KR100370165B1 - 하프톤 위상 반전 마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전하 축적(charge-up)으로 인한 불량을 개선하기 위해 전자빔 대신 광을 이용하여 노광하는 하프톤 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것으로,투명 기판상에 위상 반전층을 형성하고 상기 위상 반전층상에 차폐층을 형성하는 단계; 상기 차폐층상에 제 1 감광층을 형성하고 전자빔을 조사하는 단계; 상기 전자빔이 조사된 영역의 제 1 감광층을 제거하고 상기 제 1 감광층을 식각 마스크로 사용하여 상기 차폐층과 상기 위상 반전층을 제거하여 위상 반전 및 차폐층 패턴을 형성하는 단계; 상기 위상 반전 및 차폐층 패턴을 포함한 상기 투명 기판상에 제 2 감광층을 형성하는 단계; 제 2 감광층을 광에 의해 노광하고 현상한 후 상기 제 2 감광층을 식각 마스크로 하여 상기 차폐층 패턴을 식각하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

하프톤 위상 반전 마스크의 제조방법{Method for manufacturing halftone phase shift mask}

본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 하프톤 위상 반전 마스크에 관한 것으로, 특히 전하 축적(charge-up)으로 인한 불량을 개선하기 위해 전자빔 대신 광을 이용하여 노광하는 하프톤 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.

반도체 용량이 고집적화되면서 웨이퍼(wafer)상에 형성되는 패턴(pattern)의 크기가 미세해지고, 미세한 패턴을 형성하기 위하여 마스크(mask)에서도 투과광의 위상차를 이용하여 미세패턴을 형성하기 위한 하프톤 위상 반전 마스크를 적용하게 되었다.

위상 반전 마스크를 사용하기 전에는 석영 기판부에 크롬(Cr)층을 형성한 다음 이를 원하는 패턴으로 식각하여 투과광이 석영부만을 통과하여 웨이퍼상에 조사할 수 있도록 한 바이너리 마스크(binary mask)를 사용하였으나, 고집적화를 위해 MoSiON과 같이 수 %의 투과율을 갖는 위상 반전 물질을 이용하여 이를 투과한 광과 석영부를 투과한 광의 소멸간섭을 이용하여 바이너리 마스크보다도 미세한 패턴을 웨이퍼상에 형성하도록 하였다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 종래 하프톤 위상 반전 마스크를 제조하는 방법은 다음과 같다.

도 1a내지 도 1h는 종래 기술의 하프톤 위상 반전 마스크의 제조 방법의 공정 단면도이다.

도 1a와 같이, 석영 기판(1)상에 위상 반전 물질로 MoSiON층(2)과 차폐막으로 크롬층(3)을 순차적으로 형성하고, 도 1b와 같이, 크롬층(3)상에 제 1 감광층(4)을 도포하고 1차 전자빔 라이팅(E-Beam writing)을 실시하여 제 1 감광층(4)에 제 1 차 전자빔 조사영역(5)을 형성한다.

도 1c와 같이, 현상을 실시하여 제 1 차 전자빔 조사영역(5)의 제 1 감광층(4)을 제거하고, 도 1d와 같이, 제 1 감광층(4)을 식각 마스크로 하여 크롬층(3)과 MoSiON층(2)을 제거하여 석영기판(1)을 노출시킨다.

도 1e와 같이, 제 1 감광층(4)을 제거하고 도 1f와 같이 전면에 제 2 감광층(6)을 도포하고 제 2 차 전자빔 라이팅(E-Beam writing)을 실시하여 제 2 차 전자빔 조사영역(7)을 형성한다.

도 1g와 같이, 현상 공정을 실시하여 제 2 차 전자빔 조사영역(7)의 제 2 감광층(6)을 제거하고 제 2 감광층을 식각 마스크로 사용하여 크롬층(3)을 제거한후 도 1h와 같이 제 2 감광층(6)을 제거하여 하프톤 위상 반전 마스크를 완성한다.

이와 같은 종래 기술의 하프톤 위상 반전 마스크의 제조 방법의 문제는 1 차 전자빔 조사때는 크롬층이 패턴으로 형성되기 전이므로 모두 전기적으로 연결되어 있어 전하 축적에 대한 우려가 없으나 2 차 전자빔 조사때는 이미 크롬층이 패턴으로 형성되어 있고 일부 크롬층 패턴은 전기적으로 격리되어 있어, 전하 축적이 일어나게 되며 전하 축적에 기인한 정전기에 의해 감광막의 패턴이 왜곡되어 하프톤 위상 반전 마스크의 불량을 야기시킨다.

