KR0179164B1 - 위상 반전 마스크의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 감쇄형(Attenuating or Semi-Attenuating)방식의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로, 특히 필드영역의 광 투과도 및 위상 반전막의 두께 조절을 용이하게 함으로써 공정의 간단성 및 신뢰도를 향상시키고 제품의 성능을 향상시키기에 적당하도록 한 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
이와같은 본 발명의 위상 반전 마스크의 제조방법은 투명 기판을 준비하는 단계; 상기 투명기반상에 전도성 차광층을 형성하는 단계; 상기 전도성 차광층에 산소이온을 주입시켜 반투명막을 형성하는 단계; 그리고 상기 반투명 막을 선택으로 제거하여 위상 반전막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것이다.
Description
제1도 (a)∼(m)는 종래 제1 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들.
제2도 (a)∼(b)는 종전 제2 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들.
제3도 (a)∼(c)는 종래 제3 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들.
제4도 (a)∼(b)는 종래 제4 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들.
제5도 (a)∼(i)는 본 발명 제1 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들.
제6도 (a)∼(i)는 본 발명 제2 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들.
제7도 (a)∼(j)는 본 발명 제3 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
41, 51, 61 : 투명기판 43, 54, 55, 64 : 전자빔 감광제
42, 53, 63 : 아연층
43a, 54a, 55a, 64a : 전자빔 감광제 패턴
42a : 아연층 패턴 53a, 63a : 산화 아연층
42b, 53b, 63b : 산화 아연층 패턴 52, 62 : ITO층
52a, 62a : ITO층 패턴 65 : 절연막
64a : 절연막 측벽
본 발명은 감쇄형(Attenuating or Semi-Attenuating) 방식의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로, 특히 필드영역의 광 투과도 및 위상 반전막의 두께 조절을 용이하게 함으로써 공정의 간단성 및 신뢰도를 향상시키고 제품의 성능을 향상시키기에 적당하도록한 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 마스크는 빛을 통과시키는 석영 또는 유리기판에 크롬막 등으로 빛을 차단하는 차광층이 선택적으로 형성되어, 차광층이 형성되지 않은 부분에서는 빛이 일정위상(0°)을 갖고 통과하고 차광층이 형성된 부분에서는 빛이 투과되지 않는다.
따라서 이러한 일반적인 마스크는 차광층의 모서리(Edge)부에서 빛의 파괴 간섭 현상이 일어나 실제로는 차광영역이 줄어드는 현상이 생기게 되므로 원하는 패턴을 정확하게 정의(define)할 수 없었다.
이와같은 일반적인 마스크의 단점을 해결하기 위하여 최근에 위상 반전 마스크가 개발되었다.
상기와 같은 위상 반전 마스크의 특징은 마스크를 통해 투과하는 광의 위상을 패턴배치에 따라 180°또는 0°등으로 조합하여 일반적인 마스크의 모서리 부분에서 빛의 파괴 간섭으로 인한 문제점을 해결하였다.
그리고 이와같은 위상 반전 마스크 중, 특히 콘택홀 해상에 유용한 하프-톤(Half-Tone) 마스크도 등장하였다.
이 하프톤(Half-Tone) 마스크는 일반적인 마스크의 차광층의 두께를 아주 얇게 형성하여 차광층의 광 투과율이 4∼30% 정도가 되도록 하고, 이 영역에서 투과되는 광의 위상이 180°로 반전되도록한 위상 반전막을 부착한 마스크이다.
상기와 같은 종래의 위상 반전 마스크를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1도 (a)∼(m)는 종래 제1 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들이다.
종래 제1 실시예의 위상 반전 마스크는 하프-톤 PSM의 쉬프터(Shifer)를 크롬(Cr)과 실리콘 질화막(Si3N4)의 2층 구조로 형성한 것이다. 즉, 제1도(a)와 같이 투명기판(석영 또는 유리)을 준비하여, 제1도(b)와 같이 상기 투명기판(1)상에 산화 크름막(CrO3)(2)을 형성한다.
제1도(c)와 같이 상기 산화 크롬막(2)상에 전자빔(electron beam) 감광제(resister)(3)를 도포한다.
제1도의(d)와 같이 투광영역을 정의하여 투광영역의 전자빔 감광제(3)에 선택적으로 전자빔을 전사한다.
제1도(e)와 같이 상기 전자빔 감광제를 현상하여 투광영역을 선택적으로 제거하고 경화시켜 전자빔 감광제 패턴(3a)을 형성한다.
제1도(f)와 같이 전자빔 감광제 패턴(3a)을 마스크로 이용하여 노출된 상기 산화크롬막(2)을 식각하여 산화크롬 패턴(2a)을 헝성하고, 제1도(g)와 같이 나머지 전자빔 감광제 패턴(3a)를 제거한다.
