KR20090068033A - 위상 반전 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

실시예에서는 위상 반전 마스크 및 그 제조방법에 관해 개시된다.

실시예에 따른 위상 반전 마스크는 기판; 상기 기판 상에 노광하고자 하는 패턴에 대응되도록 선택된 영역에 형성된 위상 반전층; 및 상기 기판의 상기 위상 반전층이 형성되지 않은 영역에 형성된 더미 위상 반전층이 포함된다.

실시예에 따른 위상 반전 마스크 제조방법은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 노광하고자 하는 패턴에 대응되도록 선택된 영역에 위상 반전층을 형성하는 단계; 및 상기 기판의 상기 위상 반전층이 형성되지 않은 영역에 더미 위상 반전층을 형성하는 단계가 포함된다.

위상 반전 마스크

Description

위상 반전 마스크 및 그 제조방법{PHASE SHIFT MASK AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

실시예에서는 위상 반전 마스크 및 그 제조방법에 관해 개시된다.

일반적으로, 반도체 소자는 다양한 형태의 막(예를 들어, 실리콘막, 산화막, 필드 산화막, 폴리 실리콘막, 금속 배선막 등)이 다층 구조로 적층되는 형태를 갖는다. 이러한 다층 구조의 반도체 소자는 증착공정, 산화 공정, 포토 리소그라피 공정(포토 레지스트막 도포, 노광, 현상 공정 등) 또는 패터닝 공정, 에칭 공정, 세정 공정, 린스 공정 등과 같은 여러 가지 공정들에 의해 제조된다.

이때, 임의의 막에 대한 패터닝은 임의의 막 위에 스핀 코팅 등의 방법을 통해 포토 레지스트(감광막)를 도포하고, 이를 노광한 후 현상함으로써 임의의 막 위에 원하는 형상의 패턴을 형성하며, 이와 같이 형성된 패턴을 이용하여 하부의 막을 선택적으로 제거(식각)함으로써 수행된다. 여기서, 포토 레지스트를 원하는 형상의 패턴으로 형성하기 위해서는 소정의 마스크가 필요하다.

한편, 패턴의 선폭이 70% 줄어들면 소자의 면적은 절반이 된다. 즉, 동일한 반도체 기판에서 이전보다 2배 개수의 소자를 얻을수 있다. 또한, 소자의 소형화는 그것을 이용한 다른 장치의 소형화를 가져오게 된다. 즉, 소자의 소형화는 그 자체 뿐만 아니라 여러 가지 다른 부수적인 이점을 가져오게 된다. 따라서, 소자의 소형화는 지속적으로 추구되어 지고 있다.

소자의 소형화를 이루기 위해서 가장 우선시 되는 것이 포토공정에서 패턴 형성이다. 반도체 기판 위에 포토레지스트를 포토공정으로 패터닝하기 위해서는 마스크 패턴이 필요하며 마스크 패턴의 형상에 따라 포토레지스트가 패터닝되는 것이다.

따라서, 미세한 패턴의 구현을 위해서 많은 노력이 이루어져서 해상도(resolution)의 향상은 많이 진전되었다.

이와 같은 포토레지스트의 포토공정을 위한 마스크의 하나로서 위상 반전 마스크(Phase Shift Mask:PSM)가 있다. 상기 위상 반전 마스크는 빛이 투과되는 부분 중 이웃한 패턴의 위상이 180도 차이를 가지게 하여 상쇄 간섭에 의해 해상도를 높이는 기능을 한다. 따라서, 일반 마스크에 비해 반도체 기판 상에 미세패턴을 형성하는 데 유리하다.

이와 같은 위상 반전 마스크는 크롬 패턴과 위상 반전층이 구비되고 위상 반전층의 투과율이 100%인 얼터너티브(alternative) 위상 반전 마스크와 위상 반전층만으로 구성되고 투과율이 5 내지 8%인 하프톤(Half Tone : HT) 위상 반전 마스크 등이 있다.

이하, 도면을 참조로 종래의 하프톤 위상 반전 마스크에 대해서 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 하프톤 위상 반전 마스크의 개략적인 단면도이다.

도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 하프톤 위상 반전 마스크는 기판(1), 상기 기판(1)상에 소정의 간격으로 배치되는 위상 반전층(3)이 포함된다. 상기 위상 반전층(3)과 기판(1)을 모두 통과하는 빛(10)은 기판(1)만을 통과하는 빛(20)과 위상이 180도 차이가 난다.

그러나, 도 1과 같은 하프톤 위상 반전 마스크를 이용할 경우 사이드 로브(side lobe) 현상이 발생되는 문제가 있다.

도 2 내지 도 5는 사이드 로브 현상을 설명하는 도면이다.

