KR20070075586A - 위상 반전 마스크 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 2층 구조로 각각의 위치에 따라 투과율이 다른 하프톤 위상반전마스크(Halftone PSM)을 이용하여 패턴이 밀한 지역인 셀 영역과 소한 지역인 페리 영역 간의 광학 에너지 차이를 줄여 근접 효과(Proximity Effect)에 의해 발생하는 패턴의 불량을 방지하여 소자의 특성을 향상시키는 기술을 개시한다.

Description

위상 반전 마스크 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING PHASE SHIFT MASK}

도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 위상 반전 마스크 제조 방법을 도시한 단면도.

도 2는 종래 기술에 따른 위상 반전 마스크 사용시 문제점을 도시한 사진.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크 제조 방법을 도시한 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 레이아웃.

본 발명은 노광 마스크 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 2층 구조로 각각의 위치에 따라 투과율이 다른 하프톤 위상반전마스크(Halftone PSM)을 이용하여 패턴이 밀한 지역인 셀 영역과 소한 지역인 페리 영역 간의 광학 에너지 차이를 줄여 근접 효과(Proximity Effect)에 의해 발생하는 패턴의 불량을 방지하여 소자의 특성을 향상시키는 기술을 개시한다.

반도체 소자 형성시 사용되는 마스크 패터닝시 필드의 외곽에서 패터의 불량이 발생된다. 이를 극복하기 위하여 마스크 제작시 포깅 이펙트 콜렉션(Fogging Effect Collection)을 하여 필드의 센터와 외곽 간의 CD 차이를 줄이거나, 패터닝시 스캐너에서 노광 슬릿을 통과하는 빔 균일도를 임의로 변형하여 CD 균일도를 보정하는 기술을 도입하여 사용하고 있다.

도 1a 내지 도 1d 본 발명의 일 실시 예에 따른 노광 마스크 형성 방법을 도시한 단면도들로, 특히 하프톤 위상반전 마스크를 형성하는 방법을 도시한 단면도들이다.

도 1a를 참조하면, 투명 기판(10) 상부에 하부층(30), 크롬층(50) 및 감광막(60)을 순차적으로 형성한다. 여기서, 하부층(30)은 식각 정지막(20)과 하프톤 위상반전 물질로 형성되는 위상반전층(30)의 적층구조인 것이 바람직하다.

도 1b를 참조하면, 노광 마스크(미도시)로 감광막(60)을 노광 및 현상하여 노광 빔 투과 영역과 비투과 영역 감광막 패턴(미도시)을 형성한다.

상기 감광막 패턴(미도시)을 식각 마스크로 크롬층(50) 및 하부층(40)을 식각하여 노광 빔 투과 영역과 비투과 영역에 크롬층 패턴(55)과 하부층 패턴(45)으로 이루어지는 1차 노광 마스크 패턴 및 더미 패턴(미도시)을 형성한 후, 감광막 패턴(미도시)을 제거한다.

도 1c를 참조하면, 전체 표면 상부에 감광막(70)을 형성한 후, 감광막(70)을 노광 및 현상하여 감광막 패턴(75)을 형성하여 페리 영역의 크롬층 패턴(55)을 노출시킨다.

도 1d를 참조하면, 감광막 패턴(75)을 식각 마스크로 노출된 크롬층 패턴(55)을 제거하여 2차 노광 마스크 패턴을 형성한 후, 감광막 패턴(75)을 제거하여 위상반전 마스크를 형성한다.

도 2는 종래 기술에 따른 위상 반전 마스크를 사용하여 패터닝한 사진을 도시한 것으로, 뱅크(Bank) 및 매트(Mat)의 외곽에 패턴의 불량이 발생한 것을 나타낸다.

상술한 종래 기술에 따른 위상반전마스크 및 그 제조 방법에서, 다이 또는 뱅크 외곽에서 발생되는 근접 효과(Proximity Effect)에 의해 패턴의 불량이 발생하게 되는데 이는 필드 외곽에서 발생하는 패턴 불량의 보정에 적용되었던 기술로는 교정이 불가능하여 그 지역의 패턴을 각각 수정하여 불량을 보정함으로써 마스크 제작 시간 증가되고, 정확도가 악화되는 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 2층 구조로 각각의 위치에 따라 투과율이 다른 하프톤 위상반전마스크(Halftone PSM)을 이용하여 패턴이 밀한 지역인 셀 영역과 소한 지역인 페리 영역 간의 광학 에너지 차이를 줄여 근접 효과(Proximity Effect)에 의해 발생하는 패턴의 불량을 방지하여 소자의 특성을 향상시키는 위상 반전 마스크 및 그 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법은

셀 영역 및 페리 영역이 구비된 노광 마스크에 있어서,

투명 기판 상부에 하부층, 상부층 및 크롬층을 순차적으로 형성하는 단계와,

상기 크롬층 상부에 1차 노광 마스크 패턴을 정의하는 제1감광막 패턴을 형 성하는 단계와,

제1감광막 패턴을 식각 마스크로 크롬층, 상부층 및 하부층을 식각하여 크롬층 패턴, 상부층 패턴 및 하부층 패턴으로 이루어지는 1차 노광 마스크 패턴을 형성한 후 감광막 패턴을 제거하는 단계와,

페리(Peri)영역 상의 상부층 패턴을 노출시키는 제2감광막 패턴을 형성하는 단계와,

제2감광막 패턴을 식각 마스크로 노출된 상부층 패턴을 제거하여 2차 노광 마스크 패턴을 형성한 후 감광막 패턴을 제거하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 도시한 단면도이다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노광 마스크 형성 방법을 도시한 단면도들로, 특히 하프톤 위상반전 마스크를 형성하는 방법을 도시한 단면도들이다.

