KR20040005052A - 위상 반전 마스크의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토마스크 제작시 습식 식각으로 패턴의 경계부를 라운딩시키는 방식 대신 노광 파장에 불투명한 막을 증착한 후 비등방성 건식 식각을 통해 패턴의 측면에 광차단막을 형성함으로써 노광시 불필요한 산란광을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

위상 반전 마스크의 제조 방법{METHOD FOR FABRICATION OF PHASE SHIFT MASK}

본 발명은 반도체 제조 공정중 사진 현상 공정에 사용되는 마스크의 패턴의 오차를 줄이기 위한 위상 반전 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 제조공정에서 많이 사용되는 포토리소그래피 (Photolithography) 공정은 반도체 소자를 만들고자하는 모양으로 광을 투과시키는 부분과 광을 차단시키는 부분으로 나누어진 포토 마스크를 많이 사용하였다.

즉, 일반 포토 마스크는 차광패턴과 투광패턴으로 구성되어 선택적인 노광을 할 수 있도록 되어 있다.

그러나 패턴밀도의 증가에 따라 광의 회절현상(Diffraction Phenomenon)이 발생하여 해상도 향상에 제한이 있었다.

그러므로, 위상반전 마스크(Phase Shifting Mask)를 이용하여 해상도를 증가시키는 공정이 다방면으로 연구되고 있다.

위상반전 마스크를 이용하는 기술은 빛을 그대로 투과시키는 투광영역과 빛을 180°반전시켜 투과시키는 반전 투광영역을 조합하여 사용하는 기술로써 차광패턴과 투광영역 사이에서 콘트라스가 개선되어 해상도가 감소하는 것을 방지한 것이다.

그리고 이와 같은 마스크들은 마스크 제조기술의 발달로 광의 위상차를 응용한 변형 마스크들이 등장하여 광학 해상한계를 늘려 놓았다.

위상반전 마스크는 레벤슨(Levenson)의 위상반전 마스크(Alternate Type Phase-shifting Mask)를 시작으로, 니타야마(Nitayama) 등이 콘택홀의 해상한계를 향상시키기 위해 제안한 림(RIM)형 위상반전 마스크 등이 출현하였다.

도1a 내지 도1e는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.

도1a를 참조하면, 석영 기판(10) 상에 차광막(11)으로 크롬 또는 몰디브덴 실리사이드막(MoSi_xN_y)을 증착한 후 포토레지스트(12)를 도포한다.

도1b를 참조하면, 포토레지스트(12)에 전자빔(E-BEAM) 노광을 진행한 후 도1c에 도시된 바와 같이 노광된 포토레지스트를 현상을 통해 제거하여 포토레지스트 패턴(12')을 형성한다.

도1d를 참조하면, 포토레지스트 패턴(12')을 마스크로 차광막(11)을 패터닝한다.

도1e를 참조하면, 포토레지스트 패턴(12')을 제거한 후 차광막(11)을 마스크로 석영 기판(10)을 습식각하는데, 이때 포토레지스트 패턴(12')은 습식각을 진행한 후 제거하기도 한다.

도2는 종래 기술에 의해 형성된 레벤슨(Levenson) 타입의 위상반전 마스크를 나타낸 도면으로 차광막을 크롬(21)으로 형성하였다.

도3은 종래 기술에 의해 형성된 하프 톤(Half Tone) 위상반전 마스크를 나타낸 도면으로 차광막을 몰디브 덴 실리사이드(31)로 형성하였다.

이와 같이 종래의 기술에 의해 위상 반전 마스크 제조시 크롬이나 몰디브덴 실리사이드 패턴의 접촉 면적의 감소로 패턴이 떨어져 나가거나 도 3의 A 부분처럼 패턴 경계부에서 원하지 않는 위상 오차가 발생하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 포토마스크 제작시 습식 식각으로 패턴의 경계부를 라운딩시키는 방식 대신 노광 파장에 불투명한막을 증착한 후 비등방성 건식 식각을 통해 패턴의 측면에 광차단막을 형성함으로써 노광시 불필요한 산란광을 효과적으로 방지할 수 있도록 하는 위상 반전 마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다.

도1a 내지 도1e는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.

도2는 종래 기술에 의해 형성된 레벤슨(Levenson) 타입의 위상반전 마스크를 나타낸 도면이다.

도3은 종래 기술에 의해 형성된 하프 톤(Half Tone) 위상반전 마스크를 나타낸 도면이다.

