KR20000045383A - 위상반전 마스크 및 그 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상반전마스크 및 그 형성방법에 관한 것으로, 위상반전영역을 형성하기 위한 홈의 측벽 부분에 크롬패턴이 형성되도록 위상반전마스크를 형성하고 석영기판 측벽에서 산란되는 빛을 완전히 제거하여 두 영역 사이의 투과율 차이를 근본적으로 제거함으로써 예정된 크기로 위상반전마스크 및 이를 이용한 피식각층 패턴을 형성할 수 있도록 하여 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하고 그에 따른 반도체소자의 특성 및 신뢰성이 향상되도록 하는 기술이다.

Description

위상반전마스크 및 그 형성방법

본 발명은 위상반전마스크 및 그 형성방법에 관한 것으로, 특히 석영기판을 식각하여 위상반전이 가능한 두께의 홈들이 구비되는 위상반전마스크를 형성하는데 있어서, 상기 홈들의 측벽에서 빛의 산란으로 인한 위상반전영역과 비위상반전영역의 투과율 차이를 개선하는 기술에 관한 것이다.

종래에는 석영기판위에 크롬패턴을 형성한 마스크를 사용하였는데 집적도가 높아짐에 따라 크롬패턴이 형성된 마스크를 사용할 경우, 투과되는 광은 인접한 패턴간에 서로 동위상이기 때문에 크롬패턴의 가장자리부에서 광의 강도가 높아져 패턴이 분리되지 않으므로 해상도가 저하되는 문제가 발생한다. 그로인하여, 미세패턴을 디파인 (define) 하기 위하여 크롬패턴에 위상반전층패턴을 형성하는 위상반전층마스크가 대두되었다.

상기 위상반전마스크는 크롬패턴사이로 들어오는 빛의 파장이 위상반전층을 통과할때 180도 반전되어 인접하는 패턴간에 위상을 역위상으로 만들어주기 때문에 패턴의 경계부에서 광의 강도가 영 (zero) 이 되어 패턴이 분리되므로 미세패턴의 해상도가 증가된다.

그러나, 고해상력을 필요로하는 미세패턴을 형성하기위해 단파장을 사용할 경우, 종래처럼 위상반전물질을 사용하면 투과율이 떨어져 석영기판을 위상반전물질로 이용하여 위상반전마스크를 만들었다.

도 1a 내지도 1g 는 종래기술의 실시예에 의한 위상반전마스크 및 그 형성방법을 도시한 단면도이다.

먼저, 석영기판(21)의 상부에 크롬막(23)과 제1감광막(25)을 적층한다. 이때, 상기 제1감광막(25)은 전자빔용 포지티브형을 사용하여 형성한다. (도 1a)

그리고, 상기 위상반전막패턴을 형성하기 위하여 프로그램된 전자빔을 이용하여 상기 제1감광막(25)을 노광 및 현상함으로써 제1감광막(25)패턴을 형성한다. (도 1b)

그 다음에, 상기 제1감광막(25)패턴을 마스크로하여 상기 크롬막(23)을 식각하여 크롬패턴(27)을 형성한다.

그리고, 상기 제1감광막(25)을 제거한다. (도 1c)

그 다음, 전체표면상부에 제2감광막(29)을 형성하고 이를 패터닝하여 제2감광막(29)패턴을 형성한다.

이때, 상기 제2감광막(29)패턴은 이웃하는 크롬패턴(27) 간에 걸쳐서 형성되어, 한칸 걸러 한개씩 형성되는 레벤슨형으로 위상반전층패턴이 형성될 수 있도록 형성한다. (도 1d, 도 1e)

그 다음, 상기 제2감광막(29)패턴이 형성되지않은 크롬패턴(27) 간의 석영기판(21)을 180 도의 위상반전이 일어날 수 있도록 건식식각하여 홈(31)을 형성하고 상기 제2감광막(29)패턴을 제거함으로써 위상반전마스크를 형성한다. (도 1f, 도 1g)

도 2 는 종래기술의 제1실시예에 따라 형성된 위상반전마스크를 이용하여 형성한 감광막패턴을 도시한 단면도이다.

