KR20030056019A - 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 검사의 정확도 및 검사 장비간의 원활한 적용이 가능하도록한 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조 방법에 관한 것으로, 기판상에 시프트막,차광막을 차례로 형성하고 선택적으로 오픈 영역을 갖는 레지스트 패턴층을 형성하는 단계;상기 노출된 차광막 시프트막을 선택적으로 식각하여 차광 패턴,시프트 패턴층을 형성하는 단계;상기 레지스트 패턴층을 제거한후 전면에 경화된 UV₃레지스트층을 형성하는 단계;상기 경화된 UV₃레지스트를 선택적으로 노광/현상하여 UV₃레지스트 패턴층을 형성하고 이를 이용하여 차광 패턴을 선택적으로 제거하는 단계;UV₃레지스트 패턴층을 제거하고 1,2차 세정 공정을 진행한후 기판의 전면에 펠리클을 부착하는 단계를 포함하여 마스크를 형성하고,마스크상에서 바이너리 영역(9칩)과 하프톤 영역(9칩)으로 나누고 각각 패턴에 대하여 3칩씩 묶어서, 패턴별로 콘택/라인과스페이스/Iso로 구분하여 디펙트 타입을 각각 6개씩 사이즈별로 20개를 구성하는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조 방법{Method for fabricating of multi binary halftone veridical mask}

본 발명은 반도체 소자의 제조에 관한 것으로, 구체적으로 검사의 정확도 및 검사 장비간의 원활한 적용이 가능하도록한 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 장치를 제조함에 있어서 기판에 특정 형태의 물질층 패턴을 형성하는 공정은 반도체장치의 고집적화에 따라 디자인룰이 엄격해져서 어려운 공정이 되고 있다.

기판에 특정한 형태의 물질층 패턴을 형성하기 위해서는 선행되어야 할 것이 물질층을 원하는 패턴으로 형성하기 위해서 감광막 패턴을 형성해야 하는데 이를 위한 마스크를 형성하는 것이다. 이러한 목적의 마스크로는 투과조절용 마스크(Transmittance Controlled Mask;TCM)와 PSM이 있다.

TCM은 크롬(Cr)으로 패턴을 형성한 다음, 제2차 노광을 실시하여 실제로 노광량 조절이 필요한 영역을 오픈하여 다시 적당량의 얇은 크롬을 스퍼터링하여 광의 투과율을 조절한 마스크이고, PSM은 통상적인 마스크와 달리 투과율과 위상을 조절하여 위상반전을 일으키는 원리를 이용하는 마스크이다.

이러한 마스크를 형성한 후에는 마스크를 통해서 원하는 광 패턴이 형성되는 지 즉, 마스크가 제대로 형성되었는지를 조사해야 한다.

이중 PSM의 경우에는 PSM상에 형성된 투광 영역과 위상 반전영역 및 그 위에 형성된 위상반전을 일으키는 패턴을 통과하는 광을 측정하여 두 광 사이의 위상차를 확인하는 방법이 이용되고 있다.

종래 기술에서는 검사 장비에 대하여 장비의 감도(sensitivity) 및조건(condition)에 기준이 되는 척도로 각 장비사에서 만들어 사용하는 베리디컬 마스크를 이용하여 장비의 감도(sensitivity) 및 조건(condition)을 체크하였다.

그러나 이와 같은 종래 기술의 베리디컬 마스크에 의한 마스크 검사는 다음과 같은 문제가 있다.

각각의 마스크 검사 장비사에서 만들어진 베리디컬 마스크는 5,6inch 바이너리 마스크로 만들어져 있고 리얼 마스크(Real Mask) 기준의 장비 체크로는 많이 틀린 경향이 있기 때문에 양산 및 개발 마스크에 대한 정확한 조건 체크가 힘들다.

또한, 장비 스페이스에 나타난 검사 한계를 장비사에 의존하는 경향이 많기 때문에 정확한 검사한계점을 찾기 어렵고 각각의 검사 모드별 체크가 마스별로 틀리기 때문에 한 장의 마스크를 가지고 체크하기 어렵다.

또한 각 장비사에서 만들어졌기 때문에 각각의 장비별 체크 마스크가 틀려 검사 장비별 감도 및 검사 한계 비교가 힘들다.

