KR20060134326A - 식각용 플라즈마 발생 장치 및 이 발생 장치를 이용한 위상전환 마스크의 제조 방법 - Google Patents

식각용 플라즈마 발생 장치 및 이 발생 장치를 이용한 위상전환 마스크의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

식각용 플라즈마 발생 장치가 제공된다. 식각용 플라즈마 발생 장치는 챔버, 챔버의 상부와 하부에 설치되는 전극, 상부 또는 하부의 전극 상에 형성되며 피식각체가 로딩되는 트레이, 및 트레이 상에 트레이와 소정의 이격거리를 두고 형성되며, 식각 공정시에는 피식각체에 밀착되어 피식각체의 일부 영역을 가리는 기능을 하는 블레이드를 포함한다. 또한 본 발명에 의한 플라즈마 발생 장치를 이용한 위상 전환 마스크의 제조 방법도 제공된다.
식각, 플라즈마 발생 장치, 위상전환마스크, PSM, 블레이드

Description

식각용 플라즈마 발생 장치 및 이 발생 장치를 이용한 위상 전환 마스크의 제조 방법{Apparatus for generating plasma and fabrication method for phase shift mask thereby}
도 1a 내지 도 1h는 위상 전환 마스크(Phase Shift Mask)의 제조 공정을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
도 2는 본 발명의 실시에에 따른 식각용 플라즈마 발생 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 상기 식각용 플라즈마 발생 장치를 이용한 위상 전환 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 챔버 210: 전극
220: 트레이 230: 블레이드
300: 투명 기판 310: 위상전환막
310': 위상전환막패턴 320: 차광막층
320': 차광막층 패턴 320'': 제2 차광막층 패턴
330: 포토레지스트 330': 포토레지스트 패턴
본 발명은 식각용 플라즈마 발생 장치 및 이를 이용한 위상 전환 마스크의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2차 식각 공정없이 한번의 식각으로 위상차 마스크의 제조가 가능한 식각용 플라즈마 발생 장치 및 이 발생 장치를 이용한 위상 전환 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.
기존의 포토 마스크(Photo mask)는 투명 기판에 마스크 패턴이 증착되어 있는 이른바 바이너리(Binary) 타입의 포토 마스크가 주로 사용되어 왔다. 이러한 바이너리 타입의 포토 마스크는 낮은 해상도(resolution)와 좋지 않은 초점심도(DOF; Depth of focus)로 반도체 소자의 고집적도에 대응하기 어렵기 때문에, 이러한 문제점을 해결하기 위해 비교적 최근에 위상 전환 마스크(phase shift mask)가 등장하였다.
위상 전환 마스크는 마스크의 인접하는 영역간에 위상을 서로 전환(shift)시켜 각 인접지역을 통과한 빛이 피투사체에 투사될 때 서로 위상이 전환되도록 해주는 마스크로서 그 결과 빛의 산란 내지는 회절에 의해 발생하는 노광의 샤프니스(sharpness)의 저하에 따른 해상력(resolution) 저하 현상을 극복할 수 있게 된다.
도 1a 내지 도 1h는 위상 전환 마스크(Phase Shift Mask)의 제조공정을 설명 하기 위한 공정단면도들이다.
위상 전환 마스크를 제조하기 위해서는 먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 블랭크(blank) 마스크를 준비한다. 블랭크 마스크는 석영(quartz)으로된 투명 기판(100) 상에 위상 전환막(shift layer; 110)이 형성되고, 위상전환막(110) 상에 차광물질로 크롬층(120)이 형성되어 있으며, 상기 크롬층(120) 상에 포토 레지스트(130)이 형성되어 있는 형태로 되어 있다.
다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이 포토 레지스트(130)를 노광(exposure) 및 현상(development) 공정을 거쳐 일정한 형태의 포토레지스트 패턴(130')을 형성한다.
다음으로, 도 1c에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(130')을 식각마스크로 크롬층(120)과 위상전환막(110)을 식각하여 크롬층패턴(120')과 위상전환막 패턴(110')을 형성한다.
다음으로, 도 1d에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(130')을 제거하고 클리닝(cleaning)을 실시해준다.
다음으로, 도 1e에 도시된 바와 같이 크롬층패턴(120')과 위상전환막 패턴(110')이 형성된 투명 기판(100) 상에 제2의 포토레지스트막(140)을 다시 형성한다.
다음으로, 도 1f에 도시된 바와 같이 노광 및 현상 공정을 다시 거쳐 원하는 영역에만 포토레지스트막을 남겨두어 원하는 형태의 패턴을 가진 제2 포토레지스트 패턴(140')을 형성한다.
다음으로, 도 1g에 도시된 바와 같이 제2 포토레지스트 패턴(140')을 식각마스크로 식각을 실시하여 크롬층패턴(120') 중 일부 크롬층을 식각에 의해 제거한다.
그 결과, 도 1h에 도시된 바와 같이 일부 영역은 크롬층 패턴(120'')이 형성되고 일부 영역은 크롬층 패턴(120'')은 형성되지 않고 위상전환막 패턴(110')만이 형성되어 있는 형태를 가지는 위상 전환 포토 마스크가 만들어진다.
그런데, 상기에서 설명한 바와 같이 종래의 위상 전환 마스크를 제조하는 공정은 적어도 2회의 포토레지스트 형성공정 및 노광, 현상공정을 거쳐야하는 등 그 공정이 매우 오래 걸리고 복잡하다. 그 결과 공정 수행 비용을 증가시킬 수 있으며 공정 효율을 떨어뜨리는 요인으로 작용하게 된다.
따라서, 포토레지스트 형성 및 노광-현상 공정을 최소한도로 하여 간편하고 편리하게 위상 전환 마스크를 제조하는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 1회의 포토공정만으로도 위상 전환 마스크의 제조가 가능하도록 하는 식각용 플라즈마 발생 장치를 제공하는데에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 플라즈마 발생 장치를 이용한 위상 전환 마스크의 제조 방법을 제공하는데에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 식각용 플라즈마 발생 장치는 챔버, 챔버의 상부와 하부에 설치되는 전극, 상부 또는 하부의 전극 상에 형성되며 피식각체가 로딩되는 트레이, 및 트레이 상에 트레이와 소정의 이격거리를 두고 형성되며, 식각 공정시에는 피식각체에 밀착되어 피식각체의 일부 영역을 가리는 기능을 하는 블레이드를 포함한다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 위상 전환 마스크의 제조 방법은 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 형성되는 위상전환막, 상기 위상전환막 상에 형성되는 차광막층, 