KR20080113922A - 포토 마스크의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

패턴 선폭 보정을 위한 식각공정을 단순화함으로써 패턴의 결함 및 오염을 방지하여 제조 수율을 향상시킬 수 있는 포토 마스크의 제조방법은, 기판 상에 위상반전막과 산화막을 차례로 형성하는 단계와, 산화막 상에, 위상반전막을 패터닝하기 위한 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 산화막을 식각하는 단계와, 위상반전막을 식각하는 단계와, 레지스트 패턴을 제거한 후, 결과물 상에 차광막을 형성하는 단계, 및 차광막을 패터닝하는 단계를 포함하여 이루어진다.
포토 마스크, 선폭 보정, 패턴 균일도, 위상반전막, 차광막

Description

포토 마스크의 제조방법{Method for fabricating photo mask}
도 1 내지 도 3은 종래의 포토 마스크 제조과정을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조에 사용되는 포토 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 각종 패턴은 포토리토그래피(photolithography) 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 최근에는 반도체 장치의 고집적화, 고밀도화 추세에 따라 더욱 미세한 패턴을 형성하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 그 중, 마스크의 패턴을 이용하여 해상도를 높이는 방법으로서, 위상 쉬프터(phase shifter)를 포함하는 위상반전마스크를 사용하여 패턴을 노광시키는 방법이 사용되고 있다.
도 1 내지 도 3은 종래의 포토 마스크 제조과정을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 석영(Qz)과 같은 투명한 기판(100) 상에 예컨대 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)막을 증착하여 위상반전막(102)을 형성한다. 상기 위상반전막(102) 상에 예컨대 크롬(Cr) 막을 증착하여 차광막(104)을 형성한다. 상기 차광막(104) 상에, 레지스트를 도포한 후 노광을 거쳐 원하는 형태의 레지스트 패턴(106)을 형성한다.
도 2를 참조하면, 상기 레지스트 패턴(106)을 마스크로 사용하여 상기 차광막(104)을 식각한다. 패터닝된 차광막의 패턴 사이즈(CD)를 측정하여 원하는 패턴 사이즈와의 차이를 보정하기 위하여 상기 차광막(104)에 대한 추가 식각을 실시한다. 원하는 패턴 사이즈로 차광막(104)의 패턴 사이즈가 보정되었으면, 위상반전막을 식각한다.
도 3을 참조하면, 레지스트를 제거한 후, 일정 영역의 상기 차광막을 제거하여 포토 마스크의 제작을 완료한다.
그런데, 상기한 바와 같이, 패턴 사이즈를 보정하기 위하여 차광막(104)에 대한 반복적인 식각 공정을 거치게 되는데, 이로 인해 최하층에 형성된 위상반전막(102)에 영향을 미쳐 패턴 크기가 변하게 되고, 도 3에 도시된 바와 같이 패턴의 프로파일(profile) 또한 변화하게 된다. 또한, 차광막(104)에 대한 식각과 위상반전막(102)에 대한 식각을 반복적으로 진행함으로써, 식각 챔버(chamber)가 오염되게 되고 이러한 오염물질(108)에 의한 추가 오염으로 인해 안정성이 떨어져 수율이 감소하는 현상이 빈번하게 발생되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패턴 선폭 보정을 위한 식각공정을 단순화함으로써 패턴의 결함 및 오염을 방지하여 제조 수율을 향상시킬 수 있는 포토 마스크의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법은, 기판 상에 위상반전막과 산화막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 산화막 상에, 위상반전막을 패터닝하기 위한 레지스트 패턴을 형성하는 단계와, 상기 산화막을 식각하는 단계와, 상기 위상반전막을 식각하는 단계와, 상기 레지스트 패턴을 제거한 후, 결과물 상에 차광막을 형성하는 단계, 및 상기 차광막을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 위상반전막은 몰리브덴실리사이드(MoSi)로 형성할 수 있다.
상기 산화막은 5 ∼ 50Å의 두께로 형성할 수 있다.
상기 산화막을 식각하는 단계에서, CHF3 + O2 플라즈마를 이용하여 식각할 수 있다.
상기 위상반전막을 식각하는 단계에서, CF4 + O2 플라즈마를 이용하여 식각할 수 있다.
