KR100520154B1

KR100520154B1 - Manufacturing method for phase shift of semiconductor device

Info

Publication number: KR100520154B1
Application number: KR10-2000-0086349A
Authority: KR
Inventors: 배상만
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-12-29
Filing date: 2000-12-29
Publication date: 2005-10-10
Also published as: KR20020058287A

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로, 석영기판 상부에 반투명 위상반전층과 크롬층을 순차적으로 형성하고, 상기 크롬층, 반투명 위상반전층 및 소정 두께의 석영기판을 식각하여 제1위상반전영역을 형성하고, 상기 제1위상반전영역 주변에 상기 크롬층을 식각하여 제2위상반전영역을 형성하되, 상기 제1위상반전영역과 제2위상반전영역의 위상차가 180。로 되게 함으로써 상기 석영기판의 식각 특성을 향상시킬 수 있고, 포토 리소그래피공정의 공정마진 및 해상도를 향상시켜 고 품질의 마스크 제조를 가능하게 하는 기술이다.The present invention relates to a method of manufacturing a phase reversal mask of a semiconductor device, and sequentially forming a semitransparent phase inversion layer and a chromium layer on a quartz substrate, and etching the chromium layer, the semitransparent phase inversion layer, and a quartz substrate having a predetermined thickness. A first phase inversion region is formed, and a chromium layer is etched around the first phase inversion region to form a second phase inversion region, wherein the phase difference between the first phase inversion region and the second phase inversion region is 180 °. As a result, the etching characteristics of the quartz substrate can be improved, and the process margin and resolution of the photolithography process can be improved to enable high quality mask production.

Description

Manufacturing method for phase shift mask of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 석영기판을 식각하여 형성된 위상반전영역과 석영기판 상의 반투명 위상반전층이 형성되는 위상반전영역을 교대로 형성하여 상기 석영기판의 식각 특성을 향상시켜 미세 패턴의 구현을 유리하게 하는 반도체소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a phase inversion mask of a semiconductor device, and in detail, a phase inversion region formed by etching a quartz substrate and a phase inversion region in which a translucent phase inversion layer is formed on the quartz substrate are alternately formed. The present invention relates to a method of fabricating a phase reversal mask of a semiconductor device, in which etching characteristics are improved to advantageously implement a fine pattern.

종래기술에 따른 포토마스크 중 위상반전마스크는 해상도가 뛰어나 잘 사용되고 있다. 위상반전마스크에는 에테뉴에이티드, 얼터내이팅 위상반전마스크 또는 석영기판을 식각하여 위상반전마스크를 형성하는 방법 등 여러 가지가 있다. Among the photomasks according to the prior art, the phase inversion mask is well used because of its excellent resolution. There are various phase inversion masks such as etchant, alternating phase inversion mask, or a method of forming a phase inversion mask by etching a quartz substrate.

도 1a 는 종래의 기술에 따른 위상 반전 마스크(phase shift mask)의 구조를 도시한 단면도이고, 도 1b 는 도 1a 의 위상 반전 마스크를 투과하는 광원의 조도(intensity)를 도시하는 그래프로서, 상기 위상반전마스크 중에서 석영기판을 식각하여 형성된 위상반전마스크를 도시한다. FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a structure of a phase shift mask according to the prior art, and FIG. 1B is a graph showing the intensity of a light source passing through the phase inversion mask of FIG. 1A. A phase inversion mask formed by etching a quartz substrate among inversion masks is shown.

상기 석영기판을 식각하여 위상반전마스크를 형성하는 방법은, 해상도를 향상시키기 위해서 크롬막패턴 주위에 노출되는 석영기판을 깊게 식각하여 위상반전을 시킨다. 상기와 같이 깊게 식각된 석영기판의 깊이 'd'는 크롬막패턴 주변에 노출되는 비위상반전영역의 석영기판의 표면과 수백 Å 만큼 차이가 난다. 이는, 노광장치의 포커스 상을 달리하게 되어 기존의 스트롱 위상반전마스크의 단점으로 나타나고 있다. In the method of forming the phase shift mask by etching the quartz substrate, the phase shift is performed by deeply etching the quartz substrate exposed around the chromium film pattern in order to improve the resolution. As described above, the depth 'd' of the deeply etched quartz substrate is different from the surface of the quartz substrate in the non-phase inversion region exposed around the chromium film pattern by several hundred micrometers. This is different from the focus image of the exposure apparatus is appearing as a disadvantage of the existing strong phase inversion mask.

