KR940008360B1 - 렌즈형 마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

렌즈형 마스크의 제조방법

제1도는 종래의 일반적인 마스크에 의한 웨이퍼상의 광강도 프로파일을 나타낸 도면.

제2도는 종래의 위상시프트 마스크에 의한 웨이퍼상의 광강도 프로파일을 나타낸 도면.

제3도는 본 발명에 의한 렌즈형 마스크에 의한 웨이퍼상의 광강도 프로파일을 나타낸 도면.

제4a도로부터 제4c도는 본 발명에 의한 렌즈형 마스크의 제조공정순서를 나타낸 도면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 투명기판 2 : 광차단막

3 : 위상시프트투명막 10 : 투명기판

12 : 불투명막 12a : 광차단막

14 : 볼록렌즈형투명막 16 : 레지스트패턴

18 : 레지스트

본 발명은 렌즈형 마스크의 제조방법에 관한 것으로, 특히 서브미크론급 미세패턴을 형성하기 위한 렌즈형 마스크의 제조방법에 관한 것이다.

최근 반도체 집적회로의 초고집적 밀도의 구현을 미세패턴을 웨이퍼상에 형성하는 리소그라피 기술의 서브마이크론 가공기술에 의해 달성될 수 있었다. 이 리소그라피 기술의 발전은 스텝퍼(stepper)의 축소광학렌즈의 해상도 향상에 의존해 왔다. 스테퍼의 해상도(R)는 R=K X λ/NA로 알려져 있다. 여기서 λ는 전사파장, NA는 축소광학계의 개구수, 그리고 K는 공정등으로 결정되는 비례상수이다. 따라서 지금까지는 NA의 향상을 통한 해상도의 향상을 진행시켜 왔으나 고 NA화에 따른 촛점심도의 극단적인 감소등으로 한계에 이르고 있다. 또한 최근에는 파장을 g-line(436nm)에서 i-line(365nm), 또는 더 나아가 Eximer Laser(예를 들면 248nm의 KrF)등으로 이행하려는 움직임도 활발화되고 있으나 이는 단파장화에 따른 레지스트내의 광흡수 증가 문제가 지적되고 있다. 이들 방법들은 선폭 0.4μm이상의 해상도를 얻을 수 있으나 0.4μm이하는 달성할 수 없었다. 따라서 선폭 0.5μm을 요구하는 16M DRAM은 제조가능하나 선폭 0.3μm를 요구하는 64M DRAM 및 그 이상의 슈퍼 초고집적 집적회로를 구현할 수 있는 고해상도의 리소그라피 기술이 요구되고 있다.

0.5μm이하의 리소그라피기술로 이온빔 리소그라피, X선 리소그라피등의 기술이 연구 발표되고 있으나 이들 기술은 기존 반도체 제조장치 대신에 새로운 장비를 갖추지 않으면 안되고 장비가 대단히 고가라는 단점이 있다.

따라서, 최근에는 기존의 장비에 몇가지 마스크 제작에 필요한 관련장비를 이용해 기존의 리소그라피 기술을 업-그래이드(Up-grade)하여 64M DRAM, 256M DRAM등의 개발 및 양산을 조기에 실현할 수 있는 위상시프트 마스크 기술이 연구 발표되고 있다.

