KR100190116B1 - 무 크롬 위상반전마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

무 크롬층 PSM 및 그 제조방법에 관해 개시한다.

본 발명에 의한 무 크롬층 PSM은 패턴이 균일하고 규칙적으로 반복되는 영역인 반도체기판의 셀 영역과 상기 셀 영역에 비해 패턴이 불규칙적이며 불 균일한 영역인 반도체기판의 주변회로영역의 패터닝에 동시에 적용하기 위해 상기 셀 영역에 대응하는 제1 영역과 상기 주변회로영역 및 상기 셀 영역과 주변회로영역의 경계에 대응하기 위해 상기 제1 영역으로부터 적어도 한개의 단위 PSM이 확장되어 있는 영역인 제2 영역을 동시에 구비하고 있다.

이에 따라 한개의 무 크롬층 PSM을 이용하여 규칙적인 패턴과 불규칙적인 패턴을 동시에 형성할 수 있으므로 셀 영역, 주변회로영역 및 셀 영역과 주변회로영역의 경계영역에 동시에 효과적인 라인/스페이스를 형성할 수 있다.

Description

무 크롬(Chromeless) 위상반전마스크(Phase Shifting Mask) 및 그 제조방법

본 발명은 무 크롬(Chromeless) 위상반전마스크(Phase Shifting Mask:이하, PSM이라 함) 및 그 제조방법에 관한 것으로서 특히, 균일한 패턴이 형성되는 반도체기판의 셀 영역과 셀 영역에 연결되고 셀 영역에 비해 패턴의 균일성이 떨어지는 주변회로영역에 동시에 적용할 수 있는 무 크롬 PSM 및 그 제조방법에 관한 것이다.

반도체장치의 고집적화는 기판에 형성되는 반도체소자들사이의 간격을 더욱 좁게하고 있다. 따라서 보다 미세한 선폭으로 감광막을 패터닝할 것이 요구된다. 기존에 사용되는 크로층 패턴이 형성되어 있는 마스크패턴을 사용하여 상기한 바와 같은 고집적 반도체장치를 형성하기 위해서는 마스크패턴에 형성되어 있는 크롬층 패턴간의 피치를 더욱 좁게 해야하는데, 이는 마스크 패턴의 회절점에서의 광의 회절각을 크게하여 회절광이 콘덴서렌즈의 구경을 벗어나게 되어 감광막을 패터닝할 수 없게된다.

이에 따라 크롬층 패턴이 형성되어 있는 마스크 패턴을 대신하여 보다 미세한 패턴을 형성할 수 있는 마스크 패턴으로서 PSM이 널리 연구되고 있다. PSM의 한종류인 하프톤(Half Tone)은 반도체장치의 제조공정의 현장에서 응용되고 있기도 한다.

PSM중 감광막에 균일하고 미세한 라인/스페이스(line/space)를 형성할 수 있는 것으로서 무 크롬 PSM이 있다. 무 크롬 PSM은 반복되는 라이/스페이스를 형성하는 경우 매우 탁월한 효과를 나타낸다. 여기서, 무 크롬 PSM의 기본적인 원리와 여러 감광막에 대해서 나타내는 효과등을 간략히 설명한다.

무 크롬 PSM은 크롬층 패턴을 갖지 않으며 0°와 180°의 두 위상영역을 갖고 있으며 PSM을 통과하는 광이 두 영역의 경계를 통과할 때 서로 상쇄되는 효과를 이용하여 웨이퍼 상에 미세한 패턴을 형성하는데 사용되는 마스크이다.

도 1에 도시된 바와 같이 무 크롬 PSM(8)은 소정의 두께를 갖는 유리기판(10)에 통과하는 광의 위상을 180°반전시키는 위상반전영역(12)이 형성되어 있다. 유리기판(10)자체는 통과하는 광의 위상을 변화시키지 않는다. 따라서 위상반전영역(12)의 두께는 유리기판(10)보다 두껍거나 얇아야 하는데, 도 1에 도시된 무 크롬 PSM(10)은 위상반전영역(12)이 다른 부분에 비해 두껍다. 도 1은 통상의 무 크롬 PSM(8)의 기본적인 원리를 설명하기 위해 도시한 도면인데, 무 크롬 PSM(8)의 바로 아래에 도시된 도면(14)은 무 크롬 PSM(8)을 통과하는 광의 전기장 성분을 나타낸 도면이다. 구체적으로 무 크롬 PSM(8)의 위상반전영역(12)과 위상 무반전영역 즉, 단지 유리기판(10)을 통과하는 부분을 통과하는 광은 서로 반대극성의 전기장을 가지게 된다.

