KR0174626B1 - 포토마스크 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 장치의 노광공정에서 사용되는 포토마스크에 관한 것으로서, 그 구조는 상기 투명한 기판(10)상에 형성된 소정패턴의 차광막(12)과; 상기 차광막(12)의 상부표면에 형성된 제1비반사막(14)과; 상기 차광막(12)의 측벽에 형성된 제3비반사막(16a)을 포함하고 있고, 그리고 그의 제조방법은 투명한 기판(10)상에, 소정패턴의 차광막(12)을 형성하는 공정과; 상기 차광막(12)의 상부에만 제1비반사막(14)을 형성하는 공정과; 상기 제1비반사막(14)을 포함하여 상기 기판(10)상에 제2비반사막(16)을 도포하는 공정과; 상기 제2비반사막(16)의 이방성식각을 수행하여 상기 차광막(12)과 상기 제1비반사막(14)의 측벽에 측벽비반사막(16a)을 형성하는 공정을 포함한다. 상술한 포토마스크에 의하면, 상기 차광막의 측벽에도 형성된 제2비반사막은 상기 기판을 투과하면서 회절하는 빛중에서 상기 차광막의 측벽으로 조사되는 빛을 흡수하므로서 상기 차광막의 경계면으로부터 반사되는 빛을 차단할 수 있다. 그 결과, 상기 경계면에서 반사되는 ±1차 회절광에 의해 원하지 않는 부분까지도 노광되는 것을 방지 할 수 있으므로서 웨이퍼상에서 경계면이 명확한 감광막 패 턴을 형성할 수 있다.

Description

포토마스크및 그의 제조방법

제1도는 종래의 포토마스크의 구조를 보여주는 단면도.

제2도는 제1도의 포토마스크를 사용하여 노광할 경우에 상기 포토마스크를 통과하는 빛의 회절및 반사관계를 보여주는 도면.

제3도는 본 발명의 포토마스크의 구조를 보여주는 단면도.

제4a도 내지 제4c도는 본 발명 의 일실시예에 따른 포토마스크의 제조방법을 보여 주는 순차적인 제조공정도.

제5a도 내지 제5f도는 본 발명에 따른 포토마스크의 다른 실시예에 따른 포토마스크의 제조방법 을 보여 주는 순차적인 단면도.

제6도는 제3도의 포토마스크를 사용하여 노광할 경우에 상기 포토마스크를 투과하는 빛의 회절관계를 보여주는 제조공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 기판 12 : 차광막

14 : 제1비반사막 16 : 제2비반사막

16a : 측변비반사막 18 : 감광막

본 발명은 반도체장치를 제조할 때 사진공정에서 사용되는 포토마스크(photomask)의 구조와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

반도체 장치가 고집적화및 고밀도화됨 에 따라 극히 미세한 패턴을 형성하는 것이 필요하게 되었다. 이러한 패턴의 미세화는 결국 포토마스크의 패턴미세화로 이어지고, 또한 허용결함의 크기도 미세하게 되는 결과를 가져오게 된다.

제1도는 종래의 포토마스크의 구조를 보여주는 단면도이다. 도면에 도시되어 있는 바와같이, 투명한 기판(10)상에 소정 패턴의 차광막(12)이 형성되어 있고, 그리고 상기 차광막(12)의 상부에만 비반사막(14)이 형성되어 있다.

제1도에서, 상기 차광막(12)은 금속, 또는 금속의 산·질 화계 물질로 형성되는데, 금속으로서 통상적으로는 크롬, 알루미늄, 몰리 브덴등이 사용된다.

한편, 상기 페턴화된 차광막(12)의 상면에 형성된 상기 비반사막(14)은 노광시에 웨이퍼로부터 반사되어 오는 반사광을 흡수하기 위해 제공되어 있는 것이다.

상술한 구조를 갖는 포토마스크를 사용하여 노광할 경우에,상기 포토마스크로 향하여 조사되는 빛은, 제2도에 도시된 바와같이, 기판(10)을 통과한 다음 공기 중으로 출사되면서 회절된다.