또한, 종래기술에 따른 위상반전마스크의 작동원리는 위상반전영역으로 투과되는 빛(A)과 비위상반전영역으로 투과되는 빛(B)의 위상이 180。가 되고, 거리만큼 위상반전이 일어나기 때문에 크롬층패턴의 이미지 시 형성 시 간섭하게 되어 미세패턴을 형성할 수 있다. In addition, since the operation principle of the phase inversion mask according to the prior art is that the phase of the light A transmitted through the phase inversion region and the light B transmitted through the non-phase inversion region becomes 180 °, and the phase inversion occurs by a distance. When the image of the chromium layer pattern is formed, it interferes to form a fine pattern.

그러나, 위상반전을 하기 위해 식각해야할 석영기판의 깊이를 조절하기 어렵고, 식각공정 시 석영기판은 물질구조상 경사각도로 식각되어 위상반전영역을 통과하는 빛이 마치 오목렌즈 역할을 한다. 또한, 도 1c 에 도시된 바와 같이 비위상반전영역을 통과하는 빛은 바로 입사되는 빛(A)과 석영기판의 경사진 식각면에 굴절되는 빛(A')으로 차이가 나기 때문에 웨이퍼(21) 상의 감광막(23)에서는 최적의 초점(best focus) 지점이 위상반전영역을 통과한 빛과 차이를 나타내어 공정마진을 작게 하거나, CD의 균일성을 저하시킨다.However, it is difficult to control the depth of the quartz substrate to be etched for the phase inversion, and during the etching process, the quartz substrate is etched at an inclination angle due to the material structure so that light passing through the phase inversion region acts as a concave lens. In addition, as shown in FIG. 1C, the light passing through the non-phase inversion region is different from the incident light A and the light A ′ refracted by the inclined etching surface of the quartz substrate, thereby providing a wafer 21. In the photoresist film 23 on the top, the best focus point is different from the light passing through the phase inversion region, thereby reducing the process margin or decreasing the uniformity of the CD.

따라서, 본 발명은 상기의 종래의 문제점을 감안하여 본 발명은 반도체소자의 위상반전마스크 제조방법에 있어서, 석영기판을 식각하여 형성되는 위상반전영역과 상기 석영기판 상에 반투명 위상반전층이 구비되는 위상반전영역을 교대로 형성함으로써 상기 석영기판의 식각량을 감소시켜 포토 리소그래피공정에서의 공정마진 및 해상도를 향상시키는 반도체소자의 위상 반전 마스크 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention, in view of the above-mentioned conventional problems, the present invention is a method of manufacturing a phase inversion mask of a semiconductor device, the phase inversion region formed by etching a quartz substrate and a semi-transparent phase inversion layer is provided on the quartz substrate It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a phase inversion mask of a semiconductor device in which a phase inversion region is alternately formed to reduce an etching amount of the quartz substrate to improve process margin and resolution in a photolithography process.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법은,Method for manufacturing a phase inversion mask of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object,

석영기판 상부에 반투명 위상반전층을 형성하는 공정과,Forming a translucent phase inversion layer on the quartz substrate;

상기 반투명 위상반전층 상부에 크롬막을 형성하는 공정과,Forming a chromium film on the translucent phase inversion layer;

상기 크롬막 상부에 위상반전영역을 노출시키는 제1감광막패턴을 형성하는 공정과,Forming a first photoresist layer pattern exposing a phase inversion region on the chromium layer;

상기 제1감광막패턴을 식각마스크로 상기 크롬막, 반투명 위상반전층 및 소정 두께의 석영기판을 식각하여 마스크의 제1위상반전영역을 형성하는 공정과,Etching the chromium film, the translucent phase inversion layer, and the quartz substrate having a predetermined thickness using the first photoresist pattern as an etch mask to form a first phase inversion region of a mask;

