KR940008361B1 - 렌즈형 마스크 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

렌즈형 마스크 제조방법

제1도는 종래의 마스크 구조 및 웨이퍼에 노광시 회절현상, 웨이퍼상의 광강도 프로파일을 나타낸 도면.

제2도는 종래 위상쉬프트 마스크 구조에 의한 웨이퍼상의 광강도 프로파일을 나타낸 도면.

제3도(a) 내지 제3도 (f)는 본 발명에 의한 렌즈형 마스크의 제조공정순서를 나타낸 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 렌즈형 마스크 구조 및 웨이퍼에 노광시 회절현상, 웨이퍼상의 광강도 프로파일을 나타낸 도면.

본 발명은 마스크 패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히 서브미크론급의 미세패턴을 형성하기 위한 렌즈형 마스크 제조방법에 관한 것이다.

최근, 반도체소자의 고집적화와 고속화가 매우 빠른 속도로 증가하여 1메가비트 이상의 VLSI시대에 돌입함에 따라 소위, 마이크론 이하 범위의 반도체 웨이퍼상에 있어서의 극히 미세한 가공기술이 당연히 필수적으로 대두되고 있다. 그 일예로서 최첨단분야에서는 6인치 마스크나 5인치 마스크에서 3a0.1μm(a는 패턴의 평균규격치에 대한 오차)정도의 규격정밀도가 요구될 정도로 패턴규격에 대한 허용오차가 매우 엄격하게 되어 있고, 또한 패턴형성기술을 대량 생산 설비에서 사용하기 위해서는 포토마스크나 웨이퍼간의 규격변동을 3a0.15μ로 억제할 필요가 있다.

반도체 웨이퍼상에 패턴들을 형성하는 기술로는 리소그래픽 기술이 널리 사용되고 있는바, 이 리소그래피기술은 스텝퍼(stepper)를 사용하여 마스크상에 형성되는 패턴들을 웨이퍼상의 레지스트층상에 광학적으로 전사하며, 이때 반도체 웨이퍼를 X와 Y방향으로 이동시켜 웨이퍼상의 특정위치들을 노광시키게 된다. 그러나 종래의 자외선광을 사용하는 리소그래피 기술은 광의 굴절, 간섭 또는 분산으로 인하여 패턴해상도에 한계가 있다.

또한 최근에는 파장을 g-line(436nm)에서 i-line(365nm) 또는 더 나아가 엑시머레이저(eximer laser ; 예를들면 248nm의 KrF)등으로 이행하려는 움직임도 활발히 진행되고 있으나 이는 단파장화에 따른 레지스트내의 광흡수증가 문제가 지적되고 있다. 이들 방법들은 선폭 0.4μm 이상의 해상도를 얻울 수 있으나 0.4μm 이하는 달성할 수 없었다. 따라서 선폭 0.5μm를 요구하는 16M DRAM은 제조가 가능한, 선폭 0.3μm를 요구하는 64M DRAM 및 그 이상의 초 LSI(Super Large Scaled Intergrated Circuit)를 구현할 수 있는 고해상도의 리소그래피 기술이 요구되고 있다.

선폭 0.5μm 이하의 리소그래피 기술로 이온빔 리소그래피, X선 리소그래피 등의 기술이 연구 발표되고 있으나 이들 기술은 종래 반도체 제조장치 대신에 새로운 장비를 갖추지 않으면 안되고 장비가 고가라는 단점이 있다.

따라서, 최근에는 종래의 리소그래피기술을 엎-그레이드(up-grade)하여 64M, 256M DRAM 등의 개발 및 양산을 조기에 실현할 수 있는 위상쉬프트(phase-shift)마스크 기술이 발표되고 있다.

위상쉬프트 마스크기술은 마스크 구조를 종래 마스크 구조와 달리하므로써 현재 거의 한계에 이른 광시스템의 개선없이도 0.2μm까지의 해상력을 얻을 수 있다.