도 1에서 무 크롬 PSM(8)을 통과하는 광의 전기장 성분을 나타내는 도면(14)아래에는 무 크롬 PSM(8)을 통과한 광의 세기분포를 나타낸 도면(16)이 도시되어 있다. 여기서 참조 번호 18은 광의 세기를 나타내는 곡선이다. 이 곡선(18)을 참조하면, 무 크롬 PSM(8)의 위상 반전영역(12)과 위상 무 반전영역을 통과하는 광은 그 세기 분포가 두 영역의 경계에서 즉, 도면상 (a)에 해당하는 영역에서 급속히 감소됨을 알 수 있다. 무 크롬 PSM(8)의 이와 같은 성질을 이용하여 감광막을 패터닝할 수 있는 데, 네가티브 포토레지스막을 패터닝한 경우가 무 크롬 PSM(8)을 통과한 광의 세기분포를 나타낸 도면(16)바로 아래에 도시되어 있고(20), 그 아래 도면(22)에는 포지티브(positive) 포토레지스트막을 패터닝한 경우가 도시되어 있다. 이 두 도면(20, 22)을 참조하면, 네가티브 포토레지스트막의 경우는 무 크롬 PSM(8)을 통과한 광의 세기 분포에서 세기가 가장 약한 부분(a) 즉, 무 크롬 PSM(8)의 위상반전영역(12)과 위상 무 반전영역의 경계 부분에 대응하는 부분이 제거되고 그 사이에 있는 포토레지스트막은 남아 있게 된다. 반대로 포지티브 포토레지스트막의 경우에는 무 크롬 PSM(8)의 광의 세기가 센 부분, 즉, 상기 위상반전영역(12)과 위상 무 반전영역의 경계부분에 대응하는 부분에만 포토레지스트막이 존재하게되고 나머지 부분에서는 감광되어 현상과정에서 모두제거된다. 결국, 무 크롬 PSM(8)을 이용하는 경우 포지티브 포토레지스트막에 형성되는 패턴과 네가티브 포토레지스트막에 형성되는 패턴은 서로 상보성이 있다. 즉, 네가티브 포토레지스트막을 사용하는 경우 포지티브 포토레지스트막에 형성할 수 있는 라인에 해당하는 선폭을 갖는 스페이스를 형성할 수 있고, 포지티브 포토레지스트막을 사용하는 경우 네가티브 포토레지스트막에 형성할 수 있는 라인에 해당하는 선폭을 갖는 스페이스를 형성할 수 있다. 이것을 라인을 형성하는 경우에도 적용할 수 있다. 따라서 미세한 선폭을 갖는 라인을 형성하고자 하는 경우 무 크롬 PSM(8)을 포지티브 포토레지스트막에 사용하고 미세한 스페이스를 형성하고자하는 경우에는 무 크롬 PSM(8)을 네가티브 포토레지스트막에 사용한다.

반도체장치중 활동성 램덤 액세스 메모리(Dynamic Random Acess Memory)를 구성하는 패턴들을 보면 셀 영역에는 미세하고 동일한 패턴이 반복적으로 형성되어 있다. 반면, 셀 영역의 주변에는 셀 영역을 제어하기 위한 주변회로가 구성되어 있다. 셀 영역에 형성되어 있는 패턴들이 규칙적인데 반해 주변회로에 형성되어 있는 패턴들은 불규칙적으로 형성되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같은 무 크롬층 PSM은 상술한 바와 같은 성질에 의해 DRAM의 셀 영역을 형성하기 위한 감광막 패터닝에 적용할 수 있다. 도 2에는 셀 영역에 적용할 수 있는 무 크롬층 PSM이 도시되어 있다. 도 2에서 참조번호 24는 광이 전혀 통과되지 않으며 감광막의 패터닝에는 사용되지 않는 영역을 덮고 있는 크롬층 패턴이다. 그리고 참조번호 26은 위상 무 반전영역이고 28은 위상반전영역이다. 도 2에 도시된 무 크롬층 PSM에서 광이 통과되는 부분에는 일측에서 타측으로 위상반전영역(28)과 위상 무 반전영역(26)이 교대로 형성되어 있다. 이와 같은 무 크롬 PSM을 사용하는 경우 위상반전영역(28)과 위상 무 반전영역(26)의 경계부분에서는 통과되는 광의 세기가 상쇄되므로 포지티브나 네가티브 포토레지스트를 선택적으로 사용하여 셀 영역에 필요한 라인/스페이스를 규칙적으로 형성할 수 있다.

