KR20100076310A - 위상 반전 마스크의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 석영 기판 상에 위상 반전막, 식각 정지막, 버퍼막, 하드 마스크막 및 제1 폭을 갖는 포토레지스트 패턴을 순차적으로 형성하는 단계, 포토레지스트 패턴에 따라 하드 마스크막 및 버퍼막을 순차적으로 식각하여 하드 마스크 패턴 및 버퍼패턴을 형성하기 위한 제1 식각 공정을 실시하는 단계, 제1 폭이 최종 형성할 패턴의 폭보다 넓은 경우, 하드 마스크 패턴의 폭을 제1 폭보다 좁은 제2 폭이 되도록 하기 위한 제2 식각 공정을 실시하는 단계, 제2 폭을 갖는 하드 마스크 패턴에 따라 버퍼패턴의 폭을 좁히기 위한 제3 식각 공정을 실시하는 단계, 제3 폭을 갖는 버퍼패턴에 따라 식각 정지막 및 위상 반전막을 순차적으로 식각하여 식각 정지 패턴 및 위상반전 패턴을 형성하기 위한 제4 식각 공정을 실시하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크의 제조방법으로 이루어진다.
위상 반전막, 위상반전 패턴, 노광, 현상, 패터닝

Description

위상 반전 마스크의 제조방법{Method of manufacturing phase shift mask}
본 발명은 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것으로, 특히 위상 반전 마스크의 선폭을 조절하기 위한 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 소자는 게이트 라인들 및 금속배선들과 같은 다수개의 패턴들로 이루어져 있다. 이러한 패턴들을 형성하기 위해서는 포토레지스트막에 노광(exposure) 및 현상(develop) 공정을 실시한 후, 포토레지스트 패턴에 따라 패터닝 공정을 실시한다.
반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 형성하고자 하는 패턴들의 선폭은 점차 좁아지고 있다. 패턴들의 선폭을 좁히기 위해서는 좁은 선폭의 포토레지스트 패턴을 형성해야 하는데, 이를 위해서는 노광 공정에 사용되는 마스크 패턴의 선폭을 조절해야 한다.
위상반전 마스크의 경우, 석영기판의 상부에 위상반전 패턴을 형성하여 사용한다. 위상반전 마스크도 노광 및 현상 공정을 실시한 후에, 패터닝 공정을 실시하 여 형성한다. 이때, 노광 공정의 한계 해상도로 인하여 원하는 선폭의 패턴을 형성하기가 점차 어려워지고 있다.
구체적으로 설명하면, 노광 공정 시 사용하는 광원은 편광을 사용하는데, 광원의 굴절에 따른 편광 특성으로 인해 원하는 선폭보다 더 넓은 선폭을 갖는 위상반전 마스크가 형성될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 위상반전 마스크가 원하는 선폭보다 넓게 형성되는 경우, 위상반전 마스크의 제조 공정 시 제1 식각 공정으로 하드 마스크 패턴을 형성한 후, 제2 식각 공정을 실시하여 하드 마스크 패턴의 선폭을 좁힐 수 있다. 이어서, 좁아진 하드 마스크 패턴에 따라 패터닝 공정을 실시하면 위상반전 마스크를 원하는 선폭의 패턴으로 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 제조방법은, 석영 기판 상에 위상 반전막, 식각 정지막, 버퍼막, 하드 마스크막 및 제1 폭을 갖는 포토레지스트 패턴을 순차적으로 형성한다. 포토레지스트 패턴에 따라 하드 마스크막 및 버퍼막을 순차적으로 식각하여 하드 마스크 패턴 및 버퍼패턴을 형성하기 위한 제1 식각 공정을 실시한다. 제1 폭이 최종 형성할 패턴의 폭보다 넓은 경우, 하드 마스크 패턴의 폭을 제1 폭보다 좁은 제2 폭이 되도록 하기 위한 제2 식각 공정을 실시한다. 제2 폭을 갖는 하드 마스크 패턴에 따라 버퍼패턴의 폭을 좁히기 위한 제3 식각 공정을 실시한다. 제3 폭을 갖는 버퍼패턴에 따라 식각 정지막 및 위상 반전막을 순차적으로 식각하여 식각 정지 패턴 및 위상반전 패턴을 형성하기 위한 제4 식각 공정을 실시하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크의 제조방법으로 이루어진다.
제1 내지 제4 식각 공정은 건식 식각 공정으로 실시하며, 제1 식각 공정은 하드 마스크막을 패터닝할 때에는 Cl이 함유된 가스를 사용하며, 버퍼막을 패터닝할 때에는 F가 함유된 가스를 사용하여 실시한다. 이때, F를 함유한 가스는 CF4 또는 SF6으로 사용한다.
제2 식각 공정은 등방성 건식 식각 공정으로 실시하며, 제2 식각 공정은 버퍼막보다 하드 마스크막에 대한 식각 속도가 더 빠른 식각 가스를 사용하여 실시한다.
제3 식각 공정은 하드 마스크 패턴보다 버퍼패턴에 대한 식각 속도가 더 빠른 조건으로 실시한다.
