KR100190115B1

KR100190115B1 - Phase shift mask ans fabrication method therefor

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Publication number: KR100190115B1
Application number: KR1019970000531A
Authority: KR
Inventors: 차동호; 문성용
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-01-10
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1999-06-01
Also published as: KR19980065508A

Abstract

위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법에 관하여 개시한다. 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크는 표면에 홈이 형성된 제1 영역과 홈이 형성되지 않은 제2 영역으로 구분되는 투명 기판; 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 교번하여 각각 동일한 면적으로 노출시키는 복수개의 개구부들을 갖으면서 상기 투명 기판 상에 형성된 하프 톤 물질층 패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 홈이 형성된 위상 시프트 영역과 홈이 형성되지 않은 비(非) 위상 시프트 영역의 면적을 서로 달리 하지 않고도 상기 위상 시프트 영역과 상기 비 위상 시프트 영역을 투과한 광의 강도를 동일하게 할 수 있다. 따라서, 동일한 폭을 갖는 라인 패턴(line pattern)/스페이서의 연속 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.A phase shift mask and a manufacturing method thereof are disclosed. A phase shift mask according to the present invention comprises: a transparent substrate divided into a first region in which grooves are formed on a surface and a second region in which grooves are not formed; And a halftone material layer pattern formed on the transparent substrate while having a plurality of openings each of which alternately exposes the first area and the second area to the same area. According to the present invention, the intensity of light transmitted through the phase shift region and the non-phase shift region can be made the same without changing the areas of the grooved phase shift region and the non-groove non-phase shift region. Can be. Accordingly, it is possible to easily form a continuous pattern of line patterns / spacers having the same width.

Description

Phase shift mask and its manufacturing method

본 발명은 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 하프 톤(half tone) 물질이 적용된 레벤손형 위상 시프트 마스크(Levenson type phase shift mask) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phase shift mask and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a Levenson type phase shift mask to which a half tone material is applied and a method of manufacturing the same.

반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라 패턴의 임계 치수(critical demension)를 감소시킬 수 있는 미세 패턴 형성 기술이 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 전자빔, 이온빔, 또는 X선을 이용한 노광법, 광원의 회절광을 이용한 변형 조명 방법, 및 개량된 감광막 처리 방법 등을 이용한 미세 패턴 형성 기술이 제시되고 있다. 그러나, 상술한 새로운 방법들을 이용한 미세 패턴 형성 기술은 반도체 장치의 제조 단가를 크게 상승시킬 뿐만 아니라 기존 장비의 많은 변형을 필요로 한다는 단점을 갖고 있다.As the degree of integration of semiconductor devices increases, there is a need for a fine pattern formation technique capable of reducing the critical demension of the pattern. In response to this demand, fine pattern formation techniques using an exposure method using an electron beam, an ion beam, or X-rays, a modified illumination method using diffracted light of a light source, and an improved photosensitive film treatment method have been proposed. However, the fine pattern forming technique using the new methods described above has a disadvantage of not only significantly increasing the manufacturing cost of the semiconductor device but also requiring many modifications of existing equipment.

따라서, 단순히 종래의 투과형 포토 마스크(transparent photo mask)의 구조만을 변경함으로써 현재 거의 한계에 이른 노광 시스템의 획기적 개선 없이도 패턴의 임계폭(critical demsion)을 감소시킬 수 있는 위상 시프트 마스크(phase shift mask, PSM)를 이용한 사진 공정에 대한 관심이 증대되고 있다.Thus, by changing only the structure of a conventional transparent photo mask, a phase shift mask, which can reduce the critical demsion of the pattern without significant improvement of the exposure system that is currently near limiting, There is a growing interest in photographic processes using PSM.

위상 시프트 마스크는 종래의 투과형 포토 마스크와는 달리 위상 시프터(phase shifter)를 구비한 마스크를 말한다. 이러한 위상 시프트 마스크를 사용하여 패턴을 형성하는 방법은 위상 시프터가 있는 부분과 없는 부분을 투과한 광이 위상차를 갖도록하여 상쇄 간섭시키는 원리에 기초를 둔다.The phase shift mask refers to a mask having a phase shifter, unlike a conventional transmissive photo mask. The method of forming a pattern using such a phase shift mask is based on the principle of canceling interference by allowing light transmitted through portions with and without phase shifters to have a phase difference.

위상 시프터가 있는 부분과 없는 부분을 투과한 광이 서로 위상차를 갖게되는 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다. 위상 시프터에 입사되는 광의 파장을 λ₁이라 할 때, 위상 시프터 내에서의 파장(λ₂)은 λ₁/ n 으로 나타낼 수 있다. 여기서 n은 위상 시프터의 굴절율을 나타낸다. 따라서, 위상 시프터 내에서는 파장이 짧아지게 되어 위상 시프터를 투과한 광과 투과하지 않은 광 사이에 위상차가 발생하게 된다. 이 때의 위상차는 아래의 수학식 1로 나타낼 수 있다.The principle that light transmitted through a portion with and without a phase shifter has a phase difference with each other is as follows. When the wavelength of light incident on the phase shifter is λ ₁ , the wavelength λ ₂ in the phase shifter may be represented by λ ₁ / n. Where n represents the refractive index of the phase shifter. Therefore, the wavelength is shortened in the phase shifter, and a phase difference is generated between the light transmitted through the phase shifter and the light not transmitted. The phase difference at this time may be represented by Equation 1 below.

