KR0170686B1 - 하프톤 위상반전마스크의 제조방법 - Google Patents

하프톤 위상반전마스크의 제조방법 Download PDF

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Abstract

차광막, 즉 크롬(Cr)을 식각마스크로 하여 CF4+O2가스의 공정조건에서 쉬프터를 건조식각함으로써, 찌꺼기(Scum)나 물반점(Water Mark)에 의한 디펙트 발생율을 최소화하고 또한 잔디밭 현상을 방지할 수있는 하프톤 위상반전마스트의 제조방법이 포함되어 있다. 본 발명은 투명기판의 전면에 쉬프터 형성공정, 상기 쉬프터 의 전면에 크롬 차광막 형성공정, 상기 크롬 차광막의 전면에 제1포토레지스트 형성공정, 제1포토레지스트 패턴을 형성하고 상기 크롬 차광막 노출시키는 공정, 상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 크롬 차광막 패턴을 형성하고 상기 쉬프터를 노출시키는 공정, 상기 제1포토레지스트 패턴을 제거하고 크리닝하는 공정, 상기 크롬 차광막 패턴을 식각마스크로 하여 쉬프터 패턴을 형성하는 공정, 상기 결과물의 전면에 제2포토레지스트를 형성하는 공정, 제2포토레지스트 패턴을 형성하고 주변부분 이외의 상기 크롬 차광막 패턴을 노출시키는 공정, 상기 제2포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 주변부분 이외의 상기 노출된 크롬 차광막 패턴을 식각하여 차광막보더를 형성하는 공정, 상기 제2포토레지스트 패턴을 제거하는 공정을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 하프톤 위산반전마스크 제조방법은, 디펙트 발생이 없는 위상반전마스크를 만들 수 있으며, 수율이 높아지고 신뢰성이 높아질 뿐만 아니라 차광막 보더의 기능도 쉽게 추가할 수 있다.

Description

하프톤(Half-Tone) 위상반전마스크의 제조방법
제1도 내지 제5도의 종래의 하프톤 위상반전마스크의 제조방법을 나타내는 도면들이다.
제6도 내지 제11도는 본 발명의 제1실시예에 의한 하프톤 위상반전마스크의 제조방법을 나타내는 도면들이다.
제12도 내지 제20도는 본 발명의 제2실시예에 의한 하프톤 위상반전마스크의 제조방법을 나타내는 도면들이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 11, 31 : 투명한 기판 3, 13, 33 : 쉬프터
5, 15, 35 : 차광막 7, 17, 37 : 포토레지스트
3a, 13a, 33a : 쉬프터 패턴 5a, 15a, 35a : 차광막 패턴
7a, 17a, 37a : 포토레지스트 패턴
본 발명은 반도체장치의 제조방법에 있어서 마스크 제조방법에 관한 것으로, 특히 하프톤(Half-Tone) 위상반전마스크(Phase Shift Mask, PSM) 제조방법에 관한 것이다.
고집적 반도체소자, 특히 64M 디램(DRAM)급 이상에서는 해상도 및 초점심도의 개선을 통한 포토(Photo) 공정마진(Margin)의 확보가 최대의 과제로 대두 되고 있다.
따라서 반도체 소자 양산의 가장 큰 걸림돌인 공정마진의 확보를 위해, 위상반전마스크의 사용이 절실히 필요하게 되었고, 근래 기존 일반마스크에 비해 콘택층(Contact Layer)의 해상도 및 초점심도 개선효과가 가장 큰 하프톤(Half-Tone) 위상반전마스크를 주로 채용하고 있다.
종래의 하프톤 위상반전마스크의 제조방법에 관해서는 Quality control of embedded type PSM Yoshirou Yamada, Kazuaki Chiba, et. al. PMJ '95 PD-5(2512-35), P102-P103에 기술되어 있다.
제1도 내지 제5도는 종래의 하프톤 위상반전마스크이 제조방법을 나타내는 단면도들이다.
제1도에서와 같이, 투명한 기판(1), 예컨데 석영(Quartz)등의 전면에 쉬프터(Shifter)(3)인 하프톤(Half-Tone)막, 예컨대 MoSiON막을 형성하고, 상기 쉬프터(3)의 전면에 차광막(5), 예컨대 크롬(Chrome, Cr)막을 형성한 후, 상기 차광막(5)의 전면에 포토레지스트(7)를 형성한다.
