KR100575000B1 - Photomask for manufacturing semiconductor device and method of forming the same - Google Patents

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KR100575000B1
KR100575000B1 KR1020040102222A KR20040102222A KR100575000B1 KR 100575000 B1 KR100575000 B1 KR 100575000B1 KR 1020040102222 A KR1020040102222 A KR 1020040102222A KR 20040102222 A KR20040102222 A KR 20040102222A KR 100575000 B1 KR100575000 B1 KR 100575000B1
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light shielding
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김순호
허성민
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 차광층을 기판 내부에 형성함으로써 차광층의 두께 한계를 극복하고, 차광층 패턴상면에 성장성 이물질 방지막을 형성하여 차광층 패턴과 대기와의 접촉에 의한 성장성 이물질의 발생을 방지한 반도체 소자 제조용 포토 마스크 및 그 제조 방법에 관하여 개시한다. 본 발명에서는 투명 기판상에 트렌치 패턴을 형성하고, 트렌치 내부에 차광층 패턴을 형성한 후 차광층 패턴이 노출되어 있는 투명 기판의 표면을 펠리클과 같은 성장성 이물질 방지막을 도포하여 차광층이 대기와 접촉하는 것을 차단함으로써 포토마스크 표면에서 성장성 이물질이 발생되는 것을 방지한다. The present invention overcomes the thickness limitation of the light shielding layer by forming the light shielding layer inside the substrate, and forms a growth preventing foreign material film on the light shielding layer pattern upper surface to prevent the generation of the growth foreign matter by the contact between the light shielding layer pattern and the atmosphere. A photo mask for manufacturing and a manufacturing method thereof are disclosed. According to the present invention, a trench pattern is formed on a transparent substrate, and a light shielding layer pattern is formed in the trench, and then the growth barrier material, such as a pellicle, is coated on the surface of the transparent substrate where the light shielding layer pattern is exposed, so that the light shielding layer contacts the atmosphere. This prevents the growth of foreign matter on the surface of the photomask.

포토마스크, 펠리클, 성장성 이물질 Photomask, pellicle, growth debris

Description

반도체 소자 제조용 포토마스크 및 그 제조 방법 {Photomask for manufacturing semiconductor device and method of forming the same} Photomask for manufacturing semiconductor device and method of manufacturing the same {Photomask for manufacturing semiconductor device and method of forming the same}

도1a 내지 도1e는 종래 기술에 따른 포토마스크의 제조 공정 수순 단면도이다. 1A to 1E are cross-sectional views of a manufacturing process procedure of a photomask according to the prior art.

도 2는 바이너리 마스크에 있어서의 크롬층 두께와 NILS (Normalized image log slope)와의 상관 관계를 도시한 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing the correlation between chromium layer thickness and NILS (Normalized image log slope) in a binary mask.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토마스크의 제조 공정 수순 단면도이다. 3A to 3G are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a photomask according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 투명 기판, 40 : 차광층, 40' : 차광층 패턴, 20 : 포토레지스트 패턴, 30: 트렌치 패턴, 50: 성장성 이물질 방지막, 60 : 펠리클 프레임, 70: 펠리클. 10 transparent substrate, 40 light shielding layer, 40 'light shielding layer pattern, 20 photoresist pattern, 30 trench pattern, 50 growth preventing foreign material film, 60 pellicle frame, 70 pellicle.

본 발명은 포토마스크 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 포토마스크를 이용하는 리소그라피 공정에 있어서 포토레지스트 패턴의 해상도를 높이고 포토마스크 기판에 생성되는 성장성 이물질을 효과적으로 방지할 수 있는 반도체 소자 제조용 포 토마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photomask and a method of manufacturing the same. A photomask for manufacturing a semiconductor device capable of increasing the resolution of a photoresist pattern and effectively preventing growth foreign substances generated on a photomask substrate in a lithography process using the photomask, and a method thereof It relates to a manufacturing method.

포토마스크 기판이나 반도체 웨이퍼에 생성 또는 부착되는 각종 파티클(particle), 금속 물질, 유기물 등에 기인하는 오염이 제품의 수율이나 신뢰성에 주는 영향이 커지고 있으며, 반도체 소자의 제조 과정 중에서 포토마스크 기판에 부착되는 오염 물질 방지의 필요성이 더욱 높아지고 있다. Contamination due to various particles, metal materials, organic matters, etc. generated or attached to a photomask substrate or a semiconductor wafer has a greater effect on the yield and reliability of the product, and is attached to the photomask substrate during the manufacturing process of the semiconductor device. There is a greater need for pollution prevention.

