KR20000042879A - 위상 반전 마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광용 마스크의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실리콘 웨이퍼를 이용한 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 위상 반전 마스크의 제조방법은, 실리콘 웨이퍼 상에 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 상기 실리콘 산화막 상에 감광막을 도포하고, 상기 실리콘 웨이퍼에 대한 후면 식각 공정을 수행하여 상기 실리콘 웨이퍼 후면의 소정 두께를 제거하는 단계; 상기 감광막을 제거하는 단계; 상기 실리콘 산화막 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계; 상기 실리콘 산화막의 후면 가장자리 부분에만 실리콘 웨이퍼가 잔류되도록, 상기 실리콘 웨이퍼를 패터닝하는 단계; 및 상기 실리콘 산화막의 소정 부분을 식각하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

위상 반전 마스크의 제조방법

본 발명은 노광용 마스크의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 실리콘 웨이퍼를 이용한 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.

반도체 기판 상에 미세 패턴을 형성하기 위한 방법으로서, 통상, 리소그라피(Lithography) 기술이 이용되고 있다. 이러한 리소그라피 기술은 식각 대상물 상에 감광막을 형성한 후에, 노광 및 현상 공정을 수행하여 감광막 패턴을 형성하고, 이어서, 감광막 패턴을 베리어로 하는 식각 공정으로 노출된 식각 대상물 부분을 식각함으로써, 요구되는 패턴을 형성하는 기술이다.

상기에서, 노광 공정은 소위 레티클(Reticle)이라 불리는 노광용 마스크를 사용하여 수행하며, 이러한 노광용 마스크는 통상 투명도가 우수한 석영(Quartz) 재질의 기판 상에 빛의 차단 기능을 하는 크롬(Cr) 패턴을 형성하여 제작한다.

그러나, 통상의 노광용 마스크는 해상도가 낮기 때문에, 원하는 미세 패턴을 형성할 수 없다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 통상의 노광용 마스크(10)를 이용하는 경우에 있어서의 광의 강도(Intensity)는 투과 영역(A)의 중심부에서 최대를 나태내고, 그 양측으로 갈수록 감소되는 형태를 보인다. 그런데, 이러한 노광용 마스크(10)를 사용하여 노광 공정을 수행할 경우에는 투과 영역(A)에 인접된 차단 영역(B) 부분에서 미세하게나마 광의 강도가 나타나기 때문에, 이러한 현상에 기인하여 실제 얻어지게 되는 패턴 폭은 요구된 패턴 폭 보다도 더 커지게 된다. 따라서, 이러한 노광용 마스크(10)로는 고집적 반도체 소자에서 요구되는 미세 패턴, 예컨데, 미세 콘택홀 등을 형성할 수 없다.

이에 따라, 최근에는 해상도가 우수한 위상 반전 마스크(Phase Shift Mask : 이하, PSM)가 주목되고 있다. 이러한 PSM은, 도 2에 도시된 바와 같이, 통상의 노광용 마스크와 마찬가지로 석영 재질의 기판(11) 상에 크롬 패턴(12)을 형성하여 제작한 것이지만, 통상의 노광용 마스크와는 달리 PSM(20)의 크롬 패턴(12)은 광을 완전하게 차단시키지 못하고, 조사된 광의 6 내지 8% 정도를 투과시키는 특징을 갖는다.

이에 따라, 도 2에 도시된 바와 같이, PSM에 대한 광의 분포를 살펴보면, 광의 강도는 도 1에서와 유사한 형태로 나타나지만, 차단 영역(B)을 투과한 광의 강도가 투과 영역(A)에 인접된 차단 영역(B)에서 나타나는 미세 강도와 180° 차이가 나는 위상을 갖기 때문에, 이 부분에서의 광의 강도는 상쇄된다. 따라서, 투과 영역(A)을 투과한 광만이 패턴 형성에 기여하게 되기 때문에, PSM(20)을 사용하는 노광 공정에서는 원하는 크기의 패턴을 형성할 수 있게 된다.

그러나, 상기와 같은 PSM은 투명도가 매우 우수한 석영을 사용하여 제작하고 있고, 이러한 석영 재질의 기판이 고가인 것에 기인하여 제조 비용이 많이 요구되는 문제점이 있었다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 실리콘 웨이퍼를 사용하여 PSM을 제조함으로써, 그 제조 비용을 절감시킬 수 있는 PSM의 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 노광 마스크에 대한 광의 강도를 설명하기 위한 도면.