도 3는 이와 같은 무 크롬층 PSM을 사용하여 감광막을 패터닝한 결과를 나타낸 도면인데, 이를 참조하면, 무 크롬층 PSM을 사용하는 경우 일측에서 타측으로 미세한 폭과 간격을 갖는 라인(30)과 스페이스(32)가 규칙적으로 형성된다는 것을 알 수 있다.

도 4에는 셀 영역(A)과 주변회로영역(B)에 형성된 패턴들(34, 36)이 함께 도시되어 있는데, 셀 영역(A)에 형성된 패턴들(34)은 규칙적으로 배열되어 있어 상기한 바와 같은 무 크롬층 PSM을 적용하여 셀 영역(A)을 형성할 수 있으나, 주변회로영역(B)에 형성된 패턴들(36) 특히, 셀 영역(A)과 주변회로영역(B)이 이어지는 부분에 형성된 패턴들은 불규칙성이 심하므로 무 크롬층 PSM을 적용하여 형성하는 것이 매우 어렵다.

따라서 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위해 셀영역 및 주변회로영역에 동시에 적용할 수 있는 무 크롬층 PSM을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적에 기술된 무 크롬층 PSM을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

도 1은 무 크롬 위상반전마스크의 기본적인 원리를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 웨이퍼의 셀영역에 사용되는 무 크롬 위상반전마스크의 평면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 무 크롬 위상반전마스크를 사용하여 형성한 감광막 패턴의 평면도이다.

도 4는 웨이퍼의 셀 영역 뿐만 아니라 주변회로영역에 까지 확장된 라인 패턴의 평면도이다.

도 5는 웨이퍼의 셀 및 주변회로영역에 동시에 적용할 수 있는 본 발명의 실시예에 의한 무 크롬 위상반전마스크의 평면도이다.

도 6은 도 5의 무 크롬 위상반전마스크를 사용하여 형성한 감광막 패턴의 사면도이다.

도 7 내지 도 12는 도 5에 도시한 무 크롬 위상반전마스크의 제조방법을 단계별로 나타낸 도면들이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

40 : 무 크롬 위상반전마스크. 44, 44a : 위상반전영역.

46, 46a : 위상 무 반전영역. 48. 50 : 라인/스페이스.

54 : 유리 기판. 56 : 차광막 패턴.

58, 60 : 트랜치.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 무 크롬층 PSM은 위상반전영역과 위상 무 반전영역으로 구성되는 단위 PSM들이 반복적으로 배열되어 있는 제1 영역과 상기 제1 영역의 단위 PSM들중 적어도 선택된 한개의 단위 PSM이 비 선택 단위 PSM보다 길게 확장되어 있는 제2 영역으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 위상 반전영역의 위상반전범위는 160°∼200°이다.

상기 위상 반전영역에는 160°∼200°의 위상반전을 나타내는 깊이를 갖는 트랜치가 형성되어 있다.

상기 위상 반전영역과 위상 무 반전영역 이외의 다른 부분에는 차광막으로 덮혀있고 상기 차광막은 크롬층이다.

상기 제2 영역으로 확장된 단위 PSM의 종단부는 위상 반전영역과 위상 무 반전영역이 일정간격 이격되어 있거나 혹은 서로 접촉되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 영역으로 확장된 단위 PSM들중 상기 제2 영역의 범위내에서는 인접 단위 PSM사이가 서로 소정 간격 이격되어 있다.

상기 단위 PSM들중 상기 제2 영역으로 확장된 부분사이에는 인접 단위 PSM사이가 적어도 한군데 이상에서 접촉되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 단위 PSM의 상기 제2 영역에 속하는 부분은 소정의 간격으로 규칙적으로 배열되어 있다.

상기 제2 영역으로 확장된 부분을 갖는 상기 단위 PSM의 상기 제2 영역이 시작되는 부분이 서로 동일한 형태이다.

상기 단위 PSM의 상기 제2 영역에 속하는 부분간에는 위상 반전영역과 위상 무 반전영역이 폭이 다른 부분이 있다.

