KR100207528B1 - 하프톤형 위상반전마스크 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투명한 마스크 기판과, 상기 마스크 기판 상에 상기 마스크 기판의 중앙부분을 노출시키는 개구부를 갖는 차광 패턴과, 상기 기판의 개구부 및 상기 차광 패턴 상에 형성된 하프톤 위상반전층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크를 제공한다. 본 발명의 하프톤형 위상 반전 마스크는 마스크 기판 상에 차광 패턴을 형성한 후 위상반전층을 형성함으로써 마스크 기판의 중앙부위에 크롬막이 남지 않아 반도체 기판상에 정밀한 패턴을 형성할 수 있다.
Description
본 발명은 하프톤형 위상 반전 마스크(Half-tone Phase Shift Mask) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 마스크 기판의 중앙부위를 노출시키는 개구부를 갖는 차광층 패턴과 그 위에 형성된 하프톤 위상반전층을 구비하는 하프톤형 위상 반전 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치의 각종 패턴은 포토 리토그래피 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 상기 포토 리토그래피 기술에 의하면, 반도체 기판상의 절연막이나 도전막등, 패턴을 형성하여야 할 막위에 X선이나 자외선등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도가 변화하는 포토레지스트막을 형성하고, 이 포토레지스트막의 소정 부위를 광선에 노출시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 식각에 의해 제거하여 배선이나 전극등 각종 패턴을 형성한다.
그런데, 반도체 장치의 고집적화, 고밀도화 추세에 따라서 보다 더 미세한 패턴을 형성하기 위한 기술이 요구되고 이에 따른 연구가 진행되고 있다. 예를 들면, 전자빔, 이온 빔 또는 X선을 이용한 노광법이나, 광원의 회절광을 이용한 변형 조명 방법, 새로운 레지스트 재료나 레지스트 처리 방법, 위상 반전 마스크를 이용한 노광법 등이 있다.
이중에서 위상반전마스크를 이용하여 해상도를 높이는 위상 반전 방법(Phase Shift Method)이 제안되어 큰 주목을 받고 있다. 왜냐하면, 위상 반전 마스크는 종래의 다른 미세 패턴 형성 방법과는 달리, 새로운 장비의 추가 없이 마스크 제조 방법의 변경만으로 빛의 회절을 역이용하여 마스크의 분해능이 30%정도 향상될 수 있기 때문에 차세대 반도체 장치 제조의 유력한 양산기술로 고려되고 있다.
한편, 상기 위상 반전 마스크는 다양한 형태가 제안되고 있으며, 그 예로서, 공간 주파 변조형(Alternating Phase Shifter) 마스크, 보조 시프터 첨가형 마스크, 주변 효과 강조형(Rim Shifter) 마스크, 무크롬 위상 시프트형(Chromless Phase Shifting)마스크 및 하프톤형 위상 반전(half-tone phase shifting) 마스크 등이 있다. 이중에서, 본 발명은 하프톤형 위상 반전 마스크에 관한 것이다.
도 1은 종래의 하프톤형 위상 반전 마스크를 도시한 단면도이다.
도 1에서, 종래의 하프톤형 위상 반전 마스크는 마스크 기판(1)과, 상기 마스크 기판(1) 상에 형성된 하프톤 위상반전층(3)과, 상기 마스크 기판(1)의 가장자리부에 형성된 차광 패턴(5)으로 구성되어 있다. 상기 하프톤 위상반전층(5)은 MoSi로 형성되어 있으며, 차광 패턴(5)은 크롬으로 형성되어 있다.
따라서, 상기 위상 반전 마스크의 중앙부분은 일정한 패턴이 형성되는 패턴 형성 영역이 되며, 그 주위의 가장자리부는 노광시 레티클(reticle) 주위에 빛이 투과되지 않도록 하여 정밀한 패턴을 얻게 하는데 이용되는 블라인드 영역(blind region)이 된다.
그런데, 상술한 종래의 하프톤 위상 반전 마스크는 상기 크롬막으로 구성된 차광 패턴(5)을 형성할 때 마스크의 중앙부분에 형성된 크롬막이 상기 위상반전층 및 마스크 기판에서 완전히 제거되지 않고 부분적으로 남는 문제가 발생한다. 이렇게 마스크 기판의 중앙부분에 크롬막이 남으면 정밀한 패턴을 얻을 수 없게 된다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상기 문제점을 해결하여 정밀한 패턴을 형성할 수 있는 하프톤형 위상 반전 마스크를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 상기 문제점이 해결된 하프톤형 위상 반전 마스크의 적합한 제조 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 하프톤형 위상 반전 마스크를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 하프톤형 위상 반전 마스크를 도시한 단면도이다.
