KR20010009736A - 마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 차광층 패턴 형성용 식각마스크로 이용된 감광막패턴을 다시 위상반전층 패턴 형성 식각마스크로 이용하므로서 투명 기판의 손상을 최소화하여 빛의 산란 현상 등을 개선한 위상반전 마스크 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마스크 제조방법은 광투과영역과 광차단영역이 정의된 투명기판 상에 위상반전막과 차광막을 차례로 형성하고 차광막 위에 광투과영역의 소정부위에 대응하는 차광막의 표면을 노출시키는 감광막패턴을 형성하는 단계와, 감광막패턴으로 보호되지 않는 차광막을 제거하여 잔류한 차광막으로 이루어진 차광막패턴을 형성하는 단계와, 감광막패턴과 차광막패턴을 식각마스크로 이용하여 위상반전막을 건식식각하여 위상반전막패턴을 형성하는 단계와, 제 1 감광막패턴을 제거하는 단계와, 광투과영역에 위치한 상기 차광막패턴을 제거하고 상기 광차단영역에 위치한 상기 차광막패턴을 잔류시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

마스크 제조방법{A method of fabricating a mask}

본 발명은 마스크 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 차광층 패턴 형성용 식각마스크로 이용된 감광막패턴을 다시 위상반전층 패턴 형성 식각마스크로 이용하므로서 투명 기판의 손상을 최소화하여 빛의 산란 현상 등을 개선한 위상반전 마스크 제조방법에 관한 것이다.

반도체장치가 고집적화 및 고밀도화에 따라 단위 소자의 크기가 감소되고, 이에 따라, 도선 등의 선폭이 작아지고 있다. 그러므로, 미세 패턴을 형성하기 위해서는 접촉묘화(contact printing) 방법, 프록시미티묘화(proximity printing) 방법 및 프로젝션묘화(projection printing) 방법 등의 노광 방법을 이용하는 포토리쏘그래피(photolithography) 공정으로는 한계가 있다. 따라서, 미세 패턴을 형성하기 위해 노광시 전자 빔 또는 이온 빔 등을 이용하거나, 또는, 위상반전마스크(Phase Shifting Mask)를 이용할 수 있다.

상기 위상반전마스크는 위상반전영역과 투광영역을 포함하는 데, 위상반전영역을 통과하는 광의 위상을 180°로 반전시켜 투광영역을 통과하는 광과 상쇄 간섭을 일으켜 해상력과 초점심도를 향상시켜 양호한 패턴을 얻을 수 있다. 위상반전마스크는 종류에 따라 교번형(Alternated type), 림형(Rim type), 감쇄형(Attenuated type) 및 아웃리거형(Outrigger type) 등이 있다.

종래 기술에서 위상반전층으로 사용되는 MoSiN층의 식각은 SF₆, CF₄, CHF₃등과 같은 식각가스, RF power와 진공챔버를 이용하여 플라즈마를 발생시켜 사용하는 건식식각으로 수행된다. 이때, 위상반전층의 식각마스크로는 감광막 패턴이나 차광막으로 사용되는 Cr막 패턴 등이 이용된다. 이중, 주로 사용되는 것은 감광막패턴이 박리된 크롬막 패턴이다. 왜냐하면, 하부에 크롬막 패턴이 개재된 감광막 패턴을 MoSiN층 식각의 식각마스크로 이용할 경우, 크롬막 패터닝시 발생한 이물질이 MoSiN층 건식식각에서 치명적 결함으로 작용하기 때문이다.

도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 따른 위상반전 마스크 제조공정 단면도이다.

도 1a를 참조하면, 투명기판인 석영 기판(10) 위에 반전막(11), 차광막(12)을 형성한 다음 그 위에 감광막(13)을 도포하여 형성한다. 이때, 반전막(11)은 MoSiN을 약 930Å의 두께로 형성하고, 차광막(12)은 도전성 물질로 Cr과 CrOx 등을 사용하여 약 1050Å의 두께로 형성하며, 감광막(13)은 제품명 ZEP7000을 사용하여 약 4000Å의 두께로 형성한다.

도 1b를 참조하면, 감광막의 소정부위에 전자빔 등으로 노광(E-beam writing)을 실시하여 감광막의 일부를 변성시킨 변성막(131)을 형성한다. 노광되지 않은 감광막(130) 부위는 현상시 잔류하게 된다.

도 1c를 참조하면, 노광된 감광막인 변성막을 현상(develop)하여 제거한다. 따라서, 차광막(12) 상에는 노광되지 않은 감광막패턴(130)이 잔류하여 이후 차광막(12) 패턴 형성용 식각시 식각마스크로 이용된다.

