KR19980033964A - 위상반전 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감쇄형 위상반전 마스크에 관한 것으로 특히, 하프톤 위상천이층의 에지부 두께를 조절하여 사이드 로브를 방지하는데 적당한 감쇄형 위상반전 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 감쇄형 위상반전 마스크는 투광성기판; 상기 투광성 기판상에 형성되며 오픈영역을 갖고 오픈영역을 제외한 위상반전영역상에 중앙부가 에지부보다 더 두꺼운 형상으로 형성되는 하프톤 위상천이층을 포함하여 구성된다.

Description

위상반전 마스크 및 그 제조방법

본 발명은 감쇄형 위상반전 마스크에 관한 것으로 특히, 하프톤 위상천이층의 에지부 두께를 조절하여 사이드 로브를 방지하는데 적당한 감쇄형 위상반전 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 제조공정에서 많이 사용되는 포토리소그래피(Photolithography) 공정은 반도체 소자를 만들고자 하는 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 회전현상(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 반전투광영역을 조합하여 사용하는 기술로써 차광패턴과 투광영역 사이에서 해상도가 감소하는 것을 방지한 것이다.

이와 같은 위상반전 마스크는 레벤슨(Levenson)의 위상반전 마스크(Alternate Type Phase Shift Mask)를 시작으로 니타야마(Nitayama) 등이 콘택홀이 해상한계를 향상시키기 위해 제안한 차광패턴과 위상천이층이 형성되는 림형(RIM Type) 위상반전 마스크가 출현하였고, 최근에는 감쇄형 위상반전 마스크(Attenuated Phase Shift Mask) (다른 표현으로 하프톤(halfton) 위상반전 마스크 또는 tπ 위상반전 마스크(t는 transmittance를 의미함)라고 불리기도함)가 개발되어 위상반전 마스크의 면적을 감소시켰다.

그리고, 이와 같은 마스크들은 마스크 제조기술의 발달로 광의 위상차를 응용한 변형 마스크들이 등장하여 광학 해상한계를 늘려 놓았다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 종래 감쇄형 위상반전 마스크 및 그 제조 방법을 설명하기로 한다.

도 1은 종래 일 위상반전 마스크의 평면도이다.

도 1은 종래 복수 고립패턴을 갖는 감쇄형 위상반전 마스크로서 4개의 고립 패턴이 서로 같은 거리만큼 인접해 있을 때의 평면도이다. 이때, 1번은 투광성 기판이 노출되는 오픈영역이고, 2번은 반투명층이면서 투과되는 광을 반전시키는 하프톤 위상천이층이다. 이러한 각 고립패턴간의 광 에너지 분포를 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

이때, 도 2a는 도 1의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 2b는 도 1의 A-A'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프이며, 도 2c는 도 1의 A-A'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프이고, 도 2d는 도 1의 A-A'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도를 나타낸 그래프이다.

먼저, 도 2a에 나타낸 바와 같이 2개의 고립패턴간의 광에너지를 설명하면 투광성 기판(3)상에 형성된 하프톤 위상천이층(2)이 선택적으로 패터닝(포토리소그래피공정+식각공정)되어 투광성 기판(3)이 노출되는 투광영역(1)이 형성되어 있을 때 오픈영역(1)인 2개의 고립패턴이 수평 또는 수직한 방향으로부터되는 지점(a)에서 (-)진폭 성분 광의 보강 간섭이 일어난다. 따라서, 오픈영역(1)의 해상도가 증가할수록 불필요한 패턴의 크기도 그만큼 증가하게 된다. 즉, 2개의 고립 패턴에서 도 2b 및 도 2c에서와 같은 진폭(amplitude)을 갖게 되므로 도 2d에 나타낸 바와 같이 각각의 고립패턴의 중심으로부터되는 지점(a)에서 광의 (-)보강 간섭이 일어나게 된다. 따라서 광원의 에너지에 비례하여 불필요한 패턴의 크기도 커지게되고 그에 따라 하프톤 위상천이층의 광 강도가 임계지점을 넘게 되면 불필요한 패턴이 레지스트의 하층에 있는 식각대상층의 식각에 영향을 주게 된다.

특히, 4개의 고립패턴이 서로 중첩되는 부분(b)에서는 광의 (-)진폭 보강간섭이 일어나 불필요한 광 에너지가 가장 커지는 현상이 발생한다.

