KR20020058287A - 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로, 석영기판 상부에 반투명 위상반전층과 크롬층을 순차적으로 형성하고, 상기 크롬층, 반투명 위상반전층 및 소정 두께의 석영기판을 식각하여 제1위상반전영역을 형성하고, 상기 제1위상반전영역 주변에 상기 크롬층을 식각하여 제2위상반전영역을 형성하되, 상기 제1위상반전영역과 제2위상반전영역의 위상차가 180。로 되게 함으로써 상기 석영기판의 식각 특성을 향상시킬 수 있고, 포토 리소그래피공정의 공정마진 및 해상도를 향상시켜 고 품질의 마스크 제조를 가능하게 하는 기술이다.

Description

반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법{Manufacturing method for phase shift of semiconductor device}

본 발명은 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로, 보다상세하게 석영기판을 식각하여 형성된 위상반전영역과 석영기판 상의 반투명 위상반전층이 형성되는 위상반전영역을 교대로 형성하여 상기 석영기판의 식각 특성을 향상시켜 미세 패턴의 구현을 유리하게 하는 반도체소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것이다.

종래기술에 따른 포토마스크 중 위상반전마스크는 해상도가 뛰어나 잘 사용되고 있다. 위상반전마스크에는 에테뉴에이티드, 얼터내이팅 위상반전마스크 또는 석영기판을 식각하여 위상반전마스크를 형성하는 방법 등 여러 가지가 있다.

도 1a 는 종래의 기술에 따른 위상 반전 마스크(phase shift mask)의 구조를 도시한 단면도이고, 도 1b 는 도 1a 의 위상 반전 마스크를 투과하는 광원의 조도(intensity)를 도시하는 그래프로서, 상기 위상반전마스크 중에서 석영기판을 식각하여 형성된 위상반전마스크를 도시한다.

상기 석영기판을 식각하여 위상반전마스크를 형성하는 방법은, 해상도를 향상시키기 위해서 크롬막패턴 주위에 노출되는 석영기판을 깊게 식각하여 위상반전을 시킨다. 상기와 같이 깊게 식각된 석영기판의 깊이 'd'는 크롬막패턴 주변에 노출되는 비위상반전영역의 석영기판의 표면과 수백 Å 만큼 차이가 난다. 이는, 노광장치의 포커스 상을 달리하게 되어 기존의 스트롱 위상반전마스크의 단점으로 나타나고 있다.

또한, 종래기술에 따른 위상반전마스크의 작동원리는 위상반전영역으로 투과되는 빛(A)과 비위상반전영역으로 투과되는 빛(B)의 위상이 180。가 되고, 거리만큼 위상반전이 일어나기 때문에 크롬층패턴의 이미지 시 형성 시 간섭하게 되어 미세패턴을 형성할 수 있다.

그러나, 위상반전을 하기 위해 식각해야할 석영기판의 깊이를 조절하기 어렵고, 식각공정 시 석영기판은 물질구조상 경사각도로 식각되어 위상반전영역을 통과하는 빛이 마치 오목렌즈 역할을 한다. 또한, 도 1c 에 도시된 바와 같이 비위상반전영역을 통과하는 빛은 바로 입사되는 빛(A)과 석영기판의 경사진 식각면에 굴절되는 빛(A')으로 차이가 나기 때문에 웨이퍼(21) 상의 감광막(23)에서는 최적의 초점(best focus) 지점이 위상반전영역을 통과한 빛과 차이를 나타내어 공정마진을 작게 하거나, CD의 균일성을 저하시킨다.

따라서, 본 발명은 상기의 종래의 문제점을 감안하여 본 발명은 반도체소자의 위상반전마스크 제조방법에 있어서, 석영기판을 식각하여 형성되는 위상반전영역과 상기 석영기판 상에 반투명 위상반전층이 구비되는 위상반전영역을 교대로 형성함으로써 상기 석영기판의 식각량을 감소시켜 포토 리소그래피공정에서의 공정마진 및 해상도를 향상시키는 반도체소자의 위상 반전 마스크 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a 는 종래의 기술에 따른 위상 반전 마스크(phase shift mask)의 구조를 도시한 단면도.

도 1b 는 도 1a 의 위상 반전 마스크를 투과하는 광원의 조도(intensity)를 도시하는 그래프.

도 1c 는 도 1a 의 위상 반전 마스크를 투과한 광원의 초점심도를 도시하는 단면도.

