KR100429860B1

KR100429860B1 - Alternative type phase shift mask and fabricating method thereof

Info

Publication number: KR100429860B1
Application number: KR1019970020983A
Authority: KR
Inventors: 신인균
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1997-05-27
Publication date: 2004-06-16
Also published as: KR19980085036A

Abstract

PURPOSE: An alternative type phase shift mask is provided to uniformly control the light transmitting a trench and the light transmitting a normal region of a cell part and prevent generation of a difference of CD(critical dimension) by forming the second shifter whose end part adjacent to the normal region of the cell part is exposed. CONSTITUTION: A mask substrate(100) having a peri part and a cell part is prepared. The first shifter(210) is positioned on the peri part of the mask substrate. The second shifter(250) is positioned on the cell part of the mask substrate. A trench(410) alternates with the second shifter. The first mask pattern(310) is positioned on the first shifter. The second mask pattern(350) that exposes an end of the second shifter adjacent to the normal region(430) alternating with the trench is formed on the second shifter, formed of a smaller line width than that of the second shifter.

Description

Alternate type phase shift mask and a method of manufacturing the same.

본 발명은 반도체 장치 및 그 형성 방법에 관한 것으로, 특히 교번형 위상 반전 마스크(Alternative type Phase Shift Mask)와 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for forming the same, and more particularly, to an alternate type phase shift mask and a method of manufacturing the same.

반도체 장치가 고집적화 되어 그 패턴이 미세해짐에 따라, 투과형 포토 마스크(transparent photo mask)를 사용하는 방법에 의한 반도체 장치의 패턴 형성 방법은 그 형성되는 패턴의 선폭에 있어 한계에 이르고 있다. 이를 해결하는 방법의 하나로 마스크를 투과하는 빛의 파장의 위상을 변화시켜 상호 간섭시키는 원리에 기초한 위상 반전 마스크(phase shift mask)가 제안되었다.As semiconductor devices become highly integrated and their patterns become finer, the pattern formation method of the semiconductor device by the method of using a transparent photo mask is reaching the limit in the line width of the pattern formed. As a method of solving this problem, a phase shift mask based on the principle of changing the phase of the wavelength of light passing through the mask and interfering with each other has been proposed.

상기 위상 반전 마스크를 이용한 패턴 형성 방법은 투과한 빛의 상호 간섭 또는 부분 간섭을 이용하여 원하는 크기의 패턴을 노광한다. 따라서 해상도나 초점심도를 증가시킬 수 있다. 이러한 위상 반전 마스크는 여러 가지가 제안되었으나 그 중에서 교번형 위상 반전 마스크(alternative type phase shift mask)는 해상도를 효과적으로 증가시킬 수 있다. 상기 교번형 위상 반전 마스크는 라인(line)과 스페이스(space)의 연속적인 배열과 같이 연속적으로 반복되는 패턴 및 콘택 홀을 형성하는 패턴에 효과적으로 적용될 수 있다.The pattern forming method using the phase reversal mask exposes a pattern having a desired size using mutual interference or partial interference of transmitted light. Therefore, the resolution or the depth of focus can be increased. Various phase inversion masks have been proposed, but an alternate type phase shift mask can effectively increase the resolution. The alternating phase inversion mask may be effectively applied to a pattern which forms a continuous hole and a pattern that is continuously repeated, such as a continuous arrangement of lines and spaces.

도1을 참조하여 종래의 교번형 위상 반전 마스크를 설명한다. 종래의 위상 반전 마스크는 투명한 마스크 기판, 예컨대 석영 기판(10) 상에 Cr으로 형성되는 차광층 패턴(20)을 포함한다. 상기 차광층 패턴(20)에 의해 노출되는 상기 석영 기판(10) 상에 하나씩 걸러 형성된, 즉 교번적으로 형성된 트렌치(30)를 포함한다. 상기 트렌치(30)는 180°위상 반전 영역으로 작용한다. 따라서, 상기 트렌치(30)에 입사된 빛의 위상은 180°반전되는 반면에 트렌치(30)가 형성되지 않은 노출되는 영역 즉, 위상 무반전 영역(40)에 입사된 빛의 위상은 바뀌지 않는다. 따라서 상기 위상 반전된 빛과 반전되지 않은 빛이 대략 180°의 위상 차이를 가지므로 상호 간섭에 의해서 그 경계부, 즉 상기 차광층 패턴(20)에 의해 차폐되는 영역에서의 빛의 강도(intensity)는 0이 된다. 따라서 해상도를 증가시킬 수 있어 더 좁은 선폭의 패턴을 형성할 수 있다.A conventional alternating phase inversion mask will be described with reference to FIG. The conventional phase inversion mask includes a light shielding layer pattern 20 formed of Cr on a transparent mask substrate, such as a quartz substrate 10. The trench 30 includes the trenches 30 that are alternately formed, that is, alternately formed on the quartz substrate 10 exposed by the light blocking layer pattern 20. The trench 30 acts as a 180 ° phase inversion region. Accordingly, the phase of the light incident on the trench 30 is reversed by 180 ° while the phase of the light incident on the exposed region where the trench 30 is not formed, that is, the phase inverted region 40, is not changed. Therefore, since the phase inverted light and the uninverted light have a phase difference of approximately 180 °, the intensity of light in the boundary portion of the boundary, that is, the area shielded by the light shielding layer pattern 20 by mutual interference, is It becomes zero. Therefore, the resolution can be increased to form a narrower line width pattern.

