KR100192360B1 - 위상 반전 마스크 제조방법 - Google Patents

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    • G03F1/26—Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
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    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34

Abstract

본 발명은 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 공정을 용이하게 하고 신뢰성을 향상시킨 위상 반전 마스크 제조 방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 위상 반전 마스크 제조방법은 투명기판 상에 차광층을 형성한 후, 제1감광막을 도포하는 단계, 상기 제1감광막을 패터닝하여 차폐영역과 투광영역을 한정하는 단계, 상기 패터닝된 제1감광막을 마스크로 하여 차광층을 식각하는 단계, 상기 투명기판 전면에 제2감광막을 도포한 후, 노광 및, 현상 공정을 실시하여 위상 반전층 형성을 위한 제2감광막을 패터닝 하는 단계 및, 상기 패터닝된 제2감광막과 제1감광막을 마스크로 하여 상기 투명기판을 식각하여 위상반전층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상 상술한 본 발명에 의하면, 위상 반전층 식각시 마스크는 모두 감광막으로써 위상반전층과의 식각선택비가 높아 공정조절이 용이하며, 크롬(Cr)층이 들어나지 않아 크롬에 의한 손상이 없다. 또한, 크롬층 식각이 없어 크롬에 의한 파티클 형성을 막을 수 있으며, 크롬층 패턴과 위상반전 패턴간의 정렬 정밀도(alignment accuracy)의 마진이 기존보다 크기 때문에 공정이 용이한 효과가 있다.

