KR100790574B1 - 위상 반전 마스크의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

위상 반전 마스크의 제조 방법이 제공된다.

상기 위상 반전 마스크의 제조 방법은, 투명 마스크 기판 상에 위상 반전막 패턴을 형성하는 단계; 상기 투명 마스크 기판 상에 감광막을 형성하는 단계; 상기 투명 마스크 기판의 후면에서 노광하여 상기 위상 반전막 패턴 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 마스크로 위상 반전 마스크의 위상을 보정하는 단계를 포함한다.

위상 반전 마스크, 후면 노광, 위상 보정

Description

위상 반전 마스크의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD FOR PHASE SHIFT MASK}

도 1a 내지 도 1e 본 발명의 일 구현예에 따른 위상 반전 마스크의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 간략화된 도면이다.

도 2는 도 1의 위상 반전 마스크의 제조 방법에서, 도 1c의 후면 노광 공정에 의해 위상 반전막 패턴 상에 감광막 패턴이 형성된 모습을 보여주는 SEM 사진이다.

도 3a 내지 도 3c는 도 1의 위상 반전 마스크의 제조 방법에서, 위상 반전 마스크의 180°보다 큰 위상을 180°로 보정하는 다른 실시예를 나타내는 간략화된 도면이다.

본 발명은 위상 반전 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 위상 반전 마스크의 위상을 보다 쉽고 효과적으로 보정할 수 있는 위상 반전 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 각종 패턴은 포토 마스크를 사용한 노광 및 현상 공정 등을 포함하는 포토리소그래피 기술에 형성되는 것이 일반적이다. 그런데, 반도체 소자의 집적도가 증가하면서 서로 인접하는 패턴 간의 근접 효과에 의해 패턴의 해상도가 저하되는 현상이 발생하게 되었다. 따라서, 최근에는 이러한 현상을 억제하기 위해 위상 반전 마스크를 사용하고 있다.

그런데, 이러한 위상 반전 마스크의 제조 과정 중에, 여러 가지 요인에 의해 위상 반전막 패턴의 CD 불량 또는 균일성 불량이나 위상 반전 마스크의 위상 불량 등이 나타날 수 있다. 이 중에서도, 상기 위상 반전 마스크의 위상 불량은 위상 반전막 패턴이 형성되지 않고 투명 마스크 기판이 노출된 부분의 위상이, 예를 들어, 180°로 되어야 함에도, 이러한 부분에서 투명 마스크 기판 상에 일부의 위상 반전막이 잔류하거나 상기 투명 마스크 기판이 과도 식각되어 180°보다 크거나 작은 위상을 가지게 되는 것을 의미한다.

이러한 위상 반전 마스크의 위상 불량이, 예를 들어, 3°이내로 발생하는 경우에는 별다른 문제없이 위상 반전 마스크를 사용 가능하나, 이를 초과하는 위상 불량이 발생하면, 위상 불량을 보정하거나 위상 불량을 보정할 수 없다면 제조 중이던 위상 반전 마스크를 폐기할 수밖에 없어 위상 반전 마스크의 제조 수율을 저하시키는 일 요인으로 작용한다.

더구나, 종래에는 세정 공정에서의 위상 반전막(예를 들어, MoSiN막)과 투명 마스크 기판(예를 들어, 수정)의 식각량 차이를 이용해 상기 위상 불량을 일부 보정하기도 하였으나, 이러한 보정은 그리 용이치 않을 뿐 아니라 높은 위상에서 낮 은 위상으로의 보정만이 가능하고 낮은 위상에서 높은 위상으로의 보정은 불가능하여 그리 효과적이지 않았다.

특히, 이러한 보정 방법은 KrF 노광 장치에서 사용되는 위상 반전 마스크에 적용될 수 있을 뿐이고, ArF 노광 장치에 사용되는 위상 반전 마스크에는 적용될 수 없는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 위상 반전 마스크의 위상을 보다 쉽고 효과적으로 보정할 수 있는 위상 반전 마스크의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 투명 마스크 기판 상에 위상 반전막 패턴을 형성하는 단계; 상기 투명 마스크 기판 상에 감광막을 형성하는 단계; 상기 투명 마스크 기판의 후면에서 노광하여 상기 위상 반전막 패턴 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 마스크로 위상 반전 마스크의 위상을 보정하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크의 제조 방법을 제공한다.

