KR20080099921A - 미세 팁을 이용한 위상반전마스크의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

투명기판 상에 광차단막 및 위상반전막을 형성하고, 위상반전막 및 광차단막을 미세 팁으로 긁어서 위상반전막 및 광차단막 일부를 제거하여 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴을 형성하는 포토마스크의 위상반전마스크 형성방법을 제시한다.
포토마스크, 위상반전막, 미세 팁, 광차단막

Description

미세 팁을 이용한 위상반전마스크의 제조방법{Method for fabricating in halftone phase shift mask using nano tip}
도 1 내지 도 6은 종래에 따른 위상반전마스크의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 단면도들이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 위상반전마스크의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 단면도들이다.
본 발명은 포토마스크의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 미세 팁을 이용한 위상반전마스크의 제조방법에 관한 것이다.
포토마스크는 반도체소자 제조과정에서 반도체기판에 형성하고자 하는 패턴을 구현하기 위해 사용되고 있다. 반도체소자의 집적도가 증가함에 따라, 반도체소자를 구성하는 패턴들도 미세해지고 있다. 이러한 미세 패턴을 반도체기판에 구현하기 위해 해상력이 우수한 위상반전 마스크가 이용되고 있다.
도 1 내지 도 6은 종래에 따른 위상반전마스크의 제조방법을 설명하기 위해 나타내보인 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 투명한 기판(100) 상에 위상반전막(110), 광차단막(120) 및 제1 레지스트막(130)을 순차적으로 형성한다. 위상반전막(110)은 몰리브데실리콘질화막으로 형성하고, 광차단막(120)은 크롬막으로 형성할 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1 레지스트막에 전자빔을 이용한 노광공정을 수행한 후, 현상하여 광차단막을 선택적으로 노출시키는 제1 레지스트 패턴(131)을 형성한다.
도 3을 참조하면, 제1 레지스트 패턴(도 2의 131)을 식각마스크로 사용한 식각공정을 수행하여 광차단막 패턴(121) 및 위상반전막 패턴(111)을 형성한 후, 제1 레지스트 패턴(131)을 제거한다.
도 4를 참조하면, 광차단막 패턴(121) 및 위상반전막 패턴(111)이 형성된 기판 상에 제2 레지스트막(140)을 형성한다.
도 5를 참조하면, 제2 레지스트막(도 4의 140)에 전자빔을 이용한 노광공정을 수행한 후, 현상하여 광차단막 패턴(121) 및 위상반전막 패턴(111)을 일부 노출시키는 제2 레지스트 패턴(141)을 형성한다.
도 6을 참조하면, 제2 레지스트 패턴(도 5의 141)에 의해 노출된 광차단막 패턴(121)을 제거하여 일부 위상반전막 패턴(11)이 노출되도록 한 후, 제2 레지스트 패턴을 제거한다. 그러면, 마스크기판 일부에는 위상반전막 패턴(121) 및 광차단막 패턴(111)이 형성되고, 마스크기판 일부에는 위상반전막 패턴(121)이 형성된다.
이처럼 위상반전마스크를 형성하기 위해서는 두 번에 걸친 노광 공정 및 현상 공정과, 두번에 걸친 식각공정이 수행되어야 한다. 그런데, 각각의 노광 공정, 현상 공정 및 식각공정을 수행하면서 노광 장비, 현상액, 식각 마진 부족 등 여러 가지 원인으로 인해 광차단막 패턴 및 위상반전막 패턴 프로파일에 미세한 변화가 일어나게 된다.
이러한 변화가 일어나는 원인으로는 레지스트 패턴 선폭의 변화 예컨대, 노광 과정에서 유발된 포깅 효과나 레지스트 패턴의 열화, 또는 현상과정에서 유발된 레지스트 패턴 선폭의 기울임 현상이나 푸팅 현상 등을 들 수 있다. 이와 같이 광차단막 및 위상반전막의 식각장벽츠으로 이용되는 레지스트 패턴의 선폭이 변화되면, 후속 식각되는 광차단막 패턴 및 위상반전막 패턴의 선폭도 변화될 수 있다.
게다가, 레지스트 패턴을 식각마스크로 광차단막 및 위상반전막에 대한 식각공정을 수행하는 경우, 광차단막을 식각한 후, 위상반전막 패턴을 식각하는 과정으로 이루어진다. 이때 광차단막을 식각하는 과정에서 유발되는 파티클 등에 의해 버티컬(vertical)한 위상반전막 패턴을 형성하기가 어렵다.
따라서, 각각의 공정과정을 수행하면서 원하는 임계치수보다 크거나 작은 선폭을 가진 불량 광차단막 패턴 및 불량 위상반전막 패턴이 형성되어 패턴 선폭의 균일도가 저하될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 패턴 선폭의 균일도를 향상시키고, 공정을 단순화시킬 수 있는 위상반전마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 미세 팁을 이용한 위 상반전마스크 형성방법은, 투명기판 상에 광차단막 및 위상반전막을 형성하는 단계; 및 상기 위상반전막 및 광차단막을 미세 팁으로 긁어서 상기 위상반전막 및 광차단막 일부를 제거하여 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴을 형성하는 단계 이후에, 상기 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 레지스트막을 형성하는 단계; 상기 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴 일부를 노출시키는 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 레지스트 패턴에 의해 노출된 광차단막 패턴을 식각하는 단계; 및 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 미세 팁을 이용해 위상반전막 및 광차단막을 직접적으로 패터닝하여 공정을 단순화시킬 수 있는 위상반전마스크 제조방법을 제시한다.