일반적으로, 사진식각공정에서 사용되는 포토마스크는 식각 대상막의 상부에 도포된 포토레지스트의 패턴 부분에서 광이 투과되어 선택적으로 노광시키는 역할을 하게 되며, 필요에 따라서 광의 전체를 투과하거나, 광의 일부를 투과시키는 영역을 형성하여 사용할 수 있다. In general, the photomask used in the photolithography process transmits light selectively through the pattern portion of the photoresist applied on the etching target layer, and selectively transmits the light or transmits a part of the light, if necessary. It can form and use the area | region to permeate.

일반적으로, 광의 투과를 막기 위해서는 금속층이 주로 사용되나, 필요에 따라서는 광의 일부만을 투과시키고 투과된 광의 위상을 변화시키기 위하여 시프트 물질이 사용되기도 한다. In general, a metal layer is mainly used to prevent the transmission of light, but if necessary, a shift material may be used to transmit only a part of the light and to change the phase of the transmitted light.

또한, 투명 기판에 차광부와 반투과 영역을 형성한 후, 파티클과 같은 이물질로부터 보호하기 위하여 펠리클(pellicle)을 씌워 마스크를 제조한다. 이와 같은 포토마스크의 제조 공정이 도 1a 내지 도 1e에 도시되어 있다. In addition, after forming the light blocking portion and the semi-transmissive region on the transparent substrate, a mask is manufactured by covering a pellicle to protect it from foreign substances such as particles. Such a photomask manufacturing process is shown in FIGS. 1A-1E.

도 1a 내지 도 1e에는 투명 기판(1)의 상부 전면에 차광층(2)을 증착하는 단계(도 1a)와, 상기 차광층(2)의 상부에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상 공정을 진행하여 상기 차광층(2)의 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴(3)을 형성하는 단계(도 1b)와, 상기 노출된 차광층(2)을 식각하여 투명 기판(1)의 상부에 차광층 패턴(2')을 형성하는 단계(도 1c)와, 상기 포토레지스트 패턴(3)을 제거하는 단계(도 1d)와, 상기 차광층 패턴(2')과 투명 기판(1)의 상부 전면에 펠리클 프레임(4)과 펠리클(5)을 순차적으로 형성하는 단계(도 1e)가 각각 도시되어 있다. 1A to 1E, a step of depositing the light shielding layer 2 on the entire upper surface of the transparent substrate 1 (FIG. 1A), applying a photoresist on the light shielding layer 2, and performing exposure and development processes. Proceeding to form a photoresist pattern (3) to expose a portion of the light shielding layer 2 (Fig. 1b), the exposed light shielding layer (2) by etching the light shielding layer on the transparent substrate Forming a pattern 2 '(FIG. 1C), removing the photoresist pattern 3 (FIG. 1D), and forming the pattern on the upper surface of the light shielding layer pattern 2' and the transparent substrate 1 The steps of sequentially forming the pellicle frame 4 and the pellicle 5 (FIG. 1E) are respectively shown.

이하, 상기와 같은 종래 기술에 의한 포토마스크 제조 공정의 일 예를 좀더 상세히 설명한다. Hereinafter, an example of the photomask manufacturing process according to the related art as described above will be described in more detail.

먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이 조사되는 광을 투과시키는 투명 기판(1)의 상부에 조사되는 광을 차단시키는 차광층(2)을 증착한다. 상기 투명 기판(1)은2 ∼ 7mm의 두께를 가진다. 상기 차광층(2)은 상기 투명 기판(1)과의 접착 특성을 고려하여 Cr이나 CrO6를 주로 사용하지만 필요에 따라서는 광의 일부만을 투과시키고 위상을 변화시키는 시프트 물질을 사용하기도 한다. 시프트 물질의 예로서는 MoSiON, CrON, WSi 및 SiN 등이 있다. First, as shown in FIG. 1A, a light shielding layer 2 for blocking light irradiated on an upper portion of the transparent substrate 1 for transmitting light irradiated is deposited. The transparent substrate 1 has a thickness of 2 to 7 mm. The light blocking layer 2 mainly uses Cr or CrO 6 in consideration of the adhesive property with the transparent substrate 1, but if necessary, a shift material that transmits only a part of light and changes its phase may be used. Examples of shift materials include MoSiON, CrON, WSi and SiN.

