KR100476879B1 - 마스크 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상도를 증가시키고 사이드 로브 현상을 방지하는 마스크 형성 방법에 관한 것으로, 마스크 기판 상에 4% 이하의 투과율을 갖는 MoSiON 계열의 물질을 사용하여 콘택 영역을 갖는 마스크막 패턴을 형성한다. 상기 마스크막 패턴을 포함하여 마스크 기판을 황산 등의 케미컬에 노출시킨다. 상기 케미컬 노출 공정에 의해 상기 콘택 영역에 인접한 마스크막 패턴이 일부가 그 나머지 부분에 대해 상대적으로 더 높은 투과율을 갖게 된다. 이와 같은 장치의 제조 방법에 의해서, 콘택 영역에 인접한 마스크막 패턴의 일부는 6 - 10%의 투과율을 갖도록 함으로써 PSM 효과에 의해 해상도를 증가시킬 수 있고, 그 나머지 부분은 4% 이하의 투과율을 갖도록 함으로써 기판 노광 후 발생되는 사이드 로브를 방지할 수 있다.

Description

마스크 형성 방법{A METHOD OF FORMING MASK}

본 발명은 마스크 형성 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 다양한 투과율을 갖고 위상 조절이 가능한 마스크 형성 방법에 관한 것이다.

반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 포토리소그라피(photolithography)의 중요성과 역할이 점점 증가되고 있다.

그 중에서도 해상도(resolution)를 증가시키고, 포커스 깊이(Depth Of Focus; DOF)의 마진(margin)을 얻기 위해 페이스 쉬프트 마스크(phase shift mask; 이하 'PSM'이라 함)라는 특수한 마스크가 사용되고 있다.

상기 PSM 중에서도 콘택층에 널리 사용되고 있는 하프 톤(half tone) PSM의 경우, 웨이퍼(wafer)에 적용되어 가장 큰 효과를 얻기 위해 페이스와 투과율(transmittance)을 각 디자인 룰(design rule) 및 콘택 크기(contact size)에 따라 다르게 제작하여 사용하고 있다.

그러나, 하프 톤 영역에서 콘택과 콘택 사이에 해당되는 부분의 투과율이 4 - 10%의 비교적 높은 범위를 갖기 때문에 웨이퍼 상에서 원하지 않는 부위의 포토레지스트막이 손실되는 현상인 사이드 로브(side lobe)가 발생된다.

상기 사이드 로브에 의해 포토레지스트 두께가 얇아져서 후속 식각 공정에서 차폐막 역할을 제대로 수행하지 못하는 문제점이 발생된다.

이에 따라, 적절하게 투과율을 조절하거나, 넓은 영역에 크롬 등의 차광막 등을 남기는 방법 등이 사용되고 있다.

그러나, 이러한 방법들은 프로세스가 복잡하거나, 또는 마스크 기판 상에 마스크막 패턴을 형성한 후 디펙트(defect) 검사를 수행함에 있어서 그 투과율에 의해 검사가 제대로 수행되지 않는 문제점을 갖는다.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 다양한 투과율을 갖고, 또한 부위별로 서로 다른 투과율을 갖는 PSM을 형성할 수 있는 마스크 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 PSM 효과에 의해 해상도를 증가시킬 수 있고, 동시에 기판 노광 후 사이드 로브를 방지할 수 있는 마스크 형성 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 마스크막 패턴의 디펙트 검사에 있어서, 노멀 바이너리 마스크와 동일하게 검사가 가능한 고품질의 마스크를 형성할 수 있는 마스크 형성 방법을 제공함에 있다.

(구성)

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 마스크 형성 방법은, 마스크 기판 상에 4% 이하의 투과율을 갖는 MoSiON 계열의 물질을 사용하여 마스크막을 형성한다. 상기 마스크막을 식각하여 콘택 영역을 갖도록 마스크막 패턴을 형성한다. 상기 마스크막 패턴을 포함하여 마스크 기판을 케미컬에 노출시킨다. 상기 마스크 기판의 케미컬 노출 공정에 의해 상기 콘택 영역에 인접한 마스크막 패턴의 일부가 그 나머지 부분에 대해 상대적으로 더 높은 투과율을 갖는다.

이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 케미컬은 황산 용액 등과 같이 상기 마스크막 패턴으로부터 Mo 성분을 유출시키는 케미컬 이다.

이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 콘택 영역에 인접한 마스크막 패턴의 일부의 투과율은 6 - 10 % 범위를 갖고, 그 나머지 부분의 투과율은 4% 이하이다.

이 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 마스크 형성 방법은, 상기 케미컬 노출 공정을 수행하기 전에 디펙트 검사 및 리페어 공정을 수행하는 단계를 더 포함한다.

(작용)

본 발명에 의한 마스크 형성 방법은 콘택 영역에 인접한 마스크막 패턴의 일부의 투과율과 마스크막 패턴의 나머지 부분의 투과율을 다르게 형성함으로써 해상도를 향상시키고, 기판 노광 후 발생되는 사이드 로브를 방지한다.

(실시예)

도 1d를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신규한 마스크 형성 방법은, 마스크 기판 상에 4% 이하의 투과율을 갖는 MoSiON 계열의 물질을 사용하여 콘택 영역을 갖는 마스크막 패턴을 형성한다. 상기 마스크막 패턴을 포함하여 마스크 기판을 황산 등의 케미컬에 노출시킨다. 상기 케미컬 노출 공정에 의해 상기 콘택 영역에 인접한 마스크막 패턴이 일부가 그 나머지 부분에 대해 상대적으로 더 높은 투과율을 갖게 된다. 이와 같은 장치의 제조 방법에 의해서, 콘택 영역에 인접한 마스크막 패턴의 일부는 6 - 10%의 투과율을 갖도록 함으로써 PSM 효과에 의해 해상도를 증가시킬 수 있고, 그 나머지 부분은 4% 이하의 투과율을 갖도록 함으로써 기판 노광 후 발생되는 사이드 로브를 방지할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 형성 방법을 차례로 보여주는 단면도이다. 도 2는 도 1c의 평면도이고, 도 3은 도 1d의 평면도이다.

