KR100771531B1 - 위상분할 마스크 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위상 분할 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 마스크를 1/4등분하여 메트릭스 분할 노광을 실시하여 분할된 마스크 이용한 웨이퍼 패턴의 CD(Critical Dimension)과 마스크 상의 CD(Critical Dimension)를 비교하여 위상 반전에 대한 정확한 스펙과 웨이퍼 상의 최적의 초점거리와 에너지 마진을 찾아 웨이퍼의 불량을 방지함으로써 손실을 최소화하여 반도체 소자의 수율을 향상 시킬수 있는 이점이 있다.
위상반전, 분할, 몰디브덴 실리사이드
Description
도1a 내지 도1d는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도2a 내지 도6c는 본 발명에 의한 위상 분할 마스크 제조 방법을 나타낸 도면들이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 쿼츠 20 : MoSiN
30 : 크롬 40 : 레지스트
본 발명은 위상 분할 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 마스크를 1/4등분하여 메트릭스 분할 노광을 실시하여 분할된 마스크 이용한 웨이퍼 패턴의 CD(Critical Dimension)과 마스크 상의 CD(Critical Dimension)를 비교하여 위상 반전에 대한 정확한 스펙과 웨이퍼 상의 최적의 초점거리와 에너지 마진을 찾아 웨이퍼의 불량을 방지함으로써 손실을 최소화하여 반도체 소자의 수율을 향상 시킬수 있는 위상 분할 마스크 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자 제조공정에서 많이 사용되는 포토리소그래피(Photolithography) 공정은 반도체 소자를 만들고자하는 모양으로 광을 투과시키는 부분과 광을 차단시키는 부분으로 나누어진 포토 마스크를 많이 사용하였다.
즉, 일반 포토 마스크는 차광패턴과 투광패턴으로 구성되어 선택적인 노광을 할 수 있도록 되어 있다.
그러나 패턴밀도의 증가에 따라 광의 회절현상(Diffraction Phenomenon)이 발생하여 해상도 향상에 제한이 있었다.
그러므로, 위상반전 마스크(Phase Shifting Mask)를 이용하여 해상도를 증가시키는 공정이 다방면으로 연구되고 있다.
위상반전 마스크를 이용하는 기술은 빛을 그대로 투과시키는 투광영역과 빛을 180°반전시켜 투과시키는 반전 투광영역을 조합하여 사용하는 기술로써 차광패턴과 투광영역 사이에서 해상도가 감소하는 것을 방지한 것이다.
그리고 이와 같은 마스크들은 마스크 제조기술의 발달로 광의 위상차를 응용한 변형 마스크들이 등장하여 광학 해상한계를 늘려 놓았다.
위상반전 마스크는 레벤슨(Levenson)의 위상반전 마스크(Alternate Type Phase-shifting Mask)를 시작으로, 니타야마(Nitayama) 등이 콘택홀의 해상한계를 향상시키기 위해 제안한 림(RIM)형 위상반전 마스크가 출현하였다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 종래 위상반전 마스크에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1d는 종래 일 위상반전 마스크의 제조공정을 보여주는 단면도들로서 얼터네이트 타입(Alternate Type) 위상반전 마스크이다.
얼터네이트 타입 위상반전 마스크를 간단히 설명하면 차광패턴을 사이에 둔 두개의 투광패턴이 있을 경우 두 투광 패턴을 통과한 광의 진폭(Amplitude)이 반대인 위상반전 마스크이다.
도 1a에 나타낸 바와 같이 투광성 기판(10)상에 에치스토퍼(etch-stopper)층 (12) 및 크롬층(13)을 완벽한 차광효과를 얻기 위해 일정 두께 이상으로 두껍게 형성한다.
도 1b에 나타낸 바와 같이 상기 크롬층(13)상에 레지스트(14)를 증착하고 전자빔 조사 및 현상공정으로 레지스트(14)를 패터닝한 다음 패턴닝된 레지스트(14)를 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 크롬층(13)을 선택적으로 식각하여 복수개의 오프닝영역(15)을 갖는 크롬 패턴(16)으로 형성한다.
도 1c에 나타낸 바와 같이, 상기 크롬 패턴(16)을 포함한 전면에 위상반전층(17)을 형성한다.
도 1d에 나타낸 바와 같이, 상기 위상반전층(17)을 선택적으로 제거하여 오프닝영역(15)상에 교대로(Alternate) 형성한다.
