KR100447216B1 - 위상반전마스크의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상 반전 마스크(Phase Shift Mask)에 관한 것으로 특히, 에지(edge)강조형 마스크나 공간 주파수 변조형 마스크의 적용에 적합하도록 한 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 위상 반전 마스크의 제조방법은 투명 기판위에 차광층과 위상 반전층및 감광막을 차례로 형성하고 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 하여 상기 위상 반전층과 차광층을 일정깊이로 제거하여 상기 차광층의 일부분을 남기는 단계, 상기 남아있는 차광층을 제거하여 상기 투명기판을 노출시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

따라서, 위상 반전 마스크의 프로파일을 개선하여 위상 반전 효과를 높인다.

Description

위상 반전 마스크의 제조방법

본 발명은 위상 반전 마스크(Phase Shift Mask)에 관한 것으로 특히, 에지(edge)강조형 마스크나 공간 주파수 변조형 마스크의 적용에 적합하도록 한 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.

최근 반도체 소자가 고집적화 되고 패키지 밀도가 높아짐에 따라 미세한 선폭을 갖는 포토 마스크(photo mask)가 요구되어지고 있으며 특별한 변형 제조 기술도 발표되고 있는 추세이다.

일반적으로, 포토 리소그라피(photo lithography)는 자외선 같은 파장의 빛을 포토 마스크를 통해 반도체 기판상에 도포된 포토레지스트(photoresist)의 표면으로 투과시켜 이미지(Image)패턴을 형성하는 기술이다.

일반적인 포토 마스크는 불투과 패턴과 투과 패턴으로 구성되어 선택적인 노광을 할 수 있도록 되어 있으나, 패턴 밀도의 증가에 따라 회절현상(diffraction)이 발생하여 해상도 향상에 제한이 있다.

그러므로 위상 반전 리소그라피를 이용하여 해상도를 개선시키는 공정이 다방면으로 연구되어 왔다.

위상 반전 리소그라피는 차광패턴 사이사이에 조사된 빛을 그대로 투과시키는 일반 투광 영역과 위상반전 물질을 이용하여 180° 위상 천이된 투광영역을 조합하여 투광영역으로 사용하는 기술로서, 차광영역에서 투광영역간의 상쇄 간섭을 일으켜 빛의 회절 문제도 감소시킬수 있다.

따라서, 빛의 강도(intensity)를 예리하게 변조시켜 패턴 이미지를 마스크 이미지에 가깝게 형성할 수 있으며 매우 복잡한 패턴도 전사가 가능하도록 다양한 리소그라피기술이 개발되고 있다.

위상 반전 마스크로는 서로 이웃하는 투광영역의 한쪽에 광의 위상을 반전시키는 투광막이 형성된 공간 주파수 변조형(또는, 레벤슨형 마스크)와 다른 두 투광영역의 끝에서 위상을 반전시켜 마스크 통과후의 광 광도를 높이는 에지(edge)강조형 마스크등이 있다. 공간 주파수 변조형 마스크는 광차폐층을 기준으로 투광부와위상 반전층을 교대로 배치하는 방법이고 에지 강조형 위상 반전 마스크는 위상 반전물질의 하부에 형성된 광차폐층의 폭보다 넓도록 형성하고, 위상 반전 물질의 패턴을 에치 마스크로 하여 광차폐층의 양쪽 측벽을 선택적으로 습식 식각하여 제조함으로써, 식각된 광차폐층의 폭만큼 위상 반전층의 효과가 나타나도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 위상 반전 마스크의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 종래 제 1 실시예의 위상 반전 마스크의 제조공정 단면도이다.

제 1 도 (a)와 같이, 투명기판(1)위에 차광용금속인 크롬(2)을 증착하고 상기 크롬(2)위에 위상 반전층(3)과 감광막(4)을 차례로 증착한다.

제 1 도 (b)와 같이, 노광및 현상공정으로 차광패턴 영역을 정의하고 상기 감광막(4)을 마스크로 상기 위상 반전층(3)과 크롬(2)을 선택적으로 제거하여 상기 기판(1)을 노출 시킨다.

제 1 도 (c)와 같이, 상기 감광막(4)을 제거하고 상기 위상 반전층(3)을 마스크로하여 습식식각 공정으로 차광영역에 형성된 크롬(2)을 등방성 식각하여 위상 반전 마스크를 제조한다.