그러나, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 마스크의 트렌치(30)를 통해 투과되는 빛은 위상 무반전 영역(40)을 투과한 빛에 비해 A만큼 빛의 강도가 작다. 이에 따라 상기 두 빛에 의해 노광되는 패턴 사이의 임계 선폭(critical dimension)의 차 ΔCD(difference of Critical Dimension)가 발생된다. 이러한 임계 선폭의 차의 발생은 초점 마진(focus margin)을 감소시키고, 반도체 기판(도시되지 않음) 상에 형성되는 포토레지스트 패턴의 불량을 초래한다.However, as shown in FIG. 2, the light transmitted through the trench 30 of the mask has a smaller intensity of light as compared to the light transmitted through the phase inverted region 40. As a result, a difference ΔCD (difference of critical dimension) of a critical dimension between the patterns exposed by the two lights is generated. The occurrence of such a difference in the critical line widths reduces the focus margin and results in a defect of the photoresist pattern formed on the semiconductor substrate (not shown).

또한 상기 마스크의 페리부(peri-part) 즉, 반도체 기판(도시되지 않음) 상의 주변 회로 영역에 대칭되는 부분(같은 맥락으로 반도체 기판 상의 셀 영역(cell-region)에 대칭되는 부분을 셀부(cell-part)라 일컫는다)에는 패턴의 불규칙한 배열과 이에 따른 마스크 제작 시 사용되는 자동 레이 아웃 소프트웨어의 미흡 등으로 상기 트렌치(30)와 같은 위상 반전 영역을 배치하기 어렵다.In addition, a peri-part of the mask, that is, a part symmetrical with a peripheral circuit area on a semiconductor substrate (not shown) (in the same context, a part symmetrical with a cell-region on a semiconductor substrate) -part), it is difficult to arrange a phase reversal region such as the trench 30 due to the irregular arrangement of the pattern and the lack of automatic layout software used in the mask fabrication.

더욱이, 상기 석영 기판(10)을 통해 노광되는 반도체 기판(도시되지 않음)의 페리 영역(peri-region; 주변 회로 영역)과 셀 영역(cell-region)에서의 단차 또는 도포되는 포토레지스트(도시되지 않음)의 두께차이 등에 따라 노광에 요구되는 노광 도우즈(expose doze)가 상이하다. 따라서, 상기 마스크를 사용하여 페리 영역에서 요구되는 노광 도우즈에 적절한 노광 에너지(expose energy)를 가지는 빛을 조사하여 노광하면, 셀 영역에서는 원하는 패턴 크기와 초점 마진을 얻을 수 없다. 따라서 패턴의 불량이 발생한다.Furthermore, the stepped or applied photoresist (not shown) in the peri-region (peripheral circuit region) and the cell-region of the semiconductor substrate (not shown) exposed through the quartz substrate 10. Exposure dose required for exposure is different depending on the thickness difference of the " Accordingly, when the mask is used to expose light having appropriate exposure energy to the exposure dose required in the ferry region, the desired pattern size and focus margin cannot be obtained in the cell region. Therefore, a defect of a pattern occurs.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기 임계 선폭의 차이를 감소시키며, 반도체 기판 상의 페리 영역과 셀 영역 각각에서 요구되는 노광 도우즈를 제공할 수 있는 교번형 위상 반전 마스크를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an alternating phase shift mask capable of reducing the difference between the critical line widths and providing exposure doses required in each of a ferry region and a cell region on a semiconductor substrate.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 교번형 위상 반전 마스크를 형성하는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of forming the alternating phase inversion mask.

도 1과 도 2는 종래의 교번형 위상 반전 마스크를 설명하기 위해서 도시한 도면들이다.1 and 2 are diagrams for explaining a conventional alternating phase inversion mask.

도 3과 도 4는 본 발명의 교번형 위상 반전 마스크를 설명하기 위해서 도시한 도면들이다.3 and 4 are diagrams for explaining the alternating phase inversion mask of the present invention.

도 5 내지 9는 본 발명의 교번형 위상 반전 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해서 도시한 단면도들이다.5 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an alternating phase inversion mask of the present invention.

