 형성하느 공정과, 상기 감광막패턴과 크롬막패턴을 마스크로 하여 상기 석영기판을 일정깊이 식각하여 홈을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴을 제거하는 고정을 포함하는 위상반전마스크 제조방법에 있어서, 상기 홈의 깊이는 180도의 위상변화를 일으킬 수 있는 두께로 형성하는데 있다.

이때, 상기 감광막패턴은 크롬막패턴 형성후에 제거하고 후공정은 크롬막패턴을 마스크로하여 실시할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제3a도 내지 제3g도, 제4도 그리고 제5도는 본 발명의 실시예에 따른 위상반전마스크 및 그 제조공정을 도시한 단면도이다.

제3a도 내지 제3g도는 본 발명의 제1실시예에 따른 위상반전마스크 제조공정을 도시한 단면도이다.

제3a도를 참조하면, 석영기판(31)상부에 크롬막(32)을 형성한다.

제3b도를 참조하면, 제3a도의 크롬막(32) 상부에 전자빔용 제1감광막(33)을 일정두께 형성한다. 그리고, 전자빔으로 제1감광막(33)을 노광시킨다.

제3c도를 참조하면, 제3b도의 공정후에 제1감광막(33)을 현상하여 감광막(33)패턴을 형성한다.

제3d도를 참조하면, 제1감광막(33)패턴을 마스크로 하여 크롬막(32)을 식각하여 크롬막(32)패턴을 형성한다. 그리고, 제1감광막(33)패턴을 제거한다. 그리고, 전체표면상부에 위상반전층(34)을 형성한다. 여기서 위상반전층(34)은 웨이퍼(도시안됨)상부에 패턴 형성공정시 180도의 위상변화를 일으킨다. 그 다음에, 위상반전층(34)상부에 전자빔용 제2감광막(35)을 형성한다. 그리고, 전자빔을 이용하여 제2감광막(35)을 노광시킨다.

제3e도를 참조하면, 제3d도의 공정후에 제2감광막(35)을 현상하여 제2감광막(35)패턴을 형성한다.

제3f도를 참조하면, 제2감광막(35)패턴을 마스크로하여 위상반전층(34)을 일정두께 습식식각한다. 이때, 제2감광막(35)패턴 하부로 언더컷(36)이 형성된다. 상기 언더컷(36)은 후공정인 노광공정시 위상변화를 일으켜 웨이퍼(도시안됨) 상부에 패턴이 형성되지 않도록 한다.

제3g도를 참조하면, 제3f도의 공정후에 제2감광막(35)을 마스크로 하여 위상반전층(34)를 건식식각함으로써 석영기판(31)이 노출되는 위상반전층(34)패턴을 형성한다. 그리고 제2감광막(35)패턴을 제거함으로써 위상반전마스크(37)를 형성한다. 이때, 위상반전마스크(37)는 석영기판(31) 상부에 크롬막(32)패턴이 구비되고, 일측이 크롬막(32)패턴과 중첩되는 0~180도의 위상변화를 일으킬 수 있는 경사진 측벽을 가지는 위상반전층(34)패턴이 구비된 것이다.

제4도는 본 발명의 제2실시예에 따라 형성된 위상반전마스크를 도시한 단면도이다. 여기서, 위상반전마스크(44)는 석영기판(41) 상부에 위상반전층(42)패턴이 구비되고 위상반전층(42)패턴 상부에 크롬막(43)패턴이 구비된 구조를 갖는다. 이때, 위상반전층(42)패턴은 영도의 위상변화를 일으키는 석영기판(41)과의 위상변화를 완만하게 하도록 석영기판(41)과의 경계부가 경사지게 형성된다.

제4도를 참조하면, 위상반전마스크(44)는 석영기판(41) 상부에 위상반전층(42)을 형성한다. 그리고, 위상반전층(42)상부에 크롬막(43)을 형성한다. 그리고, 전자빔용 감광막(도시안됨)을 형성한다. 그리고, 전자빔을 이용한 노광공정후에 현상공정을 실시함으로써 감광막패턴(도시안됨)을 형성한다. 그 다음에, 감광막패턴을 마스크로 하여 크롬막(43)패턴을 형성한다. 그리고, 감광막패턴을 제거한다. 그 후에, 크롬막(43)패턴을 마스크로하여 위상반전층(42)을 일정깊이 습식식각한다. 이때, 크롬막(43)패턴 하부에 언더컷(도시안됨)이 형성된다. 그리고, 언더컷은 완성된 위상반전마스크(44)를 이용한 노광공정시 위상변화를 0-180도의 위상변화를 일으킬 수 있는 경사진 측벽에 의해 완만하게 하여 웨이퍼(도시안됨) 상부에 불필요한 패턴이 형성되지 않도록 한다.