도 2에는 규칙적인 패턴이 형성된 위상 반전 마스크가 도시되어 있다. 위상반전 마스크는 기판(1) 상에 규칙적으로 상기 기판(1)이 노출되도록 개구가 형성된 패턴을 가진 위상 반전층(3)이 구비된다.

도 3에는 위상 반전 마스크를 통과한 광의 특성이 도시되어 있다.

상기 위상 반전 마스크는 웨이퍼에서의 광의 위상이 위상 반전층(3)이 형성된 부분과 위상 반전층(3)이 형성되지 않은 부분이 서로 반대가 되고, 웨이퍼에서의 광 강도는 위상의 제곱이 되므로 광 강도가 0이 되는 구간(A)이 발생된다. 따라서 해상도가 향상될 수 있다.

그러나, 인접한 위치에 개구가 형성된 패턴을 가진 위상 반전층(3)를 통과한 광(B)이 상호 중첩되어 원하지 않은 위치가 노광되는 사이드 로브 현상이 발생된다.

도 4는 도 2의 위상 반전 마스크를 통과한 광의 광 강도를 표시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 위상 반전층(3)이 형성되지 않는 위치에 대응하는 웨이퍼의 위치(6)에서 강한 광 강도가 나타나는 것을 알 수 있으며, 위상 반전층(3)이 형성된 위치에 대응하는 웨이퍼의 위치(5)에도 비교적 강한 광 강도가 나타나는 것을 알 수 있다.

도 5는 도 2의 위상 반전 마스크를 이용하여 포토레지스트를 노광한 것을 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 도 2의 위상 반전 마스크는 규칙적으로 배열된 홀 패턴을 형성하기 위한 것임에도 불구하고, 실제 노광된 포토레지스트에는 규칙적으로 배열된 홀 패턴(30)들 사이에 원하지 않는 홀 패턴(40)이 노광된 것을 알 수 있다.

이와 같이, 종래의 하프톤 위상 반전 마스크는 사이드 로브 현상에 의해 포토레지스트에 원하지 않는 패턴이 노광되는 문제점이 있다.

실시예는 위상 반전 마스크 및 그 제조방법을 제공한다.

실시예는 사이드 로브 현상을 방지할 수 있는 위상 반전 마스크 및 그 제조방법을 제공한다.

실시예에 따른 위상 반전 마스크는 기판; 상기 기판 상에 노광하고자 하는 패턴에 대응되도록 선택된 영역에 형성된 위상 반전층; 및 상기 기판의 상기 위상 반전층이 형성되지 않은 영역에 형성된 더미 위상 반전층이 포함된다.

실시예에 따른 위상 반전 마스크 제조방법은 기판을 준비하는 단계; 상기 기판 상에 노광하고자 하는 패턴에 대응되도록 선택된 영역에 위상 반전층을 형성하는 단계; 및 상기 기판의 상기 위상 반전층이 형성되지 않은 영역에 더미 위상 반전층을 형성하는 단계가 포함된다.

실시예에 따른 위상반전 마스크 및 그 제조방법은 사이드 로브 현상을 방지할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예에 따른 위상반전 마스크 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 6 내지 도 10은 실시예에 따른 위상반전 마스크 및 그 제조방법을 설명하 는 도면이다.

도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 위상반전 마스크는 투명한 기판(11) 상에 소정 패턴을 가진 위상 반전층(13)이 구비된다. 여기서, 상기 위상 반전층(13)과 기판(11)을 모두 통과하는 광은 기판(11)만을 통과하는 광과 위상이 180도 차이가 난다. 예를 들어, 상기 기판(11)은 석영 재질로 만들어진 석영판이 될 수 있다.

한편, 실시예에 따른 위상반전 마스크는 사이드 로브 현상을 개선하기 위하여 위상 반전층(13)이 형성되지 않은 기판(11) 상에 더미 위상 반전층(23)을 형성한다.

상기 위상 반전층(13)은 노광하고자 하는 포토레지스트 패턴에 대응되도록 설계되나, 상기 더미 위상 반전층(23)은 실제 노광되는 포토레지스트 패턴에는 나타나지 않으나 포토레지스트 패턴의 노광에 영향을 미친다.

상기 더미 위상 반전층(23)은 위상 반전층(13)과 이격되어 상기 위상 반전층(13)이 형성되지 않은 기판(11)의 중심부에 배치된다. 예를 들어, 상기 더미 위상 반전층(23)은 인접한 위상 반전층(13)까지의 거리가 동일한 지점에 형성된다.

상기 더미 위상 반전층(23)이 차지하는 면적은 상기 위상 반전층(13)이 형성되지 않은 기판(11)의 면적에 따라 다르게 설계될 수 있다. 예를 들어, 상기 더미 위상 반전층(23)의 면적은 상기 더미 위상 반전층(23)을 둘러싸는 상기 위상 반전층(13)이 형성되지 않은 기판(11)의 면적의 3~20% 범위로 형성될 수 있다.

