KR20100134448A - 위상반전 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

제조공정을 단순화하여 공정시간을 단축시키고 결함의 발생을 억제할 수 있는 위상반전마스크 및 그 제조방법이 제공된다. 위상반전 마스크의 제조방법은, 투명한 기판 상에 위상반전막, 제1 레지스트막, 광차단막 및 제2 레지스트막을 차례로 형성하는 단계와, 위상반전막 패턴이 형성될 영역을 한정하도록 제2 레지스트막을 패터닝하는 단계와, 패터닝된 제2 레지스트막을 마스크로 광차단막, 제1 레지스트막 및 위상반전막을 패터닝하는 단계와, 광차단영역 이외의 영역에 형성된 제1 레지스트막을 노광하는 단계, 및 노광된 제1 레지스트막을 제거하면서 광차단영역 이외의 영역에 형성된 광차단막을 제거하는 단계를 포함한다.

위상반전마스크, 전자빔 레지스트, 노광, 공정 단순화

Description

위상반전 마스크 및 그 제조방법{Phase shift mask and method for fabricating the same}

본 발명은 포토마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 제조공정을 단순화할 수 있는 새로운 구조의 위상반전 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

반도체소자를 웨이퍼 상의 회로패턴으로 집적시키기 위해, 포토마스크(photo mask)를 이용한 노광(exposure) 과정을 포함하는 리소그래피 과정이 수행되고 있다. 바이너리 마스크(binary mask)와 하프톤 위상반전 마스크(halftone PSM)가 반도체 소자 양산 제조에 사용되는 포토 마스크로 주로 사용되고 있다. 투명한 석영(Quarz) 기판 상에 차광층의 패턴으로 구성되는 바이너리 마스크에 비해, 하프톤 위상반전마스크는 투과율이 낮은 하프톤 위상반전층의 패턴이 투명한 기판 상에 마스크 패턴으로 구성되어 있다. 이러한 하프톤 위상반전 마스크는 반도체 소자의 회로 선폭이 축소됨에 따라 보다 빈번히 사용되고 있다.

하프톤 위상반전 마스크는 투명한 석영 기판 상에 몰리브데늄실리콘(MoSi) 합금층 및 크롬(Cr) 차광층이 순차적으로 적층된 블랭크(blank) 마스크가 이용되고 있다. 즉, 바이너리 마스크를 위한 석영 기판 및 크롬 차광층의 기본 블랭크 마스 크 구조에 MoSi층이 추가되는 구성으로 블랭크 마스크가 형성되고 있다.

도 1 내지 도 4는 종래의 하프톤 위상반전 마스크의 제조과정을 보여주는 단면도들이다.

도 1을 참조하면, 투명한 석영 기판(100) 상에 하프톤 위상반전막(110), 광타단막(120) 및 레지스트막을 차례로 형성한다. 또는 투명 기판(100) 상에 하프톤 위상반전막(110), 광차단막(120) 및 레지스트막이 차례로 적층된 블랭크 마스크를 사용할 수 있다. 다음에, 상기 레지스트막에 대해 예컨대 전자빔 노광을 실시한 후 현상하여 위상반전막 패턴이 형성될 영역을 한정하는 레지스트 패턴(130)을 형성한다.

도 2를 참조하면, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 하부의 광차단막 및 하프톤 위상반전막을 차례로 식각하여 위상반전막 패턴(110a) 및 광차단막 패턴(120a)을 형성한 다음, 레지스트 패턴을 제거한다.

도 3을 참조하면, 광투과영역의 상기 광차단막 패턴을 제거하기 위하여 전면에 다시 레지스트막을 형성한다. 상기 레지스트막에 대해 예컨대 전자빔 노광을 실시한 후 현상하여, 광투과영역을 노출시키는 레지스트 패턴(140)을 형성한다.

도 4를 참조하면, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 광차단막 패턴의 노출된 영역을 제거한 다음, 레지스트 패턴을 제거한다. 그 결과, 광투과영역에는 위상반전막 패턴(110a)이 존재하게 되고, 프레임 영역 등 광차단영역에는 위상반전막 패턴(110a)과 광차단막 패턴(120a)이 함께 존재하는 위상반전 마스크가 완성된다.

이와 같이 종래의 위상반전 마스크 제조공정에 따르면, 두 차례의 노광 및 현상 공정과, 광차단막에 대한 두 차례의 식각이 필요하므로 제조공정이 복잡하고 공정시간이 증가되며 공정 추가에 따른 이물질 등의 결함 제어에 어려움이 많았다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제조공정을 단순화할 수 있는 구조의 위상반전 마스크를 제공하는 데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 제조공정을 단순화하여 공정시간을 단축시키고 결함의 발생을 억제할 수 있는 위상반전 마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 위상반전 마스크는, 투명 기판 상에 배치된 위상반전막 패턴과, 위상반전막 패턴의 일부 영역에 배치된 레지스트막 패턴, 및 레지스트막 패턴 상에 배치된 광차단막 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 레지스트막 패턴은 전자빔 레지스트로 이루어질 수 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 제조방법은, 투명한 기판 상에 위상반전막, 제1 레지스트막, 광차단막 및 제2 레지스트막을 차례로 형성하는 단계와, 위상반전막 패턴이 형성될 영역을 한정하도록 제2 레지스트막을 패터닝하는 단계와, 패터닝된 제2 레지스트막을 마스크로 광차단막, 제1 레지스트막 및 위상반전막을 패터닝하는 단계와, 광차단영역 이외의 영역에 형성된 제1 레지스트막을 노광하는 단계, 및 노광된 제1 레지스트막을 제거하면서 광차단영역 이외의 영역에 형성된 광차단막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으 로 한다.

