KR101129024B1 - Method for fabricating in phase shift mask - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 투명기판 상에 위상반전막을 형성하는 단계와, 위상반전막 상에 광차단막 패턴을 형성하는 단계와, 위상반전막 및 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 비반전 패턴이 형성될 영역을 한정하는 레지스트막 패턴을 형성하는 단계와, 레지스트 패턴에 의해 노출된 영역의 위상반전막을 일정깊이로 식각하여 광원 파장(λ)의 1/2이 되는 두께를 갖는 비반전 패턴을 형성하는 단계와, 레지스트막을 제거하는 단계를 포함하는 위상반전마스크 제작방법을 제시한다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a phase reversal film on a transparent substrate; forming a light blocking film pattern on the phase reversal film; forming, on the transparent substrate on which the phase reversal film and the light blocking film pattern are formed, Forming a non-inverted pattern having a thickness that is 1/2 of the light source wavelength? By etching the phase reversal film of the region exposed by the resist pattern to a certain depth; , And removing the resist film.

투명기판, 비반전 패턴, 반전 패턴, 위상반전막 A transparent substrate, a non-inverted pattern, an inverted pattern,

Description

위상반전마스크의 제조방법{Method for fabricating in phase shift mask}[0001] The present invention relates to a method of fabricating a phase shift mask,

본 발명은 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 위상반전마스크 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask, and more particularly, to a method of manufacturing a phase shift mask.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 레지스트막 패턴 형성과, 이 레지스트막 패턴을 이용하여 식각 공정을 수행하여 미세패턴을 형성하는 기술이 반드시 요구된다. 또한 레지스트막에 대한 노광을 위해서는 투명기판 상에 소정의 패턴을 구현하여 포토마스크를 제작한 후에, 상기 포토마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하여야 한다. 최근 웨이퍼 상에 형성되는 패턴 크기가 점점 작아지면서 분해능을 향상시키기 위한 여러 가지 연구가 진행되고 있다. 그 방법 중의 하나로, 해상력이 높은 마스크 타입을 사용하는 방법이 있다. 일반적으로 메모리 반도체에서 어테뉴에이팅(attenuating) 마스크가 사용되고 있으며, 기술이 진보하면서 좀더 향상된 해상력을 얻기 위하여 얼터네이팅(alternating) 위상반전마스크가 사용되고 있다. In order to manufacture a semiconductor device, a technique for forming a resist film pattern and an etching process using the resist film pattern to form a fine pattern are indispensable. In addition, in order to expose a resist film, a photomask is fabricated by implementing a predetermined pattern on a transparent substrate, and then an exposure process is performed using the photomask. Recently, as the pattern size formed on the wafer is getting smaller, various studies are being conducted to improve the resolution. One of the methods is to use a high resolution mask type. In general, attenuating masks are used in memory semiconductors, and alternating phase inversion masks are being used in order to obtain improved resolution as the technology advances.

도 1 내지 도 3은 기존의 얼터네이팅(alternating) 위상반전마스크의 제작방 법을 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.FIGS. 1 to 3 are views illustrating a method of fabricating an existing alternating phase inversion mask.

도 1을 참조하면, 투명기판(100) 상에 광차단막(110)을 형성한다. 광차단막(110) 위에 레지스트막 패턴(121)을 형성한다.Referring to FIG. 1, a light blocking film 110 is formed on a transparent substrate 100. A resist film pattern 121 is formed on the light blocking film 110.

도 2를 참조하면, 레지스트막 패턴(도 1의 121)을 식각마스크로 광차단막을 식각하여 광차단막 패턴(111)을 형성한 후에, 레지스트막 패턴(도 1의 121)을 제거한다. 그러면, 투명기판(100) 상에 광차단막 패턴(111)이 형성되면서 투광 영역이 한정되는 바이너리(binary) 마스크가 형성된다. 광차단막 패턴(111)을 형성한 후에, 투명기판(100)의 투광 영역에 추가로 부분식각을 수행하여 위상 쉬프터(phase shifter)(130)를 형성한다. 그러면, 식각되지 않은 광투광 영역에 대해 180°의 위상차이를 주어 웨이퍼에 원하는 패턴이 형성되도록 하는 얼터네이팅(alternating) 위상반전마스크를 형성할 수 있다. Referring to FIG. 2, after the light shielding film pattern 111 is formed by etching the resist film pattern 121 (FIG. 1) with the etching mask, the resist film pattern 121 (FIG. Then, a light blocking film pattern 111 is formed on the transparent substrate 100, and a binary mask having a light transmitting region is formed. After the light blocking film pattern 111 is formed, a partial phase etching is further performed on the light transmitting region of the transparent substrate 100 to form a phase shifter 130. Then, an alternating phase inversion mask may be formed to provide a desired pattern on the wafer by giving a phase difference of 180 DEG to the untreated light transmitting region.

