KR100588910B1 - 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법에 관한 것으로, 마스크 상에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하는 단계; 상기 패터닝 후 스페이스 라인 또는 콘택홀을 형성하는 단계 및 상기 스페이스 라인 또는 콘택홀을 식각한 후 포토레지스트를 제거하는 단계를 더 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있고, 하프톤 위상반전 마스크의 선폭이 라인을 기준으로는 크게, 스페이스와 콘택홀을 기준으로는 작게 형성된 경우에 마스크를 재가공함으로써, 규격에 맞는 마스크를 제조하고, 선폭 보정에 의한 마스크의 불량률을 줄일 수 있는 효과가 있다.

하프톤 위상반전 마스크, 선폭, 스페이스

Description

반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법{Method for manufacturing the half tone phase shift mask of semiconductor device}

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크를 제작하기 위한 방법을 나타낸 공정 단면도이다.

도 1d는 도 1c의 평면도를 나타내는 도면이다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 마스크를 재가공하는 방법을 나타내는 공정 단면도이다.

도 2e는 도 2d의 평면도를 나타내는 도면이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 노광장치에서 기판에 노광할 경우의 시뮬레이션 결과값을 나타내는 도면이다.

본 발명은 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 하프톤 위상반전 마스크(Halftone Phase Shifter Mask, HT-PSM)의 선폭(Critical Dimension, CD)을 보정할 수 있는 하프톤 위상반전 마스크 제조 방법에 관한 것이다.

고집적 반도체 소자, 특히 64M 디램(DRAM)급 이상에서는 해상도 및 초점심도의 개선을 통한 포토(Photo) 공정마진(Margin)의 확보를 위해, 위상반전 마스크의 사용이 필요하게 되었고, 근래 기존 일반마스크에 비해 콘택층(Contact Layer)의 해상도 및 초점심도 개선효과가 가장 큰 하프톤 위상반전 마스크를 주로 채용하고 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크를 제작하기 위한 방법을 나타낸 공정 단면도이고, 도 1d는 도 1c의 평면도를 나타내는 도면이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 석영(Quartz) 재질의 투명한 마스크 기판(10) 상에 위상반전 패턴용 CrON막(12) 및 Cr막(14)을 순차적으로 형성한다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피((Photo Lithography) 공정에 의해 상기 Cr막(14)을 식각하여 필드영역(20)을 노출시키는 Cr패턴(15)을 형성한다. 따라서, 필드영역(20)은 위상반전 패턴용 CrON막(12)이 덮고 있고, 필드 영역(20)의 외곽 부분은 위상반전 패턴용 CrON막(12) 및 Cr 패턴(15)이 덮고 있다.

도 1c 및 도 1d에 도시된 바와 같이, 포토리소그래피 공정에 의해 CrON막을 식각하여 필드영역(20) 내의 위상반전 영역(미도시)을 덮는 위상반전 패턴(13)을 형성함으로써 하프톤 위상반전 마스크를 제조한다.

이 때, 상기 위상반전 패턴(13)은 위상이 180도이고, 광투과율이 6%~10%인 물질을 사용한다. 상기 위상반전 패턴(13)은 100% 광이 투과되는 부분은 웨이퍼 상에 콘택홀과 같은 스페이스 패턴을 형성하기 위한 것이다. 또한, 상기 Cr 패턴(15)은 광이 투과되지 않는 불투명막이 된다.

상기와 같은 종래 기술은 포토리소그래피 공정에서 사용하는 마스크의 패턴에 의해, 선폭은 제품의 특성을 결정하는 중요한 인자이다. 따라서, 마스크 제작시 선폭이 규격에 맞지 않으면 폐기할 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하프톤 위상반전 마스크의 선폭이 라인을 기준으로는 크게, 스페이스와 콘택홀을 기준으로는 작게 형성된 경우에 마스크를 재가공하여 규격에 맞는 마스크를 만드는 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적은 마스크 상에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하는 단계; 상기 패터닝 후 스페이스 라인 또는 콘택홀을 형성하는 단계 및 상기 스페이스 라인 또는 콘택홀을 식각한 후 포토레지스트를 제거하는 단계를 더 포함하여 이루어진 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법에 의해 달성된다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.

석영 재질의 투명한 마스크 기판 상에 위상반전 패턴용 크롬 질화막 및 크롬막을 순차적으로 형성한 후, 포토 공정에 의해 상기 크롬막을 식각하여 크롬 패턴을 형성한다. 이후, 포토 공정에 의해 크롬 질화막을 식각하여 위상반전 패턴을 형성하여 하프톤 위상반전 마스크를 완성한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 마스크를 재가공하는 방법을 나타내는 공정 단면도이고, 도 2e는 도 2d의 평면도를 나타내는 도면이다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 하프톤 위상반전 마스크의 스페이스(100)가 작게 형성된 경우에 폐기를 해야하지만, 노광장치의 분해능 이하의 콘택홀 또는 스페이스 라인을 만들어 상기 노광장치에서 스페이스(100)가 크게 형성되게 하는 것이다.

도 2b 내지 도 2e에 도시된 바와 같이, 석영 재질의 투명한 마스크 기판(110)과 HT계 물질(120)상에 포토레지스트(130)를 다시 도포하여 패터닝한다. 그러면 스페이스 라인(140) 또는 콘택홀(150)이 형성되고, 식각한 후, 포토레지스트(130)를 제거하면 된다. 상기 HT계 물질(120)은 크롬 질화막과 크롬막을 사용하고, 상기 스페이스 라인(140)의 두께는 0.03um이다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 0.60um로 만들어진 마스크에 스페이스 라인(140)을 형성하여 센터 라인에서 0.72um 떨어진 곳에 0.12um의 스페이스 패턴을 삽입한 후 노광한다. 그러면 규격에 일치한 마스크(0.68um)로 노광한 것과 같은 기판의 선폭을 0.18um으로 구현할 수 있다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 노광장치에서 기판에 노광할 경우의 시뮬레이션 결과값을 나타내는 도면이다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 노광장치에서 기판에 노광할 경우의 노광 조건은 NA=0.68, Sigma outer/inner =0.75/0.5이다.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명의 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법은 하프톤 위상반전 마스크의 선폭이 라인을 기준으로는 크게, 스페이스와 콘택홀을 기준으로는 작게 형성된 경우에 마스크를 재가공함으로써, 규격에 맞는 마스크를 제조하고, 선폭 보정에 의한 마스크의 불량률을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 마스크의 스페이스가 작게 형성된 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법에 있어서,

   상기 마스크 기판과 HT계 물질 상에 포토레지스트를 도포하여 패터닝하는 단계;

   상기 패터닝 후 스페이스 라인 또는 콘택홀을 형성하는 단계;

   상기 스페이스 라인 또는 콘택홀을 식각한 후 포토레지스트를 제거하는 단계

   를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 HT계 물질은 크롬 질화막과 크롬막을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 스페이스 라인의 두께는 0.03um인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법.

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