KR100862869B1 - 반도체 소자 제조용 마스크 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 소자 제조용 마스크 및 이의 제조 방법이 개시되어 있다. 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법은 베이스 기판상에 크롬막을 형성하는 단계, 상기 크롬막 상에 MoSiN막을 형성하는 단계, 상기 MoSiN막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 MoSiN막을 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 패터닝하여, 상기 크롬막 상에 MoSiN 패턴을 형성하는 단계, 상기 크롬막을 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 패터닝하여, 상기 베이스 기판 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조용 마스크 제조 방법을 포함한다.
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 소자 제조용 마스크를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 6들은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
본 발명은 반도체 소자 제조용 마스크 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 반도체 소자 제조 기술의 개발에 따라 매우 작은 디자인 룰을 갖는 반도체 소자가 제조되고 있다.
반도체 소자는 실리콘 기판상에 박막을 형성하는 박막 형성 공정, 박막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 사진 공정 및 현상 공정으로 이루어진 포토 공정, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 박막을 패터닝 하는 식각 공정, 박막에 불순물을 주입하는 이온 주입 공정 등과 같은 박막 처리 공정들을 통해 제조된다.
이들 박막 처리 공정들 중 사진 공정은 반도체 소자의 디지인 룰에 큰 영향을 미치는 중요한 공정으로 사진 공정에서는 노광을 위한 미세 패턴들이 형성된 마스크가 이용된다.
현재 널리 사용되고 있는 바이너리 블랭크 마스크(binary blank mask)는 노광 영역을 정의하기 위해 광 흡수율이 높은 크롬막을 패터닝하여 형성된 크롬 패턴을 갖는다.
그러나, 크롬막을 건식식각(dry etching)인 플라즈마 식각(plasma etching)을 이용하여 패터닝할 경우, 패턴 간격이 넓은 부분에 비해 패턴 간격이 좁은 부분의 식각이 늦게 이루어지는 식각률 마이크로 로딩 현상이 발생 된다.
식각률 마이크로 로딩 현상이 발생 될 경우, 크롬 패턴의 형상이 왜곡되어 박막을 지정된 형상으로 패터닝 하기 어렵게 된다.
종래에는 크롬막의 식각률 마이크로 로딩 현상을 방지하기 위하여 건식 식각을 수행할 때 소소 가스인 Cl2 가스, O2 가스 및 N2 가스의 유량 및 압력을 조절하는 방법이 사용되고 있으나 건식 식각에서의 소스 가스의 유량 및 압력 조절로는 식각률 마이크로 로딩 현상을 완전히 제거하기 어렵다.
이와 다르게 종래에는 크롬막의 식각률 마이크로 로딩 현상을 방지하기 위하여 크롬막의 두께를 감소시키는 방법도 사용되고 있나, 크롬막의 두께를 감소시킬 경우 사진 공정에서 요구되는 광학 밀도(optical density)의 제약에 의하여 단순히 크롬막의 두께를 감소시키는 것만으로는 식각률 마이크로 로딩 현상을 제거하기 어렵다.
종래에 크롬막의 식각률 마이크로 로딩 현상에 의하여 크롬 패턴은 약 10 내지 15nm 정도의 패턴 오차를 갖고, 이 결과 박막 패턴의 임계 치수 관리가 어려운 문제점을 발생시킨다.
본 발명의 하나의 목적은 식각률 마이크로 로딩 현상을 제거한 반도체 소자 제조용 마스크를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 하나의 목적을 구현하기 위한 반도체 소자 제조용 마스크는 베이스 기판, 상기 베이스 기판상에 배치된 크롬 패턴 및 상기 크롬 패턴 상에 배치된 MoSiN 패턴을 포함하는 반도체 소자 제조용 마스크를 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 구현하기 위한 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법은 베이스 기판상에 크롬막을 형성하는 단계, 상기 크롬막 상에 MoSiN막을 형성하는 단계, 상기 MoSiN막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 MoSiN막을 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 패터닝하여, 상기 크롬막 상에 MoSiN 패턴을 형성하는 단계, 상기 크롬막을 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 패터닝하여, 상기 베이스 기판 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조용 마스크 제조 방법을 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 소자 제 조용 마스크 및 이의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.
반도체 소자 제조용 마스크
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 소자 제조용 마스크를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 반도체 소자 제조용 마스크(40)는 베이스 기판(10), 크롬 패턴(20) 및 질화실리콘몰리브덴(MoSiN) 패턴(30)을 포함한다.
