KR20020002062A - 노광 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파티클(particle) 및 페리클(pellicle)에 기인하는 문제를 해결하기 위하여 두 장의 쿼츠기판을 이용하여 제조한 노광 마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 노광 마스크는 투광성의 제1쿼츠기판; 상기 제1쿼츠기판의 상면에 매몰 형태로 형성된 불투광성의 크롬 패턴; 및 상기 제1쿼츠기판과 크롬 패턴 상에 부착된 투광성의 제2쿼츠기판으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 그 제조방법은, 제1쿼츠기판 상에 그의 소정 부분들을 가리는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 마스크로하여 노출된 제1쿼츠기판 부분의 소정 두께를 식각하고, 그것에 의해서, 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치가 매립되도록, 상기 제1쿼츠기판 상에 불투명성의 크롬막을 증착하는 단계; 상기 제1쿼츠기판이 노출될 때까지, 상기 크롬막을 연마하여, 상기 트렌치 내에 크롬 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 크롬 패턴 및 제1쿼츠기판 상에 제2쿼츠기판을 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

노광 마스크 및 그 제조방법{EXPOSURE MASK AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}

본 발명은 반도체 소자 제조용 노광 마스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 파티클(particle) 및 페리클(pellicle)에 기인하는 문제를 해결하기 위하여 두 장의 쿼츠기판을 이용하여 제조한 노광 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 포토리소그라피(Photolithography) 공정은 콘택홀 또는 소정 형상의 패턴을 형성하기 위한 공정으로서, 식각 대상물 상에 감광막을 도포하는 공정과, 상기 감광막을 노광하는 공정, 상기 노광된 감광막을 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 공정 및 상기 감광막 패턴을 이용하여 식각 대상물을 식각하는 공정을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 감광막에 대한 노광은 쿼츠기판 상에 크롬 패턴이 형성되어 이루어진 노광 마스크를 이용하여 수행하며, 이하에 상기 노광 마스크의 제조방법을 도 1a 내지 도 2d를 참조해서 설명하도록 한다.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 쿼츠기판(1) 상에 크롬막(2) 및 감광막(3)을 차례로 코팅한 상태에서, 소정 파장의 광원, 예컨데, 전자빔을 이용하여 상기 감광막을 노광하고, 그런다음, 노광된 감광막에 대해 현상 공정을 수행하여, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 크롬막(2)의 일부분을 노출시키는 감광막 패턴(3a)을 형성한다.

이어서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 감광막 패턴(3a)을 마스크로하는 식각 공정으로 상기 크롬막을 식각하여 크롬 패턴(2a)을 형성한 후, 상기 식각 마스크로 사용된 감광막 패턴을 제거하고, 그리고나서, 도 1d에 도시된 바와 같이,상기 크롬 패턴(2a) 및 쿼츠기판(1) 상에 프레임(frame : 4) 및 멤브레인(membrane : 5)을 포함하는 페리클(pellicle)을 형성하는 것에 의해서 노광 마스크(10)를 완성한다.

한편, 반도체 소자의 고집적화에 따라, 상기와 같은 구조의 노광 마스크로는 미세 선폭의 패턴의 구현이 어렵다.

이에따라, 상기한 문제점을 해결하기 위해서, 즉, 노광 공정에서의 분해능을 높이기 위해서, 위상 반전 마스크(Phase Shift Mask : 이하, PSM)를 사용하고 있으며, 이러한 PSM은 도 2a에에 도시된 바와 같이, 통상의 노광 마스크와 그 구조는 동일하지만, 크롬 패턴 대신에 위상 반전을 일으킬 수 있는 물질(6)이 이용된다. 이때, 상기 위상 반전 물질(6)로서는 CrO_XN_Y, 또는, MoSiN이 이용된다.

