KR960000178B1 - 위상반전 마스크 제작방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

위상반전 마스크 제작방법

제1도는 일반 마스크의 패턴 형성 원리 비교도.

제2도는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상반전 마스크 제조 공정 단면도.

제3도는 본 발명에 따라 형성된 위상반전 마스크 단면도.

제4도는 일반 마스크와 위상반전 마스크의 노광에너지 분포 비교도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 석영 기판 2 : 크롬막

3 : 감광막 4 : 반투과 영역

5 : 실리콘다이옥사이드막 10 : 일반 마스크 사용시의 노광에너지 분포

20 : 위상반전 마스크 사용시의 노광에너지 분포

본 발명은 반도체 소자의 제조공정중 마스크 패턴 형성방법에 관한 것으로, 특히 투과성 마스크의 내부에 위상반전 마스크를 형성하여 고해상도 미세패턴을 형성하는 위상반전 마스크 제작방법에 관한 것이다.

반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 이에 대응되는 사진식각 기술 또한 고도화 되어야만 한다. 특히 배선들을 연결하는 콘택홀의 경우 패턴의 크기가 작아짐에 따라 공정한계에 직면하게 된다.

종래의 마스크 패턴 형성을 위한 마스크는 석영 기판상에 빛투과 차단물질인 크롬을 도포한 다음, 감광액을 도포한 후 노광시켜 마스크 패턴을 형성하는 방법이다.

그러나 상기 종래 방법에 의한 마스크는 패턴의 크기가 작아질 수록 패턴을 형성할 수 있는 노광에너지 밀도가 떨어지기 때문에 패턴 모서리부분을 충분히 노광시켜 주지 못하여 패턴모서리 부분에서 해상도가 떨어지게 된다. 더욱이 낮은 노광에너지 밀도로써 패턴을 형성하기 위하여 강한 에너지를 사용할 경우 패턴 모서리 부분이 감광되어 현상되게 된다.

이를 첨부된 도면 제1도를 통하여 살펴보면, 예를들어 노광장치의 한계가 0.6 마이크로미터라 가정하면, 일반 마스크의 사용 한계도 마찬가지로 0.6 마이크로미터가 되어, 제1도(a)에 도시된 바와 같이 일반 마스크를 노광장비의 한계 이상에서 사용할 경우 실리콘 기판(1) 위의 감광제(3)가 선명하게 형성되어 패턴형성이 용이하게 된다.

그러나 제1도(b)와 같이 노광장비의 한계 이하에서 작업할 경우 감광막의 패턴모서리 부분이 제대로 형성되지 못하고 공정진행이 불가능하게 되는 문제점이 따랐다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 현재의 공정 한계를 극복하여 초미세패턴을 형성할 수 있는 위상반전 마스크 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 위상반전 마스크 제작방법은 석영 기판상에 빛투과 억제물질을 도포하는 제1단계, 상기 빛투과 억제물질 상부에 감광막을 도포한 다음 상기 빛투과 억제물질 소정부위의 두께 일부를 제거하는 제2단계, 전체구조 상부에 위상반전물질을 도포하는 제3단계 및, 다시 감광막을 형성한 다음 소정부위를 식각하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 제2도 내지 제4도를 참조하여 본 발명을 상술하면 다음과 같다.

우선, 도면 제3도는 위상반전 마스크 제조공정 단면도로서, 제2도(a)는 석영 기판(1)상에 빛투과 억제 물질인 크롬(2)을 도포한 단면도이다.

제2도(b)는 상기 크롬막(2) 상부에 감광막(3)을 도포한 다음 식각하여 상기 크롬막(2)을 소정부위 제거한 단면도이다. 이때, 상기 크롬막(2)이 제거된 부위는 빛이 어느 정도 투과되는 반투과 영역(4)이 된다.

제2도(c)는 전체구조 상부에 위상반전물질로 굴절률이 1.45, 파장이 365 나노미터(nm)인 실리콘다이옥사이드막(5)을 3500 내지 5000Å 두께로 형성한 단면도이다. 이렇게 위상반전물질을 형성함으로써 위상이 180도 바뀌게 하여 패턴모서리에서의 저노광에너지 분포 특성을 개선할 수 있어 강한 에너지로 노광하여도 패턴모서리 부분이 감광되는 일이 없어 상의 대비를 향상시켜 공정마진을 증가시킨다. 여기서, 위상반전물질은 굴절률이 1.4 내지 1.6이고, 투과율이 90퍼센트인 물질이면 가능한데, 이러한 물질로는 순수석영, 에스오지(SOG; Spin on Glass : 이하 SOG라 칭함), 실리콘다이옥사이드 등이 있다.

제2도(d)는 다시 감광막93)을 형성한 다음 소정부위를 식각하여 마스크패턴을 형성한 단면도이다.

제3도는 상기와 같은 공정절차에 의해 형성된 위상반전 마스크의 단면도이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 위상반전 마스크는 일반 마스크와 위상반전 마스크의 노광에너지 분포 비교도인 제4도에서 알 수 있는 바와 같이, 이때 제4도(a)는 촛점이 0(zero)일때, 제4도(b)는 촛점이 0.8일때의 노광에너지 분포를 나타내며, 도면부호 10은 일반 마스크 사용시의 노광에너지 분포를, 20은 위상반전 마스크 사용시의 노광에너지 분포를 각각 나타내는데, 일반 마스크 보다 최대 노광에너지는 작지만 상(image)의 대비(contrast)가 우수하며 촛점(focus)변화에 따라 마스크 모서리에서 크게 변하지 않으므로 촛점조정 여유도(depth of focus margin)가 커진다.

또한 위상반전 마스크의 패턴 모서리 부분이 위상반전 효과로 인해 노광에너지가 0으로 떨어짐으로써 결과적으로 패턴형성이 용이할 뿐 아니라, 노광장치에서 에너지를 증가시켜 해상도가 더욱 높아진다. 따라서 공정의 특별한 변화없이 공정여유도를 기존 공정의 두배 이상 확보할 수 있고, 0.35 마이크로미터 이하의 초미세 패턴을 형성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 반도체 소자의 제조공정중 마스크 패턴 형성시 사용되는 위상반전 마스크 제작방법에 있어서, 석영기판(1)상에 빛투과 억제물질(2)을 도포하는 제1단계, 상기 빛투과 억제물질(2) 상부에 감광막(3)을 도포한 다음 상기 빛투과 억제물질(2) 소정부위의 두께 일부를 제거하는 제2단계, 전체구조 상부에 위상반전물질(5)을 도포하는 제3단계 및, 다시 감광막(3)을 형성한 다음 소정부위를 식각하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제작방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2단계의 위상반전물질(5)은 굴절률이 1.4 내지 1.6, 투과율이 90퍼센트인 물질인 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제작방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 위상반전물질(5)이 순수석영, 에스오지(SOG : Spin on Glass : 이하 SOG라 칭함), 실리콘다이옥사이드 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제작방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제3단계의 위상반전물질(5)의 형성 두께가 3500 내지 5000Å인 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크 제작방법.