KR920009369B1

KR920009369B1 - 마스크의 제작방법

Info

Publication number: KR920009369B1
Application number: KR1019900007607A
Authority: KR
Inventors: 김용현
Original assignee: 삼성전자 주식회사; 김광호
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1992-10-15
Also published as: KR910020802A; DE4031413A1; IT9021589A1; GB9021149D0; IT9021589A0; GB2244349A; JPH0431858A; FR2662518A1

Abstract

내용 없음.

Description

마스크의 제작방법

제1a~d도는 종래 방법에 따른 마스크의 제작방법을 나타내는 도면.

제2a~d도는 본 발명에 따른 마스크의 제작방법을 나타내는 도면.

제3도 및 제4도는 빛을 조사할 때에 상기 마스크를 통과한 빛의 상태를 나타내는 도면.

제5도는 본 발명에 의해 제작된 마스크를 반도체장치의 제조공정에 사용한 결과의 일례를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 기판 13 : 마스크플레이트

15 : 감광막 17 : 패턴영역

19 : 위상반전영역

본 발명은 마스크의 제작방법에 관한 것으로, 특히 패턴(Pattern)의 해상력을 향상시키는 위상 반전영역을 가지는 마스크의 제작방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장치의 제조에 있어서 포토리소 그래피(Photolithography) 방법을 이용하여 웨이퍼(Wafer)의 표면에 집적회로의 패턴을 형성한다. 포토리소 그래피방법은 마스크(Mask)에 자외선(Ultra Violet : 이하 UV라 칭함)등을 조사(照射)하여 웨이퍼의 표면에 도포되어 있는 감광막(Photoresist)에 원하는 패턴을 선택적으로 복사하는 노광(Expose)공정을 포함한다. 노광방법에는 콘택트(Contact)방법, 프록시미티(Proximity)방법 및 프로젝션(Projection)방법등이 있었으나 최근 반도체장치가 초고집적화되어 가는 추세에 따라 회로의 선폭이 미세해 지므로 사용에 한계가 있다. 또한 다른 노광방법에 웨이퍼 스테핑(Wafer stepping)방법이 있다. 상기 웨이퍼 스테핑 (Wafer stepping)방법은 칩(Chip) 패턴의 5~10배 정도의 크기를 갖는 마스크를 사용하여 스텝-앤드-리피트(Step and repeat) 방법으로 노광을 하는 것으로 미세한 선폭을 얻을 수 있다.

그러나, 웨이퍼 스테핑방법은 조사되는 UV등이 마스크패턴을 통과할 때에 회절(diffraction)되어 감광막에 복사되는 패턴의 해상력(Resolution)을 저하시키므로 16MDRAM이상의 집적도를 갖는 반도체장치의 제조에 적용이 불가능하였다.

따라서 마스크에 빛이 조사되어 소정 패턴을 통과할 때에 인접패턴을 통과하는 빛을 180°위상반전(Phase shift)시켜 빛의 회절을 방지하므로 패턴의 해상력을 향상시킬 수 있는 방법이 제시되고 있다. 즉, 위상반전층(영역)을 가지는 마스크는 소정패턴 이외에 조사되는 빛을 180°위상반전시키므로 빛의 밝기(Intensity)가 제로(Zero)인 점을 얻을 수 있다.

제1a~d도는 종래의 위상반전층을 가지는 마스크의 제작공정도이다.

제1a도는 참조하면 유리기판(1)상에 마스크평판(Mask plate; 3)과 감광막(5)을 순차적으로 형성한다. 상기 마스크평판(3)은 Cr. 에멀젼(Emulsion) 또는 산화철 등으로 형성한다.

제1b도를 참조하면, UV를 이용하여 감광막(5)에 레티클(Reticle)의 패턴을 복사(노광)한다. 상기 공정후에 감광막(5)을 현상(Development)하여 이 감광막(5)의 노광된 부분을 제거한다. 계속해서 상기 감광막(5)을 식각마스크로 이용하여 상기 마스크평판(3)의 노출된 부분을 식각하여 패턴을 형성한다.

