KR970005673B1 - 위상 반전 마스크의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

위상 반전 마스크의 제조방법

제1도는 종래 위상 반전 마스크의 일실시예의 단면도.

제2도는 종래 위상 반전 마스크의 다른 실시예의 단면도.

제3도는 제2도의 위상 반전 마스크의 난반사를 설명하기 위한 개략도.

제4도는 (A)∼(C)는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 제조 공정도.

제5도는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 광투과를 설명하기 위한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11,21,31 : 석영 기판 12,23 : 클롬 패턴

15 : 위상 반전막 27,37 : 홈

39 : 산화막 41 : 산화 크롬층

본 발명은 위상반전(phase shift) 마스크의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 위상 반전 마스크에서 에칭에 의해 손상되는 석영기판의 표면에 산화막을 형성한 후, 열처리하여 평탄화함으로서 광의 난반사를 방지하여 양질의 패턴을 얻을 수 있는 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.

최근 반도체 장치의 경박단소화 추세에 따라 배선간의 거리가 감소되고, 단차를 증가시키며, 트랜지 스터나 캐패시터등과 같은 단위소자의 크기도 감소되어 점차 패턴의 미세화가 가속되고 있다.

일반적으로 패턴 형성을 위한 노광공정시 사용되는 크롬 패턴을 갖는 노광 마스크는 석영기판에 광차단용 크롬막을 도포한 후, 이온 빔 에칭에 의해 크롬패턴을 형성한다. 그러나 상기 노광 마스크로는 미세 패턴의 형성이 광한계 이하로는 어렵다. 따라서 현재 사용되는 통상의 감광액 및 노광장비로는 0.5μm 이하의 미세 패턴을 얻기가 불가능하다.

더우기 65M 디램 이상의 초고집적 소자들은 0.4μm 이하의 미세 패턴이 요구되며, 이러한 극미세 패턴은 고해상도의 감광막 패턴을 얻을 수 있는 위상반전 마스크에 의해 실현되고 있다.

상기 위상반전 마스크는 노광 마스크의 크롬 패턴들과 함께 광의 위상을 180°반전 시키는 위상 반전 물질층을 형성하여, 노광 공정시 웨이퍼상에 조사되는 광의 진폭을 일정하게 유지하고, 위상반전 물질층을 통과한 광과 인접 패턴을 통과한 광과의 간섭에 의한 노광 효과가 최소가 되도록하여 감광막 패턴의 해상도를 향상시키는 원리를 사용한 것이다.

이러한 위상 반전 마스크는 굴절을 n인 투명 물질, 예를들어 에스·오지(spin on glass ; SOG), 산화막 또는 질화막 등을 광의 위상이 180°반전되는 두께로 형성하여, 감광막에 조사되는 광의 콘트라스트(contrast) 비를 크게하였다. 상기의 위상반전 마스크를 사용하면, 종래의 감광액 및 노광장비를 사용하여 0.3μm 이하의 미세패턴도 형성할 수 있다.

제1도는 종래 위상 반전 마스크의 단면도로서, 레벤슨(Levenson)형 마스크의 예이다.

투명기판, 예를들어 석영기판(11) 상에 소정의 간격으로 광을 차단하는 크롬 패턴(13)들이 형성되어 있으며, 상기 크롬 패턴(13)들의 사이에 번갈아 위상반전막(15)이 형성되어 있고, 상기 인접한 크롬 패턴(13)들과는 소정 부분 증첩되도록 형성되어 있다. 상기 크롬 패턴(13)은 크롬막(도시되지 않음)을 도포한 후, 이온 빔 에칭에 의해 형성된 것이며, 상기 위상반전층(15)은 산화막, 질화막 또는 SOG등을 도포한 후, 감광막 패턴을 에칭 마스크로하여 건식 또는 습식식각 방법으로 형성된 것이다.

제2도는 종래 위상반전 마스크의 다른 실시예의 단면으로서, 석영기판식각형 마스크의 예이다.

석영기판(21) 상의 패턴으로 예정된 부분에 일정간격으로 크롬패턴(23)들이 형성되어 있으며, 상기 크롬 패턴(23)들 사이의 석영기판(21)이 번갈아가며 소정 깊이로 식각되어 홈(27)들이 형성되어 있다. 상기 홈(27)들은 통상의 사진식각 방법으로 형성되는 것으로서, 깊이는 광의 파장에 따라 광의 위상을 180°반전시킬 수 있는 정도로 형성한다. 이때 상기 홈(27)들은 통상의 사진식각 방법으로 형성되는 것으로서, 깊이는 광의 파장에 따라 광의 위상을 180°반전시킬 수 있는 정도로 형성한다. 이때 상기 홈(27)내부의 석영기판(21) 표면은 건식 도는 습식 식각시의 손상에 의해 제3도에 도시된 바와 같이 울퉁불퉁한 불규칙면을 갖는다. 상기의 불규칙면은 노광공정시 난반사의 원인이 되어 광강도를 떨어뜨려 웨이퍼 상에 형성되는 패턴의 정확도를 떨어 뜨리는 문제점이 있다.