제2도에서와 같이, 상기 포토레지스트(7)에 패턴을 노광하고 현상하고, 포토레지스트 패턴(7a)을 형성하고 상기 차광막(5)을 노출시킨다.
제3도에서와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(7a)을 식각마스크로 하여 상기 노출된 차광막(5)을 습식식각함으로써, 차광막 패턴(5a)을 형성하고 상기 쉬프터(3)를 노출시킨다.
제4도에서와 같이, 제3도에서와 마찬가지로 상기 포토레지스트 패턴(7a)을 식각마스크 하여 상기 노출된 쉬프터(3)를 건식식각방식에 의해 식각함으로써, 쉬프터 패턴(3a)을 형성한다.
제5도에서와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(7a) 및 상기 차광막 패턴(5a)을 제거하는 단계를 순차적으로 수행하여 하프톤 위상반전마스크를 제조한다.
그러나 상기의 종래방법에 의한 하프톤 위상반전마스크 제조방법은, 포토레지스트를 식각마스크로 하여 쉬프터 를 건식식각하는데, 이러한 방법은 포토레지스트의 현상때와 차광막, 즉 크롬의 습식식각때 찌꺼기(Scum)나 물반점(Water Mark)이 남게 된다.
이들 찌꺼기나 물반점이, 쉬프터를 건식식각할 때 식각을 방해하여, 리페어(Repair)가 불가능할 정도의 디펙트(Defect)를 유발하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 차광막, 즉 크롬(Cr)을 식각마스크로 하여 쉬프터를 건식식각함으로서, 찌꺼기(Scum)나 물반점(Water Mark)에 의한 디펙트 발생율을 최소화하는 하프톤 위상반전마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하프톤 위상반전마스크의 제조방법은, 투명한 기판의 전면에 쉬프터를 형성하는 공정; 상기 쉬프터의 전면에 차광막을 형성하는 공정; 상기 차광막의 전면에 포토레지스트를 형성하는 공정; 상기 포토레지스트에 패턴을 노광하고 현상하여, 포토레지스트 패턴을 형성하고 상기 차광막을 노출시키는 공정; 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 노출된 차광막을 식각함으로써, 차광막 패턴을 형성하고 상기 쉬프터를 노출시키는 공정; 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고 크리닝하는 공정; 상기 차광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 노출된 쉬프터를 식각함으로써, 쉬프터 패턴을 형성하는 공정; 상기 차광막 패턴을 제거하는 공정을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
혹은, 투명한 기판의 전면에 쉬프터를 형성하는 공정; 상기 쉬프터의 전면에 차광막을 형성하는 공정; 상기 차광막의 전면에 제1포토레지스트를 형성하는 공정; 상기 제1포토레지스트에 패턴을 노광하고 현상하여, 제1포토레지스트 패턴을 형성하고 상기 차광막을 노출시키는 공정; 상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 노출된 차광막을 식각함으로써, 차광막 패턴을 형성하고 상기 쉬프터를 노출시키는 공정; 상기 제1포토레지스트 패턴을 제거하고 크리닝을 하는 공정; 상기 차광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 노출된 쉬프터를 식각함으로써, 쉬프터 패턴을 형성하는 공정; 상기 결과물의 전면에 제2포토레지스트를 형성하는 공정; 상기 제2포토레지스트를 노광하고 현상하여, 제2포토레지스트 패턴을 형성하고 주변부분 이외의 상기 크롬 차광막 패턴을 노출시키는 공정; 상기 제2포토레지스트 패턴을 식각마스트로 하여, 상기 주변부분 이외의 상기 노출된 크롬 차광막 패턴을 식각하여 차광막 보더(Border)를 형성하는 공정; 상기 제2포토레지스트 패턴을 제거하는 공정을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 한다.
특히 상기 차광막은 트롬(Cr)을 사용하여 스퍼터링 방법으로 형성하고, 상기 크롬 차광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 노출된 쉬프터를 식각할 때, CF4+O2가스의 공정조건을 사용한다.
