KR101034540B1 - 위상 반전 마스크 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석영 기판 위상 반전막 및 크롬막을 증착하는 단계와; 상기 위상반전막 상에 네거티브 타입의 제 1 감광막을 코팅하는 단계와; 상기 제 1 감광막을 노광 및 현상하여 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 감광막 패턴을 식각 마스크로 상기 크롬막을 식각하는 단계와; 상기 제 1 감광막 패턴을 제거한 후 제 2 감광막을 코팅하는 단계와; 상기 제 2 감광막을 노광 및 현상하여 메인셀부가 개방되도록 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 2 감광막 패턴을 식각 마스크로 위상 반전막을 식각하여 메인 셀부에 반투과성 위상반전마스크를 형성하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크 제조 방법에 관한것이다.

이와 같은 본 발명에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법은 1차 감광막으로 네거티브 감광막을 이용함으로써, 포지티브 감광막에 비해 노광 공정을 단축시킬 뿐만 아니라, 1차 식각 공정시 크롬막만 식각함으로써, 식각 이물질에 따른 패턴 불량을 방지할 수 있다.

네거티브, 위상 반전막, 패턴 불량

Description

위상 반전 마스크 제조 방법{Method for manufacturing Phase Shift MASK}

도1a 내지 도1i는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.

도2a 내지 도2i는 본 발명에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

200 : 석영 기판 202 : 위상 반전막

204 : 크롬막 206 : 제 1 감광막

208 : 제 2 감광막

본 발명은 위상 반전 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1차 패터닝 공정을 네거티브 감광막을 이용하여 크롬막만 식각함으로써, 식각 이물질에 따른 패턴 불량을 방지하고 노광 시간을 단축시킬 수 있는 위상 반전 마스크 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 용량이 1기가(Giga) 비트급 이상인 소자에 있어서는 디자인 룰이 서브 마이크로 이하인 패턴 사이즈가 요구된다. 그러나, 패턴 사이즈가 작아질수록 인접하는 패턴들 간에 근접 효과(proximity effect)가 발생하여 패턴의 해상도(resolution)가 저하된다. 이러한 해상도 저하를 해결하기 위해 마스크를 투과한 빛의 파장을 반전하여 소멸 간섭시키는 원리의 위상 반전 마스크(phase shift mask, 이하 PSM)가 개발되어 사용되고 있다.

여기서, 상기 위상반전마스크는 석영기판의 특정 부위에 투사된 빛의 위상을 180°반전시킬 수 있는 위상 반전층을 구비시킨 구조로서, 이러한 위상반전마스크를 사용하여 노광 공정을 행할 경우, 위상 반전층을 투과하는 빛과 그렇지 않은 빛간의 위상차가 만들어져, 두 빛간의 상쇄 간섭 효과를 통해 분해능이 향상된다.

종래의 위상 반전 마스크 제조 공정시 크롬(Cr) 및 몰디브덴 실리콘 질화막(MoSiN) 식각을 진행할 때 이물질이 발생하면 패턴 불량이 발생하게 된다. 또한 Cr 식각 후에 MoSiN을 식각하기 때문에 Cr에 의한 최종 CD(Critical dimension)인 MoSiN CD의 타겟 CD 및 CD 균일도 조절이 어려운 문제점이 있었다.

이하 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법의 문제점을 하기 도면을 참조하여 설명한다.

도1a 내지 도1i는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법을 순차적으 로 나타낸 공정 단면도이다.

우선, 도1a에 도시된 바와 같이 마스크 기판 예컨대, 석영 기판(100) 상에 위상 반전막(102)으로 MoSiN막을 증착한다. 그리고, 그 상부에 크롬막(104)을 순차로 적층한 후에 상기 크롬막(104) 상부에 포지티즈 포토레지스트로 제 1 감광막을 코팅하고 전자 빔(Electron beam) 노광 공정을 진행한다.

그리고 나서, 현상 공정을 진행하여 도1b에 도시된 바와 같이 제 1 감광막 패턴(106')을 형성한다.

이어서, 상기 제 1감광막 패턴(106')을 식각 마스크로 크롬막(104)을 도1c에 도시된 바와 같이 건식 식각하고, 도1d에 도시된 바와 같이 위상 반전막(102)을 건식 식각 공정으로 식각한다. 이때, 상기 크롬 식각 공정후 위상 반전막 식각시에 이물이 발생하게 되면 후속 패터닝 공정시에 패턴 불량을 유발하는 문제점이 발생한다.

그런 다음, 도1e에 도시된 바와 같이 상기 제 1 감광막 패턴(106)을 제거한 후에 도1f에 도시된 바와 같이 제 2 감광막(108)을 코팅하고 전자 빔(Electron beam) 노광 공정을 진행한다.

그리고 나서, 상기 노광된 제 2 감광막(108)을 현상하여 메인셀(Main Cell)부가 개방되도록 도1g에 도시된 바와 같이 제 2감광막 패턴(108')을 형성한다.

이어서, 도 1h에 도시된 바와 같이, 상기 제 2감광막 패턴(108')을 식각 마스크로 메인셀부의 크롬막(320)을 제거하여 메인 셀부에 반투과성 위상반전마스크를 형성한 후, 도1i에 도시된 바와 같이 제 2감광막 패턴을 제거한다.

