KR0161593B1 - A photomask and a method of making the same - Google Patents

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KR0161593B1 KR1019950040558A KR19950040558A KR0161593B1 KR 0161593 B1 KR0161593 B1 KR 0161593B1 KR 1019950040558 A KR1019950040558 A KR 1019950040558A KR 19950040558 A KR19950040558 A KR 19950040558A KR 0161593 B1 KR0161593 B1 KR 0161593B1
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Abstract

본 발명은 반도체장치의 제조공정중 사진공정에 사용되는 포토마스크에 관한 것으로서, 그 구성은 투명한 석영기판(40)상에 위상비반전영역인 제1식각패턴(41)과 위상반전영역인 제2식각패턴(42)을 구비하고, 그리고 상기 제2식각패턴(42)은 식각되지 않은 기판면을 투과하는 빛의 위상에 대해서 (2n+1)π배의 위상을 갖고 빛이 투과되도록 한 식각깊이를 갖도록 형성된다. 상술한 위상반전마스크에 의하면, 위상비반전영역과 위상반전영역사이에서 빛이 상쇄하면서 간섭하는 영역이 넓어지게 되고 그리고 패턴간의 간격이 넓어지게 되는 효과를 갖는다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask used in a photolithography process in a manufacturing process of a semiconductor device, the configuration of which is a first etching pattern 41 and a phase inversion region, which are phase inversion regions, on a transparent quartz substrate 40. An etching pattern 42, and the second etching pattern 42 has a phase of (2n + 1) π times the phase of light passing through the unetched substrate surface and has an etch depth that allows light to pass therethrough. It is formed to have. According to the above-mentioned phase inversion mask, the area | region which interferes while light cancels between the phase inversion area | region and a phase inversion area | region becomes wide, and the space | interval between patterns becomes large.

Description

포토마스크 및 그의 제조방법Photomask and its manufacturing method

제1a도는 종래의 포토마스크의 일예로서 기판식각형 무크롬 마스크의 구조를 보여주고 있는 단면도.1A is a cross-sectional view showing the structure of a substrate-etched chromium-free mask as an example of a conventional photomask.

제1b도는 종래의 포토마스크의 다른예로서 하프론PSM(phase shift mask)의 구조를 보여주고 있는 단면도.Figure 1b is a cross-sectional view showing the structure of a half-lon PSM (phase shift mask) as another example of a conventional photomask.

제2a도 내지 제2d도는 제1a도의 기판식각형 무크롬 PSM을 사용하여 감광막패턴을 형성할 때, 상기 무크롬 PSM의 일부구조를 보여주는 확대단면도, 투과하는 노광원에 대한 위상프로파일(phase profile), 노광원의 세기(intensity) 및 노광된 감광막패턴의 프로파일을 각각 보여주고 있는 그래프.2A to 2D are enlarged cross-sectional views showing a partial structure of the chromium-free PSM when the photoresist pattern is formed using the substrate-etched chromium-free PSM of FIG. 1a, and a phase profile of a transmissive exposure source. , A graph showing the intensity of the exposure source and the profile of the exposed photoresist pattern, respectively.

제3a도 내지 제3d도는, 제1b도의 하프톤 PSM를 사용하여 감광막패턴을 형성할 때, 상기 PSM의 일부구조를 보여주는 확대단면도와, 투과하는 노광원에 대한 위상프로파일, 노광원의 세기 및 감광막패턴의 프로파일을 각각 보여주고 있는 그래프.3A to 3D are enlarged cross-sectional views showing a partial structure of the PSM when forming the photoresist pattern using the halftone PSM of FIG. 1B, a phase profile of a transmitting source, intensity of the exposure source, and photoresist Graph showing each profile's profile.

제4a도는 무패턴에 대응하여 기판표면에 미세한 폭이 반복적으로 형성된 요철부분을 갖는 종래의 기판식각형 무크롬 PSM의 구조를 보여주고 있는 단면도.FIG. 4A is a cross-sectional view showing the structure of a conventional substrate-etched chromium-free PSM having uneven portions repeatedly formed with minute widths on a substrate surface corresponding to a patternless pattern.

제4b도는 무패턴에 대응하여 기판상에 차광막이 형성된 종래의 림형(rim type) PSM의 구조를 보여주고 있는 단면도.4B is a cross-sectional view showing the structure of a conventional rim type PSM in which a light shielding film is formed on a substrate corresponding to a patternless pattern.

제5a도 내지 제5c도는, 제4a도의 기판식각형 무크롬 PSM을 사용하여 패턴을 형성할 경우, 그 PSM의 구조를 보여주는 단면도와, 투과하는 노광원에 대한 위상프로파일 및 노광원의 세기프로파일을 보여주는 그래프.5A to 5C are cross-sectional views showing the structure of the PSM when the pattern is formed using the substrate-etched chromium-free PSM of FIG. 4A, the phase profile of the transmissive exposure source, and the intensity profile of the exposure source. Showing graph.

제6도는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판식각형 무크롬 PSM의 구조를 보여주는 단면도.6 is a cross-sectional view showing the structure of a substrate-etched chromium-free PSM according to the first embodiment of the present invention.

제7도는 제6도의 PSM을 사용하여 노광할 경우 각 식각된 홈을 통하여 투과되는 빛의 손실상태를 설명하기 위한 부분적단면도.FIG. 7 is a partial cross-sectional view illustrating a loss state of light transmitted through each etched groove when exposed using the PSM of FIG. 6. FIG.

제8a도 내지 제8c도는, 제6도의 기판식각형 무크롬 PSM을 사용하여 패턴을 형성할 경우, 그 PSM의 구조를 보여주는 단면도와, 투과하는 노광원에 대한 위상프로파일 및 노광원의 세기프로파일을 보여주는 단면도.8A to 8C are cross-sectional views showing the structure of the PSM when the pattern is formed using the substrate-etched chromium-free PSM of FIG. 6, the phase profile of the light source to pass through, and the intensity profile of the light source. Section showing.

제9도는 본 발명의 제2실시예에 따른 기판식각형 무크롬 PSM의 구조를 보여주고 있는 단면도.9 is a cross-sectional view showing the structure of a substrate-etched chromium-free PSM according to a second embodiment of the present invention.

제10a도 내지 제10c도는 본 발명의 제3실시예에 따른 PSM의 구조를 보여주고 있는 단면도와, 그 PSM을 투과하는 노광원에 대한 위상프로파일 및 노광원의 세기프로파일을 보여주는 그래프.10A to 10C are cross-sectional views showing a structure of a PSM according to a third embodiment of the present invention, and a graph showing a phase profile and an intensity profile of an exposure source for an exposure source passing through the PSM.

제11a도와 제11b도는 제3실시예에 따른 PSM을 제조하는 공정을 보여주는 순차적인 제조공정도.11A and 11B are sequential manufacturing process diagrams illustrating a process of manufacturing a PSM according to a third embodiment.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

40 : 투명한 석영기판 41 : 식각부분40: transparent quartz substrate 41: etching part

42,42a : 위상반전부분42,42a: phase inversion part

본 발명은 반도체장치의 제조공정중 사진공정에 사용되는 포토마스크(a photomask)의 구조에 관한 것으로서, 구체적으로는 기판을 식각하여 빛의 위상을 반전시키지 않는 영역과 위상을 반전시키는 영역이 형성된 기판식각형 무크롬 위상반전마스크(a Cr-less phase mask of substrate etching type)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a photomask used in a photolithography process of a semiconductor device manufacturing process. More specifically, the substrate is formed by etching a substrate to form a region that does not invert the phase of light and a region that inverts the phase It relates to an etch-free chromium phase inversion mask (a Cr-less phase mask of substrate etching type).

