KR20060070967A - Phase reversal mask manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 위상반전 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명은 본 발명은 위상반전막 패턴이 형성된 투명기판 상에 제 1 감광막과 제 2 감광막을 도포하는 단계와, 상기 제 2 감광막 중 CD 이상 영역에 대응되는 소정 부분을 제거하는 단계와, 상기 제 2 감광막이 제거된 영역의 상기 제 1 감광막을 상기 위상 반전막 패턴의 표면이 노출될 때까지 제거하는 단계와, 상기 결과물을 전면 식각하여 상기 노출된 위상 반전막을 소정의 두께로 형성하는 단계를 포함하는 위상반전 마스크 제조 방법을 제공한다. The present invention relates to a method of manufacturing a phase inversion mask, and the present invention provides a method of coating a first photoresist film and a second photoresist film on a transparent substrate on which a phase inversion film pattern is formed, and in a CD abnormality region of the second photoresist film. Removing the corresponding predetermined portion, removing the first photoresist film in the region where the second photoresist film is removed, until the surface of the phase reversal film pattern is exposed, and etching the resultant to the entire surface. It provides a phase inversion mask manufacturing method comprising the step of forming a phase inversion film to a predetermined thickness.
감쇄형 위상반전 마스크, 위상반전막, 투광도(transmittance) Attenuated Phase Inversion Mask, Phase Inversion Film, Transmittance
Description
도1a 내지 도1h는 종래 기술에 따른 감쇄형 위상반전 마스크의 제조 방법을 순차적으로 보여주는 공정단면도이다.1A to 1H are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing the attenuation type phase shift mask according to the prior art.
도 2는 웨이퍼 상의 CD 이상을 보여주는 도면이다.2 shows CD anomalies on a wafer.
도3a 내지 도3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇄형 위상반전 마스크의 제조방법을 순차적으로 보여주는 공정단면도이다.3A to 3G are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing the attenuated phase inversion mask according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의해 제작된 위상반전 마스크를 이용한 노광시 발생하는 간섭효과를 보여주는 도면이다.
4 is a view showing an interference effect generated during exposure using a phase inversion mask manufactured by an embodiment of the present invention.
***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***** ***** Explanation of symbols for main parts of drawing *****
10 : 투명기판 12a: 위상반전막 패턴 10: transparent substrate 12a: phase inversion film pattern
14 : 제 1 감광막 16 : 제 2 감광막14 first photosensitive film 16 second photosensitive film
18 : 변성막
18: modified film
본 발명은 위상반전 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 수를 줄인 하프톤 타입 위상반전 마스크의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a phase inversion mask, and more particularly, to a method for manufacturing a halftone type phase inversion mask with a reduced number of steps.
일반적으로 반도체 소자 제조공정에서 많이 사용되는 사진석판(Photolithography) 공정은 반도체 소자를 만들고자 하는 모양으로 광을 투과시키는 부분과 광을 차단시키는 부분으로 나누어진 포토 마스크를 많이 사용하였다.In general, a photolithography process, which is widely used in a semiconductor device manufacturing process, uses a photomask divided into a part for transmitting light and a part for blocking light in a shape to make a semiconductor device.
즉, 일반 포토 마스크는 차광패턴과 투광패턴으로 구성되어 선택적인 노광을 할 수 있도록 되어 있다. 그러나 패턴밀도의 증가에 따라 광의 회절현상(Diffraction Phenomenon)이 발생하여 해상도 향상에 제한이 있었다. That is, the general photo mask is composed of a light shielding pattern and a light transmitting pattern to allow selective exposure. However, as the pattern density increases, diffraction phenomena (light diffraction phenomenon) occurs and there is a limit in improving the resolution.
그러므로, 위상반전 마스크(Phase Shifting Mask)를 이용하여 해상도를 증가시키는 공정이 다방면으로 연구되고 있다. 위상반전 마스크를 이용하는 기술은 빛을 그대로 투과시키는 투광영역과 빛을 180°반전시켜 투과시키는 위상반전영역을 조합하여 사용하는 기술로써 차광패턴과 투광영역 사이에서 해상도가 감소하는 것을 방지한 것이다. Therefore, a process of increasing the resolution using a phase shifting mask has been studied in various fields. The technique using a phase inversion mask is a technique using a combination of a light transmission region that transmits light as it is and a phase inversion region that transmits light by inverting 180 ° to prevent the resolution from being reduced between the light shielding pattern and the light transmission region.
