KR0166846B1 - 반도체 마스크 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중심부위에서의 광투과도를 감소시켜 중심부위에서와 에지부위에서의 광강도차를 제거하여 양호한 감광막패턴을 얻을 수 있는 반도체 마스크에 관한 것이다.

본 발명의 반도체 마스크는 투광영역과 차광영역으로 구분된 투광성 석영기판과, 에지부분의 투광영역에 해당하는 부분을 제외한 기판상에 형성된 광조절층과, 차광영역의 광조절층상에 형성된 차광층을 포함하고, 그의 제조방법은 석영기판을 준비하는 단계와, 준비된 석영기판상에 광조절층을 형성하는 단계와, 광조절층의 차광영역상에 차광층을 형성하는 단계와, 기판의 에지부분의 투광영역에 해당하는 광조절층을 식각하는 단계를 포함한다.

Description

반도체 마스크 및 그의 제조방법

제1도(a)-(d)는 종래의 반도체 마스크의 제조공정도.

제2도(a)는 종래의 반전 마스크의 단면구조도.

제2도(b)는 제2도(a)의 반도체 마스크를 통해 웨이퍼상에 입사되는 광강도를 나타낸 도면.

제3도는 제2도(a)의 반도체 마스크를 이용하여 패터닝된 감광막의 SEM 분석도.

제4도(a)-(f)는 는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 마스크의 제조공정도.

제5도(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 마스크의 단면구조도.

제5도(b)는 제5도(a)의 반도체 마스크를 통해 웨이퍼상에 입사되는 광강도를 나타낸 도면.

제6도(a)-(f)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 마스크의 제조공정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50,70 : 반도체 마스크 40,60 : 석영기판

41,61 : 투명 광조절층 42,62 : 크롬 박막

43,63 : 차광층 44,64 : 감광막

본 발명은 반도체 마스크에 관한 것으로서, 미세패턴시 근접효과(proximity)를 최소화시켜 에지부분에서의 감광패턴의 프로파일을 개선시킬 수 있는 마스크 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 제조공정에 사용되고 있는 마스크는 광투과도가 높은 석영기판(Quartz substrate)상에 Cr 박막을 선택적으로 형성하여 제작하였었다.

제1도(a)-(d)는 종래의 마스크의 제조공정도를 도시한 것이다.

제1도(a)와 같이 투광성 석영기판(10)을 준비하고, 준비된 석영기판(10)상에 제1도(b)와 같이 크롬박막(11)을 전면 증착한다.

이어서, 제1도(c)와 같이 차광영역(S)에 해당하는 부분의 크롬박막(11)상에는 감광막(13)을 형성하고, 투광영역(T)에 해당하는 부분의 크롬박막(11)은 노출시킨다.

제1도(d)와 같이 감광막(13)을 마스크로 하여 크롬박막(11)을 식각하여 차광층(12)을 형성한다. 이때, 투광영역(T)에 해당하는 부분의 크롬박막(11)은 식각되어 투광성 기판(10)이 노출되고, 차광영역(S)에 해당하는 부분에는 차광층(12)이 형성된다. 이로써, 종래의 레티클형상의 마스크(20)가 얻어진다.

제2도(a)는 제1도의 제조공정에 의해서 제조된 마스크(20)의 단면 구조를 도시한 것이고, 제2도(b)는 제2도(a)의 마스크(20)를 통해 웨이퍼상에 입사되는 광의 강도를 나타낸 도면이다.

상기의 마스크(20)를 통해 웨이퍼상에 입사되는 광은 광 자체의 회절로 인하여 투광영역(T)중 마스크(20)의 중심부분의 투광영역(Tc)을 투광하는 광과 마스크(20)의 에지부분의 투광영역(Te)을 투과하는 광사이에는 △I 만큼의 강도의 차이를 나타낸다. 종래의 마스크(20)를 사용하여 웨이퍼상의 감광막을 노광 및 현상하는 경우에는, 마스크(20)의 중심부분과 에지부분 사이에서 △I 만큼의 광강도차이가 발생되기 때문에 감광막의 프로파일이 제3도와 같이 나타난다.