이와 같이, 얼터네이팅(alternating) 위상반전마스크는 180°의 위상 차이를 만들어 주기 위해 추가적으로 투명기판(100)의 투광 영역을 소정의 깊이로 식각하는데, 식각 깊이가 균일하지 못한 상태로 제작될 수 있다. 이에 따라, 180°위상 반전이 일어나는 패턴과 0°의 위상을 갖는 패턴들이 균일하지 못하여 투광 영역의 임계선폭(CD)이 차이가 나거나, 임계선폭(CD)이 작아지는 문제가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위하여 위상 쉬프터(도 2의 130)의 임계선폭을 더욱 크게 갖도록 제작한다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, 위상 쉬프터(도 2의 130)에 추가로 습식 식각을 수행하여 180°의 위상을 갖는 위상 쉬프터(140)을 형성하는 추가 공정이 필요하다. In this way, the alternating phase inversion mask further etches the light-transmitting region of the transparent substrate 100 to a predetermined depth in order to make a phase difference of 180 degrees, have. As a result, the pattern having the phase shift of 180 ° and the pattern having the phase of 0 ° are not uniform, which may result in a difference in the critical line width CD of the light-transmitting region or a problem that the critical line width CD becomes small. To solve this problem, the phase shifter (130 in FIG. 2) is fabricated to have a larger critical dimension. Therefore, as shown in FIG. 3, an additional process is required to further perform wet etching on the phase shifter (130 in FIG. 2) to form a phase shifter 140 having a phase of 180 degrees.

본 발명의 위상반전마스크 제조 방법은 투명기판 상에 위상반전막을 형성하는 단계; 상기 위상반전막 상에 광차단막 패턴을 형성하는 단계; 상기 위상반전막 및 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 비반전 패턴이 형성될 영역을 한정하는 레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 상기 레지스트 패턴에 의해 노출된 영역의 위상반전막을 일정깊이로 식각하여 광원 파장(λ)의 1/2이 되는 두께를 갖는 비반전 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 레지스트막을 제거하는 단계를 포함한다.A method for fabricating a phase shift mask of the present invention includes: forming a phase reversal film on a transparent substrate; Forming a light blocking film pattern on the phase reversal film; Forming a resist film pattern on the transparent substrate on which the phase reversal film and the light blocking film pattern are formed, the resist film pattern defining a region where a non-inverted pattern is to be formed; Etching the phase reversal film of the region exposed by the resist pattern to a predetermined depth to form a non-inverted pattern having a thickness that is 1/2 of the light source wavelength?; And removing the resist film.

상기 위상반전막은 MoSi, MoSiN 또는 MoSiON 중 어느 하나로 형성할 수 있다.The phase reversal film may be formed of any one of MoSi, MoSiN, and MoSiON.

상기 광차단막 패턴은 Cr 막으로 형성할 수 있다.The light-blocking film pattern may be formed of a Cr film.

본 발명에 따른, 다른 위상반전마스크 제조 방법은 투명기판 상에, 광원 파장(λ)의 1/2이 되는 두께를 갖는 위상반전막을 형성하는 단계; 상기 위상반전막 상에 광차단막 패턴을 형성하는 단계; 상기 위상반전막 및 광차단막 패턴이 형성된 투명기판 상에 비반전 영역을 한정하는 레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 상기 레지스트 패턴에 의해 노출된 상기 위상반전막을 식각하여 비반전 영역을 형성하는 단계; 및 상기 레지스트막을 제거하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for fabricating another phase inversion mask, comprising: forming a phase reversal film having a thickness of 1/2 of a light source wavelength? Forming a light blocking film pattern on the phase reversal film; Forming a resist film pattern defining a non-inversion region on the transparent substrate on which the phase reversal film and the light-blocking film pattern are formed; Etching the phase reversal film exposed by the resist pattern to form a non-inversion region; And removing the resist film.