상기 위상 반전 마스크의 제조 방법에서, 상기 위상 보정 단계는, 상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 투명 마스크 기판 상에 잔류하는 위상 반전막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 위상 보정 단계에서는, 상기 위상 반전 마스크의 180°보다 작은 위상을 180°로 보정할 수 있다.

또한, 상기 위상 반전 마스크의 제조 방법에서, 상기 위상 보정 단계는, 상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 투명 마스크 기판을 소정 깊이로 식각하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 위상 보정 단계에서는, 상기 투명 마스크 기판을 2λ의 깊이가 되게 식각하여 위상 반전 마스크의 180°보다 큰 위상을 180°로 보정할 수 있다(상기 λ는 위상 반전 마스크가 사용될 노광 장치의 광원 파장을 나타낸다.).

그리고, 상기 위상 반전 마스크의 제조 방법은, ArF 노광 장치 또는 KrF 노광 장치용 위상 반전 마스크의 제조에 적용될 수 있다.

또한, 상기 위상 반전 마스크의 제조 방법에서, 상기 위상 반전막 패턴은 MoSiN막으로 이루어지며, 상기 투명 마스크 기판은 수정으로 이루어질 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 발명의 일 구현예에 따른 위상 반전 마스크의 제조 방법을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시에 불과한 것으로 이에 의해 발명의 권리 범위가 정해지는 것은 아니다.

도 1a 내지 도 1e 본 발명의 일 구현예에 따른 위상 반전 마스크의 제조 방법을 순차적으로 나타내는 간략화된 도면이고, 도 2는 도 1의 위상 반전 마스크의 제조 방법에서, 도 1c의 후면 노광 공정에 의해 위상 반전막 패턴 상에 감광막 패턴이 형성된 모습을 보여주는 SEM 사진이고, 도 3a 내지 도 3b는 도 1의 위상 반전 마스크의 제조 방법에서, 위상 반전 마스크의 180°보다 큰 위상을 180°로 보정하 는 다른 실시예를 나타내는 간략화된 도면이다.

먼저, 도 1a를 참조하면, 예를 들어, 수정으로 이루어진 투명 마스크 기판(100) 상에 위상 반전막 패턴(102)을 형성한다. 이러한 위상 반전막 패턴(102)은 상기 투명 마스크 기판(100) 상에 위상 반전막, 예를 들어, 6%의 광 투과율을 가진 MoSiN막을 형성하고, 이러한 위상 반전막 상에 감광막 패턴을 형성한 후 이를 마스크로 상기 위상 반전막을 식각해 형성될 수 있다.

그런데, 이러한 방법으로 위상 반전막 패턴(102)을 투명 마스크 기판(100) 상에 형성하는 과정에서, 경우에 따라 상기 위상 반전막의 식각이 충분히 이루어지지 않아, 상기 감광막 패턴에 의해 개방된 영역("A")의 위상 반전막이 완전히 제거되지 못하고 일부가 투명 마스크 기판(100) 상에 잔류할 수 있다. 이러한 경우, 원래는 상기 감광막 패턴의 개방 영역("A")에서 위상 반전막을 완전히 제거하고 투명 마스크 기판(100) 만을 남겨 해당 영역("A")의 위상을 180°로 하고자 하였으나, 일부의 위상 반전막이 잔류하여 180°보다 작은 위상을 가지게 되는 위상 불량이 발생할 수 있다.

이에 따라, 이하에서 설명하는 일 실시예의 방법을 통해 이러한 위상 불량을 보정할 수 있다.

도 1b를 참조하면, 상기 위상 반전막 패턴(102)이 형성된 투명 마스크 기판(100) 상에 감광막(104)을 형성한다.

