KR100284069B1 - 반도체소자용 노광마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자용 노광마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 노광 마스트의 셀블럭으로 예정되어 있는 부분에 투과광의 위상을 반전시키는 간섭방지막 패턴을 형성하고, 그 상부에 광차단막 패턴을 형성하였으므로, 셀블럭 에지 부분을 투과한 광은 인접한 부분과는 투과광의 위상이 반대가 되어 회절광들은 서로 소멸되므로 회절에 의한 근접효과가 방지되어 셀블럭 에지에서의 패턴 얇아짐이나 임계크기 감소가 방지되어 소자의 고집적화에 유리하고, 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

반도체소자용 노광마스트 및 그 제조방법

본 발명은 반도체소자용 노광마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 셀영역과 주변회로 영역으로 구성되는 반도체소자의 제조를 위한 노광공정시 사용되는 노광마스트의 셀영역에 위상을 다른 부분과는 반전되도록하는 간섭방지막 패턴을 구비하도록하여 회절에 의한 근접효과에 따른 공정마진 감소를 방지하여 소자의 고집적화에 유리하고, 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자용 노광마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 반도체 장치의 고집적화 추세는 미세패턴 형성 기술의 발전에 큰 영향을 받고 있으며, 반도체 장치의 제조 공정 중에서 식각 또는 이온주입 공정 등의 마스크로 매우 폭 넓게 사용되는 감광막 패턴의 미세화가 필수 요건이다.

일반적인 감광막 패턴 제조 공정은 패턴을 형성하고자 하는 기판상에 감광제 및 수지(resin) 등이 용재인 솔밴트에 일정 비율로 용해되어 있는 감광액을 도포하여 감광막을 도포하고, 투명기판상에 광차단막 패턴이 형성되어있는 노광 마스크를 사용하여 빛을 선택적으로 조사하여 패턴으로 예정된 부분을 중합시킨 후, TMAH(tetra methylammonium hydroxides)를 주원료로 하는 약알카리성 현상액으로 상기 감광막의 노광/비노광 영역들을 선택적으로 제거하고, 건조시켜 감광막패턴을 형성한다.

이때 상기 감광막 패턴의 분해능(R)은 축소노광장치의 광원의 파장(λ) 및 공정 변수(k)에 비례하고, 노광 장치의 렌즈구경(numerical aperture; NA)에 반비례 한다.

여기서 상기 축소노광장치의 광분해능을 향상시키기 위하여 광원의 파장을 감소시키게 되며, 예를 들어 파장이 436 및 365㎚인 G-라인 및 i-라인 축소노광장치는 공정 분해능이 각각 약 0.7, 0.5㎛ 정도가 한계이다.

따라서 0.5㎛ 이하의 미세패턴을 형성하기 위해 파장이 작은 원자외선(deep ultra violet), 예를들어 파장이 248㎚인 KrF 레이저나 193㎚인 ArF 레이저를 광원으로 사용하는 노광 장치를 이용하거나, 이미지 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 별도의 박막을 웨이퍼 상에 형성하는 씨.이.엘(contrast enhancement layer; CEL) 방법 또는 위상반전 마스크(phase shift mask; PSM)를 사용하기도 한다.

그러나 장비의 광원을 미세 파장으로 바꾸는 데에도 한계가 있으며, 상기 CEL방법은 공정이 복잡하고, 수율이 떨어지며, 위상반전마스크는 위상반전층과 광차단막 패턴간의 정렬이 어려워 마스크의 제작에 많은 시간과 노력이 소모되는 등 각각 마다 문제점이 있다.

제1도는 종래 기술에 따른 반도체소자용 노광마스크를 사용한 미세패턴 제조방법을 설명하기 위한 개략도로서, 투명기판(12)상에 광차단막 (14)패턴이 형성되어 있는 노광마스크(10)를 사용하여 노광하면, 상기 광차단막(14) 패턴들이 밀집되어있는 셀지역의 외곽에 위치한 패턴은 간섭현상에 의해 근접효과(proximity effect)가 발생하여 기판(16)상에 형성된 감광막 패턴(18)의 외곽 패턴이 좁게 형성된다.

상기와 같은 종래 기술에 따른 반도체소자의 미세패턴 제조방법은 근접효과에 의해 셀블럭의 에지 부분 패턴이 얇게 형성되거나, 임계크기가 작아지는 현상이 발생하여 소자의 고집적화를 어렵게하고, 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 떨어드리는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 셀블럭 에지에서의 근접효과에 의한 패턴 얇아짐이나 임계크기 감소를 방지하여 소자의 고집적화에 유리하고, 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자용 노광마스크를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 셀블럭 에지에서의 근접효과를 방지할 수 있는 반도체 소자용 노광마스크 제조방법을 제공함에 있다.

제1도는 종래 기술에 따른 반도체소자용 노광마스크를 사용한 패턴 제조방법을 설명하기위한 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 반도체소자용 노광마스트의 단면도.

제3도는 본 발명에 따른 반도체소자용 노광마스크를 사용한 패턴 제조방법을 설명하기위한 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 20 : 노광마스크 12 : 투명기판

14 : 광차단막 16 : 기판

18, 24 : 감광막 패턴 22 : 간섭방지막

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자용 노광마스크의 특징은, 노광마스크용 투명기판에서 셀블럭으로 예정되어있는 부분상에 형성되어 있으며, 투과되는 광의 위상을 반전시키는 간섭방지막 패턴과, 상기 간섭방지막 패턴상에 형성되어있는 광차단막 패턴을 구비함에 있다.