이와 같은 위상반전 마스크는 레벤슨(Levenson)의 위상반전 마스크(AlternateType Phase Shift Mask)를 시작으로 니타야마(Nitayama) 등이 콘택홀의 해상한계를 향상시키기 위해 제안한 차광패턴과 위상천이층이 형성되는 림형(RIM Type)위상반전 마스크가 출현하였고, 최근에는 감쇄형 위상반전 마스크(Attenuated Phase Shift Mask) (다른 표현으로 하프톤(halfton)위상반전 마스크 또는 t 위상반전 마스크(t는 transmittance를 의미함)라고 불리기도함)가 개발되어 위상반전 마스크의 면적을 감소시켰다. These phase inversion masks are based on Levenson's Alternate Type Phase Shift Mask, and a rim type in which a light shielding pattern and a phase shift layer are formed by Nitayama et al. To improve the resolution limit of contact holes. (RIM Type) A phase inversion mask has emerged, and recently it is called an attenuated phase shift mask (in other words, a halftone phase inversion mask or t phase inversion mask (t means transmittance). Also developed to reduce the area of the phase inversion mask.
그리고, 이와 같은 마스크들은 마스크 제조기술의 발달로 광의 위상차를 응용한 변형 마스크들이 등장하여 광학 해상한계를 늘려 놓았다. In addition, such masks have been developed with the development of mask manufacturing technology, so that modified masks in which the phase difference of light is applied have increased the optical resolution limit.
이하에서 도 1a 내지 도 1g를 참조하여 종래 감쇄형 위상반전 마스크의 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a conventional attenuation type phase inversion mask will be described with reference to FIGS. 1A to 1G.
우선, 도 1a를 참조하면, 석영(Quartz)으로 이루어진 투명기판(10) 상에 MoSiN으로 이루어진 위상반전막(12) 및 Cr과 CrOx 등으로 형성된 차광막(14)을 순차적으로 형성한 다음 그 위에 제 1 감광막(16)을 코팅한다. First, referring to FIG. 1A, a phase inversion film 12 made of MoSiN and a
다음으로, 도 1b에서 도시한 바와 같이, 코팅된 제 1 감광막에 노광(E-beam writing) 및 현상(develop) 공정을 실시하여 광투과영역(A)의 소정 부분 (a)에 대응하는 차광막(14)을 노출시키는 제 1 감광막 패턴(16a)을 형성한다. 상기 제 1 감광막 패턴(16a)에 의해 광투과영역(A)과 광차단영역(B)이 정의된다.Next, as shown in FIG. 1B, an exposure (E-beam writing) and a development process are performed on the coated first photoresist to cover the light shielding film corresponding to the predetermined portion (a) of the light transmissive region A. A first photosensitive film pattern 16a exposing 14 is formed. The light transmitting region A and the light blocking region B are defined by the first photosensitive film pattern 16a.
이후, 도 1c를 참조하면, 상기 제 1 감광막 패턴(16a)을 식각마스크로 이용하여 노출된 차광막을 식각하여 차광막 패턴(14a)을 형성한다.Subsequently, referring to FIG. 1C, the exposed light shielding layer is etched using the first photoresist pattern 16a as an etch mask to form the light shielding pattern 14a.
그리고, 도 1d에서 도시한 바와 같이 상기 제 1 감광막 패턴(16a) 및 차광막 패턴(14a)을 식각마스크로 이용하여 노출된 위상반전막을 제거하여 위상반전막 패턴(12a)을 형성한다. 위상반전막이 제거된 부분에는 투명기판(10)이 노출되고, 이 곳을 통해 패턴 형성시 위상 반전되지 않은 광이 투과된다.As illustrated in FIG. 1D, the exposed phase shift layer is removed using the first photoresist layer pattern 16a and the light shield layer pattern 14a as an etch mask to form a phase shift layer pattern 12a. The
다음으로, 도 1e를 참조하면, 제 1 감광막패턴을 제거한다. 이때, 감광막 패턴의 박리는 산소 애슁(ashing)에 의한 건식식각이나 황산용액에 의한 습식식각으로 이루어진다. 감광막 패턴을 제거하는 이유는 차광막 및 위상반전막 식각시 발생 한 이물을 제거하기 위해서이다. Next, referring to FIG. 1E, the first photoresist pattern is removed. At this time, the photosensitive film pattern is peeled off by dry etching by oxygen ashing or wet etching by sulfuric acid solution. The reason why the photoresist pattern is removed is to remove foreign substances generated during the etching of the light shielding film and the phase inversion film.