상기 기술적 과제를 달성하기 위해서 본 발명은 페리부와 셀부를 가지는 마스크 기판을 포함한다. 상기 마스크 기판의 페리부 상에 형성된 제1시프터와 상기 마스크 기판의 셀부 상에 상기 마스크 기판 상을 노출시키는 제2시프터 및 상기 노출되는 마스크 기판의 셀부 상에 교번적으로 형성된 트렌치를 포함한다. 이때, 상기 트렌치와 교번적으로 상기 노출되는 마스크 기판 상에 정상 부분이 설정된다. 또한, 상기 제1시프터 및 제2시프터를 MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, 비정질 탄소 및 WSi으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 물질로 형성한다. 상기 트렌치에 의해 상기 마스크 기판에 입사되는 빛이 180°또는 그 홀수배로 위상 반전된다. 따라서 교번하는 트렌치가 형성되지 않은 노출된 영역 즉, 상기 정상 부분에 입사하는 빛과는 180°또는 그 홀수배의 위상차를 가지게 된다. 또한 상기 제1시프터 상에 형성된 제1차광 패턴과 상기 제2시프터 상에 상기 제2시프터의 선폭보다 작은 선폭으로 형성된 제2차광 패턴을 포함한다. 이때, 상기 제2차광 패턴에 의해 노출되는 상기 제2시프터의 일단부는 상기 정상 부분에 인접한다. 따라서 상기 제2시프터의 일단부에 입사하는 빛은 그 빛의 강도가 감소하거나 그 위상 반전되어 상기 정상 부분에 입사하는 빛과 상호 간섭을 일으킨다. 따라서 상기 정상 부분에 입사하는 빛의 강도는 감소한다. 이때, 상기 제1차광 패턴 및 제2차광 패턴은 Cr 또는 MoSi으로 형성된다.In order to achieve the above technical problem, the present invention includes a mask substrate having a ferry portion and a cell portion. And a first shifter formed on the ferrite portion of the mask substrate, a second shifter exposing the mask substrate on the cell portion of the mask substrate, and a trench formed alternately on the exposed cell portion of the mask substrate. At this time, a normal portion is set on the exposed mask substrate alternately with the trench. In addition, the first shifter and the second shifter are formed of one material selected from the group consisting of MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, amorphous carbon, and WSi. The light incident on the mask substrate by the trench is phase-inverted 180 degrees or an odd number thereof. As a result, a phase difference of 180 ° or an odd multiple of the light incident on the exposed portion, that is, the top portion, in which the alternate trenches are not formed is obtained. The first light blocking pattern may include a first light blocking pattern formed on the first shifter and a second light blocking pattern formed on the second shifter with a line width smaller than that of the second shifter. In this case, one end of the second shifter exposed by the second light blocking pattern is adjacent to the top portion. Therefore, the light incident on one end of the second shifter is reduced in intensity or phase inverted to cause mutual interference with light incident on the normal portion. Therefore, the intensity of light incident on the normal portion is reduced. In this case, the first light blocking pattern and the second light blocking pattern are formed of Cr or MoSi.