이와 같은 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법에 의하면 위상에 대한 정확한 수치 및 위상차에 의한 웨이퍼의 영향을 알 수 없는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 위상 분할 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 마스크를 1/4등분하여 메트릭스 분할 노광을 실시하여 분할된 마스크 이용한 웨이퍼 패턴의 CD(Critical Dimension)과 마스크 상의 CD(Critical Dimension)를 비교하여 위상 반전에 대한 정확한 스펙과 웨이퍼 상의 최적의 초점거리와 에너지 마진을 찾아 웨이퍼의 불량을 방지함으로써 손실을 최소화하여 반도체 소자의 수율을 향상 시킬수 있는 위상 분할 마스크 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 위상반전 마스크 제조 방법에 있어서, 쿼츠 상부에 MOSiN막과 크롬층 및 레지스트를 차례로 형성한 후 노광하여 현상하는 단계와, 상기 레지스트를 마스크로 크롬층을 식각한 후 레지스트를 제거하는 단계와, 마스크를 1/4 등분하여 레지스트를 코팅하고 제 1 영역만을 노광하는 단계와, 상기 제 1 영역의 크롬을 제거한후 레지스트를 모두 제거하고 SCI 혼합액을 이용해 세정하여 제 1 영역을 오픈 시기는 단계와, 상기 제 1 영역이 오픈 된 결과물에 레지스트를 코팅한 후 제 2 영역의 레지스트를 제거하는 단계와, 상기 제 2 영역의 크롬을 제거한 후 남은 레지스트를 모두 제거하고 SC1 혼합 용액을 이용해 세정하여 제 1 영역과 제 2 영역을 오픈 시키는 단계와, 상기 제 1, 제 2 영역이 오픈된 결과물에 레지스트를 코팅한 후 제 3 레지스트를 제거 한 후 제 3 영역의 크롬을 제거하는 단계와, 상기 제3 영역의 크롬 제거후 남은 레지스트를 모두 제거하고 SC1혼합 용액을 이용해 세정하여 제1, 제2, 제3 영역을 오픈시키는 단계와, 상기 제 1, 제 2, 제 3 영역이 오픈된 결과물의 제4 영역의 크롬을 제거하고 SC1 혼합 용액을 이용해 세정하여 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 영역을 모두 오픈시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
이때, 상기 제 1 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=17㎖:35㎖:88㎖ 비율의 SC1혼합액을 65℃ 조건에서 150초 동안 세정하고, 상기 제 1, 제 2 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=17㎖:35㎖:88㎖ 비율의 SC1혼합액을 65℃ 조건에서 100초 동안 세정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1, 제 2, 제 3 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=17㎖:35㎖:88㎖ 비율의 SC1혼합액을 65℃ 조건에서 50초 동안 세정하고, 상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=138:1:1 비율의 SC1혼합액을 30℃ 조건에서 300초 동안 세정하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것 이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.
도2a 내지 도2c는 본 발명에 의한 마스크 제조 공정중 1차 노광 공정을 나타낸 도면이다.
도2a에 도시된 바와 같이 쿼츠(10) 상부에 MOSiN막(20)과 크롬층(30) 및 레지스트(40)를 차례로 형성한 후 노광하여 현상하고 이어서 도2b에 도시된 바와 같이 레지스트(40)를 마스크로 크롬층(30)을 식각한 후 레지스트를 제거한다.
도3a 내지 도3e는 (가) 영역을 오픈 시키는 단계를 나타낸 도면이다.
도3a에 도시된 바와 같이 도2b와 같이 형성된 기판 상부에 레지스트(40)를 코팅하여 도2c와 같이 (가), (나), (다), (라) 영역 모두 오픈되지 않도록 한다.
이어서 도3b에 도시된 바와 같이 (가) 영역만을 EX3 스테퍼를 이용하여 노광한다.
이어서 도3b에 도시된 바와 같이 (가) 영역만을 EX3 스테퍼를 이용하여 노광한다.
이어서 도3c에 도시된 바와 같이 (가)영역의 크롬(30)을 제거한후 도3d에 도시된 바와 같이 레지스트(40)를 모두 제거하고 DI워터 : H2O2 : NH4OH를 17㎖:35㎖:88㎖의 비율로 65℃ 조건에서 150sec 동안 세정하여 도3e와 같이 (가) 영역만을 오픈시킨다.
도4a 내지 도4e는 (나)영역을 오픈 시키는 단계를 나타낸 도면이다.
도4a에 도시된 바와 같이 도3d에 형성된 결과물에 레지스트(40)를 코팅한 후 도4b에 도시된 바와 같이 (가), (나) 영역의 레지스트(40)를 제거한다.
이어서 도4c에 도시된 바와 같이 (나) 영역의 크롬을 제거하고 도4d에 도시된 바와 같이 남은 레지스트(40)를 모두 제거하고 DI워터 : H2O2 : NH4OH를 17㎖:35㎖:88㎖의 비율로 65℃ 조건에서 100sec 동안 세정하여 도4e와 같이 (가)(나) 영역을 오픈시킨다.
이때 (가) 영역은 150초+100초 동안 세정되므로 (나)영역 보다 위상 변화가 크게 되고 (다), (라) 영역은 위상변화가 없다.