여기서 δ는 위상차, t는 위상 시프터의 두께, n은 위상 시프터의 굴절율, 그리고 λ₁는 위상 시프터에 입사되는 광의 파장을 각각 나타낸다. 따라서, 위상 시프터가 있는 부분과 없는 부분을 투과한 광의 위상차(δ)는 위상 시프터의 두께(t), 굴절율(n), 및 입사 광의 파장(λ₁)에 따라 변하게 된다.Where delta represents the phase difference, t represents the thickness of the phase shifter, n represents the refractive index of the phase shifter, and λ ₁ represents the wavelength of light incident on the phase shifter. Therefore, the phase difference δ of the light transmitted through the portion with and without the phase shifter changes depending on the thickness t of the phase shifter, the refractive index n, and the wavelength λ _{1 of the} incident light.

상술한 위상 시프트 마스크 중에서 라인 패턴/스페이스(line pattern/space)의 연속 패턴을 형성하기에 가장 적합하다고 알려진 것이 바로 레벤손형 위상 시프트 마스크(Levenson type phase shift mask)이다. 이 레벤손형 위상 시프트 마스크는 다른 말로 교번형 위상 시프트 마스크(alternative type phase shift mask)라고도 한다. 이는 위상 시프터(phase shifter)가 연속 패턴의 하나 건너에 하나씩 배치되어 있다고 하여 붙여진 이름이다.Among the above-described phase shift masks, a Levenson type phase shift mask is known to be most suitable for forming a continuous pattern of line patterns / spaces. This levenson type phase shift mask is also referred to as an alternating type phase shift mask. This is the name given to the fact that phase shifters are arranged one after another in a continuous pattern.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 레벤손형 위상 시프트 마스크를 설명하기 위한 도면들이다.1A to 1D are diagrams for describing a conventional Levenson type phase shift mask.

도 1a는 위상 시프트 마스크를 나타낸 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 1b-1b' 선에 따른 단면도이다. 구체적으로, 위상 시프트 마스크는 석영으로 이루어진 투명 기판(10)과 상기 투명 기판(10) 상에 형성된 차광막 패턴(20a)을 구비한다. 여기서, 상기 투명 기판(10)은 표면에 홈(C)이 형성된 제1 영역과 상기 홈(C)이 형성되지 않은 제2 영역으로 구분되며, 상기 차광막 패턴(20a)은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 교번하여 노출시키는 복수개의 개구부들을 갖는다.1A is a plan view illustrating a phase shift mask, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line 1b-1b 'of FIG. 1A. Specifically, the phase shift mask includes a transparent substrate 10 made of quartz and a light shielding film pattern 20a formed on the transparent substrate 10. Here, the transparent substrate 10 is divided into a first region in which the groove C is formed on the surface and a second region in which the groove C is not formed, and the light blocking film pattern 20a is formed of the first region and the It has a plurality of openings that alternately expose the second region.

상기 홈(C)이 위상 시프터(phase shifter)의 역할을 하므로 상기 차광막 패턴(20a)에 의해 노출되는 상기 제1 영역이 위상 시프트 영역(A)이 되고, 상기 차광막 패턴(20a)에 의해 노출되는 상기 제2 영역이 비(非) 위상 시프트 영역(B)이 된다. 동일한 모양과 폭을 갖는 감광막 패턴들을 형성하기 위하여 상기 위상 시프트 영역(A)과 상기 비(非) 위상 시프트 영역(B)이 동일한 모양과 면적을 갖도록 상기차광막 패턴(20a)을 형성한다.Since the groove C serves as a phase shifter, the first region exposed by the light shielding pattern 20a becomes a phase shift region A, and is exposed by the light shielding pattern 20a. The second region becomes a non-phase shift region B. FIG. In order to form photoresist patterns having the same shape and width, the light blocking film pattern 20a is formed such that the phase shift region A and the non-phase shift region B have the same shape and area.

도 1c는 도 1a의 위상 시프트 마스크를 투과한 광의 강도를 설명하기 위한 그래프이다. 구체적으로, 광이 상기 위상 시프트 영역(A)을 투과할 경우에 상기 홈(C)의 측벽에서 광이 산란되어 상기 위상 시프트 영역(A)을 투과한 광(P1)의 강도가 상기 비(非) 위상 시프트 영역(B)을 투과한 광(P2)의 강도보다 작게 된다. 참조 부호 'I' 는 상기 위상 시프트 영역(A)을 투과한 광(P1)과 상기 비(非) 위상 시프트 영역(B)을 투과한 광(P2)의 강도차를 나타낸다.FIG. 1C is a graph for explaining the intensity of light transmitted through the phase shift mask of FIG. 1A. Specifically, when light is transmitted through the phase shift region A, the light is scattered on the sidewall of the groove C, so that the intensity of the light P1 transmitted through the phase shift region A is non-uniform. ) Becomes smaller than the intensity of the light P2 transmitted through the phase shift region B. FIG. Reference numeral 'I' denotes an intensity difference between light P1 transmitted through the phase shift region A and light P2 transmitted through the non-phase shift region B. FIG.