따라서, 감공막의 프로파일이 에지부분과 중심부분사이에서 제3도와 같이 차이를 보이게 되므로, 감광막의 패턴 사이즈가 점점 작아질수록 노광 및 현상후 얻어지는 감광막은 에지부분에서 패턴불량을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 마스크의 에지부분에 입사되는 광의 강도와 동일하게 되도록 중심부분에 입사되는 광의 강도를 감소시켜, 감광막의 에지부분에서의 패턴불량을 방지할 수 있는 반도체 마스크의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 마스크는 투광영역과 차광영역으로 구분된 투광성 석영기판과, 에지부분의 투광영역에 해당하는 부분을 제외한 기판상에 형성된 광조절층과, 차광영역의 광조절층상에 형성된 차광층을 포함하고, 그의 제조방법은 석영기판을 준비하는 단계와, 준비된 석영기판상에 광조절층을 형성하는 단계와, 광조절층의 차광영역상에 차광층을 형성하는 단계와, 기판의 에지부분의 투광영역에 해당하는 광조절층을 식각하는 단계를 포함한다.

광 조절층은 중심부분에서부터 에지부부분의 투광영역에 걸쳐 일정한 두께를 갖도록 형성할 수도 있으며, 에지부위에서 중심부위로 갈수록 점차로 큰 두께를 갖도록 형성할 수도 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 마스크의 제조방법을 첨부 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

제4도(a)-(e)는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크의 제조공정도이다.

제4도(a)와 같이 석영기판(Quartz substrate)(40)을 준비하고, 준비된 석영기판(40)상에 투명 광조절층(transparency control layer)(41)을 제4도(b)와 같이 형성하며, 제4도(c)와 같이 투명 광조절층(41)상에 크롬박막(42)을 형성한다.

투명 광조절층(41)은 입사되는 광의 투과도를 조절하기 위한 층으로서, 광투과도가 우수한 석영기판(40)에 비하여 광투과도를 감소시킬 수 있는 물질이면 사용가능하다. 투명 광조절층(41)으로서 염료(dye)가 함유된 폴리이미드 또는 산화막이나 질화막과 같은 무기질층 등이 사용되어진다.

제4도(d)와 같이, 크롬박막(42)상에 감광막(44)을 도포하고, 패터닝하여 투광영역(T)과 차광영역(S)을 한정한다. 감광막(44)을 마스크로하여 투광영역(T)상의 크롬박막(42)을 선택적으로 식각하여 제4도(e)와 같이 차광영역(S)상에 차광층(43)을 형성한다.

제4도(f)와 같이, 감광막(44)을 제거한 후 투광영역(T)중 에지부분의 투광영역(Te)의 투명 광조절층(41)을 이웃하는 차광층(43)을 마스크로 하여 선택적으로 식각한다. 마스크의 중심부분의 투광영역(Te)에서는 기판상에 투명 광조절층(41)이 남아있고, 에지부분의 투광영역(Te)에서는 투명 광조절층(41)이 제거되어 투광성의 석영기판(40)이 노출된다. 이로써, 일실시예에 따른 반도체 마스크(50)가 얻어진다.

제5도(a)는 일실시예에 따른 반도체 마스크(50)의 단면 구조를 도시한 것이고, 제5도(b)는 제5도(a)의 반도체 마스크(50)를 통해 웨이퍼상에 입사되는 광의 강도를 나타낸 도면이다.

반도체 마스크(50)의 에지부분의 투광영역(Te)에서는 입사되는 광이 노출된 투광성 기판(40)을 통해 투과되어 웨이퍼상에 입사되고, 중심부분의 투광영역(Tc)에서는 입사되는 광이 투명 광조절층(41)을 통해 투과되어 웨이퍼상에 입사된다.

따라서, 에지부분의 투광영역(Te)에서는 광이 투광성 석영기판(40)을 통해 그대로 투과되지만, 중심부분의 투광영역(Tc)에서는 투광성 석영기판(40)보다는 광의 투과도가 작은 투명 광조절층(41)을 통해 투과되므로 투명 광조절층(41)을 통해 웨이퍼상에 입사되는 광은 중심영역에서 석영기판만을 통해 투과되는 광보다 강도가 상대적으로 감소한다. 그러므로, 마스크(50)의 전 투광영역(T)을 통해서 웨이퍼상에 입사되는 광의 강도는 동일하게 된다.

제6도(a)-(f)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크의 제조공정도를 도시한 것이다.

제6도(a)와 같이 석영기판(Quartz)(60)을 준비하고, 제6도(b)와 같이 준비된 석영기판(60)상에 투명 광조절층(61)을 형성한다.

투명 광조절층(61)은 일실예에와 마찬가지로 광을 조절하기 위한 층으로서, 석영기판(60)에 비하여 광투과도를 억제시킬 수 있는 물질이면 사용가능하다.

제6도(c)와 같이 투명 광조절층(61)상에 크롬박막(62)을 형성하고, 크롬박막(62)상에 감광막(64)을 도포한다. 감광막(64)을 패터닝하여 투광영역(T)과 차광영역(S)을 형성한다.