도 2는 종래 기술의 하프톤 위상 반전 마스크에서 전하축적 발생 부위의 평면도이다.

하프톤 위상 반전마스크에서 패턴 주위를 둘러싸는 가드링(guarding)등이 주위 패턴과 전기적으로 격리되어 있으며 크롬 패턴 형성시 전자빔 조사과정에서 전하축적(charge-up)이 발생하는 부위를 도시한다.

도3은 종래 기술의 하프톤 위상 반전 마스크의 전하 축적에 기인한 불량 발생 부위 사진이다.

제 2 차 전자빔 조사과정에서 가드링(guardring)부나 펜스(fence)부와 같이 패턴이 전기적으로 격리되어 있을 때 전하 축적 현상이 원인이 된 정전기에 의해 불량이 일어난 부위의 실제 사진이다.

이와 같은 종래 기술의 하프톤 위상 반전 마스크의 제조 방법은 다음과 같은 문제가 있다.

1차 전자빔 조사때는 크롬층이 패턴으로 형성되기 전이므로 모두 전기적으로 연결되어 있어 전하축적에 대한 우려가 없으나 2차 전자빔 조사때는 이미 크롬층이 패턴으로 형성되어 있고 일부 크롬층 패턴은 전기적으로 격리되어 있어, 전하축적이 일어나게 되며 전하축적이 원인이 되어 정전기에 의해 감광막의 패턴이 왜곡되어 하프톤 위상 반전 마스크의 불량을 야기시킨다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 하프톤 위상 반전 마스크의 문제를 해결하기 위한 것으로, 차광층이 전기적으로 연결되어 있을 때는 전자빔 노광 방법를 사용하고, 차광층 패턴이 형성되어 있고, 일부 차광층 패턴이 전기적으로 고립되어있을 때는 광에 의한 노광을 실시하여 전하 축적에 의한 패턴의 왜곡이 발생하지 않는 하프톤 위상 반전 마스크의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1a내지 도 1h는 종래 기술의 하프톤 위상 반전 마스크의 제조 방법의 공정 단면도

도 2는 종래 기술의 하프톤 위상 반전 마스크의 전하 축적 발생 부위의 평면도

도 3은 종래 기술의 하프톤 위상 반전 마스크의 전하 축적에 기인한 불량 발생 부위 사진

도 4a내지 도 4h는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 하프톤 위상 반전 마스크의 제조 방법의 공정 단면도

도 5는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 고립 차폐 패턴에 브리지를 설치한 하프톤 위상 반전 마스크의 평면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

41 : 석영기판 42 : MoSiON층

43 : 크롬층 44 : 제 1 감광층

45 : 전자빔 조사영역 46 : 제 2 감광층47 : 광 조사영역

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하프톤 위상 반전 마스크의 제조 방법은 투명 기판상에 위상 반전층을 형성하고 상기 위상 반전층상에 차폐층을 형성하는 단계; 상기 차폐층상에 제 1 감광층을 형성하고 전자빔을 조사하는 단계; 상기 전자빔이 조사된 영역의 제 1 감광층을 제거하고 상기 제 1감광층을 식각 마스크로 사용하여 상기 차폐층과 상기 위상 반전층을 제거하여 위상 반전 및 차폐층 패턴을 형성하는 단계; 상기 위상 반전 및 차폐층 패턴을 포함한 상기 투명 기판상에 제 2 감광층을 형성하는 단계; 제 2 감광층을 광에 의해 노광하고 현상한 후 상기 제 2 감광층을 식각 마스크로 하여 상기 차폐층 패턴을 식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 1 차로 차폐층 및 위상 반전층을 식각한후 해당 패턴을 하프톤(halftone)화 하기 위하여 2 차로 차폐층을 제거하고 위상 반전층만 남기기 위한 공정에서 종래의 전자빔 라이팅 대신에 광 노광(optical processing)공정을 적용하여 전하 축적에 기인한 마스크 불량의 발생을 억제하도록 한 것이다

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 하프톤 위상 반전 마스크의 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a내지 도 4h는 본 발명에 따른 제 1 실시예의 하프톤 위상 반전 마스크의 제조 방법의 공정 단면도이다.

먼저, 도 4a와 같이, 석영기판(41)상에 위상 반전 물질로 MoSiON층(42)과 차폐막으로 크롬층(43)을 순차적으로 형성한다.

