KR19990050484A - 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법에 관한 것으로서, 투명기판 상에 상기 투명기판과 식각선택비가 양호한 제 1 위상반전층을 형성하는 공정과, 상기 제 1 위상반전층 상에 제 2 위상반전층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 위상반전층 상에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 제 2 위상반전층의 소정 부분을 노출시키는 공정과, 상기 포토레지스트를 마스크로 사용하여 상기 제 2 위상반전층을 패터닝하는 공정과, 상기 포토레지스트를 마스크로 사용하여 상기 제 1 위상반전층을 패터닝하여 상기 투명기판의 소정 부분을 노출시키고 상기 포토레지스트를 제거하는 공정을 구비한다. 따라서, 본 발명에 따른 하프-톤 위상 반전 마스크는 투명기판과 기존의 위상반전층 사이에 투명기판과 식각선택비가 충분한 위상 반전 물질을 사용하여 또 하나의 위상반전층을 추가로 삽입하므로 서, 투명기판의 손상을 방지하여 위상 오차를 줄이고 다층구조의 위상반전층을 형성하므로 단일층에 비해 투과율의 제어가 용이한 이점이 있다.

Description

하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법

본 발명은 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히, 위상반전층의 식각시 발생하는 투광성 평판의 손상을 최소화 할 수 있는 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자가 고집적화 됨에 따라, 단위소자의 크기가 감소하고, 이에 따라 미세패턴을 형성하는 기술이 연구되고 있다.

따라서, 패턴에 의해서 발생한 회절광이 노광장치의 투명렌즈를 통과하여 웨이퍼 위에 결상되는 바이너리 인텐시티 마스크(Binary Intensity Mask)로는 패턴과 패턴 사이에 간섭현상이 발생하여 원하는 이미지(Aerial image)의 콘트라스트(Contrast)가 저하되므로, 해상력과 초점 심도 등을 개선하는 하프-톤 위상 반전 마스크(Half-tone Phase Shift Mask)가 연구되었다.

하프-톤 위상 반전 마스크는 마스크의 차광영역이 위상 반전 물질로 형성되어 입사광을 부분적으로 투과시키고, 180°로 위상을 반전시킨다. 결과적으로 투광영역의 0°위상의 빛과 180°위상의 빛이 소멸간섭을 유발하여 이미지의 콘트라스트를 증가시킨다. 그러므로, 웨이퍼 위에서 패턴의 전사효율이 증가하여 해상력 및 초점심도와 같은 공정능력을 향상시킨다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도이다.

종래에는 도 1a에 나타낸 바와 같이 유리(Glass)나 석영(Quartz) 등과 같은 투광성이 양호한 투명기판(11) 상에 MoSiO, Si_xN_y또는 TaSiO 등과 같은 일정한 굴절률을 갖는 위상 반전 물질을 증착하여 위상반전층(13)을 형성한다. 상기 위상반전층(13)은 알콜레이트-알콜 용액(Alcohlatealcohol solution)을 이용한 졸-겔(sol-gel) 방법으로 도포하거나, 또는, 플라즈마 화학기상증착(Plasma Chemical Vapor Deposition : 이하, 플라즈마 CVD라 칭함) 방법으로 증착하여 형성한다. 상기 위상반전층(13)은 입사광 파장의 위상을 180°로 반전시키기 위해 소정의 두께 t로 형성되어야 하는데, 두께 t는 다음 식에 의해 결정된다.

t = λ / 2(n-1)

상기 식에서, λ는 입사광 파장이고, n은 위상반전층(13)의 굴절률이다. 상기에서 위상반전층(13)의 굴절률(n)은 알콜레이트-알콜 용액을 졸-겔 방법에 의해 도포된 것이 1.6 ∼ 2.3 정도이고, 플라즈마 CVD 방법에 의해 증착된 것이 2.5 ∼ 3.5 정도로 서로 다르다.

또한, 광 소멸계수를 k라고 한다면 흡수도 α = 4πk / λ 이며, 투과율 T = exp(-αt) 가 된다. 그런 후에, 상기 위상반전층(13) 상에 포토레지스트(Photoresist : 15)를 도포한다.

이후에, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 노광 및 현상하여 상기 포토레지스트(15)의 소정 부분을 제거하여 상기 위상반전층(13)의 소정 부분을 노출시키는 포토레지스트(15) 패턴을 형성한다.

그리고, 도 1c와 같이 상기 포토레지스트(15) 패턴을 마스크로 사용하여 상기 노출된 위상반전층(13)을 불소가 첨가된 가스를 사용하여 건식식각하여 상기 투명기판(11)의 소정 부분을 노출시키는 패턴을 형성하고, 상기 잔존하는 포토레지스트(15)를 제거한다.

상술한 바와 같이, 종래에는 투명기판 상에 위상반전층을 형성하고, 포토레지스트를 이용하여 건식각하여 상기 투명기판의 소정 부분을 노출시키는 패턴을 형성하였다.

그러나, 대부분의 위상반전층을 형성하는 물질들은 투명기판으로 사용된 석영과 충분한 식각선택비가 확보되지 못해 위상반전층의 식각을 위해 사용하는 식각가스로 인해 상기 투명기판의 손상이 심하게 발생하고, 이러한 투명기판의 손상은 위상 오차를 유발하여 위상 반전 효과가 감소된다.