도 2 는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 구조를 도시하는 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11, 31 : 석영기판 13, 35 : 크롬막패턴

21 : 웨이퍼 23 : 감광막

33 : 반투명 위상반전층

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

석영기판 상부에 반투명 위상반전층을 형성하는 공정과,

상기 반투명 위상반전층 상부에 크롬막을 형성하는 공정과,

상기 크롬막 상부에 위상반전영역을 노출시키는 제1감광막패턴을 형성하는 공정과,

상기 제1감광막패턴을 식각마스크로 상기 크롬막, 반투명 위상반전층 및 소정 두께의 석영기판을 식각하여 마스크의 제1위상반전영역을 형성하는 공정과,

상기 제1감광막패턴을 제거하는 공정과,

전체표면 상부에 상기 제1위상반전영역의 주변에 다른 위상반전영역을 노출시키는 제2감광막패턴을 형성하는 공정과,

상기 제2감광막패턴을 식각마스크로 상기 크롬막을 제거하여 제2위상반전영역을 형성하는 공정과,

상기 제2감광막패턴을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

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

도 2 는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 구조를 도시하는 단면도이다.

먼저, 석영기판(31) 상부에 반투명 위상반전층(33)을 형성한다. 이때, 상기 위상반전층(33)은 굴절률이 2 ∼ 4이고, PMMA, 감광막, SOG막, Mo막 또는 질화막 계열이 합성된 실리카 함유 물질으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 위상반전층(33)은 50 ∼ 90%의 투과율을 갖도록 형성하고, 종래 기술에서 180。 위상을 반전하는 두께보다 작은 두께로 형성하여 ±80-110。 정도의 위상 반전하게 한다.

다음, 상기 반투명 위상반전층(33) 상부에 크롬막(35)을 형성한다.

그 다음, 상기 크롬막(35) 상부에 'C'영역을 노출시키는 제1감광막패턴을 형성한다. 상기 제1감광막패턴은 E-빔용 감광막을 이용한다.

다음, 상기 제1감광막패턴을 식각마스크로 상기 크롬막(35), 반투명 위상반전층(33) 및 소정 두께의 석영기판(31)을 식각하여 제1위상반전영역(C)을 형성한다.

그 다음, 상기 제1감광막패턴을 제거한다.

다음, 전체표면 상부에 제2위상반전영역(D)을 노출시키는 제2감광막패턴을 형성한다.

그 다음, 상기 제2감광막패턴을 식각마스크로 상기 크롬막(35)을 식각하여 상기 반투명 위상반전층(33)을 노출시켜 제2위상반전영역(D)을 형성한다.

상기 제1위상반전영역(C)과 제2위상반전영역(D)은 180。의 위상차를 갖는다.

예를 들어, 상기 제1위상반전영역(C)이 -90。 위상반전되는 경우, 상기 제2위상반전영역(D)이 +90。의 위상반전되고, 상기 제1위상반전영역(C)에서 상기 석영기판(31)의 식각깊이(h)는 제2위상반전영역(D)의 반투명 위상반전층(33)의 두께(t)의 2배가 된다. (도 2 참조)

이상 상술한 바와 같이, 상기한 본 발명에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 의하면, 석영기판 상부에 반투명 위상반전층과 크롬층을 순차적으로 형성하고, 상기 크롬층, 반투명 위상반전층 및 소정 두께의 석영기판을 식각하여 제1위상반전영역을 형성하고, 상기 제1위상반전영역 주변에 상기 크롬층을 식각하여 제2위상반전영역을 형성하되, 상기 제1위상반전영역과 제2위상반전영역의 위상차가 180。로 되게 함으로써 상기 석영기판의 식각 특성을 향상시킬 수 있고, 포토 리소그래피공정의 공정마진 및 해상도를 향상시켜 고 품질의 마스크 제조를 가능하게 하는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 석영기판 상부에 반투명 위상반전층을 형성하는 공정과,

   상기 반투명 위상반전층 상부에 크롬막을 형성하는 공정과,

   상기 크롬막 상부에 위상반전영역을 노출시키는 제1감광막패턴을 형성하는 공정과,

   상기 제1감광막패턴을 식각마스크로 상기 크롬막, 반투명 위상반전층 및 소정 두께의 석영기판을 식각하여 마스크의 제1위상반전영역을 형성하는 공정과,

   상기 제1감광막패턴을 제거하는 공정과,

   전체표면 상부에 상기 제1위상반전영역의 주변에 다른 위상반전영역을 노출시키는 제2감광막패턴을 형성하는 공정과,

   상기 제2감광막패턴을 식각마스크로 상기 크롬막을 제거하여 제2위상반전영역을 형성하는 공정과,

   상기 제2감광막패턴을 제거하는 공정을 포함하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 반투명 위상반전층은 PMMA, 감광막, SOG막, Mo막, 질화막 및 이들의 조합으로 이루어지는 군에서 선택되는 물질이 함유된 투명물질을 이용하여 50 ∼ 90%의 투과율을 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 위상반전 마스크제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1위상반전영역과 제2위상반전영역의 위상차는 180。인 것을 특징으로 하는 반도체소자의 위상반전마스크 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1위상반전영역은 상기 석영기판을 -80。∼-110。의 위상차가 발생되도록 식각하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 위상반전마스크 제조방법.
5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 제2위상반전영역은 상기 반투명 위상반전층을 +80。 ∼ +110。의 위상차가 발생하도록 하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 위상반전마스크 제조방법.