그 다음, 도 1b에 도시한 바와 같이 상기 차광층(2)의 상부 전면에 감광층인 포토레지스트를 도포한다. 이와 같이 포토레지스트를 도포한 후, 레이저를 조사하거나 각종 패턴을 형성하기 위한 수단을 사용하여 상기 포토레지스트를 패터닝하고 현상하여 상기 차광층의 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴(3)을 잔존시킨다. Next, as shown in FIG. 1B, a photoresist as a photosensitive layer is applied to the entire upper surface of the light blocking layer 2. After applying the photoresist in this manner, the photoresist is patterned and developed using a means for irradiating a laser or forming various patterns to leave a photoresist pattern 3 exposing a portion of the light shielding layer.

그 다음, 도 1c에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트 패턴(3)을 식각 마스크로 사용하는 식각 공정으로 상기 노출된 차광층(2)을 식각하여 차광층 패턴(2')을 형성한다. Next, as shown in FIG. 1C, the exposed light blocking layer 2 is etched by an etching process using the photoresist pattern 3 as an etching mask to form the light blocking layer pattern 2 ′.

그 다음, 도 1d에 도시한 바와 같이 상기 잔존하는 포토레지스트 패턴(3)을 에싱 및 스트립 공정에 의해 제거한다. Then, the remaining photoresist pattern 3 is removed by an ashing and stripping process as shown in FIG. 1D.

그 다음, 도 1e에 도시한 바와 같이 상기 차광층 패턴(2')과 투명 기판(1)의 상부 전면에 펠리클 프레임(4)을 형성하고 펠리클(5)을 씌워 차광층(2)의 산화 등 외부 환경으로부터 포토마스크를 보호하는 보호층을 형성한다. Next, as shown in FIG. 1E, a pellicle frame 4 is formed on the light shielding layer pattern 2 ′ and the upper front surface of the transparent substrate 1, and the pellicle 5 is covered to oxidize the light shielding layer 2. A protective layer is formed to protect the photomask from the external environment.

이때, 펠리클(5)은 가정용 랩과 동일한 재질로서 조사되는 광을 굴절없이 투과시키며, 밀착성이 우수하여 마스크를 보호하는 역할을 하게 된다. At this time, the pellicle 5 transmits the light irradiated with the same material as the household wrap without refraction, and serves to protect the mask due to excellent adhesion.

한편, 도 2에 도시한 바와 같이 포토마스크에 있어서는 차광층 패턴의 두께가 증대될수록 공중 이미지(aerial image)는 높은 NILS(Normalized image log slope)를 가지며 이는 포토레지스트 상에 고해상도 이미지를 구현하는 데 유리하다. On the other hand, in the photomask, as the thickness of the light shielding layer pattern increases, the aerial image has a higher normalized image log slope (NILS), which is advantageous for realizing a high resolution image on the photoresist. Do.

표 1은 일반적인 바이너리 마스크에 있어서 일반적으로 크롬층 두께와 NILS와의 상관 관계를 구체적인 수치로 나타낸 것이다. Table 1 shows the correlation between chromium layer thickness and NILS in general numerical values in general binary masks.

Figure 112004057508867-pat00001
Figure 112004057508867-pat00001

투명 기판상에 차광층이 적층되는 구조를 갖는 바이너리 마스크의 경우 차광층은 대략 700Å정도의 두께로 형성되며, 이때 NILS는 대략 1.358을 갖는다. In the case of a binary mask having a structure in which a light shielding layer is laminated on a transparent substrate, the light shielding layer is formed to a thickness of about 700 GPa, and the NILS has a thickness of about 1.358.

차광층의 두께를 700Å 이상으로 형성하게 되면 높은 NILS를 갖게 되지만 스캐터링바 (scattering bar)와 같은 작은 크기의 패턴에 있어서는 아스펙트비 (aspect ratio)의 증가에 따라 패턴이 붕괴되는 문제점 등이 있어 차광층 두께에 한계가 따른다. If the thickness of the light shielding layer is formed to be 700Å or more, it has a high NILS, but in the case of a small size pattern such as a scattering bar, there is a problem that the pattern collapses due to an increase in the aspect ratio. There is a limit to the thickness of the light shielding layer.