상술한 바와 같이 상기 위상 시프트 영역(A)과 상기 비 위상 시프트 영역(B)이 동일한 모양과 면적을 갖더라도 상기 위상 시프트 영역(A)을 투과한 광(P1)과 상기 비(非) 위상 시프트 영역(B)을 투과한 광(P2)의 강도가 다르므로 도 1a이 위상 시프트 마스크를 사용하여 감광막 패턴을 형성할 경우에는 감광막 패턴의 폭이 일정치 않게 되는 문제가 발생한다.As described above, even if the phase shift region A and the non-phase shift region B have the same shape and area, the light P1 and the non-phase shift transmitted through the phase shift region A are Since the intensity of the light P2 transmitted through the region B is different, when the photosensitive film pattern is formed using FIG. 1A using a phase shift mask, a problem arises in that the width of the photosensitive film pattern is not constant.

상기 위상 시프트 영역(A)에서 감소된 광의 강도를 보상해줄 수 있도록 상기 홈(C)보다 더 넓은 폭을 갖는 변형된 홈(D)을 구비한 위상 시프트 마스크가 제시되었다(도 1d). 도 1d를 참조하면, 상기 변형된 홈(D)은 상기 차광막 패턴(20a)의 가장 자리 영역(S) 밑에 있는 상기 투명 기판(10)을 언더컷(under cut)하여 형성한다. 그러나, 이 경우에는 상기 차광막 패턴(20a)의 가장 자리 영역(S)이 쉽게 부서지는 문제가 발생하므로 바람직하게 도 1a 의 위상 시프트 마스크가 갖는 단점을 보완했다고는 볼 수 없다.A phase shift mask with a modified groove D having a wider width than the groove C has been presented to compensate for the reduced intensity of light in the phase shift region A (FIG. 1D). Referring to FIG. 1D, the modified groove D is formed by undercutting the transparent substrate 10 under the edge region S of the light blocking film pattern 20a. However, in this case, since the edge region S of the light shielding film pattern 20a is easily broken, it may not be considered that the disadvantage of the phase shift mask of FIG.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 동일한 면적을 갖는 위상 시프트 영역과 비(非) 위상 시프트 영역을 투과한 광이 서로 동일한 강도를 갖게 할 수 있는 위상 시프트 마스크를 제공하는 데 있다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a phase shift mask capable of allowing the light transmitted through the phase shift region and the non-phase shift region having the same area to have the same intensity with each other.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 기술적 과제를 달성하는 데 적합한 위상 시프트 마스크 제조 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a phase shift mask suitable for achieving the above technical problem.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크를 설명하기 위한 도면들이다.2A to 2D are diagrams for describing a phase shift mask according to the present invention.

도 3a 내지 도 3c는 도 2a 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the phase shift mask of FIG. 2A.

도 4a 내지 도 4d는 도 2c의 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.4A through 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the phase shift mask of FIG. 2C.

도면의 주요 부분에 대한 참조 번호 및 참조 부호의 설명Explanation of reference numbers and reference numerals for the main parts of the drawings

10, 110: 투명 기판 20a, 130a: 차광막 패턴10, 110: transparent substrate 20a, 130a: light shielding film pattern

120a: 하프 톤 물질층 패턴 A, A1: 위상 시프트 영역120a: halftone material layer pattern A, A1: phase shift region

B, B1: 비(非) 위상 시프트 영역B, B1: non-phase shift region

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크는 표면에 홈이 형성된 제1 영역과 홈이 형성되지 않은 제2 영역으로 구분되는 투명 기판; 및 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 교번하여 각각 동일한 면적으로 노출시키는 복수개의 개구부들을 갖으면서 상기 투명 기판 상에 형성된 하프 톤 물질층 패턴을 구비하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, a phase shift mask includes: a transparent substrate divided into a first region having a groove formed on a surface thereof and a second region having no groove formed thereon; And a halftone material layer pattern formed on the transparent substrate while having a plurality of openings each of which alternately exposes the first area and the second area to the same area.