도시되어 있지는 않으나, 제1도에 도시되어 있는 레벤슨형 위상반전 마스크의 경우에는 식각 공정시에 노출되는 석영기판 표면뿐아니라, 위상반전층의 표면에도 불규칙면이 형성되어 광을 난반사시켜 패턴의 정확도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 위상반전 마스크 제조시에 식각 공정에 노출되어 불규칙하게 된 석영기판이나 위상반전층의 표면에 산화막을 도포한 후, 고온 열처리하여 평탄하게 함으로서, 광의 난반사를 방지하여 패턴형성의 정확도를 향상시킬 수 있는 위상반전 마스크의 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본발명에 따른 위상반전 마스크 제조방법의 특징은, 크롬패턴이 형성되어 있는 투명기판상의 광이 투과되는 부분에 투과되는 광의 위상을 반전시키기 위한 소정 깊이의 홈들이 번갈아 형성되어 있는 위상반전 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 투면기판과 크롬패턴 및 홈 표면에 산화막을 형성하는 공정과, 상기 구조의 기판을 소정의 온도로 열처리하여 크롬 패턴 상의 산화막은 산화 크롬이 되게하고 투면기판과 홈 표면의 산화막이 평탄화 되도록하는 공정을 구비함에 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본발명에 따른 위상반전 마스크의 제조 방법을 상세히 설명한다.

제4도 (A)∼(C)는 본 발명에 따른 위상반전 마스크의 제조 공정도로서, 기판식각형의 예이다.

제4도 (A)를 참조하면, 투명기판, 예를들어 석영기판(31)상에 크롬막(도시되지 않음)을 도포한 후, 통상의 이온 빔 에칭 방법에 의해 크롬패턴(33)을 형성하고, 광이 투과되는 부분의 석영기판(31)을 건식 또는 습식식각방법으로 소정 두께를 제거하여 홈(37)을 형성하였다. 이때 상기 홈(37)의 깊이는 석영기판(31)의 굴절율과 광의 파장을 고려하여 투광되는 광의 위상 180°반전시키는 만큼의 두께를 제거한 것으로서, 후속 공정시에 증착되는 산화막의 두께도 고려하여야 한다. 따라서 석영기판(31)의 경우 상기 홈(37)은 약 3400∼4000Å 정도 깊이로 형성한다. 이때 상기 홈(37)의 표면은 식각 공정시의 손상에 의해 수Å정도의 상하폭을 갖는 울퉁불퉁한 불규칙면이 형성된다.

제4도 (B)를 참조하면, 상기 구조의 전표면에 소정 두께, 예를들어 수십 Å정도 두께의 산화막(39)을 화학기상증착(chemical vapor deposition ; 이하 CVD라 칭함)방법으로 형성하며, 상기 산화막(39)의 두께는 광의 위상반전을 방해하지 않는 범위내에서 상기 홈(37)의 불규칙면을 완전히 평탄화시킬 수 있는 정도의 두께가 되도록한다.

제4도 (C)를 참조하면, 상기 구조의 석영기판(31)을 소정의 온도에서 열처리하여 상기 크롬패턴(33) 상부의 산화막(39)은 클롬막과 결합하여 불투명막인 산화 크롬막(41)이 되도록하고, 상기 홈(37)의 표면에 도포되어 있는 산화막(39)은 리프로우되어 상기 홈(37)표면의 불규칙면을 평탄화시키고 밀도가 높아져 상기 석영기판(31)의 일부가 되도록 한다. 이때 상기 산화막(39)은 열처리에 의해 두께가 약 80% 정도 감소되므로 이량을 고려하여 상기 홈(37)의 불규칙면 보다 두껍게 도포할 수도 있다. 또한 상기 석영기판(31)은 상기 산화막(39)과 같은 산화물로서, 열처리된 산화막(39)과는 굴절율이 차가 거의 없다.

그러므로 본 발명에 따라 불규칙한 홈의 표면을 산화막으로 평탄화시킨기판 에칭형 위상반전 마스크는 제5도에 도시되어 있는 바와 같이, 석영기판(31)상에 형성되어 있는 홈(37)의 표면이 열처리된 산화막에 의해 평탄화되므로 광이 난반사 없이 전사된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 위상반전 마스크는 크롬패턴이 형성되지 않은 광이 투과되는 부분의 석영기판에 광의 위상을 반전시키는 정도 깊이의 홈이 형성되는 기판 에칭형 위상반전 마스크로서, 크롬패턴과 홈의 표면에 산화막을 도포한 후, 열처리하여 상기 크롬패턴상의 산화막은 클롬산화막이 되도록하고, 상기 홈의 표면에 도포되어 있는 산화막은 홈 표면의 불규칙한 난반사면을 평탄화하고 고밀도화 되도록하여 광이 전반사되도록 하였다.

따라서 광의 산란이 방지되어 광의 세기가 증가되고, 크롬패턴의 테두리에서의 광간섭이 최소화되어 웨이퍼상에 형성되는 패턴의 정확도가 증가되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 크롬패턴이 형성되어 있는 투명기판상의 광이 투과되는 부분에 투과되는 광의 위상을 반번시키는 소정 깊이의 홈들이 형성되어 있는 위상반전 마스크의 제조 방법에 있어서, 상기 투명기판과 크롬패턴 및 홈 표면에 산화막을 형성하는 공정과, 상기 구조의 기판을 소정의 온도로 열처리하여 크롬 패턴상의 산화막은 산화 크롬막이되고 투명기판과 홈 표면의 산화막이 평탄화, 되도록 하는 공정을 구비하는 위상반전 마스크의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 투명기판이 석영기판인 것을 특징으로하는 위상반전마스크의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 홈의 깊이를 3400∼4000Å정도의 깊이로 형성하는 것을 특징으로하는 위상반전 마스크의 제조방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화막의 두께를 수십Å 정도로 형성하는 것을 특징으로하는 위상반전 마스크의 제조방법.