제1도(h)와 같이 산화크롬 패턴(2a)들과 투명기판(1)상에 걸쳐 SOG(Spin On Glass)층을 평탄하게 형성하고, 제1도(i)와 같이 SOG층(4)상에 전자빔 감광제(5)를 도포한다.
제1도(j)와 같이 투광영역을 정의하여 투광영역의 전자빔 감광제(5)에 선택적으로 전자빔을 전사한다.
제1도(k)와 갈이 전자빔 감광제(5)를 현상하여 투광영역을 선택적으로 제거하고 경화하여 전자빔 감광제 패턴(5a)을 형성한다.
제1도(1)과 같이 상기 전자빔 감광제 패턴(5a)을 마스크로 이용하여 노출된 SOG층(4)을 선택적으로 제거하여 천이층 패턴(4a)을 헝성한다.
제1도(m)과 같이 전자빔 감광제 패턴(5a)을 제거하므로 종래 제1 실시예의 위상반전 마스크를 완성한다.
한편, 제2도(a)∼(b)는 종래 제2 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들이다.
종래 제2 실시예의 위상 반전 마스크도 종래 제1 실시예와 같은 구조를 갖고 있으나 공정을 다르게 한 것이다.
즉, 제2도(a)와 같이 투병기판(11)상에 산화 크롬막(12) 및 SOG층(13)을 차례로 증착하고 그위에 전자빔 감광제(14)를 형성한다.
그리고 투광영역의 전자빔 감광제(14)에 전자빔을 선택적으로 전사하고 현상하여 투광영역을 정의한다.
제2도 (b)와 같이 전자빔 감팡제(14)를 마스크로 이용하여 투광영역의 산화 크롬막(12) 및 SOG(13)을 선택적으로 제거하고 상기 전자빔 감광제(14)를 제거하여 위상반전 마스크를 완료한다.
또한, 제3도 (a)∼(c)는 종래 제3 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들이다.
종래 제3 실시예는 하프-톤 PSM과 림(RIM)형 PSM을 혼합한 형태이다.
즉, 제3도 (a)와 같이 투명기판(21)상에 산화 크롬막(22) 및 SOG층(23)을 차례로 증착하고 그위에 전자빔 감광제(24)를 형성한다.
그리고 투광영역의 전자빔 감광제(24)에 전자빔을 선택적으로 전사하고 현상하여 투광영역을 정의한다.
제3도(b)와 같이 전자빔 감광제(24)를 마스크로 이용하여 투광영역의 SOG(23)을 선택적으로 제거한다.
제3도(c)와 같이 계속해서 상기 SOG(23)를 마스크로 이용하여 습식식각 방법으로 산화 크롬층(22)을 제거한다.
여기서, 산화 크롬층(22)의 개구부는 상기 SOG(23)의 개구부 보다 더 넓은 크기로 형성한다.
또 한편, 제4도 (a)∼(b)는 종래 제4 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들이다.
종래 제4 실시예의 위상 반전 마스크는 위상 반전 물질로 크롬 산화막과 실리콘 쇼 산화막을 혼합하여 형성한 것이다.
즉, 제4도 (a)와 같이 투명기판(31)상에 산화 크롬막(Cr203)과 실리콘 산화막(SiO2)를 혼합한 천이층(32)을 형성하고, 상기 천이층(32)상에 전자빔 감광제(33)를 증착하고 전자빔을 전사하고 현상하여 투광영역이 노출되도록 패터닝 한다.
제4도 (b)와 같이 천이층(32)을 선택적으로 식각하고, 남은 전자빔 감광제 패턴을 모두 제거하여 종래 제4실시예의 위상 반전 마스크를 제조한다.
그러나 이와 같은 종래의 위상 반전 마스크의 제조 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 종래 각 실시예의 위상 반전 마스크 제조 방법에서는 전자빔을 전사하여 마스크 패턴을 형성한다. 이때 하프-톤 위상 반전충의 재질(SOG)이 전하 축적(charge-up)효과가 일어나는 절연층 물질이므로 전하 축적 효과에 의해 패턴 근접 효과(Proximity effect)가 발생할 수 있는 가능성이 높다.
둘째, 종래 제1, 제2 실시예에서 산화 크롬층과 SOG 또는 실리콘 산화막을 적층하여 하프-톤 PSM을 형성한다. 이때 크롬 조직의 치밀성 때문에 투과율 조절이 어렵다.
세째, 종래 제3 실시예에서 RIM형 위상 반전 마스크를 형성할 경우 하층의 산하 크롬막을 습식식각시 언더 컷(under-cut) 발생 간으성이 있어서 신뢰도가 저하된다.