상기 제1 및 제2 영역은 각각 셀 및 주변회로영역이다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 무 크롬층 PSM 제조방법은 (a) 유리기판을 반도체기판의 셀 영역과 주변회로영역에 대응하는 부분으로 구분한 다음 상기 각 영역을 다시 위상반전영역과 위상 무 반전영역으로 한정하는 단계; (b) 상기 유리기판상에 상기 위상 반전영역으로 한정된 부분을 노출시키는 차광막 패턴을 형성하는 단계; (c) 상기 유리 기판의 위상반전영역에 통과하는 광에 소정의 범위에 속하는 위상반전을 일으키는 소정의 깊이를 갖는 트랜치를 형성하는 단계; (d) 상기 트랜치를 채우는 감광막을 상기 차광막 패턴의 전면에 형성하는 단계; (f) 상기 감광막을 패터닝하여 상기 기판의 셀 영역 전면과 상기 기판의 주변회로영역의 상기 주변회로영역과 접해있는 위상 무 반전영역을 덮고 있는 상기 차광막 패턴을 노출시키는 단계; (g) 상기 차광막 패턴의 노출된 부분을 제거하는 단계 및 (h) 상기 기판의 전면에서 감광막을 제거하는 단계를 포함한다.

상기 트랜치는 상기 기판의 위상 반전영역을 습식 또는 건식식각하여 형성한다.

상기 트랜치를 형성하기 위한 습식식각에서는 불산(HF) 또는 버퍼드 불산(BOE)을 사용한다.

상기 기판의 주변회로영역에서 상기 위상 무 반전영역은 상기 차광막을 건식 또는 습식식각하여 노출시킨다.

상기 기판의 셀 영역에서는 상기 위상 반전영역과 위상 무 반전영역을 각각 균일하게 동일한 폭을 갖도록 구분한다.

상기 차광막은 크롬층으로 형성한다.

상기 (b) 단계는 (b1) 상기 유리 기판의 전면에 차광막을 형성하는 단계; (b2) 상기 차광막의 전면에 감광막을 도포하는 단계; (b3) 상기 감광막을 패터닝하여 상기 차광막의 위상 반전영역에 대응하는 부분을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 (b4) 상기 감광막 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 차광막을 패터닝하는 단계를 포함한다.

상기 (c) 단계는 상기 감광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 트랜치를 형성한다.

상기 (c) 단계와 (d)단계사이에는 상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 의한 무 크롬 PSM은 기판의 셀 영역과 주변회로영역 및 상기 두 영역의 경계부분에 동시에 적용할 수 있는 잇점이 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 무 크롬(Chromeless) 위상반전마스크(Phase Shifting Mask) 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 5는 웨이퍼의 셀 및 주변회로영역에 동시에 적용할 수 있는 본 발명의 실시예에 의한 무 크롬 위상반전마스크의 평면도이고, 도 6은 도 5의 무 크롬 위상반전마스크를 사용하여 형성한 감광막 패턴의 사면도이다.

도 7 내지 도 12는 도 5에 도시한 무 크롬 위상 반전마스크의 제조방법을 단계별로 나타낸 도면들이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 무 크롬 PSM은 반도체기판의 셀 및 주변회로영역과 상기 영역들의 경계부분에 동시에 적용할 수 있는 PMS으로서 유리 기판(40)에는 상기 셀 영역과 주변회로영역 및 이들 영역의 경계부분에 대응하는 PSM영역이 있다. 도 5에서 참조번호 A는 반도체기판의 셀 영역에 대응하는 상기 무 크롬층 PSM의 제1 영역을 나타낸다. 또한, 참조부호 B는 상기 반도체기판의 주변회로영역에 대응하는 무 크롬층 PSM의 제2 영역을 나타낸다. 편의 상 상기 제2 영역(B)에는 상기 무 크롬층 PSM(40)의 상기 반도체기판의 셀 영역과 주변회로영역의 경계부분에 대응하는 부분이 포함되어 있다.

상기 무 크롬층 PSM(40)의 제1 영역(A)은 위상 반전영역(44)과 위상 무 반전영역(46)으로 이루어진 단위 PSM(47)이 일방향에서 타방향으로 반복적으로 형성되어 있는데, 상기 제1 영역은(A) 반도체기판의 셀 영역의 패터닝에 사용되므로 상기 단위 PSM(47)들은 규칙적으로 배열되어 있으면서 각 단위 PSM(47)의 각 영역은 균일한 폭을 갖는다.