이로 인하여 검사의 신뢰성이 많이 떨어지고 각 장비사의 기준이 틀리기 때문에 양산에 적용할 수 있는 정량화된 스페이스를 찾을 수가 없는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 베리디컬 마스크에 의한 마스크 검사의 문제를 해결하기 위한 것으로 검사의 정확도 및 검사 장비간의 원활한 적용이 가능하도록한 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1a내지 도 1r은 본 발명에 따른 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조를 위한 공정 단면도

도 2는 본 발명에 따른 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 최종 레이 아웃 구성도

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

11. 석영 기판 12. 시프트막

13. 차광막 14. 레지스트층

15. UV₃레지스트 16. 펠리클

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조 방법은기판상에 시프트막,차광막을 차례로 형성하고 선택적으로 오픈 영역을 갖는 레지스트 패턴층을 형성하는 단계;상기 노출된 차광막 시프트막을 선택적으로 식각하여 차광 패턴,시프트 패턴층을 형성하는 단계;상기 레지스트 패턴층을 제거한후 전면에 경화된 UV₃레지스트층을 형성하는 단계;상기 경화된 UV₃레지스트를 선택적으로 노광/현상하여 UV₃레지스트 패턴층을 형성하고 이를 이용하여 차광 패턴을 선택적으로 제거하는 단계;UV₃레지스트 패턴층을 제거하고 1,2차 세정 공정을 진행한후 기판의 전면에 펠리클을 부착하는 단계를 포함하여 마스크를 형성하고, 마스크상에서 바이너리 영역(9칩)과 하프톤 영역(9칩)으로 나누고 각각 패턴에 대하여 3칩씩 묶어서, 패턴별로 콘택/라인과스페이스/Iso로 구분하여 디펙트 타입을 각각 6개씩 사이즈별로 20개를 구성하는 것을 특징으로 한다.

이하에서 본 발명에 따른 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조 방법에 관하여 설명한다.

도 1a내지 도 1r은 본 발명에 따른 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조를 위한 공정 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 최종 레이 아웃 구성도이다.

마스크 검사 장비사에서 제작한 마스크는 모두 바이너리 마스크로 하프톤 마스크(Halftone Mask)에 대한 조건은 배제된 마스크이며 패턴에 따른 디펙트(defect) 조건이 단순하다.

그러므로 이 단점을 보완하기 위하여 본 발명에서는 멀티 바이너리 하프톤 마스크를 제작하기 위하여 마스크 프로세스를 변경 추가하였고 패턴 설계도 크리티컬 레이어의 콘택/라인 & 스페이스/Iso로 만들어 디펙트 타입을 6개, 사이즈별 디펙트 개수를 20개로 하여 정확하고 다양한 디펙트 측정이 가능하도록 설계를 하였다.

그리고 장비별, 모드별, 감도에 따른 각각의 베리디컬 마스크 사용을 줄이기 위하여 한 장의 마스크에 패턴 바이어스를 가지고 분리하여 바이너리/하프톤 마스크로 이등분으로 나누어 구성하였다.

제조 공정은 먼저, 도 1a에서와 같이, 석영 기판(11)상에 시프트막(12),차광막(13)을 차례로 형성하고, 전면에 레지스트층(14)을 도포한다.

여기서, 시프트막(12)은 MoSiN을 사용하여 형성하고, 차광막(13)은 Cr을 사용하여 형성한다.

그리고 도 1b에서와 같이, E-빔을 사용하여 상기 레지스트층(14)을 선택적으로 노광한후 도 1c에서와 같이, 상기 선택적으로 노광된 레지스트층(14)을 현상하여 레지스트 패턴층(14a)을 형성한다.

이어, 도 1d에서와 같이, 상기 레지스트 패턴층(14a)을 이용하여 Cl₂/O₂가스를 사용하여 노출된 차광막(13)을 선택적으로 식각하여 차광 패턴(13a)을 형성한다.

그리고 도 1e에서와 같이, 연속적으로 시프트막(12)을 SF₆가스를 사용하여 선택적으로 식각하여 시프트 패턴층(12a)을 형성한다.

이어, 도 1f에서와 같이, O₂애싱 공정으로 상기 레지스트 패턴층(14a)을 제거한다.

그리고 도 1g에서와 같이, 프리 베이킹 공정을 진행하고, 도 1h에서와 같이, 전면에 UV₃레지스트(15)을 도포한다.

이어, 도 1i에서와 같이, 소프트 베이킹 공정으로 상기 UV₃레지스트(15)을 경화시켜 경화된 UV₃레지스트(15a)를 형성한다.