그리고 나서, 도 1f에서 도시한 바와 같이, 위상반전막패턴(12a) 및 차광막 패턴(14a)이 형성되어 있는 결과물 전면에 다시 제 2 감광막(17)을 코팅한다. Then, as illustrated in FIG. 1F, the second
이후, 도 1g를 참고하면, 상기 공정에서 코팅된 제 2 감광막에 노광 및 현상 공정을 진행하여 광투과영역(A)의 감광막을 제거함으로써, 광차단영역의 차광막 패턴(14a) 상에 제 2 감광막 패턴(17a)을 형성한다. 이때, 상기 광투과영역(A)의 차광막 패턴(14a)은 노출된다.Subsequently, referring to FIG. 1G, a second photosensitive film is formed on the light blocking film pattern 14a of the light blocking area by removing the photosensitive film of the light transmitting area A by performing an exposure and developing process on the second photosensitive film coated in the above process. The pattern 17a is formed. In this case, the light blocking layer pattern 14a of the light transmitting region A is exposed.
다음으로, 도 1h를 참고하면 제 2 감광막 패턴(17a)을 식각마스크로 이용하여 광투과영역 상에 노출된 차광막 패턴을 제거한다. 이에 따라, 광투과영역 상에는 위상반전막 패턴(12a)이 남아 있는 위상반전영역과 위상반전막 패턴(12a)이 제거되고 투명기판(10)이 노출된 투광영역이 정의된다. 이때, 상기 위상반전영역을 통과하는 광과 투광영역을 통과하는 광은 위상이 180°로 반전되어 있으며, 두 광의 상쇄 간섭에 의해 해상력이 향상되어 웨이퍼 상에 양호한 패턴을 형성할 수 있게 된다.Next, referring to FIG. 1H, the light blocking layer pattern exposed on the light transmission region is removed using the second photoresist layer pattern 17a as an etching mask. Accordingly, a phase inversion region in which the phase inversion film pattern 12a remains and a phase in which the phase inversion film pattern 12a is removed and the
이후, 제 2 감광막 패턴(17a)을 제거하여 위상반전 마스크 제작 공정을 완료한다.Thereafter, the second photoresist film pattern 17a is removed to complete the phase inversion mask fabrication process.
그런데, 상술한 종래 기술에 따른 종래 감쇄형 위상반전 마스크를 사용하여 웨이퍼에 패턴을 구현할 때, 도 2에서 도시한 바와 같이 웨이퍼 상에 구현된 CD(Critical Dimension) 중 특정 영역(X)의 CD에 이상이 있는 경우, 이를 보정하기 위해서는 새로운 마스크를 제작해야하는 문제가 있다. However, when the pattern is implemented on the wafer using the conventional attenuation type phase inversion mask according to the above-described prior art, as shown in FIG. 2, the CD of a specific region X of the CD (Critical Dimension) implemented on the wafer is If there is a problem, in order to correct this problem, a new mask needs to be manufactured.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 위상반전막의 두께 조절을 통해 위상반전값(phase shinft) 및 투광도(transmittance)를 조절하여 마스크의 교체없이 웨이퍼 노광시 이상이 있는 CD를 보정할 수 있는 감쇄형 위상반전 마스크의 제작 방법을 제공하는데 목적이 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, the present invention by adjusting the thickness of the phase inversion film (phase shinft) and transmittance (transmittance) by adjusting the abnormality during wafer exposure without replacing the mask It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing attenuated phase inversion mask capable of correcting a CD.
상기한 목적 달성을 위해 본 발명은 위상반전막 패턴이 형성된 투명기판 상에 제 1 감광막과 제 2 감광막을 도포하는 단계와, 상기 제 2 감광막 중 CD 이상 영역에 대응되는 소정 부분을 제거하는 단계와, 상기 제 2 감광막이 제거된 영역의 상기 제 1 감광막을 상기 위상 반전막 패턴의 표면이 노출될 때까지 제거하는 단계와, 상기 결과물을 전면 식각하여 상기 노출된 위상 반전막을 소정의 두께로 형성하는 단계를 포함하는 위상반전 마스크 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes the steps of coating the first photosensitive film and the second photosensitive film on a transparent substrate on which a phase inversion film pattern is formed, and removing a predetermined portion of the second photosensitive film corresponding to the CD abnormality region; Removing the first photoresist layer in the region where the second photoresist layer has been removed until the surface of the phase reversal layer pattern is exposed, and etching the entire surface of the resultant to form the exposed phase reversal layer to a predetermined thickness. It provides a phase inversion mask manufacturing method comprising the step.