또한, 포토마스크 제조 공정중 세정 공정에 있어서는 알칼리성의 SC-1 용액보다는 황산 세정 용액을 주로 사용한다. 하지만, 황산의 경우 점도가 매우 높기 때문에 황산 세정 후 린스 공정을 실시하여도 포토마스크 표면에서의 황산 이온 (특히 SO4 이온)의 잔류량이 높아지게 된다. 포토마스크 표면에 잔존하는 SO4 이온은 반도체 소자 제조 공정 중 노광 장치의 빛에 의하여 대기중의 암모니아(NH3)와 반응함으로써 (NH3)2SO4의 염으로 성장된다. In the cleaning step of the photomask manufacturing process, sulfuric acid cleaning solution is mainly used rather than alkaline SC-1 solution. However, since sulfuric acid has a very high viscosity, the residual amount of sulfate ions (particularly SO 4 ions) on the surface of the photomask is increased even when the rinsing process is performed after sulfuric acid cleaning. SO 4 ions remaining on the surface of the photomask are grown as salts of (NH 3 ) 2 SO 4 by reacting with ammonia (NH 3 ) in the air by the light of the exposure apparatus during the semiconductor element manufacturing process.

이와 같이 포토마스크 표면에 생성된 성장성 이물질인 (NH3)2SO4는 이후 포토마스크의 보호용 박막인 펠리클(pellicle)을 제거한 후에 다시 동일한 조건으로 포토마스크를 세정하더라도 제거되지 않아 이를 사용하는 반도체 소자 제조 공정에 있어서 반도체 소자의 불량 및 공정 수율을 감소시키는 문제점이 있다. As such, (NH 3 ) 2 SO 4, which is a growth foreign material formed on the surface of the photomask, is not removed even after cleaning the photomask under the same conditions after removing the pellicle, which is a protective thin film of the photomask. In the manufacturing process, there is a problem in reducing defects and process yield of semiconductor devices.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 차광층이 대기와 접촉하는 것을 차단함으로써 포토마스크 표면에서 성장성 이물질이 생성되는 것을 방지할 수 있으며, 공정 수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 제조용 포토마스크를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve the above problems, it is possible to prevent the growth of foreign matter on the photomask surface by blocking the light-shielding layer in contact with the atmosphere, and improve the process yield and the reliability of device operation It is to provide a photomask for manufacturing a semiconductor device.

본 발명의 다른 목적은 포토마스크 표면에서 성장성 이물질이 생성되는 것을 방지함으로써 공정 수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a photomask for manufacturing a semiconductor device, which can improve process yield and device reliability by preventing growth of foreign matter on the surface of the photomask.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 반도체 소자 제조용 포토마스크를 제공한다. 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 포토마스크는 투명 기판; 상기 투명 기판의 전면(前面)에 형성되어 있는 트렌치 패턴; 상기 트렌치 패턴의 내부에 형성된 차광층 패턴; 상기 차광층 패턴을 포함하는 상기 투명 기판상면에 형성된 성장성 이물질 방지막; 상기 성장성 이물질 방지막 주위로 투명 기판 상면과 접하여 형성된 펠리클 프레임; 및 상기 펠리클 프레임의 상부와 접하여 상기 펠리클 프레임에 의해 한정된 상기 투명 기판 상부 전면에 형성된 펠리클을 포함하여 이루어진다. In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the present invention provides a photomask for manufacturing a semiconductor device. The photomask for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a transparent substrate; A trench pattern formed on the front surface of the transparent substrate; A light blocking layer pattern formed in the trench pattern; A growth preventing foreign material film formed on an upper surface of the transparent substrate including the light blocking layer pattern; A pellicle frame formed in contact with an upper surface of the transparent substrate around the growth preventing foreign material layer; And a pellicle formed in contact with an upper portion of the pellicle frame and formed on an upper front surface of the transparent substrate defined by the pellicle frame.

여기서, 상기 차광층 패턴은 금속 물질, 예를 들어 Cr 또는 CrO6로 형성될 수 있다. 필요에 따라서는 광의 일부만을 투과시키고 위상을 변화시키는 시프트 물질을 사용하기도 한다. 시프트 물질의 예로서는 MoSiON, CrON, WSi 및 SiN 등이 있다. 상기 차광층 패턴은 상기 트렌치 패턴의 내부를 채우도록 형성됨으로써 상기 투명 기판의 상면과 상기 차광층의 상면이 일치하여 단차가 없는 균일한 형태를 이룬다. The light shielding layer pattern may be formed of a metal material, for example, Cr or CrO 6 . If necessary, a shift material may be used that transmits only a part of the light and changes the phase. Examples of shift materials include MoSiON, CrON, WSi and SiN. The light blocking layer pattern is formed to fill the inside of the trench pattern, so that the top surface of the transparent substrate and the top surface of the light blocking layer match to form a uniform shape without a step.

