KR100811252B1 - 복합 위상반전 마스크 제작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토마스크 제조에 관한 것으로, 특히 위상반전 마스크 제조에 있어서, 레벤슨 위상반전마스크와 반투과형 위상반전마스크를 혼합한 하나의 복합 위상반전마스크를 형성함으로써, 주변회로부와 메인셀부를 동시에 패터닝하는 디램층의 한계 해상력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 리소그래피 공정 마진을 확보할 수 있는 기술이다.

위상반전마스크, 레벤슨, 반투과형, 디램층

Description

복합 위상반전 마스크 제작방법{Method for forming the complex phase shifting mask}

도 1a 내지 도 1d는 종래 반투과형 위상반전 마스크 제작방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 단면도이다.

도 2a 내지 도 2c는 종래 레벤슨 위상반전 마스크 제작방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 단면도이다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 복합 위상반전 마스크 제작방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 단면도이다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 위상반전 마스크 제작방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 단면도이다.

-- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --

300 : 석영기판 310 : 위상반전막

320 : 크롬막 330 : 제 1감광막 패턴

340 : 제 2감광막 패턴 350 : 제 3감광막 패턴

본 발명은 포토마스크 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 위상반전 마스크 제조에 있어서, 레벤슨 위상반전마스크와 반투과형 위상반전마스크를 혼합한 하나의 복합 위상반전마스크를 형성함으로써, 주변회로부와 메인셀부를 동시에 패터닝하는 디램층의 한계 해상력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 리소그래피 공정 마진을 확보할 수 있는 복합 위상반전 마스크 제작방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라, 0.13㎛ 이하의 최소치수(critical dimension)를 실현하는 리소그라피 기술이 필요하게 되었고, 상기와 같은 좁은 패턴에 대한 해상력을 높이기 위해서는 포토마스크와 포토레지스트 양측면에서 개선이 필요하다.

포토마스크의 측면에서는 1982년 레벤슨에 의해 처음 개발된 위상반전마스크 (PSM : Phase Shifting Mask)가 많은 개량을 거듭하여, 최근 반투과형 위상반전마스크가 각광을 받고 있다. 잘 알려진 레벤슨형 또는 감쇄형(attenuate) 위상반전마스크는 결함 검출의 툴이 없기 때문에 실제 반도체 제조공정에서 이용하기 어려운 점이 있으나, 반투과형(half-tone) 위상반전마스크는 결함 검출을 위한 장비가 제작되어 있기 때문에 실제 공정에서 많이 적용되고 있다.

도 1a 내지 도 1d는 종래 레벤슨 위상반전 마스크 제작방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 단면도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 주변회로부와 메인셀부로 구분된 석영기판(100) 상에 크롬막(120)과 제 1감광막을 순차적으로 적층된 후, 상기 제 1감광막을 크롬 패턴이 형성되도록 노광 및 현상공정이 진행되어 제 1감광막 패턴(130)이 형성된다.

그 후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1감광막 패턴(미도시함)을 식각마스크로 크롬막(120)이 식각하여 석영기판 상에 위상차가 0°와 180°를 갖는 크롬패턴을 형성한 후, 제 1감광막 패턴을 제거하였다.

이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 상에 제 2감광막을 도포한 후, 노광 및 현상공정을 진행하여 위상차가 180°를 갖는 패턴을 형성하기 위한 식각마스크로서 제 2감광막 패턴(140)을 형성하였다.

계속하여, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2감광막 패턴(미도시함)을 식각마스크로 석영기판(100)을 2400Å정도 식각한 후, 제 2감광막 패턴을 제거하고 세정공정을 진행하여 주변회로부와 메인셀부를 동시에 패터닝 할 반투과형 위상반전마스크를 형성하였다.

도 2a 내지 도 2c는 종래 반투과형 위상반전 마스크 제작방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 단면도이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 석영기판(200)의 전면에 위상반전막(210)과 크롬막(220)을 순차적으로 적층하고, 이 크롬막(220) 상에 감광막(230)을 도포하며, 이때, 상기 위상반전막(210)은 몰디브덴 실리사이드막으로 형성하였다.

그 후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 감광막에 크롬 패턴이 형성되도록 노광 및 현상 공정을 진행하여 감광막 패턴(235)을 형성한 후, 상기 감광막 패턴 (235)을 식각마스크로 식각하여 크롬막(220)과 위상반전막(210)을 식각하여 크롬 패턴을 형성하였다.

계속하여, 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 감광막 패턴과 크롬막을 제거한 후, 세정공정을 진행하여 주변회로부와 메인셀부를 동시에 패터닝 할 반투과형 위상반전마스크를 형성하였다.