여기서, 상기 투명기판은 석영으로 형성하고, 상기 위상반전막은 MoSiN으로 형성하는 것을 특징으로 한다.The transparent substrate may be formed of quartz, and the phase inversion film may be formed of MoSiN.
또한, 상기 제 1 감광막은 상기 제 2 감광막 보다 강한 노광빔에 의해 노광되는 것을 특징으로 한다.The first photosensitive film may be exposed by an exposure beam stronger than the second photosensitive film.
그리고, 상기 제 1 감광막의 제거는 산소 에싱(ashing)에 의하는 것을 특징으로 하고, 상기 전면식각은 플로오린 플라즈마를 이용하는 것을 특징으로 한다.
The first photoresist layer may be removed by oxygen ashing, and the front surface etching may be performed by fluoroine plasma.
이하 도면에 따라 상기 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이를 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 이 실시예들을 벗어나 다양한 형태로 구현 가능하다. 한편, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving the same will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various forms beyond the embodiments. In addition, like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
도3a 내지 도3g는 본 발명의 일 실시예에 따른 감쇄형 위상반전 마스크의 제조방법을 순차적으로 보여주는 공정단면도이다. 이하에서, 설명되는 공정은 종래 기술에 의해 투명기판의 광투과영역 상에 위상반전층 패턴이 형성되어 있는 상태부터 시작된다. 3A to 3G are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing the attenuated phase inversion mask according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the process to be described starts from the state in which the phase inversion layer pattern is formed on the light transmitting region of the transparent substrate by the prior art.
우선, 도 3a를 참조하면, 위상반전막 패턴(12a)이 형성되어 있는 투명기판(10)의 전면에 강한 노광빔(E-beam)에서 사용되는 제 1 감광막(14)을 상기 위상반전막 패턴(12a)이 매몰될 때까지 도포(coating)한다. 여기서 상기 투명기판은 석영(Quartz)으로 이루어져 있고, 상기 위상반전막 패턴(12a)은 Cr과 CrOx 등으로 형성되어 있다.First, referring to FIG. 3A, the first
이후, 도 3b를 참조하면, 상기 제 1 감광막(14) 상에 낮은 노광빔(E-beam)에서 사용되는 제 2 감광막(16)을 도포한다. 3B, a second photosensitive film 16 used in a low exposure beam (E-beam) is coated on the first
다음으로, 도 3c를 참조하면, 웨이퍼 상의 이상이 있는 CD(Critical Dimension)에 대응하는 영역에 대해 낮은 노광빔으로 노광한다. 이때, 상기 제 2 감광막(16) 중 이상있는 CD에 대응하는 영역이 변성되어 변성막(18)이 형성된다. 이때, 낮은 노광빔을 사용하였으므로 높은 노광빔에서 변성되는 제 1 감광막(14)에는 영향이 없다.Next, referring to FIG. 3C, a low exposure beam is exposed to a region corresponding to an abnormal CD (Critical Dimension) on the wafer. At this time, a region corresponding to the abnormal CD in the second photosensitive film 16 is modified to form a modified film 18. At this time, since the low exposure beam is used, the first
그리고, 도 3d를 참조하면, 상기 노광 공정을 통해 변성된 변성막(18)을 현상(develop) 공정으로 제거한다.3D, the modified film 18 modified through the exposure process is removed by a development process.
이후, 도 3e를 참조하면, 변성막이 제거된 영역의 제 1 감광막(14)을 하부의 위상반전막 패턴(12a)의 표면이 노출될 때까지 제거한다. 이때, 제 1 감광막(14)의 제거에는 고온의 산소를 이용하여 기판에서 감광막을 제거할 때 사용하는 공정인 산소 에싱(O2 ashing) 공정이 사용된다.Subsequently, referring to FIG. 3E, the first
다음으로, 도 3f를 참조하면, CD의 이상있는 영역에 대응하는 마스크 상의 영역에서 위상반전막 패턴(12a)이 노출된 결과물에 건식 식각(dry etching) 공정을 진행한다. Next, referring to FIG. 3F, a dry etching process is performed on the resultant product of the phase inversion film pattern 12a exposed in the region on the mask corresponding to the abnormal region of the CD.