도 2는 위상 반전 마스크에 대한 광의 강도를 설명하기 위한 도면.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 위상 반전 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

21 : 실리콘 웨이퍼 22 : 실리콘 산화막

23 : 감광막 24 : 크롬 패턴

25 : 보호막

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 PSM의 제조방법은, 실리콘 웨이퍼 상에 실리콘 산화막을 형성하는 단계; 상기 실리콘 산화막 상에 감광막을 도포하고, 상기 실리콘 웨이퍼에 대한 후면 식각 공정을 수행하여 상기 실리콘 웨이퍼 후면의 소정 두께를 제거하는 단계; 상기 감광막을 제거하는 단계; 상기 실리콘 산화막 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계; 상기 실리콘 산화막의 후면 가장자리 부분에만 실리콘 웨이퍼가 잔류되도록, 상기 실리콘 웨이퍼를 패터닝하는 단계; 및 상기 실리콘 산화막의 소정 부분을 식각하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따르면, 실리콘 웨이퍼를 사용하여 PSM을 제조하기 때문에, 그 제조비용을 절감할 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 노광용 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 공정 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(21) 상에 투명성을 갖는 실리콘 산화막(22)을 형성한다. 이때, 실리콘 산화막(22)은 광의 위상이 180°반전되는 특성을 갖도록 형성하며, 그 두께는 10∼100Å 정도로 한다.

그런 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 실리콘 산화막(22) 상에 제1감광막(23)을 도포한 후, 식각 공정을 수행하여 실리콘 웨이퍼(21)의 후면 소정 두께를 제거한다. 여기서, 제1감광막(23)은 상기한 실리콘 웨이퍼(21)의 후면 식각시에 실리콘 산화막(22)이 손상되는 것을 방지하고, 아울러, 보다 용이한 식각 공정이 수행될 수 있도록 하기 위한 것으로, 제거가 용이한 것을 사용한다. 또한, 식각 공정은 화학적 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing) 공정으로 수행한다.

다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 실리콘 산화막(22) 상에 불투명성을 갖는 크롬막을 형성하고, 이에 대한 식각 공정을 수행하여 상기 실리콘 산화막(22) 상에 크롬 패턴(24)을 형성한다.

이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(21) 하부에 그의 양 측단부를 가리는 감광막 패턴(도시안됨)을 형성하고, 이것을 베리어로하는 식각 공정을 수행하여 실리콘 웨이퍼(21)를 패터닝한다. 여기서, 실리콘 웨이퍼(21)에 대한 식각 공정은 상기 실리콘 웨이퍼(21)가 불투명성을 갖고 있기 때문에, 이에 대한 식각 공정을 수행하여 광이 투과될 영역을 한정해주기 위함이다. 이후, 감광막 패턴은 제거된다.

다음으로, 도 3e에 도시된 바와 같이, 투과되는 광의 위상을 분리시키기 위하여, 즉, 108°의 위상 반전이 일어나도록 하는 부분을 한정하기 위하여, 인접된 크롬 패턴(24) 및 그 사이의 실리콘 산화막(22) 상에 감광막 패턴(도시안됨)을 형성하고, 이를 베리어로 하는 식각 공정을 수행하여 실리콘 산화막(22)의 소정 부분들을 식각한다. 이후, 감광막 패턴은 제거된다.

마지막으로, 도 3f에 도시된 바와 같이, 크롬 패턴(24)이 외부 영향으로부터 손상되거나, 또는, 오염되는 것을 방지하기 위하여, 전체 상부에 투명성을 갖는 보호막(25)을 형성한다. 이때, 실리콘 웨이퍼(21)의 하부면에도 보호막을 형성할 수도 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 일반적으로 사용되고 있는 실리콘 웨이퍼를 이용하여 PSM을 제작하기 때문에, 제조 비용을 절감할 수 있다.

한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

Claims (4)

1. 실리콘 웨이퍼 상에 실리콘 산화막을 형성하는 단계;

   상기 실리콘 산화막 상에 감광막을 도포하고, 상기 실리콘 웨이퍼에 대한 후면 식각 공정을 수행하여 상기 실리콘 웨이퍼 후면의 소정 두께를 제거하는 단계;

   상기 감광막을 제거하는 단계;

   상기 실리콘 산화막 상에 크롬 패턴을 형성하는 단계;

   상기 실리콘 산화막의 후면 가장자리 부분에만 실리콘 웨이퍼가 잔류되도록, 상기 실리콘 웨이퍼를 패터닝하는 단계; 및

   상기 실리콘 산화막의 소정 부분을 식각하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 산화막은 10∼100Å 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 실리콘 산화막의 소정 부분을 식각하는 단계 후에, 상기 크롬 패턴 상에 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 보호막은 투명 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법.