도 2 를 참조하면, 상기 위상반전마스크를 이용한 노광 공정시 위상반전부분을 형성하기 위하여 형성된 홈(31) 측벽, 다시말하면 석영기판(21) 측벽에서 발생되는 빛의 산란에 의해 위산반전영역과 비위상반전영역 사이에 투과율의 차이가 발생하고, 이는 위상반전영역과 비위상반전영역의 폭이 같을지라도 웨이퍼 전사되는 빛의 강도는 서로 다르게 되어, 웨이퍼(41) 상부에 형성되는 피식각층 패턴(43)이 이동되어 형성되는 현상을 유발한다.

그로인하여, 예정된 간격을 갖는 패턴크기를 형성할 수 없어 반도체소자의 고집적화를 어렵게 하는 문제점이 있다.

도 3 은 상기한 종래기술의 제1실시예에 따른 문제점을 해결하기 위하여 종래기술의 제2실시예로 형성된 위상반전마스크를 형성한다.

상기 도 3 은 상기 종래기술의 제1실시예에 따른 도 1g 의 공정후, 습식식각처리하여 상기 크롬패턴(27)의 하부로 언더컷 ( under cut ) (33)을 형성함으로써 종래기술의 문제점인 투과율 차이를 감소시키고자 하였다.

그러나, 습식식각의 특성상 단차 측벽의 기울기를 더욱 완만하게 하여 위상반전효과가 감소됨으로써 해상력이 저하되고, 패턴크기 및 노광 조건 등에 따라 식각해야하는 깊이가 달라 실제 적용에 어려운 점이 있으며, 돌출된 크롬패턴이 깨짐으로서 발생하는 마스크의 임계면적 ( CD, critical dimension ) 변화나 결함 ( defect ) 문제를 피하기 어렵게 되었다.

상기한 바와같이 종래기술에 따른 위상반전마스크 및 그 형성방법은, 예정된 크기의 위상반전마스크 또는 이를 이용한 웨이퍼 상부의 피식각층 패턴을 용이하게 형성하기 어려워 이를 이용한 반도체소자의 고집적화를 어렵게 하고 그에 따른 반도체소자의 특성 및 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여,

위상반전영역을 형성하기 위한 홈의 측벽 부분에 크롬패턴이 형성되도록 위상반전마스크를 형성함으로써 석영기판 측벽에서 산란되는 빛을 완전히 제거하여 두영역 사이의 투과율 차이를 근본적으로 제거함으로써 예정된 크기로 위상반전마스크 및 이를 이용한 피식각층 패턴을 형성할 수 있도록 하여 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하고 그에 따른 반도체소자의 특성 및 신뢰성이 향상되도록 하는 위상반전마스크 및 그 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1g 는 종래기술의 제1실시예에 따른 위상반전마스크 형성방법을 도시한 단면도.

도 2 는 종래기술의 제1실시예에 따른 위상반전마스크를 이용하여 형성된 반도체기판 상부의 감광막패턴을 도시한 단면도.

도 3 는 종래기술의 제2실시예에 따른 위상반전마스크 형성방법을 도시한 단면도.

도 4a 내지 도 4g 는 본 발명의 실시예에 따른 위상반전마스크 형성방법을 도시한 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11,21 : 석영기판 13,25 : 제1감광막

15,31 : 홈 17,23 : 크롬막

19,29 : 제2감광막 20,27 : 크롬패턴

33 : 언더컷 41 : 웨이퍼

43 : 피식각층 패턴

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 위상반전마스크는,

위상반전마스크의 위상반전영역과 비위상반전영역 경계부 측벽에서의 빛의 산란을 방지하기 위하여 상기 측벽에 차광패턴이 구비되는 것을 제1특징으로한다.

그리고, 이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 위상반전마스크는,

상기 석영기판이 위상반전되는 깊이로 식각되어 이격된 다수의 홈들이 구비되고, 상기 홈들의 측벽을 포함한 홈들의 저부 끝부분과 상기 홈들 간의 석영기판 끝부분을 도포하는 크롬패턴들이 구비되는 것을 제2특징으로한다.