도4a 내지 도4g는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

40 : 석영 기판 41 : 차광막

42 : 포토레지스트 43 : 불투명막

43' : 차광막

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 석영 기판 상에 차광막을 증착한 후 포토레지스트를 도포하는 단계와,상기 포토레지스트에 전자빔 노광을 진행한 후 노광된 포토레지스트를 현상을 통해 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 차광막을 패터닝하는 단계와, 상기 포토레지스트 패턴을 제거한 후 차광막을 마스크로 석영 기판을 건식각하는 단계와, 상기 건식각을 진행한 결과물 상에 불투명막을 증착한 후 비등방성 건식각 방법으로 불투명막을 제거하여 패턴의 측면에 광차단막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조 방법에 관한 것이다.

상기 불투명막은 흡수 계수가 0.5 이상인 물질을 CVD 또는 PVD 방식으로 증착하는 것을 특징으로 한다.

상기 불투명막은 a-Si, Ti, TiN, Mo, Ni 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 불투명막은 ICP 방식의 플라즈마 건식각에 의해 식각하며, Cl 화합물을 저압에서 식각 가스로 이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 불투명막의 건식각은 BCl₃: Cl₂의 비율을 1:3~3:4의 비율로 8~12mT의 압력 하에서 실시하는 것을 특징으로 한다.

상기 불투명막 건식각시 바이어스 파워는 135~165W 로 실시하는 것을 특징으로 한다.

상기 불투명막은 상기 차광막 두께의 5~50%의 두께로 증착하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도4a 내지 도4g는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크의 제조 방법을 나타낸 단면도이다.

도4a를 참조하면, 석영 기판(40) 상에 차광막(41)으로 크롬 또는 몰디브덴 실리사이드막(MoSi_xN_y)을 증착한 후 포토레지스트(42)를 도포한다.

도4b를 참조하면, 포토레지스트(42)에 전자빔(E-BEAM) 노광을 진행한 후 도4c에 도시된 바와 같이 노광된 포토레지스트를 현상을 통해 제거하여 포토레지스트 패턴(42')을 형성한다.

도4d를 참조하면, 포토레지스트 패턴(42')을 마스크로 차광막(41)을 패터닝한다.

도4e를 참조하면, 포토레지스트 패턴(42')을 제거한 후 차광막(41)을 마스크로 석영 기판(40)을 건식각한다.

도4f를 참조하면, 불투명막(43)을 증착한 후 도4g에 도시된 바와 같이 Cl을 포함한 비등방성 건식각 방법으로 불투명막(43)을 제거하여 패턴의 측면에 광차단막(44)이 형성되도록 한다.

이때, 불투명막(43)은 흡수 계수(extinction coefficient)가 0.5 이상인 a-Si, Ti, TiN, Mo, Ni 등 노광 파장에 대해 불투명한 막질을 CVD 또는 PVD 방식으로 상기 차광막의 5~50%의 두께가 되도록 증착한다.

또한, 상기 불투명막은 ICP 방식의 플라즈마 건식각 방식으로 식각하며, BCl₃:Cl₂를 1:3~3:4의 비율로, 135~165W 바이어스 파워와, 8~12mT 압력의 챔버내에서 식각한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 포토마스크 제작시 습식 식각으로 패턴의 경계부를 라운딩시키는 방식 대신 노광 파장에 불투명한막을 증착한 후 비등방성 건식 식각을 통해 패턴의 측면에 광차단막을 형성함으로써 노광시 불필요한 산란광을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 습식각 같은 등방성 식각이 적용되지 않으므로 면적의 감소로 인한 패턴의 불량을 방지하여 패턴 경계부의 위상 오차를 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (8)

1. 석영 기판 상에 차광막을 증착한 후 포토레지스트를 도포하는 단계와,

   상기 포토레지스트에 전자빔 노광을 진행한 후 노광된 포토레지스트를 현상을 통해 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계와,

   상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 차광막을 패터닝하는 단계와,

   상기 포토레지스트 패턴을 제거한 후 차광막을 마스크로 석영 기판을 건식각하는 단계와,

   상기 건식각을 진행한 결과물 상에 불투명막을 증착한 후 비등방성 건식각 방법으로 불투명막을 제거하여 패턴의 측면에 광차단막을 형성하는 단계를

   포함하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 불투명막은 흡수 계수가 0.5 이상인 물질을 CVD 또는 PVD 방식으로 증착하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 불투명막은 a-Si, Ti, TiN, Mo, Ni 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 불투명막은 ICP 방식의 플라즈마 건식각에 의해 식각하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 불투명막 건식각은 Cl 화합물을 저압에서 식각 가스로 이용하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 불투명막의 건식각은 BCl₃: Cl₂의 비율을 1:3~3:4의 비율로 8~12mT의 압력 하에서 실시하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제

   조 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 불투명막 건식각시 바이어스 파워는 135~165W 로 실시하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 불투명막은 상기 차광막 두께의 5~50%의 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.