상기 위상반전막은 MoSi, MoSiN 또는 MoSiON 중 어느 하나로 형성할 수 있다.The phase reversal film may be formed of any one of MoSi, MoSiN, and MoSiON.

상기 광차단막 패턴은 Cr 막으로 형성할 수 있다.The light-blocking film pattern may be formed of a Cr film.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 위상반전마스크를 제조하는 과정을 나타낸 단면도들이다. 4 to 7 are cross-sectional views illustrating a process of fabricating a phase shift mask according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 투명기판(200) 상에 위상반전막(210), 광차단막(220) 및 제1 레지스트막이 순차적으로 형성되어 있는 어테뉴에이팅(attenuating) 위상반전 블랭크마스크를 준비한다. 제1 레지스트막에 노광 및 현상 공정을 수행하여 광차단막 패턴이 형성될 영역을 한정하는 제1 레지스트막 패턴(231)을 형성한다. 위상반전막(210)은 몰리실리사이드(MoSi)막, 몰리실리나이트라이드(MoSiN)막 또는 몰리실리옥시나이트라이드(MoSiON)막 중 어느 하나로 형성할 수 있고, 광차단막(220)은 크롬(Cr)막으로 형성할 수 있다.4, an attenuating phase inversion blank mask in which a phase reversal film 210, a light blocking film 220, and a first resist film are sequentially formed on a transparent substrate 200 is prepared. The first resist film is exposed and developed to form a first resist film pattern 231 that defines a region where a light-shielding film pattern is to be formed. The phase reversal film 210 may be formed of any one of a MoSi film, a MoSiN film, and a MoSiON film. The light shielding film 220 may be formed of chromium (Cr) Film can be formed.

도 5를 참조하면, 제1 레지스트막 패턴(도 4의 231)을 식각마스크로 광차단막을 식각하여 광차단막 패턴(221)을 형성한다. 광차단막 패턴(221) 상에 형성된 제1 레지스트막 패턴을 제거한다.Referring to FIG. 5, a light blocking film pattern 221 is formed by etching a light blocking film using a first resist film pattern (231 in FIG. 4) using an etching mask. The first resist film pattern formed on the light-blocking film pattern 221 is removed.

도 6을 참조하면, 위상반전막(210) 및 광차단막 패턴(221)이 형성된 투명기판(200) 전면에 제2 레지스트막을 도포한다. 제2 레지스트막에 선택적으로 노광 및 현상 공정을 수행하여 비반전 패턴이 형성될 영역이 오픈되도록 제2 레지스트막 패턴(231)을 형성한다. 이때, 위상반전막(210) 중, 제2 레지스트막 패턴(231)에 의해 노출된 영역은 후속 공정에서 위상반전막(210)이 제거되어, 빛의 위상반전이 일어나지 않는 비반전 패턴이 형성되고, 제2 레지스트막 패턴(231)이 형성되어 있는 위상반전막(210)은 빛의 위상반전이 일어나는 영역이 된다.Referring to FIG. 6, a second resist film is coated on the entire surface of the transparent substrate 200 on which the phase reversal film 210 and the light-blocking film pattern 221 are formed. The second resist film pattern 231 is formed by selectively exposing and developing the second resist film to open the region where the non-inverted pattern is to be formed. At this time, the region of the phase reversal film 210 exposed by the second resist film pattern 231 is removed from the phase reversal film 210 in the subsequent process, so that a non-reversal pattern in which the phase inversion of light does not occur is formed The phase reversal film 210 on which the second resist film pattern 231 is formed becomes a region where the phase reversal of light occurs.