넷째, 종래 제4실시예에어 산화 크롬막과 실리콘 산화막을 혼합하여 하프-톤 PSM을 형성할 경우, 균일한 투과율을 확보하기가 어렵다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 위상 반전충의 두께를 용이하게 하고 공정을 단순화 하여 신뢰도 및 성능을 향상시킨 위상 반전 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위상 반전 마스크의 제조 방법은 투명기판을 준비하는 단계: 상기 투명기판상에 전도성 차광층을 형성하는 단계: 상기 전도성 차광층에 산소이온을 주입시켜 반투명 막을 형성하는 단계: 그리고 상기 반투명막을 선택으로 제거하여 위상 반전막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기와 같은 본 발명의 위상 반전 마스크의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제5도 (a)∼(i)는 본 발명 제1 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들이다.
본 발명 제1 실시예의 위상 반전 마스크는 금속으로 차광층을 형성하고 이를 산화시켜 하프-톤 마스크를 형성한 것이다.
즉, 제5도(a)와 같이 투명기판(41)을 준비하여, 제5도 (b)와 같이 상기 투명기판(41)상에 전도성 차광층인 아연(Zn)층(42)을 증착한다.
이때 두께는만큼 만족하는 것으로 증착한다.
즉, λ는 광원의 파장, n은 굴절율이다.
제5도(c)와 같이 상기 아연층(42)상에 전자빔 감광제(43)을 회전 도포한다.
제5도(d)와 같이 상기 전자빔 감광제(43) 상부에서 전자빔을 선택적으로 전사한다.
제5도(e)와 같이 상기 전자빔 감광제(43)을 현상하여 전자빔이 전사된 부분을 제거하여 전자빔 감광제 패턴(43a)을 형성한다.
제5도(f)와 같이 상기 전자빔 감광제 패턴(43a)을 마스크로 이용하여 상기 아연층(42)을 식각하여 아연층 패턴(42a)을 형성한다.
제5도(g)와 같이 남아 있는 전자빔 감광제 패턴(43a)을 제거한다.
제5도(h)와 같이 상기 아연층 패턴(42a)에 산소를 이온 주입하여 아연층 패턴(42a)을 산화 아연층 패턴(42b)으로 바꾸어 Half-Tone PSM(Phase Shift Mask)를 완성한다.
이때 산화 아연층 패턴(42a)은 투과도가 약 5∼30%가 되도록 산소 이온주입 농도를 조절하고, 산화 아연층 패턴의 두께는 위상반전을 일으키는 두께 d를 갖는다.
i-line 광원을 이용하는 노광장치용 하프톤 마스크(Half-Tone Mask)인 경우
파장 λ = 0.365㎛
산화 아연(15)의 조절율 n = 1.43이므로
산화아연의 두께는을 만족하면 된다.
한편, 제6도 (a)∼(i)는 본 발명 제2 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도들이다.
제6도(a)와 같이 투명기판(51)을 준비한다.
제6도(b)와 같이 상기 석영기판(51)상에 전도성 투광층인 ITO(Indium Tin Oxide)층(52)을 증착한다.
제6도(c)와 같이 상기 ITO층(52)상에 전도성 차광층인 아면(Zn)층(53)을 증착하고, 아연층(53)에 산소(O2)를 이온 주입하여 상기 아연층을 반투명막인 산화 아연(SnO2)층(53a)으로 바꾼다. 이때 산화 아연층은 투과도가 5∼30%가 되도록 산소 이온 주입의 농도를 조절한다.
제6도(d)와 같이 산화 아연층(53a)상에 전자빔 감광제(54)를 도포한다.
제6도(e)와 같이 전자빔을 전사하고 현상하여 전자빔 감광제 패턴(54a)을 형성한다.
제6도(f)와 같이 상기 산화 아연층(53a)을 선택적으로 식각하여 하프-톤 막인 산화 아연층 패턴(53b)을 형성한다.
제6도의(g)에서와 같이 전자빔 감광제 패턴(54a)들을 제거하고, 다시 전면에 전자빔 감광제(55)를 도포한다.
제6도(h)와 같이 전자빔을 전사하고 현상하여 상기 산화 아연층 패턴(53b)의 폭보다 좁게 전자빔 감광제 패턴(55a)을 형성한다.
제6도(i)와 같이 상기 전자빔 감광제 패턴(55a)을 마스크로 이용하여 상기 ITO층(52)을 식각하여 ITO층 패턴(52a)을 형성하고, 전자빔 감광제 패턴(55a)를 제거하므로 위상 반전 마스크를 제조한다.
또한, 제7도(a)∼(j)는 본 발명 제3 실시예의 위상 반전 마스크의 공정 단면도 들이다.
본 발명 제3 실시예의 위상 반전 마스크의 제조방법은 제2 실시예에서 셀프-얼라인 방법을 이용하여 마스크 공정을 줄인것이다.