본 발명에 따른 위상 시프트 마스크는 상기 홈이 상기 제1 영역을 투과한 광과 상기 하프 톤 물질층 패턴에 의해 노출되는 상기 제2 영역을 투과한 광이 90°내지 270°의 위상차를 나타내도록 하는 깊이를 갖고, 상기 하프 톤 물질층 패턴이 상기 하프 톤 물질층 패턴을 투과한 광과 상기 하프 톤 물질층 패턴에 의해 노출되는 상기 제2 영역을 투과한 광이 90°내지 270°의 위상차를 나타내도록 하는 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.The phase shift mask according to the present invention is such that the light transmitted through the first region and the light transmitted through the second region exposed by the halftone material layer pattern exhibit a phase difference of 90 ° to 270 °. It has a depth, and the light transmitted through the halftone material layer pattern through the halftone material layer pattern and the light transmitted through the second region exposed by the halftone material layer pattern exhibit a phase difference of 90 ° to 270 °. It is characterized by having a thickness to be.

본 발명에 따른 위상 시프트 마스크는 상기 하프 톤 물질층 패턴이 1 내지 30 %의 광 투과율을 나타내는 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.The phase shift mask according to the present invention is characterized in that the halftone material layer pattern has a thickness showing a light transmittance of 1 to 30%.

본 발명에 따른 위상 시프트 마스크는 상기 하프 톤 물질층 패턴이 MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, 및 WSi으로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.The phase shift mask according to the present invention is characterized in that the halftone material layer pattern is one selected from the group consisting of MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, and WSi.

본 발명에 따른 위상 시프트 마스크는 상기 투명 기판의 에지(edge)부에 있는 상기 하프 톤 물질층 패턴 상에 차광막 패턴을 더 구비하고, 상기 차광막 패턴이 크롬(Cr)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The phase shift mask according to the present invention may further include a light shielding pattern on the halftone material layer pattern at an edge of the transparent substrate, and the light shielding pattern is made of chromium (Cr).

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 위상 시프트 마스크 제조 방법은 투명 기판 상에 하프 톤 물질층 및 식각 저지층을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 식각 저지층 상에 상기 식각 저지층을 노출시키는 제1 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 식각 저지층 및 상기 하프 톤 물질층을 식각함으로써 상기 투명 기판을 동일한 면적으로 각각 노출시키는 복수개의 개구부들을 갖는 식각 저지층 패턴 및 하프 톤 물질층 패턴을 형성하는 단계; 상기 개구부들을 하나 건너 하나씩 채우는 제2 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 감광막 패턴 및 상기 식각 저지층 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 개구부들에 의해 노출되는 상기 투명 기판을 식각함으로써 상기 투명 기판 표면에 홈들을 형성하는 단계; 및 상기 제2 감광막 패턴과 상기 식각 저지층 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to one or more exemplary embodiments, a method of manufacturing a phase shift mask includes sequentially forming a halftone material layer and an etch stop layer on a transparent substrate; Forming a first photoresist layer pattern exposing the etch stop layer on the etch stop layer; By etching the etch stop layer and the halftone material layer by using the first photoresist pattern as an etch mask, an etch stop layer pattern and a halftone material layer pattern having a plurality of openings exposing the transparent substrate to the same area are formed. Doing; Forming a second photoresist pattern filling the openings one by one; Forming grooves on a surface of the transparent substrate by etching the transparent substrate exposed by the openings using the second photoresist pattern and the etch stop layer pattern as an etch mask; And removing the second photoresist pattern and the etch stop layer pattern.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 예에 따른 위상 시프트 마스크 제조 방법은 투명 기판 상에 하프 톤 물질층 및 차광막을 순차적으로 형성하는 단계; 상기 차광막 상에 상기 차광막을 노출시키는 제1 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 차광막 및 상기 하프 톤 물질층을 식각함으로써 상기 투명 기판을 동일한 면적으로 각각 노출시키는 복수개의 개구부들을 갖는 차광막 패턴 및 하프 톤 물질층 패턴을 형성하는 단계; 상기 개구부들을 하나 건너 하나씩 채우는 제2 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 감광막 패턴 및 상기 차광막 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 개구부들에 의해 노출되는 상기 투명 기판을 식각함으로써 상기 투명 기판 표면에 홈들을 형성하는 단계; 상기 제2 감광막 패턴을 제거하는 단계; 상기 투명 기판의 에지(edge)부에 있는 상기 차광막 패턴 상에 제3 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 제3 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 투명 기판의 가운데 부분에 있는 상기 차광막 패턴을 제거하는 단계; 및 상기 제3 감광막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a phase shift mask, including sequentially forming a halftone material layer and a light shielding film on a transparent substrate; Forming a first photoresist film pattern exposing the light shielding film on the light shielding film; Forming a light shielding film pattern and a halftone material layer pattern having a plurality of openings each exposing the transparent substrate to the same area by etching the light blocking film and the halftone material layer by using the first photoresist pattern as an etching mask; Forming a second photoresist pattern filling the openings one by one; Forming grooves on a surface of the transparent substrate by etching the transparent substrate exposed by the openings using the second photoresist pattern and the light shielding pattern as an etching mask; Removing the second photoresist pattern; Forming a third photoresist film pattern on the light shielding film pattern at an edge of the transparent substrate; Removing the light blocking layer pattern at the center of the transparent substrate using the third photoresist pattern as an etching mask; And removing the third photosensitive film.

