KR20080022951A - 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로, 특히 PSM과 BIM을 혼합 사용함으로써 투과하는 빛의 상호작용을 이용하여 비 노광지역의 식각을 최소화시키고자 마스크의 모서리 부분에 차폐영역과 서로 다른 투과율을 가지는 물질을 형성하여 반도체 소자의 프로 파일을 개선하는 데 있다.

위상 반전 마스크, 콘택, 경계면, 노광, 투과율

Description

반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법{Method for manufacturing phase shift mask of semiconductor device}

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법을 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크의 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 석영 기판 102 : 제 1 차광물질

103 : 제 2 차광물질

본 발명은 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로서, 특히 해상도를 높여 패턴형성시 브릿지 현상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것이다.

종래의 반도체 소자의 제조공정 중 콘택층(contact layer) 형성시에는 위상 반전 마스크(phase shift mask; 이하 PSM)가 주로 사용되었다. PSM은 오픈영역 이외의 모든 부분을 차광시키는데, 차광물질로는 주로 MoSi가 사용되며 빛이 6%만 투과하도록 한다. 그러나, 이러한 PSM에서 투과하는 광은 인접패턴 간에 서로 동일한 위상으로 중첩되기 때문에 패턴 경계부에서 패턴이 원하는 프로파일(profile)로 형성되지 못할 수가 있다. 이로 인하여 바텀 반사 방지막(bottom anti reflection coating; 이하 BARC) 식각 및 SiON 하드 마스크막 식각 후 프로파일의 콘택간 경계부가 식각되어 경사가 심하게 발생하게 된다. 따라서 콘택간 경계부에 식각되지 말아야 할 부분이 식각되어 패턴이 정확하게 분리되지 못하고 경계면이 간에 접촉할 수 있는 브릿지(bridge) 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 PSM과 BIM을 혼합 사용함으로써 투과하는 빛의 상호작용을 이용하여 비 노광지역의 식각을 최소화시키고자 마스크의 모서리 부분에 차폐영역과 서로 다른 투과율을 가지는 물질을 형성하여 반도체 소자의 프로파일을 개선하고자 하는 데 있다.

본 발명은 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로, 석영 기판 상부에 빛의 투과 방지를 위한 제 1 차광물질을 형성하는 단계, 제 1 차광물 질의 소정 영역을 제거하여 차광패턴을 형성하는 단계, 전체구조 상부의 오픈 영역 및 차광패턴 영역 이외의 부분에 마스크를 사용하여 제 2 차광물질을 형성하는 단계 및 마스크를 제거하고 차광패턴이 드러나도록 상기 제 2 차광물질 상부를 평탄화하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법을 포함한다.

제 1 차광물질은 화학적기상증착법 또는 스퍼터링 방법으로 크롬(Cr)을 사용하여 약 100 내지 500㎚의 두께로 형성하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법을 포함한다.

크롬 대신에 빛의 투과성이 0%인 다른 물질을 사용할 수 있는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법을 포함한다.

제 2 차광물질은 빛의 투과율이 약 6% 미만인 몰리브덴 실리사이드로 형성하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법을 포함한다.

오픈 영역 주변으로 빛을 완전히 차단하는 차단패턴을 형성하고,

오픈 영역과 상기 차단패턴 이외의 지역에는 투광도가 다른 차폐물질을 형성하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크이다.

위상 반전 마스크는 PSM과 BIM을 혼합 사용하여 형성하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크이다.

차단패턴은 크롬 등의 물질을 사용하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크이다.

사용되는 물질은 빛의 투광도가 0%인 반도체 소자의 위상 반전 마스크이다.

차단패턴의 폭은 오픈 영역의 5 내지 50%의 길이로 형성되는 반도체 소자의 위상 반전 마스크이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법을 도시한 단면도이다.

도 1a를 참조하면, 석영 기판(101) 상부에 제 1 차광물질(102)을 형성한다. 제 1 차광물질(102)로는 크롬(Cr)과 같은 물질을 사용하여 화학적기상증착법(CVD) 또는 스퍼터링(sputtering) 방법으로 약 100 내지 500㎚의 두께로 형성한다. 이때, 사용되는 물질은 광 투과율이 0%인 크롬을 사용하지만 광 투과율이 0%인 기타 다른 물질을 사용할 수 있다.