또한, 상기 위상 반전 물질(6)을 이용하는 대신, 도 2b에 도시된 바와 같이, 소망하는 쿼츠기판 부분에 트렌치(T)를 형성시킨 얼터너티브(alternative) PSM도 이용되고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 노광 마스크는 맴브레인 및 프레임을 포함하는 페리클을 형성하는 과정에서 상기 멤브레인의 파괴(broken) 및 프린지(fringe) 등에 기인하는 결함이 발생됨으로써, 그 신뢰성을 확보할 수 없고, 그래서, 이러한 노광 마스크를 이용할 경우, 웨이퍼 상에 소망하는 형상의 패턴을 형성하지 못하게 되는 문제점이 있다.

또한, 전술한 얼터너티브 PSM은 식각 균일성이 확보되지 못하고, 아울러, 로딩 이펙트 등으로 인하여, 그 제조가 어려운 문제점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 페리클에 의한 결함을 방지할 수 있는 노광 마스크 및 그 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 노광 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.

도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따라 제작된 위상 반전 마스크(phase shift mask) 및 얼터너티브(alternative) 위상 반전 마스크를 도시한 단면도.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 얼터너티브 위상 반전 마스크를 설명하기 위한 단면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

11 : 제1쿼츠기판 12 : 감광막 패턴

13 : 트렌치 14 : 크롬막

14a : 크롬막 패턴 15,21 : 제2쿼츠기판

20 : 노광 마스크 22 : 위상 반전용 트렌치

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노광 마스크는, 투광성의 제1쿼츠기판; 상기 제1쿼츠기판의 상면에 매몰 형태로 형성된 불투광성의 크롬 패턴; 및 상기 제1쿼츠기판과 크롬 패턴 상에 부착된 투광성의 제2쿼츠기판으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노광 마스크의 제조방법은, 제1쿼츠기판 상에 그의 소정 부분들을 가리는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 마스크로하여 노출된 제1쿼츠기판 부분의 소정 두께를 식각하고, 그것에 의해서, 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치가 매립되도록, 상기 제1쿼츠기판 상에 불투명성의 크롬막을 증착하는 단계; 상기 제1쿼츠기판이 노출될 때까지, 상기 크롬막을 연마하여, 상기 트렌치 내에 크롬 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 크롬 패턴 및 제1쿼츠기판 상에 제2쿼츠기판을 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 페리클 대신에 쿼츠기판을 이용하기 때문에 상기 페리클 형성 과정에서 발생되는 결함을 방지할 수 있으며, 그래서, 노광 마스크의 신뢰성을 확보할 수 있다. 게다가, 얼터너티브 PSM의 제조시에는 패턴이 형성되지 않은 쿼츠기판을 식각하면 되기 때문에 그 식각 균일성을 확보할 수 있고, 아울러, 로딩 이펙트에 의한 결함을 방지할 수 있다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1쿼츠기판(11)을 마련하고, 상기 제1쿼츠기판(11) 상에 감광막의 도포, 노광 및 현상 공정을 통해 감광막 패턴(12)을 형성한다. 그런다음, 상기 감광막 패턴(12)을 마스크로하는 식각 공정을 통해서 노출된 제1쿼츠기판 부분들의 소정 두께를 식각하여 트렌치들(13)을 형성한다.

다음으로, 식각 마스크로 이용된 상기 감광막 패턴을 제거한 상태에서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 트렌치들(13)이 매립되도록, 상기 제1쿼츠기판(11) 상에 크롬막(14)을 증착하고, 그런다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 개구영역에 해당하는 제1쿼츠기판(11)이 노출될 때까지, 화학적기계연마(chemical mechanical polishing) 공정으로 상기 크롬막을 연마하고, 이 결과, 개구영역에 해당하는 제1쿼츠기판 부분을 노출시킴과 동시에, 상기 트렌치(13) 내에 섬(island) 형태의 크롬 패턴(14a)을 형성한다.

그 다음, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 크롬 패턴(14a)을 포함한 제1쿼츠기판(11) 상에 페리클로서 기능하는 제2쿼츠기판(15)을 부착시켜, 최종적으로, 페리클이 없는 노광 마스크(20)를 완성한다.