상기 제1감광막패턴을 제거하는 공정과,Removing the first photoresist pattern;

전체표면 상부에 상기 제1위상반전영역의 주변에 다른 위상반전영역을 노출시키는 제2감광막패턴을 형성하는 공정과,Forming a second photoresist pattern on the entire surface to expose another phase inversion region around the first phase inversion region;

상기 제2감광막패턴을 식각마스크로 상기 크롬막을 제거하여 제2위상반전영역을 형성하는 공정과,Removing the chromium layer using the second photoresist pattern as an etch mask to form a second phase inversion region;

상기 제2감광막패턴을 제거하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.And removing the second photoresist pattern.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a phase inversion mask of a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 구조를 도시하는 단면도이다. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a phase inversion mask according to the present invention.

먼저, 석영기판(31) 상부에 반투명 위상반전층(33)을 형성한다. 이때, 상기 위상반전층(33)은 굴절률이 2 ∼ 4이고, PMMA, 감광막, SOG막, Mo막 또는 질화막 계열이 합성된 실리카 함유 물질으로 형성할 수 있다. 또한, 상기 위상반전층(33)은 50 ∼ 90%의 투과율을 갖도록 형성하고, 종래 기술에서 180。 위상을 반전하는 두께보다 작은 두께로 형성하여 ±80-110。 정도의 위상 반전하게 한다. First, a translucent phase inversion layer 33 is formed on the quartz substrate 31. In this case, the phase inversion layer 33 may have a refractive index of 2 to 4, and may be formed of a silica-containing material obtained by synthesizing PMMA, photosensitive film, SOG film, Mo film, or nitride film series. In addition, the phase inversion layer 33 is formed to have a transmittance of 50 to 90%, and formed in a thickness smaller than the thickness inverting the phase 180 ° in the prior art to the phase inversion of ± 80-110 °.

다음, 상기 반투명 위상반전층(33) 상부에 크롬막(35)을 형성한다. Next, a chromium film 35 is formed on the translucent phase inversion layer 33.

그 다음, 상기 크롬막(35) 상부에 'C'영역을 노출시키는 제1감광막패턴을 형성한다. 상기 제1감광막패턴은 E-빔용 감광막을 이용한다. Next, a first photoresist layer pattern exposing the 'C' region is formed on the chromium layer 35. As the first photoresist pattern, an E-beam photoresist is used.

다음, 상기 제1감광막패턴을 식각마스크로 상기 크롬막(35), 반투명 위상반전층(33) 및 소정 두께의 석영기판(31)을 식각하여 제1위상반전영역(C)을 형성한다. Next, the first phase inversion region C is formed by etching the chromium layer 35, the semi-transparent phase inversion layer 33, and the quartz substrate 31 having a predetermined thickness using the first photoresist pattern as an etch mask.

그 다음, 상기 제1감광막패턴을 제거한다. Then, the first photoresist pattern is removed.

다음, 전체표면 상부에 제2위상반전영역(D)을 노출시키는 제2감광막패턴을 형성한다. Next, a second photoresist pattern is formed on the entire surface to expose the second phase inversion region (D).

그 다음, 상기 제2감광막패턴을 식각마스크로 상기 크롬막(35)을 식각하여 상기 반투명 위상반전층(33)을 노출시켜 제2위상반전영역(D)을 형성한다. Next, the chromium layer 35 is etched using the second photoresist layer pattern as an etch mask to expose the translucent phase inversion layer 33 to form a second phase inversion region D.

상기 제1위상반전영역(C)과 제2위상반전영역(D)은 180。의 위상차를 갖는다.The first phase inversion region C and the second phase inversion region D have a phase difference of 180 degrees.

