KR20000009753A - 림 타입 위상 반전 마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법은, 기판상에 차광막 패턴이 형성되되, 기판의 제1 영역은 일정 깊이로 식각되고, 제1 영역과 차광막 패턴 사이의 기판의 제2 영역은 노출되는 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법에 있어서, 기판상에 기판의 제1 영역과, 기판의 제2 영역의 일부 영역을 노출시키는 차광막 패턴을 형성하는 단계와, 차광막 패턴 및 기판의 노출면 상에 포토레지스트막을 도포하는 단계와, 차광막 패턴 사이의 포토레지스트막을 노광하는 단계와, 기판의 제1 영역이 노출되도록 포토레지스트막의 일부를 제거하는 단계와, 기판의 노출된 제1 영역을 일정 깊이로 식각하는 단계와, 제2 영역의 차광막 패턴을 제거하는 단계, 및 차광막 패턴 및 제2 영역상의 포토레지스트막을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법

본 발명은 마스크의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 림 타입(RIM Type)의 위상 반전 마스크(Phase Shift Mask)의 제조 방법에 관한 것이다.

현재, 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 반도체 장치의 사진식각공정에서 사용되는 노광 장치의 해상력이나 초점 심도가 그 한계에 다다르고 있다. 따라서, 사진식각공정의 한계를 극복하기 위한 방법으로서, 예컨대 파장이 더 짧은 광원을 사용하는 방법이나, 또는 위상 반전 마스크를 사용하는 방법 등이 제시된 바 있다. 이 중에서, 위상 반전 마스크를 사용하는 방법은, 단파장 광원을 이용하는 방법에서 나타나는 문제가 나타나지 않을 뿐만 아니라 그 제조 과정이 상대적으로 쉽다는 이점 때문에 점차 보편화되고 있는 추세이다. 또한, 이와 같은 위상 반전 마스크는 컨택 홀을 위한 패턴을 형성하는데 있어서 해상력 및 초점 심도(depth of focus) 측면에서 매우 효과적인 것으로 알려져 있다. 이와 같은 위상 반전 마스크 중에서 림 타입의 위상 반전 마스크가 최근 주목받고 있으며, 일반적으로 이와 같은 림 타입의 위상 반전 마스크는 기판의 깊이를 조절하여 위상차를 조절한다.

도 1은 일반적인 림 타입의 위상 반전 마스크를 개략적으로 나타내 보인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 입사광에 대하여 투명한 기판(1)상에 차광막 패턴(2)이 형성되어 있으며, 차광막 패턴(2') 사이의 기판(1)의 일정 영역은 일정한 깊이로 식각되어 있다. 즉, 기판(1)의 돌출 부분과 차광막 패턴(2')이 림 형태를 이루고 있다. 일반적으로 기판(1)으로서 쿼츠(quartz)를 사용하고, 차광막 패턴(2')으로서는 크롬막 패턴을 사용할 수 있다. 이와 같은 림 타입의 위상 반전 마스크는 기판(1)의 돌출 부분과 오목한 부분을 통과하는 입사광 사이에 발생하는 위상차를 이용하여 높은 해상력 및 초점 심도를 얻을 수 있다.

도 2a 내지 도 2d는 종래의 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 먼저 블랭크(blank) 마스크를 제조한다. 블랭크 마스크는 기판(1)상에 차광막(2) 및 포토레지스트막(3)을 순차적으로 형성함으로써 제조된다. 이와 같은 블랭크 마스크가 제조되면, 이를 사용하여 림 타입 위상 반전 마스크를 제조한다. 즉, 도 2b에 도시된 바와 같이, 전자 빔 리소그라피법을 사용하여 포토레지스트막 패턴(3')을 형성한다. 이 때, 포토레지스트막 패턴(3')은 차광막(2)의 일정영역을 노출시키도록 형성한다. 그러면, 포토레지스트막 패턴(3')을 마스크로 하여 차광막(2)의 노출 영역을 식각한다. 이 때, 차광막(2)이 식각된 후에도 계속 식각 공정을 수행하여 기판(1)의 일정 깊이까지 식각이 이루어지도록 한다. 그러면, 도 2c에 도시된 바와 같이, 노출된 부분이 일정 깊이로 식각된 기판(1')상에 차광막 패턴(2')이 형성된다. 다음에, 도 2c에 도시된 구조체상에 포토레지스트막(미도시)을 도포한 후, 다시 전자 빔 리소그파피법을 사용하여 포토레지스트막 패턴(4')을 형성한다. 이 때, 포토레지스트막 패턴(4')은 차광막 패턴(2')의 가장자리 일부를 노출시키도록 형성한다. 다음에, 기판(1')이 노출될 때까지 차광막 패턴(2')의 노출 부분을 식각하면, 도 2d에 도시된 바와 같이, 림 타입의 위상 반전 마스크가 완성된다.