베이스 기판(10)은, 예를 들어, 광 투과율이 우수한 석영(quartz) 기판을 포함한다.
크롬 패턴(20)은 베이스 기판(10)의 상면에 배치된다. 본 실시예에서, 식각률 마이크로 로딩 현상을 제거하기 위해서 크롬 패턴(20)은 약 100Å 내지 약 500Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 크롬 패턴(20)으로 사용될 수 있는 물질의 예로서는 크롬, 산화 크롬 등을 들 수 있다.
MoSiN 패턴(30)은 크롬 패턴(20) 상에 배치된다. 본 실시예에서, MoSiN 패턴(30)은 실질적으로 크롬 패턴(20)과 동일한 형상 및 배치를 갖는다.
크롬 패턴(20) 상에 배치된 MoSiN 패턴(30)의 두께는 약 600Å 내지 약 800Å의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
본 실시예에서, MoSiN 패턴(30)은 패턴 밀도가 급격히 변경되어 식각률 마이크로 로딩 현상이 발생하기 쉬운 조건에서도 약 1nm 이하의 오차로 형성된다. 즉, MoSiN 패턴(30)에 포함된 MoSiN 물질은 식각률 마이크로 로딩 현상에 거의 영향을 받지 않는 물질이다.
그러나, MoSiN 패턴(30)은 식각률 마이크로 로딩 현상에 영향받지 않는 반면, 투과율이 높은 단점을 갖는다. MoSiN 패턴(30)만을 사용하여 마스크를 형성할 경우, 광이 MoSiN 패턴(30)을 통과할 수 있기 때문에 노광 불량이 발생 될 수 있다.
이와 같은 이유에서 본 발명에 의한 마스크는 식각률 마이크로 로딩 현상에 영향 받지 않는 MoSiN 패턴(30) 및 광 차단율이 우수한 크롬 패턴(20)을 적층하여 사용한다.
이로써, 본 발명에 의한 마스크는 식각률 마이크로 로딩 현상에 영향 받지 않고, 광 차단율을 크게 향상 및 약 2.8 이상의 광학 밀도를 갖는 패턴을 갖는다.
반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법
도 2 내지 도 6들은 본 발명의 일실시예에 의한 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
도 2를 참조하면, 석영을 포함하는 베이스 기판(10)의 상면에는 크롬막(25)이 증착된다.
본 실시예에서, 크롬막(25)은 화학 기상 증착(CVD) 공정 또는 물리적 기상 증착(PVD) 공정 등에 의하여 형성될 수 있다. 베이스 기판(10)의 상면에 형성된 크롬막(25)의 두께는 식각률 마이크로 로딩 현상을 억제하기 위해서 약 500Å 이하인 것이 바람직하다. 예를 들어, 크롬막(25)의 두께는 약 100Å 내지 약 500Å의 두께일 수 있다. 크롬막(25)의 두께가 지나치게 얇을 경우는 크롬막(25)의 광 차단률이 크게 감소되고, 크롬막(25)의 두께가 지나치게 두꺼울 경우 크롬막(25)의 식각률 마이크로 로딩 현상이 발생될 수 있다.
도 3을 참조하면, 베이스 기판(10) 상에 크롬막(25)이 형성된 후, 크롬막(25) 상에는 질화실리콘몰리브덴(MoSiN)막(35)이 형성된다. 본 실시예에서, MoSiN막(35)은 화학기상증착(CVD) 공정 또는 물리적 기상 증착(PVD) 공정에 의하여 형성될 수 있다.
본 실시예에서, MoSiN막(35)의 두께는 식각률 마이크로 로딩 현상을 억제 및 광투과율 측면에서 매우 중요하다. 본 실시예에서, MoSiN막(35)의 두께는 약 600Å 내지 약 800Å인 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, MoSiN막(35)상에는 전면적에 걸쳐 스핀 스프레이 방식에 의하여 포토레지스트 필름(미도시)이 형성되고, 포토레지스트 필름은 사진 공정 및 현상 공정에 의하여 패터닝되어 MoSiN막(35) 상에는 전면적에 걸쳐 포토레지스트 패턴(38)을 형성한다.
본 실시예에서, 포토레지스트 필름은 E-beam 또는 레이저 빔에 의하여 노광되고, PEB(post exposure bake) 공정이 진행된 후 스핀 스프레이 방식에 의하여 현상되어 포토레지스트 패턴(38)이 형성된다.