따라서 상술한 본 발명의 하프톤 위상반전마스트 제조방법에 의하면, 종래기술과 달리 포토레지스트 패턴을 제거하고 크리닝 과정을 실시한 후, 크롬 차광막 패턴을 마스크로 하여 쉬프터를 식각하게 되므로, 포토레지스트의 현상때와 차광막의 습식식각때 생길 수 있는 찌꺼기나 물반점을 제거할 수 있고, 이들에 의한 디펙트를 막을 수 있다. 또한 크롬 차광막을 마스크로 하여 쉬프터를 식각할 때, CF4+O2가스 공정조건을 사용함으로써, 이때 우려되는 잔디밭현상을 방지할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
제6도 내지 제11도는 본 발명의 제1실시예에 의한 하프톤 위상반전마스크 제조방법을 나타내는 도면들이다.
제6도는 블랭크(Blank)포토마스크들의 형성단게들로서, 투명한 기판(11), 예컨데 석영(Quartz) 기판등의 전면에 MoSiON을 스퍼터링(Sputtering)방법에 의해 증착하여 쉬프터(13)인 하프톤막을 형성하고, 상기 쉬프터(13)의 전면에 크롬을 스퍼터링방법에 의해 증착하여 차광막(15)을 형성한 후, 상기 차광막(15)의 전면에 도포(Coating)법에 의해 포토레지스트를 형성한다.
제7도는 포토레지스트 패턴 형성단계로서, 상기 결과물의 전면에 패턴을 노광하고 현상하여, 포토레지스트 패턴(17a)을 형성하고 상기 차광막(15)을 노출시킨다.
제8도는 차광막 패턴 형성단계로서, 상기 포토레지스트 패턴(17a)을 식각마스크로 하여, 상기 노출된 치광막(15)을 습식식각방법에 의해 식각함으로써, 차광막 패턴(15a)을 형성하고 상기 쉬프터(13)를 노출시킨다.
제9도는 포토레지스트 패턴 제거(Strip) 및 크리닝(Cleaning)단계로서, 상기 제7도의 포토레지스트의 현상때와 상기 제8도의 차광막, 즉 크롬의 습식식각때 찌꺼기(Scum)나 물반점(Water Mark)이 남을 수 있다.
이들 찌꺼기나 물반점은, 다음 단계에서 상기 쉬프터(13)를 건식식각할 때 식각을 방해하여, 리페어(Repair)가 불가능할 정도의 디펙트(Defect)를 유발하는 경우가 있으므로, 이 단계에서 상기 포토레지스트 패턴(17a)을 제거한 후 크리닝(Cleaning)과정을 실시한다.
제10도는 쉬프터 패턴을 형성하는 단계로서, 상기 차광막 패턴(15a)을 식각마스크로 하여, 상기 노출된 쉬프터(13)를 건식식각방식에 의해 식각함으로써, 쉬프터 패턴(13a)을 형성한다.
이때 포토레지스트가 아닌 메탈(Metal), 즉 상기 차광막 패턴(15a)인 크롬을 마스크로하여, 통상 사용하는 CHF3+O2가스의 공정조건에서 건식식가을 실시할 경우 가장 우려되는 사항은, 메탈의 스퍼터링현상(가스와 메탈이 반응하여 발생하는 결과로서, 메탈의 입자가 식각면, 즉 기판면에 달라붙거나 기판이 패이는 현상)에 의해 식각영역내에 발생되는 잔디밭현상이다. 이 현상이 발생될 경우, 식각면에서 급격한 광 강도저하(Intensity Drop)가 발생하여 패터닝이 거의 불가능하다.
따라서 메탈인 상기 차광막 패턴(15a)을 마스크로 하여 상기 쉬프터(MoSiON)를 건식식각방식에 의해 식각할 때, 통상 종래에 사용하는 CHF3+O2가스의 공공조건 대신에 CF4+O2가스의 공정조건을 사용함으로서 상기 잔디밭현상의 발생을 방지할 수 있다.
제11도는 차광막 패턴 제거단계로서, 상기 차광막 패턴(15a)을 제거하는 공정을 순차적으로 수행함으로써, 본 발명의 제1실시예에 의하여 하프톤 위상반전마스크를 제조한다.