이에 따라, 미세 팁의 형상으로 위상반전막 및 광차단막이 패터닝되므로, 원하는 선폭을 가진 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴을 균일하게 형성하여 패턴 선폭 균일도를 향상시킬 수 있다. 또한, 공정을 단순화시켜 제조 시간을 절약하고 비용을 절감할 수 있다.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 미세 팁을 이용한 위상반전 마스크 형성방법을 설명하기 위해 나타내보인 단면도들이다.
도 7을 참조하면, 석영과 같은 투명한 기판(200) 상에 위상반전막(210) 및 광차단막(220)을 형성한다. 위상반전막(210)은 투과되는 광의 위상을 반전시킬 수 있는 물질 예컨대, 몰리브데실리콘질화막으로 형성할 수 있다. 광차단막(220)은 투과되는 광을 차단할 수 있는 물질 예컨대, 크롬막으로 형성할 수 있다.
도 8을 참조하면, 미세 팁(230)을 이용하여 광차단막 및 위상반전막을 직접적으로 긁어 광차단막 패턴(211) 및 위상반전막 패턴(221)을 형성한다. 구체적으로 미세 팁(230)에 물리적인 힘 예컨대, 구동부(231)를 이용해 설계된 회로 패턴의 레리아웃을 따라 미세 팁(230)을 이동시킨다. 그러면, 미세 팁(230)이 이동되는 경로를 따라, 광차단막 및 위상반전막이 긁어져 설계된 회로 패턴과 동일한 패턴을 갖는 광차단막 패턴(211) 및 위상반전막 패턴(221)이 형성된다.
이때, 사용되는 미세 팁(230)은 나노(nano) 정도 크기의 팁으로 이용할 수 있으며, 경우에 따라 원하는 패턴 프로파일을 얻기 위한 형태로 제작될 수 있다. 이러한 미세 팁의 형태에 따라 광차단막 및 위상반전막의 선폭이 결정되므로, 원하는 선폭을 가진 광차단막 패턴 및 위상반전막 패턴을 균일하게 형성할 수 있다.
이러한 미세 팁으로 광차단막 및 위상반전막을 긁어서 패터닝하므로, 레지스트 코팅, 노광공정, 현상공정 및 식각공정을 생략하여 공정을 단순화시킬 수 있다. 노광 및 현상공정이 생략됨에 따라, 노광 공정 및 현상 공정을 수행하면서 레지스트 패턴의 프로파일이 변하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 광차단막을 식각한 다음 위상반전막을 식각하는 과정이 생략되어 광차단막 식각 시 유발된 파티클 등에 의해 위상반전막 패턴의 선폭이 변화되는 것을 방지할 수 있다.
도 9를 참조하면, 위상반전막 패턴(211) 및 광차단막 패턴(222)이 형성된 투명한 기판(200) 상에 레지스트막을 형성한다. 레지스트막에 전자빔을 이용한 노광공정을 수행한 후, 현상하여 위상반전막 패턴(211) 및 광차단막 패턴(222)의 일부를 노출시키는 레지스트 패턴(241)을 형성한다. 레지스트 패턴(241)을 식각마스크로 사용하여 일부 노출된 광차단막 패턴(222)을 식각한다.
도 10을 참조하면, 레지스트 패턴(도 9의 241)을 선택적으로 제거한다. 그러면, 투명기판(200)의 일부 영역에서는 위상반전막 패턴(211)만 형성되고, 일부 영역에서는 광차단막 패턴(222) 및 위상반전막 패턴(211)이 형성된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 미세 팁을 이용한 위상반전마스크 제조방법에 따르면, 위상반전막 및 광차단막을 미세 팁을 이용해 직접적으로 긁어 패터닝한다. 게다가, 광차단막 및 위상반전막을 동시에 패터닝하여 버티컬한 광차단막 패턴 및 위상반전막 패턴을 형성할 수 있다.
따라서, 미세 팁의 형태로 위상반전막 및 광차단막이 패터닝되므로, 균일한 선폭을 가진 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 위상반전막 및 광차단막을 패터닝할때 수반된 레지스트 코팅, 노광 공정, 현상 공정 및 식 각공정을 생략하여 공정을 단순화하고, 공정시간을 단축할 수 있다.

Claims (2)

  1. 투명기판 상에 광차단막 및 위상반전막을 형성하는 단계; 및
    상기 위상반전막 및 광차단막을 미세 팁으로 긁어서 상기 위상반전막 및 광차단막 일부를 제거하여 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크의 위상반전마스크 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴을 형성하는 단계 이후에,
    상기 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 레지스트막을 형성하는 단계;
    상기 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 위상반전막 패턴 및 광차단막 패턴 일부를 노출시키는 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 레지스트 패턴에 의해 노출된 광차단막 패턴을 식각하는 단계; 및
    상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 하프톤 위상반전마스크의 제조방법.
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