제2도에 도시된 바와같이,상기 포토마스크를 통과하는 빛은 0차 회절광, ±1차 회 절광, ±2차 회 절광등으로 회절된다. 상기 ±2차 회절광이후의 회절광들은 그 세기(intensity)가 미약하기 때문에 상기 회절과 관계하여 해상도에 있어서 문제가 되지 않으나, 상기 ±1차 회절광은 그 세기가 강하여 해상도에 문제가 된다.

예를들어, 제2도에서 점선으로 표시된 원의 부분에서는 상기 기판(10)을 투과하면서 회절하는 빛, 즉 -1차 회 절광이 상기 차광막(12)의 패턴의 측벽에 저반사되면서 상기 기판(10)을 투과하는 0차 회절광과 다른 경 로를 가지고 웨이퍼(미도시됨)에 전사된다. 이와같이, 상기 0차 회절광과 다른 경로를 갖는 빛의 전사는 노광공정에서 빛이 조사되는 패턴 의 크기가 커지거나 또는 패턴의 경계면이 명확해지지 않는 불규칙해지는 문제 를 야기한다.

따라서, 본 발명 은 소정 패턴을 갖는 차광막의 측벽에서 빛의 반사가 일어나지 않게하여서 기판을 투과하는 0차 회절광과 상이한 광경로를 갖는 1차 회절광의 발생을 방지할 수 있는 포토마스크를 제공하는 데 그 목적 이 있다.

본 발명의 다른 목적은 소정 패턴을 갖는 차광막의 측벽에 비반사막을 형성하여 상기 차광막의 측벽에서 빛의 반사가 일어나지 않게 하고 그 결과로서 기판의 평면에 대해서 수직으로 투과하는 0차 회 절광과 상이한 광경로를 갖는 1차 회절광의 발생을 방지 할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 반도체 장치의 노광공정에서 사용되는 포토마스크는, 투명한 기판과; 상기 투명한 기판상에 형성된 소정패턴의 차광막과; 상기 차광막의 상부표면에 형성된 제 1비반사막과; 상기 차광막의 측벽에 형성된 제2비반사막을 포함한다.

이 포토마스크에 있어서, 상기 제1비반사막과 상기 제2비반사막은 동일한 또는 상이한 광흡수물질로 형성되 어 있다.

이 포토마스크에 있어서, 상기 제2비반파막은 질화티타늄막(TiN layer), 크롬옥사이드막(산화크롬막 : CrOx layer), 또는 산화티타늄(TiOx)으로 형성되어 있다.

이 포토마스크에 있어서, 상기 제2비반사막은 스페이서 구조를 갖는다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 반도체 장치의 노광공정에서 사용되는 포토마스크의 제조방법은, 투명한 기 판상에, 상면에 제1비반사막이 형성된 차광막의 패턴을 형성하는 공정과; 상기 제1비반사막을 포함하여 상기 기 판상에 제2비반사막을 증착하는 공정과; 상기 제2비반사막의 이방성 식각을 수행하여 상기 차광막과 상기 제1비반사막의 측벽에 측벽비반사막을 형성하는 공정을 포함한다.

이 방법에 있어서, 상기 제1비반사막은 상기 노광공정에서 웨이퍼로부터 반사되어 오는 광을 흡수하는 기능을 갖는다.

이 방법에 있어서, 상기 제1비반사막은 질화티타늄막이다.

이 방법에 있어서, 상기 제2비반사막은 상기 제1비반사막(14)과 동일 또는 상이한 광흡수물질로 형성되어 있다.