그 다음에, 상기 크롬막(43)패턴을 마스크로 하여 석영기판(41)이 노출되도록 위상반전층(42)을 식각함으로써 위상반전마스크(44)를 형성한다. 여기서, 감광막패턴은 위상반전층(42) 식각공정후에 제거할 수도 있다.

제5도는 본 발명의 제3실시예에 따라 형성한 위상반전마스크를 도시한 단면도이다. 위상반전을 일으킬 수 있도록 홈(53)이 형성된 석영기판(51) 상부의 일정부분에 크롬막(52)패턴이 구비된 것이다.

제5도를 참조하면, 석영기판(51)상부에 크롬막(52)을 형성한다. 그리고, 크롬막(52)삼부에 전바빔용 감광막(도시안됨)을 형성한다. 그리고, 전자빔을 이용하여 감광막을 노광하고 현상공정을 실시하여 감광막패턴(도시안됨)을 형성한다. 그리고, 감광막패턴을 마스크로 한 식각공정으로 크롬막(52)패턴을 형성한다. 그리고, 감광막패턴을 제거한다. 그 다음에, 크롬막(52)패턴을 마스크로 하여 석영기판(51)을 일정깊이 습식식각한다. 이때, 크롬막(52)패턴 하부에 언더컷(도시안됨)이 형성된다. 그리고 언더컷은 완성된 위상반전마스크(54)를 이용한 노광공정시 위상변화를 완만하게 하여 반도체기판(도시안됨) 상부에 불필요한 패턴이 형성되지 않도록 한다. 그 후에, 크롬막(52)패턴을 마스크로 하여 습식식각된 석영기판(51)을 건식식각하여 일정깊이 더 식각함으로써 홈(53)을 형성한다. 이때, 홈(53)의 저부면이 위상반전마스크(54)를 이용한 노광공정시 0-180도의 위상변화를 일으킬 수 있는 경사진 측벽에 의해 0-180도의 위상변화를 이룬다. 여기서, 감광막패턴은 홈(53) 형성후에 제거할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 위상반전마스크 및 그 제조방법은, 석영기판 상부에 크롬막 패턴과 위상반전층패턴이 형성되되 습식방법을 이용하여 위상반전층패턴과 석영기판 경계부의 위상반전층패턴을 경사지게 형성된 위상반전마스크를 형성함으로써 위상반전마스크를 이용한 노광공정시 웨이퍼상부에 불필요한 패턴을 형성하지 않아 반도체소자의 신뢰성을 향상시키고 반도체 소자의 고집적화를 가능하게 하는 잇점이 있다.

Claims (4)

1. 석영기판의 상부에 크롬막패턴을 형성하는 공정과, 상기 구조의 전표면에 위상반전층을 형성하는 공정과, 상기 반전층 상부에 전자빔용 감광막을 형성하는 공정과, 상기 감광막을 노광 및 현상하여 감광막패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴을 마스크로하여 상기 위상반전층을 일정깊이 습식식각하여 경사진 측벽을 가지도록 언더컷을 형성하는 일차 식각 공정과, 상기 감광막패턴을 마스크로하여 상기 위상반전층을 건식식각하여 0-180도의 위상변화를 일으킬 수 있는 경사진 측벽을 가지는 위상반전층패턴을 형성하는 이차 식각 공정과, 상기 감광막패턴을 재기하는 공정을 포함하는 위상반전마스크 제조방법.
2. 석영기판의 상부에 위상반전층을 형성하는 공정과, 상기 위상반전층 상부에 크롬막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 크롬막패턴을 마스크로하여 위상반전층의 일정두께를 습식식각하여 상기 크롬막 패턴의 하부로 언더컷이 지도록 하는 일차 식각 공정과, 상기 크롬막 패턴을 마스크로 하여 상기 위상반전층의 나머지 두께를 건식식각하여 위상반전층패턴을 형성하는 이차 식각공정을 포함하는 위상반전마스크 제조방법.
3. 석영기판의 상부에 크롬막을 형성하는 공정과, 상기 크롬막패턴 상부에 감광막패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴을 이용하여 크롬막패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막패턴과 크롬막패턴을 마스크로하여 상기 석영기판을 일정두께 습식식각하여 상기 크롬막패턴 하부에 경사진 측벽을 가지도록 언더컷을 형성하는 일차 식각 공정과, 상기 감광막패턴과 크롬막패턴을 마스크로 하여 상기 석영기판을 일정깊이를 건식식각방법으로 식각하여 0-180도의 위상변화를 일으킬 수 있는 경사진 측벽을 가지는 홈을 형성하는 이차식각 공정과, 상기 감광막패턴을 제거하는 공정을 포함하는 위상반전마스크 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 감광막패턴은 크롬막패턴 형성후에 제거하고 후공정은 크롬막패턴을 마스크로 하여 실시하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크 제조방법.