반도체장치의 고집적화됨에 따라 미세패턴을 형성하기 위해서는 위상반전마스크(이하, PSM이라 칭함)의 사용이 불가피해지고 있다. 이러한 PSM은 크게 두가지 형태의 마스크로 구분된다. 하나는 제1a도에 도시되어 있는 바와 같이 투명한 석영기판(10a) 표면이 소정패턴(11a)갖도록 식각된 구조를 갖는 PSM(이하, 기판식각형 PSM이라 칭함)이고, 그리고 다른 하나는 제1b도에 도시되어 있는 바와 같이 차광막대신 반투과막(11b)의 패턴이 석영기판(10b)에 형성되어 있는 구조를 갖는 하프-톤(half-tone) PSM이다. 이 하프-톤 PSM이 반투과막(11b)을 통하여 빛이 투과되지만, 그 투과율은 약 5-20% 범위내이다 그리고 상기 반투과막(11b)을 통하여 투과된 빛은 입사되는 빛에 대해 180°의 위상반전을 갖는다. 이러한 반투과막(11b)을 하프-톤막이라 칭한다.As semiconductor devices are highly integrated, in order to form fine patterns, the use of a phase inversion mask (hereinafter referred to as PSM) is inevitable. Such PSMs are classified into two types of masks. One is a PSM having a structure etched such that the surface of the transparent quartz substrate 10a has a predetermined pattern 11a as shown in FIG. 1a (hereinafter referred to as substrate etched PSM), and the other is shown in FIG. 1b. As shown in Fig. 2, the half-tone PSM has a structure in which the semi-transmissive film 11b is formed on the quartz substrate 10b instead of the light shielding film. Although this half-tone PSM transmits light through the transflective film 11b, its transmittance is in the range of about 5-20% and the light transmitted through the transflective film 11b is 180 to the incident light. It has a phase inversion of °. This semi-transmissive film 11b is called a half-tone film.

상술한 두가지 유형의 PSM중에서 기판식각형 PSM은, 특히 기판식각형 무크롬(Cr-less) 마스크는, 패턴을 형성함에 있어서 상기 하프-톤 PSM 보다 더욱 우수한 효과를 갖는다. 즉, 상기 무크롬 기판식각형 마스크를 사용하면, 상기 하프-톤 PSM보다 더욱 우수한 패턴프로파일을 웨이퍼상에 형성시킬 수 있다.Of the two types of PSMs described above, substrate-etched PSMs, especially substrate-etched Cr-less masks, have a much better effect than the half-tone PSMs in forming patterns. That is, by using the chromium-free substrate etching mask, a pattern profile superior to the half-tone PSM can be formed on the wafer.

제2a도 내지 제2d도는, 제1a도의 무크롬 마스크를 사용하는 경우에, 상기 무크롬 마스크의 일부구조와, 투과하는 노광원에 대한 위상프로파일(phase profile), 노광원의 세기(intensity) 및 감광막패턴의 프로파일을 각각 보여주고 있는 그래프이다.2A to 2D show a partial structure of the chromium-free mask, the phase profile of the exposure source to pass through, the intensity of the exposure source, and the case where the chromium-free mask of FIG. 1a is used. This is a graph showing the profiles of the photoresist pattern.

종래의 기판식각형 무크롬 PSM(제1a도를 참조)은, 제2a도와 제2b도에 도시된 바와 같이, 빛이 0°의 위상을 갖고 투과되는 영역(볼록한 비식각부분)과, 180°으로 반전된 위상을 갖고 투과되는 영역(오목한 식각부분)으로 구분되는 마스크패턴(11a)을 갖는다.Conventional substrate-etched chromium-free PSMs (see FIG. 1a) are shown in FIG. 2a and FIG. 2b, where light is transmitted with a phase of 0 ° (convex non-etched portions) and 180 °. It has a mask pattern 11a which is divided into a region (concave etching part) having a phase inverted and transmitted.

이러한 마스크를 사용하여 웨이퍼상에 감광막패턴을 형성할 경우, 제2d도에 도시된 바와같이, 상기 두 영역 모두에 대응하여 기판(20a)상에 감광막패턴(21a)이 형성된다. 그러나, 하프-톤 PSM의 경우에는 180°로 반전된 영역(하프톤막)에 대응하여서는 감광막패턴이 형성되지 않는다.When the photoresist pattern is formed on the wafer using such a mask, the photoresist pattern 21a is formed on the substrate 20a corresponding to both regions as shown in FIG. 2D. However, in the case of the half-tone PSM, the photosensitive film pattern is not formed corresponding to the region (halftone film) inverted by 180 degrees.

이와같이, 상기 기판식각형 무크롬 PSM은 패턴을 형성하는데 있어서는 패턴과 패턴과의 경계면이 뚜렷하여 제2d도에 도시되어 있는 바와 같이 현재까지 개발된 PSM중에 가장 우수한 패턴프로파일이 구현될 수 있다. 그러나, 마스크의 경우에는 패턴간격을 조절하기가 어려운 문제점이 있었던 것이다.As described above, the substrate-etched chromium-free PSM has a distinct interface between the pattern and the pattern in forming the pattern, so that the best pattern profile of the PSM developed to date can be realized as shown in FIG. However, in the case of the mask it was difficult to adjust the pattern spacing.

다시 제2b도를 참고하면, 패턴과 패턴(즉, 마스크패턴에서의 오목부분과 볼록부분)사이의 간격은 양 패턴사이의 위상반전된 빛들이 사로 상쇄간섭에 의해서 소멸된 영역이다. 이와같이 상쇄간섭에 의해서 소멸된 영역이다. 이와같이 상쇄되어 소멸된 영역은 빛의 에너지가 제2c도에 도시되어 있는 바와같이 0으로 나타나기 때문에, 결국 노광되지 않는 영역과 같다. 즉 패턴간의 간격에서는 비반전영역(비식각부분)과 반전영역(기판식각부분)의 경계면을 투과한 빛의 에너지가 0으로 나타나게 된다. 그리고 이 간격의 폭(w=w1+w2=2w1)은 이론적으로 일정하다. 이는 양쪽의 두 패턴이 크건 작건 그 두 패턴의 간격은 영향을 받지 않기 때문이다. 따라서, 패턴간의 선폭을 관리하는 것이 어렵다.Referring back to Figure 2b, the spacing between the pattern and the pattern (i.e., the concave and convex portions in the mask pattern) is the region where the phase inverted lights between the two patterns disappear due to the destructive interference. In this way, it is an area that is extinguished by offset interference. This canceled and extinguished region is the same as the unexposed region because the energy of light appears as zero as shown in FIG. 2C. That is, in the interval between patterns, the energy of light passing through the interface between the non-inverted region (non-etched portion) and the inverted region (substrate etched portion) is represented by zero. And the width of this interval (w = w1 + w2 = 2w1) is theoretically constant. This is because the spacing between the two patterns is large or small on both sides. Therefore, it is difficult to manage the line width between patterns.