도 7을 참조하면, 노출된 위상반전막(210)에 식각 공정을 수행하여 비반전 패턴(211)를 형성한 후에, 제2 레지스트막 패턴을 제거한다. 그러면, 어테뉴에이팅(attenuating) 위상반전 블랭크마스크를 응용한 얼터네이팅(alternating) 위상반전 마스크가 제조된다. 광원이 투명 기판(200)을 통과할 때 비반전 패턴(211)의 유무에 따라서 빛의 위상에 차이가 생기게 되며, 비반전 패턴(211)을 통과한 빛은 위상반전막(210)과 위상차이를 갖게 된다. 이 경우, 비반전 패턴(211)을 투과한 빛은위상반전막(210)을 투과한 빛에 대해 180°의 위상을 가져야하므로 , 노광 시 사용되는 광원 파장(λ)의 1/2이 되는 두께를 갖도록 위상반전막(210)을 식각하여야 한다. 또는 초기부터 위상반전막(210)을 λ/2의 두께(230)로 형성하면, 180°의 위상반전을 갖게 되므로, 식각 깊이의 불균형을 해결할 수 있어 임계선폭(CD)의 균형이 유지될 수 있다. Referring to FIG. 7, after the non-inverted pattern 211 is formed by performing the etching process on the exposed phase reversal film 210, the second resist film pattern is removed. Then, an alternating phase inversion mask applying an attenuating phase inversion blank mask is fabricated. When the light source passes through the transparent substrate 200, there is a difference in the phase of light depending on the presence or absence of the non-inverted pattern 211. The light having passed through the non-inverted pattern 211 passes through the phase reversal film 210 and the phase difference . In this case, since the light transmitted through the non-inverted pattern 211 must have a phase of 180 degrees with respect to the light transmitted through the phase reversal film 210, the thickness of the non-inverted pattern 211 becomes 1/2 of the light source wavelength? The phase reversal film 210 must be etched so as to have a predetermined thickness. If the phase reversal film 210 is formed to have a thickness 230 of? / 2 from the beginning, the phase inversion is 180 degrees, so that the unbalance of the etching depth can be solved and the balance of the critical line width CD can be maintained have.

그리고, 위상반전막(210)을 투과하는 빛은 투명기판(200)을 투과하는 지역에 비하여 강도(intensity)가 낮아지므로, 임계선폭(CD)의 바이어스(bias)를 조절하여 비반전 패턴(221)의 크기를 키워주지 않아도 임계선폭(CD)을 균일하게 유지할 수 있다.Since the intensity of the light passing through the phase reversal film 210 is lower than that of the region through which the transparent substrate 200 is transmitted, the bias of the critical line width CD is controlled, The critical line width CD can be maintained uniformly.

도 8은 본 발명에 따라 제조된 위상반전 마스크의 빛의 강도(intensity) 프로파일을 나태낸 그래프이다. 8 is a graph showing the intensity profile of light of a phase inversion mask manufactured according to the present invention.

도시된 바와 같이, 비반전 패턴(도 7의 211)을 형성함으로써, 광원이 비반전 패턴(도 7의 211)이 형성된 투명기판(도 7의 200)을 통과하여 웨이퍼에 전사될 경우, 대등한 임계선폭(CD)의 미세패턴을 갖을 수 있다. 얼터네이팅(alternating) 위상반전마스크는 180°위상차가 발생된 부분, 즉 비반전 패턴(도 7의 211)의 두께가 λ/2로 일정하고, 투명기판에 빛이 투과하므로 위상반전막(210)을 투과하는 빛보다 강도(intensity)가 높아지게 된다. 따라서, 임계선폭(CD) 바이어스(bias)를 가하지 않아도 임계선폭(CD)이 보상되어 균일한 패턴 임계선폭(CD)를 얻을 수 있다. 또한 건식 식각 시 사이드 월(side wall)의 거칠기(roughness)를 줄이기 위하여 습식 식각을 추가적으로 수행하였을 경우에도, 0˚ 및 180˚의 위상을 갖는 패턴은 동일한 비율로 식각되므로 임계선폭(CD)의 균형(balancing)에는 영향을 주지 않을 수 있다. As shown, by forming the non-inverted pattern (211 in Fig. 7), when the light source is transferred to the wafer through the transparent substrate (200 in Fig. 7) where the non-inverted pattern And can have a fine pattern of critical line width (CD). Since the thickness of the non-inverted pattern (211 in FIG. 7) is constant at? / 2 and the light is transmitted through the transparent substrate, the phase reversal film 210 The intensity of the transmitted light is higher than that of the transmitted light. Therefore, even if a critical line width (CD) bias is not applied, the critical line width CD can be compensated to obtain a uniform pattern critical line width CD. In addition, even if wet etching is additionally performed to reduce the roughness of side walls in dry etching, patterns having phases of 0 ° and 180 ° are etched at the same ratio, so that the critical line width (CD) balance it may not affect balancing.