이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 투명 마스크 기판(100)의 후면으로 부터 상기 감광막(104)에 노광하고 현상한다. 이러한 후면 노광 및 현상 공정을 진행하면, 위상 반전막 패턴(102)이 형성된 영역에서는, 예를 들어, 6%의 광 투과율을 가진 MoSiN막으로 이루어진 상기 위상 반전막 패턴(102)에 가로 막혀 감광막(104)에 대한 노광이 이루어지지 않으며 그 결과 상기 위상 반전막 패턴(102) 상에 감광막(104)이 잔류한다.

이에 비해, 투명 마스크 기판(100) 상에 일부의 위상 반전막이 잔류하는 영역("A")에서는 얇은 두께의 위상 반전막만이 남아있고 이러한 위상 반전막이 어느 정도의 광 투과율을 가지기 때문에, 이러한 잔류 위상 반전막 상의 감광막(104)이 상기 후면 노광 및 현상 공정에 의해 제거될 수 있다.

결과적으로, 상기 후면 노광 및 현상 공정을 진행하면, 위상 반전막 패턴(102) 상에만 감광막(104)이 잔류하고 나머지 영역, 즉, 일부의 위상 반전막이 잔류하여 위상 불량이 발생한 영역에서는 감광막(104)이 제거된다. 참고로, 도 2에는, 상술한 후면 노광 및 현상 공정을 진행한 후에 위상 반전막 패턴(102) 상에만 감광막(104)이 잔류하고 있음을 나타내는 SEM 사진이 표시되어 있다.

한편, 도 1d를 참조하면, 상술한 후면 노광 및 현상 공정을 진행한 후에는, 상기 위상 반전막 패턴(102) 상에만 잔류하고 있는 감광막(104)을 마스크로 위상 불량이 발생한 영역("A")에 잔류하고 있는 위상 반전막을 식각, 제거한다. 그 결과, 상기 잔류 위상 반전막으로 인해 180°보다 작은 위상을 가지게 되었던 위상 불량 발생 영역("A")이 180°의 위상을 가지게 되어 상기 위상 불량이 보정된다.

이후, 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 위상 반전막 패턴(102) 상에 잔류하 는 감광막(104)을 제거한다. 그 결과, 위상 불량이 보정된 양호한 위상 반전 마스크가 제조될 수 있다.

즉, 상술한 방법에 따라, 잔류 위상 반전막으로 인해 발생한 위상 불량을 쉽고 효과적으로 보정할 수 있고, 특히, 이러한 방법에 따라 종래에는 보정하기 어려웠던 ArF 노광 장치용 위상 반전 마스크의 위상 불량 또한 쉽고 효과적으로 보정할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 일 실시예에서는 잔류 위상 반전막으로 인해 180°보다 작은 위상을 가지게 됨에 따라 발생한 위상 불량을 보정하는 방법을 설명하였으나, 이하에 설명하는 다른 실시예에 의하면, 투명 마스크 기판이 과도 식각되어 180°보다 큰 위상을 가지게 됨에 따라 발생한 위상 불량을 보정할 수도 있다.

도 3a를 참조하면, 투명 마스크 기판(100) 상에 위상 반전막을 형성하고, 감광막 패턴을 마스크로 이를 식각해 상기 투명 마스크 기판(100) 상에 위상 반전막 패턴(102)을 형성한다. 그런데, 이러한 과정에서 과도 식각에 의해 위상 반전막만이 아니라 투명 마스크 기판(100)의 일부가 제거될 수 있다. 이러한 경우, 본래는 상기 감광막 패턴의 개방 영역("A")에서 위상 반전막만을 제거하고 투명 마스크 기판(100)을 온전히 남겨 해당 영역("A")의 위상을 180°로 하고자 하였으나, 일부의 투명 마스크 기판(100)이 제거되어 180°보다 큰 위상을 가지게 되는 위상 불량이 발생할 수 있다.

이러한 위상 불량은 이하에서 설명하는 방법으로 보정할 수 있다.

먼저, 위에서 도 1b 및 1c에 관하여 설명한 것과 동일한 방법으로, 투명 마스크 기판(100) 상에 감광막을 형성한 후에, 이러한 투명 마스크 기판(100)의 후면으로부터 노광하고 현상하여, 상기 위상 반전막 패턴(102) 상에만 감광막(104)을 잔류시킨다.