제1c도를 참조하면, 상기 감공막(5)을 제거하여 마스크평판(3)을 노출시킨 후 유리기판에 형성된 마스크평판(3)을 검사하고 결함을 수리(repair)한다. 그 다음 상기 유리기판(1)의 노출된 부분관 마스크평판(3)의 표면에 감광막(7)을 도포한다.

제1d도를 참조하면, 레티클을 사용하지 않고 상기 유리기판(1)의 하부표면을 통하여 UV를 조사한다. 이때 상기 마스크평판(3)이 불투명하므로 상기 유리기판(1)의 표면상에 형성된 감광막(7)만이 노광된다. 그 다음 상기 감광막(7)을 현상시켜 노광된 부분을 제거한다. 계속해서, 상기 감광막(7)을 식각마스크로 이용하여 마스크평판(3)을 오버에치(Overetch)한다. 상기 감광막(7)은 제거되지 않고 마스크의 위상반전층으로 이용된다.

상술한 방법으로 제작한 마스크에서 위상반전층으로 이용되는 감광막의 두께가 매우 중요하며, 이 감광막의 두께는 감광용액의 점도와 감광용액을 도포할 때의 회전속도에 제어된다. 반도체소자의 포토마스크공정에서 조사되는 빛을 180°위상반전시키기 위한 감광막의 두께는

이다. 따라서 위상반전층으로 이용되는 감광막의 두께가 상기 식을 만족하면 감광막의 표면에 입사되는 빛을 위상 반전시켜 빛의 밝기(Intensity)의 제로포인트를 얻게 되어 패턴의 해상력은 양호해진다.

그러나, 종래의 마스크제작은 검사 및 수리후에 다시 포토마스킹과 마스크평판을 오버에칭하므로 공정이 매우 복잡하였다. 그리고 감광용액의 점도와 감광용액 도포시의 회전속도에 의해 제어되는 위상반전층의 두께조절이 어려우며, 유리기판과 마스크평판의 단차 때문에 감광막의 토포그래피(topography)가 불량하게 되어 위상반전층의 두께가 균일하지 못한 문제점이 있었다. 또한 위상반전층을 감광막으로 형성하기 대문에 마스크가 손상되기 쉽고, 마스크가 손상되었을 때에 위상반전층을 다시 형성하여 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 간단한 공정으로 위상반전 영역을 갖는 마스크를 제작할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 반영구적인 위상반전영역을 갖는 마스크의 제작할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명은 위상반전영역을 갖는 마스크의 제작방법에 있어서, 투명한 기판표면에 불투명한 마스크플레이트와 감광막을 도포하는 공정과, 상기 감광막의 소정부분을 노광 및 현상하여 상기 마스크플레이트의 소정부분을 노출시키는 공정과, 상기 마스크플레이트의 노출된 부분을 식각하여 상기 기판의 소정부분을 노출시키는 공정과, 상기 기판을 소정두께 식각하여 패턴영역을 형성하는 공정과, 상기 마스크플레이트를 측면식각하여 위상반전영역을 형성하는 공정과, 상기 감광막을 제거하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제2a~d도는 본 발명에 따른 마스크제작의 일실시예를 나타내는 공정도이다.

제2a도를 참조하면, 일반적인 유리로 이루어긴 기판(11)의 표면에 마스크평판( 13)과 감광막(15)을 순차적으로 형성한다. 상기 마스크평판(13)은 Cr, 산화철 또는 에멀젼 등으로 1000Å정도의 두께로 형성된다.

제2b도를 참조하면, 상기 감광막(15)에 UV등으로 레티클의 패턴을 노광시킨다. 그 다음 상기 감광막(15)의 노광된 부분을 형성하여 마스크평판(13)의 소정부분을 노출시킨다. 그후, 상기 감광막(15)의 제거되지 않은 부분을 식각마스크로 하여 상기 마스크평판(13)의 노출된 부분을 식각한다. 상기 마스크평판(13)이 Cr로 형성되었을 때에는 식각용액으로 염산 또는 초산등이 사용된다. 또한 상기 마스크평판(13)의 두께가 1000Å정도로 얇으므로 측면식각되는 것을 무시할 수 있다.

