KR100487537B1 - 포토마스크 제조방법 - Google Patents
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Abstract
포토마스크 제조방법을 제공한다. 이 방법은 투명기판 상에 차광막(opaque layer) 및 마스크막을 형성하고, 마스크막 및 차광막을 차례로 식각하여 차광 패턴(opaque pattern) 및 마스크 패턴을 형성하고, 마스크 패턴을 제거한다. 차광패턴 및 마스크 패턴을 형성한 후 차광패턴의 치수를 측정한다. 이 때, 차광 패턴의 치수가 기준값보다 작을 경우 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 차광패턴을 추가적으로 식각함으로써, 차광패턴의 치수를 정확하게 제어할 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조공정에 사용되는 포토마스크 제조방법에 관한 것이다.
반도체 제조공정에서, 사진식각공정(photo lithograph process)은 포토레지스트막을 반도체 기판 상에 증착하고, 포토마스크에 형성된 패턴을 상기 포토레지스트막에 전사하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 반도체 제조공정에 사용되는 포토마스크는 투명기판 상에 크롬계열의 불투명 물질이 형성된 포토마스크 블랭크를 사용하여 상기 크롬계열의 불투명 물질을 식각하여 차광패턴을 형성한 것을 사용하고 있다. 최근에는 분해능 및 콘트라스트를 향상시키기 위하여 차광막 사이에 위상쉬프트막이 더 형성된 위상쉬프트 마스크(phase shift mask) 및 패턴에 미세한 홀이 형성된 하프톤마스크(half tone mask)등이 사용되고 있다. 반도체 제조공정에서 상기 차광 패턴이 전사되어 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴이 형성되기 때문에 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 상기 차광패턴의 치수(dimension)는 정밀하게 제어되어야 한다.
도 1 내지 도 3은 종래의 위상쉬프트 마스크 제조방법을 나타낸 공정단면도들이다.
도 1을 참조하면, 투명기판(10) 상에 위상 쉬프트막(12) 및 차광막(14)이 차례로 형성된 마스크 블랭크 상에 포토레지스트막 패턴(18)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(18)을 식각마스크로 사용하여 상기 차광막(14)을 패터닝하여 차광 패턴(14a)을 형성한다. 위상쉬프트 마스크의 경우, 상기 마스크 블랭크에 위상쉬프트막(12)이 형성되지만 바이너리 마스크의 경우에는 상기 위상쉬프트막(12)이 형성되지 않고, 하프톤 마스크의 경우 상기 위상쉬프트막(12) 또는 상기 차광막(14)에 미세홀들이 형성된 막일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 차광패턴(14a)이 정확도를 검사하기 위하여 상기 차광패턴(14a)의 치수(dimension; L1)를 측정한다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴(18)을 제거하고, 상기 차광패턴(14a)을 식각마스크로 사용하여 상기 위상 쉬프트막(12)을 식각하여 위상 쉬프트 패턴(12a)을 형성한다. 통상적으로, 포토마스크를 제조함에 있어서, 포토레지스트 패턴을 제거하지 않고 차광패턴의 치수를 측정하고, 차광패턴의 치수가 기준값보다 작을 경우, 추가 식각공정을 수행하여 차광패턴의 치수를 기준값에 근접시킨다. 그러나, 도시된 것과 같이, 상기 차광패턴(14a)의 치수(L1)를 측정하는 단계에서 상기 차광패턴(14a)의 측벽에 탄소계열의 중합체(polymer; 20)가 형성되어 상기 차광패턴의 치수를 정확하게 측정할 수 없는 문제가 있다. 상기 포토레지스트 패턴(18)을 제거한 후 상기 차광패턴(14a)의 치수를 측정할 수도 있지만, 이 경우, 상기 차광패턴(14a)의 치수가 기준값과 다를 경우 이를 보정할 수 없기 때문에 상기 차광패턴의 치수는 포토레지스트 패턴이 형성된 상태에서 측정할 수 밖에 없다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 포토마스크를 제조함에 있어서, 차광패턴의 정확한 치수를 측정할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 차광패턴의 치수가 기준값과 다를 경우, 차광패턴의 치수를 보정할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은 차광막과 식각선택비를 가지는 마스크막을 포함하는 포토마스크의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 투명기판 상에 차광막(opaque layer) 및 마스크막을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 마스크막 및 상기 차광막을 차례로 식각하여 차광 패턴(opaque pattern) 및 마스크 패턴을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 제거한다. 본 발명에서, 상기 차광패턴 및 상기 마스크 패턴을 형성한 후 상기 차광패턴의 치수를 측정한다. 이 때, 상기 차광 패턴의 치수가 기준값보다 작을 경우 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 차광패턴을 추가적으로 식각함으로써, 상기 차광패턴의 치수를 정확하게 제어할 수 있다.
