KR0165402B1 - 위상반전 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

위상반전 마스크 및 그 제조방법 Download PDF

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KR0165402B1 KR1019950014334A KR19950014334A KR0165402B1 KR 0165402 B1 KR0165402 B1 KR 0165402B1 KR 1019950014334 A KR1019950014334 A KR 1019950014334A KR 19950014334 A KR19950014334 A KR 19950014334A KR 0165402 B1 KR0165402 B1 KR 0165402B1
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Abstract

마스크의 정렬키 영역의 반사율을 증가시킨 위상반전 마스크와 그 제조방법에 관하여 개시한다. 본 발명의 위상반전 마스크는 마스크 기판상에 패턴형성 영역과 비패턴형성 영역을 갖는 위상반전 마스크에 있어서, 상기 비패턴형성 영역의 소정부분에 정렬키 패턴이 형성되어 있고 상기 정렬키 패턴은 고반사율막으로 구성되어 노광시 반사광의 절대량을 크게 하여 정렬을 용이하게 한다.

Description

위상반전 마스크 및 그 제조방법
제1도는 일반적인 마스크의 평면도이다.
제2도는 상기 제1도에 A로 도시한 정렬키 영역의 확대도와 정렬키 영역의 B-B' 에 따른 단면도를 포함한 도면이다.
제3도는 일반적인 스텝퍼에서 마스크를 정렬하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
제4도는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 단면도이다.
제5a도부터 제5h도까지는 상기 제4도에 도시한 위상반전 마스크의 제조방법을 도시한 단면도들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100 : 마스크 기판 25 : 하프톤막
30a, 30b : 고반사율막 40 : 제1감광막
45 : 제2감광막
본 발명은 위상반전 마스크(PSM:Phase Shift Mask) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 마스크의 정렬키 영역의 반사율을 증가시킨 위상반전 마스크와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치의 각종 패턴은 포토 리소그래피 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 상기 포토 리소그래피 기술에 의하면, 반도체 웨이퍼상의 절연막이나 도전막등, 패턴을 형성하여야 할 막위에 X선이나, 레이저, 자외선등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도가 변화하는 감광막을 형성하고, 이 감광막의 소정 부위를 마스크를 이용하여 노광시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 감광막 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 에칭에 의해 제거하여 배선이나 전극등 각종 패턴을 형성한다.
여기서, 반도체 기판 상에 마스크 패턴을 형성하기 위하여, 일반적인 마스크와 스텝퍼에서 마스크를 정렬하는 방법을 제1도 내지 제3도를 이용하여 설명한다.
제1도는 일반적인 마스크의 평면도이고, 제2도는 상기 제1도에 A로 도시한 정렬키 영역의 확대도와 정렬키 영역의 B-B' 에 따른 단면도를 포함한 도면이다.
구체적으로, 일반적인 마스크는 마스크 기판(1)상에 광이 마스크의 투과영역을 통과하여 반도체 기판에 노광되는 패턴 영역(3)과, 반도체 기판에 노광이 되지 않아서 아무 패턴도 형성되지 않은 비패턴영역(5)으로 구분할 수 있다. 상기 비패턴영역(5)에는 만들고자 하는 반도체 소자의 명칭이나, 마스크를 독립적으로 지칭하는 마스크 고유 이름이 쓰여진다. 특히 이 비패턴영역(5) 내에는 마스크를 정렬하는 정렬키 패턴(7)이 위치한다. 참조번호 17 및 19는 각각 차광막 및 정렬키 영역을 나타낸다.
반도체 장치의 제조의 리소그래피 공정에 있어서, 복수개의 마스크에 형성된 마스크 패턴이 그대로 반도체 기판에 정확하게 중첩되어 형성되려면 무엇보다도 마스크가 스텝퍼내에서 올바른 위치에 놓여야 한다. 마스크가 올바른 위치에 놓여졌는가는 정렬키 패턴(7)을 이용하여 포토마스크의 위치를 판단한다. 이 마스크의 정렬키 패턴(7)은 대개 마스크에 2∼4개 정도 있으며 각기 독특한 모양을 하고 있으나, 제1도에 도시된 바와 같은 패턴모양(田)이 가장 널리 쓰이고 있다.
제3도는 일반적인 스텝퍼에서 마스크를 정렬하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 구체적으로, 스텝퍼 내에 차광막(17)이 아래로 향하도록 놓고, 먼저 스텝퍼의 포토마스크 정렬용 광원(9)에서 마스크의 정렬키(7)에 정렬용 광(11)을 조사하여, 그 반사된 광(13)을 스텝퍼의 수광부(15)에서 수광하여 그 수광된 광을 전기적인 신호로 바꾼후, 그 신호를 분석함으로써 스텝퍼 내에 놓인 포토 마스크의 위치가 올바른가를 판단하여 정렬을 하는 것이다.
한편, 일반적인 마스크는 해상도가 좋지 못하기 때문에 최근에는 광의 간섭 또는 부분간섭을 이용하여 해상도를 개선하는 위상반전 마스크가 사용되고 있다. 상기 위상반전 마스크는 마스크 기판상에 형성된 하프톤막이 광을 광의 위상을 반전시켜 반도체 기판 상에 섬세한 패턴을 형성한다. 그런데, 종래의 위상반전 마스크는 마스크 기판 상에 형성되는 차광막이 일반적인 마스크(Mask : 투과마스크)와 다른 물질로 되어 있다. 즉, 일반적인 마스크는 차광막(17)이 크롬(Cr : chrome)으로 되어 있으며 광의 반사율이 매우 높다. 제2도에서처럼 마스크의 정렬키 영역(19)도 차광막이다. 따라서, 스텝퍼에서 정렬용 광(9)을 포토마스크의 정렬키(7)에 조사하였을 때 정렬키(7)에서 반사되어 수광되는 광(13)의 양이 충분하여 마스크의 정렬을 하는데에 아무 문제가 없다.