도 3a를 참조하면, 레티클에 노광 빔 투과 영역과 비투과 영역인 아웃-프레임(Out-frame)을 구비한 석영과 같은 투명 기판(100) 상부에 하부층(130), 상부층(140), 크롬층(170) 및 감광막(180)을 순차적으로 형성한다.

여기서, 하부층(130)은 제1식각 정지막(110)과 하프톤 위상반전 물질로 형성 되는 제1위상반전층(120)의 적층구조이며, 상부층(160)은 제2식각정지막(140)과 제2위상반전층(150)의 적층구조인 것이 바람직하며, 제1위상반전층(120)은 6 내지 8%의 투과율을 가지며, 제2위상반전층(150)은 15 내지 20%의 투과율을 가지는 것이 바람직하다.

도 3b를 참조하면, 노광 마스크(미도시)로 감광막(180)을 노광 및 현상하여 노광 빔 투과 영역과 비투과 영역 각각에 1차 노광 마스크 패턴 영역과 더미 패턴 영역을 정의하는 감광막 패턴(185)을 형성한다.

도 3c를 참조하면, 감광막 패턴(185)을 식각 마스크로 크롬층(170), 상부층(160) 및 하부층(130)을 식각하여 노광 빔 투과 영역과 비투과 영역에 크롬층 패턴(175), 상부층 패턴(165) 및 하부층 패턴(135)으로 이루어지는 1차 노광 마스크 패턴 및 더미 패턴(미도시)을 형성한 후, 감광막 패턴(185)을 제거한다.

도 3d 및 3e를 참조하면, 전체 표면 상부에 감광막(190)을 형성한 후, 감광막(190)을 노광 및 현상하여 감광막 패턴(195)을 형성하여 페리(Peri)영역 상의 상부층 패턴(165)을 노출시킨다.

도 3f를 참조하면, 감광막 패턴(195)을 식각 마스크로 노출된 상부층 패턴(165)을 제거하여 2차 노광 마스크 패턴을 형성한 후, 감광막 패턴(195)을 제거하여 하프톤 위상반전마스크를 형성한다.

도 4는 본 발명에 따른 노광 마스크를 도시한 레이아웃으로, 마스크(Mask) 내부에 필드(Field)가 구비되며, 상기 필드(Field) 내부에 다이(Die)가 구비되며, 상기 다이(Die) 내부에 뱅크(Bank)가 구비된다.

여기서, 셀 영역인 뱅크(Bank)는 6% 위상반전 패턴을 사용되며, 페리 영역인 다이(Die)는 20% 위상반전 패턴을 사용되며, 필드(Field) 외곽의 스크라이브 레인(Scribe Lane)은 0%의 크롬 패턴이 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 반도체 소자의 위상반전 마스크 및 그 형성방법은 2층 구조로 각각의 위치에 따라 투과율이 다른 하프톤 위상반전마스크(Halftone PSM)을 이용하여 패턴이 밀한 지역인 셀 영역과 소한 지역인 페리 영역 간의 광학 에너지 차이를 줄여 근접 효과(Proximity Effect)에 의해 발생하는 패턴의 불량이 방지되고, OPC TAT 및 마스크의 특성을 향상시키는 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (4)

1. 셀 영역 및 페리 영역이 구비된 노광 마스크에 있어서,

   투명 기판 상부에 하부층, 상부층 및 크롬층을 순차적으로 형성하는 단계;

   상기 크롬층 상부에 1차 노광 마스크 패턴을 정의하는 제1감광막 패턴을 형성하는 단계;

   제1감광막 패턴을 식각 마스크로 크롬층, 상부층 및 하부층을 식각하여 크롬층 패턴, 상부층 패턴 및 하부층 패턴으로 이루어지는 1차 노광 마스크 패턴을 형성한 후 감광막 패턴을 제거하는 단계;

   페리(Peri)영역 상의 상부층 패턴을 노출시키는 제2감광막 패턴을 형성하는 단계; 및

   제2감광막 패턴을 식각 마스크로 노출된 상부층 패턴을 제거하여 2차 노광 마스크 패턴을 형성한 후 감광막 패턴을 제거하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부층은 제1식각 정지막과 하프톤 위상반전 물질로 형성되는 제1위상반전층의 적층구조이며, 상기 상부층은 제2식각정지막과 제2위상반전층의 적층구조인 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1위상반전층은 6 내지 8%의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조 방법.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 제2위상반전층은 15 내지 20%의 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조 방법.

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