본 발명은 위상쉬프트 마스크의 제조방법에 적용할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 위상쉬프트 마스크의 제조방법은 투명기판 상에 위상 쉬프트막(phase shift layer), 차광막(opaque layer) 및 마스크막을 형성하고, 상기 마스크막 및 상기 차광막을 차례로 식각하여 차광 패턴(opaque pattern) 및 마스크 패턴을 형성하는 것을 포함한다. 상기 마스크 패턴을 제거하고, 상기 위상 쉬프트막을 식각하여 위상 쉬프트 패턴을 형성한다. 상기 차광 패턴을 형성하고 상기 차광패턴의 수치를 측정한다. 상기 차광패턴의 수치가 기준값보다 작을 때 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 차광패턴의 측벽을 추가 식각함으로써 상기 차광패턴의 치수를 정확하게 제어할 수 있다. 또한, 상기 마스크막은 상기 위상쉬프트막과 동일한 물질로 형성함으로써, 상기 위상쉬프트막을 식각하는 동안 제거할 수도 있다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토마스크 제조방법을 나타낸 공정단면도들이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 포토마스크 제조방법은, 투명기판(50) 상에 위상쉬프트막(52), 차광막(54) 및 마스크막(56)이 차례로 적층된 마스크블랭크를 준비하고, 상기 마스크 블랭크 상에 포토레지스트 패턴(58)을 형성한다. 도시된 마스크 블랭크는 하프톤 위상쉬프트마스크를 포함하는 위상쉬프트 마스크를 위한 것이다. 본 발명은 상기 위상쉬프트막(52)을 포함하지 않는 마스크 블랭크를 사용할 수도 있다.
상기 위상쉬프트막(52)은 몰리브덴실리사이드 산 질화막(MOSiON) 또는 몰리브덴실리사이드 산화막(MOSiO)를 사용하여 형성할 수 있고, 상기 차광막(54)은 크롬계열의 막으로 형성할 수 있다.
상기 마스크막(56)은 상기 차광막과 식각선택비를 가지는 물질막으로서, 상기 위상쉬프트막(52)과 동일한 물질 또는 실리콘산화막으로 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(58)을 식각마스크로 사용하여 상기 마스크막(56) 및 상기 차광막(54)을 식각하여 상기 위상쉬프트층(52) 상에 적층된 차광패턴(54a) 및 마스크 패턴(56a)을 형성한다. 이 때, 상기 마스크막(54) 및 상기 차광막(56)은 습식식각 또는 건식식각을 사용하여 형성할 수 있고, 정밀한 패턴형성이 필요할 때는 건식식각을 사용하여 상기 차광막(56) 및 상기 마스크막(56)을 식각하는 것이 바람직하다. 본 발명에서, 상기 포토레지스트 패턴(58)을 식각마스크로 사용하여 상기 마스크막(56)을 식각하여 마스크 패턴(56a)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(58)을 제거한 후 상기 마스크 패턴(56a)을 식각마스크로 사용하여 상기 차광막(54)을 식각하여 차광막 패턴(54a)을 형성할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이 방법에 제한되지 않고, 상기 포토레지스트 패턴(58)을 식각마스크로 사용하여 상기 마스크막(56) 및 상기 차광막(54)을 순차적으로 식각한 후, 상기 포토레지스트 패턴(58)을 제거할 수도 있다.