그러나 종래의 위상 반전 마스크는 차광막을 이루는 물질의 광의 위상을 반전시키는 물질로 광을 반투과시키는 하프톤막(Half-tone)으로 되어 있다. 그렇기 때문에 반사율이 크롬에 비해 30%정도로 낮다. 따라서 반사되어 오는 광(13)의 절대량이 적어 수광된 광을 전기적 신호로 바꾸기가 매우 어렵다. 그렇기 때문에 스텝퍼에서 마스크를 정렬하기에 매우 곤란하며 정렬을 용이하게 하기 위해서는 스텝퍼를 적은양의 광으로도 정렬이 가능하도록 개조하거나, 마스크의 새로운 정렬방법도입 등 그에 수반되는 많은 어려운 점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 마스크의 정렬키 영역을 광의 반사율이 높은 고반사율막으로 대체하여 반사된 광의 절대량을 크게 해줌으로써 스텝퍼에서의 정렬이 용이한 위상반전 마스크를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 위상 반전 마스크를 제조하는데 적합한 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 마스크 기판 상에 패턴형성 영역과 비패턴형성 영역을 갖는 위상반전 마스크에 있어서, 상기 비패턴형성 영역의 소정부분에 정렬키 패턴이 형성되어 있고 상기 정렬키 패턴은 고반사율막으로 구성되어 노광시 반사광의 절대량을 크게하여 정렬을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크를 제공한다. 상기 고반사율막을 구성하는 물질로 크롬(Cr : chrome), 알루미늄, 텅스텐실리사이드(WSix) 및 백금(Pt), 금(Au)으로 이루어진 일군에서 선택된 어느 하나를 이용한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 마스크 기판상에 하프톤막을 형성하는 단계와, 상기 하프톤막의 소정부분을 오픈하는 제1감광막을 형성하는 단계와, 상기 제1감광막을 식각마스크로 상기 하프톤막을 식각하는 단계와, 상기 마스크 기판의 전면에 고반사율막을 형성하는 단계와, 상기 제1감광막을 제거하면서 제1감광막 위에 형성된 고반사율막을 동시에 1차 식각하는 단계와, 상기 하프톤막 및 그 고반사율막상에 제2감광막을 형성하는 단계와, 상기 제2감광막을 식각마스크로 상기 고반사율막을 2차 식각하여 고반사율막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제2감광막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법을 제공한다.
상기 1차 식각은 건식식각방법을 이용하여 수행하며, 상기 2차 식각은 습식식각방법 또는 건식 식각방법을 이용하여 수행한다.
상기 고반사율막은 스퍼터링(sputtering) 방법, 화학기상증착법(CVD법) 및 증착법(evaporation)중에서 선택된 어느 하나를 이용하여 형성한다.
본 발명에 따른 위상반전 마스크는 정렬키의 광의 반사율이 종래의 위상반전 마스크보다 훨씬 높아 일반적인 마스크와 같으므로 스텝퍼에서 마스크를 정렬하는데에 어려움이 없다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제4도는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 단면도이다.
구체적으로, 마스크 기판(100) 상에 하프톤막(25)과 고반사율막(30b)이 형성되어 있다. 상기 하프톤막은 마스크의 패턴영역 및 비패턴영역에 형성된다. 특히, 본 발명의 특징요소인 마스크의 정렬키 영역(90)만이 광의 반사율이 하프톤막(25)과 다른 고반사율막(30b)으로 구성한다.
제5a도부터 제5H도까지는 상기 제4도에 도시한 위상반전 마스크의 제조방법을 도시한 단면도들이다.
제5a도는 마스크 기판 상에 하프톤막을 형성하는 단계를 나타낸다. 구체적으로, 마스크 기판(10) 상의 모든 영역, 즉 패턴형성 영역 및 비패턴형성 영역에 하프톤막(25)을 형성한다.
제5b도는 정렬키 영역(90)이 노출되도록 제1감광막(40)을 형성하는 단계를 도시한 것이다. 구체적으로, 상기 하프톤막(25) 상에 포토레지스트를 도포한 후 패터닝하여 정렬기 영역(90)보다 조금 넓은 영역(90a)이 노출되도록 제1감광막(40)을 형성한다.
제5C도는 상기 제1감광막(40)을 마스크로 하프톤막을 식각하는 단계를 나타낸다. 구체적으로, 상기 제1감광막(40)을 식각마스크로 하여 하프톤막(25)을 식각한다. 이렇게 되면, 상기 제1감광막(40)으로 인하여 노출된 영역(90a)은 마스크 기판(100)이 노출된다.
제5d도는 고반사율막(30)을 형성하는 단계를 나타낸다. 구체적으로, 하프톤막(40)이 형성된 마스크 기판(100)의 전면에 고반사율막(30)을 형성한다. 상기 고반사율막(30)은 제1감광막(40)에 의해 노출된 마스크 기판(100)과 제1감광막(40)에 형성된다.
제5e도는 제1감광막(40) 및 제1감광막 상에 형성된 고반사율막(30)을 식각하는 단계를 나타낸다. 구체적으로, 제1감광막(40)을 제거하면서 제1감광막(40) 상에 형성된 고반사율막(30)을 제1감광막(40)과 함께 제거한다. 이렇게 되면, 제1감광막(40) 상에 형성되지 않고 마스크 기판(100)상에 직접 형성된 고반사율막(30a) 만이 남게 된다.
제5f도는 상기 하프톤막(25) 및 고반사율막(30a) 상에 제2감광막(45)을 형성하는 단계를 나타낸다. 구체적으로, 마스크 기판(100)의 전면에 다시 감광물질을 도포한후 패터닝하여 상기 하프톤막(25) 및 고반사율막(30a) 상에 제2감광막(45)을 형성한다.
제5g도는 정렬키 패턴용 고반사율막 패턴(30b)을 형성하는 단계를 나타낸다. 구체적으로, 상기 제2감광막을 식각마스크로 상기 고반사율막(30a)을 식각하여 정렬키 패턴용 고반사율막(30a)을 형성한다.
제5h도는 본 발명에 따른 위상반전 마스크가 완성된 모습을 도시한 도면이다. 구체적으로, 상기 식각마스크로 사용된 제2감광막(45)을 제거하여 정렬키 영역의 하프톤막이 고반사율막 패턴(30b)으로 대체된 위상반전 마스크의 완성을 도시한 도면이다.
종래기술에 따른 위상반전 마스크는 정렬키 영역도 패턴 영역과 같은 물질인 차광막으로 되어 일반적인 마스크보다 낮은 정렬키의 반사율 때문에 정렬키에서 반사되어 오는 정렬용 광의 절대량이 부족하여 스텝퍼의 수광부에서 그 광을 전기적 신호로 변환하는데 어려움이 많이 정렬하기가 쉽지 않았다. 그러나 본 발명에 따른 위상 반전 포토 마스크는 정렬키 영역이 고반사율막 패턴을 가지게 되어, 스텝퍼에서 정렬용 광을 조사하였을 때 반사되어 오는 광의 절대량이 충분하다.
따라서 수광부에서 전기적 신호로 변환하는데 어려움이 없다. 그러므로 스텝퍼에서 마스크의 정렬이 용이하다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 당분야의 통상의 지식을 가진자에 의한 다양한 응용이 가능함은 물론이다.