만일, 두 패턴이 멀리 떨어져 있는 경우, 그 패턴간의 사이에는 아무 패턴이 형성되지 않아야 하기 때문에, 빛이 차단되어야 한다. 그러나, 기판식각형 무크롬 PSM은 상술한 경우에 대해서 취약해지는 문제점도 있었다.If the two patterns are far apart, since no pattern should be formed between the patterns, the light should be blocked. However, the substrate-etched chromium-free PSM also has a problem of weakening in the above-described case.

제3a도 내지 제3d도는, 제1b도의 하프톤 PSM을 사용하는 경우에, 상기 PSM의 일부구조를 보여주는 단면도와, 투과하는 노광원에 대한 위상프로파일, 노광원의 세기 및 감광막패턴의 프로파일을 각각 보여주고 있는 그래프이다.3A to 3D are cross-sectional views showing a partial structure of the PSM in the case of using the halftone PSM of FIG. 1B, a phase profile for a light source that passes through, an intensity of the light source, and a profile of the photoresist pattern, respectively. This graph is shown.

종래의 하프톤 PSM(제1b도를 참조)은, 제3a도와 제3b도에 도시된 바와같이, 빛이 0°의 위상을 갖고 투과되는 영역과, 180°으로 반전된 위상을 갖고 투과되는 하프톤막(11b)으로 구분되는 마스크패턴을 갖는다.A conventional halftone PSM (see FIG. 1B) is a half-transmitted half having a phase of 0 ° and a phase inverted to 180 ° as shown in FIGS. 3A and 3B. It has a mask pattern divided by the tone film 11b.

이러한 하프톤 마스크를 사용하여 웨이퍼상에 감광막패턴을 형성할 경우, 제3d도에 도시된 바와같이, 상기 0°의 위상을 갖고 투과되는 영역에 대응하여 기판(20b)상에 감광막패턴(21b)이 형성된다. 그러나, 180°로 반전된 하프톤막(11b)에 대응하여서는 투과된 빛의 세기가 제3c도에 도시된 바와같이 상대적으로 작기 때문에 감광막패턴이 형성되지 않는다.When the photoresist pattern is formed on the wafer using the halftone mask, as illustrated in FIG. 3D, the photoresist pattern 21b is formed on the substrate 20b corresponding to the region having the phase of 0 ° and being transmitted. Is formed. However, in response to the halftone film 11b inverted by 180 °, the photosensitive film pattern is not formed because the intensity of transmitted light is relatively small as shown in FIG. 3C.

다시 제3b도를 참고하면, 패턴과 패턴 즉, 0°의 위상을 갖고 투과되는 영역과 180°로 반전된 하프톤막(11b) 사이의 간격에서는 위상반전된 빛들이 서로 상쇄간섭에 의해서 소멸되지만, 상기 하프톤막(11b)을 투과하는 빛의 세기는 상기 0°의 위상을 갖고 투과되는 영역보다 매우 작기 때문에, 그 빛의 세기가 약한 만큼 상기 간격이 더욱 좁아지게 된다.Referring back to FIG. 3b, at the interval between the pattern and the pattern, i.e., the region having a phase of 0 ° and the halftone film 11b inverted to 180 °, the phase inverted lights disappear due to mutual interference. Since the intensity of light passing through the halftone film 11b is much smaller than the region transmitted with the phase of 0 °, the interval becomes narrower as the intensity of light is weaker.

즉, 상기 0°의 위상을 갖고 투과되는 영역과 180°로 반전된 하프톤막(11b)의 경계면에 대해서, 제3d도에 도시된 바와같이, 상기 0°의 위상을 갖고 투과되는 영역에 대응하여 기판(20b)상에 형성된 감광막패턴(21b)의 간격(w1)은 넓지만, 상기 180°로 반전하여 투과되는 하프톤막(11b)에 대응하여서는 형성된 패턴간의 간격(w2)은 상기 w1보다 상대적으로 좁아서, 결국 패턴과 패턴간의 간격(w1+w2,w1w2)은 상대적으로 좁아지게 된다. 이와같이, 하프톤 PSM은 기판식각형 무크롬 PSM보다 패턴간의 간격을 용이하게 조절할 수 있는 이점이 있으나, 상술한 바와같이 양호한 프로파일을 갖는 미세패턴을 형성함에 있어서는 기판식각형 무크롬 PSM보다 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 반도체장치의 고집적화를 달성하기 위해서는 기판식각형 무크롬 PSM을 이용하는 것이 바람직하다.That is, as shown in FIG. 3d, the interface between the region transmitted through the phase of 0 ° and the halftone film 11b inverted to 180 ° corresponds to the region transmitted through the phase of 0 ° as shown in FIG. 3d. Although the distance w1 of the photosensitive film pattern 21b formed on the substrate 20b is wide, the distance w2 between patterns formed corresponding to the halftone film 11b transmitted by inverting to 180 ° is relatively larger than w1. As a result, the spacing (w1 + w2, w1w2) between the patterns becomes relatively narrow. As described above, the halftone PSM has an advantage of easily controlling the spacing between the patterns than the substrate-etched chromium-free PSM. However, as described above, the halftone PSM has a problem in that the halftone PSM is less than the substrate-etched chromium-free PSM. have. Therefore, in order to achieve high integration of the semiconductor device, it is preferable to use a substrate-etched chromium-free PSM.

게다가, 제2b도와 제3b도로부터 알 수 있듯이, 기판식각형 무크롬 PSM을 사용할 경우 하프톤 PSM을 사용하는 경우보다 패턴의 경계면에서 빛의 위상에 따른 적분값이 거의 0에 가까운 패턴영역이 더 넓게 형성될 수 있기 때문에, 패턴간의 중첩이 적어지게 되어서 근접효과(proximity effect)도 작아지게 되어, 결국 더욱 미세한 패턴이 형성될 수 있다.In addition, as can be seen from FIGS. 2b and 3b, when the substrate-etched chromium-free PSM is used, the pattern area closer to zero with the phase of integration at the interface of the pattern is closer than that of the halftone PSM. Since it can be formed widely, the overlap between the patterns is reduced, so that the proximity effect is also small, and thus a finer pattern can be formed.

이와같이, 미세패턴을 형성하는 데에는 기판식각형 무크롬 PSM이 여러 PSM중에서는 가장 우수한 효과를 갖고 있다는 것은 이미 이 기술분야에서는 잘 알려져 있으나, 그러한 기판식각형 무크롬 PSM을 사용하기에는 하기와 같은 문제점이 있다.As such, it is well known in the art that the substrate-etched chromium-free PSM has the most excellent effect among the various PSMs in forming the micropattern. have.

예를들어 기판식각형 무크롬 PSM을 사용하여 미세패턴을 형성할 경우에, 특히 패턴과 패턴간의 거리(space)를 조절하기가 어려운 문제점이 있었던 것이다.For example, in the case of forming a fine pattern using a substrate-etched chromium-free PSM, it is particularly difficult to control the space between the pattern and the pattern.