종래의 마스크 제조방법은 조사광원의 파장에 대하여 유리 또는 석영과 같은 투명한 기판(11)상에 증착법이나 스퍼터링(sputtering)법으로 마스크재가 되는 비투광성 금속물질을 약 900~1100Å 정도 코팅시킨 다음 상기 비투광성 금속물질상에 레지스트를 도포하여 원하는 패턴을 묘화한 후 묘화된 패턴을 현상하고, 레지스트의 일부를 선택적으로 제거한 다음 남아 있는 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 비투광성 금속물질을 에칭시켜서 원하는 마스크패턴을 형성시킨 후 레지스트패턴을 제거하여 제1도와 같은 광차단막(12)이 형성된 마스크패턴을 형성한다.

위와 같은 방법으로 형성한 마스크는 미세패턴 형성시 마스크의 광투과부에 대응하는 곳은 입사광의 광강도를 가지나 광차단막(12)의 엣지 부근에서는 광의 회절현상이 일어나 웨이퍼상의 광의 진폭은 도시한 바와 같이 각도만큼 광이 옆으로 퍼지게 되어 패턴들간에 간섭이 생겨 웨이퍼(WF)상의 패턴을 분리할 수 없게 된다.

그러나 위상쉬프트 마스크 구조는 제2도에 도시한 바와 같이 광투광부의 엣지부근에 오버랩되도록 가장자리를 연장하여 투명막(13)을 광차단막(12)상에 형성하여서 된 것으로, 광투광부의 엣지부근을 통과한 빛은 재차 투명막(13)을 통과하면서 위상이 역위상 즉 180°쉬프트된 위상을 가지게 된다. 따라서, 광투광부만 통과한 빛과 투명막을 통과한 빛은 서로 180°의 역위상이기 때문에, 패턴의 경계부분에서 빛의 강도가 제로가 되어 콘트라스트가 증가하게 된다. 따라서 웨이퍼(WF)상에서는 제2도에 도시한 바와 같은 빛의 강도프로파일을 갖게 된다. 그러나 위상쉬프트 마스크기술은 마스크 제작시 광차단막의 정확한 식각콘트롤 및 선택노광 또는 리프트오프 기술등이 요구된다. 또한 기존 스텝퍼에 적용시 해상도 및 촛점심도 개선효과가 크게 나타나지 않았다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 기술의 제반 문제점들을 해결하기 위해 발명한 것으로, 종래의 마스크 패턴사이에 렌즈형상의 투명막을 삽입한 새로운 렌즈형 마스크의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 렌즈형 마스크 제조방법은 투명재질의 기판상(1)에 비투광성 금속물질(2)을 코팅하는 공정과, 상기 비투광성 금속물질(2)상에 포토레지스트를 도포하여 원하는 패턴을 묘화한 후 현상하여 포토레지스트패턴(3)을 형성하는 공정, 상기 포토레지스트패턴(3)을 마스크로 하여 상기 비투광성 금속물질(2)을 에칭하여 광차단막(2a)을 형성하는 공정, 상기 에칭공정후 포토레지스트패턴(3)을 제거하고 새로운 포토레지스트(4)를 상기 광차단막상(2a)에 도포하는 공정, 상기 도포공정 후 상기 기판의 배면에서 마스크(5)를 이용, 상기 새로운 포토레지스트막을 노광하여 포토레지스트패턴(4a')를 형성하는 공정, 상기 노광공정 후 남아 있는 포토레지스트를 열과 빛으로 리플로우시켜 광차단막 사이의 공간부에 렌즈형의 투명막(4a)을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명 렌즈형 마스크 제조방법을 상세하게 설명한다.

제3도(a)내지 제3도(f)는 본 발명에 의한 렌즈형 마스크의 제조공정순서를 나타낸 단면도이다.

먼저, 제3도(a)와 같이 유리 또는 석영등의 투명기판(1)상에 스퍼터링, CVD 또는 진공증착법을 이용하여 비투광성 금속물질(2)을 코팅한다.

본 발명의 실시예에서는 비투광성 금속물질로 기판과의 밀착성이 우수하고 화학적 내구성이 있으며 저가인 Cr을 900~1100Å 정도 도포하였다. 상기 코팅공정후 포토레지스트를 스핀코팅법으로 도포하고 이어서 노광장치로 마스터 마스크를 사용하여 상기 포토레지스트막을 노광하고 현상처리하여 제3도(b)와 같은 포토레지스트패턴(3)을 형성한다.