상기 다른 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명은 페리부와 셀부를 가지는 마스크 기판 상에 시프터층을 형성하는 제1단계와 상기 시프터층 상에 차광층을 형성하는 제2단계를 순차적으로 수행한다. 이때, 스퍼터링 방법 또는 화학 기상 증착 방법으로 이용하여 상기 시프터층과 차광층을 순차적으로 형성한다. 이후에, 상기 차광층과 시프터층을 순차적으로 식각하여 상기 마스크 기판의 페리부에 제1차광 패턴과 그 하부의 제1시프터 및 상기 마스크 기판의 셀부에 제2차광 패턴과 그 하부에 상기 제2차광 패턴의 선폭보다 넓은 제2시프터를 순차적으로 형성하는 제3단계를 수행한다. 즉, 상기 제3단계는 다음과 같이 수행된다. 먼저, 상기 차광층 상에 제1포토레지스트 패턴을 형성하고 상기 제1포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 상기 차광층을 식각한다. 이와 같이 하여 상기 마스크 기판의 페리부에 제1차광 패턴을 형성하고 상기 마스크 기판의 셀부에는 제3차광 패턴을 형성한다. 연이어 상기 제1포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 시프터층을 식각하여 상기 제1차광 패턴의 하부에 제1시프터를 형성하고 제3차광 패턴의 하부에 제2시프터를 형성한다. 이후에 상기 제1포토레지스트 패턴을 제거한다. 상기 제2포토레지스트 패턴이 제거된 결과물 상의 전면에 대향하는 한 쌍씩 교번적으로 상기 제3차광 패턴의 일단부를 노출하는 제2포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 제2포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제3차광 패턴의 노출되는 일단부를 식각하여 제2차광 패턴을 형성한다. 따라서 제2시프터는 상기 일단부만 노출된다. 연후에 상기 제2포토레지스트 패턴을 제거한다. 이와 같이 상기 제3단계를 수행한다. 다음에 상기 제2시프터에 의해 노출되는 상기 마스크 기판 상을 교번적으로 식각하여, 즉 상기 제2차광 패턴의 타단부에 인접하는 마스크 기판 상을 식각하여 트렌치를 형성하는 제4단계를 수행한다. 이때, 상기 제4단계는 다음과 같이 수행된다. 상기 제3단계의 결과물의 전면에 상기 제2시프터의 타단부에 인접하는 마스크 기판 상을 노출하는 제3포토레지스트 패턴을 형성한다. 이때, 상기 노출되는 마스크 기판 상은 상기 제2시프터의 노출되는 일단부에 인접하는 마스크 기판 상, 즉 정상 부분과 교번적으로 위치한다. 이어서 상기 제3포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 노출된 마스크 기판 상을 식각하여 트렌치를 형성한다. 이후에 제3포토레지스트 패턴을 제거한다. 이와 같이 하여 제 4단계를 수행한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention sequentially performs a first step of forming a shifter layer on a mask substrate having a ferry part and a cell part, and a second step of forming a light shielding layer on the shifter layer. In this case, the shifter layer and the light shielding layer are sequentially formed by using a sputtering method or a chemical vapor deposition method. Subsequently, the light blocking layer and the shifter layer are sequentially etched to form a first light shielding pattern, a first shifter at a lower portion of the mask substrate, a second shifter pattern at a lower portion of the mask substrate, and a second light blocking pattern at a lower portion of the mask substrate. A third step of sequentially forming a second shifter wider than the line width of the light blocking pattern is performed. That is, the third step is performed as follows. First, a first photoresist pattern is formed on the light blocking layer, and the light blocking layer is etched using the first photoresist pattern as a mask. In this way, the first light blocking pattern is formed in the ferrite portion of the mask substrate, and the third light blocking pattern is formed in the cell portion of the mask substrate. Subsequently, the shifter layer is etched using the first photoresist pattern as a mask to form a first shifter under the first light shielding pattern, and to form a second shifter under the third light shielding pattern. Thereafter, the first photoresist pattern is removed. A second photoresist pattern is formed to alternately expose one end of the third light blocking pattern in pairs opposite to the entire surface on the resultant from which the second photoresist pattern is removed. The second light blocking pattern is formed by etching one end portion of the third light blocking pattern that is exposed using the second photoresist pattern as a mask. Therefore, only one end of the second shifter is exposed. After the removal, the second photoresist pattern is removed. In this manner, the third step is performed. Next, a fourth step of forming trenches is performed by alternately etching the mask substrate exposed by the second shifter, that is, etching the mask substrate adjacent to the other end of the second light blocking pattern. At this time, the fourth step is performed as follows. A third photoresist pattern is formed on the entire surface of the resultant of the third step to expose the mask substrate adjacent to the other end of the second shifter. In this case, the exposed mask substrate is alternately positioned on the mask substrate adjacent to the exposed one end of the second shifter, that is, the top portion. Subsequently, a trench is formed by etching the exposed mask substrate using the third photoresist pattern as a mask. Thereafter, the third photoresist pattern is removed. In this way, the fourth step is performed.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 교번형 위상 반전 마스크를 나타낸다.3 shows an alternating phase inversion mask according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 교번형 위상 반전 마스크는 투명한 마스크 기판(100), 예컨대 석영 기판을 포함한다. 상기 마스크 기판(100)은 반도체 기판(도시되지 않음) 상의 주변 회로 영역에 대칭되는 페리부(peri-part; B)와 셀 영역(cell-region)에 대칭되는 부분인 셀부(cell-part; C)로 이루어진다. 이때 제1시프터(210)는 상기 페리부(B) 상에 위치하고 제2시프터(250)는 상기 셀부(C) 상에 위치한다. 상기 제2시프터(250)에 의해 노출되는 상기 셀부(C) 상에 교번적으로 위치하는 트렌치(410)와 정상 부분(430)을 포함한다. 또한 상기 제1시프터(210) 상에 제1차광 패턴(310)이 위치하고 상기 제2시프터(250) 상에 제2차광 패턴(350)이 위치한다.The alternating phase inversion mask of the present invention comprises a transparent mask substrate 100, such as a quartz substrate. The mask substrate 100 includes a peri-part B that is symmetrical to a peripheral circuit region on a semiconductor substrate (not shown) and a cell-part C that is a symmetrical part to a cell-region. ) At this time, the first shifter 210 is located on the ferry part B and the second shifter 250 is located on the cell part C. A trench 410 and a top portion 430 are alternately positioned on the cell portion C exposed by the second shifter 250. In addition, a first light blocking pattern 310 is disposed on the first shifter 210, and a second light blocking pattern 350 is positioned on the second shifter 250.

상기 제1 및 제2시프터(210, 250)는 MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, 비정질 탄소 및 WSi 중 어는 하나의 물질로 이루어지며, 상기 페리부(B) 또는 상기 셀부(C)의 일정한 영역을 노출시킨다. 이러한 상기 제1 및 제2시프터(210, 250)는 입사되는 빛의 투과율을 변화시킬 수 있다. 예컨대, 2% 내지 20%의 투과율을 가진다. 또한 상기 입사하는 빛의 위상의 변화시킨다.The first and second shifters 210 and 250 may be formed of any one of MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, amorphous carbon, and WSi, and the ferrite part B or the cell part ( Expose a certain area of C). The first and second shifters 210 and 250 may change transmittance of incident light. For example, it has a transmittance of 2% to 20%. It also changes the phase of the incident light.