Claims (7)

  1. 마스크 기판상에 패턴형성 영역과 비패턴형성 영역을 갖는 위상반전 마스크에 있어서, 상기 비패턴형성 영역의 소정부분에 정렬키 패턴이 형성되어 있고 상기 정렬키 패턴은 고반사율막으로 구성되어 노광시 반사광의 절대량을 크게 하여 정렬을 용이하게 하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고반사율막을 구성하는 물질로 크롬(Cr : chrome), 알루미늄, 텅스텐실리사이드(WSix) 및 백금(Pt), 금(Au)으로 이루어진 일군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
  3. 마스크 기판상에 하프톤막을 형성하는 단계; 상기 하프톤막의 소정부분을 오픈하는 제1감광막을 형성하는 단계; 상기 제1감광막을 식각마스크로 상기 하프톤막을 식각하는 단계; 상기 마스크 기판의 전면에 고반사율막을 형성하는 단계; 상기 제1감광막을 제거하면서 제1감광막 위에 형성된 고반사율막을 동시에 1차 식각하는 단계; 상기 하프톤막 및 고반사율막 상에 제2감광막을 형성하는 단계; 상기 제2감광막을 식각마스크로 상기 고반사율막을 2차 식각하여 고반사율막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제2감광막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 1차 식각은 건식식각방법을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 2차 식각은 습식각방법 또는 건식식각방법을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
  6. 제3항에 있어서, 상기 고반사율막을 구성하는 물질로 크롬(Cr : chrome), 알루미늄, 텅스텐실리사이드(WSix) 및 백금(Pt), 금(Au)으로 이루어진 일군에서 선택된 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고반사율막은 스퍼터링(sputtering) 방법, 화학기상증착법(CVD법) 및 증착법(evaporation법)중에서 선택된 어느하나를 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101036438B1 (ko) * 2005-02-18 2011-05-23 호야 가부시키가이샤 그레이톤 마스크의 제조 방법 및 그레이톤 마스크

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