이 방법에 있어서, 상기 제2비반사막은 바람직하게는 질화티타늄(TiN), 산화크롬(CrOx), 또는 산화티타늄(TiOx)으로 형성된다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 반도체 장치의 노광공정에서 사용되는 포토마스크의 제조방법은, 투명한 기 판상에, 상면에 제1비반사막이 형성된 차광막의 패턴을 형성하는 공정과, 상기 제1비반사막을 포함하여 상기 기판상에 감광막을 도포하는 공정과; 상기 감광막을 패터닝 하여서 상기 제1비반사막상에만 패턴화된 감광막을 형성하는 공정과; 상기 패턴화된 감광막을 포함하여 상기 기판상에 상기 제2비반사막을 형성하는 공정 과; 상기 패턴화된 감광막을 식각저지층으로 사용하면서 상기 제2비반사막의 이방성식각을 실행하여 상기 차광막과 상기 제1비반사막의 측벽에 측벽비반사막을 형성하는 공정과; 상기 남아 있는 감광막을 제거하는 공정 을 포함한다.

이 방법에 있어서, 상기 감광막은 포지티브형 감광막이다.

이 방법에 있어서, 상기 감광막의 패터닝은 상기 포토마스크의 후방에서 전면 노광을 실행하여 현상하는 공정을 포함한다.

이 방법에 있어서,상기 제2비반사막은 빛의 반사율이 낮고 상기 차광막의 물질과의 접착력이 양보한 비반사조건을 만족하는 물질로 이루어진다.

이 방법에 있어서, 상기 제2비반사막의 식각은 이방성식각에 의해 실행된다.

이 방법에 있어서, 상기 이방성식각은 상기 감광막의 측벽에 상기 제2비반사막이 남아 있지 않을 때까지 충분히 실행된다.

상술한 포토마스크에 의하면, 상기 차광막의 측벽에 형성된 제2비반사막은 상기 기판을 투과하면서 회절하는 빛중에서 상기 차광막의 측벽으로 로 회절되는 빛을 흡수하므로서 상기 차광막의 경계면으로부터 반사되는 빛을 차단할 수 있다. 그 결과, 상기 경계면에서 반사되는 ±1차 회절광에 의해 원하지 않는 부분까지도 노광되는 것을 방지할 수 있으므로 웨이퍼상에서 경계면이 명확한 감광막 패턴을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 제3도 내지 제6도에 의거하여 상세히 설명한다.

제1도의 구성요소와 동일한 기능을 갖는 제3도 내지 제6도의 구성요소들에 대해서는 동일한 참조번호가 병기되고, 그리고 그의 보충설명은 생략한다.

제3도를 참고하면, 본 발명에 따른 신규한 포토마스크는 투명한 기판(10)상에 형성된 소정 패턴의 차광막(12)과, 상기 차광막(12)의 상부에 형성된 제1비반사막(14)및, 상기 차광막(12)의 측벽에 형성된 제2비반사막 또는 측벽 비반사막(16a)을 구비하고 있다.

상기 차광막(12)의 측벽에 형성된 제2비반사막(16a)은 상기 기판(10)을 투과하면서 회절하는 빛 중에 더 상기 차광막(12)의 측벽으로 조사되는 빛을, 제6도에 도시된 바와같이, 흡수할 수 있다

따라서, 본 발명의 포토마쓰크는 상기 차광막(13)의 경계면으로부터 반사되는 빛을 차단할 수 있기 때문에, 종래의 포토마스크에서와같이 상기 경계면에서 반사되는 ± 1차 회절광에 의해 원하지 않는 부분까지도 노광되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 상에서 경계면이 명확한 감광막 패턴을 형성할 수 있는 것이다.

상기 제3도의 구조를 갖는 포토마스크를 제조하는 방법을 제4a도 내지 제4c도에 도시된 순차적인 제조공정 도에 의거하여 설명한다.

제4a도를 참고하면,투명한 기판(10)상에,소정 패턴의 차광막(12)을 형성하고, 그리고 상기 차광막(12)의 상부에는 제1비반사막(14)인 형성되어 있다. 상기 제1비반사막(14)은 노광시 웨이퍼로부터 반사되어 오는 광을 흡수하는 기능을 갖는다.