상기 트렌치(410)가 형성된 부분은 상기 셀부(C)의 상기 제2시프터에 의해 노출되는 영역 중의 트렌치(410)가 형성되지 않은 정상(normal) 부분(430)과 교번적으로 형성된다. 즉, 트렌치(410)가 형성된 부분과 이후에 설명하는 제2차광 패턴(350)에 의해 차폐되는 부분, 정상 부분(430) 및 제2차광 패턴(350)에 의해 차폐되는 부분이 반복되는 교번적인 형상이 셀부(C) 상에 형성된다. 트렌치(410)가 형성된 부분을 통과하는 빛이 상기 정상 부분(430)을 통과하는 부분의 빛과 대략 180°또는 그 홀수배의 위상차를 갖도록 상기 트렌치(410)는 형성된다. 즉, 상기 트렌치(410)는 위상 반전의 역할을 하는 부분이다. 이때, 상기 트렌치(410)는 페리부(B) 상에는 형성되지 않으므로 페리부(B)에서는 위상 반전 부분이 형성되지 않는다. 또한 상기 제1시프터는 위상 반전의 역할을 하지 않도록 이후에 설명하듯이 제1차광 패턴으로 차폐된다. 즉, 상기 셀부(C) 상의 정상 부분(430)과 같이 위상 무반전 부분(450)만이 노출되어 이후에 빛이 투과되는 부분이 된다.The portion in which the trench 410 is formed is alternately formed with the normal portion 430 in which the trench 410 is not formed in the area exposed by the second shifter of the cell portion C. That is, the portion in which the trench 410 is formed and the portion shielded by the second light shielding pattern 350, the top portion 430, and the portion shielded by the second light shielding pattern 350 are alternately repeated. The shape is formed on the cell portion C. The trench 410 is formed such that light passing through the portion where the trench 410 is formed has a phase difference of approximately 180 degrees or an odd multiple of light passing through the top portion 430. That is, the trench 410 is a part that plays a role of phase inversion. At this time, since the trench 410 is not formed on the ferry portion B, the phase inversion portion is not formed in the ferry portion B. In addition, the first shifter is shielded by the first light shielding pattern, as described later, so as not to play a role of phase inversion. That is, like the top portion 430 on the cell portion C, only the phase inverted portion 450 is exposed to be a portion through which light passes.

상기 제1 및 제2차광 패턴(310, 350)은 Cr 또는 MoSi으로 형성되어 상기 마스크 기판(100) 상에 입사되는 빛을 차단한다. 또한 상기 제2차광 패턴(350)은 상기 정상 부분(430)에 인접하는 제2시프터(250)의 일단부 상을 노출한다. 이에 따라 상기 정상 부분(430)으로 입사되는 빛과 상기 제2시프터(250)에 입사되는 빛은 위상차를 가지게 되어 상호 간섭된다. 이에 따라 상기 정상 부분(430)에 입사되는 빛은 감쇄된다. 또한 상기 제2시프터(250)는 빛의 투과율이 낮아 투과되는 빛의 강도를 저하시킨다. 이러한 작용은 정상 부분(430)과 트렌치(410)를 통과한 빛의 강도 차이, 즉 도 2의 A를 감소시킨다. 따라서 도 4에 도시한 바와 같은 통과되는 빛의 강도 차이가 거의 없도록 할 수 있다. 즉, 반도체 기판 상의 셀 영역에서 노광시키고자 하는 영역에 균일한 빛의 노출 도우즈를 공급하므로 임계 선폭의 차이 ΔCD의 발생을 방지할 수 있다.The first and second light blocking patterns 310 and 350 may be formed of Cr or MoSi to block light incident on the mask substrate 100. In addition, the second light blocking pattern 350 exposes an image of one end of the second shifter 250 adjacent to the top portion 430. As a result, the light incident on the top portion 430 and the light incident on the second shifter 250 have a phase difference to interfere with each other. Accordingly, light incident on the top portion 430 is attenuated. In addition, the second shifter 250 lowers the intensity of light transmitted due to low light transmittance. This action reduces the difference in intensity of light passing through the top portion 430 and the trench 410, ie A in FIG. Therefore, there can be almost no difference in the intensity of the light passing through as shown in FIG. That is, since the exposure dose of uniform light is supplied to the region to be exposed in the cell region on the semiconductor substrate, it is possible to prevent the occurrence of the difference? CD of the critical line width.

상기 제1차단 패턴(310)은 상기 제1시프터(210)와 동일한 선폭을 갖는다. 따라서 상기 제1차광 패턴(310)에 의해 노출되는 영역, 즉, 위상 무반전 부분(450)을 통과하는 빛은 위상 반전 또는 감쇄가 없다. 따라서 도 4에 도시한 바와 같이 상기 셀부(C)를 통과한 빛과 빛의 강도 차이를 가진다. 즉, 상기 셀부(C)를 통과한 빛의 강도 보다 D만큼 큰 빛의 강도를 유지한다. 이에 따라 반도체 기판(도시되지 않음)의 페리 영역과 셀 영역의 노광에 요구되는 노광 도우즈가 상이함에서 기인하는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 페리 영역에서 요구되는 노광 도우즈를 공급할 수 있는 노광 에너지를 가지는 빛을 조사함으로써, 상기 페리 영역에서의 노광 도우즈를 충족하며 동시에 상기 셀 영역에는 앞서 설명한 작용에 의해서 보다 감소된 빛의 강도를 가지는 빛이 조사된다. 따라서 각각에 적절한 노광 에너지를 동시에 공급할 수 있다. 또한 페리부(B)에는 실질적인 위상 반전 작용이 일어나지 않으므로 종래의 페리부(B)에서의 시프터를 배치하는 어려움에 따른 문제점을 해결할 수 있다.The first blocking pattern 310 has the same line width as the first shifter 210. Accordingly, light passing through the region exposed by the first light blocking pattern 310, that is, the phase inverted portion 450, has no phase inversion or attenuation. Therefore, as shown in FIG. 4, there is a difference between the light passing through the cell portion C and the light intensity. That is, the intensity of light larger than D is maintained than the intensity of light passing through the cell portion C. Thereby, the problem resulting from the difference in exposure dose required for exposure of the ferry area | region and the cell area | region of a semiconductor substrate (not shown) can be solved. That is, by irradiating light having an exposure energy capable of supplying the exposure dose required in the ferry region, the intensity of light that satisfies the exposure dose in the ferry region and at the same time is further reduced by the above-described action in the cell region. The light having a light is irradiated. Therefore, appropriate exposure energy can be supplied to each simultaneously. In addition, since a substantial phase reversal action does not occur in the ferry part B, a problem due to a difficulty in disposing a shifter in the conventional ferry part B may be solved.