이 포토레지스트패턴(3)을 식각마스크로 하여 상기 비투광성 금속물질(2)을 에칭한 후 포토레지스트패턴(3)을 제거하여 제3도(c)에 도시한 바와 같이 광차단막(2a)을 형성한다. 그 다음 상기 기판전면에 네가티브형(negative type)의 포토레지스트(4)를 도포한 후 네가티브형의 포토레지스트가 도포된 기판의 배면에서 마스터 마스크(5)를 이용해서 노광처리한다[제3도(d)].

여기서 포토레지스트(4)는 PMMA(Poly methyl methacrylate)등 노광에 의해 투광특성을 갖는 물질을 사용하며, PMMA는 기판에 도포 후 연화건조, 현상, 그리고 경화건조를 거친 기판에 대하여 93% 정도의 투과율 특성을 갖는 물질이다.

상기 노광처리공정을 진행하면 네가티브형 포토레지스트(4)의 투광특성으로 인하여 상기 광차단막(2a)사이에 포토레지스트패턴(4a')이 형성된다[제3도(e)]. 이 경우 후술하는 포토레지스트패턴(4a') 리플로우공정에서 포토레지스트가 흘러내려 광차단막(2a)을 덮지 않도록 광차단막(2a)과 포토레지스트패턴(4a')사이에 일정거리(W)를 두고 포토레지스트패턴(4a')을 형성한다. 상기 공정에서 형성된 포토레지스트패턴(4a')은 노광시 노광파장대에 해당되는 전파장의 투과율이 93~98% 정도로 향상된다. 노광된 포토레지스트패턴(4a')을 열 또는 빛을 이용하여 리플로우시키면 제3도(f)와 같은 렌즈형상의 투광막(4a)이 얻어지게 된다.

이상과 같이 본 발명 렌즈형 마스크의 제조방법은 기판상에 포토레지스트패턴을 형성하고 배면 노광처리한 후 열 또는 빛을 이용하여 포토레지스트패턴을 리플로우시켜 광차단막에 셀프얼라인된 렌즈형의 투명막을 기판상에 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명의 제조방법으로 형성된 렌즈형 마스크는 제4도에 도시한 바와 같이 마스크를 통과한 빛을 투명막의 렌즈역할로 인하여 엣지부근의 회절광을 투명막이 중앙으로 집속시킬 수 있으므로 원하는 패턴을 웨이퍼상에 형성할 수 있다. 그러므로 종래의 마스크 구조에 비해 콘트라스트를 향상시킬 수 있어 고해상도를 얻을 수 있으므로 64M급 이상의 고집적 메모리 제작이 가능하다.

Claims (4)

1. 투명재질로 된 기판(1)상에 비투광성 금속물질(2)을 코팅하는 공정과 ; 상기 코팅공정 후 포토레지스트를 도포하고 마스터 마스크를 사용하여 상기 포토레지스트막을 노광후 현상하여 포토레지스트패턴(3)을 형성하는 공정과 ; 상기 포토레지스트패턴(3)을 마스크로 하여 상기 비투광성 금속물질(2)을 에칭한 후 상기 포토레지스트패턴(3)을 제거하여 광차단막(2a)을 형성하는 공정 ; 상기 기판(1) 전면에 노광시 투광특성을 나타내는 물질인 PMMA(Poly methyl methacrylate)를 포토레지스트(4)로 도포한 후 기판(1)의 배면에서 마스터 마스크(5)를 이용해서 노광처리하여 포토레지스트패턴(4a')을 형성하는 공정 ; 상기 포토레지스트패턴(4a')을 리플로우시켜 상기 광차단막(2a) 상이의 공간부에 렌즈형상의 투명막(4a)을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 렌즈형 마스크 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 포토레지스트패턴(4a')은 리플로우 시킬때 흘러내려 광차단막(2a)을 덮지 않도록 광차단막(2a)과 일정거리(W)를 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈형 마스크 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 렌즈형상의 투명막(4a)은 네가티브형의 포토레지스트로 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈형 마스크 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 렌즈형상의 투명막(4a)은 상기 포토레지스트패턴(4a')을 열 또는 빛을 이용하여 리플로우시켜 형성됨을 특징으로 하는 렌즈형 마스크 제조방법.