그런데, 상기 종래의 반투과형 위상반전마스크 또는 레벤슨 위상반전마스크를 이용하여 주변회로부와 메인셀부를 동시에 패터닝 시, 주변회로부 또는 메인셀부 중 어느 한 부분에 포커싱(focusing)하여 공정조건을 최적화 할 경우 포커싱되지 않은 다른 부분의 해상력 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

그 결과, 상기 디램 제품 형성 시, 소자의 특성 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 위상반전 마스크 제조에 있어서, 레벤슨 위상반전마스크와 반투과형 위상반전마스크를 혼합한 하나의 복합 위상반전마스크를 형성함으로써, 주변회로부와 메인셀부를 동시에 패터닝하는 디램층의 한계 해상력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 리소그래피 공정 마진을 확보할 수 있도록 하는 것이 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 위상반전 마스크 제작에 있어서, 석영 기판의 전면에 위상반전막과 크롬막을 순차적으로 적층하고 이 크롬막 상에 제 1 감광막 패턴을 형성한 후 이를 식각 마스크로 식각하여 크롬 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1감광막 패턴을 제거한 후 결과물 전체에 제 2감광막을 도포하는 단계와, 상기 제 2감광막에 전자 빔 라이팅 및 현상공정을 진행하여 메인셀부가 개방되도록 제 2감광막 패턴을 형성한 후 이를 식각마스크로 메인셀부의 크롬막을 제거하여 메인셀부에 반투과성 위상반전마스크를 형성하는 단계와, 상기 결과물 상에 제 2감광막 패턴을 제거한 후 결과물 전체에 제 3감광막을 도포하는 단계와, 상기 제 3감광막에 전자 빔 라이팅 및 현상공정을 진행하여 주변회로부에 위상차가 180°를 갖는 패턴을 형성하기 위한 식각마스크로서 제 3감광막 패턴을 형성한 후 이를 식각마스크로 주변회로부의 석영기판을 식각하여 주변회로부에 레벤슨 위상반전마스크를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 위상반전마스크 제조방법을 제공한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 위상반전 마스크 제작에 있어서, 석영 기판의 전면에 위상반전막과 크롬막을 순차적으로 적층하고 이 크롬막 상에 제 1 감광막 패턴을 형성한 후 이를 식각 마스크로 식각하여 크롬 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1감광막 패턴을 제거한 후 결과물 전체에 제 2감광막을 도포하는 단계와, 상기 제 2감광막에 전자 빔 라이팅 및 현상공정을 진행하여 주변회로부가 개방되도록 제 2감광막 패턴을 형성한 후 이를 식각마스크로 주변회로부의 크롬막을 제거하여 주변회로부에 반투과성 위상반전마스크를 형성하는 단계와, 상기 결과물 상에 제 2감광막 패턴을 제거한 후 결과물 전체에 제 3감광막을 도포하는 단계와, 상기 제 3감광막에 전자 빔 라이팅 및 현상공정을 진행하여 메인셀부에 위상차가 180°를 갖는 패턴을 형성하기 위한 식각마스크로서 제 3감광막 패턴을 형성한 후 이를 식각마스크로 메인셀부의 석영기판을 식각하여 메인셀부에 레벤슨 위상반전마스크를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 위상반전마스크 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 3a 내지 도 3f 본 발명의 실시예에 따른 복합 위상반전 마스크 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 단면도이다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 석영기판(300)의 전면에 위상반전막(310)과 크롬막(320)을 순차적으로 적층하고, 이 크롬막(320) 상에 제 1감광막(330)을 도포하며, 이때, 상기 위상반전막(310)은 몰디브덴 실리사이드막으로 형성한다.

그 후, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1감광막에 크롬 패턴이 형성되도록 전자 빔(Electron beam) 라이팅(Writing) 및 현상 공정을 진행하여 제 1감광막 패턴(335)을 형성한 후, 그 제 1감광막 패턴(335)을 식각마스크로 식각하여 크롬막 (320)과 위상반전막(310)을 식각하고, 제 1감광막 패턴(335)을 제거한다.

그리고, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 상에 제 2감광막을 도포한 후, 전자 빔(Electron beam) 라이팅(Writing) 및 현상공정을 진행하여 메인셀(Main Cell)부가 개방되도록 제 2감광막 패턴(340)을 형성한다.

이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2감광막 패턴(미도시함)을 식각마스크로 메인셀부의 크롬막(320)을 제거하여 메인셀부에 반투과성 위상반전마스크를 형성한 후, 제 2감광막 패턴(미도시함)을 제거한다.

그 후, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 상에 제 3감광막을 도포한 후, 제 3감광막에 자 빔(Electron beam) 라이팅(Writing) 및 현상공정을 진행하여 주변회로부에 위상차가 180°를 갖는 패턴을 형성하기 위한 식각마스크로서 제 3감광막 패턴(350)을 형성한다.

