KR20000043246A - 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로, 석영기판의 상부에 크롬패턴을 형성하고, 위상 반전 패턴을 형성하기 위해 전체구조 상부에 제2 레지스트를 도포한 후, 위상 반전 영역에 위치한 제2 레지스트를 노광하되, 전체 레지스트 두께를 제거할 수 있는 노광 에너지의 크기보다 작은 노광 에너지로 노광한 다음 현상하여 일정 두께의 레지스트를 남긴 다음, 마스크의 뒷면에서 노광을 실시함에 의해 식각하고자 하는 위상 반전 패턴의 영역만을 노출하게 함으로써, 전체적으로 공정수가 증가하는 단점이 있기는 하나, 크롬층이 노출되지 않은 상태에서 건식식각이 이루어지고, 또한 건식식각하고자 하는 영역만 레지스트가 없으므로 종래 위상 반전 마스크 형성 공정기술에서 문제가 되는 노출된 크롬영역에 의한 결함발생의 원인이 제거됨과 아울러, 크롬 패턴과 위상 반전 패턴간의 매우 정밀한 정렬 효과를 얻을 수 있어 고 품질의 마스크 제조를 가능하게 하는 기술이다.

Description

반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법

본 발명은 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로, 특히 식각하고자 하는 위상 반전 패턴의 영역만을 노출하게 하여 정렬정도에 의한 문제 및 결함의 원인을 제거할 수 있는 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 설계에 의해 배열이 된 회로 소자를 실제 실리콘 웨이퍼 표면에 형성시키기 위해서는 회로도면이 여러 장의 마스크에 옮겨져야 하는데 이 마스크는 설계도면의 데이터를 수록한 피지(PG) 테이프를 이용하여 먼저 하나의 칩에 대한 레티클(Reticle)을 만들고 나서 이것을 마스크에 옮겨 마스터 마스크(master mask)를 만들게 된다.

한 장의 마스크에는 웨이퍼 위에 여러개의 칩을 만들 수 있도록 각각의 칩의 패턴에 해당하는 여러개의 레티클들이 존재한다고 볼 수 있다.

첨부 도면을 참조하여 종래의 기술에 따른 마스크, 특히 위상 반전 마스크의 제조 공정에 대하여 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1g 는 종래의 기술에 따른 위상 반전 마스크의 제조 공정단계를 도시한 단면도이다.

상기 각 도면을 참조하면, 마스크의 원판은 석영(Quartz) 유리판(1)으로 그 위에 빛이 통과하지 않는 얇은 불투명막(3), 예컨데 크롬을 입히고, 상기 불투명막(3)의 상부에 전자선(electron beam)에 민감하게 반응하는 물질인 제1 전자빔 레지스트(5)을 입혀 컴퓨터에 수록된 회로도면에 따라 전자선을 주사시켜 상기 레지스트(5)를 감광시키는 원리를 이용하여 마스크를 만든다.

감광된 레지스트(5)는 약품처리로 벗겨내며 레지스트(5)가 제거된 부분의 불투명막(3)을 다시 식각시키면 석영기판(1) 상부에는 회로도면이 불투명막(3)으로 남게 된다.(도 1a 내지 도 1c 참조)

그 후 전체구조 상부에 제2 레지스트(7)를 증착하고, 위상 반전 영역에 위치한 상기 제2 레지스트(7)를 제거한다. 이때 상기 제2 레지스트(7)의 제거되는 크기는 실제 형성되어질 위상 반전 영역의 크기보다 더 큰 크기가 되게 한다.(도 1f 참조)

상기 노출된 하부 석영기판(1)을 상기 제2 레지스트(7) 패턴과 불투명막(3)을 마스크로 하여 소정깊이 식각하고, 상부의 레지스트(7)를 제거한다.(도 1g 참조)

상기한 종래 기술에 따른 위상 반전 마스크의 제조공정중, 특히 도 1e 의 공정단계에서, 기 형성된 불투명막(크롬) 패턴에 위상 반전 패턴을 정렬(Align)해야 하나 정렬도 오차 때문에 식각하고자 하는 영역뿐만 아니라 크롬을 드러나게 패턴을 설계해야 한다.

상기 크롬패턴은 기판인 석영층을 건식식각할 시 일반적으로 선택비가 우수하여 하드 마스크(Hard Mask)의 역할을 하나 무한대의 선택비를 갖고 있지는 못하므로 어느정도는 식각이 된다.

또한 레지스트가 보호하지 못하는 드러나는 영역에서 크롬층이 건식식각될 때 마스크의 제조공정에서 치명적으로 수율에 영향을 미치는 결합(particle)의 오염원으로 역할하게 된다. 따라서 위상 반전 마스크의 설계시 정렬도 오차가 허용하는 범위내에서 크롬영역이 최소가 되도록 설계해야 한다. 그러나 드러나는 크롬 영역의 크기는 0 이 아니므로 여전히 결합발생의 소지가 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기의 종래의 문제점을 감안하여 설계된 영역의 레지스트 패턴을 모두 노광하지 않고 노광 에너지를 조절하여 대략 절반 정도의 레지스트를 남겨두고, 남겨진 레지스트는 마스크의 뒷면에서 노광을 실시함에 의해 공정 진행시 발생하는 결합의 발생원인을 제거하여 반도체 소자의 제조공정 수율 향상 및 신뢰성 향상을 기할 수 있는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1g 는 종래의 기술에 따른 위상 반전 마스크의 제조 공정단계를 도시한 단면도