그런데, 이와 같은 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법에서는, 1차 크롬 식각 및 위상 반전막 식각 공정시에 발생한 이물질에 의해 후속 패터닝시 패턴 불량이 유발되며, 크롬 식각 공정후에 위상 반전막인 MoSiN막을 식각하기 때문에 최종 CD 조절이 어렵고 CD 특성이 균일하지 못한 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 1차 노광 공정시 네거티브 감광막을 이용하여 크롬 부분을 노광하고 메인 셀부의 크롬을 제거한 후에 2차 식각 공정시에 위상 반전막 식각함으로써 식각 공정시 발생하는 이물질에 의한 패턴 불량을 방지하고 1차 노광 시간을 단축시킬 수 있도록 하는 위상 반전 마스크 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 기판 상에 위상 반전막 및 크롬막을 증착하는 단계와; 상기 위상반전막 상에 네거티브 타입의 제 1 감광막을 코팅하는 단계와; 상기 제 1 감광막을 노광 및 현상하여 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 1 감광막 패턴을 식각 마스크로 상기 크롬막을 식각하는 단계와; 상기 제 1 감광막 패턴을 제거한 후 제 2 감광막을 코팅하는 단계와; 상기 제 2 감광막을 노광 및 현상하여 메인셀부가 개방되도록 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 제 2 감광막 패턴을 식각 마스크로 위상 반전막을 식각하여 메인 셀부에 반투과성 위상반전마스크를 형성하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크 제조 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.

도2a 내지 도2i는 본 발명에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법을 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.

우선, 도2a에 도시된 바와 같이 마스크 기판 예컨대, 석영 기판(200) 상에 위상 반전막(202)으로 예를 들어, MoSiN, SiN 또는 TaSiO₂ 중 어느 하나를 증착한다. 그리고, 그 상부에 크롬막(204)을 순차로 적층한 후에 상기 크롬막(204) 상부에 제 1 감광막을 코팅하고 전자 빔(Electron beam) 노광 공정을 진행한다. 이때, 상기 제 1 감광막은 네거티브 포토레지스트를 이용하고, 상기 노광 공정은 스테퍼 장치 또는 얼라이너를 이용할 수 있다.

그리고 나서, 현상 공정을 진행하여 도2b에 도시된 바와 같이 제 1 감광막 패턴(206')을 형성한다.

이어서, 상기 제 1감광막 패턴(206')을 식각 마스크로 크롬막(204)을 도2c에 도시된 바와 같이 건식 식각하여 메인 셀부의 크롬을 제거하고, 도2d에 도시된 바와 같이 상기 제 1 감광막 패턴(206')을 제거한다.

그후, 도2e에 도시된 바와 같이 제 2 감광막(208)을 코팅한 후에 도2f에 도시된 바와 같이 상기 제 2 감광막(208)을 전자 빔(Electron beam)을 이용하여 노광한다. 이때, 상기 노광 공정은 ZEP7000, FEP171 또는 UVⅢ를 이용하여 실시할 수 있다.

상기 노광 공정 후에 현상 공정을 진행하여 메인셀(Main Cell)부가 개방되도록 도2g에 도시된 바와 같이 상기 노광된 제 2 감광막(208)을 제거함으로써, 제 2 감광막 패턴(208')을 형성한다.

이후, 상기 제 2 감광막 패턴을 식각 마스크로 위상 반전막(202)을 도2h에 도시된 바와 같이 식각하여 메인 셀부에 반투과성 위상반전마스크를 형성한 후, 도1i에 도시된 바와 같이 제 2감광막 패턴을 제거한다.

이와 같이 본 발명의 위상 반전 마스크 제조 방법에 의하면, 1차 노광 및 현상 공정에서 네거티브 타입의 감광막을 이용하여 크롬 부분만을 노광 하고, 1차 식각 공정에서는 메인 셀부의 크롬막을 제거한 후 2차 식각 공정시 위상 반전막을 식각함으로써 위상 반전막 식각 공정에서 오는 이물질 발생에 따른 패턴 불량을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 1차 노광 공정을 기존 포토레지스트 감광막 이용시보다 노광 시간을 1/10 정도로 개선할 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명은 1차 노광 공정을 네거티브 감광막을 이용함으로써 노광 시간을 단축할 수 있는 이점이 있다.

또한, 1차 식각 공정시에 크롬막만을 식각하고 2차 식각 공정시 위상 반전막을 식각함으로써 식각 공정시 발생한 이물질에 따른 패턴 불량을 방지하고 MTT 및 CD 균일도를 개선할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 기판 상에 위상 반전막 및 크롬막을 증착하는 단계와;

   상기 위상반전막 상에 네거티브 타입의 제 1 감광막을 코팅하는 단계와;

   상기 제 1 감광막을 노광 및 현상하여 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계와;

   상기 제 1 감광막 패턴을 식각 마스크로 상기 크롬막을 식각하는 단계와;

   상기 제 1 감광막 패턴을 제거한 후 제 2 감광막을 코팅하는 단계와;

   상기 제 2 감광막을 노광 및 현상하여 메인셀부가 개방되도록 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계와;

   상기 제 2 감광막 패턴을 식각 마스크로 위상 반전막을 식각하여 메인 셀부에 반투과성 위상반전마스크를 형성하는 단계를

   포함하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 위상 반전막은 MoSiN, SiN 또는 TaSiO₂ 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 감광막 노광 공정은 전자빔, 스테퍼 장치 또는 얼라이너를 이용한 노광 중 어느 하나의 방법으로 실시하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 감광막 노광 공정은 ZEP7000, FEP171 또는 UVⅢ 중 어느 하나를 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 석영(Quartz)로 이루어진 위상 반전 마스크 제조 방법.

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