제1 식각 공정을 실시하는 단계 이후에, 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 더 포함한다.
제4 식각 공정을 실시하는 단계 이후에, 버퍼패턴 및 식각정지 패턴을 제거하는 단계를 더 포함한다.
위상 반전막은 SOG(spin on glass)막, 산화실리콘(SiO2) 또는 PMMA를 사용하여 형성하며, 식각 정지막은 크롬(chrome) 또는 크롬을 포함한 물질로 형성한다.
본 발명은, 위상반전 마스크가 원하는 선폭보다 넓게 형성되는 경우, 하드 마스크 패턴의 폭을 조절함으로써 원하는 선폭을 갖는 위상반전 마스크를 형성할 수 있다. 이에 따라, 반도체 소자에 포함되는 미세 패턴들을 원하는 선폭으로 형성 할 수 있으며, 이로 인해 반도체 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 위상반전 마스크용 석영기판(100)의 상부에 위상 반전막(102), 식각 정지막(104), 버퍼막(106), 하드 마스크막(108) 및 포토레지스트 패턴(110)을 순차적으로 형성한다. 위상 반전막(102)은 SOG(spin on glass)막, 산화실리콘(SiO2) 또는 PMMA를 사용하여 형성할 수 있다. 식각 정지막(104)은 크롬(chrome) 또는 크롬을 포함한 물질로 형성할 수 있다.
포토레지스트 패턴(110)은 노광(exposure) 및 현상(develop) 공정을 실시하여 형성할 수 있는데, 노광 장치의 한계 해상도에 의해 원하는 선폭으로 형성되지 않을 수가 있다. 예를 들면, 포토레지스트 패턴(110)의 선폭(W1)이 최종적으로 형성할 위상반적 마스크의 선폭(W2)보다 더 넓게 형성될 수가 있다.
도 1b를 참조하면, 포토레지스트 패턴(110)에 따라 하드 마스크막(도 1a의 108) 및 버퍼막(도 1a의 106)을 순차적으로 패터닝하는 제1 식각 공정을 실시하여 하드 마스크 패턴(108a) 및 버퍼패턴(106a)을 형성한다. 제1 식각 공정은 건식 식각 공정으로 실시하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제1 식각 공정은 하드 마스크막(도 1a의 108)을 패터닝할 때에는 Cl이 함유된 가스를 사용하며, 버퍼막(도 1a의 106)을 패터닝할 때에는 F가 함유된 가스(예컨대, CF4 또는 SF6)를 사용할 수 있다.
도 1c를 참조하면, 포토레지스트 패턴(도 1b의 110)을 제거한다. 이어서, 하드 마스크 패턴(108a)의 폭을 좁히기 위하여 제2 식각 공정을 실시한다. 제2 식각 공정은 건식 식각 공정으로 실시할 수 있으며, 등방성 건식 식각 공정으로 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 식각 공정은 버퍼막(도 1a의 106)보다 하드 마스크막(도 1a의 108)에 대한 식각 속도가 빠른 식각 가스를 사용하여 실시하는 것이 바람직하다. 제2 식각 공정은 식각 공정의 온도 및 시간을 조절하여 하드 마스크 패턴(108a)을 원하는 폭(W2)으로 좁힐 수 있다. 이때, 식각 가스에 따라 버퍼패턴(106a)의 일부도 함께 식각 될 수도 있다.
도 1d를 참조하면, 버퍼패턴(106a)의 폭이 좁아진 하드 마스크 패턴(108a)의 폭(W2)보다 넓게 잔류하는 경우, 제3 식각 공정을 더 실시하여 버퍼패턴(106a)의 폭을 좁힐 수 있다. 제3 식각 공정은 하드 마스크 패턴(108a)보다 버퍼패턴(106a)의 식각 속도가 더 빠른 조건으로 실시하는 것이 바람직하다.
상기의 제2 및 제3 식각 공정을 진행하는 동안, 식각 정지막(104)에 의해 위 상 반전막(102)은 노출되지 않는다.
도 1e를 참조하면, 하드 마스크 패턴(도 1d의 108a)에 따라 제4 식각 공정을 실시하여 식각정지 패턴(104a)을 형성한다. 제4 식각 공정은 건식 식각 공정으로 실시하는 것이 바람직하다. 제4 식각 공정을 진행하는 동안, 하드 마스크 패턴(도 1d의 108a)도 모두 제거될 수 있다.
도 1f를 참조하면, 식각 정지 패턴(도 1e의 106a)에 따라 제4 식각 공정을 계속 진행하여 위상반전 패턴(102a)을 형성한다. 이때, 버퍼패턴(도 1e의 106a)도 동시에 제거될 수 있다.
도 1g를 참조하면, 식각 정지 패턴(도 1f의 104a)을 제거한다.
이로써, 원하는 폭(W2)을 갖는 위상 반전 마스크를 형성할 수 있다.
후속 공정으로, 반도체 소자의 제조 공정 시 상기 제조방법에 따라 제조한 위상 반전 마스크를 사용하면 원하는 폭을 갖는 미세 패턴들을 형성할 수 있으므로, 반도체 소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 석영 기판 102 : 위상 반전막
102a : 위상반전 패턴 104 : 식각 정지막
104a : 식각 정지 패턴 106 : 버퍼막
106a : 버퍼패턴 108 : 하드 마스크막
108a : 하드 마스크 패턴 110 : 포토레지스트 패턴