도 2a 내지 도 2i 는 본 발명의 방법에 따른 위상 반전 마스크의 제조 공정단계를 도시한 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 석영 기판 3 : 불투명막(Cr)

5 : 제1 레지스터(Resist) 7 : 제2 레지스터

9 : 위상반전 영역

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법은,

석영기판의 상부에 크롬을 도포하는 단계와,

상기 크롬층 상부에 제1 레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 하부의 크롬층을 식각하여 크롬패턴을 형성하는 단계와,

상부의 제1 레지스트를 제거하는 단계와,

전체구조 상부에 제2 레지스트를 도포하는 단계와,

상기 위상 반전 영역에 위치한 제2 레지스트를 노광하되, 전체 레지스트 두께를 제거할 수 있는 노광 에너지의 크기보다 작은 크기의 노광 에너지로 노광한 후, 현상공정으로 상기 제2 레지스트의 일부만을 남기고 나머지는 제거하는 단계와,

상기 노광공정에서 사용한 노광 에너지 정도의 세기로 빛을 마스크의 뒷면에서 조사하여 노광하는 단계와,

현상 공정을 거쳐 위상 반전 영역에 위치한 제2 레지스트를 제거함에 의해 제2 레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 석영기판의 일정깊이를 건식식각하여 제거하는 단계와,

상부의 제2 레지스트를 제거하는 단계를 포함한 구성으로 됨을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2i 는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 제조 공정단계를 도시한 단면도이다.

도 2a 내지 도 2d 에 도시된 공정은 앞서 기술한 종래기술의 도 1a 내지 도 1d에서 행해진 공정, 즉 석영기판(1)의 상부에 크롬패턴을 형성하고, 위상 반전 패턴을 형성하기 위해 전체구조 상부에 제2 레지스트(7)를 도포하는 공정이므로 상세한 설명을 생략한다.

다음 도 2e를 참조하면, 상기 위상 반전 영역에 위치한 제2 레지스트(7)를 노광하되, 전체 레지스트(7) 두께를 제거할 수 있는 노광 에너지의 크기에 대해 약 절반 정도 되는 노광 에너지로 노광한 다음 현상하여 약 절반 정도의 제2 레지스트(7)를 남긴다.

도 2f를 참조하면, 상기 도 2e에서 사용한 노광 에너지 정도의 세기로 빛을 마스크의 뒷면에서 조사하여 노광한다. 따라서 크롬(3) 패턴에 의하여 선택적으로 크롬(3)이 없는 영역만 레지스트(7)가 노광 에너지를 받으므로 선택적으로 노광할 수 있다. 위상 반전 영역(9)이 아니고 크롬(3)이 없는 영역은 약 절반 정도의 노광 에너지를 받으므로 다시 현상 공정을 거치면 도 2g 와 같은 형상의 마스크가 된다.

상기 도 2f 에서와 같은 마스크는 건식식각시 크롬(3)층이 노출되지 않으며, 건식식각하고자 하는 영역만 레지스트(7)가 없으므로 종래 위상 반전 마스크 형성 공정기술에서 문제가 되는 노출된 크롬영역에 의한 결함발생의 원인이 제거된다. 아울러, 부수적으로 매우 정밀한 크롬 패턴과 위상 반전 패턴간의 정렬을 얻을 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 상기한 본 발명에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 의하면, 전체적으로 공정수가 증가하는 단점이 있기는 하나, 크롬층이 노출되지 않은 상태에서 건식식각이 이루어지고, 또한 건식식각하고자 하는 영역만 레지스트가 없으므로 종래 위상 반전 마스크 형성 공정기술에서 문제가 되는 노출된 크롬영역에 의한 결함발생의 원인이 제거됨과 아울러, 크롬 패턴과 위상 반전 패턴간의 매우 정밀한 정렬 효과를 얻을 수 있어 고 품질의 마스크 제조를 가능하게 한다.

Claims (3)

1. 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 있어서

   석영기판의 상부에 크롬을 도포하는 단계와,

   상기 크롬층 상부에 제1 레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 제1 레지스트 패턴을 마스크로 하여 하부의 크롬층을 식각하여 크롬패턴을 형성하는 단계와,

   상부의 제1 레지스트를 제거하는 단계와,

   전체구조 상부에 제2 레지스트를 도포하는 단계와,

   상기 위상 반전 영역에 위치한 제2 레지스트를 노광하되, 전체 레지스트 두께를 제거할 수 있는 노광 에너지의 크기보다 작은 크기의 노광 에너지로 노광한 후, 현상공정으로 상기 제2 레지스트의 일부만을 남기고 나머지는 제거하는 단계와,

   상기 노광공정에서 사용한 노광 에너지 정도의 세기로 빛을 마스크의 뒷면에서 조사하여 노광하는 단계와,

   현상 공정을 거쳐 위상 반전 영역에 위치한 제2 레지스트를 제거함에 의해 제2 레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 제2 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 석영기판의 일정깊이를 건식식각하여 제거하는 단계와,

   상부의 제2 레지스트를 제거하는 단계를 포함한 구성으로 되는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 위상 반전 영역에 위치한 제2 레지스트의 잔류 두께는 전체두께의 절반정도 되게 하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 위상 반전 영역에 위치한 제2 레지스트의 잔류 두께를 전체두께의 절반정도 되게 하는 방법으로 노광 에너지를 줄여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 포토 제조방법