상기 무 크롬층 PSM(40)의 제2 영역(B)에는 상기 제1 영역(A)에 있는 상기 단위 PSM들(47)중 적어도 선택된 어느 하나의 확장된 부분을 포함하고 있다. 도 5에서는 상기 선택된 단위 PSM의 확정된 부분이 규칙적인 형태이지만, 대개는 영역의 특성상 불규칙적인 형태이다. 상기 제2 영역(B)에 속하는 상기 선택된 단위 PSM들의 확장된 부분의 형태를 보면, 일단은 상기 제1 영역(A)의 선택된 단위 PSM에 위상 반전영역과 위상 무 반전영역이 매칭되도록 접촉되어 있다. 그리고 타단은 상기 유리 기판(40)에서 상기 제1 영역(A)과는 멀어지는 방향으로 확장되어 있다. 상기 제2 영역(B)에서 상기 확정된 부분의 일단과 타단사이에는 단위 PSM의 확장방향이 변하는 변환영역(C)이 있으며, 상기 변환영역(C)에서는 상기 제1 영역(A)의 선택된 단위 PSM으로부터 곧장 확장되어 오는 부분이 확장되어 가는 방향에 수직한 방향중 우측방향으로 꺽여 있으며, 꺽인 부분은 다시 원래의 확장방향으로 꺽여 있다. 결과적으로 상기 변환영역(C)에 의해 상기 확장 부분의 확장방향은 소정의 거리만큼 우측으로 평행하게 변위되어 있다.

도 5에서는 상기 제2 영역(B)에 있는 상기 제1 영역(A)에서 선택된 단위 PSM의 확장된 부분이 서로 접촉되어 있지 않으나, 도면으로 도시하지 않은 다른예에서는 상기 확장된 부분들 사이에는 적어도 한군데에서 접촉된 부분이 있을 수 있다. 또한 상기 제2 영역(B)에 있는 확장된 단위 PSM(47a)의 타단 즉, 종단부분은 위상 반전영역(44)과 위상 무 반전영역이 소정의 거리 만큼 이격되어 있을 수 있다.

또한, 도 5에서는 상기 제2 영역(B)에 있는 상기 확장된 단위 PSM(47a)의 위상 반전영역(44a)과 위상 무 반전영역(46a)이 동일한 폭으로 형성되어 있으나 상기 위상 반전영역(44a)과 위상 무 반전영역(46a)의 각각은 일부 또는 전 부분에서 폭이 다른 부분이 있을 수 있다.

상기 제1 및 제2 영역(A, B)에서 상기 위상 반전영역(44, 44a)에서는 통과되는 광의 위상이 180°로 반전될 정도의 깊이를 갖는 트랜치(도시하지 않음)가 상기 유리기판(40)에 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 제작공정상의 마진을 고려하여 160°∼200°사이의 위상 반전이 있을 수 있는 트랜치의 깊이가 형성되어 있다.

도 5에 도시한 무 크롬 PSM(40)에서 상기 제1 및 제2 영역(A, B) 각각에서 상기 위상 반전영역(44, 44a)과 위상 무 반전영역(46, 46a)이 없는 부분은 (42)은 입사광이 투과되지 않는 부분으로서 크롬층과 같은 차광막이 덮혀있다.

도 6은 도 5에 도시한 무 크롬층 PSM(40)을 이용하여 패터닝한 감광막 패턴의 사면도인데, 반도체기판의 셀 영역에 대응하는 부분에서부터 주변회로영역에 대응하는 부분에 까지 연속된 라인(48)/스페이서(50)가 형성되어 있다. 도 6에 도시한 감광막 패턴은 도 5의 무 크롬층 PSM(40)을 네가티브 포토레지스트막에 적용한 경우의 결과물이다. 따라서 상기 도 6에 도시한 감광막 패턴에서 상기 라인(48)은 상기 네가티브 포토레지스트막의 상기 무 크롬층 PSM(40)의 위상 반전영역(44, 44a)과 위상 무 반전영역(46, 46a)에 해당하고 상기 라인(48)사이의 좁은 스페이스(50)는 상기 네가티브 포토레지스트막의 상기 무 크로층 PSM(40)의 위상 반전영역(44, 44a)과 위상 무 반전영역(46, 46a)사이의 경계부분에 해당한다. 그리고 상기 감광막 패턴에서 상기 라인(48) 사이의 넓은 스페이스는 상기 무 크롬층 PSM(40)의 차광막(42)이 덮혀 있는 부분이다.

다음에는 도 5에 도시한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 무 크롬층 PSM(40)을 제조하는 방법을 설명한다. 본 설명은 도 7 내지 도 12를 참조하여 이루어지는데, 도 7 내지 도 12에서 (a) 도는 반도체기판의 셀 영역에 대응하는 부분의 무 크롬층 PSM의 단면부를 나타내고 (b)도는 반도체기판의 주변회로영역에 대응하는 부분의 무 크롬층 PSM의 단면부를 나타낸다.