위상시프트 마스크 기술은 마스크 구조를 기존 마스크 구조와 달리하므로써 현재 거의 한계에 이른 광시스템의 획기적 개선없이도 0.2μm까지의 해상력을 얻DMF 수 있다. 즉 기존 마스크 구조는 투명기판(1)의 표면상에 불투명한 광차단막(2)으로 전사할 패턴을 형성하여서 된 것으로 이러한 마스크를 통한 웨이퍼 상의 광강도 프로파일은 제1도에 도시한 바와 같다. 마스크의 광투광부에 대응하는 곳은 입사광의 광강도를 가지나 광차단막(2)의 엣지 부근에서 광의 회절현상이 일어나게 되므로 실제 웨이퍼상에 도달되는 광은 옆으로 퍼지게 된다. 그러나 위상시프트 마스크 구조는 광투광부의 엣지부근에 오버랩되도록 가장자리가 연장되어 투명막(3)을 광차단막(2)상에 형성하여서 된 것으로 광투광부의 엣지부근을 통과한 빛은 재차 투명막(3)을 통과하면서 위상이 역위상 즉 180°시프트된 위상을 가지게 된다. 따라서 광투광부만 통과한 빛과 투명막을 통과한 빛은 서로 180°의 역위상이기 때문에 패턴의 경계부근에서 빛의 광도가 제로가 되어 콘트라스트가 증가하게 된다. 따라서 웨이퍼상에서는 제2도에 도시한 바와 같은 빛의 강도 프로파일을 갖게 된다. 그러나 위상시프트 마스크기술은 마스크 제작시 광차단막의 정확한 식각콘트롤 및 선택노광 또는 리프트 오프 기술등이 요구된다. 또한 기존 스테퍼에 적용시 해상도 및 촛점심도 개선효과가 크게 나타나지 않았다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 새로운 렌즈형 마스크의 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 마스크 제조방법은 투명재질로 된 기판상에 불투명한 물질을 코팅하는 공정 ; 상기 불투명한 물질상에 포토레지스트를 도포하고 매스터 마스크를 사용하여 상기 포토레지스트를 노광하고 현상하여 포토레지스트패턴을 형성하는 공정 ; 상기 포토레지스트를 식각마스크로 사용하여 상기 불투명한 물질을 에칭하여 불투명한 물질로 된 광차단막 패턴을 형성하는 공정 ; 상기 에칭공정후 포토레지스트패턴을 제거하고 새로운 포토레지스트를 상기 광차단막의 두께보다 두껍게 그리고 평탄하게 결과물의 전표면에 도포하는 공정 ; 상기 도포공정후 상기 기판의 배면에서 빛을 조사하여 상기 새로운 포토레지스트막을 노광시키는 공정 및 상기 노광후, 결과물을 과도 현상처리하여 상기 광차단막 사이의 공간부에 형성된 볼록렌즈형 투명막을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3도는 본 발명에 의한 렌즈형 마스크구조와 이 마스크 구조를 통과한 웨이퍼 표면상에서의 광강도의 프로파일을 나타낸다. 고해상도 마스크구조는 투명기판(10), 광차단막(12a), 볼록렌즈형 투명막(14)을 구비한다. 투명기판(10)은 소다라임(Soda-Line)계 글래스, 보로실리게이트(Boro Silicate)계 글래스 또는 석영(Quartz)글래스를 사용한다. 이중에서 고가이지만 열팽창계수가 작고 단파장대의 광투과율이 좋은 석영글래스가 바람직하다. 광차단막(12a)은 글래스기판(10)상에 금속 단층막 또는 금속막과 그산화막의 복합막을 사용한다. 금속막은 글래스 기판과의 밀착성이 우수하고 화학적 내구성이 있으며 비교적 값이 싼 크롬(Cr)을 사용한다. 투명막(14)은 네거티브형(negative type)전자선 레지스트를 사용한다. 전자선 레지스트로는 상품명 SAL 601을 사용한다. 이와 같은 재료로 구성한 마스크 구조는 기판표면상에 광차단막(12a)을 형성하고 상기 광차단막(12a)의 엣지에서 회절되는 광을 상기 광차단막(12a)들 사이의 공간부로 접속되도록 엣지로부터 중앙부로 볼록한 표면을 가지는 볼록렌즈형 투명막(14)은 포지티브형 전자선 레지스트로 형성하여서 이루어진다.

따라서 상술한 본 발명의 렌즈형 마스크 구조는 에이퍼 표면상에서 제3도에 도시한 바와 같은 광강도의 프로파일을 제공한다. 즉 마스크를 통과한 빛은 투명막(14)의 볼록렌즈구성으로 인하여 엣지부근의 회절광을 투명막(14)의 중앙쪽으로 집속하게 되므로 웨이퍼의 빛이 조사되는 영역이 그늘진 영역보다 빛의 강도가 더욱 세지게 되고 그만큼 콘트라스트가 향상되게 된다. 그러므로 종래의 마스크구조에 비해 고해상도를 얻을 수 있다.