도5a 내지 도5e는 (가)(나)(다)영역을 오픈 시키는 단계를 나타낸 도면이다.
도5a에 도시된 바와 같이 상기 도4d에 형성된 결과물 상에 레지스트를 코팅한 후 도5b에 도시된 바와 같이 (다) 영역의 레지스트를 제거한다.
이어서 도5c에 도시된 바와 같이 (다) 영역의 크롬을 제거한후 도5d에 도시된 바와 같이 남은 레지스트를 제어하고 DI워터 : H2O2 : NH4OH를 17㎖:35㎖:88㎖의 비율로 65℃ 조건에서 50sec 동안 세정하여 도5e와 같이 (가)(나)(다) 영역을 오픈시킨다.
이때 (가) 영역은 150초+100초+50초, (나)영역은 100초+50초, (다) 영역은 50초동안 세정되므로 각각의 영역의 위상이 다를 것이다.
도6a 내지 도6c는 (가)(나)(다)(라)영역을 모두 오픈 시키는 단계를 나타낸 도면이다.
도6a에 나타난 결과물을 도6b에 도시된 마와 같이 (라) 영역의 크롬을 제거하고 DI워터 : H2O2 : NH4OH를 138:1:1의 비율로 30℃ 조건에서 300sec 동안 세정하여 도6c와 같이 (가)(나)(다)(라) 영역을 모두 오픈시킨 후 분할된 마스크의 CD(Critical Dimension)와 메인 패턴의 CD(Critical Dimension)를 비교하여 초점거리 마진이나 에너지 마진을 비교하여 마스크의 위상에 대한 스펙을 정한다.
이때 각각의 영역 모두 세정 시간이 차이가 나기 때문에 위상이 일정간격으로 분할된다.
이와 같이 본 발명은 위상 분할 마스크를 제작하여 이를 이용하여 위상 반전에 대한 정확한 스펙과 웨이퍼상의 최대 초점거리 마진이나 에너지 마진을 찾아 웨이퍼의 불량을 방지할 수 있도록 한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 위상 분할 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 마스크를 1/4등분하여 메트릭스 분할 노광을 실시하여 분할된 마스크 이용한 웨이퍼 패턴의 CD(Critical Dimension)과 마스크 상의 CD(Critical Dimension)를 비교하여 위상 반전에 대한 정확한 스펙과 웨이퍼 상의 최적의 초점거리와 에너지 마진을 찾아 웨이퍼의 불량을 방지함으로써 손실을 최소화하여 반도체 소자의 수율을 향상 시킬수 있는 이점이 있다.
Claims (5)
- 쿼츠 상부에 MOSiN막과 크롬층 및 레지스트를 차례로 형성한 후 노광하여 현상하는 단계와,상기 레지스트를 마스크로 크롬층을 식각한 후 레지스트를 제거하는 단계와,마스크를 1/4 등분하여 레지스트를 코팅하고 제 1 영역만을 노광하는 단계와,상기 제 1 영역의 크롬을 제거한후 레지스트를 모두 제거하고 SC1 혼합액을 이용해 세정하여 제 1 영역을 오픈 시기는 단계와,상기 제 1 영역이 오픈 된 결과물에 레지스트를 코팅한 후 제 2 영역의 레지스트를 제거하는 단계와,상기 제 2 영역의 크롬을 제거한 후 남은 레지스트를 모두 제거하고 SC1 혼합 용액을 이용해 세정하여 제 1 영역과 제 2 영역을 오픈 시키는 단계와,상기 제 1, 제 2 영역이 오픈된 결과물에 레지스트를 코팅한 후 제 3 레지스트를 제거 한 후 제 3 영역의 크롬을 제거하는 단계와,상기 제3 영역의 크롬 제거후 남은 레지스트를 모두 제거하고 SC1혼합 용액을 이용해 세정하여 제1, 제2, 제3 영역을 오픈시키는 단계와,상기 제 1, 제 2, 제 3 영역이 오픈된 결과물의 제4 영역의 크롬을 제거하고 SC1 혼합 용액을 이용해 세정하여 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 영역을 모두 오픈시키는 단계,를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 분할 마스크의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=17㎖:35㎖:88㎖ 비율의 SC1혼합액을 65℃ 조건에서 150초 동안 세정하는 것을 특징으로 하는 위상 분할 마스크 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=17㎖:35㎖:88㎖ 비율의 SC1혼합액을 65℃ 조건에서 100초 동안 세정하는 것을 특징으로 하는 위상 분할 마스크 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=17㎖:35㎖:88㎖ 비율의 SC1혼합액을 65℃ 조건에서 50초 동안 세정하는 것을 특징으로 하는 위상 분할 마스크 제조 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=138:1:1 비율의 SC1혼합액을 30℃ 조건에서 300초 동안 세정하는 것을 특징으로 하는 위상 분할 마스크 제조 방법.
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