도 5 내지 도 9는 본 발명의 교번형 위상 반전 마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 단면도들이다.5 to 9 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an alternating phase inversion mask of the present invention.

도 5 는 마스크 기판(100) 상에 시프터층(200)과 차광층(300)을 순차적으로 형성하는 단계를 나타낸다.5 illustrates a step of sequentially forming the shifter layer 200 and the light blocking layer 300 on the mask substrate 100.

투명한 재질의 기판, 예컨대 석영 기판을 마스크 기판(100)으로 사용한다. 상기 마스크 기판(100)의 전면에 스퍼터링(sputtering) 방법 또는 화학 기상 증착 방법(chemical vapor deposition)을 사용하여 시프터층(200)을 형성한다. 상기 시프터층(200)은 입사하는 빛의 투과율을 변화시키는 물질 또는 입사하는 빛의 위상을 변화시키는 물질로 형성한다. 상기 물질로는 MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, 비정질 탄소 및 WSi 등과 같은 물질을 이용한다.A transparent substrate, such as a quartz substrate, is used as the mask substrate 100. The shifter layer 200 is formed on the entire surface of the mask substrate 100 by using a sputtering method or a chemical vapor deposition method. The shifter layer 200 is formed of a material that changes the transmittance of incident light or a material that changes the phase of incident light. As the material, materials such as MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, amorphous carbon, WSi, and the like are used.

이후에 상기 시프터층(200)의 전면에 스퍼터링 방법 또는 화학 기상 증착 방법을 이용하여 차광층(300)을 형성한다. 상기 차광층(300)은 입사하는 빛이 투과되지 못하는 물질을 이용하여 형성한다. 예컨대, Cr 또는 MoSi를 상기 시프터층(200) 전면에 도포하여 상기 차광층(300)을 형성한다.Thereafter, the light shielding layer 300 is formed on the entire surface of the shifter layer 200 using a sputtering method or a chemical vapor deposition method. The light blocking layer 300 is formed by using a material that does not transmit incident light. For example, Cr or MoSi is coated on the entire shifter layer 200 to form the light blocking layer 300.

도 6은 제1시프터(210)와 제1차광 패턴(310) 및 제2시프터(250)와 제3차광 패턴(330)을 형성하는 단계를 나타낸다.FIG. 6 illustrates a step of forming the first shifter 210, the first light blocking pattern 310, and the second shifter 250 and the third light blocking pattern 330.

먼저, 상기 차광층(300) 상에 포토레지스트층을 도포하고 현상하여 제1포토레지스트 패턴(510)을 형성한다. 상기 제1포토레지스트 패턴(510)을 마스크로 상기 차광층(300)과 시프터층(200)을 순차적으로 식각하여 도 3에서 설명한 바와 같이 페리부(B)에 제1시프터(210)와 제1차광 패턴(310)의 순차적인 패턴 구조를 형성한다. 동시에 셀부(C)에도 제2시프터(250)와 제3차광 패턴(330)을 형성한다. 이때, 상기 식각은 건식 식각 또는 습식 식각 방법에 의해서 수행된다. 이후에, 상기 제1포토레지스트 패턴(510)을 제거한다.First, the photoresist layer is coated and developed on the light blocking layer 300 to form a first photoresist pattern 510. The light blocking layer 300 and the shifter layer 200 are sequentially etched using the first photoresist pattern 510 as a mask, and the first shifter 210 and the first shifter 210 are formed in the ferrite portion B as described with reference to FIG. 3. A sequential pattern structure of the light shielding pattern 310 is formed. At the same time, the second shifter 250 and the third light blocking pattern 330 are formed in the cell portion C. In this case, the etching is performed by a dry etching or a wet etching method. Thereafter, the first photoresist pattern 510 is removed.

도 7은 제2포토레지스트 패턴(530)을 형성하는 단계를 나타낸다.7 illustrates forming a second photoresist pattern 530.

