KR0179785B1 - 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치 - Google Patents

위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치에 관한 것으로, 위상 반전 마스크의 마스크 기판 글래스의 하단부에 레이저 입사광을 쏘아 올리는 레이저 발광부와 반사된 빛을 받아 식각 정도를 측정하는 레이저 수광부를 구비하여 구성함으로써 크롬층 식각 종료지점을 정확히 구할 수 있고 반전부의 식각 깊이가 공정으로 조절 가능한 위상 반전 마스크를 제조할 수 있다.

Description

위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치
제1도는 종래 기술에 따른 감광막 현상의 모니터 장치의 구성을 도시한 단면도.
제2도는 종래 기술에 따른 식각 모니터 장치의 구성을 도시한 단면도.
제3도는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 단면을 도시한 단면도.
제4도는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치를 도시한 단면도.
제5도는 본 발명에 따른 건식각 시스템에서의 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치를 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
12 : 감광막 14 : 마스크 글래스 기관
15 : 크롬층 16 : 크롤 식각 용액
17 : 레이저 발광부 18 : 레이저 수광부
19 : 반전부 20 : 홀더
I10: 레이저 입사광
I20: 마스크 글래스 기판/감광막에서 반사되는 빛
I30: 마스크 글래스 기판/크롬층에서 반사되는 빛
I40: 반전부에서 반사되는 빛
I50: 마스크 글래스의 하단 표면에서 반사되는 빛
본 발명은 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치에 관한 것으로, 특히 위상 반전 마스크(PHASE SHIFT MASK) 제조시 크롬을 위상 반전이 일어나는 두께까지만 정확히 식각되도록 하는데 적당하도록 한 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치에 관한 것이다.
통상적으로 위상 반전 마스크는 광원의 단파장화에 의해서가 아닌 광학상을 레티클로써 개선된 것으로, 이는 광학상의 컨트라스트(CONTRAST)를 개선하는 본질적인 해상도 향상 기술로 널리 알려진다.
제3도에 도시된 바와 같이 위상 반전 마스크는 크롬층(15)의 식각을 정확히 종료함으로써 위상 반전이 일어나는 반전부(19)를 포함하여 구성된다.
상기 위상 반전 마스크는 차광부를 좁히는 투명 영역의 한쪽에 시프터를 설치한다는 원리로 제조되는 것으로 위상 반전이 일어나는 두께까지만 정확히 식각되도록 제조하여야 하는데, 그 식각 종료 지점을 정확히 모니터하기 위한 여러 장치가 적용되어 왔다.
먼저, 종래의 통상적인 감광막 현상의 모니터 장치를 첨부된 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 감광막 현상의 모니터 장치는 실리콘 웨이퍼(1)의 상단부에 레이저 발광부(7)와 수광부(8)를 설치함으로써 이루어지는데, 레이저 발광부(7)는 레이저 I1을 발생하여 상기 웨이퍼(1)상의 현상액(3)을 통해 주사하게 설치되고, 레이저 수광부(8)는 감광막(2) 내에서 반사되는 빛(I2)과 웨이퍼(1)에서 반사되는 빛(I3) 및 감광막(2)의 표면에서 반사되는 빛(I4)을 입사받게 설치된다.
반도체 소자 제조시, 실리콘 웨이퍼(1)위 감광막(2)의 현상(DEVELOPE)을 모니터(MONITOR)하기 위하여 레이저를 주사한 다음 반사되는 빛들의 간섭으로 인해 변하는 반사빛의 강도로써 그 감광막(2)의 현상을 모니터한다.
이때, I3와 I4는 일정하며, 감광막(2)이 현상됨에 따라 I2의 위상이 I3,I4와 다르게 됨으로써 이들의 합은 위상의 차이에 의해 점점 달라지게 된다.
여기서, I2와 I3의 경로차가 주된 간섭 요소이고, 현상액(3)에서의 주사된 레이저(I2)의 굴절률에 따라 현상된 두께가 빛의 반파장의 정수배가 될 때마다 그 빛의 강도가 주기적으로 바뀌는 현상을 이용하여 현상된 정도를 분석할 수 있다.
그러나, 상기 언급한 종래의 통상적인 감광막 현상 모니터 장치는 마스크의 반전부(SHIFTER)에 도달한 빛이 모두 투과되어 간섭현상을 일으키지 못함으로 인하여 위상 반전 마스크 제조시에는 반전부의 식각 상태를 모니터 할 수 없는 문제점을 가진다.
다음으로 종래의 마스크 제조시 크롬층 식각의 종료를 모니터 장치를 이용하여 분석하는 방법에 대하여 제2도를 참조하여 설명한다.
상기 크롬층 식각 종료의 모니터 장치의 구성은 마스크 글래스(MASK GLASS)기판(4)과, 크롬층(5)과, 감광막(2)과, 크롬 식각 용액(6)과, 그 위에 놓인 레이저 발광부(7)와, 상기 마스크 글래스 기판(4)의 하단에 놓인 레이저 수광부(8)로 구성하여 이루어지며, 그 모니터 과정을 설명하면 다음과 같다.