먼저, 도 7은 유리 기판(54)에 위상 반전영역을 한정하는 단계를 나타낸 도면인데, 구체적으로 설명하면, 유리기판(54)을 적용할 반도체기판의 셀 및 주변회로영역에 대응하는 부분으로 구분한다. 이어서 상기 유리 기판(54)의 전면에 차광막(도시하지 않음)을 형성하는데, 상기 차광막으로는 크롬층을 사용한다. 상기 유리기판(54)의 상기 셀 및 주변회로영역에 대응하는 부분에서 위상 반전영역을 한정한 다음 상기 차광막을 패터닝하여 상기 유리 기판(54)의 상기 위상 반전영역으로 한정된 부분을 노출시키는 차광막 패턴(56)을 형성한다. 상기 유리기판(54)에서 상기 위상 반전영역으로 한정된 부분은 셀 및 주변회로영역에 대응하는 부분에서 서로 다른 폭을 갖는다. 즉, 상기 유리기판(54)의 셀 영역에 대응하는 부분에는 위상 반전영역으로 한정된 부분이 위상 반전영역으로 한정되지 않은 부분 즉, 위상 무 반전영역으로 한정된 부분과 동일한 폭으로 한정되지만, 주변회로영역에 대응하는 부분에서는 위상반전영영과 위상 무 반전영역이 폭이 다르게 형성한다. 이러한 사실은 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며 상기 유리 기판(54)의 각 영역에서 위상 및 위상 무 반전영역은 각각 다른 폭을 갖거나 동일한 폭을 갖게 형성할 수도 있다.

도 8은 위상 반전영역에 소정의 깊이로 트랜치(58, 60)를 형성하는 단계를 나타낸 도면인데, 구체적으로 설명하면, 상기 유리 기판(54)의 전면을 상기 차광막 패턴(56)을 식각마스크로 하여 건식 또는 습식식각한다. 상기 트랜치를 형성하는 공정에서 습식식각을 이용하는 경우에는 불산(HF) 또는 버퍼드 불산(BOF)중 선택된 어느 하나를 사용한다.

상기 유리 기판(54)의 위상 반전영역에는 차광막 패턴(56)이 제거된 상태이므로 상기 식각에 의해 상기 유리기판(54)의 셀 및 주변회로영역에 대응하는 부분의 각 위상 반전영역으로 한정된 영역에는 소정의 깊이를 갖는 트랜치(58, 60)가 형성되어 위상 반전영역이 형성된다. 상기 식각은 상기 트랜치(58, 60)가 형성되는 부분의 상기 유리기판(54)의 두께가 이 부분을 통과하는 광에 대해 소정의 범위내에서 위상반전을 나타낼 수 있을 정도가 될 때 까지 실시한다. 상기 유리기판(54)에서 상기 트랜치(58, 60)가 형성된 위상 반전영역의 두께는 통과하는 광의 위상이 180°로 정확히 반전될 수 있을 정도의 두께를 갖는 것이 가장 바람직하지만, 상기 위상 반전영역을 형성하는 공정의 공정마진을 고려할 때 180°의 반전을 포함하는 소정의 위상 반전범위를 갖도록 형성한다. 곧, 상기 유리 기판(54)의 위상 반전영역에 두께는 통과하는 광의 위상반전이 160°∼ 200°정도가 되는 두께로 형성한다.

계속해서 상기 차광막 패턴(56)의 전면에는 도 9에 도시한 바와 같이 상기 트랜치(58, 60)를 채우는 감광막(62)을 형성한다.

도 10은 유리기판(54)의 주변회로영역에 대응하는 부분에서 위상 무 반전영역을 한정하는 단계인데, 구체적으로 설명하면, 상기 감광막(62)을 상기 유리기판(54)의 셀 영역에 대응하는 부분과 상기 유리기판(54)의 주변회로 영역에 대응하는 부분중 상기 위상 반전영역의 어느 한쪽에 가까운 상기 차광막 패턴(56)의 일부분을 노출시키도록 패터닝 하여 상기 유리 기판(54)의 셀 영역에 대응하는 부분의 전면을 노출시킴과 아울러 상기 유리기판(54)의 주변회로영역에 대응하는 부분에서 상기 차광막 패턴(56)중 상기 위상 반전영역과 가까운 어느 한 부분을 소정의 폭으로 노출시키는 감광막 패턴(62a)을 형성한다. 상기 노출된 부분은 여전히 차광막 패턴(56)의 계면이 드러나 있지만, 이 부분은 상기 유리기판(54)의 주변회로영역에 대응하는 부분에서 위상 무 반전영역이된다.