이를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3a는 도 1의 B-B'선 및 C-C'선에 따른 구조단면도이고, 도 3b는 도 1의 B-B'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프이며, 도 3c는 도 1의 C-C'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프이고, 도 3d는 도 1의 B-B'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도에 도 1의 C-C'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도를 더한 것을 나타낸 그래프이다.

즉, 도 3a는 도 1의 B-B' 및 C-C'선에 따른 구조단면도인데 각 오픈영역(1)을 통해 투광성 기판(3)을 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭은 도 3b 및 도 3c에 나타낸 바와 같이 동일하다. 그러나 도 3d에 나타낸 바와 같이, 도 3b에 나타낸 웨이퍼상에서의 광의 진폭과 도 3c에 나타낸 웨이퍼상에서의 광의 진폭이 겹치는 지점(b)에서 광강도는 임계지점을 넘긴다. 이러한, 임계지점을 넘는 광은 원하지 않던 이상(異常) 패턴을 만들게 된다.

이하에서 원하지 않는 이상패턴의 형성을 방지할 수 있는 감쇄형 위상반전 마스크에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 종래 다른 위상반전 마스크의 평면도이다.

도 4는 종래 복수 고립패턴을 갖는 감쇄형 위상 반전 마스크로서 4개의 고립 패턴이 서로 같은 거리만큼 인접해 있을 때의 평면도로서 4개의 고립패턴의 중첩부분(c)에 차광물질(4) 또는 더미 오픈영역(5) 등의 더미(dummy) 패턴을 형성한 것이다. 이때, 1번은 오픈영역이고, 2번은 반투명층이면서 투과되는 광을 반전시키는 하프톤 위상천이층이다.

이러한 각 고립패턴간의 광 에너지 분포 및 더미패턴의 역할을 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명하기로 한다.

도 5a는 도 4의 D-D'선 및 E-E'선에 따른 구조단면도이며, 도 5b는 도 4의 D-D'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프이고, 도 5c는 도 4의 E-E'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프이며, 도 5d는 도 4의 D-D'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도에 도 4의 E-E'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도를 더한 것을 나타낸 그래프이다.

도 5a는 도 4의 D-D'선 및 E-E'선에 따른 구조단면도로서 투광성 기판(3) 상에 오픈영역(1)을 갖는 하프톤 위상천이층(2)이 형성되고 고립패턴을 이루는 상기 오픈영역(1)이 대각선으로 중첩되는 부분(c)에 차광물질(4)을 형성하였다. 이와 같은 차광물질(4)은 그 중첩되는 부분(c)에서 광의 투과를 방지하여 (-)진폭성분을 감소시키므로 투과 광 에너지 강도를 임계치 이하로 줄일 수 있다.

즉, 도 5b 및 도 5c에 나타낸 바와 같이 투과성 기판(3)을 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭은 동일하게 된다. 그러나, 오픈영역(1)이 중첩하는 부분(c)에서는 차광물질(4)로 인해 차광물질(40 하부로는 광이 투과하지 못하여 중첩부분(c)에서의 진폭이 감소하여 결과적으로는 도 5d에 나타낸 바와 같이 웨이퍼상에서의 광의 진폭이 겹치는 지점(c)에서의 광강도가 임계지점을 넘기지 못하는 것을 알 수 있다.

도 6은 종래 또는 다른 위상반전 마스크의 구조단면도이다.

종래 또 다른 위상반전 마스크 또한 도 4의 D-D'선 및 E-E'선에 따른 구조단면도인데 종래 다른 위상반전 마스크와의 차이점은 더미패턴이 형상이 하프톤 위상천(2)에 더미 오픈영역(5)을 형성하였다는 것이다. 즉, 각 오픈영역(1)이 대각선으로 중첩하는 부분(c)에서 하프톤 위상천이층(2)과 광의 위상이 반대인 더미 오픈영역(5)을 형성하여 그 부분에서의 인접한 하프톤 위상천이층(2)과 광의 상쇄현상을 발생시켜 전체적인 광강도를 줄여 광 에너지의 강도를 임계치 이하로 낮출 수 있는 것이다.