도 1b를 참조하면, 전자빔(E-beam) 또는 식각 방법으로 제 1 차광물질(도 1a의 102)의 소정 영역을 제거하고 잔류된 차광물질은 차광패턴(102a)이 되도록 형성한다. 그러면, 마스크는 패턴영역(A)과 차광영역(B)으로 나뉘게 되고, 패턴영역(A)은 다시 차광패턴(102a)영역과 오픈영역(D)으로 나뉘게 된다. 차광패턴(102a)의 폭(C)은 오픈영역(D)의 5 내지 50%의 길이로 형성하며 노광공정시 사용하는 빛의 설정에 따라 조절할 수 있다. 형성된 차광패턴(102a)은 BIM(ninary intensity mask)으로 형성된다.

도 1c를 참조하면, 패턴영역(A)을 가리는 메탈 마스크(미도시)를 전체구조 상부에 형성하고 제 2 차광물질(103)을 형성한다. 제 2 차광물질(103)은 투과율이 약 6%미만인 몰리브덴 실리사이드(MoSi)를 사용하여 형성한다. 마스크를 제거하고 차광패턴(102a)이 드러나도록 제 2 차광물질(103) 상부를 평탄화한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크의 평면도이다. 오픈영역(A)은 후속 공정시 빛이 그대로 통과하여 하부구조(미도시)를 식각하는 영역이고, 차광패턴(102a)은 패턴의 경계가 식각되는 것을 억제시킨다. 즉, 형성되는 게이트 또는 콘택 식각시 패턴 경계면이 빛의 중첩에 의해 깊이 식각되어 브릿지 현상 발생을 방지한다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

상기 상술한 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 대한 효과는 다음과 같다.

첫째, 후속 공정시 형성되는 감광막 패턴의 콘택과 콘택간의 경계 영역이 더욱 넓고 평탄하게 형성된다.

둘째, 콘택 및 콘택 사이의 브릿지 현상을 줄일 수 있다.

셋째, 콘택 에지 영역을 빨리 형성할 수 있으므로 감광막의 두께를 30 내지 40% 낮출 수 있다.

넷째, 감광막의 두께를 줄임에 따라 노광공정시 빛이 도달하는 길이가 수직적으로 작아지므로 균일한 콘택 프로파일을 형성할 수 있다.

Claims (9)

1. 석영 기판 상부에 빛의 투과 방지를 위한 제 1 차광물질을 형성하는 단계;

   상기 제 1 차광물질의 소정 영역을 제거하여 차광패턴을 형성하는 단계;

   상기 전체구조 상부의 오픈 영역 및 차광패턴 영역 이외의 부분에 마스크를 사용하여 제 2 차광물질을 형성하는 단계; 및

   상기 마스크를 제거하고 상기 차광패턴이 드러나도록 상기 제 2 차광물질 상부를 평탄화하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 차광물질은 화학적기상증착법 또는 스퍼터링 방법으로 크롬(Cr)을 사용하여 약 100 내지 500㎚의 두께로 형성하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 크롬 대신에 빛의 투과성이 0%인 다른 물질을 사용할 수 있는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 차광물질은 빛의 투과율이 약 6% 미만인 몰리브덴 실리사이드(MoSi)로 형성하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법.
5. 오픈 영역 주변으로 빛을 완전히 차단하는 차단패턴을 형성하고,

   상기 오픈 영역과 상기 차단패턴 이외의 지역에는 투광도가 다른 차폐물질을 형성하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 위상 반전 마스크는 PSM과 BIM을 혼합 사용하여 형성하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 차단패턴은 크롬 등의 물질을 사용하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 사용되는 물질은 빛의 투광도가 0%인 반도체 소자의 위상 반전 마스크.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 차단패턴의 폭은 오픈 영역의 5 내지 50%의 길이로 형성되는 반도체 소자의 위상 반전 마스크.

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