상기 차광막층 상에 형성되는 포토레지스트막으로 구성되는 블랭크 마스크를 준비하는 단계, 포토레지스트막을 노광-현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 제 1 항의 플라즈마 발생 챔버 내부에서 상기 차광막층, 상기 위상전환막을 차례대로 식각하여 차광막층 패턴, 위상전환막 패턴을 형성하는 단계, 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계, 제 1 항의 플라즈마 발생 장치 내부에 설치된 상기 블레이드를 차광막층 패턴 중 식각이 되어서는 안되는 영역에 밀착시켜 주는 단계, 및 블레이드를 식각마스크로 식각을 하여 블레이드가 밀착되지 않은 영역의 차광막층 패턴을 제거해 주는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 도면에서 층과 막 또는 영역들의 크기 두께는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 막 또는 층이 다른 막 또는 층의 "상에" 형성된다라고 기재된 경우, 상기 어떤 막 또는 층이 상기 다른 막 또는 층의 위에 직접 존재할 수도 있고, 그 사이에 제3의 다른 막 또는 층이 개재될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시에에 따른 식각용 플라즈마 발생 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 식각용 플라즈마 발생 장치(20)는 챔버(200), 전극(210), 트레이(220) 및 블레이드(230)를 포함한다.
챔버(200)는 플라즈마가 발생하고 식각 공정이 일어나는 장소로서 일반적으로 진공상태로 되어 있으며, 챔버(200) 내부에는 플라즈마를 발생시키기 위한 가스가 충전되어 있다.
전극(210)은 챔버(200)의 내부 양쪽, 구체적으로는 도 2상에서는 상부와 하부에 각각 부착되어 있으며, 전극(210)에 전력(RF 또는 DC 파워)를 가해주면 한쪽 전극에서 전자가 방출된다. 방출된 전자의 에너지가 챔버(200) 내부 입자의 이온화 에너지 보다 크면, 전자 충돌에 의해 입자들은 이온화하게 되며 플라즈마가 발생하게 된다.트레이(220)는 식각시키고자 하는 피식각체, 예컨대 반도체 기판과 같은 물체가 로딩되는 곳으로 전극의 일면에 형성된다. 다만, 도 2에서는 하부에 형성된 전극(210) 상에 트레이(220)가 형성되어 있으나, 상부에 형성된 전극(210)상에 트레이(220)가 형성되어도 무방하다.
블레이드(230)는 트레이(220) 상에 트레이(220)와 일정한 이격거리를 두고 형성되는데, 블레이드(230)를 설치하는 이유는 트레이(220) 상에 피식각체가 로딩될 경우, 피식각체 중에서 식각이 되어서는 아니되는 부분을 블레이드(230)로 가리는 역할을 하게 된다.
그 결과 블레이드(230)는 일종의 식각 마스크로서의 역할, 즉 식각공정시 트레이(220)에 로딩된 피식각체에 밀착되어 피식각체의 일부영역(식각이 이루어지지 않는 영역)을 가리는(shielding) 기능을 한다.
블레이드(230)는 고온, 고진공 상태를 견딜 수 있는 석영(quartz) 또는 세라믹으로 형성된다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 상기 식각용 플라즈마 발생 장치(20)를 이용한 위상 전환 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도이다.
본 발명의 식각용 플라즈마 발생장치(20)를 이용한 위상 전환 마스크(Phase Shift Mask)를 제조하기 위해서는 먼저, 블랭크 마스크(30)를 준비한다.
블랭크 마스크(30)는 투명 기판(300), 투명 기판(300)상에 형성되는 위상전환막(Phase Shifting Layer;310), 위상전환막(310) 상에 형성되는 차광막층(320), 차광막층(320) 상에 형성되는 포토레지스트막으로 구성된다.
투명 기판(300)은 일반적으로 석영(quartz)재질의 것을 많이 사용하며, 본 발명에 의한 포토 마스크를 구성하는 기본 베이스층이 된다.
위상전환막(310)은 상기 투명 기판(300) 상에 형성되며 광원(미도시)으로부터 나온 빛의 위상(phase)을 전환시키는 역할을 하는 막으로, 즉 빛의 강도는 변화없이 그 위상만을 변화 내지는 전환시키는 역할을 해주는 층이다.
차광막층(320)은 상기 위상전환막(310) 상에 형성되며, 그 형성된 부분에 빛이 통과하지 못하도록 해주는 층으로 일반적으로 차광막층(320)을 형성하기 위한 재료로는 크롬(Cr)재질의 차광물질을 사용한다.
포토레지스트막(330)은 상기 차광막층(320) 상에 형성되며, 빛을 받은 조직이 변화되는지 여부에 따라 포지티브형(positive type)과 네가티브형(negative type) 포토레지스트가 선택될 수 있는데, 일반적으로 포지티브형이 주로 사용된다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이 포토레지스트막(330)을 포토 마스크를 이용하여 노광(exposure) 및 현상(development) 공정을 거쳐 일정한 형태의 패턴을 갖는 포토레지스트 패턴(330')을 형성한다.
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트 패턴(330')을 식각마스크로하여 상기 도 2에 도시된 식각용 플라즈마 발생장치(20) 내부에서 식각 (etching)을 실시한다.
식각 결과 차광막층(320)과 위상전환막(310)이 포토레지스트패턴(330')과 같은 형태로 식각되어 차광막층 패턴(320')과 위상전환막 패턴(310')이 형성된다.
다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(330')을 제거한다.
포토레지스트 패턴(330')을 제거함에 있어서는 일반적으로 산소(O2) 플라즈마에 의한 애싱(ashing) 공정에 의해 제거해 준다.
다음으로, 도 3e에 도시된 바와 같이 상기 식각용 플라즈마 발생 장치(20) 내부의 블레이드(230)를 식각이 이루어지면 아니되는 차광막층 패턴(320)상에 밀착되도록 위치시킨다.
그 후, 도 3f에 도시된 바와 같이 상기 식각용 플라즈마 발생 장치(20) 내부에서 식각을 실시하게 되면, 블레이드(230)에 의해 가려지지 않은 부분의 차광막층 패턴(320')은 플라즈마에 의해 식각되어 없어지게 되고, 블레이드(230)에 의해 가려진 차광막층 패턴(320')만이 남아, 제2 차광막층 패턴(320'')을 형성하게 된다.
다음으로, 도 3g에 도시된 바와 같이 블레이드(230)를 제거해주고 식각후 남은 구조물을 세정(cleaning) 해주게 되면, 위상 전환 마스크(35)가 완성되게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다 는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 실시예에 따른 식각용 플라즈마 발생 장치 및 이를 이용한 위상 전환 마스크의 제조 방법에 따르면 1회의 포토공정만으로도 위상 전환 마스크의 제조가 가능해져 제조공정이 단순해지고, 이를 통한 위상 전환 포토 마스크의 제조 기간의 단축 및 수율(yield)이 개선될 수 있다.