한편, 이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 위상반전마스크의 형성방법은,

석영기판 상부에 제1감광막패턴을 형성하는 공정과,

상기 제1감광막패턴을 이용하여 상기 석영기판을 식각함으로써 홈들을 형성하는 공정과,

상기 홈들을 포함한 전체표면상부에 크롬막을 증착하는 공정과,

상기 크롬막 상부에 제2감광막패턴을 형성하고 이를 마스크로하여 상기 크롬막을 식각함으로써 상기 홈들의 측벽을 포함한 홈들의 저부 끝부분과 상기 홈들 간의 석영기판 끝부분을 도포하는 크롬패턴들을 형성하는 공정과,

상기 제2감광막패턴을 제거하는 공정을 포함하는 것과,

제1,2 감광막은 전자빔용 감광막으로 형성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 4a 내지 도 4g 는 본 발명의 실시예에 따른 위상반전마스크 및 그 형성방법을 도시한 단면도이다.

먼저, 석영기판(11) 상부에 제1감광막(13)을 도포한다. 이때, 상기 제1감광막(15)은 전자빔용 포지티브형 감광막을 사용한다.

그리고, 차광패턴이 형성될 부분에 측벽을 구비되도록 일정간격 홈을 형성할 수 있는 프로그램된 전자빔 장치를 이용하여 상기 제1감광막(15)을 노광 및 현상하여 제1감광막(15)패턴을 형성한다. (도 4a, 도 4b)

그 다음에, 상기 제1감광막(15)패턴을 마스크로하여 상기 석영기판(11)을 식각함으로써 홈(15)을 형성하고, 상기 제1감광막(15)을 제거한다. (도 4c)

그리고, 전체표면상부에 크롬막(17)을 일정두께 형성하고, 그 상부를 평탄화시키는 제2감광막(19)을 형성한다.

이때, 상기 제2감광막(19)은 전자빔용 감광막을 사용한 것이다. (도 4d, 도 4e)

그 다음에, 상기 차광패턴을 형성할 수 있도록 프로그램된 전자빔 장치를 이용하여 상기 제2감광막(19)을 노광 및 현상하여 패터닝된 제2감광막(19)패턴을 형성한다. 이때, 상기 제2감광막(19)패턴은 상기 홈(15)의 측벽부분을 모두 도포하는 형태로 형성된다. (도 4f)

그리고, 상기 제2감광막(19)패턴을 마스크로하여 상기 크롬막(17)을 건식식각하여 크롬패턴(20)을 형성한다. 그리고, 상기 제2감광막(19)패턴을 제거하여 위상반전마스크를 형성한다. (도 4g)

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 위상반전마스크 및 그 형성방법은, 빛의 산란이 일어나는 측벽을 차광패턴으로 완전히 가려 산란에 의한 투과율 차이를 완전히 제거함으로써 위상반전마스크의 해상도를 향상시키고 그에 따른 반도체소자의 반도체소자의 특성, 신뢰성, 수율 및 생산성을 향상시키고 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 위상반전마스크의 위상반전영역과 비위상반전영역 경계부 측벽에서의 빛의 산란을 방지하기 위하여 상기 측벽에 차광패턴이 구비되는 위상반전마스크.
2. 상기 석영기판이 위상반전되는 깊이로 식각되어 이격된 다수의 홈들이 구비되고, 상기 홈들의 측벽을 포함한 홈들의 저부 끝부분과 상기 홈들 간의 석영기판 끝부분을 도포하는 크롬패턴들이 구비되는 것을 특징으로하는 위상반전마스크.
3. 석영기판 상부에 제1감광막패턴을 형성하는 공정과,

   상기 제1감광막패턴을 이용하여 상기 석영기판을 식각함으로써 홈들을 형성하는 공정과,

   상기 홈들을 포함한 전체표면상부에 크롬막을 증착하는 공정과,

   상기 크롬막 상부에 제2감광막패턴을 형성하고 이를 마스크로하여 상기 크롬막을 식각함으로써 상기 홈들의 측벽을 포함한 홈들의 저부 끝부분과 상기 홈들 간의 석영기판 끝부분을 도포하는 크롬패턴들을 형성하는 공정과,

   상기 제2감광막패턴을 제거하는 공정을 포함하는 위상반전마스크 형성방법.
4. 제 1 항에 있어서, 제1,2 감광막은 전자빔용 감광막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전마스크 형성방법.