상기 차광막은 크롬(Cr)으로 형성할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하 기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 포토 마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 석영(Qz)과 같은 투명한 기판(200) 상에 예컨대 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)막을 증착하여 위상반전막(202)을 형성한다. 상기 위상반전막(202) 상에 산화막(204)을 예컨대 50Å 정도 형성한다. 상기 산화막(204)은 예를 들어 열산화 방법 또는 화학기상증착(CVD) 방법 등 통상의 잘 알려진 방법으로 형성할 수 있다.
상기 산화막(204) 상에 예컨대 전자빔 레지스트를 소정 두께 형성한 다음, 전자빔을 사용하여 원하는 패턴으로 노광하여 레지스트 패턴(206)을 형성한다.
도 5를 참조하면, 상기 레지스트 패턴(206)을 식각 마스크로 사용하여 CHF3 + O2 플라즈마를 이용하여 노출된 영역의 산화막(204)을 식각한다. 이때, 식각공정이 진행되는 동안 카본(carbon) 이온을 포함하는 폴리머(polymer)가 약 100Å 정도 발생된다. 이 폴리머 중 일부가 위상반전막(202)의 표면에 증착됨으로써 폴리머 증착 효과에 의해 마진을 확보할 수 있다. 또한, 이때 하부의 위상반전막(202)의 일부가 식각되어(208) 후속 위상반전막에 대한 식각 공정에서의 마진(margin)을 확보할 수 있다.
도 6을 참조하면, CF4 + O2 플라즈마를 이용하여 노출된 영역의 상기 위상반전막(202)을 식각한다. 이때, 이전 단계에서 증착된 폴리머가 마스크 역할을 하므로 레지스트 패턴(206)의 마진을 확보할 수 있으며, 식각 타겟(target)을 증가시킬 수 있으므로 공정 마진을 확보할 수 있다. 다음에, 레지스트 패턴을 제거한 다음 위상반전막(202) 패턴 및 산화막(204) 패턴이 형성되어 있는 기판의 전면에, 예컨대 크롬(Cr) 막을 일정 두께 증착하여 차광막(210)을 형성한다. 다음에, 상기 차광막(210) 상에, 상기 차광막의 일부를 노출시키는 레지스트 패턴(212)을 형성한다.
도 7을 참조하면, 상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 차광막(212)을 식각한다. 이때, 산화막(204)도 함께 식각한다. 상기 차광막(212)에 대한 식각공정은 위상반전막(202)이 패터닝된 상태에서 전체 영역 중 차광영역만을 남기기 위한 공정이기 때문에 패턴 사이즈에 대한 오차가 크지 않으며, 반복적인 식각이 필요하지 않게 된다. 따라서, 위상반전막 패턴의 손상이 발생할 확률이 낮으며, 이물질에 대한 오염도 줄일 수 있다.
지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 포토 마스크의 제조방법에 따르면, 위상반전막 상에 산화막을 형성하고 위상반전막에 대한 식각 공정을 수행한 다음에 차광막 형성 및 식각공정을 진행한다.
따라서, 위상반전막 식각 시 형성되는 폴리머의 흡착으로 인해 레지스트 마진이 증대되어 공정 마진을 확보할 수 있으며, 크롬(Cr) 막을 마스크로 이용한 식 각이 아니기 때문에 반복되는 크롬(Cr)막 식각시 발생하는 오염물질에 의해 마스크가 오염되거나 브리지가 발생하는 문제가 일어나지 않는다.
또한, 크롬(Cr)막 패턴의 프로파일에 의한 위상반전막 패턴의 영향이 감소되므로, 프로파일이 개선되는 효과가 있으며, 패턴 사이즈에 대한 보정을 수행하기 위한 패턴 크기(CD) 측정 및 추가 공정이 생략되므로 공정시간을 단축할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.

Claims (6)

  1. 기판 상에 위상반전막과 산화막을 차례로 형성하는 단계;
    상기 산화막 상에, 상기 위상반전막을 패터닝하기 위한 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 산화막을 식각하는 단계;
    상기 위상반전막을 식각하는 단계;
    상기 레지스트 패턴을 제거한 후, 결과물 상에 차광막을 형성하는 단계; 및
    상기 차광막을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상반전막은 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화막은 5 ∼ 50Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산화막을 식각하는 단계에서, CHF3 + O2 플라즈마를 이용하여 식각하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위상반전막을 식각하는 단계에서, CF4 + O2 플라즈마를 이용하여 식각하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차광막은 크롬(Cr)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 제조방법.
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