KR100277896B1 - 반도체소자의 마스크 제작방법 - Google Patents

Abstract

공정을 단순화할 수 있는 반도체소자의 마스크 제작방법을 제공하기 위한 것으로써, 이와 같은 목적을 달성하기 위한 반도체소자의 마스크 제작방법은 수정기판상에 반투명물질과 차광물질을 차례로 증착하는 공정과, 상기 차광물질상에 감광막을 도포하는 공정과, 상기 감광막의 하부는 좁은면적으로 상기 차광막 상부까지 노광시키고 동시에 상기 감광막의 상부는 상기 감광막 하부보다 넓은면적으로 상기 감광막의 소정깊이까지만 노광한 후에 현상하여 상기 감광막을 패터닝하는 공정과, 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 상기 차광물질과 상기 반투명물질을 식각해서 상기 투명기판상에 일정폭을 갖는 반투명막을 형성하고, 상기 반투명막 상에 상기 반투명막보다 좁은폭을 갖는 차광막을 형성하는 공정과, 상기 감광막을 제거하는 공정을 포함하여 제작함을 특징으로 한다.

Description

반도체소자의 마스크 제작방법

본 발명은 반도체소자의 마스크에 대한 것으로, 특히 공정을 단순화하여 트리-톤(Tri-tone) 위상반전마스크를 제작할 수 있는 반도체소자의 마스크 제작방법에 관한 것이다.

일반적인 하프-톤(half-tone) 위상반전마스크는 도 1에 도시한 바와 같이 빛을 주사하였을 경우 하프톤 마스크 물질로 형성된 반투명막(2)은 빛의 50% 정도 투과시키고 그외의 수정기판(1)을 통해서는 빛이 100% 투과된다.

그리고 트리-톤(Tri-tone) 위상반전마스크는 도 2에 도시한 바와 같이 MoSiON으로 형성된 반투명막(2)과 수정기판(1)으로 빛을 주사하였을 경우에는 위상이 0도일 때와 180도 일 때 노말(normal) 하프-톤 위상반전마스크와 동일하게 콘트라스트(contrast)가 향상되었고, 동시에 노말 하프-톤 위상반전마스크에서 주로 발생하는 사이드 로브(side lobe)현상도 억제되었다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 종래 반도체소자의 마스크 제작방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 3a 내지 도 3e는 종래 트리-톤 위상반전마스크의 제조방법을 나타낸 공정단면도 이다.

종래 반도체소자의 마스크 중 트리-톤 위상반전마스크의 제작방법은 E-beam 도우즈(dose)량 조절과 감광막 패터닝 공정을 2 스텝으로 진행한 것으로써 먼저 도 3a에 도시한 바와 같이 0.25인치(inch)정도의 두께를 갖는 수정기판(11)상에 900Å정도의 두께를 갖도록 MoSiON로 구성된 반투명막(12)과, 1100Å정도의 두께를 갖는 Cr+CrOx으로 구성된 차광막(13)을 차례로 증착한다. 이후에 차광막(13)상에 4000Å정도의 두께를 갖는 제 1 감광막(14)을 도포한다.

이후에 E-beam을 제 1 감광막(14)에 주사하여 제 1 감광막(14)을 노광한 후 현상해서 일정간격을 갖고 소정부분의 차광막(13)이 드러나도록 제 1 감광막(14)을 선택적으로 1차 패터닝한다.

다음에 도 3b에 도시한 바와 같이 상기 패터닝된 제 1 감광막(14)을 마스크로 Cl₂+O₂가스를 사용하여 280Å/Min의 조건에서 차광막(13)을 건식식각(dry etch)한 후 제 1 감광막(14)을 제거한다.

그리고 도 3c에 도시한 바와 같이 전면에 4000Å정도의 두께를 갖는 제 2 감광막(15)을 도포한 후 제 2 감광막(15)에 E-beam을 주사하여 노광한 후 현상하여 상기 건식식각된 차광막(13)을 포함한 상부에 차광막(13)보다 넓은 폭으로 제 2 감광막(15)이 남도록 선택적으로 2차 패터닝한다.

다음에 도 3d에 도시한 바와 같이 상기 패터닝된 제 2 감광막(15)을 마스크로 반투명막(12)을 CF₄+O₂가스를 사용해서 1080Å/Min의 조건에서 건식식각(dry etch)해서 수정기판(11)이 드러나도록 한다.

그리고 도 3e에 도시한 바와 같이 제 2 감광막(15)을 제거하면 트리-톤 위상반전마스크가 제작된다.

상기와 같이 종래 반도체소자의 마스크 제작방법은 다음과 같은 문제가 있다.

첫째, 트리-톤 위상반전마스크를 제작하기 위해서 감광막을 2번 도포한 후 각각 노광, 현상해야 하므로 공정이 복잡해서 생산성이 떨어진다.