상기 차광패턴(54a)의 정확도를 측정하기 위하여 상기 차광패턴(54a)의 치수(L3)를 측정한다. 종래기술과 달리 본 발명은 포토레지스트 패턴을 제거한 후 차광패턴의 치수를 측정하기 때문에 차광패턴의 치수를 정확하게 측정할 수 있다. 이 때, 상기 차광패턴(54a)의 치수가 기준값보다 작을 경우, 종래에는 차광패턴의 치수를 보정할 수 있는 추가공정이 어려웠으나, 본 발명은 상기 마스크 패턴(56a)이 상기 차광패턴(54a) 상에 형성되어 있기때문에 상기 마스크 패턴(56a)을 식각마스크로 사용하여 상기 차광패턴(54a)의 측벽을 더 식각할 수 있다. 이 때, 식각시간에 대한 치수의 변화의 상관관계를 미리 설정한 후, 상기 상관관계를 고려하여 상기 차광패턴(54a)의 추가식각 시간을 결정할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 마스크 패턴(56a)을 식각마스크로 사용하여 상기 차광패턴(54a)을 식각하여 축소된 차광패턴(54b)을 형성한다. 상기 차광패턴(54a)의 측벽을 소정의 시간동안 식각함으로써, 상기 축소된 차광패턴의 치수(L4)를 기준값에 근접시킬 수 있다. 상기 차광막(54) 및 상기 차광패턴(54a)은 염소계열의 식각가스를 사용하여 식각할 수 있고, 플라즈마 파워 및 가스압력을 조절함으로써 최상의 프로파일을 얻을 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 마스크 패턴(56a)을 제거하고, 상기 축소된 차광패턴(54b)을 식각마스크로 사용하여 상기 위상 쉬프트막(52)을 식각하여 상기 축소된 차광패턴(54b) 하부에 배치된 위상쉬프트 패턴(52a)을 형성한다.
위상쉬프트 마스크를 제조할 경우, 상기 위상쉬프트막(52)을 포함하는 마스크 블랭크를 사용하고, 차광패턴을 형성한 후 위상쉬프트 패턴을 형성하는 공정이 필요하지만, 바이너리 마스크를 제조할 경우, 마스크블랭크는 위상쉬프트막을 포함하지 않고, 투명기판 상에 형성된 차광패턴을 식각한 후, 상기 마스크막을 제거함으로써 포토마스크를 제조할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 포토마스크의 제조방법을 나타낸 공정단면도들이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시에에 따른 포토마스크의 제조방법은 투명기판(50) 상에 위상쉬프트막(52), 차광막(54) 및 마스크막(66)이 형성된 마스크 블랭크를 준비하는 것을 포함한다. 위상쉬프트 마스크가 아닌, 바이너리 마스크를 형성할 경우, 상기 마스크 블랭크는 상기 위상쉬프트막(52)을 포함하지 않는다. 제1 실시예와 달리, 제2 실시예에서 상기 마스크막(66)은 상기 위상쉬프트막(52)보다 얇게 형성한다. 상기 마스크막(66) 상에 포토레지스트 패턴(58)을 형성한다.
도 9를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(58)을 식각마스크로 사용하여 상기 마스크막(66) 및 상기 차광막(54)을 식각하여 마스크 패턴(66a) 및 차광패턴(54a)을 형성한다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴(58)을 제거한다. 상기 차광패턴(54a)은 상기 포토레지스트 패턴(58)을 식각마스크로 사용하여 상기 마스크 패턴(66a)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴(58)을 제거한 후 상기 마스크 패턴(66a)을 식각마스크로 사용하여 상기 차광막(54)을 식각함으로써 형성할 수도 있다.
상기 차광패턴(54a)을 형성한 후 상기 차광패턴(54a)의 치수(L5)를 측정한다. 종래에는 상기 차광패턴의 치수가 기준값보다 작을 경우 추가식각공정을 실시하기 위하여 포토레지스트 패턴을 제거하기 전에 치수를 측정하였다. 그러나, 본 발명에서는 상기 마스크 패턴(66a)을 식각마스크로 사용하여 상기 차광패턴(54a)을 더 식각할 수 있기 때문에 상기 포토레지스트 패턴(58)을 제거한 후 상기 차광패턴의 치수(54a)를 측정한다. 따라서, 식각공정시 발생한 폴리머의 영향을 받지 않고, 정확하게 차광패턴의 치수를 측정할 수 있다.
도 10을 참조하면, 상기 차광패턴(54a)의 측정된 치수(L5)가 기준값보다 작을 경우, 상기 마스크 패턴(66a)을 식각마스크로 사용하여 상기 차광패턴(54a)의 측벽을 더 식각하여 축소된 차광패턴(54b)을 형성한다. 이때도 제1 실시예와 마찬가지로, 미리설정된 식각시간에 대한 치수변화의 상관관계를 고려하여 추가식각시간을 결정함으로써, 차광패턴의 치수(L6)를 기준값에 근접시킬 수 있다.