본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법에 의하면, 홈이 형성된 위상 시프트 영역과 홈이 형성되지 않은 비(非) 위상 시프트 영역의 면적을 서로 달리 하지 않고도 상기 위상 시프트 영역과 상기 비 위상 시프트 영역을 투과한 광의 강도를 동일하게 할 수 있다. 따라서, 동일한 폭을 갖는 라인 패턴(line pattern)/스페이서의 연속 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.According to the phase shift mask and the manufacturing method thereof according to the present invention, the phase shift region and the non-phase shift region can be made without changing the areas of the grooved phase shift region and the non-groove non-phase shift region. The intensity | strength of the light which permeate | transmitted can be made the same. Accordingly, it is possible to easily form a continuous pattern of line patterns / spacers having the same width.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

도 2a는 위상 시프트 마스크를 나타낸 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 2b-2b' 선에 따른 단면도이다. 구체적으로, 위상 시프트 마스크는 석영으로 이루어진 투명 기판(110)과 상기 투명 기판(110) 상에 형성된 하프 톤 물질층 패턴(120a)을 구비한다. 즉, 본 발명은 종래의 차광막 패턴(도 1a 및 도 1b의 참조 번호 20a) 대신에 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)을 구비하는 것을 특징으로 한다.2A is a plan view illustrating a phase shift mask, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line 2b-2b 'of FIG. 2A. In detail, the phase shift mask includes a transparent substrate 110 made of quartz and a halftone material layer pattern 120a formed on the transparent substrate 110. That is, the present invention is characterized in that the halftone material layer pattern 120a is provided in place of the conventional light shielding film pattern (reference numeral 20a of FIGS. 1A and 1B).

여기서, 상기 투명 기판(110)은 표면에 홈(C1)이 형성된 제1 영역과 상기 홈(C1)이 형성되지 않은 제2 영역으로 구분되며, 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)은 상기 제1 영역과 상기 제2 영역을 교번하여 노출시키는 복수개의 개구부들을 갖는다. 그리고, 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)은 MoSiO, MoSiN, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, 및 WSi 로 이루어진 군 중에서 선택된 하나로 이루어진 것을 사용한다.Here, the transparent substrate 110 is divided into a first region in which the groove C1 is formed on the surface and a second region in which the groove C1 is not formed, and the halftone material layer pattern 120a is formed in the first region. And a plurality of openings that alternately expose the region and the second region. The halftone material layer pattern 120a may be formed of one selected from the group consisting of MoSiO, MoSiN, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, and WSi.

상기 홈(C1)이 위상 시프터(phase shifter)의 역할을 하므로 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)에 의해 노출되는 상기 제1 영역이 위상 시프트 영역(A1)이 되고, 상기 하프톤 물질층 패턴(120a)에 의해 노출되는 상기 제2 영역이 비(非) 위상 시프트 영역(B1)이 된다. 여기서, 상기 위상 시프트 영역(A)과 상기 비(非) 위상 시프트 영역(B)은 동일한 모양과 면적을 갖는다.Since the groove C1 serves as a phase shifter, the first region exposed by the halftone material layer pattern 120a becomes a phase shift region A1, and the halftone material layer pattern ( The second region exposed by 120a becomes a non-phase shift region B1. Here, the phase shift area A and the non-phase shift area B have the same shape and area.

상기 홈(C1)은 상기 위상 시프트 영역(A1)을 투과한 광(P11)과 상기 비(非) 위상 시프트 영역(B1)을 투과한 광(P12)이 90 내지 270도의 위상차를 나타내도록 하는 깊이를 갖는다. 이는 상기 위상 시프트 영역(A1)을 투과한 광(P11)과 상기 비(非) 위상 시프트 영역(B1)을 투과한 광(P12)이 상기 위상 시프트 영역(A1)과 상기 비(非) 위상 시프트 영역(B1)의 사이에서 상쇄 간섭을 일으키도록 하기 위해서이다.The groove C1 has a depth such that light P11 transmitted through the phase shift region A1 and light P12 transmitted through the non-phase shift region B1 exhibit a phase difference of 90 to 270 degrees. Has This means that the light P11 transmitted through the phase shift region A1 and the light P12 transmitted through the non-phase shift region B1 are shifted from the phase shift region A1 and the non-phase shift. This is to cause destructive interference between the regions B1.

그리고, 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)은 1 내지 30% 의 광 투과율을 갖으면서 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)이 형성된 부분을 투과한 광(P13)과 상기 비(非) 위상 시프트 영역(B1)을 투과한 광(P12)이 90 내지 270도의 위상차를 나타내도록 하는 두께를 갖는다.In addition, the halftone material layer pattern 120a has a light transmittance of 1 to 30% and light P13 transmitted through a portion where the halftone material layer pattern 120a is formed and the non-phase shift region. It has a thickness such that the light P12 transmitted through (B1) exhibits a phase difference of 90 to 270 degrees.

