KR100223940B1 - 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

위상반전 마스크에 관한 것으로 특히, 하프톤 위상반전 마스크의 셀 주변부의 경우 셀부보다 큰 투광홀을 갖게 됨에 따라 발생하는 사이드 로브를 방지하기에 적당한 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다. 이와 같은 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법은 투광성 기판을 준비하는 단계, 상기 투광성 기판상에 차광층을 형성하는 단계, 상기 투광성 기판을 셀부와 셀 주변부로 정의하는 단계, 상기 셀부의 차광층을 일정두께 제거하여 하프톤 위상반전층을 형성하는 단계, 상기 셀부와 셀 주변부의 상기 차광층과 상기 위상반전층을 선택적으로 제거하여 다른 크기의 투광홀을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

하프톤 위상반전 마스크의 제조방법

본 발명은 위상반전 마스크에 관한 것으로 특히, 하프톤 위상반전 마스크의 셀 주변부의 경우 셀부보다 큰 투광홀을 갖게 됨에 따라 발생하는 사이드 로브를 방지하기에 적당한 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 제조공정에서 많이 사용되는 포토리소그래피(Photolithography) 공정은 반도체 소자를 만들고자 하는 모양으로 광을 투과시키는 부분과 광을 차단시키는 부분으로 나누어진 포토 마스크를 많이 사용하였다.

즉, 일반 포토 마스크는 차광패턴과 투광패턴으로 구성되어 선택적인 노광을 할 수 있도록 되어 있다.

그러나 패턴밀도의 증가에 따라 광의 회절현상(Diffraction Phenomenon)이 발생하여 해상도 향상에 제한이 있었다.

그러므로, 위상반전 마스크(Phase Shifting Mask)를 이용하여 해상도를 증가시키는 공정이 다방면으로 연구되고 있다.

위상반전 마스크를 이용하는 기술은 빛을 그대로 투과시키는 투광영역과 빛을 180°반전시켜 투과시키는 반전투광영역을 조합하여 사용하는 기술로써 차광패턴과 투광영역 사이에서 해상도가 감소하는 것을 방지한 것이다.

그리고 이와 같은 마스크들은 마스크 제조기술의 발달로 광의 위상차를 응용한 변형 마스크들이 등장하여 광학 해상한계를 늘려 놓았다.

위상반전 마스크는 레벤슨(Levenson)의 위상반전 마스크(Alternate Type Phase-shifting Mask)를 시작으로, 니타야마(Nitayama) 등이 콘택홀의 해상한계를 향상시키기 위해 제안한 림(RIM)형 위상반전 마스크가 출현하였다. 이밖에, 차광영역의 광투과율을 4 ∼ 30% 정도가 되도록 하고 위상반전도 가능한 하프-톤(half-tone) 위상반전 마스크도 있다.

이와 같은 종래 위상반전 마스크중 하프톤 위상반전 마스크를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 하프톤 위상반전 마스크의 제조공정 단면도이다

먼저, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 투광성 기판(1)상에 하프톤 위상반전층(2)과 전자빔 레지스트(3)를 차례로 형성한다. 이때, 상기 투광성 기판(1)은 유리 또는 석영으로 형성한다. 그리고, 상기 차광층(2)은 크롬을 사용하여 형성하며 투과되는 광에 대해 4 ∼ 30%정도의 광을 투과시키고, 동일광을 180도 위상반전시킬 정도의 두께로 형성한다.

도 1b에 나타낸 바와 같이, 상기 전자빔 레지스트(3)에 선택적으로 전자빔을 사용하여 노광한후 현상하여 셀부(cell)와 셀 주변부(peri)에서 다른 크기를 갖는 제 1 및 제 2 레지스트 홀(4)(5)을 갖도록 상기 전자빔 레지스트(3)를 패터닝한다.

도 1c에 나타낸 바와 같이, 상기 패터닝된 전자빔 레지스트(3)를 마스크로 이용한 식각공정으로 상기 하프톤 위상반전층(2)을 식각하여 셀부와 셀 주변부에서 다른 크기를 갖는 제 1 및 제 2 투광홀(6)(7)을 형성한다. 이때, 셀부(cell)와 셀 주변부(peri)에 대해 다른 크기의 전자빔을 선택적으로 노광하고 현상하여 형성하는 제 1 및 제 2 투광홀(6)(7)의 크기가 다른 이유는, 셀부에 형성하는 제 1 투광홀(6)은 콘택홀을 형성할 투광홀이고, 셀 주변부에 형성하는 제 2 투광홀(7)은 셀 주변부에 얼라인먼트 키이(alignment key)나, 오버레이 모니터 키이(overlay monitor key)를 형성하기 위한 투광홀이기 때문이다. 즉, 반도체소자가 점차로 고집적화함에 따라 콘택홀 등의 크기는 점점 미세화하지만 얼라인먼트 키이나 오버레이 모니터 키이등은 그에 비해 크게 형성하기 때문이다.