즉, 제7도(a)와 같이 투명기판(61)을 준비한다.
제7도(b)와 같이 투병기판(61)상에 전도성 투광층인 ITO층(62)를 증착한다.
제7도(c)와 같이 상기 ITO층(62)상에 전도성 차광층인 아연(Zn)층(63)을 증착하고, 아연층(63)에 산소(O2)를 이온 주입하여 상기 아연층을 반투명막인 산화 아연(SnO2)층(63a)으로 바꾼다. 이때 산화 아연층은 투과도가 5∼30%가 되도록 산소 이온 주입 농도를 조절한다.
제7도(d)와 같이 산화 아연층(63a)상에 전자빔 감광제(64)를 도포한다.
제7도(e)와 같이 전자빔을 전사하고 현상하여 전자빔 감광제 패턴(64a)을 형성한다.
제7도(f)와 같이 상기 산화 아연층(63a)을 선택적으로 식각하여 산화 아연층 패턴(63b)을 형성한다.
제7도의(g)와 같이 전자빔 감광제 패턴(64a)들을 제거하고, 전면에 절연층(65)를 도포한다.
제7도(h)와 상기 절연층(65)을 에치 백(etch back)하여 상기 산화 아연층 패턴(63b)의 측면에 절연 측벽(65a)을 형성한다.
제7도(i)와 같이 상기 절연 측벽(65a)및 산화 아연층 패턴(53b)를 마스크로 이용하여 상기 ITO층(62)을 식각하여 ITO층 패턴(62a)을 형성한다.
제7도(j)와 같이 상기 절연 측벽(65a)을 제거하므로 위상 반전 마스크를 제조한다.
따라서 상기에서 설명한 본 발명 각 실시예의 위상 반전 마스크는 산화 아연층이 반투병막이 되고 ITO층이 위상 반전층이 되는 하프-톤 PSM이 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발병의 위상 반전 마스크의 재조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 위상 반전 층으로 전도성 아연막 및 ITO를 이용하므로 종래의 절연체 물질을 이용할 때보다 전하축적 효과가 감소하여 전자빔 전사시 전하 축적 효과로 인한 패턴 근접 효과(Proximity effect)가 발생할 수 있는 가능성이 감소된다.
둘째, 하프-톤(Half-Tone) 필드(Fild) 영역과 위상반전층을 산화아연층(혹은 결합층)으로 형성하므로 공정이 단순하고, 산소, 이온주입 농도가 정량적으로 조절가능하므로 광투과도 유지가 용이하다.
세째, RIM형 하프-톤(Half Tone)형성을 위해 ITO 패턴 형성시, 습식식각이 아닌 건식식각을 함으로써 수직 프로파일이 가능하다.
Claims (13)
- 투명기판을 준비하는 단계; 상기 투명기판상에 투광층 및 전도성 차광층을 차례로 형성하는 단계; 상기 전도성 차광층에 산소 이온주입하여 상기 전도성 차광층을 반투명층으로 변환시키는 단계; 상기 반투명층 중 투광영역을 선택적으로 제거하여 하프-톤 막을 형성하는 단계; 상기 투광층 중 투광영역을 선택적으로 제거하여 위상 반전층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 전도성 차광층은 금속층으로 형성함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 금속층은 아연으로 형성함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 투광층은 전도성 물질이며, 주석을 함유한 산화 막으로 형성함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제4항에 있어서, 투광층은 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide)로 형성함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 투명기판을 준비하는 단계; 상기 투명기판상에 투광층 및 전도성 차광층을 차례로 형성하는 단계; 상기 전도성 차광층에 산소 이온주입하여 상기 전도성 차광층을 반투명층으로 변환시키는 단계; 상기 반투명층 중 투광영역을 선택적으로 제거하여 하프-톤 막을 형성하는 단계; 상기 하프-톤 막 측벽에 절연막 측벽을 형성하는 단계; 그리고, 상기 절연막 측벽 및 하프-톤 막을 마스크로 이용하여 상기 투광층을 선택적으로 제거하여 위상 반전층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 투광층은 인듐 틴 옥사이드(ITO)로 형성함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 전도성 차광층은 금속층으로 형성함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제8항에 있어서, 금속층은 아연으로 형성함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 반투명층은 광투과율이 5%∼30%가 되도록 산소 이온주입 농도를 조절하여 형성함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 절연막 측벽은 하프-톤 막 형성 후, 전면에 절연막을 증착하고 에치백하여 형성함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 반투명층은 5∼30%의 투과도를 갖도록 산소이온주입의 농도를 조절함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 반투명층이 선택적으로 제거되는 폭보다 투광층이 선택적으로 제거되는 폭이 더 좁게 형성함을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
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