KR100314743B1 - 반도체소자의위상반전마스크제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 위상반전 마스크(Phase Shift Mask)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 패턴화된 감광막을 이용한 식각공정으로 크롬패턴을 형성하여 빛 투과영역과 빛 비투과영역을 설정한 다음, 빛 비투과영역의 석영기판을 소정깊이로 식각하여 식각홈을 형성한 후, 상기 패턴화된 감광막을 제거하고, 다시 양감광막(Positive Photoresist)을 이용한 후면 노광법을 적용하여 빛 비투과영역의 크롬패턴 양 가장자리를 식각하여, 상기 식각홈 측벽에서 180° 위상반전이 일어나 폭이 좁아진 크롬패턴 양측 끝부분에서 위상반전 효과를 얻을 수 있는 반도체 소자의 림형(Rim Type) 위상반전 마스크를 제조하는 방법에 관해 기술된다.

Description

반도체 소자의 위상반전 마스크 제조방법

본 발명은 반도체 소자의 위상반전 마스크(Phase Shift Mask)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 패턴화된 감광막을 이용한 식각공정으로 크롬패턴을 형성하여 빛 투과영역과 빛 비투과영역을 설정한 다음, 빛 투과 영역의 석영기판을 소정깊이로 식각하여 식각홈을 형성한 후, 상기 패턴화된 감광막을 제거하고, 다시양감광막(Positive Photoresist)을 이용한 후면 노광법을 적용하여 빛 비투과영역의 크롬패턴 양 가장자리를 식각하여, 상기 식각홈 측벽에서 180° 위상반전이 일어나 폭이 좁아진 크롬패턴 양측 끝부분에서 위상반전 효과를 얻을 수 있는 반도체 소자의 림형(Rim Type) 위상반전 마스크를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자의 리소그라피(Lithography) 공정에 사용되는 마스크는 석영기판에 소정의 크롬패턴이 형성된 일반적인 마스크(Conventional Mask)와 이보다 공정마진 및 해상력이 우수한 위상반전물질(Shift Material)을 사용하는 위상반전 마스크가 있다.

최근 반도체 소자가 고집적화 되어감에 따라 형성되는 패턴 선폭도 좁아지게 되어 장파장인 지 - 라인(G-line, 入=436nm) 및 아이-라인(I-line, 入=365nm)을 이용하는 리소그라피 공정에 한계가 있다. 따라서 해상력이 높은 DUV(Deep Ultraviolet) 파장을 갖는 엑스시머 레이저(Excimer Laser, 入=248nm)노광 시스템 등과 같은 단장파장의 장치를 이용해야 한다.

제 1도는 기존의 위상반전 마스크의 단면을 도시한 것으로, 석영기판(1)상에 다수의 크롬패턴(2)이 형성되고, 위상반전 효과를 얻기 위하여 크롬패턴(2) 사이에 위상반전물질(3)을 형성한다.

상기와 같이 위상반전물질(3)을 사용하는 기존의 위상반전 마스크는 지-라인 또는 아이-라인등과 같은 장파장에서는 효과가 우수하지만, 엑스시머 레이저등과 같은 단파장에서는 위상반전 효과가 감소되는 문제가 있다. 이와 같은 문제는 위상반전물질(3)을 투과하는 빛의 투과율이 낮기 때문이다. 즉, 장파장에서는 석영기판의 투과율이 95% 정도이고 위상반전물질의 투과율이 93% 정도이기 때문에 위상반전 효과가 뛰어나지만, 단파장에서는 석영기판의 투과율이 95% 정도인 반면 위상반전물질의 투과율이 70% 정도로 급격히 떨어져 위상반전 효과가 감소되어 반도체 패턴공정시 신뢰도를 저하시키는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위하여 위상반전물질을 사용하지 않고 투과율이 우수한 석영기판을 이용하여 위상반전 효과를 얻을 수 있는 림형 위상반전 마스크를 제조하는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위상반전 마스크 제조방법은 빛 투과영역(A)과 빛 비투과영역(B)을 설정하기 위해 패턴화된 제 1 감광막(13)을 이용한 식각공정으로 석영기판(11)상에 다수의 크롬패턴(12)을 형성하고, 이어서 노출된 석영기판(11)을 소정깊이로 식각하여 식각홈(14)을 형성하는 단계와, 상기 단계로부터 패턴화된 제 1 감광막(13)을 제거한 후, 전체구조 상부에 제 2 감광막(15)을 도포하여 높은 에너지로 후면노광하는 단계와, 상기 단계로부터 제 2 감광막(15)의 노광부분을 현상하여 비노광부분만으로 패턴화된 제 2 감광막(15A)을 크롬패턴(12)상에 형성하는 단계와, 상기 단계로부터 패턴화된 제 2 감광막(15A)을 식각정지층으로 하여 상기 후면노광 및 현상공정에 의해 노출된 상기 크롬패턴(12)의 가장자리 부분을 식각하여 폭이 좁은 크롬패턴(12A)을 형성하는 단계와, 상기 단계로부터 패턴화된 제 2 감광막(15A)을 제거하여, 빛 투과영역(A)에 식각홈(14)이 형성되고 빛 비투과영역(B)에 폭이 좁은 크롬패턴(12)이 형성된 림형 위상반전 마스크를 완성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제 2 도는 본 발명의 위상반전 마스크를 도시한 단면도로서, 빛 투과영역(A)에는 석영기판(11)을 소정깊이 식각하여 형성된 식각홈(14)과, 빛 비투과영역(B)에는 양측 가장자리가 식각되어 폭이 좁아진 크롬패턴(12A)이 형성된 림형 위상반전마스크이다.