따라서, 최근들어 패턴들의 간격을 관리하기 위한 두가지의 마스크의 형성기술이 개발되었다. 하나는 기판표면에 미세한 요철부분을 형성하기 위해 기판을 미세한 간격으로 식각하여 마스크를 형성하는 기술이고, 그리고 다른 하나는 기판상에 차광막을 형성하여 마스크를 형성하는 기술이다. 후자의 기술에 의해서 형성된 마스크를 통상적으로 림형(rim type)PSM라 일컫는다.Therefore, recently, two mask formation techniques for managing the spacing of patterns have been developed. One is a technique of forming a mask by etching the substrate at minute intervals to form a minute uneven portion on the surface of the substrate, and the other is a technique of forming a mask by forming a light shielding film on the substrate. Masks formed by the latter technique are commonly referred to as rim type PSMs.

제4a도는 전자의 기술에 의해서 형성된 기판식각형 무크롬 PSM의 구조를 보여주고 있고, 그리고 제4b도는 후자의 기술에 의해서 형성된 림형 PSM의 구조를 보여주고 있다.FIG. 4a shows the structure of the substrate-etched chromium-free PSM formed by the former technique, and FIG. 4b shows the structure of the rim-type PSM formed by the latter technique.

제4a도와 제5a도 내지 제5c도에 도시되어 있는 바와같이, 기판(30a)의 표면에는 미세한 간격으로 반복적으로 식각된 요철부분(31a)을 갖는 PSM기판(제4a도 또는 제5a도를 참조)을 이용하여 감광막패턴을 형성할 때, 상기 기판(30a)상에 형성된 요철부분(31a)을 통하여는 빛이 충분히 투과되지 못하기 때문에(제5c도를 참조), 그 투과된 빛의 세기가 낮아지게 되어 감광막의 패턴이 형성되지 않는다. 즉, 상기 요철부분(31a)을 통해서 투과되는 빛의 세기가 매우 낮기 때문에, 그 요철부분에 대응해서는 감광막패턴이 형성되지 않는다. 이와같이 감광막패턴이 형성되지 않은 영역을 이하 무패턴이라 칭한다.As shown in FIGS. 4A and 5A to 5C, the surface of the substrate 30a has a PSM substrate (Fig. 4a or 5a) having uneven portions 31a repeatedly etched at minute intervals. When the photosensitive film pattern is formed by using the light emitting pattern, light is not sufficiently transmitted through the uneven portion 31a formed on the substrate 30a (see FIG. 5C). It becomes low and the pattern of the photosensitive film is not formed. That is, since the intensity of light transmitted through the uneven portion 31a is very low, the photosensitive film pattern is not formed corresponding to the uneven portion. Thus, the area | region in which the photosensitive film pattern is not formed is called a no pattern hereafter.

또한, 제4b도에 도시된 림형 PSM을 사용하여 감광막패턴을 형성할 경우에는, 기판(30b)의 표면에 패턴이 형성되지 않을 영역에 대응해서 차광막(31b)이 형성되어 있기 때문에, 상기 차광막(31b)에 의해서 빛이 차단되어 결국 차광막에 대응해서는 패턴이 형성되지 않게 된다.When the photosensitive film pattern is formed using the rim type PSM shown in FIG. 4B, the light shielding film 31b is formed on the surface of the substrate 30b so as to correspond to the area where the pattern is not to be formed. The light is blocked by 31b) so that no pattern is formed in correspondence to the light shielding film.

한편, 무패턴에 대응하는 미세한 요철패턴이 형성된 기판식각형 PSM을 사용하여 노광공정을 실행할 경우, 단파장의 빛을 노광원으로 사용하면 그 요철패턴의 간격이 더욱 미세하게 작아져야 한다.On the other hand, when the exposure process is performed using a substrate-etched PSM having a fine uneven pattern corresponding to the non-pattern, when the short wavelength of light is used as the exposure source, the gap between the uneven patterns should be made smaller.

일반적으로, 웨이퍼의 노광원으로 사용하는 빛은 G-라인(λ=483nm)에서 i-라인(λ=365nm), DUV(deep ultra-violet=KrF:λ=248nm)로 바뀌어 가고 있고, 향후에는 ArF 엑시머 레이저(eximer laser)(λ=193nm)가 이용될 전망이다. 그러므로, 상당히 미세하게 요철패턴을 형성해야만 하는 것이다.In general, light used as an exposure source of a wafer is changing from a G-line (λ = 483 nm) to an i-line (λ = 365 nm) and a DUV (deep ultra-violet = KrF: λ = 248 nm). ArF excimer laser (λ = 193 nm) is expected to be used. Therefore, the uneven pattern must be formed very finely.

그러나 포토마스크(위상반전마스크를 포함함)를 제조하는 데 사용되는 빛은 레이저나 전자광선(electron-beam)을 이용하여 제조된 포토마스크는 상술한 ArF 엑시머 레이저광선을 사용하여 제조된 포토마스크보다 웨이퍼 노광의 해상도가 떨어진다. 따라서, 노광에 사용되는 빛의 파장이 짧아지게 될 수록, 필연적으로 포토마스크에서의 요철패턴이 더욱 미세화되어야 하기 때문에 그 포토마스크의 제조가 더욱 어려워지게 되는 문제점을 야기한다.However, the light used to manufacture the photomask (including the phase inversion mask) is a photomask manufactured by using a laser or an electron-beam than the photomask manufactured using the ArF excimer laser beam described above. The resolution of wafer exposure is poor. Therefore, as the wavelength of light used for exposure becomes shorter, inevitably, the uneven pattern in the photomask must be further refined, which causes a problem of making the photomask more difficult.

이러한 문제점은 포토마스크의 설계에서부터 데이타처리, 용량, 노광, 현상 및 식각을 포함한 제조공정, 검사공정까지 어려워지게 하기 때문에, 적절한 반도체소자의 수율을 기대하기가 어렵다. 또한 그 제조원가가 상당히 증가되어서 실용화하기가 어러운 문제점이 있었던 것이다.Such a problem makes it difficult to design a photomask, to a manufacturing process including a data processing, a capacitance, an exposure, a development and an etching, and an inspection process, and thus it is difficult to expect a proper yield of a semiconductor device. In addition, the manufacturing cost has been significantly increased, it was a problem that it is difficult to put to practical use.

또한, 현재 실용화되고 있는 레이저 및 전자광선보다 짧은 단파장의 빛으로 포토마스크를 제조하는 방법으로서는 X-광선을 사용하는 방법이 있다. 이러한 방법은 렌즈계를 설계할 수가 없어서 웨이퍼와 1:1의 패턴크기를 구현하여야 하기 때문에, 포토마스크를 제조하기가 매우 어려운 문제점이 있다.In addition, there is a method of using X-rays as a method of manufacturing a photomask with shorter wavelengths of light shorter than lasers and electron beams currently in use. This method has a problem that it is very difficult to manufacture a photomask because the lens system can not be designed to implement a pattern size of 1: 1 with the wafer.

게다가, 차광막이 형성되어 있는 포토마스크는 차광효과가 우수하고 또한 미세한 요철패턴의 형성방법보다 제조가 용이하다는 장점은 있으나, 넓은 영역에 패턴이 없는 경우에만 이 차광막의 형성이 가능하고 그리고 미세한 간격의 패턴이 필요한 곳에서는 그 효과를 기대할 수 없는 문제점이 있다. 더우기, 차광막이 형성된 포토마스크를 사용할 경우에는, 노광공정에서 재차 정렬노광을 해야 하는 번거로움이 뒷따르는 문제점도 있었다.In addition, the photomask in which the light shielding film is formed has an advantage of excellent light shielding effect and easier manufacturing than a method of forming a fine concavo-convex pattern, but it is possible to form the light shielding film only when there is no pattern in a wide area, and Where a pattern is needed, there is a problem that the effect cannot be expected. Moreover, when using the photomask in which the light shielding film was formed, there was also a problem that the trouble of having to perform alignment exposure again in the exposure process was followed.