이어, 도 4b와 같이, 크롬층(43)상에 제 1 감광층(44)을 도포하고 전자빔 라이팅(E-Beam writing)을 실시하여 제 1 감광층(44)에 전자빔 조사영역(45)을 형성한다.

도 4c와 같이, 현상공정을 실시하여 전자빔 조사영역(45)의 제 1 감광층(44)을 제거하고, 도 4d와 같이, 제 1 감광층(44)을 식각 마스크로 하여 크롬층(43)과 MoSiON층(42)을 제거하여 석영기판(41)을 노출시킨다.

도 4e와 같이, 제 1 감광층(44)을 제거하고 도 4f와 같이 전면에 제 2 감광층(46)을 도포하고 UV(ultra violet)로 노광 공정을 실시하여 광 조사 영역(47)을 형성한다.

도 4f와 같이, 현상 공정을 실시하여 광 조사영역(47)의 제 2 감광층(46)을 제거하고 제 2 감광층을 식각 마스크로 사용하여 크롬층(43)을 제거한후 도 4h와 같이 제 2 감광층(46)을 제거하여 하프톤 위상 반전 마스크를 완성한다.

본 발명의 제 2 실시예는 종래 기술을 사용하되 두 번째 전자빔 노광시에 사용하는 감광층에 전하 물질을 첨가하여 전기적으로 크롬 패턴이 격리되는 것을 방지하여 전하 축적을 억제하는 방법이 있다.

그러나 이러한 감광제는 전하물질이 첨가되어 있어 가격이 고가이며, 특정 패턴에서는 도포가 잘 되지 않는 단점이 있다.

도 5는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 고립 차폐 패턴에 브리지를 설치한하프톤 위상 반전 마스크의 평면도 이다.

크롬 패턴이 전기적으로 격리된 가드링(guardring)부나 펜스(fence)부에 전기적 격리를 방지하기 위해 모서리에 브리지(bridge)를 만들어 전하가 잘 빠져나가도록 접지하는 방법이다.

이와 같은 본 발명에 따른 하프톤 위상 반전 마스크의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

1 차로 차폐층 및 위상 반전층을 식각한 후 해당 패턴을 하프톤(halftone)화 하기 위하여 2 차로 차폐층을 제거하고 위상 반전층만 남기기 위한 공정에서 광 노광(optical processing)공정을 적용하여 전하 축적이 되지 않는다.

따라서 스파크(spark)등의 문제로 인한 마스크 결함이 발생되는 것을 방지하기 때문에 완벽한 하프톤 마스크를 얻을 수 있으며, 결함으로 인해 마스크를 다시 제작하는 일이 줄어들므로 마스크 제작시의 기간 단축은 물론 제조경비를 절감하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (4)

1. 투명 기판상에 위상 반전층과 상기 위상 반전층상에 차폐층을 형성하는 단계;

   상기 차폐층상에 제 1 감광층을 형성하고 전자빔을 조사하는 단계;

   상기 전자빔이 조사된 영역의 제 1 감광층을 제거하고 상기 제 1감광층을 식각 마스크로 사용하여 상기 차폐층과 상기 위상 반전층을 제거하여 위상 반전 및 차폐층 패턴을 형성하는 단계;

   상기 위상 반전 및 차폐층 패턴을 포함한 상기 투명 기판상에 제 2 감광층을 형성하는 단계;

   제 2 감광층을 광에 의해 노광하고 현상한후 상기 제 2 감광층을 식각 마스크로 하여 상기 차폐층 패턴을 식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 반전 마스크의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 차폐층은 크롬으로 형성하고 상기 위상 반전층은 MoSiON으로 형성하는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 반전 마스크의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 감광막은 UV(ultra violet)에 의해 노광하는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 반전 마스크의 제조방법.
4. 투명 기판상에 위상 반전층과 상기 위상 반전층상에 차폐층을 형성하는 단계;

   상기 차폐층상에 제 1 감광층을 형성하고 전자빔을 조사하는 단계;

   상기 전자빔이 조사된 영역의 제 1 감광층을 제거하고 상기 제 1감광층을 식각 마스크로 사용하여 상기 차폐층과 상기 위상 반전층을 제거하여 위상 반전 및 차폐층 패턴을 형성하는 단계;

   상기 위상 반전 및 차폐층 패턴을 포함한 상기 투명 기판상에 전하 물질이 첨가된 제 2 감광층을 형성하는 단계;

   제 2 감광층을 광에 의해 노광하고 현상한후 상기 제 2 감광층을 식각 마스크로 하여 상기 차폐층 패턴을 식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상 반전 마스크의 제조방법.