상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)이 형성된 부분을 투과한 광(P13)과 상기 비(非) 위상 시프트 영역(B1)을 투과한 광(P12)이 90도 내지 270도의 위상차를 갖기 때문에 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)이 형성된 부분을 투과한 광(P13)은 상기 위상 시프트 영역(A1)을 투과한 광(P11)과는 보강 간섭을 일으키고, 상기 비 위상 시프트 영역(B1)을 투과한 광(P12)과는 상쇄 간섭을 일으킨다. 따라서, 상기 홈(C1)의 측벽에서 광이 산란되어 상기 위상 시프트 영역(A1)을 투과하는 광의 강도가 감소하더라도 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)을 투과한 광(P13)에 의해 상기 위상 시프트 영역(A1)을 투과한 광(P11)과 상기 비 위상 시프트 영역(B1)을 투과한 광(P12)의 강도가 비슷하게 된다.Since the light P13 transmitted through the portion where the halftone material layer pattern 120a is formed and the light P12 transmitted through the non-phase shift region B1 have a phase difference of 90 degrees to 270 degrees, the half The light P13 transmitted through the portion where the tone material layer pattern 120a is formed causes constructive interference with the light P11 transmitted through the phase shift region A1, and transmits the non-phase shift region B1. It causes destructive interference with light P12. Therefore, even if light is scattered on the sidewall of the groove C1 and the intensity of light passing through the phase shift region A1 is decreased, the phase shift is caused by the light P13 transmitted through the halftone material layer pattern 120a. The intensity of the light P11 transmitted through the region A1 and the light P12 transmitted through the non-phase shift region B1 are similar.

그리고, 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)의 광 투과율이 크면 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)이 형성된 부분을 투과한 광(P13)에 의해서 원하지 않게 감광막이 노광되는 경우가 발생할 수 있으므로 상술한 바와 같이 광 투과율의 상한 값을 30% 로 하는 것이 바람직하다.In addition, when the light transmittance of the halftone material layer pattern 120a is large, the photosensitive film may be undesirably exposed by light P13 transmitted through a portion where the halftone material layer pattern 120a is formed. As mentioned above, it is preferable to make the upper limit of a light transmittance into 30%.

반도체 기판에 대하여 상기 위상 시프트 마스크를 상대적으로 변위시키면서 상기 반도체 기판 상의 감광막을 반복하여 노광할 때에 상기 위상 시프트 마스크의 에지(edge)부에 대응하는 감광막의 특정 영역이 중첩될 수 있다. 이 경우, 상기 위상 시프트 마스크의 에지부에 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)이 형성되어 있다 할지라도 상기 에지부를 투과한 광이 반복하여 감광막에 조사되기 때문에 노광되지 않아야 할 감광막이 노광될 수 있다. 따라서, 상기 위상 시프트 마스크의 에지부에 있는 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a) 상에 크롬(Cr)으로 이루어진 차광막 패턴을 더 구비하는 것이 바람직하다.When the photosensitive film on the semiconductor substrate is repeatedly exposed while relatively displacing the phase shift mask with respect to the semiconductor substrate, specific regions of the photosensitive film corresponding to the edge portion of the phase shift mask may overlap. In this case, even if the halftone material layer pattern 120a is formed at the edge portion of the phase shift mask, the photosensitive film that should not be exposed may be exposed because the light passing through the edge portion is repeatedly irradiated onto the photosensitive film. . Therefore, it is preferable to further include a light shielding film pattern made of chromium (Cr) on the halftone material layer pattern 120a at the edge of the phase shift mask.

상술한 차광막 패턴을 더 구비한 위상 시프트 마스크를 도 2c 및 도 2d에 도시하였다. 여기서, 도 2c는 위상 시프트 마스크의 평면도, 도 2d는 도 2c의 2d-2d'선에 따른 단면도를 각각 나타낸다. 그리고, 참조 번호 130a는 차광막 패턴을 나타낸다.The phase shift mask further provided with the light shielding film pattern mentioned above is shown to FIG. 2C and FIG. 2D. 2C is a plan view of the phase shift mask, and FIG. 2D is a sectional view taken along the line 2d-2d 'of FIG. 2C, respectively. Reference numeral 130a denotes a light shielding film pattern.

도 3a는 하프 톤 물질층(120), 식각 저지층(125), 및 제1 감광막 패턴(140a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 투명 기판(110) 상에 하프 톤 물질층(120) 및 식각 저지층(125)을 순차적으로 형성한다. 이어서, 상기 식각 저지층(125) 상에 상기 식각 저지층(125)을 노출시키는 제1 감광막 패턴(140a)을 형성한다.3A is a cross-sectional view for describing a step of forming the halftone material layer 120, the etch stop layer 125, and the first photoresist pattern 140a. First, the halftone material layer 120 and the etch stop layer 125 are sequentially formed on the transparent substrate 110. Subsequently, a first photoresist pattern 140a exposing the etch stop layer 125 is formed on the etch stop layer 125.