따라서, 본 발명의 목적은, 상술한 종래의 기판식각형 무크롬 PSM의 단점인 고집적패턴에서는 사용할 수 없다는 것을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 미세하지 않은 패턴이 구현되어 있어서 웨이퍼상에서는 미세한 감광막패턴들사이의 간격을 얻을 수 있는 기판식각형 무크롬 PSM을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is proposed to solve the problem that the above-described disadvantages of the conventional substrate-etched chromium-free PSM cannot be used in a highly integrated pattern. To provide a substrate-etched chromium-free PSM that can obtain a gap of.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일특징에 의하면, 투명한 석영기판(40)상에 식각되지 않은 위상비반전영역사이에 형성된 제1식각패턴(41)과 위상반전영역으로 형성된 제2식각패턴(42)을 구비한 포토마스크는, 상기 제2식각패턴(42)은 반복적으로 형성된 복수의 요철패턴을 구비하고, 각 요철패턴의 식각부분은 식각되지 않은 기판면을 투과하는 빛의 위상에 대해서 (2n+1)π배의 위상을 갖고 빛이 투과되도록 설정된 식각깊이를 갖는 것을 특징으로 한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, the first etching pattern 41 formed between the phase non-etched phase inversion region on the transparent quartz substrate 40 and the second etching pattern formed of the phase inversion region In the photomask having 42, the second etching pattern 42 includes a plurality of irregular patterns repeatedly formed, and the etching portions of each of the irregular patterns have a phase of light that passes through the unetched substrate surface. It has a phase of (2n + 1) π times and has an etching depth set to transmit light.

이 포토마스크에 있어서, 상기 제1식각패턴(41)의 각각의 패턴들사이에 있는 상기 식각되지 않은 위상비반전영역상에 차광막(43)이 형성되어 있다.In this photomask, a light shielding film 43 is formed on the non-etched phase non-etching region between the respective patterns of the first etching pattern 41.

이 포토마스크에 있어서, 상기 차광막(43)은 크롬막이다.In this photomask, the light shielding film 43 is a chrome film.

이 포토마스크에 있어서, 상기 각 요철패턴의 식각부분의 식각깊이는 상기 제1식각패턴(41)의 식각깊이보다 상대적으로 깊게 형성되어 있다.In this photomask, an etching depth of an etching portion of each of the uneven patterns is relatively deeper than that of the first etching pattern 41.

이 포토마스크에 있어서, 상기 제2식각패턴(42)은 각 패턴의 측벽이 상기 석영기판(40)면에 대해서 기울기를 갖고 형성되어 있다.In the photomask, sidewalls of the second etching patterns 42 are inclined with respect to the surface of the quartz substrate 40.

이 포토마스크에 있어서, 상기 기울기는 약 70° 내지 90° 범위내에서 설정되어 있다.In this photomask, the inclination is set within a range of about 70 ° to 90 °.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 투명한 석영기판(40)상에 위상비반전영역인 제1식각패턴(41)과 위상반전영역인 제2식각패턴(42)을 구비한 포토마스크의 제조방법은, 상기 제2식각패턴(42)을 제외하고 그리고 상기 제1식각패턴(41)상에만 감광막(45)을 도포하는 공정과; 상기 제2식각패넌(42)을 건식식각을 실행하여 상기 제1식각패턴(41)의 식각깊이보다 더 깊게 식각되게 하는 공정을 포함한다.According to another feature of the present invention, a method of manufacturing a photomask having a first etching pattern 41, which is a phase inversion region, and a second etching pattern 42, which is a phase inversion region, on a transparent quartz substrate 40, Applying a photoresist film (45) to only the first etching pattern (41) except for the second etching pattern (42); And etching the second etching pann 42 to be deeper than the etching depth of the first etching pattern 41 by performing dry etching.

이 방법에 있어서, 상기 제2식각패턴의 건식식각공정은 식각되지 않은 기판면을 투과하는 빛의 위상에 대해서 (2n+1)π배의 위상을 갖고 빛이 투과되도록 한 식각깊이를 가질 때까지 실행된다.In this method, the dry etching process of the second etching pattern has a phase of (2n + 1) π relative to the phase of light passing through the unetched substrate surface until the light has an etching depth to allow light to pass therethrough. Is executed.

이 방법에 있어서, 상기 건식식각공정에 의해서 상기 제2식각패턴의 각 패턴의 측벽이 기울기를 갖도록 형성된다.In this method, the sidewall of each pattern of the second etching pattern is formed to have a slope by the dry etching process.

이 방법에 있어서, 상기 건식식각공정은 CHF3또는 CF4의 가스를 O2가스를 혼합한 혼합가스를 에천트로 사용한다.In this method, the dry etching process uses a mixed gas obtained by mixing a gas of CHF 3 or CF 4 with O 2 gas as an etchant.

이 방법에 있어서, 상기 혼합가스의 혼합비율은 약 10:1 내지 4:1의 범위내에서 설정되어 있다.In this method, the mixing ratio of the mixed gas is set within the range of about 10: 1 to 4: 1.

이 방법에 있어서, 상기 건식식각공정은 약 150m Torr 이하의 저압과 약 400W 이상의 고전력의 조건하에서 실행된다.In this method, the dry etching process is performed under conditions of low pressure of about 150 m Torr or less and high power of about 400 W or more.

상술한 위상반전마스크에 의하면, 위상비반전영역과 위상반전영역사이에서 빛이 상쇄하면서 간섭하는 영역이 넓어지게 되어서 패턴간의 간격이 넓어지게 된다.According to the above-mentioned phase inversion mask, the area | region which interferes while light cancels between the phase inversion area | region and phase inversion area | region becomes large, and the space | interval between patterns becomes large.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 제6도 내지 제11도에 의거하여 설명한다.Best Mode for Carrying Out the Invention Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 6 to 11.

[실시예 1]Example 1

제6도를 참고하면, 본 발명의 신규한 포토마스크는 기판(40)의 표면에 형성된 식각부분(41) 및 웨이퍼상에 무패턴을 형성하기 위한 위상반전부분(42)을 갖는 마스크패턴을 구비하되, 상기 위상반전부분(42)은 복수의 미세한 반복패턴을 갖는 요철패턴으로 형성되어 있고 그리고 상기 식각부분(41)의 식각깊이보다 더욱 깊게 식각되어 있다. 상기 식각부분(41)들의 사이에는 식각되지 않은 부분으로서, 빛이 이 부분을 위상반전되지 않고 투과되는 위상비반전영역이다. 일반적으로 기판의 식각깊이가 깊을 수록 빛의 세기의 프로파일(an intensity profile of light)이 양호하지 않게 나타나는데, 그 이유는 제7도에 도시되어 있는 바와같이 기판(40)을 투과하는 빛이 손실되기 때문이다.Referring to FIG. 6, the novel photomask of the present invention includes a mask pattern having an etching portion 41 formed on the surface of the substrate 40 and a phase inversion portion 42 for forming a patternless pattern on the wafer. However, the phase inversion portion 42 is formed of a concave-convex pattern having a plurality of fine repeating patterns and is etched deeper than the etching depth of the etching portion 41. A portion which is not etched between the etching portions 41 is a phase non-inverting region through which light is transmitted without phase inversion. In general, the deeper the etching depth of the substrate, the poorer the an intensity profile of light appears, which is why the light passing through the substrate 40 is lost, as shown in FIG. Because.