다른 목적을 달성하기위한 본 발명에 따른 반도체소자용 노광마스크 제조방법의 특징은, 노광마스크용 투명기판상에 투과되는 광의 위상을 반전시키는 간섭방지막을 형성하는 공정과, 상기 간섭방지막 상에 광차단막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 투명기판에서 셀블럭으로 예정되어 있는 부분을 보호하는 감광막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 감광막 패턴에 의해 노출되어있는 간섭방지막을 제거하여 간섭방지막 패턴을 형성하는 공정을 구비함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 반도체소자용 노광마스크 및 그 제조방법에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 반도체소자용 노광마스크를 이용한 미세패턴 제조공정을 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명에 따른 노광마스크(20)는 투명기판(12)에서 셀블럭으로 예정되어있는 부분상에 간섭방지막(22) 패턴이 형성되어있으며, 상기 간섭방지막(22) 패턴상에 광차단막 (14) 패턴들이 형성되어 있다.

상기의 노광마스크(20)를 사용하면, 셀블럭 내측과 외측간의 투과광의 위상이 서로 반전되어 셀블럭 에지 부분에서의 간섭에 의한 근접효과가 일어나지 않아, 기판(16)상에 형성되는 감광막 패턴(18)의 에지 부분 얇아짐이나 임계크기 감소는 일어나지 않는다.

상기의 노광마스크(20) 제조 방법을 제3(a)도 내지 제3(d)도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 투명재질, 예를들어 석영이나 유리 또는 플라스틱 재질의 투명기판(12)상에 광투과가 가능한 소정재질, 예를들어 석영등과 같은 마스크재료와 비슷한 물질이나 산화막, 질화막, 에스.오.지(spin on glass; SOG)등의 물질로서 두께는 각 재질의 투과율에 따른 위상반전 정도를 고려하여 간섭방지막(22)을 형성하고, 상기 간섭방지막(22) 상에 광반사율이 우수한 재질, 예를들어 크롬이나 Al등의 재질로된 광차단막(14)을 형성한다. (제3(a)도 참조).

그다음 상기 광차단막(14)을 패턴닝하여 광차단막(14) 패턴을 형성하고, (제3(b)도 참조), 상기 투명기판(12)에서 셀블럭으로 예정되어있는 부분상에 감광막 패턴(24)을 형성하고, (제3(c)도 참조), 상기 감광막 패턴(24)에 의해 노출되어있는 간섭방지막(22)을 제거하여 셀블럭 부분에만 남아 있는 간섭방지막(22) 패턴을 형성한다.(제3(d)도 참조).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자용 노광마스크 및 그 제조방법은 노광마스크의 셀블럭으로 예정되어 있는 부분에 투과광의 위상을 반전시키는 간섭방지막 패턴을 형성하고, 그 상부에 광차단막 패턴을 형성하였으므로, 셀블럭 에지 부분을 투과한 광은 인접한 부분과는 투과광의 위상이 반대가 되어 회절광들은 서로 소멸되므로 회절에 의한 근접효과가 방지되어 셀블럭 에지에서의 패턴 얇아짐이나 임계크기 감소가 방지되어 소자의 고집적화에 유리하고, 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 패턴밀도가 주변회로부보다 높은 다수개의 셀블럭을 포함하는 노광마스크에서 상기 셀블럭 에지부 패턴이 상기 셀블럭 내측의 패턴보다 얇게 형성되는 씨닝(thining)현상을 방지하기 위한 반도체소자용 노광마스크에 있어서, 투과되는 광의 위상을 반전시키는 간섭방지막 패턴이 노광마스크용 투명기판상의 셀블럭 전면(全面)에 구비되고, 상기 간섭방지막 패턴상에 광차단막 패턴이 구비되는 것을 특징으로하는 반도체소자용 노광마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 투명기판이 석영, 유리 또는 플라스틱중 어느하나로 형성되어있는 것을 특징으로 하는 반도체소자용 노광마스크.
3. 제1항에 있어서, 상기 간섭방지막 패턴은 투과율이 석영등과 같은 마스크재료와 유사한 특징의 물질, 산화막, 질화막 또는 SOG 중 어느하나로 형성되어있는 것을 특징으로하는 반도체소자용 노광마스크.
4. 제1항에 있어서, 상기 광차단막 패턴이 크롬 또는 Al으로 형성되어 있는 것을 특징으로하는 반도체소자용 노광마스크.
5. 주변회로부와의 경계부인 셀블럭 에지부에서 위상반전 효과를 이용하여 상기 에지부에서의 씨닝(thining)현상을 방지하기 위한 반도체소자용 노광마스크 제조방법에 있어서, 노광마스크용 투명기판상에 투과되는 광의 위상을 반전시키는 간섭방지막을 형성하는 공정과, 상기 간섭방지막 상에 광차단막 패턴을 형성하는 공정과, 상기 투명기관에서 셀블럭 영역만을 도포하는 감광막패턴을 형성하고 이를 마스크로 하여 상기 투명기판의 상부구조를 식각함으로써 상기 투명기판 상의 셀블럭 전면에 간섭방지막이 구비되고 그 상부에 광차단막 패턴이 구비되는 위상반전마스크를 형성하는 공정을 구비하는 반도체소자용 노광마스크의 제조방법.

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