그리고 도 1j에서와 같이, 상기 경화된 UV₃레지스트(15a)를 선택적으로 노광한후 도 1k에서와 같이, 베이킹한후 도 1l에서와 같이 알카리 용액에서 현상하여 경화된 UV₃레지스트(15a)의 노광 부분이 선택적으로 제거되도록 하여 UV₃레지스트 패턴층(15b)을 형성한다.

이어, 도 1m에서와 같이, Descum 공정을 진행한후에 도 1n에서와 같이, UV₃레지스트 패턴층(15b)을 이용하여 차광 패턴(13a)을 선택적으로 제거한다.

그리고 도 1o에서와 같이, UV₃레지스트 패턴층(15b)을 제거하고 도 1p 및 도 1q에서와 같이, 1,2차 세정 공정을 진행한다.

세정 공정이 완료된후에 도 1r에서와 같이, 세정 공정이 완료된 기판의 전면에 펠리클(pellicle)을 부착한다.

이와 같은 공정으로 제조된 본 발명에 따른 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크는 도 2에서와 같이, 디자인 룰을 0.10㎛를 타겟으로 하여 제작되었기 때문에 웨이퍼의 리소그래피에 대한 마스크 제작시 디펙트의 적량화된 문제점을 미연에 파악할 수 있다.

또한 패턴별로 콘택/ 라인 과 스페이스/Iso로 구분하여 설계하였고 디펙트 타입도 각각 6개씩 사이즈별로 20개를 넣었기 때문에 임계 레이어에 대하여 정확한 디펙트 영향 평가의 척도로 사용할 수 있다.

멀티 바이너리 하프톤 마스크를 제작하기 위하여 패턴설계를 마스크상에서 바이너리영역(9칩), 하프톤영역(9칩)으로 설계하고 각각 패턴에 대하여 3칩씩 묶어 타겟 CD의 변화를 고려하였다.

마스크의 패턴/디펙트 사이즈의 차이에 따른 웨이퍼상의 영향과 이로 인한 문제점을 파악하여 양산장비의 원활한 운영, 관리를 위한 리얼 마스크 기준 조건으로 장비를 체크할 수 있다.

또한, 검사의 감도 향상과 장비간의 감도 격차를 줄이기 위해 검사장비용 베리디컬 마스크를 제작하여 디펙트로 인한 클레임을 최소화하고 생산의 Loss를 최소화할 수 있다.

또한 장비간의 감도 격차를 최소화하여 장비간의 불필요한 이중검사를 감소시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

현재 개발과 양산에 적용되는 장비에 대한 검사 감도와 검사 장비의 유지보수 및 가동율 극대화와 더불어 장비간의 가변으로 인한 디펙트 검출 에러를 미연에 방지하는 효과가 있다.

또한, 마스크 검사에 대한 신뢰성과 품질에 대한 극대화와 검사시간 단축 및 마스크 TAT 단축을 가져올 수 있다.

본 발명은 멀티 바이너리/하프톤 마스크를 이용하여 웨이상에서 마스크 상의 디펙트에 대한 영향이 어떻게 프린트되는가 하는 전사능력(printability)에 대한 평가도 가능하다.

Claims (1)

1. 기판상에 시프트막,차광막을 차례로 형성하고 선택적으로 오픈 영역을 갖는 레지스트 패턴층을 형성하는 단계;

   상기 노출된 차광막 시프트막을 선택적으로 식각하여 차광 패턴,시프트 패턴층을 형성하는 단계;

   상기 레지스트 패턴층을 제거한후 전면에 경화된 UV₃레지스트층을 형성하는 단계;

   상기 경화된 UV₃레지스트를 선택적으로 노광/현상하여 UV₃레지스트 패턴층을 형성하고 이를 이용하여 차광 패턴을 선택적으로 제거하는 단계;

   UV₃레지스트 패턴층을 제거하고 1,2차 세정 공정을 진행한후 기판의 전면에 펠리클을 부착하는 단계를 포함하여 마스크를 형성하고,

   마스크상에서 영역을 나누어 각각 9칩을 갖는 바이너리 영역과 하프톤 영역으로 나누고 각각 패턴에 대하여 3칩씩 묶어서, 패턴별로 콘택/라인과스페이스/Iso로 구분하여 디펙트 타입을 각각 6개씩 사이즈별로 20개를 구성하는 것을 특징으로 하는 멀티 바이너리 하프톤 베리디컬 마스크의 제조 방법