Description

위상 반전 마스크 제조방법
본 발명은 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로서, 특히 공정을 용이하게 하고 신뢰성을 향상시킨 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것이다.
최근 반도체 소자가 고집적화 되고 패키지 밀도가 높아짐에 따라 미세한 선폭을 갖는 포토 마스크가 요구되어지고 있으며 특별한 변형 제조 기술도 발표되고 있는 추세이다.
일반적으로 포토 리소그라피(photo lithograph)는 자외선 같은 파장의 빛을 포토 마스크를 통해 반도체 기판 상에 도포된 포토레지스트(photoresist)의 표면으로 투과시켜 이미지(image)패턴을 형성하는 기술이다.
일반적인 포토 마스크는 불투과 패턴과 투과패턴으로 구성되어 선택적인 노광을 할 수 있도록 되어 있으나, 패턴 밀도의 증가에 따라 회절현상(diffraction)이 발생하여 해상도 향상에 제한이 있다. 그러므로 위상 반전 리소그라피를 이용하여 해상도를 개선시키는 공정이 다방면으로 연구되어 왔다.
위상 반전 리소그라피는 차광 패턴 사이사이에 조사된 빛을 그대로 투과시키는 일반 투광 영역과 위상 반전 물질을 이용하여 180° 위상천이된 투광영역을 조합하여 투광영역으로 사용하는 기술로서 차광영역에서 투광영역간의 상쇄 간섭을 일으켜 빛의 회절문제도 감소시킬 수 있다.
따라서, 빛의 강도(intensity)를 예리하게 변조시켜 패턴 이미지를 마스크 이미지에 가깝게 형성할 수 있으며 매우 복잡한 패턴도 전사가 가능하도록 다양한 리소그라피 기술이 개발되고 있다.
위상 반전 마스크로는 서로 이웃하는 투광영역의 한쪽에 광의 위상을 반전시키는 투광막이 형성된 공간 주파수 변조형(또는 레벤슨형 마스크)와 다른 두 투광영역의 끝에서 위상을 반전시켜 마스크 통과 후의 광 광도를 높이는 에지(edge) 강조형 등이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 위상 반전 마스크의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
제1도a 내지 제1도h는 종래의 위상 반전 마스크의 제조방법을 도시한 공정 단면도이다.
우선, 제1도a와 같이 투명기판(10) 상에 차광층으로써 예컨대, 크롬층(11)을 형성한 후, 제1감광막(12)을 도포한다.
제1도b에 도시된 바와 같이 상기 제1감광막(12)에 노광 및 현상 공정을 실시하여 투광영역 및 차광영역을 한정한다.
제1도c에 나타난 바와 같이 상기 패터닝된 제1감광막(12)을 마스크로 하여 상기 크롬층(11)에 이방성 식각공정을 실시하여 상기 투광영역의 투명기판(10)을 노출시킨다.
제1도d에 도시된 바와 같이 상기 크롬층(11) 상에 잔류하는 제1감광막을 제거한다.
제1도e에 나타난 바와 같이 상기 노출된 투명기판(10) 및, 크롬층(11) 전면에 제2감광막(13)을 도포한다.
제1도f에 도시된 바와 같이 상기 제2감광막(13)에 노광 및, 현상 공정을 실시하여 위상 반전층 형성을 위한 패턴을 형성한다.
제2도g에 나타난 바와 같이 상기 제 2감광막(13) 패턴을 마스크로 상기 투명기판(10)에 이방성 식각공정을 실시하여 위상 반전층을 형성한다. 이 때 식각 깊이는 아래의 수학식 1에 준해서 실시한다.
이 때 상기 수학식 1에서 d = 식각 깊이, λ = 파장길이, n = 기판의 굴절율을 각각 나타낸다.
제1도h에 도시된 바와 같이 상기 투명기판(10) 및, 크롬층(11)에 잔류하는 제 2감광막을 제거하여 공정을 완료한다.
상기 제1도g에서 위상반전층 형성시 식각에 대한 마스크 역할은 크롬층 일부와 감광막으로써 크롬층과 위상반전층의 식각 선택비가 높아야 하나, 반응성 이온 식각(reactive ion etching : RIE) 방법을 사용하는 건식각 상태에서는 식각 선택비가 한도가 있으며 이 때 크롬층이 식각된다. 또한 크롬층이 식각되면 크롬과 C, F 등이 결합하여 파티클을 만들거나 위상반전층에 증착되어 그 표면이 거칠어지는 문제가 있다.
이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 공정을 용이하게 하고 신뢰성을 향상시킬 수 있는 위상 반전 마스크 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
제1도a ∼ 1h 는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 제조방법을 나타낸 공정 단면도
제2도a ∼ 2g는 본 발명의 실시예에 따른 위상 반전 마스크 제조방법을 나타낸 공정 단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 투명기판 21 : 크롬층
22 : 제1감광막 23 : 제2감광막
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 위상 반전 마스크 제조방법은 투명기판 상에 차광층을 형성한 후, 제1감광막을 도포하여 노광 및, 현상 공정으로 상기 제1감광막을 패터닝하여 차폐영역과 투광영역을 한정하는 단계 ; 상기 패터닝된 제 1감광막을 마스크로 하여 차광층을 식각하는 단계 ; 상기 투명기판 전면에 제2감광막을 도포한 후, 노광 및, 현상 공정을 실시하여 위상 반전층 형성을 위한 제2감광막을 패터닝 하는 단계 ; 및, 상기 패터닝된 제2감광막과 제1감광막을 마스크로 하여 상기 투명기판을 식각하여 위상반전층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
제2도a 내지 제2도g는 본 발명의 실시예에 따른 위상 반전 마스크 제조방법을 도시한 공정 단면도이다.
우선, 제2도a와 같이 투명기판(20) 상에 차광층으로써 예컨대, 크롬층(21)을 형성한 후, 제 1감광막(22)을 도포한다.
제2도b에 도시된 바와 같이 상기 제 1감광막(22)에 노광 및, 현상 공정을 실시하여 투광영역 및, 차광영역을 한정한다.
제2도c에 나타난 바와 같이 상기 패터닝된 제1감광막(22)을 마스크로 하여 상기 크롬층(21)에 이방성 식각공정을 실시하여 상기 투광영역의 투명기판(20)을 노출시킨다.
제2도d에 도시된 바와 같이 상기 노출된 투명기판(20) 전면에 제2감광막(23)을 도포한다. 이 때 제2감광막(23)의 도포 접착력 향상을 위해 상기 크롬층 식각 후, 표면처리를 사전에 실시한다. 이 때, 이 표면처리는 상기 크롬층 식각시 발생한 파티클을 제거하기 위하여 초음파 세척을 하고 또한, 폴리머를 제거하기 위해 알카린처리를 한다. 또한 상기 크롬층 식각시 사용한 제1감광막을 경화시키기 위해 베이크(bake) 처리를 한다.
제2도e에서와 같이 제2감광막(23)에 노광 및, 현상공정을 실시하여 위상 반전층 형성을 위한 패턴을 형성한다. 이 때 상기 제 2감광막(23)은 상기 제1감광막(22)상에 걸쳐서 교번되도록 패턴을 형성한다.
제2도f에 도시된 바와 같이 상기 제1 및, 제2감광막(22, 23)패턴을 마스크로 상기 투명기판(20)에 이방성 식각공정을 실시하여 위상반전층을 형성한다.
제2도g에 나타난 바와 같이 상기 투명기판(20) 및, 크롬층(21)상에 잔류하는 제1 및 제2 감광막을 제거하여 공정을 완료한다.
이상 상술한 본 발명에 의하면, 위상반전층 식각시 마스크는 모두 감광막으로써 위상반전층과의 식각선택비가 높아 공정조절이 용이하며, 크롬(Cr)층이 들어나지 않아 크롬에 의한 손상이 없다. 또한, 크롬층 식각이 없어 크롬에 의한 파티클 형성을 막을 수 있으며, 크롬층 패턴과 위상반전 패턴간의 정렬 정밀도(alignment accuracy)의 마진이 기존보다 크기 때문에 공정이 용이한 효과가 있다.
본 발명이 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

Claims (5)

  1. 마스크 제조방법에 있어서, 투명기판 상에 차광층을 형성한 후, 제1감광막을 도포하는 단계 ; 상기 제1감광막을 패터닝하여 차폐영역과 투광영역을 한정하는 단계 ; 상기 패터닝된 제1감광막을 마스크로 하여 상기 차광층을 식각하는 단계 ; 상기 투명기판 전면에 제2감광막을 도포한 후, 노광 및, 현상 공정을 실시하여 위상 반전층 형성을 위한 제2감광막을 패터닝 하는 단계 ; 및, 상기 패터닝된 제2감광막과 제1감광막을 마스크로 하여 상기 투명기판을 식각하여 위상반전층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조방법
  2. 제1항에 있어서 상기 제2감광막 도포 전에 감광막의 도포 접착력을 향상시키기 위한 표면처리 공정을 실시하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조방법
  3. 제2항에 있어서, 표면처리 공정은 상기 차광층 식각시 발생한 파티클을 제거하기 위해 초음파 세척을 실시하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조방법
  4. 제2항에 있어서 표면처리 공정은 상기 차광층 식각시 발생한 폴리머를 제거하기 위해 알카린 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조방법
  5. 제2항에 있어서, 표면처리 공정은 상기 차광층 식각시 사용한 제1감광막을 경화시키기 위해 베이크(bake)처리하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조방법
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