Claims (11)

  1. 석영 기판 상에 위상 반전막, 식각 정지막, 버퍼막, 하드 마스크막 및 제1 폭을 갖는 포토레지스트 패턴을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트 패턴에 따라 상기 하드 마스크막 및 상기 버퍼막을 순차적으로 식각하여 하드 마스크 패턴 및 버퍼패턴을 형성하기 위한 제1 식각 공정을 실시하는 단계;
    상기 제1 폭이 최종 형성할 패턴의 폭보다 넓은 경우, 상기 하드 마스크 패턴의 폭을 상기 제1 폭보다 좁은 제2 폭이 되도록 하기 위한 제2 식각 공정을 실시하는 단계;
    상기 제2 폭을 갖는 상기 하드 마스크 패턴에 따라 상기 버퍼패턴의 폭을 좁히기 위한 제3 식각 공정을 실시하는 단계; 및
    상기 제3 폭을 갖는 상기 버퍼패턴에 따라 상기 식각 정지막 및 상기 위상 반전막을 순차적으로 식각하여 식각 정지 패턴 및 위상반전 패턴을 형성하기 위한 제4 식각 공정을 실시하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 식각 공정은 건식 식각 공정으로 실시하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 식각 공정은 상기 하드 마스크막을 패터닝할 때에는 Cl이 함유된 가스를 사용하며, 상기 버퍼막을 패터닝할 때에는 F가 함유된 가스를 사용하여 실시하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 F를 함유한 가스는 CF4 또는 SF6으로 사용하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 식각 공정은 등방성 건식 식각 공정으로 실시하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 식각 공정은 상기 버퍼막보다 상기 하드 마스크막에 대한 식각 속도가 더 빠른 식각 가스를 사용하여 실시하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 식각 공정은 상기 하드 마스크 패턴보다 상기 버퍼패턴에 대한 식 각 속도가 더 빠른 조건으로 실시하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 식각 공정을 실시하는 단계 이후에, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제4 식각 공정을 실시하는 단계 이후에, 상기 버퍼패턴 및 상기 식각정지 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 위상 반전막은 SOG(spin on glass)막, 산화실리콘(SiO2) 또는 PMMA를 사용하여 형성하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 식각 정지막은 크롬(chrome) 또는 크롬을 포함한 물질로 형성하는 위상 반전 마스크의 제조방법.
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KR20170107347A (ko) * 2016-03-14 2017-09-25 한국전자통신연구원 홀로그램 제조 방법

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