즉, 제7도에서는 기판(40)에 형성된 여러 식각부분중 식각깊이가 더 큰 식각부분에서 빛이 손실되고 있는 것을 보여주고 있고, 그리고 위상반전부분(42)이 요철패턴중 하나의 식각부분을 예로서 보여주고 있다. 구체적으로, 기판(40)을 투과하는 빛이 공기중으로 출사 하면서 회절되고, 그리고 이 회절광중에 일부가 식각된 기판(40)의 측벽에서 반사 및 굴절된다. 이 때, 상술한 포토마스크를 투과하는 빛은 위상반전부분(42)에서 빛이 손실되는 관계로 인하여 제8b도와 제8c도에 도시된 바와같은 위상 및 세기의 프로파일을 갖게 된다.That is, FIG. 7 shows that light is lost in an etching portion having a larger etching depth among the various etching portions formed on the substrate 40, and the phase inversion portion 42 removes one etching portion of the uneven pattern. As an example. Specifically, light passing through the substrate 40 is diffracted as it is emitted into the air, and is reflected and refracted on the sidewall of the substrate 40 which is partially etched in the diffracted light. At this time, the light passing through the above-described photomask has a phase and intensity profile as shown in FIGS. 8B and 8C due to the loss of light in the phase inversion portion 42.

제8b도에 도시되어 있는 바와같이, 본 발명의 포토마스크를 투과하는 빛의 세기의 프로파일은 전체의 적분값은 변하지 않으나 전체적으로는 낮아지게 된다. 따라서, 식각부분(41)과 이에 인접하는 위상반전부분(42) 사이에서는 빛이 서로 상쇄하면서 간섭하는 영역이 넓어지게 되므로서 패턴간의 간격이 넓어지게 된다. 즉, 제8도에서 알 수 있는 바와 같이, 식각부분(41)과 이에 인접하는 위상반전부분(42)사이의 간격(w2 또는 w3)은 식각부분(41)들간이 간격(w1)보다 넓게 형성된다. 이와같이 위상반전부분의 식각깊이가 깊으면 빛의 회절 및 분산에 의해서 빛의 손실이 많게 되어 결국 패턴간격이 넓어지는 효과가 있다. 그 식각 깊이는 이 위상반전영역을 투과하는 빛이 비반전영역을 투과하는 빛과 180°(π)의 위상차를 갖도록 형성하면 된다. 즉, 상기 위상반전영역(42)을 투과하는 빛이 3π,5π,7π,… 와 같이, π의 홀수배의 위상을 갖고 투과될 수 있도록, 그 위상반전영역(42)의 식각깊이가 결정된다.As shown in FIG. 8B, the profile of the intensity of light passing through the photomask of the present invention is lowered as a whole although the integral value thereof does not change. Therefore, between the etching portion 41 and the phase inverting portion 42 adjacent to each other, the area where the light interferes with each other becomes wider, thereby increasing the distance between the patterns. That is, as can be seen in FIG. 8, the interval w2 or w3 between the etching portion 41 and the phase inversion portion 42 adjacent thereto is wider than the interval w1 between the etching portions 41. do. As such, if the etching depth of the phase inversion part is deep, the loss of light increases due to diffraction and dispersion of the light, and thus the pattern interval is widened. The etching depth may be formed such that light passing through the phase inversion region has a phase difference of 180 ° (π) with light passing through the non-inversion region. That is, the light passing through the phase inversion region 42 is 3π, 5π, 7π,... As such, the etching depth of the phase inversion region 42 is determined so that the phase can be transmitted with an odd multiple of pi.

또한, 상기 식각깊이는 통상적으로 기판의 재질에 따라 다르다. 가장 많이 사용되고 있는 석영(quartz)기판의 경우에는 노광원으로 사용되는 빛의 파장과 비슷한 깊이를 갖도록 식각부분을 형성하면 된다. 즉, i-라인에서 약 3650Å(365nm=0.365μm)의 깊이로 기판을 식각하면 된다(정확하게는 361mm).In addition, the etching depth is usually dependent on the material of the substrate. In the case of quartz substrates, which are most commonly used, etching portions may be formed to have a depth similar to the wavelength of light used as an exposure source. In other words, the substrate may be etched to a depth of about 3650 Å (365 nm = 0.365 μm) in the i-line (exactly 361 mm).

여기서, D는 식각깊이, λ는 사용광원파장, n은 기판의 굴절률, 그리고 nQZ=1.51이다.Where D is the etching depth,? Is the light source wavelength used, n is the refractive index of the substrate, and n QZ = 1.51.

따라서, 본 발명에 의한 포토마스크는 기판의 식각깊이에 대응하는 노광원의 파장의 정수배로 설정된 기판식각형 무크로 마스크이다.Accordingly, the photomask according to the present invention is a substrate etched micro mask set to an integer multiple of the wavelength of the exposure source corresponding to the etching depth of the substrate.

상술한 실시예에 따른 포토마스크를 사용하여 미세한 감광막패턴을 형성할 경우, 포토마스크의 위상반전영역의 식각깊이를 조절함에 따라 패턴과 패턴간의 간격을 효과적으로 조절할 수 있다.When the fine photoresist pattern is formed using the photomask according to the above-described embodiment, the gap between the pattern and the pattern can be effectively controlled by adjusting the etching depth of the phase inversion region of the photomask.

게다가, 본 발명에 의한 위상반전마스크는 미세하지 않은 마스크패턴을 구비하고 있지 않아도 웨이퍼상에는 미세한 패턴간격을 얻을 수 있기 때문에 고집적패턴에서도 효과적으로 사용할 수 있다.In addition, the phase inversion mask according to the present invention can be effectively used even in a highly integrated pattern, since a fine pattern interval can be obtained on the wafer even without a mask pattern that is not fine.

[실시예 2]Example 2

제9도를 참고하면, 실시예 2에 따른 포토마스크는 실시예 1에 따른 포토마스크의구조(제6도에 도시된 구조)에 차광막인 크롬막(43)이 상기 식각부분(41)사이의 영역, 즉 식각되지 않은 영역상에 형성되어 있는 것을 제외하고는 제6도의 구조와 동일하다. 제9도에 있어서, 제6도에 도시된 구성부품과 동일한 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기하고 그리고 그의 설명은 생략한다.Referring to FIG. 9, the photomask according to Embodiment 2 includes a chromium film 43, which is a light shielding film, between the etching portions 41 in the structure of the photomask according to Embodiment 1 (the structure shown in FIG. 6). The structure is the same as that of FIG. 6 except that it is formed on a region, that is, an unetched region. In FIG. 9, components having the same functions as those shown in FIG. 6 are given the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

구체적으로 이 실시예에서는, 상기 포토마스크는 기판(40)의 표면에 형성된 식각부분(41) 및 위상반전부분(42)을 구비하되, 상기 위상반전부분(42)은 복수의 식각부분으로 형성되어 있고 그리고 상기 식각부분(41)의 식각깊이보다 더욱 깊게 식각되어 있으며, 그리고 상기 식각부분(41)들의 사이에 있는 식각되지 않은 부분(위상비반전영역)상에 차광막(43)이 형성되어 있는 구조를 갖는다. 상기 차광막(43)은 크롬으로 형성되어 있다.Specifically, in this embodiment, the photomask includes an etching portion 41 and a phase inversion portion 42 formed on the surface of the substrate 40, the phase inversion portion 42 is formed of a plurality of etching portions And etched deeper than the etch depth of the etched portion 41, and the light shielding film 43 is formed on an unetched portion (phase inversion region) between the etched portions 41. Has The light shielding film 43 is made of chromium.