따라서, 본 발명의 목적은 투명기판의 손상을 감소시켜 위상 오차를 방지할 수 있는 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법은 투명기판 상에 상기 투명기판과 식각선택비가 양호한 제 1 위상반전층을 형성하는 공정과, 상기 제 1 위상반전층 상에 제 2 위상반전층을 형성하는 공정과, 상기 제 2 위상반전층 상에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 제 2 위상반전층의 소정 부분을 노출시키는 공정과, 상기 포토레지스트를 마스크로 사용하여 상기 제 2 위상반전층을 패터닝하는 공정과, 상기 포토레지스트를 마스크로 사용하여 상기 제 1 위상반전층을 패터닝하여 상기 투명기판의 소정 부분을 노출시키고 상기 포토레지스트를 제거하는 공정을 구비한다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

21 : 투명기판 23 : 제 1 위상반전층

25 : 제 2 위상반전층 27 : 포토레지스트

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시 예에 따른 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법을 도시하는 공정도이다.

본 방법은 도 2a에 나타낸 바와 같이 유리(Glass)나 석영(Quartz) 등과 같은 투광성이 양호한 투명기판(21) 상에 염소 첨가물질로 충분히 식각이 가능한 Al/AlN 및 Zr/ZrN 등의 위상 반전 물질을 증착하여 제 1 위상반전층(23)을 형성하고, 상기 제 1 위상반전층(23) 상에 MoSiO, Si_xN_y또는 TaSiO 등과 같이 불소 첨가물질로 식각이 가능한 위상 반전 물질을 증착하여 제 2 위상반전층(25)을 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 위상반전층(23)(25)은 알콜레이트-알콜 용액을 이용한 졸-겔 방법으로 도포하거나, 또는, 플라즈마 CVD 방법으로 증착하여 형성한다. 상기 제 1 및 제 2 위상반전층(23)(25)은 입사광 파장의 위상을 180°로 반전시키기 위해 상기 제 1 및 제 2 위상반전층(23)(25)의 조합에 의해 소정의 두께 t로 형성되어야 하는데, 두께 t는 다음 식에 의해 결정된다.

t = λ / 2(n-1)

상기 식에서, λ는 입사광 파장이고, n은 상기 제 1 및 제 2 위상반전층(23)(25)의 조합에 의한 굴절률이다. 또한, 광 소멸 계수도 제 1 및 제 2 위상반전층(23)(25)의 조합에 따라 조정되어야 한다. 그런 후에, 상기 제 2 위상반전층(25) 상에 포토레지스트(Photoresist : 27)를 도포한다.

이후에, 도 2b에 나타낸 바와 같이 노광 및 현상하여 상기 포토레지스트(27)의 소정 부분을 제거하여 상기 제 2 위상반전층(25)의 소정 부분을 노출시키는 포토레지스트(27) 패턴을 형성한다.

그리고, 도 2c와 같이 상기 포토레지스트(27) 패턴을 마스크로 사용하여 상기 노출된 제 2 위상반전층(25)을 불소가 첨가된 가스로 건식식각하여 상기 제 1 위상반전층(23)의 소정 부분을 노출시킨다.

그런 후에, 도 2d에 나타낸 바와 같이 상기 포토레지스트(27)를 마스크로 염소 물질이 첨가된 가스로 상기 노출된 제 1 위상반전층(23)을 건식식각하여 상기 투명기판(21)의 소정 부분을 노출시키는 패턴을 형성하고, 상기 잔존하는 포토레지스트(27)를 제거한다.

상술한 바와 같이 본 발명에서는 투명기판 상에 염소 첨가 가스로 식각이 가능한 제 1 위상반전층과 기존의 불소 첨가 가스로 식각이 가능한 제 2 위상반전층을 형성하고, 다단계 건식각 방법으로 패터닝하여 투명기판의 손상을 방지하였다.

따라서, 본 발명에 따른 하프-톤 위상 반전 마스크는 투명기판과 기존의 위상반전층 사이에 투명기판과 식각선택비가 충분한 위상반전물질을 사용하여 또하나의 위상반전층을 추가로 삽입하므로서, 투명기판의 손상을 방지하여 위상 오차를 줄이고 다층구조의 위상반전층을 형성하므로 단일층에 비해 투과율의 제어가 용이한 이점이 있다.

Claims (3)

1. 투명기판 상에 상기 투명기판과 식각선택비가 양호한 제 1 위상반전층을 형성하는 공정과,

   상기 제 1 위상반전층 상에 제 2 위상반전층을 형성하는 공정과,

   상기 제 2 위상반전층 상에 포토레지스트를 도포하고 노광 및 현상하여 상기 제 2 위상반전층의 소정 부분을 노출시키는 공정과,

   상기 포토레지스트를 마스크로 사용하여 상기 제 2 위상반전층을 패터닝하는 공정과,

   상기 포토레지스트를 마스크로 사용하여 상기 제 1 위상반전층을 패터닝하여 상기 투명기판의 소정 부분을 노출시키고 상기 포토레지스트를 제거하는 공정을 구비하는 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법.
2. 청구항 1에 있어서 상기 제 1 위상반전층으로 Al/AlN 또는 Zr/ZrN 등을 이용하는 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법.
3. 청구항 1에 있어서 상기 제 1 위상반전층의 식각가스로는 염소가 첨가된 기체를 사용하는 하프-톤 위상 반전 마스크의 제조 방법.