예를 들어, 상기 제1위상반전영역(C)이 -90。 위상반전되는 경우, 상기 제2위상반전영역(D)이 +90。의 위상반전되고, 상기 제1위상반전영역(C)에서 상기 석영기판(31)의 식각깊이(h)는 제2위상반전영역(D)의 반투명 위상반전층(33)의 두께(t)의 2배가 된다. (도 2 참조)For example, when the first phase inversion region C is -90 ° phase inversion, the second phase inversion region D is + 90 ° phase inversion, and in the first phase inversion region C The etching depth h of the quartz substrate 31 is twice the thickness t of the translucent phase inversion layer 33 of the second phase inversion region D. FIG. (See Figure 2)

이상 상술한 바와 같이, 상기한 본 발명에 따른 반도체 소자의 위상 반전 마스크 제조방법에 의하면, 석영기판 상부에 반투명 위상반전층과 크롬층을 순차적으로 형성하고, 상기 크롬층, 반투명 위상반전층 및 소정 두께의 석영기판을 식각하여 제1위상반전영역을 형성하고, 상기 제1위상반전영역 주변에 상기 크롬층을 식각하여 제2위상반전영역을 형성하되, 상기 제1위상반전영역과 제2위상반전영역의 위상차가 180。로 되게 함으로써 상기 석영기판의 식각 특성을 향상시킬 수 있고, 포토 리소그래피공정의 공정마진 및 해상도를 향상시켜 고 품질의 마스크 제조를 가능하게 하는 이점이 있다. As described above, according to the method for manufacturing a phase inversion mask of the semiconductor device according to the present invention, a semi-transparent phase inversion layer and a chromium layer are sequentially formed on the quartz substrate, and the chromium layer, the semi-transparent phase inversion layer, and the predetermined A first phase inversion region is formed by etching the quartz substrate having a thickness, and a second phase inversion region is formed by etching the chromium layer around the first phase inversion region, wherein the first phase inversion region and the second phase inversion region are formed. By allowing the phase difference of the region to be 180 °, the etching characteristics of the quartz substrate can be improved, and the process margin and resolution of the photolithography process can be improved to enable high quality mask production.

도 1a 는 종래의 기술에 따른 위상 반전 마스크(phase shift mask)의 구조를 도시한 단면도.1A is a cross-sectional view showing the structure of a phase shift mask according to the prior art.

도 1b 는 도 1a 의 위상 반전 마스크를 투과하는 광원의 조도(intensity)를 도시하는 그래프.1B is a graph showing the intensity of a light source passing through the phase reversal mask of FIG. 1A.

도 1c 는 도 1a 의 위상 반전 마스크를 투과한 광원의 초점심도를 도시하는 단면도.1C is a cross-sectional view showing a depth of focus of a light source transmitted through the phase inversion mask of FIG. 1A.

도 2 는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 구조를 도시하는 단면도. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a phase inversion mask according to the present invention;

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>

11, 31 : 석영기판 13, 35 : 크롬막패턴11, 31: quartz substrate 13, 35: chrome film pattern

21 : 웨이퍼 23 : 감광막21 wafer 23 photosensitive film

33 : 반투명 위상반전층 33: translucent phase inversion layer

Claims

Forming a translucent phase inversion layer on the quartz substrate;

Forming a chromium film on the translucent phase inversion layer;

Forming a first photoresist layer pattern exposing a phase inversion region on the chromium layer;

Etching the chromium film, the translucent phase inversion layer, and the quartz substrate having a predetermined thickness using the first photoresist pattern as an etch mask to form a first phase inversion region of a mask;

Removing the first photoresist pattern;

Forming a second photoresist pattern on the entire surface to expose another phase inversion region around the first phase inversion region;

Removing the chromium layer using the second photoresist pattern as an etch mask to form a second phase inversion region;

A method of manufacturing a phase inversion mask of a semiconductor device comprising the step of removing the second photoresist pattern.

The method of claim 1,

The semi-transparent phase inversion layer is a semiconductor, characterized in that to have a transmittance of 50 to 90% by using a transparent material containing a material selected from the group consisting of PMMA, photosensitive film, SOG film, Mo film, nitride film and combinations thereof Method for manufacturing a phase inversion mask of the device.

The method of claim 1,

And a phase difference between the first phase inversion region and the second phase inversion region is 180 degrees.

The method of claim 1,

And the first phase inversion region is formed by etching the quartz substrate to generate a phase difference of -80 ° to -110 °.

The method according to claim 1 or 4,

And the second phase inversion region is formed by causing the translucent phase inversion layer to generate a phase difference of + 80 ° to + 110 °.