그리고 나서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 위상 반전막 패턴(102) 상에만 잔류하고 있는 감광막(104)을 마스크로 위상 불량이 발생한 영역("A")의 투명 마스크 기판(100)을 소정 깊이로 식각한다. 예를 들어, 상기 위상 불량 발생 영역("A")의 투명 마스크 기판(100)을 2λ의 깊이가 되게 식각하여 상기 투명 마스크 기판(100)의 과도 식각으로 인해 180°보다 큰 위상을 가지게 되었던 위상 불량 발생 영역("A")의 위상을 180°로 보정한다(이때, 상기 λ는 위상 반전 마스크가 사용될 노광 장치의 광원 파장을 나타낸다.). 이로서, 상기 위상 반전 마스크의 위상 불량이 보정된다.

이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 위상 반전막 패턴(102) 상에 잔류하는 감광막(104)을 제거한다. 그 결과, 위상 불량이 보정된 양호한 위상 반전 마스크가 제조될 수 있다.

즉, 상술한 방법에 따라, 투명 마스크 기판의 과도 식각으로 인해 발생한 위상 불량을 쉽고 효과적으로 보정할 수 있고, 특히, 이러한 방법에 따라 종래에는 보정하기 어려웠던 ArF 노광 장치용 위상 반전 마스크의 위상 불량 또한 쉽고 효과적으로 보정할 수 있다.

상술한 일 구현예에 따른 위상 반전 마스크의 제조 방법에 따르면, 높은 위상에서 낮은 위상으로의 보정뿐 아니라 낮은 위상에서 높은 위상으로의 보정 또한 가능하고, KrF 노광 장치에서 사용되는 위상 반전 마스크의 위상 불량뿐 아니라 ArF 노광 장치에 사용되는 위상 반전 마스크의 위상 불량 또한 쉽고 효과적으로 보정할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면 위상 반전 마스크의 위상, 특히, 위상 반전 마스크의 위상 불량을 쉽고 효과적으로 보정할 수 있는 위상 반전 마스크의 제조 방법이 제공된다. 더구나, 이러한 위상 반전 마스크의 제조 방법을 적용하여 ArF 노광 장치에 사용되는 위상 반전 마스크의 위상 불량 또한 쉽게 보정할 수 있다.

따라서, 상기 위상 반전 마스크의 위상 불량이 발생하여도, 이러한 위상 불량을 보정하여 위상 반전 마스크의 상당수를 사용할 수 있게 되므로, 위상 반전 마스크의 제조 수율이 크게 향상될 수 있다.

Claims (7)

1. 투명 마스크 기판 상에 위상 반전막 패턴을 형성하는 단계;

   상기 투명 마스크 기판 상에 감광막을 형성하는 단계;

   상기 투명 마스크 기판의 후면에서 노광하여 상기 위상 반전막 패턴 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 감광막 패턴을 마스크로 위상 반전 마스크의 위상을 보정하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 보정 단계는,

   상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 투명 마스크 기판 상에 잔류하는 위상 반전막을 제거하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 위상 보정 단계에서는,

   상기 위상 반전 마스크의 180°보다 작은 위상을 180°로 보정하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 보정 단계는,

   상기 감광막 패턴을 마스크로 상기 투명 마스크 기판을 소정 깊이로 식각하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 위상 보정 단계에서는,

   상기 투명 마스크 기판을 2λ의 깊이가 되게 식각하여 위상 반전 마스크의 180°보다 큰 위상을 180°로 보정하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.

   상기 λ는 위상 반전 마스크가 사용될 노광 장치의 광원 파장을 나타낸다.
6. 제 1 항에 있어서, ArF 노광 장치 또는 KrF 노광 장치용 위상 반전 마스크의 제조에 적용되는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 반전막 패턴을 MoSiN막으로 이루어지며, 상기 투명 마스크 기판은 수정으로 이루어지는 위상 반전 마스크의 제조 방법.

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