본 발명은 기존 어테뉴에이팅(attenuating) 위상반전마스크의 강도 균형(balancing)의 문제점을 해결할 수 있다. 180°의 위상차이를 갖는 패턴에 요구되던 임계선폭(CD) 바이어스(bias)를 설정하지 않고, 습식 식각을 수행하지 않아도 위상반전마스크 제작이 가능하다. 또한 어테뉴에이팅(attenuating) 위상반전 블랭크(blank) 마스크를 응용하여 메모리 40nm급 이하에서 요구되는 패턴의 디자인 목표치를 마스크상에 구현할 수 있다.The present invention solves the problem of the intensity balancing of existing attenuating phase inversion masks. It is possible to fabricate a phase inversion mask without performing a wet etching process without setting a threshold critical band (CD) bias required for a pattern having a phase difference of 180 degrees. In addition, by applying an attenuating phase inversion blank mask, a design target value of a pattern required for a memory of 40 nm or less can be realized on a mask.

도 1 내지 도 3은 종래의 얼터네이팅(alternating) 위상반전마스크의 제작방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.FIGS. 1 to 3 are views illustrating a method for fabricating a conventional alternating phase shift mask. Referring to FIG.

도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 반도체 소자의 위상반전마스크 제작방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.4 to 7 are views illustrating a method of fabricating a phase shift mask of a semiconductor device according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따라 제조된 위상반전 마스크의 빛의 강도(intensity) 프로파일을 나타낸 그래프이다. Figure 8 is a graph showing the intensity profile of light in a phase inversion mask fabricated in accordance with the present invention.

Claims (6)

투명기판 상에 위상반전막을 형성하는 단계;Forming a phase reversal film on the transparent substrate; 상기 위상반전막 상에 비반전 패턴이 형성될 제1 영역 및 위상반전 패턴이 형성될 제2 영역을 정의하는 광차단막 패턴을 형성하는 단계;Forming a light blocking film pattern on the phase reversal film to define a first region in which a non-inversion pattern is to be formed and a second region in which a phase inversion pattern is to be formed; 상기 광차단막 패턴 상에 상기 제2 영역은 차단하면서 상기 비반전 패턴이 형성될 제1 영역의 위상반전막을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성하는 단계;Forming a resist film pattern for selectively exposing the phase reversal film of the first region on which the non-inverted pattern is to be formed while blocking the second region on the light blocking film pattern; 상기 레지스트 패턴에 의해 노출된 제1 영역의 위상반전막을 일정깊이로 식각하여 노광시 사용되는 광원 파장(λ)의 1/2이 되는 두께를 가져 상기 제2 영역의 위상반전막을 투과하는 빛과 180°의 위상 차이를 갖는 비반전 패턴을 형성하는 단계; 및 The phase reversal film of the first region exposed by the resist pattern is etched to a predetermined depth to have a thickness that is 1/2 of the light source wavelength (?) Used in exposure, and the light passing through the phase reversal film of the second region and the 180 Forming a non-inverting pattern having a phase difference of? And 상기 레지스트막을 제거하는 단계를 포함하는 위상반전마스크 제작방법.And removing the resist film. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 2 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 위상반전막은 MoSi, MoSiN 또는 MoSiON 중 어느 하나로 형성하는 위상반전마스크 제작방법.Wherein the phase reversal film is formed of any one of MoSi, MoSiN, and MoSiON. 청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 3 has been abandoned due to the setting registration fee. 제1항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 광차단막 패턴은 Cr막으로 형성하는 위상반전마스크 제작방법.Wherein the light blocking film pattern is formed of a Cr film. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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KR19980015072A (en) * 1996-08-19 1998-05-25 김광호 Phase Inversion Mask and Manufacturing Method Thereof
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