제 2 도는 종래 제 2실시예의 위상 반전 마스크의 제조공정 단면도이다.

제 2 도 (a)와 같이 투명기판(1)위에 차광용금속인 크롬(2)을 증착하고 상기 크롬(2)위에 감광막(4)을 증착한다.

제 2 도 (b)와 같이 노광및 현상공정으로 차광패턴 영역을 정의하고 상기 감광막(4)을 마스크로 상기 크롬(2)을 선택적으로 제거하여 상기 기판(1)을 노출 시킨다.

제 2 도 (c)와 같이 상기 감광막(4)을 제거하고 상기 크롬(2)이 형성된 기판(1) 전면에 위상 반전층(3)을 도포한다.

제 2 도 (d)와 같이 상기 기판(1)의 후면에서 노광하여 상기 크롬(2)위에 위상 반전층(3)을 패터닝한다.

제 2 도 (e)와 같이 상기 위상 반전층(3)을 마스크로하여 습식식각 공정으로 차광영역에 형성된 크롬(2)을 등방성 식각하여 위상 반전 마스크를 제조한다.

그러나 이와같은 종래의 위상 반전 마스크의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 위상 반전층을 마스크로 하여 차광영역인 크롬을 등방성 식각함으로써 상기 크롬이 언더-컷(under-cut)이 발생되어 상기 위상 반전층의 두께및 폭의 조절이 어렵게 된다. 둘째, 에지 강조형 위상 반전 마스크의 프로파일(profile)이 좋지않아 정확한 위상 반전 효과를 기대하기 어렵다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로써, 에지 강조형 위상 반전 마스크의 프로파일을 개선하여 위상 반전 효과를 높이고 공간 주파수 변조형 위상 반전 마스크의 위상 반전층과 기판 경계부의 기울기를 용이하게 하는데 그 목적이 있다. 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위상 반전 마스크의 제조방법은 투명 기판위에 차광층과 위상 반전층 및 감광막을 차례로 형성하고 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 감광막을 마스크로 하여 상기 위상 반전층과 차광층을 일정깊이로 제거하여 상기 차광층의 일부분을 남기는 단계, 상기 남아있는 차광층을 제거하여 상기 투명기판을 노출시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 위상 반전 마스크의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 3 도는 본 발명 제 1 실시예의 위상 반전 마스크의 제조공정 단면도이다.

제 3 도 (a)와 같이, 투명 기판(1)위에 차광용 금속인 크롬(2)을 증착하고 상기 크롬(2)위에 위상 반전층(3)을 증착한다.

이때, 차광용 금속인 크롬(2)의 두께는 약 500Å∼3000Å으로 증착하고 상기 위상 반전층(3)은 약 250℃에서 약 30분간 베이크(bake)하여 약 4100Å정도의 두께로 증착한다. 제 3도 (b)와 같이, 상기 위상 반전층(3)위에 감광막(4)을 두께 약 4000Å정도로 증착하고 노광및 현상공정으로 상기 감광막(4)을 패터닝한다.

그리고 상기 감광막(4)을 마스크로 상기 위상 반전층(3)을 제거하여 상기 크롬(2)을 노출시킨다.

제 3 도 (c)와 같이, 상기 노출된 크롬(2)을 건식 식각으로 전체 크롬(2) 두께의 약 70%∼90% 를 제거하여 크롬(2)의 일부분을 남긴다.

제 3 도 (d)와 같이, 상기 남아있는 크롬(2)을 등방성 습식 식각으로 제거하여 상기 투명 기판(1)을 노출시키고 상기 감광막(4)을 제거하여 위상 반전 마스크를 완성한다.

이때, 차광용 금속인 크롬(2)의 프로파일(profile)은 수직 구조와 라운드(round)한 구조를 동시에 갖게된다.

제 4 도는 본 발명 제 2실시예의 위상 반전 마스크의 제조공정 단면도이다.

제 4 도 (a)와 같이 투명 기판(1)위에 차광용 금속인 크롬(2)을 증착하고 사진 석판술및 식각공정으로 상기 크롬(2)을 선택적으로 제거하여 차광영역을 형성한다.

제 4 도 (b)와 같이 상기 크롬(2)을 포함한 투명 기판(1) 전면에 위상 반전층(3)및 감광막(4)을 차례로 형성하고 상기 감광막(4)을 상기 크롬(2) 사이에 교번되도록 선택적으로 패터닝한다.

