KR20090078148A - 포토 마스크의 패턴 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토 마스크 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 기판 상에 반사층 및 제1 버퍼막을 형성하는 단계와, 상기 반사층의 일부 영역이 노출되도록 상기 제1 버퍼막을 패터닝하는 단계와, 패터닝된 상기 제1 버퍼막 사이의 공간에 흡수층을 형성하는 단계, 및 상기 흡수층을 포함한 전체 구조 상에 제2 버퍼막을 형성하는 단계를 포함한다.
EUV, 쉐도윙, 단차

Description

포토 마스크의 패턴 형성 방법{Method of fabricating patterns in photomask}
본 발명은 포토 마스크의 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 특히 EUV광을 사용하는 포토 마스크 공정을 위한 포토 마스크의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에서, 각종 패턴들은, 통상, 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 통해 형성된다. 이러한 포토리소그라피 공정은, 감광성 중합체 패턴(이하, 레지스트 패턴이라 칭함)을 형성하는 공정과 상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로하는 식각 공정을 통해 피식각층을 식각해서 원하는 형태의 패턴을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며, 여기서, 레지스트 패턴은 피식각층 상에 레지스트(Resist)를 도포하는 공정과 준비된 노광 마스크를 이용하여 상기 레지스트를 선택적으로 노광하는 공정 및 소정의 화학용액으로 노광되거나, 또는, 노광되지 않은 레지스트 부분을 제거하는 현상 공정을 통해 형성된다.
한편, 포토리소그라피 공정으로 구현할 수 있는 패턴의 임계 치수(Critical Demension)는 상기한 노광 공정에서 어떤 파장의 광원을 사용하느냐에 따라 좌우된다. 예컨데, G-라인(λ=436nm) 또는 I-라인(λ=365nm) 광원의 노광 장비를 사용하여 노광 공정을 수행할 경우, 포토리소그라피 공정으로 구현할 수 있는 패턴의 임계 치수는 대략 0.5㎛ 정도이다.
그러나, 반도체 소자의 유효 채널 길이가 0.35㎛ 이내로 감소되고 있는 실정에서, 상기한 G- 라인 및 I-라인 장비를 이용해서는 고집적 반도체 소자를 제조할 수 없다. 따라서, 상기한 G-라인 또는 I-라인 장비는 그 사용이 제한되었으며, 근래에는 I-라인 보다도 더 짧은 파장, 예컨데, 248㎚ 파장의 광원이 구비된 노광 장비를 이용하는 DUV(Deep Ultra-Violet) 공정이 수행되고 있고, 최근에는, DUV 공정 보다도 더 짧은 파장, 예컨데, 13.4㎚ 파장의 광원을 이용한 EUV 공정이 개발되고 있다. 상기 EUV 공정에서 사용하는 EUV 광원은 파장이 13.4㎚로서 투과율이 매우 낮기 때문에 반사형 마스크와 반사형 렌즈를 사용해야 하는데, 이때, 상기 반사형 마스크는 기판 상에 빛을 반사시키는 반사막을 형성하고, 상기 반사막 상에 빛을 흡수시키는 흡수막패턴을 형성하여 제조한다.
이와 같은 구조를 갖는 반사형 마스크에 EUV 빔(beam)을 조사하고, 반사형 마스크에 의해 반사된 EUV 빔을 수 개의 반사형 렌즈 및 축소 렌즈를 통해 웨이퍼(wafer)에 전사함으로써, 웨이퍼 상에 형성한 레지스트막을 식각하여 미세 폭을 갖는 레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
EUV 광에서 방출된 빛은 사입사의 원리에 의해 마스크에서 반사시켜 어러 단계의 반사경을 통해 레지스트막에 입사되어 노광된다. 이때 마스크에서 반사되는 빛이 마스크 패턴의 단차에 의해 쉐도윙(shadowing) 영역이 발생하게 된다. 이로 인하여 웨이퍼상에 형성되는 패턴 프로파일(profile)이 심각하게 왜곡되는 문제점이 유발된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 EUV광을 사용하는 노광 공정시 사용되는 포토 마스크 제조 공정시, 흡수층을 형성한 후 흡수층 상부의 단차를 감소시키기 위하여 흡수층을 포함전 전체 구조 상에 버퍼막을 형성함으로서, 포토 마스트 패턴의 단차에 의한 쉐도윙 현상을 방지하여 패턴의 프로파일을 개선할 수 있는 포토 마스크의 패턴 형성 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 포토 마스크의 패턴 형성 방법은 기판 상에 반사층 및 제1 버퍼막을 형성하는 단계와, 상기 반사층의 일부 영역이 노출되도록 상기 제1 버퍼막을 패터닝하는 단계와, 패터닝된 상기 제1 버퍼막 사이의 공간에 흡수층을 형성하는 단계, 및 상기 흡수층을 포함한 전체 구조 상에 제2 버퍼막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 반사층은 Mo/Si층 또는 Mo/Be층으로 형성하며, 상기 반사층은 Mo/Si층 또는 Mo/Be층을 다층구조로 형성한다.