제2c도를 참조하면, 상기 감광막(15)을 식각 마스크로 하여 글레스에천트( Glass etchant)등으로 기판(11)의 노출된 부분을 소정깊이로 시작한다. 상기에서 기판(11)의 식각된 부분과 식각되지 않은 부분의 두께차(d)는

가 되어야 한다.

제2d도를 참조하면, 상기 감광막(15)을 식각 마스크로 이용하여 염산 또는 초산등으로 상기 마스크평판(13)을 측면 식각한다. 상기에서 노출된 기판(11)은 위상 반전영역(19)이 되며, 이 위상반전영역(19)의 폭(W)은 0.2~0.3㎛정도가 적당하다. 또한 기판(11)의 식각된 부분은 패턴영역(17)이 된다. 그 다음, 상기 감광막(15)을 제거하여 마스크를 완성한다.

제3도와 제4도는 상기 마스크에 UV등의 빛을 조사할 때에 패턴영역(17)과 위상반전영역(19)을 통과하는 빛의 위상상태와 빛의 세기를 각각 나타내는 도면들이다. 상기 제3도에서 포물선(a)는 패턴영역(17)을 포물선(b)는 위상 반전영역(19)을 통과하는 빛의 위상을 나타내고 있다. 상기에서 위상반전영역(19)을 통과하는 빛은 상기 패턴영역(17)을 통과하는 빛과 180°위상반전된다. 또한 상기 제4도에서 포물선(a')는 패턴영역(17)을, 포물선(b')는 위상반전영역(19)을 통과하는 빛의 세기를 나타내고 있다. 상기 도면에서 포물선(a')와 (b')는 빛의 세기로 제로(Zero)인 점에서 만난다. 즉, 패턴영역(17)과 위상반전영역(19) 사이에 빛의 세기가 제로인 제로점(Zero point)이 있다.

제5도는 본 발명에 의해 제작된 마스크를 반도체 장치의 제조공정에 사용한 결과의 일례를 나타낸 도면이다. 번호 21은 반도체기판을, 번호 23은 감광막을 나타낸다. 상기 도면에서 번호 25는 위상반전영역(19)을 통과한 빛에 의해 노광 및 현상된 것이다. 또한 번호 27은 노광시에 패턴영역(17)가 위상반전영역(19)사이의 빛의 세기가 제로인 곳에 대응되는 곳으로 감광막(23) 패턴의 해상력이 양호한 것을 나타낸다.

상술한 바와 같이, 기판에 동일한 감광막을 식각 마스크로 이용하여 패턴영역과 위상반전영역을 형성하므로 제작공정이 간단하며, 또한 패턴영역과 위상반전영역의 두께차를 조절하기가 쉽다.

따라서, 본 발명은 위상반전영역과 패턴영역의 두께차를 식각에 의해 정확하게 조절할 수 있고, 이 위상 반전영역을 기판의 일부분으로 형성하므로 수명이 반영구적인 마스크를 쉽게 제작할 수 있는 이점이 있다.

Claims

위상반전영역을 갖는 마스크의 제작방법에 있어서, 투명한 기판표면에 불투명한 마스크플레이트와 감광막을 도포하는 공정과, 상기 감광막의 소정부분을 노광 및 현상하여 상기 마스크플레이트의 소정부분을 노출시키는 공정과, 상기 마스크플레이트의 노출된 부분을 식각하여 상기 기판의 소정부분을 노출시키는 공정과, 상기 기판을 소정두께 식각하여 패턴영역을 형성하는 공정과, 상기 마스크플레이트를 측면식각하여 위상반전영역을 형성하는 공정과, 상기 감광막을 제거하는 공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 마스크의 제작방법.
제1항에 있어서, 상기 패턴영역을 형성하는 공정에서 이 패턴영역과 위상반전영역을 각각 통과하는 빛들이 위상반전되도록 식각함을 특징으로 하는 마스크의 제작방법.
제2항에 있어서, 상기 위상반전영역을 0.2~0.3㎛정도의 폭을 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크의 제작방법.