계속하여, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 제 3감광막 패턴(미도시함)을 식각마스크로 메인셀부의 석영기판(300)을 식각하여 메인셀부에 레벤슨 위상반전마스크를 형성함으로써, 메인셀부와 주변회로부를 동시에 패터닝 할 수 있는 복합 위상반전마스크를 형성한다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합 위상반전 마스크 제작방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 단면도이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 석영기판(300)의 전면에 위상반전막(310)과 크롬막(320)을 순차적으로 적층하고, 이 크롬막(320) 상에 제 1감광막(330)을 도포하며, 이때, 상기 위상반전막(320)은 몰디브덴 실리사이드막으로 형성한다.

그 후, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1감광막에 크롬 패턴이 형성되도 록 전자 빔(Electron beam) 라이팅(Writing) 및 현상 공정을 진행하여 제 1감광막 패턴(335)을 형성한 후, 그 제 1감광막 패턴(335)을 식각마스크로 식각하여 크롬막 (320)과 위상반전막(310)을 식각하고, 제 1감광막 패턴(335)을 제거한다.

그리고, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 상에 제 2감광막을 도포한 후, 전자 빔(Electron beam) 라이팅(Writing) 및 현상공정을 진행하여 주변회로부가 개방되도록 제 2감광막 패턴(340)을 형성한다.

이어서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 제 2감광막 패턴(미도시함)을 식각마스크로 주변회로부의 크롬막(320)을 제거하여 주변회로부에 반투과성 위상반전마스크를 형성한 후, 제 2감광막 패턴을 제거한다.

그 후, 도 4e에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 상에 제 3감광막을 도포한 후, 제 3감광막에 전자 빔(Electron beam) 라이팅(Writing) 및 현상공정을 진행하여 메인셀부에 위상차가 180°를 갖는 패턴을 형성하기 위한 식각마스크로서 제 3감광막 패턴(350)을 형성한다.

계속하여, 도 4f에 도시된 바와 같이, 상기 제 3감광막 패턴(미도시함)을 식각마스크로 주변회로부의 석영기판(300)을 식각하여 주변회로부에 레벤슨 위상반전마스크를 형성함으로써, 메인셀부와 주변회로부를 동시에 패터닝 할 수 있는 복합 위상반전마스크를 형성한다.

따라서, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 복합 위상반전 마스크 제작방법을 적용하게 되면, 레벤슨 위상반전마스크와 반투과형 위상반전마스크를 혼합한 하나의 복합 위상반전마스크를 형성함으로써, 주변회로부와 메인셀부를 동시에 패터닝하는 디램층의 한계 해상력을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 리소그래피 공정 마진을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 위상반전 마스크 제작에 있어서,

   석영 기판의 전면에 위상반전막과 크롬막을 순차적으로 적층하고, 이 크롬막 상에 제 1 감광막 패턴을 형성한 후, 이를 식각 마스크로 식각하여 크롬 패턴을 형성하는 단계와;

   상기 제 1감광막 패턴을 제거한 후, 결과물 전체에 제 2감광막을 도포하는 단계와;

   상기 제 2감광막에 전자 빔 라이팅 및 현상공정을 진행하여 메인셀부가 개방되도록 제 2감광막 패턴을 형성한 후, 이를 식각마스크로 메인셀부의 크롬막을 제거하여 메인셀부에 반투과성 위상반전마스크를 형성하는 단계와;

   상기 결과물 상에 제 2감광막 패턴을 제거한 후, 결과물 전체에 제 3감광막을 도포하는 단계와;

   상기 제 3감광막에 전자 빔 라이팅 및 현상공정을 진행하여 주변회로부에 위상차가 180°를 갖는 패턴을 형성하기 위한 식각마스크로서 제 3감광막 패턴을 형성한 후, 이를 식각마스크로 주변회로부의 석영기판을 식각하여 주변회로부에 레벤슨 위상반전마스크를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 위상반전마스크 제조방법.
2. 위상반전 마스크 제작에 있어서,

   석영 기판의 전면에 위상반전막과 크롬막을 순차적으로 적층하고, 이 크롬막 상에 제 1 감광막 패턴을 형성한 후, 이를 식각 마스크로 식각하여 크롬 패턴을 형성하는 단계와;

   상기 제 1감광막 패턴을 제거한 후, 결과물 전체에 제 2감광막을 도포하는 단계와;

   상기 제 2감광막에 전자 빔 라이팅 및 현상공정을 진행하여 주변회로부가 개방되도록 제 2감광막 패턴을 형성한 후, 이를 식각마스크로 주변회로부의 크롬막을 제거하여 주변회로부에 반투과성 위상반전마스크를 형성하는 단계와;

   상기 결과물 상에 제 2감광막 패턴을 제거한 후, 결과물 전체에 제 3감광막을 도포하는 단계와;

   상기 제 3감광막에 전자 빔 라이팅 및 현상공정을 진행하여 메인셀부에 위상차가 180°를 갖는 패턴을 형성하기 위한 식각마스크로서 제 3감광막 패턴을 형성한 후, 이를 식각마스크로 메인셀부의 석영기판을 식각하여 메인셀부에 레벤슨 위상반전마스크를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 복합 위상반전마스크 제조방법.

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