Claims (4)

  1. 챔버;
    상기 챔버의 상부와 하부에 설치되는 전극;
    상기 상부 또는 하부의 전극 상에 형성되며 피식각체가 로딩되는 트레이; 및
    상기 트레이 상에 상기 트레이와 소정의 이격거리를 두고 형성되며, 식각 공정시에는 피식각체에 밀착되어 상기 피식각체의 일부 영역을 가리는 기능을 하는 블레이드를 포함하는 식각용 플라즈마 발생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드는 고온, 고진공 상태를 견딜 수 있는 석영(quartz) 또는 세라믹으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 발생 장치.
  3. 투명 기판, 상기 투명 기판 상에 형성되는 위상전환막, 상기 위상전환막 상에 형성되는 차광막층, 상기 차광막층 상에 형성되는 포토레지스트막으로 구성되는 블랭크 마스크를 준비하는 단계;
    상기 포토레지스트막을 노광-현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 상기 제 1 항의 플라즈마 발생 챔버 내부에서 상기 차광막층, 상기 위상전환막을 차례대로 식각하여 차광막층 패턴, 위상전환막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;
    상기 제 1 항의 플라즈마 발생 장치 내부에 설치된 상기 블레이드를 상기 차광막층 패턴 중 식각이 되어서는 안되는 영역에 밀착시켜 주는 단계; 및
    상기 블레이드를 식각마스크로 식각을 하여 상기 블레이드가 밀착되지 않은 영역의 차광막층 패턴을 제거해 주는 단계를 포함하는 위상 전환 포토 마스크의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 차광막층은 크롬(Cr)을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 위상 전환 포토 마스크의 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102007060238A1 (de) 2006-12-27 2009-01-29 Hynix Semiconductor Inc., Ichon Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung mit einer Gate-Stapelstruktur

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