상기 제1 및 제2 레지스트막을 전자빔 레지스트로 형성할 수 있다.

상기 광차단막은, 광차단영역 이외의 영역에 형성된 제1 레지스트막을 노광하는 단계에서, 노광에 사용되는 노광원이 광차단막을 투과하여 제1 레지스트막에 도달할 수 있을 정도의 두께로 형성할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.

도 5를 참조하면, 투명한 기판(200) 상에 하프톤 위상반전막(210), 제1 레지스트막(220), 광차단막(230) 및 제2 레지스트막(240)을 차례로 형성한다. 기판(200)은 예컨대 석영(Quartz)와 같이 빛을 투명한 기판일 수 있다. 위상반전막(210)은 예컨대 석영(quartz) 또는 글래스(glass)와 같이 빛을 100% 투과시키는 투명 기판일 수 있다. 위상반전막(210)은 투과되는 빛의 위상을 반전시키 수 있는 물질로서, 통상 몰리브덴실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)와 같이 몰리브덴 화합물로 형성할 수 있다. 제1 및 제2 레지스트막(220, 240)은 예컨개 전자빔 레지스트를 일정 두께로 코팅하여 형성할 수 있다. 광차단막(230)은 크롬(Cr)과 같이 빛을 차 단하는 물질로 형성할 수 있다. 또한, 상기 광차단막(230)은 광차단영역 이외의 영역에 형성된 제1 레지스트막을 노광하는 단계에서, 노광에 사용되는 노광원이 광차단막을 투과하여 제1 레지스트막에 도달할 수 있을 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 제2 레지스트막에 예컨대 전자빔을 사용한 노광을 실시한 다음 현상하여 위상반전막 패턴이 형성될 영역을 한정하는 제2 레지스트막(240) 패턴을 형성한다.

도 6을 참조하면, 제2 레지스트막 패턴을 마스크로 하여 노출된 하부 막질들을 식각하여 광차단막 패턴(230a), 제1 레지스트 패턴(220a) 및 위상반전막 패턴(210a)을 형성한다. 마스크로 사용된 제2 레지스트막 패턴을 제거한다.

다음에, 프레임 영역 등 광차단막이 잔류하는 영역을 제외한 광투과 영역의 광차단막을 제거하기 위하여, 광투과 영역의 제1 레지스트 패턴(220a)에 대한 노광을 실시한다. 이때, 제1 레지스트 패턴(220a) 위에는 광차단막 패턴(230a)이 존재하지만, 노광에 사용되는 전자빔은 50KeV로 가속되어 있기 때문에 광차단막 패턴(230a)을 투과하여 제1 레지스트 패턴(220a)에 도달하여 광투과영역의 제1 레지스트 패턴(220a)이 노광된다.

도 7을 참조하면, 레지스트 현상용액을 사용하여 제1 레지스트 패턴에 대해 현상공정을 실시하면, 노광된 광투과영역의 제1 레지스트 패턴은 현상액에 용해되어 제거된다. 이때, 광투과영역의 제1 레지스트 패턴 상부에 형성되어 있던 광차단막 패턴은 제1 레지스트 패턴이 현상용액에 용해됨에 따라 리프트-오프(lift off) 되어 제거되어 결국 프레임영역 등 광차단 영역에만 광차단막 패턴(230a)이 남게 된다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 공정을 단순화할 수 있고 이에 따라 마스크 제조시간이 단축되며 오염 등에 의한 결함의 발생을 줄일 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.

도 1 내지 도 4는 종래의 하프톤 위상반전 마스크의 제조과정을 보여주는 단면도들이다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상반전 마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.

Claims (5)

1. 투명 기판 상에 배치된 위상반전막 패턴;

   상기 위상반전막 패턴의 일부 영역에 배치된 레지스트막 패턴; 및

   상기 레지스트막 패턴 상에 배치된 광차단막 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
2. 제1항에 있어서,

   상기 레지스트막 패턴은 전자빔 레지스트로 이루어진 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
3. 투명한 기판 상에 위상반전막, 제1 레지스트막, 광차단막 및 제2 레지스트막을 차례로 형성하는 단계;

   위상반전막 패턴이 형성될 영역을 한정하도록 제2 레지스트막을 패터닝하는 단계;

   패터닝된 제2 레지스트막을 마스크로 상기 광차단막, 제1 레지스트막 및 위상반전막을 패터닝하는 단계;

   광차단영역 이외의 영역에 형성된 상기 제1 레지스트막을 노광하는 단계; 및

   노광된 상기 제1 레지스트막을 제거하면서 광차단영역 이외의 영역에 형성된 광차단막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 레지스트막을 전자빔 레지스트로 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 광차단막은,

   상기 광차단영역 이외의 영역에 형성된 제1 레지스트막을 노광하는 단계에서, 노광에 사용되는 노광원이 광차단막을 투과하여 제1 레지스트막에 도달할 수 있을 정도의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크의 제조방법.

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