다시, 제9도를 참고하면, 기판(40)에 형성된 여러 식각부분중 식각깊이가 더 큰 식각부분에서 빛이 손실된다. 즉, 기판(40)을 투과하는 빛이 공기 중으로 출사하면서 회절되고, 그리고 이 회절광중에 일부가 식각된 기판(40)의 측벽에서 반사 및 굴절된다. 이 때, 그 위상반전영역을 투과하는 빛의 손실이 발생된다. 따라서, 위상비반전영역과 위상반전영역의 경계면에서 빛이 서로 상쇄 및 산겁하게 되는 영역이 넓어지게 된다. 그러므로 패턴간의 간격이 넓어지게 되는 효과를 기대할 수 있다.Referring back to FIG. 9, light is lost in an etching portion having a larger etching depth among various etching portions formed in the substrate 40. That is, light passing through the substrate 40 is diffracted as it exits into the air, and is reflected and refracted on the sidewall of the substrate 40 which is partially etched in the diffracted light. At this time, loss of light passing through the phase inversion region occurs. Therefore, the area where the light is canceled and aroused at the interface between the phase non-phase inversion area and the phase inversion area becomes wider. Therefore, the effect of widening the spacing between patterns can be expected.

[실시예 3]Example 3

제10a도를 참고하면, 실시예 3에 따른 포토마스크는 위상반전영역(42)의 각 요철패턴의 식각부분이 기울기를 갖고 형성되어 있는 것을 제외하고는 실시예 1에 따른 포토마스크(제6도를 참조)의 구조와 동일하다. 제10a도에 있어서, 제6도에 도시된 구성부품과 동일한 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기하고 그리고 그의 설명은 생략한다.Referring to FIG. 10A, the photomask according to Embodiment 3 is a photomask according to Embodiment 1 except that an etching portion of each uneven pattern of the phase inversion region 42 is formed with a slope. Is the same as the structure). In FIG. 10A, the same reference numerals are given to components having the same functions as the components shown in FIG. 6, and the description thereof is omitted.

이 실시예에서는, 상기 포토마스크는 기판(40)의 표면에 형성된 식각부분(41) 및 위상반전부분(42a)을 구비하되, 상기 위상반전부분(42a)은 복수의 요철패턴으로 형성되어 있고 그리고 각 요철패턴은 상기 식각부분(41)의 식각깊이보다 더욱 깊에 식각되어 있으며, 또한 상기 요철패턴은 그 표면에 대해서 소정각도를 경사진 기울기를 갖도록 식각되어 있다.In this embodiment, the photomask includes an etching portion 41 and a phase inversion portion 42a formed on the surface of the substrate 40, wherein the phase inversion portion 42a is formed of a plurality of uneven patterns. Each uneven pattern is etched deeper than the etch depth of the etched portion 41, and the uneven pattern is etched to have a slope inclined at a predetermined angle with respect to the surface thereof.

다시, 제10b도를 참고하면, 상기 포토마스크의 위상반전부분(42a)이 기울기를 갖는 복수의 홈(grooves:요철패턴)으로 형성되어 있기 때문에, 그 홈을 투과하면서 회절된 빛은 분산된다. 이와같이 분산된 빛은 인접한 패턴에 영향을 미치게 되어서(통상적으로는 상쇄간섭하게 된다), 결국 손실되는 빛도 많이 발생된다. 그 결과, 인접패턴과의 경계부분에서 발생되는 상쇄간섭이 상당히 넓은 범위에서 일어나게 된다. 그러므로, 인접하는 패턴과의 간격이 넓어지게 되는 것이다. 이는 상기 위상반전부분(42a)의 식각깊이가 깊을 수록(이곳을 투과하는 빛의 위상이 인접패턴과 180°로 반전되어 있다면), 상쇄간섭하는 범위가 그 만큼 넓어지게 되고, 그에 따라 패턴간의 간격도 넓어지는 것을 의미하는 것이다. 도면에서 미설명번호 44는 상기 마스크를 투과하는 빛을 집속하는 축소투영렌즈이다.Referring back to FIG. 10B, since the phase inversion portion 42a of the photomask is formed of a plurality of grooves (grooves) having an inclination, light diffracted while passing through the grooves is dispersed. This scattered light affects adjacent patterns (usually offsetting interference), resulting in much lost light. As a result, the offset interference generated at the boundary portion with the adjacent pattern occurs in a considerably wide range. Therefore, the distance from the adjacent pattern becomes wider. This means that the deeper the etching depth of the phase inversion part 42a (if the phase of the light passing through it is inverted by 180 ° with the adjacent pattern), the wider the range of offset interference becomes, and thus the gap between the patterns. Also means widening. In the drawing, reference numeral 44 denotes a reduction projection lens for focusing light passing through the mask.

한편, 제11a도와 제11b도를 참고하면, 이 실시예에 따른 포토마스크를 제조하는 방법은, 통상적인 기판식각형 위상반전마스크의 구조를 제조하는 종래의 방법에 포토마스크상에 위상반전영영역의 식각패턴을 더욱 식각하는 단계를 포함한다.Meanwhile, referring to FIGS. 11A and 11B, a method of manufacturing a photomask according to this embodiment is a phase inversion region on a photomask in a conventional method of manufacturing a structure of a conventional substrate etched phase inversion mask. Etching the etching pattern of the step further includes.

구체적으로는, 제11a도에 있어서, 감광막을 기판(40)상에 도포 및 현상하므로서, 통상적인 기판식각형 위상반전마스크의 위상반전부분(31a)만이 요픈되도록 하는 감광막패턴(45)을 형성한 다음, CHF3또는 CF4의 가스를 O2가스를 혼합한 혼합가스를 에천트(etchant)로 사용하는 건식식각공정을 실행한다. 이 때, 통상의 건식식각공정보다 저압(약 150m Torr 이하), 고전력(약 400W 이상)의 조건하에서 실행되고, 그리고 상기 혼합가스(CHF3또는 CF4의 가스:O2가스)의 혼합비율은 대략 10:1 내지 4:1까지의 범위내에서 결정된다.Specifically, in FIG. 11A, the photosensitive film is applied and developed on the substrate 40, whereby the photosensitive film pattern 45 is formed so that only the phase inversion portion 31a of the conventional substrate etch type phase shift mask is lean. Next, a dry etching process using a mixed gas obtained by mixing a gas of CHF 3 or CF 4 with O 2 gas is used as an etchant. At this time, it is carried out under conditions of low pressure (about 150 m Torr or less), high power (about 400 W or more), and the mixing ratio of the mixed gas (CHF 3 or CF 4 gas: O 2 gas) than the normal dry etching process. Determined in the range of approximately 10: 1 to 4: 1.