이때, 상기 패터닝된 감광막(4)은 상기 크롬(2)사이 및 크롬(2)의 일부분에 걸쳐 형성된다. 그리고 상기 패터닝된 감광막(4)을 마스크로 상기 위상 반전층(3)을 건식 식각으로 제거하여 상기 크롬(2)을 노출시킨다.

제 4 도 (c)와 같이 상기 노출된 크롬(2) 사이에 남아있는 위상 반전층(3)을 등방성 습식 식각으로 제거하여 상기 투명 기판(1)을 노출시킨다.

제 4 도 (d)와 같이 상기 패터닝된 감광막(4)을 제거하여 위상 반전마스크를 완성한다. 제 4도 (e)는 상기 제 4도 (d)의 A-A'단면도이다.

제 4 도 (e)와 같이 상기 위상 반전층(3)과 투명 기판(1)의 경계부가 급경사를 이루지않고 완만하게 연결된다.

제 5 도는 본 발명 제 3실시예의 위상 반전 마스크의 제조공정 단면도이다.

제 5 도 (a)와 같이 투명 기판(1)위에 차광금속인 크롬(2)을 형성하고 상기 크롬(2)을 선택적으로 제거하여 차광영역을 형성한다.

제 5 도 (b)와 같이 상기 크롬(2)을 포함한 투명 기판(1) 전면에 감광막(4)을 형성하고 상기 감광막(4)을 상기 크롬(2)사이에 교번되도록 선택적으로 패터닝한다.

이때, 상기 패터닝된 감광막(4)은 상기 크롬(2)사이및 크롬(2)의 일부분에 걸쳐 형성된다. 제 5도 (c)와 같이 상기 패터닝된 감광막(4)을 마스크로 상기 투명 기판(1)을 일정 깊이로 제거하여 위상 반전 영역을 형성한다.

이때, 상기 투명 기판(1)제거시 전체 식각의 약 60%∼90%는 건식 식각으로 제거하고 약 40%∼10%는 등방성 습식 식각으로 제거한다.

제 5 도 (d)와 같이 상기 패터닝된 감광막(4)을 제거하여 식각된 투명 기판(1)의 모서리가 라운드(round)한 위상 반전 마스크를 완성한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 위상 반전 마스크의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명 제 1 실시예의 위상 반전 마스크 제조시 건식및 습식 식각을 병행함으로써 차광영역의 프로파일(profile)을 최대한 수직으로 유지하여 위상 반전층의 위상 반전마진(margin)을 극대화 할 수있다.

둘째, 본 발명 제 2 실시예의 위상 반전 마스크 제조시 위상 반전층과 투명 기판 경계부의 경사를 완만하게 하여 급격한 광 강도(intensity)의 저하를 막을 수 있다.

셋째, 본 발명 제 3 실시예의 위상반전 마스크 제조시 과도한 습식식각을 피함으로써 기판표면과 차광패턴간의 부착력(adhesion)을 증대시킬 수 있어 미세한 집적 패턴 적용시 효과적이다.

제 1 도는 종래 제 1 실시예의 위상 반전 마스크의 제조공정 단면도

제 2 도는 종래 제 2 실시예의 위상 반전 마스크의 제조공정 단면도

제 3 도는 본 발명 제 1 실시예의 위상 반전 마스크의 제조공정 단면도

제 4 도는 본 발명 제 2 실시예의 위상 반전 마스크의 제조공정 단면도

제 5 도는 본 발명 제 3 실시예의 위상 반전 마스크의 제조공정 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 투명 기판 2 : 크롬

3 : 위상 반전층 4 : 감광막

Claims (3)

1. 투명 기판위에 차광층과 위상 반전층 및 감광막을 차례로 형성하고 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하는 단계,

   상기 패터닝된 감광막을 마스크로 하여 상기 위상 반전층과 차광층을 일정깊이 제거하여 상기 차광층의 일부분을 남기는 단계,

   상기 남아 있는 차광층을 제거하여 상기 투명 기판을 노출시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   차광층의 두께는 약 500 ~ 3000Å으로 하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   차광층을 제거시 약 70% ~ 90%는 건식 식각으로 제거하고 약 30% ~ 10%는 등방성 습식 식각으로 제거하는 것으로 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.