도 1d를 참조하면, 크롬 등으로 이루어진 차광막(12)의 소정 부위를 감광막패턴(130)을 식각마스크로 이용하는 플라즈마 방식의 건식식각으로 제거하여 잔류한 차광막으로 이루어진 차광막패턴(120)을 형성한다.

도 1e를 참조하면, 감광막패턴을 제거한다. 이때, 감광막패턴의 박리는 산소 애슁에 의한 건식식각이나 황산용액에 의한 습식식각으로 이루어진다. 감광막패턴을 제거하는 이유는 차광막 식각시 발생한 이물을 제거하기 위해서이다.

그리고, 기판을 세정한다.

도 1f를 참조하면, 차광막패턴(120)을 식각마스크로 이용하여 이로부터 보호되지 않는 부위의 반전막을 제거하여 잔류한 반전막으로 이루어진 반전막패턴(110)을 형성한다. 이때, 반전막패턴(110)은 플라즈마를 이용하는 건식식각으로 형성되며, 그 결과 투명기판(10)의 소정 부위가 노출되어 투광영역을 형성한다.

그러나, 이와 같이 노출된 투명기판(10)인 석영 기판(10)의 표면도 일부 식각되어 거친(rough) 표면을 갖게 된다. 즉, 크롬과 MoSiN은 식각선택성이 우수한 반면 석영과 MoSiN은 식각선택성이 작다. MoSiN 식각시 플라즈마에 의하여 소량의 크롬이 식각되고, 식각된 소량의 크롬 부산물은 식각중인 MoSiN층에 재증착된다. 크롬과 MoSiN의 식각선택성이 크므로 크롬 재증착 부위와 MoSiN층은 식각률이 다르므로 하부에 위치한 석영 기판의 식각 깊이도 달라지게 된다.

도 1g를 참조하면, 광투과영역에 있는 차광막패턴을 제거하여 반전층패턴 표면을 노출시킨다. 따라서, 잔류한 차광막패턴(120)은 광차단영역을 형성하여 위상반전 마스크 제조를 완료한다.

그러나, 상술한 종래 기술에 따른 마스크 제조방법은 반전막패턴 형성시 투명기판의 표면에 손상을 주어 이후 완성된 마스크 노광시 빛을 산란시키는 등의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 차광층 패턴 형성용 식각마스크로 이용된 감광막패턴을 다시 위상반전층 패턴 형성 식각마스크로 이용하므로서 투명 기판의 손상을 최소화하여 빛의 산란 현상 등을 개선한 위상반전 마스크 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마스크 제조방법은 광투과영역과 광차단영역이 정의된 투명기판 상에 위상반전막과 차광막을 차례로 형성하고 차광막 위에 광투과영역의 소정부위에 대응하는 차광막의 표면을 노출시키는 감광막패턴을 형성하는 단계와, 감광막패턴으로 보호되지 않는 차광막을 제거하여 잔류한 차광막으로 이루어진 차광막패턴을 형성하는 단계와, 감광막패턴과 차광막패턴을 식각마스크로 이용하여 위상반전막을 건식식각하여 위상반전막패턴을 형성하는 단계와, 제 1 감광막패턴을 제거하는 단계와, 광투과영역에 위치한 상기 차광막패턴을 제거하고 상기 광차단영역에 위치한 상기 차광막패턴을 잔류시키는 단계를 포함하여 이루어진다.

도 1a 내지 도 1g는 종래 기술에 따른 위상반전 마스크 제조공정 단면도

도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 위상반전 마스크 제조공정 단면도

본 발명에 의하여 제조된 포토마스크는 전술한 투명 기판인 석영기판의 식각손상을 방지하여 웨이퍼 노광시 빛의 굴절이나 산란 현상 등을 최소화한다. 종래 기술에서 투명 기판의 손상은 주로 재증착되는 크롬 부산물에 기인하므로, 차광막 패턴 형성을 위한 크롬막 식각 후 식각마스크로 이용된 감광막패턴을 제거하지 않고 계속하여 위상반전막 패턴 형성용 식각을 실시한다. 그 결과, 석영기판의 표면을 SEM 주사현미경으로 관찰하면 균일한 기판 표면이 형성됨을 알 수 있다. 이때, 감광막패턴에서도 부산물이 발생하지만 이는 위상반전막 식각시 투명기판에 아무런 영향을 주지 않는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명에 따른 위상반전 마스크 제조공정 단면도이다.