이와같이 건식식각을 실행하게 되면, 제11b도에 도시된 바와같이, 위상반전영역(42a)은 기울기를 갖는 식각패턴이 형성된다. 상기 기울기는 그 석영기판(40)의 표면에 대해서 약 70° 내지 90° 범위내에서 설정된다.When dry etching is performed in this way, as shown in FIG. 11B, an etching pattern having a slope is formed in the phase inversion region 42a. The inclination is set within a range of about 70 ° to 90 ° with respect to the surface of the quartz substrate 40.

상술한 바와같이, 이 실시예에서는 기울기를 갖는 식각패턴으로 이루어진 위상반전영역에 의해서 위상비반전영역가 위상반전영역사이에서 빛이 상쇄하면서 간섭하는 영역이 넓어지게 되고, 그에 따라 패턴간의 간격이 넓어지게 되는 효과가 나타난다.As described above, in this embodiment, the phase inversion region is composed of an etch pattern having a slope, so that the area where the phase inversion region interferes while light cancels between the phase inversion regions is widened, and thus, the spacing between patterns is widened. Effect.

또한, 본 발명에 의한 기울기를 갖는 위상반전패턴을 갖는 위상반전마스크는 미세하지 않은 마스크패턴을 구비하고 있지 않아도 웨이퍼상에는 더욱 미세한 패턴간격을 얻을 수 있기 때문에 고집적패턴을 구현하는 데 효과적으로 사용할 수 있다.In addition, the phase inversion mask having a phase inversion pattern having a slope according to the present invention can be effectively used to implement a high integration pattern because a finer pattern interval can be obtained on a wafer even without a mask pattern that is not fine.

더우기, 본 발명의 제조방법에 따라 형성된 위상반전마스크는 기판의 식각에 의해서 위상반전영역의 식각깊이와 식각형상을 조절할 수 있기 때문에, 미세패턴, 패턴의 간격, 또는 요철패턴을 갖는 미세한 마스크패턴을 형성하지 않고도 웨이퍼상에 미세한 패턴을 형성시킬 수 있다.Furthermore, since the phase inversion mask formed according to the manufacturing method of the present invention can control the etching depth and the etch shape of the phase inversion region by etching the substrate, it is possible to use a fine mask pattern having a fine pattern, a pattern interval, or an uneven pattern. It is possible to form a fine pattern on the wafer without forming.

Claims (11)

투명한 석영기판(40)상에 식각되지 않은 위상비반전영역사이에 형성된 제1식각패턴(41)과 위상반전영역으로 형성된 제2식각패턴(42)을 구비한 포토마스크에 있어서, 상기 제2식각패턴(42)은 반복적으로 형성된 복수의 요철패턴을 구비하고, 각 요철패턴의 식각부분은 식각되지 않은 기판면을 투과하는 빛의 위상에 대해서 (2n+1)π배의 위상을 갖고 빛이 투과되도록 설정된 식각깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 포토마스크.A photomask comprising a first etching pattern 41 formed between an unetched phase non-etching region on a transparent quartz substrate 40 and a second etching pattern 42 formed of a phase inversion region. The pattern 42 has a plurality of uneven patterns repeatedly formed, and the etched portion of each uneven pattern has a phase of (2n + 1) π times the phase of light passing through the unetched substrate surface and the light passes through A photomask having an etching depth set to be. 제1항에 있어서, 상기 제1식각패턴(41)의 각각의 패턴들 사이에 있는 상기 식각되지 않은 위상비반전영역상에 차광막(43)이 형성되어 있는것을 특징으로 하는 포토마스크.The photomask according to claim 1, wherein a light shielding film (43) is formed on said unetched phase non-etching region between said patterns of said first etching pattern (41). 제2항에 있어서, 상기 차광막(43)은 크롬막인 것을 특징으로 하는 포토마스크.The photomask of claim 2, wherein the light shielding film (43) is a chromium film. 제1항에 있어서, 상기 각 요철패턴의 식각부분의 식각깊이는 상기 제1식각패턴(41)의 식각깊이보다 상대적으로 깊게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.The photomask according to claim 1, wherein an etching depth of an etching portion of each of the uneven patterns is relatively deeper than that of the first etching pattern (41). 제1항에 있어서, 상기 제2식각패턴(42)은 각 패턴의 측벽이 상기 석영기판(40)면에 대해서 기울기를 갖고 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.The photomask according to claim 1, wherein the second etching pattern (42) has sidewalls formed with an inclination with respect to the surface of the quartz substrate (40). 제5항에 있어서, 상기 기울기는 70° 내지 90° 범위내에서 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 포토마스크.The photomask of claim 5, wherein the inclination is set within a range of 70 ° to 90 °. 투명한 석영기판(40)상에 위상비반전영역인 제1식각패턴(41)과 위상반전영역인 제2식각패턴(42)을 구비한 포토마스크의 제조방법에 있어서, 상기 석영기판(40)상에 감광막의 도포 및 현상에 의해 상기 제2식각패턴(42)만이 오픈되도록 하는 감광막패턴(45)을 형성하는 공정과; 상기 제2식각패턴(42)을 건식식각을 실행하여 제1식각패턴(41)의 식각깊이보다 더 깊게 식각되게 하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.In the method of manufacturing a photomask having a first etching pattern 41, which is a phase inversion region, and a second etching pattern 42, which is a phase inversion region, on a transparent quartz substrate 40, on the quartz substrate 40. Forming a photoresist pattern (45) for opening only the second etching pattern (42) by application and development of the photoresist layer on the substrate; And etching the second etching pattern (42) deeper than the etching depth of the first etching pattern (41) by performing dry etching. 제7항에 있어서, 상기 제2식각패턴의 건식식각공정은 식각되지 않은 기판면을 투과하는 빛의 위상에 대해서 (2n+1)π배의 위상을 갖고 빛이 투과되도록 한 식각깊이를 가질 때까지 실행되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.The method of claim 7, wherein the dry etching of the second etching pattern has a phase of (2n + 1) π times the phase of light passing through the unetched substrate surface and has an etching depth such that the light is transmitted. Method of manufacturing a photomask, characterized in that executed to. 제8항에 있어서, 상기 건식식각공정에 의해서 상기 제2식각패턴의 각 패턴의 측벽이 기울기를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.The method of claim 8, wherein the sidewalls of the patterns of the second etching pattern are inclined by the dry etching process. 제9항에 있어서, 상기 건식식각공정은 CHF3또는 CF4의 가스와 O2가스가 10:1 내지 4:1의 비율로 혼합된 혼합가스를 에천트로 사용하는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.The method of claim 9, wherein the dry etching process comprises using a mixed gas of a mixture of CHF 3 or CF 4 gas and O 2 gas in a ratio of 10: 1 to 4: 1 as an etchant. Way. 제10항에 있어서, 상기 건식식각공정은 150m Torr이하의 저압과 400W 이상의고전력의 조건하에서 실행되는 것을 특징으로 하는 포토마스크의 제조방법.The method of claim 10, wherein the dry etching process is performed under a condition of low pressure of 150 m Torr or less and high power of 400 W or more.
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US7387965B2 (en) 2003-07-08 2008-06-17 Samsung Electronics Co, Ltd. Reference pattern for creating a defect recognition level, method of fabricating the same and method of inspecting defects using the same

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