상기 더미 위상 반전층(23)의 면적이 3% 미만인 경우에 상기 더미 위상 반전 층(23)으로 인한 사이드 로브 현상을 방지할 수 없고, 상기 더미 위상 반전층(23)의 면적이 20% 보다 큰 경우에 상기 더미 위상 반전층(23)으로 인한 설계된 노광 패턴에 변화가 발생되는 문제가 있다.

상기 더미 위상 반전층(23)은 위상 반전층(13)이 형성되지 않은 영역을 통과하는 광 강도를 약화시킴으로써 사이드 로브 현상을 방지할 수 있다.

또한, 상기 더미 위상 반전층(23)이 상기 위상 반전층(13)이 형성되지 않은 영역의 중심부에 배치됨으로써 노광하고자 하는 패턴에 영향을 미치지 않는다.

도 9는 도 6의 위상반전 마스크를 통과한 광의 광 강도를 표시한 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 위상 반전층(13)이 형성되지 않는 위치에 대응하는 웨이퍼의 위치(16)에서 강한 광 강도가 나타나는 것을 알 수 있으며, 위상 반전층(13)이 형성된 위치에 대응하는 웨이퍼의 위치(15)에서 비교적 약한 광 강도가 나타나는 것을 알 수 있다.

도 10은 도 6의 위상반전 마스크를 이용하여 포토레지스트를 노광한 것을 설명하는 도면이다.

도 10과 도 5를 비교하면, 도 10에는 규칙적으로 배열된 홀 패턴이 형성된 것을 알 수 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 규칙적으로 배열된 홀 패턴(30)들 사이에 원하지 않는 홀 패턴은 노광되지 않은 것을 알 수 있다.

실시예에 따른 위상반전 마스크는 다음과 같은 과정에 의해 제조된다.

먼저, 기판(11)을 마련하고, 상기 기판(11)에 원하는 노광패턴을 형성하기 위한 위상 반전층(13)을 형성한다.

그리고, 상기 위상 반전층(13)이 형성되지 않은 기판(11) 상에 더미 위상 반전층(23)을 형성한다. 이때, 상기 더미 위상 반전층(23)은 상기 위상 반전층(13)이 형성되지 않은 기판(11)의 중심부에 배치한다. 아울러, 상기 더미 위상 반전층(23)의 면적은 상기 상기 위상 반전층(13)이 형성되지 않은 기판(11)의 면적의 3~20%가 되도록 한다.

도 1은 종래의 하프톤 위상 반전 마스크의 개략적인 단면도.

도 2 내지 도 5는 사이드 로브 현상을 설명하는 도면.

도 6 내지 도 10은 실시예에 따른 위상 반전 마스크 및 그 제조방법을 설명하는 도면.

Claims (10)

1. 기판;

   상기 기판 상에 노광하고자 하는 패턴에 대응되도록 선택된 영역에 형성된 위상 반전층; 및

   상기 기판의 상기 위상 반전층이 형성되지 않은 영역에 형성된 더미 위상 반전층이 포함되는 위상 반전 마스크.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 더미 위상 반전층은 상기 위상 반전층이 형성되지 않은 영역의 중심부에 형성되는 위상 반전 마스크.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 더미 위상 반전층은 상기 위상 반전층과 이격되어 형성되는 위상 반전 마스크.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 기판은 석영판인 위상 반전 마스크.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 더미 위상 반전층은 상기 위상 반전층이 형성되지 않은 영역의 면적의 3~20%의 면적을 갖도록 형성된 위상 반전 마스크.
6. 기판을 준비하는 단계;

   상기 기판 상에 노광하고자 하는 패턴에 대응되도록 선택된 영역에 위상 반전층을 형성하는 단계; 및

   상기 기판의 상기 위상 반전층이 형성되지 않은 영역에 더미 위상 반전층을 형성하는 단계가 포함되는 위상 반전 마스크 제조방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 더미 위상 반전층은 상기 위상 반전층이 형성되지 않은 영역의 중심부에 형성되는 위상 반전 마스크 제조방법.
8. 제 6항에 있어서,

   상기 더미 위상 반전층은 상기 위상 반전층과 이격되어 형성되는 위상 반전 마스크 제조방법.
9. 제 6항에 있어서,

   상기 기판은 석영판인 위상 반전 마스크 제조방법.
10. 제 6항에 있어서,

    상기 더미 위상 반전층은 상기 위상 반전층이 형성되지 않은 영역의 면적의 3~20%의 면적을 갖도록 형성되는 위상 반전 마스크 제조방법.

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