KR20030002838A - 반도체 장치의 마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 장치의 마스크 제조방법에 관한 것으로, 특히 이 방법은 쿼츠 상부에 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막을 형성하고, 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막 상부에 레지스트를 도포하고, 레지스트에 광을 조사하고 현상하여 레지스트 패턴을 형성한 후에, 레지스트 패턴에 의해 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막을 식각하여 마스크 패턴을 형성한다. 그러므로, 본 발명은 크롬 대신에 도포 특성이 우수한 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막을 사용함으로써 이후 노광 공정에 사용된 마스크에서 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막의 제거가 용이하고 마스크의 재사용이 가능하여 마스크의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

Description

반도체 장치의 마스크 제조방법{Method for manufacturing mask of semiconductor device}

본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 재작업이 용이한 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막을 이용하여 쿼츠를 재사용할 수 있는 반도체 장치의 마스크 제조방법에 관한 것이다.

반도체 집적회로의 제조에 있어서, 반도체 기판의 미세한 영역으로 주입되는 불순물의 양이 정밀하게 조절되고, 동시에 이 영역들이 상호 연결되어야 한다. 이 영역들을 한정하는 패턴들은 포토리소그래피(photo lithography) 기술에 의해 형성된다는 것은 널리 알려져 있다.

포토리소그래피 기술에 의하면, 반도체 기판 상의 절연막이나 도전성막 등 패턴을 형성하여야 할 막 위에 자외선이나, 전자빔 또는 X선 등과 같은 광선의 조사에 의해 그 용해도가 변화하는 레지스트를 형성하고, 이 레지스트의 소정 부위를 광선에 노출시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거함으로써 레지스트 패턴을 형성하고, 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 식각에 의해 제거하여 배선이나 전극 등의 각종 패턴을 형성한다.

이러한 포토리소그래피 공정 중에 빛을 투과시키거나 차광시키기 위한 마스크로서 일반적으로 크롬(Cr)으로 제조된 마스크를 사용하였다.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 장치의 마스크 제조방법을 나타낸 플로우챠트이고, 도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 의한 Cr을 이용한 마스크 패턴 제조 공정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도이다.

이들 도면을 참조하면 종래 기술에 의한 마스크 제조 방법은 다음과 같다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 쿼츠(10)에 크롬(12)을 도포하고, 그 위에 레지스트(14)를 도포한다.(S10) 그리고 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 광 또는 전자빔을 조사하고(S12) 현상하여 레지스트 패턴(14')을 형성한다.(S14) 그 다음 도 2d에 도시된 바와 같이, 크롬(12)을 식각하여 마스크 패턴(12')을 형성하고 레지스트 패턴(14')을 제거한다.(S16)

이와 같은 종래의 기술에 의해 제조된 크롬 마스크 패턴(12')은 이후 포토리소그래피 공정의 노광 공정에 사용(S18)된다. 사용된 마스크 패턴(12')은 재작업 공정을 통해 폐기하거나, 크롬을 제거하고 다시 크롬을 재증착하여 쿼츠(10)를 재사용할 수도 있다.(S20)

이러한 종래 기술에 있어서, 마스크 패턴의 재작업 공정은 크롬을 제거한 후에 크롬을 재증착하는 크롬 증착장비에 대한 투자 및 기술개발이 요구된다. 특히, 종래의 크롬을 이용한 마스크 패턴의 경우에는 크롬 제거시 쿼츠(10)도 손상되기 때문에 마스크의 재사용이 어렵게 된다.

그리고 종래 기술은 크롬 상부에 도포되는 레지스트의 도포 기술이 중요한데, 크롬 상부에 도포되는 레지스트의 도포 특성은 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 크롬 대신에 도포 특성이 우수한 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막을 사용함으로써 이후 노광 공정에 사용된 마스크에서 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막의 제거가 용이하고 마스크의 재사용이 가능하여 마스크의 제조 비용을 감소시킬 수 있는 반도체 장치의 마스크 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 장치의 마스크 제조방법을 나타낸 플로우챠트,

도 2a 내지 도 2d는 종래 기술에 의한 Cr을 이용한 마스크 패턴 제조 공정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도,