그런데, 이와 같은 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법은 림 형태를 형성하기 위하여, 전자 빔 리소그라피법을 두 번 사용하므로 리소그라피 설비의 오차로 인하여 정확한 패턴이 형성되지 않는다. 이와 같이 정확한 패턴이 형성되지 않으면, 림 크기(도 2d의 d)에 편차가 발생하여 후속 공정인 패턴 전사 공정이 정확하게 이루어지지 않는다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전자 빔 리소그라피 공정을 한 번만 사용하여 림 크기에 편차가 발생되지 않도록 하는 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 림 타입 위상 반전 마스크을 개략적으로 나타내 보인 단면도이다.

도 2a 내지 도 2d는 종래의 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 4는 본 발명에 따른 제조 방법중 백사이드 노광시의 광의 세기 분포를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...기판 110...차광막 패턴

120...포토레지스트막

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법은, 기판상에 차광막 패턴이 형성되되, 상기 기판의 제1 영역은 일정 깊이로 식각되고, 상기 제1 영역과 상기 차광막 패턴 사이의 상기 기판의 제2 영역은 노출되는 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법에 있어서, (가) 상기 기판상에 상기 기판의 제1 영역과, 상기 기판의 제2 영역의 일부 영역을 노출시키는 차광막 패턴을 형성하는 단계; (나) 상기 차광막 패턴 및 상기 기판의 노출면 상에 포토레지스트막을 도포하는 단계; (다) 상기 차광막 패턴 사이의 상기 포토레지스트막을 노광하는 단계; (라) 상기 기판의 제1 영역이 노출되도록 상기 포토레지스트막의 일부를 제거하는 단계; (마) 상기 기판의 노출된 제1 영역을 일정 깊이로 식각하는 단계; (바) 상기 제2 영역의 차광막 패턴을 제거하는 단계; 및 (사) 상기 차광막 패턴 및 상기 제2 영역상의 포토레지스트막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 단계 (다)는, 상기 기판을 통하여 광을 조사하는 백사이드 노광법을 사용하여 수행하는 것이 바람직하고, 상기 단계 (마)는 습식법을 사용하여 수행하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 따른 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.

도 3a를 참조하면, 먼저 입사광에 대하여 투명한 기판(100)상에 차광막 패턴(110)을 형성한다. 기판(100)으로는 쿼츠(quartz)를 사용할 수 있으며, 차광막으로는 크롬막을 사용할 수 있다. 차광막 패턴(110)은 기판(100)의 식각될 영역(도면에서의 Ⅰ영역)과, 기판(100)의 노출될 영역(도면에서의 Ⅱ영역)의 일부가 노출되도록 형성된다. 이를 위하여, 기판(100)상에 차광막 및 포토레지스트막이 순차적으로 형성된 블랭크 마스크에 전자 빔 리소그라피법을 사용하여 포토레지스트막 패턴을 형성한다. 그리고, 형성된 포토레지스트막 패턴을 마스크로 차광막을 식각하여 차광막 패턴(110)을 형성한다.