이어, 제4b도에 도시된 바와같이, 제4a도의 구조위에 제2비반사막(16)을 형성한다 즉, 상기 제1비반사막(14)과 상기 기판(10)상에 상기 제2비반사막(16)이 증착된다. 상기 제2비반사막(16)은 상기 제1비반사막(14)과 동일한 또는 상기 만광흡수물질로 형성될 수 있다 상기 제2비반사막(16)은 종래에 사용되는 광흡수물질로서 형성될 수 있으나, 바람직하게는 질화티타늄(TiN), 산화크롬(CrOx), 또는 산화티 타늄(TiOx)으로 형성된다.

제4c도에 있어서, 상기 제2비반사막(16)의 이방성식각을 수행하여, 상기 차광막(12)과 상기 제1비반사막(14)의 측벽에 측벽비반사막(16a)이 형성된다.. 이 실시예에서 형성된 상기 측벽비반사막(16a)은 상기 기판(10)을 통과하여 회절되는 빛 중에서 상기 차광막(13)의 측벽으로 입사되는 빛, 즉 ±1차 회절광을 흡수하기 위해 제공되는 것 이외에도, 그 측벽 비반사막(16a)의 두께를 조절하는 것에 의해서도 미세패턴을 형성하기 위해 제공된 것이다.

다음은, 본 발명의 제2실시예에 따른 포토마스크의 제조방법을 제5a도 내지 제5f도에 도시된 순차적인 제조공정도에 의거하여 상세히 설명한다.

제4a도 내지 제4c도의 구성요소와 동일한 기능을 갖는 제5a도 내지 제5f도의 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기하고, 그의 설명은 생략한다.

제5a도를 참고하면, 투명한 기판(10)상에, 소정 패턴의 차광막(12)을 형성한다. 상기 차광막(12)의 상부에 는 제1비반사막(14)이 형성되어 있다. 이 제1비반사막(14)은 제 1실시예에서와 마찬가지로 노광시 웨이퍼 로부터의 반사광을 흡수하는 기능을 갖는다.

이어, 제5b도에 도시 된 바와같이, 제5a도의 구조위에 감광막(18)을 형성한다. 즉, 상기 제1비반사막(14)과 상기 기판(10)상에 상기 감광막(18)이 도포된다. 이 실시예에서는 감광막으로서 포지티브형 포토레지스트가 사용된다.

계속해서, 상기 감광막(18)을 패터닝하여서, 상기 제1비반사막(14)상에만 상기 패턴화된 감광막(18a)이 형성되게한다. 구체적으로 포토마스크의 후방에서 전면 노광을 실행하여 상기 감광막을 현상하면, 제5c도에 도시 된 바와같이,상기 제1비반사막(14)상에만 감광막이 남게 된다.

제5d도에 있어서, 다시 제2비반사막(16)을 제5c도의 구조위에 증착한다. 즉,상기 패턴화된 감광막(18a)과 상기 기판(10)상에 제2비반사막물질을 증착하여서 상기 제2비반사막(16)이 형성된다. 상기 제2비반사막(16)은

바람직하게는 질화티타늄(TiN), 산화크롬(CrOx), 또는 산화티 타늄(TiOx)으로 형성되지만, 이에 한정되는 것은 아니고 상술한 바와같이 비반사조건을 만족하는 물질은 어느것도 비반사막으로 사용될 수 있다. 구체적 으로, 비반사조건이라 함은 빛의 반사율이 낮고 그리고 상기 차광막(12)의 물질과의 접착력이 좋아야 하는 것을 의미 한다.

또한, 제5e도에 도시된 바와같이, 상기 감광막(18a)을 식각저지층으로 사용하여 상기 제2비반사막(16)의 이방성식각을 수행하면, 상기 차광막(12)과 상기 제1비반사막(12)의 측벽에 제2비반사막(16a)이 형성된다. 상기 이방성식각공정은 상기 감광막(18a)의 측벽에 상기 제2비반사막이 남아 있지 않을 때까지 충분히 실행된다. 상기 측벽비반사막(16a)의 두께는 가능한한 얇을 수록 바람직 하다. 이는 상기 감광막이 후속의 공정에 서 제거되기 때문에, 상기 감광막의 측벽에 비반사막의 스페이서가 형성되어야 할 이유가 없기 때문이다.