도 3 내지 도 6은 상기 도 2에 도시한 본 발명의 하프톤형 위상 반전 마스크의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 투명한 마스크 기판과, 상기 마스크 기판 상에 상기 마스크 기판의 중앙부분을 노출시키는 개구부를 갖는 차광 패턴과, 상기 기판의 개구부 및 상기 차광 패턴 상에 형성된 하프톤 위상반전층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크를 제공한다.
상기 차광 패턴을 구성하는 물질은 Cr 또는 MoSi이며, 상기 하프톤 위상반전층을 구성하는 물질은 MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, 비정질 탄소 및 WSi으로 이루어진 군에서 선택된 하나이다.
상기 하프톤 위상반전층의 광투과율 및 위상반전은 각각 2%20%의 범위와 180도 또는 그의 홀수 정수배로 구성한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 투명한 마스크 기판 상에 차광층을 형성하는 단계와, 상기 차광층을 패터닝하여 상기 기판의 중앙 부위를 노출하는 개구부를 갖는 차광 패턴을 형성하는 단계와, 상기 기판 및 차광패턴 상에 상기 개구부를 충분히 매몰하도록 하프톤 위상반전용 물질층을 형성하는 단계와, 상기 하프톤 위상반전용 물질층을 패터닝하여 상기 개구부 및 차광 패턴 상에 하프톤 위상반전층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크의 제조방법을 제공한다.
상기 하프톤 위상반전용 물질층은 스퍼터링법이나 화학기상증착법으로 형성한다. 상기 하프톤 위상반전용 물질층의 패터닝은 상기 위상반전용 물질층 상에 포토레지트막을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 위상반전용 물질층을 식각하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계로 이루어진다.
본 발명의 하프톤형 위상 반전 마스크는 마스크 기판의 중앙부위에 크롬막이 남는 종래의 문제점을 해결하여 반도체 기판상에 정밀한 패턴을 형성할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 하프톤형 위상 반전 마스크를 도시한 단면도이다.
도 2에서, 본 발명의 하프톤 위상반전마스크는 마스크 기판(10) 상에 마스크 기판(10)의 중앙부분을 노출시키는 개구부를 갖는 차광 패턴(12)이 형성되어 있고, 상기 마스크 기판(10)의 중앙부와 상기 마스크 기판(10)의 가장자리부에 형성된 차광패턴(12) 상에 하프톤 위상반전층(14a)이 형성되어 있다.
상기 차광 패턴(12)을 구성하는 물질은 Cr 또는 MoSi로 형성되어 있으며, 상기 하프톤 위상반전층(14a)을 구성하는 물질은 MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, 비정질 탄소 및 WSi으로 이루어진 군에서 선택된 하나로 형성되어 있다.
따라서, 본 발명의 하프톤형 위상반전마스크에 있어서, 상기 마스크 기판(10)의 중앙부분은 일정한 패턴이 형성되는 패턴 형성 영역이 되며, 그 주위에는 노광시 레티클(reticle) 주위에 빛이 투과되지 않도록 하여 정밀한 패턴을 얻게 하는데 이용되는 블라인드 영역(blind region)이 된다.
이하에서는 상기 도 2에 도시한 본 발명의 위상 반전 마스크의 제조 방법을 설명한다.
도 3 내지 도 6은 상기 도 2에 도시한 본 발명의 하프톤형 위상 반전 마스크의 제조방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.
도 3은 마스크 기판(10) 상에 차광 패턴(12)을 형성하는 단계를 나타낸다.
도 3에서, 마스크 기판(10) 상에 차광층을 형성한 후 패터닝하여 상기 마스크 기판(10)의 중앙부분을 노출시키는 개구부(11)를 갖는 차광 패턴(12)을 형성한다. 상기 마스크 기판(10)은 유리기판을 사용하며, 상기 차광 패턴(12)은 크롬막을 이용하여 형성한다. 이렇게 되면, 상기 차광 패턴(12)은 마스크 기판(10)의 가장자리부에 형성되고, 종래의 문제점인 마스크 기판(10)의 중앙부에 형성되는 차광 패턴용 크롬막이 남지 않는다. 따라서, 상기 마스크 기판(10)의 중앙부분은 패턴 형성 영역이 되고, 상기 마스크 기판(10)의 가장자리부는 블라인드 영역이 된다.