도 3은 본 발명에 따른 반도체 장치의 마스크 제조방법을 나타낸 플로우챠트,

도 4a 내지 도 4는 본 발명에 따른 폴리머 흡수막/폴리머 광차단막을 이용한 마스크 패턴 제조 공정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도,

도 5는 폴리머 광차단막으로서 BARC의 광투과율을 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 쿼츠 102 : 폴리머 흡수막/ 폴리머 광차단막

102' : 마스크 패턴 104 : 레지스트

104' : 레지스트 패턴

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 장치의 포토 마스크 제조 방법에 있어서, 쿼츠 상부에 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막을 형성하는 단계와, 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막 상부에 레지스트를 도포하는 단계와, 레지스트에 광을 조사하고 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 레지스트 패턴에 의해 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막을 식각하여 마스크 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 장치의 마스크 제조방법을 나타낸 플로우챠트이다. 도 4a 내지 도 4는 본 발명에 따른 폴리머 흡수막/폴리머 광차단막을 이용한 마스크 패턴 제조 공정을 순차적으로 나타낸 공정 순서도이다.

이들 도면을 참조하면 종래 기술에 의한 마스크 제조 방법은 다음과 같다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 쿼츠(100)에 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막(102)을 도포하고 베이크(bake)처리한다. 그리고, 그 위에 레지스트(104)를 도포하고 베이크처리한다.(S30) 본 발명에 사용된 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막(102)의 경우에는 전자빔과 현상액에 반응하지 않고, 도포 특성이 우수하며, 하부막 위에서 레지스트의 도포 특성이 우수하다. 폴리머 흡수막의 경우에는 충분한 흡수능, 폴리머 광차단막의 경우에는 충분한 광차단능을 갖도록 두께 및 재료 특성의 설정이 요구된다.

그리고 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 광 또는 전자빔을 조사하고(S32) 현상하여 레지스트 패턴(104')을 형성한다.(S34)

그 다음 도 4d에 도시된 바와 같이, 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막(102)을 식각하여 마스크 패턴(102')을 형성하고 레지스트 패턴(104')을 제거한다.(S36) 이때, 레지스트 패턴(104')의 제거는 선택적 용해 성능을 갖는 용매 또는 전면 노광 및 현상 공정으로 진행해야 하는데, 폴리머 흡수막 또는 폴리머의 손상없이 레지스트 패턴(104')만을 제거해야 한다. 즉, 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막(102)은 레지스트에 대해서 화학 약품에 선택적으로 용해되는 화학적 특성을 갖도록 한다. 이에 레지스트의 제거 공정시 폴리머 흡수막(또는 폴리머 광차단막)에 대해 선택적 용해도를 갖는 용매를 이용하여 폴리머 흡수막은 거의 용해시키지 않으면서 레지스트 패턴(104')만을 제거한다.

이와 같은 본 발명에 따라 제조된 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막(102)을 이용한 마스크 패턴(102')은 이후 포토리소그래피 공정의 노광 공정에사용(S38)된다. 사용된 마스크 패턴(102')은 재작업 공정을 통해 폐기되거나, O₂플라즈마로 폴리머 흡수막(또는 폴리머 광차단막)을 제거하고 다시 폴리머 흡수막( 또는 폴리머 광차단막)을 재증착하여 쿼츠(100)를 재사용할 수도 있다.(S40) 이렇게 O₂플라즈마로 폴리머 흡수막(또는 폴리머 광차단막)을 제거하면, 쿼츠(100)의 손상이 거의 없기 때문에 재사용이 가능하다. 그러나 종래의 크롬을 이용한 마스크 패턴의 경우에는 식각시 쿼츠도 손상되므로 크롬을 완전 제거하여도 쿼츠 패턴닝이 존재하게 된다.

한편, 본 발명은 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막으로 이루어진 마스크 패턴(102')을 형성한 후에, 레지스트 패턴(104')을 제거하지 않고 포토리소그래피 공정에 사용할 수 있다. 레지스트 패턴(104')을 전면 노광하고 베이크(bake)처리하여 레지스트의 광반응성을 제거함으로써 레지스트 패턴(104')을 제거하지 않을 수 있다.