이때, 위상반전막 패턴(12a)의 식각률(etch rate)이 제 1 감광막(14) 및 제 2 감광막(16)의 식각률 보다 크므로, 상기 건식식각 공정을 이용하면 제 1 감광막(14) 및 제 2 감광막(16)에 영향을 주지 않고 상기 위상반전막 패턴(12a)의 두께만 조절할 수 있다. 이에 따라, 위상반전막 패턴(12a)의 두께에 따라 마스크의 해당 영역의 위상반전값(phase shift) 및 투광도(transmittance)가 변화된다. 이때, 상기 식각 공정에 의해 결정되는 위상반전막 패턴(12a)의 두께는 대응되는 CD의 이상 정도에 따라 결정된다.In this case, since the etch rate of the phase inversion film pattern 12a is greater than that of the first
따라서, 본 발명의 일 실시예에 의해 제작된 위상반전 마스크를 이용하여 웨이퍼에 대해 노광 공정을 진행하면 마스크 상에 형성된 위상반전막 패턴(12a)의 두 께 조절에 의해 대응되는 CD의 이상을 보정할 수 있게 된다. 이는 위상반전막 패턴(12a)의 두께에 따라 위상반전값(phase shift) 및 투광도(transmittance)가 변화되어 투과되는 광들의 간섭효과가 바뀌기 때문이다. Therefore, when the exposure process is performed on the wafer using the phase inversion mask manufactured according to an embodiment of the present invention, the abnormality of the corresponding CD is corrected by adjusting the thickness of the phase inversion film pattern 12a formed on the mask. You can do it. This is because the phase shift value and the transmittance change according to the thickness of the phase shift pattern 12a, thereby changing the interference effect of the transmitted light.
끝으로, 도 3g를 참조하면, 제 1 감광막(14) 및 제 2 감광막(16)을 제거하여 CD 이상이 있는 영역에 대응하는 투명기판 상의 영역(M)에 얇은 두께의 위상반전막이 형성된 본 발명의 일 실시예에 의한 위상반전 마스크의 제작을 완료한다.
Finally, referring to FIG. 3G, the first
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의해 제작된 위상반전 마스크를 이용한 노광시 발생하는 간섭효과를 보여주는 도면이다.4 is a view showing an interference effect generated during exposure using a phase inversion mask manufactured by an embodiment of the present invention.
도 4에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의해 제작된 위상반전 마스크는 투명기판 위에 형성된 위상반전막 패턴 중 CD 이상 영역에 대응되는 영역(M)에 형성된 위상반전막 패턴은 두께가 얇다. 이에 따라 위상반전막 패턴을 투과하는 위상반전 광의 세기(M1)가 커지게 된다. As shown in FIG. 4, the phase shift mask manufactured by the embodiment of the present invention has a thickness of the phase shift mask pattern formed in the region M corresponding to the CD abnormal region among the phase shift film patterns formed on the transparent substrate. thin. As a result, the intensity M1 of the phase inversion light passing through the phase inversion film pattern is increased.
그 결과, 투명기판을 투과하는 광과 위상반전막을 투과하는 광간의 간섭효과가 달라지는데, 위상반전막의 크기가 얇아진 영역(M)에서는 위상반전된 광의 세기(M1)가 커져 간섭 효과가 증대되어 간섭에 의해 생성된 광(M2)의 경우 확실하게 격리되어 있는 것을 관찰할 수 있다. As a result, the interference effect between the light passing through the transparent substrate and the light passing through the phase inversion film is different. In the region M where the size of the phase inversion film is thin, the intensity M1 of the phase inverted light is increased, thereby increasing the interference effect. It can be observed that the light M2 generated by this is reliably isolated.
이와 같이, 위상반전막의 두께에 따라 웨이퍼 노광시 마스크를 투과하는 광 간에 발생하는 간섭효과가 변하므로, 이를 이용하여 이상있는 CD를 보정할 수 있게 되는 것이다. As described above, since the interference effect generated between the light passing through the mask during wafer exposure is changed according to the thickness of the phase inversion film, it is possible to correct the abnormal CD using this.
본 발명에 의하면, 위상반전막의 두께 조절을 통해 위상반전값(phase shinft) 및 투광도(transmittance)를 조절하여 마스크의 교체없이 웨이퍼 노광시 이상이 있는 CD를 보정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by adjusting the thickness of the phase shift film, the phase shift value and the transmittance are adjusted to correct the abnormal CD during wafer exposure without replacing the mask.
또한, 마스크 교체없이 CD 일관성(uniformity)를 개선할 수 있어, 비용절감 및 개발 공정을 단축할 수 있는 효과도 있다.
In addition, CD consistency can be improved without mask replacement, thereby reducing costs and shortening the development process.
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|---|---|---|---|---|
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Legal Events
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Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20041221 |
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