종래의 감쇄형 위상반전 마스크에 있어서는 4개의 고립패턴이 중첩하는 부분에서 발생할 수 있는 사이드 로브를 방지하기 위하여 더미 차광물질이나 더미 오픈 영역과 같은 더미패턴을 형성하였다. 그러나, 4개의 고립패턴이 중첩하는 부분을 정확히 검출하기가 쉽지 않고 특히, 차광물질 증착 및 패터닝공정이 추가되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 감쇄형 위상반전 마스크의 문제점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로 차광영역에 형성되는 하프톤 위상천이층의 에지부를 중앙부보다 얇게 형성하여 오픈영역의 중첩부분에서 발생할 수 있는 사이드 로브를 감소시킨 감쇄형 위상반전 마스크 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 일 위상반전 마스크의 평면도

도 2a는 도 1의 A-A'선에 따른 구조단면도

도 2b는 도 1의 A-A'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프

도 2c는 도 1의 A'-A선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프

도 2d는 도 1의 A-A선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도를 나타낸 그래프

도 3a는 도 1의 B-B'선 및 C-C'선에 따른 구조단면도

도 3b는 도 1의 B-B'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프

도 3c는 도 1의 C-C'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프

도 3d는 도 1의 B-B'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도에 도 1의 C-C'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도를 더한 것을 나타낸 그래프

도 4는 종래 다른 위상반전 마스크의 평면도

도 5a는 도 4의 D-D'선 및 E-E'선에 따른 구조단면도

도 5b는 도 4의 D-D'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프

도 5c는 도 4의 E-E'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프

도 5d는 도 4의 D-D선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도에 도 4의 E-E'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도를 더한 것을 나타낸 그래프

도 6은 종래 또 다른 위상반전 마스크의 구조단면도

도 7은 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 평면도

도 8a는 도 7의 F-F'선에 따른 본 발명 제 1실시예의 위상반전 마스크의 구조단면도

도 8b는 도 7의 F-F'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프

도 8c는 도 7의 F-F'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도를 나타낸 그래프.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명 제 1실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조공정 단면도

도 10a 내지 도 10d는 본 발명 제 2실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조공정 단면도

도 11a 내지 도 11c는 본 발명 제 3실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조공정 단면도

도 12a 내지 도 12d는 본 발명 제 4실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조공정 단면도

도 13a 내지 도 13d는 본 발명 제 5실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조공정 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10:오픈영역11:하프톤 위상천이층

12:투광성 기판13:크롬층

14:투광성막

본 발명에 따른 위상반전 마스크는 투광성기판; 상기 투광성 기판상에 형성되며 오픈영역을 갖고 오픈영역을 제외한 위상반전영역상에 중앙부가 에지부보다 더 두꺼운 형상으로 형성되는 하프톤 위상천이층을 포함하여 구성된다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 위상반전 마스크를 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 평면도이다.

본 발명에 따른 위상반전 마스크는 투광성 기판(12)이 노출되는 복수개의 오픈영역(10)이 형성된 하프톤 위상천이층(11)으로 구성되어 있는데 이때, 하프톤 위상천이층(11)의 형상이 오픈영역(10)과 바로 접해 있는 하프톤 위상천이층(11) 즉, 하프톤 위상천이층(11) 에지부(Edge part)의 두께가 중앙부(Mid part)의 두께보다 얇게 형성되어 있는 형상이다. 이와 같은 형상의 감쇄형 위상반전 마스크에 있어서는 하프톤 위상천이층(11) 에지층(E)의 광 투과율이 중앙부(M)보다 크므로 오픈영역(10)을 투과한 광의 진폭이 하프톤 위상천이층(11)의 에지부(E)에서 어느정도 상쇄되어 오픈영역(10)들이 중첩하는 부분(c)에서 사이드 로브(side lobe)가 발생하는 것을 방지할 수 있는 것이다.

이와 같은 본 발명 위상반전 마스크의 실시예들을 설명하기로 한다.

도 8a는 도 7의 F-F'선에 따른 본 발명 제 1실시예의 위상반전 마스크의 구조 단면도이고, 도 8b는 도 7의 F-F'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 진폭을 나타낸 그래프이며, 도 8c는 도 7의 F-F'선에 따라 나타낸 위상반전 마스크를 통과한 광의 웨이퍼상에서의 강도를 나타낸 그래프이다.

즉, 본 발명 제 1실시예에 따른 위상반전 마스크의 구조는 도 8a에 나타낸 바와 같이 투광성 기판(12)과 상기 투광성 기판(12)상에 형성되며 오픈영역(10)을 갖고 오픈영역(10)을 제외한 위상반전영역상에 중앙부(M)가 에지부(E)보다 더 두꺼운 형상으로 하프톤 위상천이층(11)이 형성된다.