도 1a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 형성 방법은, 먼저 석영(Qz) 등의 물질로 형성된 마스크 기판(2) 상에 MoSiON 계열의 물질을 사용하여 마스크막(4)을 형성한다. 상기 마스크막(4)은 4% 이하의 투과율을 갖도록 형성된다.

상기 마스크막(4) 상에 포토레지스트막(6)을 형성한다.

도 1b에 있어서, 상기 포토레지스트막(6)을 예를 들어, 전자 빔(electron beam)으로 노광한 후, 이 분야에서 통상적으로 사용되는 현상(develop) 및 식각(etch) 공정을 수행하여 포토레지스트막 패턴(6a)을 형성한다. 상기 포토레지스트막 패턴(6a)을 마스크로 사용하여 상기 마스크막(4)을 건식 식각(dry etch)하면 도 1c 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하프 톤 PSM이 형성된다.

상기 하프 톤 PSM 형성 후, 노멀 바이너리 마스크와 동일하게 디펙트 검사 및 리페어(repair)를 수행한다.

종래의 마스크막의 경우 4 - 10 % 의 투과율을 가짐에 따라 디펙트를 검출하는 확률이 낮거나 검사가 불가능한 경우가 발생하였으나, 본 발명에서 사용되는 마스크막(4)은 4 % 이하의 투과율을 가지므로 검사 설비에서 노멀 바이너리 마스크(normal binary mask)와 동일하게 검사가 가능하게 된다.

다음, 도 1d 및 도 3에 있어서, 상기 마스크막 패턴(4a)의 투과율과 페이스를 측정하여 초기치를 설정한 후 황산(H₂SO₄) 등의 케미컬(8)을 사용하여 마스크 전체를 상기 케미컬(8)에 노출시킨다. 그러면, 상기 콘택 영역(7)에 인접한 마스크막 패턴(4a')의 일부(참조 부호 'A')의 투과율은 6 - 10% 범위를 갖게 되고, 그 나머지 부분(참조 부호 'B')의 투과율은 4% 이하가 된다.

상기 원리는 다음과 같다. 즉, 콘택 영역(7)에 인접한 마스크막 패턴(4a')의 일부(참조 부호 'A')는 그 상부 표면과 측면의 양면을 통해 Mo 이온들이 빠져나가기 때문에 상대적으로 노출 면적이 작은 마스크막 패턴(4a')의 나머지 부분(참조 부호 'B')에 비하여 투과율이 높게 된다.

실제로, 웨이퍼에 노광할 때 해상도에 기여하는 부분이 콘택 영역(7)의 양측 마스크막 패턴(4a')의 에지 부분이므로, 상대적으로 높은 투과율로 원하는 PSM 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상기 마스크막 패턴(4a')의 나머지 부분은 상대적으로 낮은 투과율을 갖기 때문에 차광막인 크롬과 동일한 효과를 얻을 수 있어 ,웨이퍼 노광후 원하지 않는 부위의 포토레지스트막이 식각되는 사이드 로브 현상을 방지하게 된다.

상기 케미컬 공정에 있어서, 그 시간 또는 온도를 조절하여 콘택 영역(7)에 인접한 마스크막 패턴(4a')의 투과율을 원하는 만큼 조절하는 것이 가능하다.

본 발명은 콘택 영역에 인접한 마스크막 패턴의 일부는 6 - 10%의 투과율을 갖도록 함으로써 PSM 효과에 의해 해상도를 증가시킬 수 있고, 그 나머지 부분은 4% 이하의 투과율을 갖도록 함으로써 기판 노광 후 발생되는 사이드 로브를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 형성 방법을 차례로 보여주는 단면도;

도 2는 도 1c의 평면도;

도 3은 도 1d의 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

2 : 마스크 기판 4 : 마스크막

6 : 포토레지스트막 4a : 마스크막 패턴

6a : 포토레지스트막 패턴 7 : 콘택 영역

Claims (4)

1. 마스크 형성 방법에 있어서,

   마스크 기판(2) 상에 4% 이하의 투과율을 갖는 MoSiON 계열의 물질을 사용하여 마스크막(4)을 형성하는 단계와;

   상기 마스크막(4)을 식각하여 콘택 영역(7)을 갖도록 마스크막 패턴(4a)을 형성하는 단계와;

   상기 마스크막 패턴(4a)을 포함하여 마스크 기판(2)을 케미컬에 노출시키는 단계를 포함하고,

   상기 마스크 기판(2)의 케미컬 노출 공정에 의해 상기 콘택 영역(7)에 인접한 마스크막 패턴(4a')의 일부(A)가 그 나머지 부분(B)에 대해 상대적으로 더 높은 투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 케미컬은 황산 용액 등과 같이 상기 마스크막 패턴(4a)으로부터 Mo 성분을 유출시키는 케미컬인 것을 특징으로 하는 마스크 형성 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 콘택 영역(7)에 인접한 마스크막 패턴(4a')의 일부(A)의 투과율은 6 - 10 % 범위를 갖고, 그 나머지 부분(B)의 투과율은 4% 이하인 것을 특징으로 하는 마스크 형성 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 마스크 형성 방법은, 상기 케미컬 노출 공정을 수행하기 전에 디펙트 검사 및 리페어 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 형성 방법.