도 2a를 참조하면, 광투과영역과 광차단영역이 정의된 투명기판인 석영 기판(20) 위에 위상 반전막(21), 차광막(22)을 차례로 증착하여 형성한 다음 그 위에 감광막(23)을 도포하여 형성한다. 이때, 반전막(21)은 MoSiN을 약 930Å의 두께로 형성하고, 차광막(22)은 도전성 물질로 Cr과 CrO_x등을 사용하여 약 1050Å의 두께로 형성하며, 감광막(23)은 제품명 ZEP7000을 사용하여 약 4000Å의 두께로 형성한다.

도 2b를 참조하면, 감광막의 소정부위에 전자빔 등으로 노광(E-beam writing)을 실시하여 감광막의 일부를 변성시킨 변성막(230)을 형성한다. 노광되지 않은 감광막(231) 부위는 현상시 잔류하게 된다.

도 2c를 참조하면, 노광된 감광막인 변성막을 현상(develop)하여 제거한다. 따라서, 차광막(22) 상에는 노광되지 않은 감광막패턴(231)이 잔류하여 이후 차광막(22) 패턴 형성용 식각과 위상 반전막(21) 식각시 식각마스크로 2 회 이용된다.

도 2d를 참조하면, 크롬 등으로 이루어진 차광막(22)의 소정 부위를 감광막패턴(231)을 식각마스크로 이용하는 플라즈마 방식의 건식식각으로 제거하여 잔류한 차광막으로 이루어진 차광막패턴(220)을 형성한다.

도 2e를 참조하면, 동일한 패턴을 갖는 감광막패턴(231)과 차광막패턴(220)을 식각마스크로 이용하여 이로부터 보호되지 않는 부위의 반전막을 제거하여 잔류한 반전막으로 이루어진 반전막패턴(210)을 형성한다. 이때, 반전막패턴(210)은 플라즈마를 이용하는 건식식각으로 형성되며, 그 결과 투명기판(20)의 소정 부위가 노출되어 투광영역을 형성한다. 본 실시예에서는 감광막패턴(231)을 제거하지 않고 위상 반전막패턴(210) 식각시 식각마스크로 사용하므로 종래 기술에서의 크롬 식각마스크에서 발생하는 크롬 부산물의 노출된 투명기판(20) 표면의 재증착(redeposition)을 방지하여 투명기판(20)의 손상을 방지한다.

도 2f를 참조하면, 차광막패턴(220) 위에 잔류한 감광막패턴을 산소 애슁이나 황산용액으로 제거하여 투명기판(20) 상에 반전막패턴(210)과 차광막패턴(220)을 잔류시킨다.

그리고, 투명기판(20)의 전면을 세정한다.

도 2g를 참조하면, 광투과영역에 있는 차광막패턴을 제거하여 반전층패턴(210) 표면을 노출시킨다. 따라서, 잔류한 차광막패턴(120)은 광차단영역을 형성하여 위상반전 마스크 제조를 완료한다.

따라서, 본 발명은 차광층 패턴 형성용 식각마스크로 이용된 감광막패턴을 다시 위상반전층 패턴 형성 식각마스크로 이용하므로서 투명 기판의 손상을 최소화하여 빛의 산란, 굴절 현상 등을 개선하므로서 포토마스크의 신뢰성을 향상시키는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 광투과영역과 광차단영역이 정의된 투명기판 상에 위상반전막과 차광막을 차례로 형성하고 상기 차광막 위에 상기 광투과영역의 소정부위에 대응하는 상기 차광막의 표면을 노출시키는 감광막패턴을 형성하는 단계와,

   상기 감광막패턴으로 보호되지 않는 상기 차광막을 제거하여 잔류한 상기 차광막으로 이루어진 차광막패턴을 형성하는 단계와,

   상기 감광막패턴과 차광막패턴을 식각마스크로 이용하여 상기 위상반전막을 건식식각하여 위상반전막패턴을 형성하는 단계와,

   상기 감광막패턴을 제거하는 단계와,

   상기 광투과영역에 위치한 상기 차광막패턴을 제거하고 상기 광차단영역에 위치한 상기 차광막패턴을 잔류시키는 단계로 이루어진 마스크 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 차광막패턴은 플라즈마를 이용한 건식식각으로 형성하는 것이 특징인 마스크 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 투명기판은 석영으로 형성하고, 상기 위상반전막은 MoSiN으로 형성하며, 상기 차광막은 도전성 물질로 Cr과 CrO_x등을 사용하여 형성하는 것이 특징인 마스크 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 위상반전막은 MoSiN을 약 930Å의 두께로 형성하고, 상기 차광막은 도전성 물질로 Cr과 CrO_x등을 사용하여 약 1050Å의 두께로 형성하며, 상기 감광막은 제품명 ZEP7000을 사용하여 약 4000Å의 두께로 형성하는 것이 특징인 마스크 제조방법.