둘째, 패터닝된 차광막을 포함하도록 차광막보다 넓은폭을 갖도록 반투명막을 패터닝하기 위한 2차 감광막 패터닝공정시 정확하게 E-beam 주사하기가 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 특히, 공정을 단순화할 수 있는 반도체소자의 마스크 제작방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 하프-톤(half-tone) 위상반전마스크의 빛의 강도를 나타낸 도면

도 2는 일반적인 트리-톤(Tri-tone) 위상반전마스크의 빛의 강도를 나타낸 도면

도 3a 내지 도 3e는 종래 트리-톤 위상반전마스크의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도 4a 내지 도 4c는 본 발명 트리-톤 위상반전마스크의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

31: 수정기판 32: 반투명막

33: 차광막 34: 감광막

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 반도체소자의 마스크 제작방법은 수정기판상에 반투명물질과 차광물질을 차례로 증착하는 공정과, 상기 차광물질상에 감광막을 도포하는 공정과, 상기 감광막의 하부는 좁은면적으로 상기 차광막 상부까지 노광시키고 동시에 상기 감광막의 상부는 상기 감광막 하부보다 넓은면적으로 상기 감광막의 소정깊이까지만 노광한 후에 현상하여 상기 감광막을 패터닝하는 공정과, 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 상기 차광물질과 상기 반투명물질을 식각해서 상기 투명기판상에 일정폭을 갖는 반투명막을 형성하고, 상기 반투명막 상에 상기 반투명막보다 좁은폭을 갖는 차광막을 형성하는 공정과, 상기 감광막을 제거하는 공정을 포함하여 제작함을 특징으로 한다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명 반도체소자의 마스크 제작방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명 트리-톤 위상반전마스크의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.

본 발명 반도체소자의 마스크 중 트리-톤 위상반전마스크의 제작방법은 E-beam 도우즈(dose)량을 순차적으로 조절하여 감광막 패터닝공정을 1 스텝으로 진행한 것으로써 먼저 도 4a에 도시한 바와 같이 0.25인치(inch)정도의 두께를 갖는 수정기판(31)상에 900Å정도의 두께를 갖도록 MoSiON으로 구성된 반투명막(32)과, 1100Å정도의 두께를 갖는 Cr+CrOx으로 구성된 차광막(33)을 차례로 증착한다.

이후에 차광막(33)상에 4000Å정도의 두께를 갖는 감광막(34)을 도포한다. 다음에 E-beam장비를 순차적으로 이동시키면서 beam을 주사하는데, 이때 beam의 세기(도우즈(Dose)량)를 조절하여 상기 감광막(34)의 하부는 일정폭을 갖도록 E-beam의 도우즈(Dose)량을 높게 주사하여 상기 차광막(33) 상부까지 노광시키고, 그 양측의 감광막(34) 상부는 감광막(34) 하부에 노광된 폭보다 넓은폭으로 상기 감광막(34)의 소정깊이까지만 노광되도록 E-beam의 도우즈량을 낮게 주사한다.

다음에 도 4b에 도시한 바와 같이 상기 노광된 감광막(34)을 현상하여 하부는 넓은폭을 갖고 상부는 좁은폭을 갖도록 감광막(34)을 패터닝한다.

이후에 패터닝된 감광막(34)을 마스크로 Cl₂+O₂가스를 사용하여 280Å/Min의 조건에서 차광막(33)을 건식식각(dry etch)한다.

그리고 패터닝된 감광막(34)을 마스크로 반투명막(32)을 CF₄+O₂가스를 사용해서 1080Å/Min의 조건에서 건식식각(dry etch)해서 수정기판(31)이 드러나도록 한다. 이때 하부에 형성된 노출된 감광막(34)도 함께 제거되어 차광막(33)이 드러난다.

이후에 상기 좁은폭을 갖은 감광막(34)을 마스크로 드러난 차광막(33)을 Cl₂+O₂가스를 사용하여 280Å/Min의 조건에서 건식식각(dry etch)한다.

이후에 감광막(34)을 제거하므로써 트리-톤(Tri-tone) 위상반전마스크가 제작된다.

상기와 같은 본 발명 반도체소자의 마스크 제작방법은 다음과 같은 효과가 있다.

트리-톤 위상반전마스크를 제작하기 위해서 한번의 노광과 현상공정을 통하여 1스텝으로 감광막을 패터닝할 수 있으므로 공정을 단순화시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 수정기판상에 반투명물질과 차광물질을 차례로 증착하는 공정;

   상기 차광물질상에 감광막을 도포하는 공정;

   상기 감광막의 하부는 좁은면적으로 상기 차광막 상부까지 노광시키고 동시에 상기 감광막의 상부는 상기 감광막 하부보다 넓은면적으로 상기 감광막의 소정깊이까지만 노광한 후에 현상하여 상기 감광막을 패터닝하는 공정,

   상기 패터닝된 감광막을 마스크로 상기 차광물질과 상기 반투명물질을 식각해서 상기 투명기판상에 일정폭을 갖는 반투명막을 형성하고, 상기 반투명막 상에 상기 반투명막보다 좁은폭을 갖는 차광막을 형성하는 공정;

   상기 감광막을 제거하는 공정을 포함하여 제작함을 특징으로 하는 반도체소자의 마스크 제작방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 반투명물질로 MoSiON을 사용함을 특징으로 하는 반도체소자의 마스크 제작방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 차광물질로 Cr+CrOx을 사용함을 특징으로 하는 반도체소자의 마스크 제작방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 차광물질은 Cl₂+O₂가스를 이용하여 건식식각함을 특징으로 하는 반도체소자의 마스크 제작방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 반투명물질은 CF₄+O₂가스를 이용하여 건식식각함을 특징으로 하는 반도체소자의 마스크 제작방법.