도 3b는 하프 톤 물질층 패턴(120a), 식각 저지층 패턴(125a), 및 제2 감광막 패턴(150a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 상기 제1 감광막 패턴(140a)을 식각 마스크로 하여 상기 식각 저지층(125) 및 상기 하프 톤 물질층(120)을 순차적으로 식각함으로써 상기 투명 기판(110)을 동일한 면적으로 각각 노출시키는 복수개의 개구부들을 갖는 식각 저지층 패턴(125a) 및 하프 톤 물질층 패턴(120a)을 형성한다.3B is a cross-sectional view for describing a step of forming the halftone material layer pattern 120a, the etch stop layer pattern 125a, and the second photoresist layer pattern 150a. First, the etch stop layer 125 and the halftone material layer 120 are sequentially etched using the first photoresist pattern 140a as an etch mask to expose the transparent substrate 110 in the same area, respectively. An etch stop layer pattern 125a and a half tone material layer pattern 120a having two openings are formed.

다음에, 상기 제1 감광막 패턴(140a)을 제거한다. 이어서, 상기 결과물 상에 제2 감광막을 도포한 후 이를 패터닝하여 상기 개구부들을 하나 건너 하나씩 채우는 제2 감광막 패턴(150a)을 형성한다.Next, the first photoresist layer pattern 140a is removed. Subsequently, a second photoresist film is coated on the resultant and then patterned to form a second photoresist pattern 150a filling the openings one by one.

도 3c는 홈(C1)을 형성하여 위상 시프트 영역(A1)과 비(非) 위상 시프트 영역(B1)을 한정하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 상기 제2 감광막 패턴(150a)을 식각 마스크로 하여 상기 개구부들에 의해 노출되는 상기 투명 기판(110)을 식각함으로써 상기 투명 기판(110)의 표면에 홈(C1)들을 형성한다. 여기서, 상기 홈(C1)이 위상 시프터의 역할을 하기 때문에 상기 홈(C1)이 형성된 영역이 위상 시프트 영역(A1)이 되고, 상기 홈(C1)이 형성되어 있지 않으면서 상기 개구부들에 의해 노출되는 영역이 비 위상 시프트 영역(B1)이 된다. 다음에, 상기 제2 감광막 패턴(150a)과 상기 식각 저지층 패턴(125a)을 제거함으로써 도 2a의 위상 시프트 마스크를 완성한다.3C is a cross-sectional view for explaining the step of forming the groove C1 to define the phase shift region A1 and the non-phase shift region B1. First, the grooves C1 are formed on the surface of the transparent substrate 110 by etching the transparent substrate 110 exposed by the openings using the second photoresist pattern 150a as an etching mask. Here, since the groove C1 serves as a phase shifter, an area in which the groove C1 is formed becomes a phase shift area A1 and is exposed by the openings without the groove C1 being formed. The area | region to become becomes a non-phase shift area | region B1. Next, the phase shift mask of FIG. 2A is completed by removing the second photoresist layer pattern 150a and the etch stop layer pattern 125a.

도 4a 내지 도 4d는 도 2c의 위상 시프트 마스크를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 여기서, 도 3a 내지 도 3c와 동일한 참조 번호 및 참조 부호로 도시한 부분은 동일 부분을 나타낸다.4A through 4D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the phase shift mask of FIG. 2C. Here, parts shown by the same reference numerals and reference numerals as in Figs. 3A to 3C denote the same parts.

도 4a 및 도 4b의 하프 톤 물질층(120), 차광막(130), 제1 감광막 패턴(140a), 하프 톤 물질층 패턴(120a), 차광막 패턴(130a), 및 제2 감광막 패턴(150a)은 도 3a 및 도 3b에서 설명한 바와 동일한 방법으로 형성한다. 여기서, 상기 차광막(130)과 상기 차광막 패턴(130a)은 도 3a 및 도 3b의 식각 저지층( 125) 및 식각 저지층 패턴(125a)에 각각 대응된다.The halftone material layer 120, the light shielding film 130, the first photoresist film pattern 140a, the halftone material layer pattern 120a, the light shielding film pattern 130a, and the second photoresist film pattern 150a of FIGS. 4A and 4B. Is formed in the same manner as described with reference to FIGS. 3A and 3B. Here, the light blocking film 130 and the light blocking film pattern 130a correspond to the etch stop layer 125 and the etch stop layer pattern 125a of FIGS. 3A and 3B, respectively.

도 4c는 홈(C1) 및 제3 감광막 패턴(160a)을 형성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 도 3c에서 설명한 바와 동일한 방법으로 홈(C1)을 형성하고, 상기 제2 감광막 패턴(150a)을 제거한다. 다음에, 상기 제2 감광막 패턴(150a)이 제거된 결과물의 가운데 영역이 노출되도록 상기 투명 기판(110)의 에지(edge)부에 있는 상기 차광막 패턴(130a) 상에 제3 감광막 패턴(160a)을 형성한다.4C is a cross-sectional view for describing a step of forming the groove C1 and the third photosensitive film pattern 160a. First, the groove C1 is formed in the same manner as described with reference to FIG. 3C, and the second photosensitive film pattern 150a is removed. Next, a third photoresist layer pattern 160a is disposed on the light blocking layer pattern 130a at an edge portion of the transparent substrate 110 so that the center region of the resultant from which the second photoresist layer pattern 150a is removed is exposed. To form.