빛을 차단하는 물질인 크롬층(5)의 식각 여부를 모니터하기 위해 크롬 식각 용액(6)위에 놓인 레이저 발광부(7)에서 레이저 빛이 주사되면, 크롬층(5)의 식각이 종료될 때 마스크 글래스 기판(4)의 하단에 놓인 레이저 수광부(8)에 빛이 도달하여 크롬 식각의 종료를 모니터 할 수 있다.
그러나, 상기와 같이 크롬 식각 용액(3)위에 레이저 발광부(7)가 설치되고 마스크 글래스 기판(4) 하단에 레이저 수광부(8)가 설치되어 크롬층(5) 식각 종료를 모니터하는 장치는, 위상 반전 마스크 제조시 빛이 투과하는 반전부의 식각 종료 지점을 정확히 모니터 할 수 없는 문제점을 가진다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 위상 반전 마스크 제조시 마스크 기판 글래스 하단에 크롬층의 식각을 모니터하는 식각 모니터 장치를 구성하여 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치는 위상 반전 마스크의 마스크 기판 글래스의 하단부에 레이저 입사광을 쏘아 올리는 레이저 발광부와 반사된 빛을 받아 식각 정도를 측정하는 레이저 수광부로 이루어진다.
상기 구성한 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치로써, 위상 반전 마스크의 반전부가 식각 종료 지점까지 정확히 식각된 위상 반전 마스크를 제조할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 제4도에 도시된 바와 같이 위상 반전 마스크의 마스크 글래스 기판(14)아래에 레이저의 발광부(17)와 수광부(18)를 설치하여 구성되는데, 상기 발광부(17)와 수광부(18)는 식각 면에서의 반사를 증가시키기 위해 마스크 글래스 기판(14)의 수직선에 대하여 5°이상의 각도로 레이저가 입사되어 반사되도록 설치하며, 마스크 글래스 기판(14) 식각시 기판 홀더(20) 안쪽에 레이저 발광부(17) 및 수광부(18)를 위치시켜 마스크 글래스 식각 장치에 의해 각 소자가 손상당하는 것을 방지시켜 주도록 한다. 또한, 발광부(17)와 수광부(18)의 렌즈가 마스크 글래스 기판(14)에 밀착되게 설치하여 굴절에 의한 손상이 일어나지 않도록 한다.
다음으로, 상기의 식각 모니터 장치를 구비한 위상 반전 마스크에서 반전부(19)의 두께를 구하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
제4도에 도시한 바와 같이 레이저 입사광(I10)에 대하여 마스크 글래스 기판/감광막(12)에서 반사되는 빛(I20), 마스크 글래스 기판/크롬층(15)에서 반사되는 빛(I30), 반전부(19)에서 반사되는 빛(I40), 마스크 글래스의 하단 표면에서 반사되는 빛(I50)의 반사광이 존재한다.
실제 식각되는 반전부(19)의 두께는 반도체 소자 공정에서 사용하는 노광 장치의 파장에 의해 결정되며, 파장을 λ 라 하면 반전부(19)의 두께(ｄ)는 ｄ＝λ／２（ｎ－１)로 정의되어, 365nｍ 파장의 경우 ｎ＝１.５인 마스크 글래스 기판인 경우 3650Å이 식각된다.
한편, 마스크 글래스 기판(14)의 두께가 2ｍｍ이상인 경우를 고려하면 I30와 I40와의 간섭이 주요한 간섭 빛이 된다. 이 때, I20은 감광막(12)과 마스크 글래스 기판(14)의 굴절률 차이가 작아서 간섭에의 기여도가 낮다.
I30와 I40이 이루는 위상차는 식각된 반전부(19)의 두께에 의해 결정되며, 레이저 빛의 파장이 마스크 글래스 기판(14)에서 λL이면 간섭광은 λL/2(ｎL-1)의 주기로 변하게 된다. 여기서 ｎL은 마스크 글래스에서의 빛의 굴절율이다. 이 간섭광의 강도로부터 반전부(19)의 식각 두께를 구할 수 있다.
제5도는 본 발명의 또 다른 실시예로 건식각 시스템 내에서의 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치의 구성을 도시한 단면도이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 마스크 글래스 기판의 뒤에 레이저 발광부와 수광부로 이루어진 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치로써 크롬층 식각 종료지점을 정확히 구할 수 있고 반전부의 식각 깊이가 공정으로써 조절 가능한 위상 반전 마스크를 제조할 수 있다.

Claims (2)

  1. 위상 반전 마스크의 마스크 기판 글래스의 하단부에 레이저 입사광을 쏘아올리는 레이저 발광부와 반사된 빛을 받아 식각 정도를 측정하는 레이저 수광부를 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 식각 모니터 장치의 레이저 발광부와 수광부는 마스크 글래스 기판의 홀더 안쪽에 위치시켜 식각 장치에 의해서 각 소자가 손상을 당하지 않도록 구성된 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 식각 모니터 장치.
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