계속해서, 상기 마스크 패턴(66a)을 제거하고, 상기 차광패턴(54a, 54b)를 식각마스크로 사용하여 상기 위상쉬프트막(52)를 식각하여 위상쉬프트 패턴을 형성한다. 본 발명의 제2 실시예에서, 상기 마스크막(66)은 상기 위상쉬프트막(52)와 같은 물질로 형성할 경우, 상기 마스크 패턴(66a)이 충분히 얇기 때문에 상기 위상쉬프트막(52)를 식각하는 동안 상기 마스크 패턴(66a)를 제거할 수 있다. 또한, 차광패턴(54a)를 형성할 때, 얇은 마스크 패턴(66a)를 식각마스크로 사용하기 때문에 더욱 더 용이하게 상기 차광패턴(54a)의 치수를 제어할 수 있다.
상술한 것과 같이 본 발명에 따르면, 포토레지스트 패턴을 제거한 후 차광패턴의 치수를 측정하기 때문에 폴리머에 의한 치수측정의 오차가 발생하지 않는다. 또한, 차광패턴과 식각선택비를 갖는 마스크패턴이 상기 차광패턴 상에 형성되기 때문에 차광패턴의 치수가 기준값과 다를 경우, 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 차광패턴의 측벽을 식각함으로써 차광패턴의 치수를 기준값에 근접시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 종래의 포토마스크 제조방법을 나타낸 공정단면도들이다.
도 4 내지 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 포토마스크 제조방법을 나타낸 공정단면도들이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 2 실시예에 따른 포토마스크 제조방법을 나타낸 공정단면도들이다.
Claims (13)
- 투명기판 상에 차광막(opaque layer) 및 마스크막을 형성하는 단계;상기 마스크막 및 상기 차광막을 차례로 식각하여 차광 패턴(opaque pattern) 및 마스크 패턴을 형성하는 단계;상기 차광 패턴의 치수(dimension)를 측정하는 단계;상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 차광 패턴의 측벽을 식각하여 차광 패턴의 치수를 보정하는 단계; 및상기 마스크 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 마스크막은 상기 차광막과 식각선택비를 가지는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 차광패턴 및 상기 마스크패턴을 형성하는 단계는,상기 마스크막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 마스크막을 식각하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및상기 마스크막을 식각마스크로 사용하여 상기 차광막을 식각하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 차광패턴 및 상기 마스크패턴을 형성하는 단계는,상기 마스크막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 마스크막 및 상기 차광막을 식각하는 단계; 및상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 차광 패턴의 치수를 보정하는 단계에서,상기 차광 패턴의 치수를 기준값과 비교하여 상기 차광 패턴의 치수가 기준값보다 작을 때, 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 차광 패턴의 측벽을 식각 하여 축소된 차광패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
- 투명기판 상에 위상 쉬프트막(phase shift layer), 차광막(opaque layer) 및 마스크막을 형성하는 단계;상기 마스크막 및 상기 차광막을 차례로 식각하여 차광 패턴(opaque pattern) 및 마스크 패턴을 형성하는 단계;상기 차광 패턴의 치수(dimension)를 측정하는 단계;상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 차광 패턴의 측벽을 식각하여 차광 패턴의 치수를 보정하는 단계;상기 마스크 패턴을 제거하는 단계; 및상기 차광 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 위상 쉬프트막을 식각하여 위상 쉬프트 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조방법.
- 제6 항에 있어서,상기 마스크막 및 상기 위상 쉬프트막은 상기 차광막과 식각선택비를 가지는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
- 제6 항에 있어서,상기 마스크막은 상기 위상 쉬프트막과 동일한 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
- 제8 항에 있어서,상기 마스크막을 제거함과 동시에 상기 차광 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 위상 쉬프트막을 식각하여 상기 위상 쉬프트 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
- 제8 항에 있어서,상기 마스크막은 상기 위상쉬프트막보다 얇게 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
- 제6 항에 있어서,상기 차광패턴 및 상기 마스크패턴을 형성하는 단계는,상기 마스크막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 마스크막을 식각하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및상기 마스크막을 식각마스크로 사용하여 상기 차광막을 식각하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조방법.
- 제6 항에 있어서,상기 차광패턴 및 상기 마스크패턴을 형성하는 단계는,상기 마스크막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 마스크막 및 상기 차광막을 식각하는 단계; 및상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조방법.
- 제6 항에 있어서,상기 차광 패턴의 치수를 보정하는 단계에서,상기 차광 패턴의 치수를 기준값과 비교하여 상기 차광 패턴의 치수가 기준값보다 작을 때, 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 차광 패턴의 측벽을 식각 하여 축소된 차광패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조방법.
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2003
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| US20040038136A1 (en) | 2004-02-26 |
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