도 11은 상기 유리 기판(54)의 위상 무 반전영역에서 차광막 패턴(56)을 제거하는 단계를 나타낸 도면인데, 구체적으로 설명하면, 건식 또는 습식식각방식으로 도 10의 결과물 전면에서 상기 차광막 패턴(56)에서 표면이 노출된 부분을 모두 제거한다. 이 결과 상기 유리기판(54)의 셀 영역에 대응하는 부분의 위상 무 반전영역을 덮고 있던 차광막 패턴(56)이 모두 제거된다. 그리고 상기 유리 기판(54)의 상기 주변 회로영역에 대응하는 부분에서 상기 위상 무 반전영역에 대응하는 부분을 제외하고는 상기 감광막 패턴(62a)에 의해 덮고 있다. 따라서 주변회로영역에 대응하는 부분에서는 상기 유리기판(54)의 위상 무 반전영역에 해당하는 표면이 외부로 노출된다. 계속해서 상기 감광막 패턴(62a)을 제거하면, 도 12에 도시한 바와 같이 상기 유리 기판(54)의 셀 영역에 대응하는 부분에는 균일한 폭을 갖는 위상 반전영역과 위상 무 반전영역이 교대로 형성되고 상기 유리기판(54)의 주변회로 영역에 대응하는 부분에는 한정된 부분에만 위상 반전영역과 위상 무 반전영역이 형성되며, 나머지 부분에는 광 차단부분이 형성된다.

상기 도 7내지 도 12를 기술하는 과정에서는 상기 유리기판(54)의 주변회로영역에 대응하는 부분에 형성되는 위상 반전영역과 위상 무 반전영역이 접촉되도록 형성하지만, 필요에 따라 도 5에 도시한 바와 같이 상기 두 영역을 소정의 간격 이격되게 형성할 수 있다. 또한, 상기 두 영역을 소정의 간격 이격되게 형성하면서 상기 각 영역의 폭을 부분적으로 다르게 형성할 수도 있다.

상기 본 발명의 실시예에 의한 무 크롬층 PSM(40)을 제조하는 방법에서 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같은 상기 위상 반전영역에 트랜치(58)를 형성하는 단계를 상기 방법과 다르게 진행할 수도 있다.

예를 들면, 상기 유리기판(54)의 위상 반전영역을 한정하고 이 영역을 노출시키기 위한 차광막 패턴(56)을 형성하는 과정에서 차광막을 패터닝하기 전에 상기 차광막 위에 상기 유리 기판(54)에서 위상 반전영역을 한정하는 마스크 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 계속해서 상기 마스크 패턴을 이용하여 상기 차광막을 패터닝하여 차광막 패턴(56)을 형성한 다음 상기 마스크 패턴을 제거하지 않고 다음 공정을 진행한다. 즉, 상술한 바와 같이 상기 차광막 패턴(56)을 식각 마스크로 사용하여 상기 유리기판(54)의 위상 반전영역으로 한정된 영역에 트랜치(58, 60)를 형성하지 않고 상기 마스크 패턴을 그대로 상기 차광막 패턴(56)상에 남겨둔 채로 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 유리기판(54)에 상기 트랜치(58, 60)를 형성한다. 이후의 공정은 도 9 내지 도 12에 도시된 바와 같은 단계를 따라서 진행한다.

이상으로 본 발명의 실시예에 의한 무 크롬층 PSM은 패턴이 균일하고 규칙적으로 반복되는 영역인 반도체기판의 셀 영역과 상기 셀 영역에 비해 패턴이 불규칙적이며 불 균일한 영역인 반도체기판의 주변회로영역의 패터닝에 동시에 적용하기 위해 상기 셀 영역에 대응하는 제1 영역과 상기 주변회로영역 및 상기 셀 영역과 주변회로영역의 경계에 대응하기 위해 상기 제1 영역으로부터 적어도 한개의 단위 PSM이 확장되어 있는 영역인 제2 영역을 동시에 구비하고 있다.

이에 따라 한개의 무 크롬층 PSM을 이용하여 규칙적인 패턴과 불규칙적인 패턴을 동시에 형성할 수 있으므로 셀 영역, 주변회로영역 및 셀 영역과 주변회로영역의 경계영역에 동시에 효과적인 라인/스페이스를 형성할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진자에 의하여 실시가능함은 명백하다.