도 5를 참조하면, MoSiN막(35)은 포토레지스트 패턴(38)을 식각 마스크로 이용하여 패터닝되어, 크롬막(25) 상에는 전면적에 걸쳐 MoSiN 패턴(30)이 형성된다. 본 실시예에서, MoSiN막(35)은, 예를 들어, ICP(Inductively Coupled Plasma) 식각 공정에 의하여 식각된다.
도 6을 참조하면, 크롬막(25)은 포토레지스트 패턴(38)을 식각 마스크로 이용하여 패터닝되어, 베이스 기판(10) 상에는 크롬 패턴(20)이 형성된다. 본 실시예에서, 크롬 패턴(20)은 습식 식각 공정의 하나인 스핀 스프레이 식각 공정에 의하여 패터닝될 수 있다. 이와 다르게, 크롬막(25)은 건식 식각 공정의 하나인 ICP(Inductively Coupled Plasma) 식각 공정에 의하여 식각되어도 무방하다.
본 실시예에서, 크롬 패턴(20) 및 MoSiN 패턴(30)은 동일한 포토레지스트 패턴(38)을 이용하여 패터닝되기 때문에 크롬 패턴(20) 및 MoSiN 패턴(30)은 실질적으로 동일한 치수 및 형상을 갖는다.
본 실시예에서는 MoSiN막(35) 및 크롬막(25)를 서로 다른 공정에서 패터닝하였으나, 인-시튜 방식으로 MoSiN막(35) 및 크롬막(25)을 동시에 패터닝하여도 무방하다.
도 7을 참조하면, 베이스 기판(10) 상에 크롬 패턴(20)을 형성한 후, MoSiN 패턴(30) 상에 남아 있는 포토레지스트 패턴(38)은 애싱 공정 또는 플라즈마를 이용한 스트립 공정에 의하여 제거된다.
본 실시예에서, 포토레지스트 패턴(38)은 황산, 과산화수소수 및 SC-1 용액((NH4OH/H2O2/H2O)의 혼합용액에 의하여 MoSiN 패턴(30)으로부터 제거된다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 반도체 소자 제조용 마스크에 형성된 패턴을 형성할 때 식각률 마이크로 로딩 현상을 방지할 뿐만 아니라 패턴의 광 차단률을 크게 향상시키는 효과를 갖는다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (14)
- 삭제
- 베이스 기판;상기 베이스 기판상에 배치된 크롬 패턴; 및상기 크롬 패턴 상에 배치된 MoSiN 패턴을 포함하며,상기 크롬 패턴은 100㎛ 내지 500㎛의 두께를 갖고, 상기 크롬 패턴은 크롬 및 산화 크롬 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 마스크.
- 베이스 기판;상기 베이스 기판상에 배치된 크롬 패턴; 및상기 크롬 패턴 상에 배치된 MoSiN 패턴을 포함하며,상기 MoSiN 패턴은 상기 크롬 패턴과 동일한 형상 및 동일한 크기를 갖고, 상기 MoSiN 패턴은 600㎛ 내지 800㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 마스크.
- 베이스 기판상에 100㎛ 내지 500㎛의 두께를 갖는 크롬막을 형성하는 단계;상기 크롬막 상에 600㎛ 내지 800㎛의 두께를 갖는 MoSiN막을 형성하는 단계;상기 MoSiN막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 MoSiN막을 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 패터닝하여, 상기 크롬막 상에 MoSiN 패턴을 형성하는 단계;상기 크롬막을 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 패터닝하여, 상기 베이스 기판 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자 제조용 마스크 제조 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제4항에 있어서, 상기 MoSiN 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 MoSiN막은 건식 식각되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 MoSiN막은 ICP(Inductively Coupled Plasma) 식각 공정에 의하여 식각되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 크롬 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 크롬막은 습식 식각되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 크롬 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 크롬막은 스핀 스프레이 식각 방법에 의하여 식각되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 크롬 패턴은 ICP(Inductively Coupled Plasma) 식각 공정에 의하여 식각 되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 포토레지스트 패턴은 황산, 과산화수소수 및 SC-1 용액(NH4OH/H2O2/H2O)의 혼합용액에 의하여 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 마스크의 제조 방법.
- 제2항에 있어서,상기 MoSiN 패턴은 상기 크롬 패턴과 동일한 형상 및 동일한 크기를 갖고, 상기 MoSiN 패턴은 600㎛ 내지 800㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 마스크.
- 제3항에 있어서,상기 크롬 패턴은 100㎛ 내지 500㎛의 두께를 갖고, 상기 크롬 패턴은 크롬 및 산화 크롬 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 마스크.
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