마지막으로, 상기 남아 있는 감광막(18a)을 제거하면, 제5f도에 도시된 구조를 갖는 포토마스크가 완성된다. 만일, 상기 제2비반사막(16)의 이방성식각에 의해서 제2비반사막이 상기 감광막상에 남아있다 하더라도, 상기 감광막의 제거공정에 의해서 상기 감광막이 제거 될 때 동시에 제거된다.

제6도는 본 발명의 신규한 포토마스크를 사용하여 노광할 경우에 상기 포토마스크를 통과하는 빛의 회절관계를 보여주고 있다.

제6도에 도시된 바와같이, 상기 차광막(12)의 측벽에 제2비반사막(16a)이 형성되어 있기 때문에, 기판을 투과하여 회절하는 빛중 상기 측벽에 조사되는 ± 1차 회절광이 상기 제2비반사막(16a)에 흡수되기 때문에 결국 0차 회절광과 다른 경로를 갖는 상기 ±1차 회절광이 웨이퍼로 전사되지 않게된다.

Claims (6)

1. 반도체장치의 노광공정에 사용되는 포토마스트의 제조방법에 있어서, 투명한 기판(10)상에 상기 기판(10)을 투과하여 웨이퍼로부터 반사되어 오는 빛을 흡수하기 위해 상면에 제1비반사막(14)을 갖는 차광막(12)패턴을 형성하는 공정과; 상기 제1비반사막(14)을 포함하여 상기 기판(10)을 투과 회절되어 상기 차광막(12)의 측벽으로 향하여 오는 빛을 흡수하기 위해 상기 기판(10)상에 제2비반사막(16)을 증착하는 공정과; 상기 제2비반사막(16)의 이방성 식각을 수행하여 상기 차광막(12)과 상기 제1비반사막(14)의 측벽비반사막(16a)을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1비반사막(14)은 질화티타늄(TiN), 산화크롬(CrOx), 또는 산화티타늄(TiOx)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2비반사막(16)은 상기 제1비반사막(14)과 동일 또는 산화티타늄(TiOx)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크 의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2비반사막(16)은 바람직하게는 질화티타늄(TiN), 산화크롬(CrOx), 또는 산화티타늄(TiOx)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.
5. 반도체장치의 노광공정에 사용되는 포토마스크의 제조방법에 있어서, 투명한 기판(10)상에, 상기 기판(10)을 투과하여 웨이퍼로부터 반사되어 오는 빛을 흡수하기 위해 상면에 제1비반사막(14)을 갖는 차광막(12)패턴을 형성하는 공정과; 상기 제1비반사막(14)을 포함하여 상기 기판(10)상에 포지티브 감광막(18)을 도포하는 공정과; 상기 포토마스크의 후방에서 전면 노광을 실행하여 현상하는 것에 의해 상기 포지티브 감광막(18)을 패터닝 하여서 상기 제1비반사막(14)상에만 패턴화된 감강막(18a)을 형성하는 공정과; 상기 기판(10)을 투과 회절되어 상기 차광막(12)의 측벽으로 하여 오는 빛을 흡수하기 위해 상기 패턴화된 감광막(18a)을 포함하여 상기 기판(10)상에 제2비반사막(16)을 형성하는 공정과; 상기 패턴화된 감광막(18a)을 식각저지층으로 사용하여 상기 제2비반사막(16)의 이방성 식각을 실행하여 상기 차광막(12)과 상기 제1비반사막(14)의 측벽에 측벽비반사막(16a)을 형성하는 공정과; 상기 남아 있는 감광막(18a)을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.
6. 제10항에 있어서, 상기 제2비반사막(16)은 질화티타늄(TiN), 산화크롬(CrOx), 또는 산화티타륨(TiOx)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조 방법.