제6도(d)와 같이 감광막(64)을 마스크로 하여 선택적으로 크롬박막(62)을 식각하여 차광영역(S)상에 차광층(63)을 형성하고, 투광영역(T)의 투명 광조절층(61)을 노출시킨다.

제6도(e)와 같이 감광막(64)을 제거하고, 투광영역(T)중 에지부분의 투광영역(Te)의 투명 광조절층(61)을 이웃하는 차광층(63)을 마스크로 하여 선택적으로 식각하여 에지부분의 투광영역(Te)에 해당하는 기판(60)을 노출시킨다.

제6도(f)와 같이 중심부위와 에지부분사이의 투광영역(Td)의 투명 광조절층(61)을 일정두께만큼만 같이 식각하여 다른 실시예에 따른 반도체 마스크(70)를 제조한다.

다른 실시예에 따른 반도체 마스크(70)는 에지부분의 투광영역(Te)에서는 광을 완전히 투과시키도록 투명 광조절층(61)을 모두 제거하여 석영기판을 노출시키고, 중심부분의 투광영역(Tc)에서는 에지부분의 투광영역(Te)에 비하여 광을 상대적으로 덜 투과시키도록 투명 광조절층(61)을 식각하지 않고 그대로 둔다. 그리고, 에지부분과 중심부분사이의 투광영역(Td)에서는 에지부분의 투광영역(Te)보다는 광을 덜 투과시키고 중심부분의 투광영역(Tc)보다는 광을 더 투과시키도록, 투명 광조절층(61)을 중심부위에서의 두께보다는 얇게 형성한다.

제6도(f)에서는 한번의 식각공정을 수행하여 중심부분의 투광영역(Tc)의 투명 광조절층(61-2)보다는 중심부분과 에지부분사이의 투광영역(Td)의 투명 광조절층(61-1)이 얇은 두께를 갖도록 투명 광조절층(61)을 형성하였지만, 여러번의 식각공정을 수행하여 중심부분에서 에지부분으로 갈수록 점차 두께가 얇은 투명 광조절층(61)을 형성할 수도 있다.

상기한 바와같은 본 발명에 따르면, 반도체 마스크의 중심부분의 투광영역에 투광성의 석영기판보다는 광투과도가 작은 투명 광조절층을 형성하여 중심부분의 투광영역에서의 광투과도를 조절하여 줄 수 있다. 따라서, 본 발명의 반도체 마스크를 미세패턴형성에 사용하는 경우에, 근접효과(proximity effect)를 최소화시켜 줄 수 있으며, 이로써 종래의 반도체 마스크에서 문제시되고 있는 에지부위에서의 감광막의 프로파일을 개선하여 패턴불량의 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (6)

1. 복수개의 투광영역과 차광영역으로 구분된 투광성 석영기판과, 상기 복수개의 투광영역중 에지부분의 투광영역에 해당하는 부분을 제외한 중심부분의 투광영역에 해당하는 기판상에 형성되어, 동일한 세기를 갖는 광에 대해 상기 중심부분의 투광영역을 투과한 광의 투과도가 상기 에지부분의 투광영역을 투과한 광의 투과도보다 낮은 광 투과도를 갖도록 형성된 광조절층과, 상기 차광영역의 광조절층상에 형성된 차광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 마스크.
2. 투광영역과 차광영역으로 구분된 투광성 석영기판과, 에지부분의 투광영역을 제외한 석영기판상에 형성되고, 중심부분의 투광영역에서와 그 이외의 투광영역에서 서로 다른 두께를 갖는 광조절층과, 차광영역의 광조절층상에 형성된 차광층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 마스크.
3. 제2항에 있어서, 광조절층은 중심부분의 투광영역에서 에지부분의 투광영역으로 갈수록 두께가 얇아지는 것을 특징으로 하는 반도체 마스크.
4. 석영기판을 준비하는 단계와, 준비된 석영기판상에 광조절층을 형성하는 단계와, 광조절층의 차광영역상에 차광층을 형성하는 단계와, 기판의 에지부분의 투광영역에 해당하는 광조절층을 식각하는 단계와, 기판의 중심부분의 투광영역에서의 두께보다는 얇은 두께를 갖도록 에지부분과 중심부분사이의 광 조절층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 마스크의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 에지부분과 중심부분사이의 광조절층을 식각하는 공정이 1회이상 수행됨을 것을 특징으로 하는 반도체 마스크의 제조방법.
6. 제4항에 있어서, 광조절층의 차광영역상에 차광층을 형성하는 단계는 광조절층상에 크롬층을 형성하는 단계와, 석영층을 차광영역과 투광영역으로 한정하는 단계와, 투광영역의 크롬층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 마스크의 제조방법.