Claims (22)

1. 위상반전영역과 위상 무 반전영역으로 구성되는 복수개의 단위 PSM들이 반복적으로 배열되어 있는 제1 영역 및 상기 제1 영역의 단위 PSM들중 적어도 선택된 한개의 단위 PSM이 확장되어 있는 제2 영역으로 구성된 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 위상 반전영역의 위상반전범위가 160°∼200°인 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
3. 제2항에 있어서, 상기 위상 반전영역에는 투과되는 광의 위상이 160°∼200°로 반전되는 깊이를 갖는 트랜치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
4. 제1항에 있어서, 상기 위상 반전영역과 위상 무 반전영역 이외의 다른 부분이 차광막으로 덮혀있는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
5. 제4항에 있어서, 상기 차광막이 크롬층인 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 영역으로 확장된 단위 PSM의 종단부에서 상기 위상 반전영역과 위상 무 반전영역이 일정간격 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
7. 제1항에 있어서, 상기 제2 영역으로 확장된 단위 PSM의 종단부에서 상기 위상 반전영역과 위상 무 반전영역이 서로 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
8. 제1항에 있어서, 상기 제2 영역에 있는 상기 확장된 단위 PSM들이 서로 소정 간격 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
9. 제1항에 있어서, 상기 단위 PSM들중 상기 제2 영역으로 확장된 부분사이에는 인접 단위 PSM 사이가 적어도 한군데 이상에서 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
10. 제1항에 있어서, 상기 제2 영역에서 상기 확장된 부분이 소정의 간격으로 규칙적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
11. 제1항에 있어서, 상기 제2 영역으로 확장된 단위 PSM의 위상 반전영역과 위상 무 반전영역중 적어도 어느 한 부분이 폭이 다른 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
12. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 영역이 각각 셀 및 주변회로영역인 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크.
13. (a) 유리기판을 반도체기판의 셀 영역과 주변회로영역에 대응하는 부분으로 구분한 다음 상기 각 영역을 다시 위상반전영역과 위상 무 반전영역으로 한정하는 단계, (b) 상기 유리기판상에 상기 위상 반전영역으로 한정된 부분을 노출시키는 차광막 패턴을 형성하는 단계, (c) 상기 유리 기판의 위상반전영역에 통과하는 광에 소정의 범위에 속하는 위상반전을 일으키는 소정의 깊이를 갖는 트랜치를 형성하는 단계, (d) 상기 트랜치를 채우는 감광막을 상기 차광막 패턴의 전면에 형성하는 단계, (f) 상기 감광막을 패터닝하여 상기 기판의 셀 영역 전면과 상기 기판의 주변회로영역의 상기 주변회로영역과 접해있는 위상 무 반전영역을 덮고 있는 상기 차광막 패턴을 노출시키는 단계, (g) 상기 차광막 패턴의 노출된 부분을 제거하는 단계 및 (h) 상기 기판의 전면에서 감광막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크 제조방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 (b) 단계는 (b1) 상기 유리 기판의 전면에 차광막을 형성하는 단계, (b2) 상기 차광막의 전면에 감광막을 도포하는 단계, (b3) 상기 감광막을 패터닝하여 상기 차광막의 위상 반전영역에 대응하는 부분을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계 및 (b4) 상기 감광막 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 차광막을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크 제조방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 (c) 단계는 상기 감광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 트랜치를 형성하는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크 제조방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 트랜치를 형성한 다음 상기 감광막 패턴을 제거하는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크 제조방법.
17. 제13항에 있어서, 상기 트랜치가 상기 기판의 위상 반전영역을 습식식각하여 형성되는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크 제조방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 습식식각에서는 불산(HF) 또는 버퍼드 불산(BOE)중 선택된 어느 하나가 사용되는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크 제조방법.
19. 제13항에 있어서, 상기 트랜치가 상기 기판의 전면을 건식식각하여 형성되는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크 제조방법.
20. 제13항에 있어서, 상기 (g)단계에서 상기 차광막 패턴의 노출된 부분은 건식식각하여 그 아래의 유리 기판을 노출시키는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크 제조방법.
21. 제13항에 있어서, 상기 (g)단계에서 상기 차광막 패턴의 노출된 부분은 습식식각하여 그 아래의 유리 기판을 노출시키는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크 제조방법.
22. 제14항에 있어서, 상기 차광막은 크롬층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 무 크롬 위상반전마스크 제조방법.

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