도 8b는 상기와 같은 위상반전 마스크의 웨이퍼상에서의 진폭(amplitude)을 나타낸 그래프로서 오픈영역(10)을 투과한 광이 오버슈팅(over shooting) 상태를 나타내고 있을 경우 광을 부분적으로 투과시키며 투과된 광의 위상을 천이(shift)시키는 하프톤 위상천이층(11)의 에지부(E)에서는 언더슈팅(under shooting) 상태를 나타냄을 알 수 있다.

도 8c는 도 8b에 나타낸 바와 같은 진폭을 강도(intensity)로 나타낸 그래프로서 하프톤 위상천이층(11) 에지부(E)의 광의 진폭과 오픈영역(10)을 투과한 광의 진폭이 서로 상쇄되어 광강도 경사(slope)가 예리해진 것을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명 감쇄형 위상반전 마스크를 좀더 자세히 설명하면 4개의 오픈영역(10)이 중첩하는 부분(c)에서 사이드 로브에 의한 중첩 광강도의 감소를 위해서 우선 하프톤 위상천치층(11)의 에지부(E)를 제외한 중앙부(Mid part)의 하프톤 위상천이층(11)의 두께를 노광되는 광에 대해 2% 이하의 투과율을 갖거나 투과되지 않을 정도의 두께로 형성하고 하프톤 위상천이층(11)의 에지부(E)에 대해서는 노광되는 광에 대해 7~10%의 투과율을 갖도록 형성하되 중앙부(M)와 비교하여 5배 미만으로 형성하는 것이다. 이때, 하프톤 위상천이층(11) 에지부(E)의 폭(W)은 투과율과 반비례하고 각 오픈영역(10)간의 거리와는 비례하도록 형성한다.

도 9a 내지 도 9d는 본 발명 제 1실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조공정 단면도이다.

먼저, 도 9a에 나타낸 바와 같이 투광성 기판(12) 상에 하프톤 위상천이층(11)과 제 1감광막(PR₁₀)을 차례로 형성한다. 이때, 상기 하프톤 위상천이층(11)은 투과하는 광에 대해 2% 미만의 투과율을 갖거나 투과되지 못할 정도의 두께로 형성한다. 그리고, 하프톤 위상천이층(11)은 입사광의 파장이 365㎚일 경우에는 MoSiO, MoSiON, CrO 그리고, CrON 중 어느 하나로 형성하고, 248㎚일 경우에는 MoSiO와 Cr 중 어느 하나로 형성한다. 그리고, 후속 공정에서 제 1감광막(PR₁₀)을 패터닝할 때 차징 효과(Charging effect)를 방지하기 위하여 하프톤 위상천이층(11) 상에 Mo층을 형성할 수 있다.

도 9b에 나타낸 바와 같이 상기 하프톤 위상천이층(11)의 중앙부(m)와 에지부(E)를 정의한 다음 노광 및 현상공정으로 중앙부(M)에만 남도록 제 1감광막(PR₁₁)을 패터닝한다. 그 다음, 패터닝된 제 1감광막(PR₁₀)을 마스크로 이용한 식각공정으로 하프톤 위상천이층(11)을 일정 두께 식각한다. 이때, 식각공정후 남아 있는 하프톤 위상천이층(11)의 두께는 투과되는 광을 160~200°정도 위상반전(phase shift) 시킬 수 있는 두께(t)이며, 7~10% 정도의 광을 투과시킬 정도의 두께이다.

그리고, 하프톤 위상천이층(11)의 중앙부(M) 및 에지부(E)를 제외한 영역은 오픈영역이다.

도 9c에 나타낸 바와 같이 상기 제 1감광막(PR₁₀)을 제거한 후 하프톤 위상천이층(11) 전면에 제 2감광막(PR₁₁)을 형성하고 노광 및 현상공정으로 오픈영역 형성영역이 노출되도록 제 2감광막(PR₁₁)을 패터닝한다.

도 9d에 나타낸 바와 같이 상기 패터닝 제 2감광막(PR₁₁)을 마스크로 이용한 식각공정으로 하프톤 위상천이층(11)을 선택적으로 제거하여 투광성 기판(12)이 노출되는 오픈영역(10)을 형성한다.