제4a도로부터 제4e도는 본 발명에 의한 렌즈형 마스크구조의 제조공정 순서를 나타낸 단면도이다.

먼저, 석영글래스기판(10)상에 대략 300Å~800Å 두께로 크롬막(12)을 스퍼터링, CVD 또는 진공증착법으로 코팅한다(제4a도 참조). 상기 코팅공정후, 크롬막(12)상에 전자빔 레지스트를 스핀코팅법으로 도포하고 180℃ 정도로 프리베이크한다. 이어서 전자빔 노광장치로 마스터 마스크를 사용하여 레지스트막을 노광하고 현상처리한 다음 90℃-120℃로 10분간 포스트베이크 처리한다. 따라서, 제4b도에 도시한 바와 같이 크롬막(12)상에 고형화된 레지스트패턴(16)을 형성하게 된다. 이 레지스트패턴(16)을 식각마스크로 사용하여 크롬막(12)을 초산 제2셀륨암모늄에 과염소산을 혼합한 에칭액으로 에칭하여 제4c도에 도시한 바와 같이 광차단막(12a)을 형성한다. 이어서, 레지스트 패턴(16)을 제거하고 세정처리한다. 레지스트 패턴(16)이 제거되고 세정된 결과물상에 제4d도에 도시한 바와 같이 네거티브 전자빔 레지스트(18)를 광차단막(12a)의 두께보다 두껍게 스핀코팅법으로 도포한다. 이어서 네거티브 전자빔 레지스트(18)가 도포된 기판(10)의 배면에서 전자빔을 조사하여 레지스트(18)를 노광시킨다. 노광된 레지스트(18)를 과도 현상처리하면 광차단막(12a)에 의해 전자빔이 조사되지 않은 레지스트 부분과 조사된 레지스트 부분의 엣지부분이 제거되어 제4e도와 같은 렌즈형상의 투명막(14)이 얻어지게 된다. 따라서 과도현상조건에 따라 투명막(14)의 엣지부분이 제거되는 정도를 조절함으로써 광의 굴절율을 설정할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 렌즈형 마스크구조의 제조방법은 배면 노광 및 과도현상을 사용함으로써 광차단막에 셀프얼라인된 렌즈형의 투명막을 기판상에 용이하게 형성할 수 있다. 이 렌즈형의 투명막에 의해 마스크를 투과하면서 회절되는 광을 조사하고자 하는 영역내로 굴절시켜 집속시킬 수 있다. 그러므로 기존의 마스크 구조에 비해 콘트라스트를 향상시킬 수 있어 고해상도를 얻을 수 있으므로 64M DRAM에서 요구되는 0.3μm해상도를 달성할 수 있다.

Claims (1)

1. 투명재질로 된 기판상에 불투명한 물질을 코팅하는 공정 ; 상기 불투명한 물질상에 포토레지스트를 도포하고 매스터 마스크를 사용하여 상기 포토레지스트를 노광하고 현상하여 포토레지스트패턴을 형성하는 공정 ; 상기 포토 레지스트를 식각마스크로 사용하여 상기 불투명한 물질을 에칭하여 불투명한 물질로 된 광차단막 패턴을 형성하는 공정 ; 상기 에칭공정후 포토레지스트패턴을 제거하고 새로운 포토레지스트를 상기 광차단막의 두께보다 두껍게 그리고 평탄하게 결과물의 전표면에 도포하는 공정 ; 상기 도포공정후 상기 기판의 배면에서 빛을 조사하여 상기 새로운 포토레지스트막을 노광시키는 공정 ; 및 상기 노광후, 결과물을 과도 현상처리하여 상기 광차단막 사이의 공간부에 형성된 볼곡렌즈형 투명막을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 렌즈형 마스크의 제조방법.

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