도 4는 마스크 기판(10) 및 차광 패턴(12) 상에 하프톤 위상반전용 물질층(14)을 형성하는 단계를 나탄낸다.
도 4에서, 상기 차광 패턴(12)이 형성된 기판의 전면에 상기 개구부(11)를 매몰하도록 하프톤 위상반전용 물질층(14)을 형성한다. 상기 하프톤 위상반전용 물질층(14)은 MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, 비정질 탄소 및 WSi으로 이루어진 군에서 선택된 하나를 스퍼터링법 또는 화학 기상 증착법(CVD)으로 투과율이 2 - 20% 되게 형성한다. 결과적으로, 상기 하프톤 위상반전용 물질층(14)은 상기 기판(10) 및 차광패턴(12) 상에 형성된다.
도 5는 상기 하프톤용 위상반전용 물질층(14) 상에 포토레지스트 패턴(16)을 형성하는 단계를 나타낸다.
도 5에서, 상기 위상반전용 물질층(14) 상에 포토레지트막을 형성한 후 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴(16)을 형성한다. 이때, 상기 포토레지스트 패턴(16)은 기판의 중앙부위의 패턴 형성영역과 그 주위의 블라인드 영역에 동시에 형성된다.
도 6은 마스크 기판(10) 및 차광 패턴(12) 상에 위상반전층(14a)을 형성하는 단계를 나태낸다.
도 6에서, 상기 포토레지스트 패턴(16)을 마스크로 상기 위상반전용 물질층(14)을 식각하여 상기 마스크 기판(10) 및 차광 패턴(12) 상에 위상반전층(14a)을 형성한다. 다음에, 상기 식각에 사용되었던 상기 포토레지스트 패턴(16)을 제거한다. 이렇게 되면, 상기 위상반전층은 도 2에 도시한 바와 같이 상기 기판 및 차광 패턴 상에 형성되어 본 발명의 하프톤 위상반전마스크가 완성된다.
이상, 본 발명을 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이아니고, 당업자의 통상적인 지식의 범위에서 그 변형이나 개량이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명의 하프톤형 위상 반전 마스크는 마스크 기판 상에 차광 패턴을 형성한 후 위상반전층을 형성함으로써 마스크 기판의 중앙부위에 크롬막이 남지 않아 반도체 기판상에 정밀한 패턴을 형성할 수 있다. 아울러, 마스크 제작 수율 향상이 가능하다.
Claims (7)
- 투명한 마스크 기판;상기 마스크 기판 상에 상기 마스크 기판의 중앙부분을 노출시키는 개구부를 갖는 차광패턴; 및상기 기판의 개구부 및 상기 차광 패턴 상에 형성된 하프톤 위상반전층을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크.
- 제1항에 있어서, 상기 차광 패턴을 구성하는 물질은 Cr 또는 MoSi인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크.
- 제1항에 있어서, 상기 하프톤 위상반전층을 구성하는 물질은 MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, 비정질 탄소 및 WSi으로 이루어진 군에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크.
- 제1항에 있어서, 상기 하프톤 위상반전층의 광투과율 및 위상반전은 각각 2%20%의 범위와 180도 또는 그의 홀수 정수배로 구성하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크.
- 투명한 마스크 기판 상에 차광층을 형성하는 단계;상기 차광층을 패터닝하여 상기 기판의 중앙 부위를 노출하는 개구부를 갖는 차광 패턴을 형성하는 단계;상기 기판 및 차광패턴 상에 상기 개구부를 충분히 매몰하도록 하프톤 위상반전용 물질층을 형성하는 단계; 및상기 하프톤 위상반전용 물질층을 패터닝하여 상기 개구부 및 차광 패턴 상에 하프톤 위상반전층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 하프톤 위상반전용 물질층은 스퍼터링법이나 화학기상증착법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 하프톤 위상반전용 물질층의 패터닝은 상기 위상반전용 물질층 상에 포토레지트막을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 위상반전용 물질층을 식각하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크의 제조방법.
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