다음에, 도 3b를 참조하면, 차광막 패턴(110) 및 기판(100)의 노출면 상에 포토레지스트막(120)을 도포한다. 그리고 차광막 패턴(110) 사이의 포토레지스트막(120)을 노광한다. 이 때, 기판(100)의 Ⅰ영역 및 Ⅱ영역상에 있는 포토레지스트막만을 노광하기 위하여, 기판(100)을 통하여 광(도면에서 화살표로 표시)을 조사하는 백사이드(backside) 노광법을 사용하여 노광을 수행한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 백사이드 노광시의 광의 세기는 Ⅰ영역의 중심 부분에서 가장 크고, 차광막 패턴(110)이 있는 부분에서 가장 작으며, 그리고 Ⅱ영역의 포토레지스트막(122) 부분에서의 광 세기는 Ⅰ영역에서의 광의 세기보다는 작고 차광막 패턴(110)이 있는 부분에서의 광의 세기보다는 크다. 따라서, 백사이드 노광이 수행되면 Ⅰ영역의 포토레지스트막(121)은 기판(100)에 접한 부분에서부터 상부까지 전 두께에 걸쳐서 현상 용액에 대한 용해도가 높아진다. 그리고, Ⅱ영역의 포토레지스트막(122)은 기판(100)에 접한 부분에서부터 일정 높이까지만 현상 용액에 대한 용해도가 높아진다. 이와 같이 현상 용액에 대한 용해도가 높아지는 부분은 도면에서 점선으로 표시하였다. 한편, 참조 부호 "123"에 의해 표시된 포토레지스트막은 현상 용액에 대한 용해도가 상대적으로 적게 높아지는 부분을 나타낸다.

다음에, 도 3c를 참조하면, 기판(100)의 Ⅰ영역이 노출되도록 상기 포토레지스트막의 일부를 제거한다. 즉 현상 공정을 수행하여 기판(100)의 Ⅰ영역상에 있는 포토레지스트막(도 3b의 121)을 제거한다. 이 때 다른 부분의 포토레지스트막은 일정 높이까지 제거된다. 즉, Ⅱ영역의 포토레지스트막(122)은 상부의 일정 부분이 노출된다. 이와 같이, 기판(100)의 Ⅰ영역상에 있는 포토레지스트막을 제거한 후에는, 기판(100)의 노출부분, 즉 기판(100)의 Ⅰ영역을 일정 깊이로 식각한다. 이 경우에, 식각법으로는 습식법을 사용한다.

다음에, 도 3d를 참조하면, Ⅱ영역의 차광막 패턴을 제거한다. 즉, 식각에 따른 사이드 컷(side cut) 효과를 이용하여 제거한다. 그리고, 차광막 패턴(111) 및 Ⅱ영역상에 남아있는 포토레지스트막(도 3d의 122, 123)을 제거하면, 도 3e에 도시된 바와 같이, 림 타입의 위상 반전 마스크가 완성된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법에 의하면, 전자 빔 리소그라피 공정을 한 번만 사용하고 백사이드 노광을 수행함으로써 림 크기의 오차가 발생되지 않으며, 이에 따라 후속 공정인 패턴 전사 공정도 정확하게 수행될 수 있다.

Claims (5)

1. 기판상에 차광막 패턴이 형성되되, 상기 기판의 제1 영역은 일정 깊이로 식각되고, 상기 제1 영역과 상기 차광막 패턴 사이의 상기 기판의 제2 영역은 노출되는 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법에 있어서,

   (가) 상기 기판상에 상기 기판의 제1 영역과, 상기 기판의 제2 영역의 일부 영역을 노출시키는 차광막 패턴을 형성하는 단계;

   (나) 상기 차광막 패턴 및 상기 기판의 노출면 상에 포토레지스트막을 도포하는 단계;

   (다) 상기 차광막 패턴 사이의 상기 포토레지스트막을 노광하는 단계;

   (라) 상기 기판의 제1 영역이 노출되도록 상기 포토레지스트막의 일부를 제거하는 단계;

   (마) 상기 기판의 노출된 제1 영역을 일정 깊이로 식각하는 단계;

   (바) 상기 제2 영역의 차광막 패턴을 제거하는 단계; 및

   (사) 상기 차광막 패턴 및 상기 제2 영역상의 포토레지스트막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (다)는 , 상기 기판을 통하여 광을 조사하는 백사이드 노광법을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (마)는 습식법을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 쿼츠인 것을 특징으로 하는 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 차광막은 크롬막인 것을 특징으로 하는 림 타입 위상 반전 마스크의 제조 방법.