종래 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법에 있어서는 셀부에 형성한 투광홀은 사이드로브에 대한 문제가 인접한 투광홀을 투과한 광과 하프톤 위상반전층에 의해 상쇄되었으나, 상대적으로 큰 투광홀을 갖는 셀 주변부에서는 하프톤 위상반전층을 통과한 광이 셀 주변부를 통과한 광과 임의의 지점에서 오히려 보강하여 하프톤 위상반전 마스크로서의 신뢰도를 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 하프톤 위상반전 마스크의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 하프톤 위상반전 마스크의 셀 주변부에 형성하는 하프톤 위상반전층의 두께를 광을 투과시키지 못할 정도로 두껍게 형성하여 셀 주변부에서 발생하는 사이드 로브를 방지할 수 있는 하프톤 위상반전 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다

도 1a 내지 도 1c는 종래 하프톤 위상반전 마스크의 제조공정 단면도

도 2a 내지 도 2e는 본 발명 하프톤 위상반전 마스크의 제조공정 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 투광성 기판 11 : 차광층

11a : 하프톤 위상반전층 12 : 전자빔 레지스트

13 : 제 1 레지스트 홀 14 : 제 2 레지스트 홀

15 : 제 1 투광홀 16 : 제 2 투광홀

본 발명에 따른 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법은 투광성 기판을 준비하는 단계, 상기 투광성 기판상에 차광층을 형성하는 단계, 상기 투광성 기판을 셀부와 셀 주변부로 정의하는 단계, 상기 셀부의 차광층을 일정두께 제거하여 하프톤 위상반전층을 형성하는 단계, 상기 셀부와 셀 주변부의 상기 차광층과 상기 위상반전층을 선택적으로 제거하여 다른 크기의 투광홀을 형성하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명 하프톤 위상반전 마스크의 제조공정 단면도이다.

먼저, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 투광성 기판(10)상에 차광층(11)을 형성한후 상기 차광층(11)상에 감광막(PR)을 도포한다음 셀부(cell)부와 셀 주변부(peri)를 정의한후 노광 및 현상공정으로 셀부의 감광막(PR)을 패터닝하여 셀부의 차광층(11)을 선택적으로 노출시킨다. 이때, 상기 투광성 기판(10)은 유리와 석영중 어느 하나로 형성하며 차광층(11)은 크롬을 사용하여 광이 투과되지 못할 정도로 두껍게 형성한다.

도 2b에 나타낸 바와 같이, 상기 패터닝된 감광막(PR)을 마스크로 이용한 식각공정으로 상기 셀부의 차광층(11)을 일정두께 식각하여 하프톤 위상반전층(11a)을 형성한다. 이때, 상기 차광층(11)을 식각하여 하프톤 위상반전층(11a)으로 형성하는 두께는 노광되는 광에 대하여 4 ∼ 30% 정도의 투과율을 갖고 동일광의 위상을 160 ∼ 200°정도 천이(shift)시킬 정도로 형성한다.

도 2c에 나타낸 바와 같이, 상기 감광막(PR)을 제거한다. 그다음, 상기 차광층(11)을 포함한 하프톤 위상반전층(11a)전면에 전자빔 레지스트(12)를 도포한다.

도 2d에 나타낸 바와 같이, 상기 전자빔 레지스트(12)에 선택적으로 전자빔을 사용하여 노광한후 현상하여 다른 크기를 갖는 제 1 및 제 2 레지스트 홀(13)(14)을 갖도록 상기 전자빔 레지스트(12)를 패터닝한다.

도 2e에 나타낸 바와 같이, 상기 패터닝된 전자빔 레지스트(12)를 마스크로 이용한 식각공정으로 상기 차광층(11) 및 하프톤 위상반전층(11a)을 선택적으로 식각하여 다른 크기를 갖는 제 1 및 제 2 투광홀(15)(16)을 형성한다. 그다음, 상기 전자빔 레지스트(12)를 제거한다. 이때, 상기 셀부(cell)에 형성하는 제 1 투광홀(15)은 반도체소자의 콘택홀을 형성할 투광홀이고, 상기 셀 주변부(peri)에 형성하는 제 2 투광홀(16)은 셀 주변부에 얼라인먼트 키이(alignment key)나 오버레이 모니터 키이(overlay monitor key)를 형성하기 위한 투광홀이다.

본 발명에 따른 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법에 있어서는 셀부에 형성한 투광홀을 통과한 광의 사이드로브에 대한 문제는 인접한 투광홀을 투과한 광과, 하프톤 위상반전층에 의해 상쇄되었으며, 상대적으로 큰 투광홀을 갖는 셀주변부에서는 투광홀 주변에 광의 투과율이 0%인 차광층을 형성하여 종래 하프톤 위상반전층의 문제점인 셀 주변부를 통과한 광과의 보강간섭 현상을 방지하여 하프톤 위상반전 마스크로서의 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 투광성 기판을 준비하는 단계;

   상기 투광성 기판상에 차광층을 형성하는 단계;

   상기 투광성 기판을 셀부와 셀 주변부로 정의하는 단계;

   상기 셀부의 차광층을 일정두께 제거하여 하프톤 위상반전층을 형성하는 단계;

   상기 셀부와 셀 주변부의 상기 차광층과 상기 위상반전층을 선택적으로 제거하여 다른 크기의 투광홀을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 셀부의 차광층을 일정두께 제거하여 하프톤 위상반전층을 형성할 때 일정두께의 범위는 노광광에 대하여 4 ∼ 30%의 투과율을 갖고 동일광을 160 ∼ 200°정도 위상천이시킬 정도인 것을 특징으로 하는 하프톤 위상반전 마스크의 제조방법.

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