제1 및 제2시프터(210, 250)와 제1및 제3차광 패턴(310, 330)이 형성된 결과물 전면에 포토레지스트층을 도포하고 현상하여 제2포토레지스트 패턴(530)을 형성한다. 상기 제2포토레지스트 패턴(530)은 상기 마스크 기판(100) 상을 교번적으로 노출시킨다. 이때, 상기 제2포토레지스트 패턴(530)에 의해 노출되는 마스크 기판(100) 상은 셀부(C)에 한정된다. 페리부(B)는 제2포토레지스트 패턴(530)에 의해 차폐된다. 즉, 도 3에서 설명한 정상 부분(430)을 이루는 마스크 기판(100) 상을 노출시킨다. 또한, 상기 정상 부분(430)에 인접하는 상기 제3차광 패턴(330)의 일단부(E)를 노출시킨다. 즉, 상기 인접하는 두 제3 차광 패턴(330)의 두 일단부(E)가 서로 대향되도록 한다.The second photoresist pattern 530 is formed by applying and developing a photoresist layer on the entire surface of the resultant product in which the first and second shifters 210 and 250 and the first and third light blocking patterns 310 and 330 are formed. The second photoresist pattern 530 alternately exposes the mask substrate 100. In this case, the mask substrate 100 exposed by the second photoresist pattern 530 is limited to the cell portion C. The ferrite part B is shielded by the second photoresist pattern 530. That is, the mask substrate 100 forming the top portion 430 described with reference to FIG. 3 is exposed. In addition, one end E of the third light blocking pattern 330 adjacent to the top portion 430 is exposed. That is, two end portions E of the two adjacent third light blocking patterns 330 face each other.

도 8은 제3차광 패턴(330)을 패터닝하여 제2차광 패턴(350)을 형성하는 단계를 나타낸다.8 illustrates forming a second light blocking pattern 350 by patterning the third light blocking pattern 330.

구체적으로, 상기 제2포토레지스트 패턴(530)을 마스크로 상기 제3차광 패턴(330)의 노출되는 일단부(E)를 제거하여 제2차광 패턴(350)을 형성한다. 상기 제2차광 패턴(350)은 그 하부의 제2시프터(250)의 일단부(F)를 노출시킨다. 따라서 상기 제2시프터(250)의 일단부(F)는 상기 정상 부분(430)의 가장 자리를 둘러싸는 형상이 된다. 상기 제2시프터(250)의 일단부(F)를 투과하는 빛은 빛의 강도가 감소되며 또한 상기 정상 부분(430)을 투과하는 빛과 상호 간섭하여 정상 부분(430)을 투과하는 빛의 강도를 감쇄시킨다. 따라서 종래의 ΔCD 발생을 억제할 수 있다. 이후에 상기 제2포토레지스트 패턴(530)을 제거한다.In detail, the second light blocking pattern 350 is formed by removing one end portion E of the third light blocking pattern 330 that is exposed using the second photoresist pattern 530 as a mask. The second light blocking pattern 350 exposes one end F of the second shifter 250 under the second light blocking pattern 350. Therefore, one end F of the second shifter 250 is shaped to surround the edge of the top portion 430. The light passing through the end portion F of the second shifter 250 is reduced in intensity of light, and also intersects with the light passing through the top portion 430, and thus the light intensity passes through the top portion 430. Attenuates Therefore, generation of conventional ΔCD can be suppressed. Thereafter, the second photoresist pattern 530 is removed.

도 9는 셀부(C)상에 교번적으로 트렌치(430)를 형성하는 단계를 나타낸다.9 illustrates a step of alternately forming the trench 430 on the cell portion C. Referring to FIG.

구체적으로, 상기 제1 및 제2시프터(210, 250)와 제1및 제2차광 패턴(310, 350)이 형성된 결과물 전면에 포토레지스트를 도포하고 현상하여 제3포토레지스트 패턴(550)을 형성한다. 상기 제3포토레지스트 패턴(550)은 도 7에서 설명한 제2포토레지스트 패턴에 의해 차폐되었던 마스크 기판(100) 상, 즉, 상기 정상 부분(430)과 교번적인 위치를 가지는 마스크 기판(100) 상을 노출한다. 따라서 상기 노출되는 마스크 기판(100) 상은 상기 제2시프터(250)의 일단부(F)에 대향하는 제2시프터(250)의 타단부에 인접한다. 이후에 상기 제3포토레지스트 패턴(550)을 마스크로 상기 노출된 마스크 기판(100) 상을 식각하여 트렌치(410)를 형성한다. 이때, 상기 트렌치(410)를 투과하는 빛이 상기 정상 부분(430)을 투과하는 빛과 대략 180。 또는 그 홀수배의 위상차를 가지도록 트렌치(410)의 깊이를 조절한다. 이후에 상기 제3포토레지스트 패턴(550)을 제거한다.Specifically, a photoresist is coated on the entire surface of the resultant product on which the first and second shifters 210 and 250 and the first and second light blocking patterns 310 and 350 are formed to develop a third photoresist pattern 550. do. The third photoresist pattern 550 is disposed on the mask substrate 100 shielded by the second photoresist pattern described with reference to FIG. 7, that is, on the mask substrate 100 having an alternate position with the top portion 430. To expose. Accordingly, the exposed mask substrate 100 is adjacent to the other end of the second shifter 250 opposite to the one end F of the second shifter 250. Thereafter, the trench 410 is formed by etching the exposed mask substrate 100 using the third photoresist pattern 550 as a mask. At this time, the depth of the trench 410 is adjusted so that the light passing through the trench 410 has a phase difference of approximately 180 degrees or an odd multiple of the light passing through the top portion 430. Thereafter, the third photoresist pattern 550 is removed.