본 발명의 림형 위상반전 마스크는 빛 투광영역(A)의 식각홈(14) 측벽에서 위상반전이 180° 일어나는 원리를 이용한 것으로, 빛 비투과영역(B)에서 양측 가장자리가 식각되어 폭이 좁아진 크롬패턴(12A) 양측 끝부분에서 위상반전 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 본 발명의 림형 위상반전 마스크는 기존의 위상반전 마스크와 같이 위상반전물질을 사용하지 않고 석영기판 자체에 식각홈을 형성하므로써 위상반전 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 투과율이 우수한 석영기판을 이용하므로 인하여 장파장은 물론 단파장에서도 위상반전 효과가 우수하다.

상기 본 발명의 위상반전 마스크를 제조하는 단계를 제 2A도 내지 제 2D도를 참조하여 설명하면,

제 2A 도는 소정의 석영기판(11)에 빛 투과영역(A)과 빛 비투과영역(B)을 설정하기 위해 패턴화된 제 1 감광막(13)을 이용한 식각공정으로 다수의 크롬패턴(12)을 형성하고, 계속하여 노출된 석영기판(11)을 소정깊이 식각하여 식각홈(14)을 형성한 상태를 도시한 것이다.

제 2B 도는 상기 패턴화된 제 1 감광막(13)을 제거한 후, 전체구조 상부에 제 2 감광막(15)을 도포하고, 이후 높은 에너지로 후면노광하여 상기 제 2감광막(15)을 노광한 상태를 도시한 것으로, 이때 식각홈(14)이 형성된 빛 투과영역(A)의 제 2 감광막(15)은 물론 빛의 회절현상에 의해 빛 비투광영역(B)의 크롬패턴(12) 양측 가장자리 부위에 제 2 감광막(15)이 노광되며, 상기 제 2 감광막(15)으로 양감광막을 사용한다.

제 2C 도는 상기 제 2 감광막(15)의 노광부분을 현상하여 비노광부분만으로 패턴화된 제 2 감광막(15A)을 크롬패턴(12)상에 형성한 상태를 도시한 것으로, 이때 상기 크롬패턴(12)의 양측 가장자리 일부가 노출된다.

제 2D도는 상기 패턴화된 제 2 감광막(15A)을 식각정지층으로 하여 상기 크롬패턴(12)의 노출된 부분을 식각하여 폭이 좁은 크롬패턴(12A)을 형성한 상태를 도시한 것이다.

이후 상기 패턴화된 제 2 감광막(15A)을 제거하면 제 2 도에 도시된 본 발명의 림형 위상반전 마스크가 완성된다.

상술한 바와같이 본 발명은 마스크의 빛 투과영역에 식각홈을 형성하여 그 측벽에서 위상반전이 일어나게 하고 빛 비투과영역에 폭이 좁은 크롬패턴을 형성하여 상기 크롬패턴 양측 끝부분에서 위상반전효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 투과율이 우수하여 DUV 파장과 같은 단파장을 이용한 고집적 반도체 소자의 제조공정에 적용할 수 있다.

제 1 도는 기존의 위상반전 마스크의 단면도.

제 2도는 본 발명의 위상반전 마스크의 단면도.

제 2A도 내지 제 2D도는 제 2 도의 위상반전 마스크를 제조하는 단계를 도시한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1, 11: 석영기판 2. 12, 12A: 크롬패턴

3: 위상반전 물질 13 : 제 1 감광막

14: 식각홈 15, 15A: 제 2 감광막

A: 빛 투과영역 B: 빛 비투과영역

Claims (3)

1. 빛 투과영역(A)과 빛 비투과영역(B)을 설정하기 위해 패턴화된 제 1 감광막(13)을 이용한 식각공정으로 석영기판(11)상에 다수의 크롬패턴(12)을 형성하고, 이어서 노출된 석영기판(11)을 소정깊이로 식각하여 식각홈(14)을 형성하는 단계와,

   상기 단계로부터 패턴화된 제 1 감광막(13)을 제거한 후, 전체구조 상부에 제 2 감광막(15)을 도포한 다음 상기 비투과영역(B)의 가장자리의 상기 제 2 감광막(15)이 노광되도록 후면노광하는 단계와,

   상기 단계로부터 제 2 감광막(15)의 노광부분을 현상하여 비노광부분만으로 패턴화된 제 2 감광막(15A)을 크롬패턴(12)상에 형성하는 단계와,

   상기 단계로부터 패턴화된 제 2 감광막(15A)을 식각정지층으로 하여 상기 후면 노광 및 현상공정에 의해 노출된 상기 크롬패턴(12)의 가장자리 부분을 식각하여 폭이 좁은 크롬패턴(12A)을 형성하는 단계와,

   상기 단계로부터 패턴화된 제 2 감광막(15A)을 제거하여, 빛 투과영역(A)에 식각홈(14)이 형성되고 빛 비투과영역(B)에 폭이 좁은 크롬패턴(12A)이 형성된 림형 위상반전 마스크를 완성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 위상반전 마스크 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 식각홈(14) 측벽에서 위상반전이 180° 일어나 폭이 좁아진 크롬패턴(12A) 양측 끝부분에서 위상반전 효과를 얻는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 위상반전 마스크 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 감광막(15)은 양감광막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 위상반전 마스크 제조방법.