도 10a 내지 도 10d는 본 발명 제 2실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조 공정 단면도이다.

먼저, 도 10a에 나타낸 바와 같이 투광성 기판(12) 상에 크롬층(13) 및 제 1감광막(PR₁₀)을 차례로 형성한 다음 크롬층(13)의 중앙부(M) 및 에지부(E)를 정의한 후 노광 및 현상공정으로 크롬층(13)의 중앙부(M)에만 남도록 상기 제 1감광막(PR₁₀)을 패터닝한다. 그다음, 패터닝된 제 1감광막(PR₁₀)을 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 크롬층(13)일 일정두께 식각한다. 이때, 크롬층(13)의 중앙부(M)는 투과 광에 대해 0~2% 정도의 투과율을 갖고 있고, 식각된 크롬층(13)은 투과되는 광을 7~10% 정도 투과시킬 정도이다. 그리고 크롬층(13)의 중앙부(M) 및 에지부(E)를 제외한 영역은 오픈영역이다.

도 10b에 나타낸 바와 같이 상기 제 1감광막(PR₁₀)을 제거한 후 크롬층(13) 전면에 투광성막(14)을 증착한다. 그 다음, 상기 투광성막(14)을 화학기계적연마법(CMP : Chemical Mechanical Polishing)을 이용하여 평탄화시킨다. 이와 같은 평탄화공정을 하는 이유는 크롬층(13)의 형상이 요철 형상이므로 투광성막(14) 또한 단차가 발생 할 수 있기 때문인데, 이러한 단차는 광투과시 광의 스케터링(scattering)을 유발하여 미세패턴 형성시 오차를 발생시킨다. 이때, 투광성막(14)은 산화막(SiO₂)를 이용하여 형성한다. 그리고, 상기 크롬층(13)과 투광성막(14)은 Cr/SiO₂를 이용하여 형성한다. 그리고, 상기 크롬층(13)과 투광성막(14)은 Cr/SiO₂로 나타낼 수 있는데 상기 Cr/SiO₂는 하프톤 위상천이층(11)이다. 또한, 상기 투광성막(14)은 투과되는 광에 대해 160~200°정도 위상천이(phase shift)를 일으킬 수 있는 두께(t)로 형성한다. 이때, 위상천이에 필요한 위상천이층의 두께(t)는 입사광선의 파장을 λ라하고 금속산화막의 굴절율을 n이라 했을 때의 식으로 나타낼 수 있다.

도 10c에 나타낸 바와 같이 상기 투광성막(14)전면에 제 2감광막(PR₁₂)을 증착한 후 노광 및 현상공정으로 오픈영역이 노출되도록 제 2감광막(PR₁₂)을 패터닝한다.

도 10d에 나타낸 바와 같이 상기 제 2감광막(PR₁₂)을 마스크로 이용한 식각 공정으로 투광성막(14) 및 크롬층(13)의 차례로 식각하여 투광성 기판(12)이 노출되는 오픈영역(10)을 형성한 후 제 2감광막(PR₁₁)을 제거하여 오픈영역(10)과 하프톤 위상천이층(11) 에지부(E)간의 관투과후의 위상이 반대인 감쇄형 위상반전 마스크를 완성하였다.

도 11a 내지 도 11c는 본 발명 제 3실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조 공정 단면도이다.

본 발명 제 3실시예는 본 발명 제 2실시예의 투광성막을 크롬층 아래에 먼저 형성하는 것으로 제 2실시예와 유사하다.

먼저, 도 11a에 나타낸 바와 같이 투광성 기판(12) 상에 투광성막(14), 크롬층(13) 및 제 1감광막(PR₁₀)을 차례로 형성한 다음 크롬층(13)의 중앙부(M) 및 에지부(E)를 정의한 후 노광 및 현상공정으로 크롬층(13)의 중앙부(M)에만 남도록 상기 제 1감광막(PR10)을 패터닝한다. 그 다음, 패터닝된 제 1감광막(PR₁₀)을 마스크로 이용한 식각공정으로 상기 크롬층(13)을 일정두께 식각한다. 이때, 상기 투광성막(14)과 크롬층(13)의 에지부(E)를 더한 두께를 160~200°정도 위상천이를 일으킬 정도의 두께(t)로 형성한다. 그리고, 크롬층(13)의 중앙부(M) 및 에지부(E)를 제외한 영역은 오픈영역이다. 또한, 상기 크롬층(13)과 투광성막(14)은 Cr/SiO₂로 나타낼 수 있는데 상기 Cr/SiO₂는 하프톤 위상천이층(11)을 이룬다.