상기와 같은 공정을 통해 제조되는 본 발명에 따른 노광 마스크는 프레임 및 멤부레인을 포함하는 페리클을 형성할 필요 없이, 단지, 베어(bear) 쿼츠기판만을 부착시키면 되기 때문에 노광 마스크의 제조 공정을 단순화시킬 수 있고, 특히, 상기 페리클 형성시에 발생되는 멤브레인의 손상에 기인하는 결함 등을 방지할 수 있는 바, 노광 마스크의 신뢰성을 확보할 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나, PSM의 경우에는 상기 트렌치 내에 크롬막을 매립시키는 대신에, 위상 반전 물질을 매립시키는 것에 의해 제조 가능한다.

또한, 얼터너티브 PSM의 경우에는, 우선, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제1쿼츠기판(11)의 표면에 매몰 형태로 크롬 패턴(14a)을 형성한 상태에서, 제 4도에 도시된 바와 같이, 상기 크로 패턴(14a)을 포함한 제1쿼츠기판(11) 상에 위상 반전용 트렌치(22)가 구비된 제2쿼츠기판(21)을 부착시키는 것에 의해서 제조할 수 있다.

여기서, 상기 위상 반전용 트렌치(22)는 그 식각 타켓, 즉, 깊이를, 도시된 바와 같이, A부분과 B부분을 투과하는 빛의 위상이 180。 반전되도록 하는 깊이로 하며, 그 폭은 크롬 패턴(14a)의 일부를 함께 노출시킬 수 있는 폭, 즉, 빛이 들어오는 각도를 고려하여, C부분이 확보되는 폭으로 함으로써, C부분을 통해 들어오는 모든 빛의 위상도 180。 반전되도록 한다.

이상에서와 같이, 본 발명은 페리클 대신에 쿼츠기판을 이용하여 노광 마스크를 제조하기 때문에 상기 페리클을 형성하는 과정에서 멤브레임의 파괴 등에 기인하는 결함을 방지할 수 있으며, 그래서, 이러한 노광 마스크를 이용한 노광 공정시에 웨이퍼 상에 소망하는 형상의 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 페리클 대신에 쿼츠기판을 이용하는 바, 노광 마스크의 제조 공정을 단순화시킬 수 있다. 게다가, 얼터니크브 PSM의 제조시에는 베어 쿼츠기판을 식각하기 때문에 그 제조 공정의 신뢰성을 확보할 수 있다.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (6)

1. 투광성의 제1쿼츠기판; 상기 제1쿼츠기판의 상면에 매몰 형태로 형성된 불투광성의 크롬 패턴; 및 상기 제1쿼츠기판과 크롬 패턴 상에 부착된 투광성의 제2쿼츠기판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2쿼츠기판은

   상기 크롬패턴이 형성되지 않은 제1쿼츠기판 부분과 대응하는 면에 소정 크기의 트렌치가 구비된 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 트렌치는 크롬 패턴의 일부를 노출시키는 폭을 갖으며, 투과하는 빛의 위상이 180。 반전되는 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
4. 제1쿼츠기판 상에 그의 소정 부분들을 가리는 감광막 패턴을 형성하는 단계;

   상기 감광막 패턴을 마스크로하여 노출된 제1쿼츠기판 부분의 소정 두께를 식각하고, 그것에 의해서, 트렌치를 형성하는 단계;

   상기 트렌치가 매립되도록, 상기 제1쿼츠기판 상에 불투명성의 크롬막을 증착하는 단계;

   상기 제1쿼츠기판이 노출될 때까지, 상기 크롬막을 연마하여, 상기 트렌치내에 크롬 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 크롬 패턴 및 제1쿼츠기판 상에 제2쿼츠기판을 부착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 마스크의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2쿼츠기판은

   상기 크롬패턴이 형성되지 않은 제1쿼츠기판 부분과 대응하는 면에 소정 크기의 트렌치가 형성된 것을 특징으로 하는 노광 마스크의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 트렌치는

   크롬 패턴의 일부를 함께 노출시키는 폭과, 투과하는 빛의 위상이 180。 반전되는 깊이를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 노광 마스크의 제조방법.