이와 같은 방법으로 도 3에서 설명한 바와 같은 교번형 위상 반전 마스크를 형성한다. 이와 같이 형성된 교번형 위상 반전 마스크는 페리부(B)에서 위상 반전 영역을 배치하지 않는다. 이에 따라 종래의 페리부에서의 시프터를 배치하는 방법의 어려움 등과 같은 문제점을 개선할 수 있다.In this manner, an alternating phase inversion mask as described with reference to FIG. 3 is formed. The alternating phase inversion mask thus formed does not arrange the phase inversion region in the ferrule B. As a result, problems such as difficulty in arranging the shifter in the conventional ferry can be improved.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해서 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.

상술한 바와 같이, 셀부의 정상 부분에 인접하는 일단부 상이 노출되는 제2시프터를 형성함으로써, 정상 부분을 투과하는 빛의 강도를 낮출 수 있다. 따라서 트렌치를 투과하는 빛과 정상 부분을 투과하는 빛의 강도를 균일하게 조절할 수 있어 임계 선폭의 차이 ΔCD의 발생을 방지할 수 있다. 또한 페리부에는 제1시프터를 투과하는 빛이 없고 단지 위상 무반전 부분에서 빛이 투과함으로써 빛의 강도가 유지된다. 따라서 셀부에서 투과되는 빛에 비해 높은 빛의 강도를 유지할 수 있다. 이에 따라 반도체 기판의 페리 영역과 셀 영역의 노광에 요구되는 노광 도우즈가 상이함에서 기인하는 문제점을 해결할 수 있다. 또한 페리부에는 실질적인 위상 반전 작용이 일어나지 않으므로 종래의 페리부에서의 시프터를 배치하는 어려움에 따른 문제점을 해결할 수 있다.As described above, by forming the second shifter in which one end portion adjacent to the top portion of the cell portion is exposed, the intensity of light passing through the top portion can be lowered. Therefore, the intensity of the light passing through the trench and the light passing through the top portion can be uniformly adjusted to prevent occurrence of the difference ΔCD of the critical line width. In addition, the ferri portion has no light passing through the first shifter, and the light intensity is maintained only by light passing through the phase inverted portion. Therefore, it is possible to maintain a high light intensity compared to the light transmitted from the cell portion. Thereby, the problem resulting from the difference in exposure dose required for exposure of the ferry area | region and the cell area | region of a semiconductor substrate can be solved. In addition, since a substantial phase reversal action does not occur in the ferry part, it is possible to solve the problem due to the difficulty of disposing the shifter in the conventional ferry part.

Claims

A mask substrate having a ferry portion and a cell portion;

A first shifter positioned on the ferrite portion of the mask substrate;

A second shifter positioned on a cell portion of the mask substrate;

Trenches alternately positioned by the second shifter;

A first light blocking pattern on the first shifter; And

And a second light blocking pattern formed on the second shifter to have a line width smaller than that of the second shifter to expose one end of the second shifter adjacent to a top portion alternately positioned with the trench. Alternate phase reversal mask.

The phase shifter of claim 1, wherein the first shifter and the second shifter are formed of one material selected from the group consisting of MoSiO, MoSiON, CrO, CrON, CrSiO, CrSiON, SiN, amorphous carbon, and WSi. Inverse mask.

The mask of claim 1, wherein the trench is formed such that light incident on the mask substrate is phase inverted by approximately 180 ° or an odd multiple thereof.

The mask of claim 1, wherein the first light blocking pattern and the second light blocking pattern are formed of Cr or MoSi.

Forming a shifter layer on a mask substrate having a ferry portion and a cell portion;

Forming a light shielding layer on the shifter layer;

The light blocking layer and the shifter layer may be sequentially etched to form a first light blocking pattern on the ferrite portion of the mask substrate, a first shifter on the lower portion thereof, a second light blocking pattern on the cell portion of the mask substrate, and a lower portion of the second light blocking pattern on the lower portion of the mask substrate. A third step of sequentially forming a second shifter wider than the line width;

And forming a trench by etching a portion of the mask substrate exposed by the second shifter.

6. The method of claim 5, wherein the first and second steps are performed using a sputtering method or a chemical vapor deposition method.

The method of claim 5, wherein the third step

Forming a first photoresist pattern on the light blocking layer;

Etching the light blocking layer by using the first photoresist pattern as a mask to form a first light blocking pattern on the ferrite part of the mask substrate, and forming a third light blocking pattern on the cell part;

Etching the shifter layer using the first photoresist pattern as a mask to form a first shifter under the first light shielding pattern, and to form a second shifter under the third light shielding pattern;

Removing the first photoresist pattern;

Forming a second photoresist pattern exposing one end of the third light shielding pattern alternately by a pair facing the entire surface on the resultant from which the first photoresist pattern is removed;

Etching the one end portion of the third light blocking pattern exposed using the second photoresist pattern as a mask to form a second light blocking pattern; And

And performing a method of removing the second photoresist pattern.

The method of claim 7, wherein the fourth step is

Forming a third photoresist pattern on the entire surface of the resultant of the third step to expose the mask substrate adjacent to the other end of the second shifter;

Forming a trench by etching the exposed mask substrate using the third photoresist pattern as a mask; And

And performing a method of removing the third photoresist pattern.