도 11b에 나타낸 바와 같이 상기 제 1감광막(PR₁₀)을 제거한 후 크롬층(13) 전면에 제 2감광막(PR₁₂)을 증착한 다음 노광 및 현상공정으로 오픈영역이 노출되도록 제 2감광막(PR₁₂)을 패터닝한다.

도 11c에 나타낸 바와 같이 상기 제 2감광막(PR₁₂)을 마스크로 이용한 식각 공정으로 Cr층(13) 및 투광성막(14)을 차례로 식각하여 투광성 기판(12)이 노출되는 오픈영역(10)을 형성한 후 제 2감광막(PR₁₁)을 제거한다.

도 12a 내지 도 12d는 본 발명 제 4실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조공정 단면도이다.

본 발명 제 4실시예는 본 발명 제 1실시예의 위상반전 마스크와 유사하나 감쇄형 위상반전 마스크의 투과율(transmittance)을 결정하는 물질을 크롬층으로 형성한 것으로 크롬층의 두께를 노광광에 대해 7~10% 정도 투과할 수 있는 두께로 형성하고 투광성 기판을 식각하여 위상천이 효과를 얻은 감쇄형 위상반전 마스크이다.

먼저, 도 12a에 나타낸 바와 같이 투광성 기판(12) 상에 크롬층(13)을 형성한 후 선택적으로패터닝(포토리소그래피공정+식각공정)하여 투광성 기판(10)이 노출되는 복수개의 오픈영역(10)을 형성하고, 오픈영역(10)을 제외한 크롬층(13)은 오픈영역(10)과 접한 크롬층(13) 에지부(E)의 두께가 크롬층(13) 중앙부(M)의 두께보다 얇도록 형성한다. 이때, 상기 크롬층(13) 중앙부(M)는 투과 광에 대해 0~2% 정도의 투과율을 갖고 있고, 식각된 크롬층(13)은 투과되는 광을 7~10% 정도 투과시킬 정도이다. 즉, 크롬층(11) 에지부(E)는 하프톤 위상천이층과 유사한 작용을 한다.

도 12b에 나타낸 바와 같이 상기 크롬층(13)을 포함한 투광성 기판(12) 전면에 감광막(PR₁₂)을 형성한 후 배면노광을 한다.

도 12c에 나타낸 바와 같이 상기 감광막(PR₁₂)을 형성한다.

그 다음, 상기 감광막(PR₁₂)을 마스크로 이용한 식각공정으로 투광성 기판(12)을 일정두께 제거한다. 이때, 투광성 기판(12)의 제거두께는 크롬층(13) 에지부(E)의 두께를 고려하여 제거하는데 크롬층(13) 에지부(E)를 형성하는 공정에 있어서 투과한 광의 투과율을 우선으로 했을 때 실제 위상천이되는 각도가 160~200°가 되지 않을 수 있어 투광성 기판(12)을 식각함으로써 위상반전두께(t)를 맞춰주는 것이다.

도 12d에 나타낸 바와 같이 상기 감광막(PR₁₂)을 제거한다.

도 13a 내지 도 13d는 본 발명 제 5실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조공정 단면도이다.

먼저, 도 13a에 나타낸 바와 같이 투광성 기판(12) 상에 제 1감광막(PR₁₀)을 증착한 후 노광 및 현상공정으로 차광영역을 정의하여 감광막(PR₁₀)을 패터닝한 다음 패터닝된 제 1감광막(PR₁₀)을 마스크로 이용한 식각공정으로 투광성 기판(12)을 일정두께 제거한다.

도 13b에 나타낸 바와 같이 상기 제 1감광막(PR₁₀)을 제거한 후 상기 투광성 기판(12) 전면에 하프톤 위상천이층(11)을 형성한다. 그 다음, 상기 하프톤 위상천이층(10)을 평탄화한다. 이때, 상기 하프톤 위상천이층(11)은 투광성 기판(12) 상에서 다른 두께로 형성되는데 투광성 기판(10)이 일정두께 제거되어 두껍게 형성된 하프톤 위상천이층(11) 중앙부(M)의 두께는 투과하는 광에 대해 0~2% 정도의 광만 투과시킬 정도의 두께이고, 중앙부(M)를 제외한 하프톤 위상천이층(11)은 중앙부(M) 이외의 하프톤 위상천이층(11)과 투광성 기판(12)을 더했을 때 투과광에 대해 7~10% 정도의 광을 투과시키면서 위상을 반전시킬 수 있는 두께(t)이다.