제12도 내지 제20도는 본 발명의 제2실시예에 의한 하프톤 위상반전마스크 제조방법을 나타내는 도면들이다.
제12도 내지 제16도는 상기 제1실시예의 제6도 내지 제10도와 동일한 제조공정으로 진행하며, 블랭크(Blank)포토마스크들의 형성단계로부터 쉬프터 패턴을 형성하는 단계까지를 나타내는 도면들이다.
제17도는 제2포토레지스트 형성단계로서, 상기 제16도의 결과물의 전면에 도포법에 의해 제2포토레지스트를 형성한다.
제18도는 제2포토레지스트 패턴의 형성단계로서, 상기 제2포토레지스트(39)를 노광하고 현상하여, 제2포토레지스트 패턴(39a)을 형성하고 주변부분 이외의 상기 차광막 패턴(35a)를 노출시킨다.
제19도는 차광막 패턴의 제거단계로서, 상기 제2포토레지스트 패턴(39a)을 식각마스크로 하여, 상기 주변부분 이외의 상기 노출된 차광막 패턴(35a)를 습식식각방식에 의해 식각하고 차광막 보더(Border)(35b), 즉 크롬 보더(Cr Border)를 형성한다. 상기 차광막 보더(35b)는 마스크 상에서 패턴이 존재하지 않는 주변부분에 빛이 통과하지 않도록 가려주는역할을 하며 일종의 블라인드 패턴이다.
제20도는 제2포토레지스트 패턴의 제거단계로서, 상기 제2포토레지스트 패턴(39a)을 제거하는 공정을 순차적으로 수행함으로써, 본 발명의 제2실시예에 의하여 하프톤 위상반전마스크를 제조한다.
따라서 상술한 본 발명의 실시예들에 의한 하프톤 위상반전마스크 제조방법에 의하면, 포토레지스트 패턴을 제거하고 크리닝 과정을 실시한 후, 차광막 패턴을 마스크로 하여 쉬프터를 식각하게 되므로, 포토레지스트의 현상때와 차광막의 습식식각때 남을 수 있는 찌꺼기나 물반점을 제거할 수 있고 이들에 의한 디펙트을 막을 수 있다.
또한 포토레지스트가 아닌 메탈, 즉 차광막인 크롬은 마스크로 하여 쉬프터를 식각할 때, 종래 사용하던 CHF3+O2가스 공정조건 대신 CF4+O2가스 공정조건을 사용함으로써, 이때 우려되는 잔디밭현상을 방지할 수 있다.
상기와 같이 디펙트 발생이 없으므로 수율이 높아지고, 신뢰성이 높아질 뿐만 아니라 크롬보더(Cr Border)의 기능도 쉽게 추가할 수 있다.
더하여 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상내에서 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (1)

  1. 위상반전마스크의 제조방법에 있어서, 투명한 기판의 전면에 쉬프터를 형성하는 공정; 상기 쉬프터의 전면에 크롬 차광막을 형성하는 공정; 상기 크롬 차광막의 전면에 제1포토레지스트를 형성하는 공정; 상기 제1포토레지스트 패턴을 노광하고 현상하여, 제1포토레지스트 패턴을 형성하고 상기 크롬 차광막을 노출시키는 공정; 상기 제1포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 노출된 크롬 차광막을 식각함으로써, 크롬 차광막 패턴을 형성하고 상기 쉬프터를 노출시키는 공정; 상기 제1포토레지스트 패턴을 제거하는 공정; 상기 크롬 차광막 패턴을 식각마스크로 하여 CF4+O2가스의 공정조건에서 상기 노출된 쉬프터를 식각함으로써, 쉬프터 패턴을 형성하는 공정; 상기 결과물의 전면에 제2포토레지스트를 형성하는 공정; 상기 제2포토레지스트를 노광하고 현상하여, 제2포토레지스트 패턴을 형성하고 주변부분 이외의 상기 크롬 차광막 패턴을 노출시키는 공정; 상기 제2포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여, 상기 주변부분 이외의 상기 노출된 크롬 차광막 패턴을 식각하여 차광막 보더(Border)를 형성하는 공정; 상기 제2포토레지스트 패턴을 제거하는 공정을 순차적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상반전마스크 제조방법.
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