본 발명에서 폴리머 광차단막(102)으로서, 예컨대 BARC(Bottom Antireflective Coating)용 막은 광차단 능력(투과율)을 갖는데, 폴리머 광차단막(102)의 물리적 특성을 변화시킴으로써 투과율의 조절 가능하다. 본 발명은 폴리머 광차단막(102)의 굴절율과 흡수율을 변화시킴으로써 폴리머 광차단막(102)을 지나는 광 투과율을 감소시키고 조절하여 최적화시킬 수 있다. 도 5를 참조하면, 폴리머 광차단막(102)으로서 BARC의 광투과율을 측정한 그래프에서 BARC막의 두께가 증가함에 따라 광 투과율이 감소함을 알 수 있다.

그리고 본 발명의 폴리머 광차단막(102)은 레지스트 패턴(104')보다 식각률이 크기 때문에 레지스트 식각시 폴리머 광차단막(102)이 손상되지 않도록 설계한다. 결국 폴리머 광차단막(102)은 레지스트에 대해서 식각 선택성을 갖기 때문에 레지스트 패턴(104')으로부터 폴리머 광차단막(102)을 식각할 뿐만 아니라, 식각 후의 레지스트를 효과적으로 제거할 수도 있다. 본 발명에서는 폴리머 광차단막(102)의 식각 또는 레지스트 제거시 마스크 재활용을 위해 쿼츠(100)를 손상시키지 않도록 해야만 한다.

일반적인 BARC막의 경우에는 단일 파장(KrF 248nm 또는 i-line 365nm)에 대해서만 광 특성을 갖기 때문에 이물 검사장비에서의 이물검사 또는 육안검사가 어렵다. 하지만, 본 발명의 폴리머 광차단막은 노광기에서 적용하는 특정 파장이외에, 마스크 제조공정에서 검사 및 육안 검사가 가능하도록 가시광선과 자외선에 대한 광차단능을 갖도록 한다.

한편, 이러한 마스크 제조 방법은 일반적인 마스크이외에 노광 장비와 모마스크를 이용한 축소된 자마스크 제조 분야에서 모마스크 제조에 적용이 가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 마스크의 패턴으로서 크롬 대신에 폴리머 흡수막(또는 폴리머 광차단막)을 사용하기 때문에 폴리머 흡수막의 제거가 쉽고 레지스트의 도포 특성이 우수하게 된다. 즉, 크롬위에서의 레지스트의 도포 특성은 매우 불량하나, 폴리머 흡수막(또는 폴리머 광차단막)위에서의 레지스트의 도포 특성은 매우 우수하다.

그러므로, 본 발명은 이후 노광 공정에 사용된 마스크에서 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막의 제거가 용이하고 마스크의 재사용이 가능하여 마스크의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

1. 반도체 장치의 포토 마스크 제조 방법에 있어서,

   쿼츠 상부에 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막을 형성하는 단계;

   상기 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막 상부에 레지스트를 도포하는 단계;

   상기 레지스트에 광을 조사하고 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 레지스트 패턴에 의해 상기 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막을 식각하여 마스크 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 마스크 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 폴리머 흡수막 또는 폴리머 광차단막으로 이루어진 마스크 패턴을 형성한 후에, 상기 레지스트 패턴을 제거하거나 이를 제거하지 않고 포토리소그래피 공정에 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 마스크 제조방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 제거는 선택적 용해성능을 갖는 용매 또는 전면 노광 및 현상 공정으로 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 마스크 제조방법.
4. 제 2항에 있어서, 상기 레지스트 패턴을 제거하지 않을 경우에는 상기 레지스트 패턴을 전면 노광하고 베이크처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 마스크 제조방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 마스크 패턴을 포토리소그래피 공정에 사용한 후에 상기 마스크 패턴을 제거하고 쿼츠를 재사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 마스크 제조방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 폴리머 광차단막은 광 차단능력, 식각 저항성, 화학약품에 대한 선택적 용해 특성, 및 가시광선/자외선에 대한 광 차단능력을 갖는 물질인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 마스크 제조방법.