도 13c에 나타낸 바와 같이 상기 하프톤 위상천이층(11) 전면에 제 2감광막(PR₁₁)을 증착한 후 오픈영역 형성영역을 정의하여 제 2감광막(PR₁₁)을 패터닝한다. 이때, 제 2감광막(PR₁₁) 아래의 하프톤 위상천이층(11) 중 중앙부(M) 이외의 하프톤 위상천이층(11)은 에지부(E)이다.

도 13d에 나타낸 바와 같이 상기 제 2감광막(PR₁₁)을 마스크로 이용한 식각 공정으로 하프톤 위상천이층(11)을 투광성 기판(12)이 노출될 때 까지 식각하여 오픈영역(10)을 형성한다. 그 다음, 제 2감광막(PR₁₁)을 제거한다.

본 발명에 따른 감쇄형 위상반전 마스크에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 오픈영역의 측면에 오픈영역을 투과한 광에서 발생하는 진폭과 반대의 진폭을 발생시키는 하프톤 위상천이층을 형성하여 오픈영역의 광강도 경사가 예리한 감쇄형 위상반전 마스크를 제공할 수 있다.

둘째, 4개의 오픈영역을 투과하는 광의 중첩부분에 노광광이 거의 투과할 수 없을 정도로 하프톤 위상천이층의 두께를 두껍게 형성하여 그 부분에서의 발생할 수 있는 사이드 로브를 효과적으로 방지하여 신뢰도 높은 감쇄형 위상반전 마스크를 제공할 수 있다.

Claims (11)

1. 투광성기판;

   상기 투광성 기판상에 형성되며 오픈영역을 갖고 오픈영역을 제외한 위상반전영역상에 중앙부가 에지부보다 더 두꺼운 형상으로 형성되는 하프톤 위상천이층을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
2. 제 1항에 있어서, 상기 하프톤 위상천이층상에 투광성막이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
3. 제 1항에 있어서, 상기 오픈영역을 제외한 하프톤 위상천이층과 투광성 기판 사이에 투광성막이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 투광성막은 SiO₂로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
5. 제 1항에 있어서, 상기 오픈영역의 투광성 기판은 일정두께 식각된 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
6. 투광성 기판을 준비하는 단계;

   상기 투광성 기판상에 하프톤 위상천이층을 형성하는 단계;

   오픈영역 및 하프톤 위상천이층의 에지부의 하프톤 위상천이층을 일정두께 제거하는 단계;

   상기 오픈영역의 상기 하프톤 위상천이층을 상기 투광성 기판이 노출되도록 식각하여 오픈영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 투광성 기판상에 하프톤 위상천이층을 형성할 때 노광광에 대해 2% 이하의 투과율을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
8. 제 6항에 있어서, 상기 오픈영역 및 하프톤 위상천이층 에지부의 하프톤 위상천이층을 일정두께 제거할 때의 제거범위는 제거되고 남은 하프톤 위상천이층의 광에 대한 투과율이 7~10%가 될 때 까지인 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
9. 제 6항에 있어서, 상기 하프톤 위상천이층은 입사광의 파장이 365㎚일 경우에는 MoSiO, MoSiON, CrO와 CrON 중 어느 하나로 형성하고, 248㎚일 경우에는 MoSiO와 Cr 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
10. 제 6항에 있어서, 상기 하프톤 위상천이층의 에지부를 투과하는 광은 오픈 영역을 투과하는 광과 160~200°의 진폭차이를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
11. 투광성 기판을 준비하는 단계;

    하프톤 위상천이층 중앙부 형성영역의 투광성 기판을 일정두께 제거하는 단계;

    상기 투광성 기판전면에 하프톤 위상천이층을 형성하는 단계;

    하프톤 위상천이층의 중앙부 및 에지부를 제외한 하프톤 위상천이층을 투광성 기판이 노출되도록 제거하여 오픈영역을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.