제 1 및 제2 버퍼막은 SiO2 막으로 형성하며, 상기 흡수층은 Ta 또는 Cr막으로 형성한다.
본 발명의 일실시 예에 따르면, EUV광을 사용하는 노광 공정시 사용되는 포토 마스크 제조 공정시, 흡수층을 형성한 후 흡수층 상부의 단차를 감소시키기 위하여 흡수층을 포함전 전체 구조 상에 버퍼막을 형성함으로서, 포토 마스트 패턴의 단차에 의한 쉐도윙 현상을 방지하여 패턴의 프로파일을 개선할 수 있다.
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, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위는 본원의 특허청구범위에 의해서 이해되어야 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 포토 마스크 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 마스크의 단면이다.
도 1을 참조하면, 석영등으로 이루어진 투명 기판(100) 상에 반사층(101)을 형성한다. 반사층(101)은 Mo/Si층 또는 Mo/Be층으로 형성하는 것이 바람직하다. 반사층(101)은 다층구조로 형성하는 것이 바람직하며, 바람직하게는 Mo/Si층 또는 Mo/Be층이 40층 적층된 구조로 형성하는 것이 바람직하다.
반사층(101)상에 리페어(repair) 방지막으로 사용되는 제1 버퍼막(102)을 형성한다. 제1 버퍼막(102)은 SiO2 막으로 형성하는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 제1 버퍼막(102)을 포함한 전체 구조 상에 감광막을 도포한 후, E-Beam을 이용한 노광 및 현상 공정을 실시하여 레지스트 패턴(103)을 형성한다. 이 후, 레지스트 패턴(103)을 이용한 식각 공정을 실시하여 반사층(101)이 노출되도록 제1 버퍼막(102)을 패터닝한다.
도 3을 참조하면, 스트립 공정을 실시하여 레지스트 패턴을 제거한다. 이 후, 패터닝된 제1 버퍼막(102)을 포함한 전체 구조 상에 흡수층(104)을 형성한다. 흡수층(104)은 Ta 또는 Cr막으로 형성하는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 식각 공정을 실시하여 제1 버퍼막(102)이 노출되도록 흡수층(104) 상부를 식각한다. 즉, 패터닝된 제1 버퍼막(102) 사이의 공간에 흡수층(104)을 잔류시킨다. 이때 흡수층(104) 상부와 제1 버퍼막(102) 상부 사이에 단차가 발생한다.
상술한 단차를 억제하기 위하여, 흡수층(104)을 포함한 전체 구조 상에 제2 버퍼막(105)을 형성한다. 제2 버퍼막(105)은 SiO2 막으로 형성하는 것이 바람직하다.
제2 버퍼막(105)으로 인하여 포토 마스크의 단차가 감소하여 EVU광을 이용한 포토 마스크 공정시 마스크의 단차에 의해 발생하는 쉐도윙 현상에 의한 패턴 프로파일 불량이 개선된다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 포토 마스크 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 마스크의 단면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
100 : 기판 101 : 반사층
102 : 제1 버퍼막 103 : 레지스트 패턴
104 : 흡수층 105 : 제2 버퍼막

Claims (5)

  1. 기판 상에 반사층 및 제1 버퍼막을 형성하는 단계;
    상기 반사층의 일부 영역이 노출되도록 상기 제1 버퍼막을 패터닝하는 단계;
    패터닝된 상기 제1 버퍼막 사이의 공간에 흡수층을 형성하는 단계; 및
    상기 흡수층을 포함한 전체 구조 상에 제2 버퍼막을 형성하는 단계를 포함하는 포토 마스크 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층은 Mo/Si층 또는 Mo/Be층으로 형성하는 포토 마스크 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사층은 Mo/Si층 또는 Mo/Be층을 다층구조로 형성하는 포토 마스크 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 1 및 제2 버퍼막은 SiO2 막으로 형성하는 포토 마스크 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수층은 Ta 또는 Cr막으로 형성하는 포토 마스크 형성 방법.
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