도 4d는 도 2c의 위상 시프트 마스크를 완성하는 단계를 설명하기 위한 단면도이다. 먼저, 상기 제3 감광막 패턴(160a)을 식각 마스크로 하여 상기 하프 톤 물질층 패턴(120a)이 노출되도록 상기 투명 기판(110)의 가운데 영역에 있는 상기 차광막 패턴(130a)을 식각하여 제거한다. 이어서, 상기 제3 감광막 패턴(160a)을 제거함으로써 도 2c의 위상 시프트 마스크를 완성한다.4D is a cross-sectional view for describing a step of completing the phase shift mask of FIG. 2C. First, the light blocking layer pattern 130a in the center region of the transparent substrate 110 is etched and removed so that the halftone material layer pattern 120a is exposed using the third photoresist pattern 160a as an etch mask. Subsequently, the phase shift mask of FIG. 2C is completed by removing the third photoresist pattern 160a.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 위상 시프트 마스크 및 그 제조 방법에 의하면, 홈이 위상 시프터(phase shifter)의 역할을 하는 종래의 레벤손형 위상 시프트 반전 마스크에 하프 톤 물질을 적용함으로써 상기 위상 시프트 영역과 상기 비 위상 시프트 영역의 면적을 서로 달리 하지 않고도 위상 시프트 영역과 상기 비 위상 시프트 영역을 투과한 광의 강도를 동일하게 할 수 있다. 따라서, 동일한 폭을 갖는 라인 패턴(line pattern)/스페이서의 연속 패턴을 용이하게 형성할 수 있다.As described above, according to the phase shift mask according to the present invention and a method of manufacturing the same, the phase shift region is applied by applying a halftone material to a conventional Levenson type phase shift inversion mask in which a groove serves as a phase shifter. The intensity of light transmitted through the phase shift region and the non-phase shift region can be made the same without changing the areas of the non-phase shift region. Accordingly, it is possible to easily form a continuous pattern of line patterns / spacers having the same width.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.

Claims

A transparent substrate divided into a first region in which a groove is formed on the surface and a second region in which the groove is not formed; And

And a halftone material layer pattern formed on the transparent substrate having a plurality of openings each of which alternately exposes the first area and the second area to the same area.

The depth of claim 1, wherein the light passing through the first region and the light passing through the second region exposed by the halftone material layer pattern exhibit a phase difference of 90 ° to 270 °. It has a phase shift mask characterized by the above-mentioned.

3. The phase difference of claim 2, wherein the light passing through the halftone material layer pattern and the light passing through the second region exposed by the halftone material layer pattern are 90 ° to 270 °. A phase shift mask, characterized in that it has a thickness to represent.

The phase shift mask according to claim 1, wherein the halftone material layer pattern has a thickness of 1 to 30%.

The phase shift mask of claim 1, wherein the halftone material layer pattern is one selected from the group consisting of MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, and WSi.

The phase shift mask of claim 1, further comprising a light shielding film pattern on the half-tone material layer pattern at an edge of the transparent substrate.

The phase shift mask according to claim 6, wherein the light shielding film pattern is made of chromium (Cr).

Sequentially forming a halftone material layer and an etch stop layer on the transparent substrate;

Forming a first photoresist layer pattern exposing the etch stop layer on the etch stop layer;

By etching the etch stop layer and the halftone material layer by using the first photoresist pattern as an etch mask, an etch stop layer pattern and a halftone material layer pattern having a plurality of openings exposing the transparent substrate to the same area are formed. Doing;

Forming a second photoresist pattern filling the openings one by one;

Forming grooves on a surface of the transparent substrate by etching the transparent substrate exposed by the openings using the second photoresist pattern and the etch stop layer pattern as an etch mask; And

And removing the second photoresist layer pattern and the etch stop layer pattern.

Sequentially forming a halftone material layer and a light shielding film on the transparent substrate;

Forming a first photoresist film pattern exposing the light shielding film on the light shielding film;

Forming a light shielding film pattern and a halftone material layer pattern having a plurality of openings each exposing the transparent substrate to the same area by etching the light blocking film and the halftone material layer by using the first photoresist pattern as an etching mask;

Forming a second photoresist pattern filling the openings one by one;

Forming grooves on a surface of the transparent substrate by etching the transparent substrate exposed by the openings using the second photoresist pattern and the light shielding pattern as an etching mask;

Removing the second photoresist pattern;

Forming a third photoresist film pattern on the light shielding film pattern at an edge of the transparent substrate;

Removing the light blocking layer pattern at the center of the transparent substrate using the third photoresist pattern as an etching mask; And

And removing the third photoresist film.

The method of manufacturing a phase shift mask according to claim 9, wherein the light shielding film is made of chromium (Cr).