상기 성장성 이물질 방지막은 폴리머 계열의 물질, 예를 들면, 불소수지(fluoropolymers), 니트로셀룰로스(nitrocellulose), 변성 셀룰로스(modified cellulose), 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있다. 바람직한 예에 있어서, 투과율 100%를 유지하기 위하여 약 820 ∼ 840nm 의 두께로 형성되며, 광원의 종류 등에 따라 상기 범위 내에서 선택된다. The growth foreign matter prevention film may be composed of any one selected from the group consisting of polymer-based materials, for example, fluoropolymers, nitrocellulose, modified cellulose, and mixtures thereof. In a preferred example, in order to maintain 100% of transmittance, it is formed to a thickness of about 820 to 840 nm, and is selected within the above range depending on the kind of light source.

또한, 상기 성장성 이물질 방지막은 상기 차광층 패턴을 대기와 분리하도록 형성되며, 이는 상기 차광층 패턴이 대기와의 접촉을 통해 이물질을 생성하는 것을 방지하는 역할을 한다. In addition, the growth foreign matter prevention layer is formed to separate the light shielding layer pattern from the atmosphere, which serves to prevent the light shielding layer pattern from generating foreign matter through contact with the atmosphere.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 성장성 이물질 방지막은 상기 차광층 패턴을 포함하는 상기 투명 기판과 밀착하여 형성된다. In a preferred embodiment of the present invention, the growth preventing foreign material film is formed in close contact with the transparent substrate including the light shielding layer pattern.

또한, 상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에서는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법은 투명 기판의 전면(前面)에 트렌치 패턴을 형성하는 단계; 상기 트렌치 패턴을 포함하는 투명 기판의 전면에 차광층을 형성하는 단계; 상기 트렌치 내부의 차광층 물질을 제외한 나머지 부분의 차광층 물질을 제거함으로써 상기 트렌치 패턴 내부에 차광층 패턴을 형성하는 단계; 상기 차광층 패턴을 포함하는 투명 기판 상면에 성장성 이물질 방지막을 형성하는 단계; 상기 성장성 이물질 방지막 주위로 투명 기판 상면과 접하여 펠리클 프레임을 형성하는 단계; 및 상기 펠리클 프레임의 상부와 접하여 투명 기판 상부 전면에 펠리클을 형성하는 단계를 포함한다. In addition, in order to achieve the above technical problem, another embodiment of the present invention provides a method of manufacturing a photomask for manufacturing a semiconductor device. A method of manufacturing a photomask for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes forming a trench pattern on a front surface of a transparent substrate; Forming a light shielding layer on an entire surface of the transparent substrate including the trench pattern; Forming a light shielding layer pattern in the trench pattern by removing the light shielding layer material except for the light shielding layer material in the trench; Forming a growth foreign matter prevention layer on an upper surface of the transparent substrate including the light blocking layer pattern; Forming a pellicle frame in contact with an upper surface of the transparent substrate around the growth preventing foreign material layer; And forming a pellicle in contact with an upper portion of the pellicle frame on the entire upper surface of the transparent substrate.

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

그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철 저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 부호들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed subject matter is thorough and complete, and that the scope of the invention to those skilled in the art will fully convey. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity. Like reference numerals denote like elements throughout the specification.

도 3a를 참조하면, 투명 기판(10)상에 포토레지스트를 도포한 후 노광 및 현상 공정을 진행하여 포토레지스트 패턴(20)을 형성한다. Referring to FIG. 3A, after the photoresist is coated on the transparent substrate 10, the photoresist pattern 20 is formed by performing exposure and development processes.

도 3b를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(20)을 식각마스크로 하는 식각 공정을 진행하여 하부 투명 기판(10)을 식각함으로써 상기 투명 기판(10)상에 트렌치 패턴(30)을 형성한다. 상기 식각은 비등방성 건식 식각 공정으로 행해진다. 상기 식각 공정의 예로는 플라즈마를 이용하는 건식 식각 공정(dry etching process), 반응성 이온 식각 공정(reactive ion etching process) 등이 있다. 상기 트렌치 패턴(30)의 깊이에 의하여 후속 차광층의 두께가 결정되며, NILS가 1.358 이상을 가질 수 있도록 적어도 700Å의 깊이를 가지도록 형성한다. Referring to FIG. 3B, the trench pattern 30 is formed on the transparent substrate 10 by etching the lower transparent substrate 10 by performing an etching process using the photoresist pattern 20 as an etching mask. The etching is performed by an anisotropic dry etching process. Examples of the etching process include a dry etching process using a plasma, a reactive ion etching process, and the like. The thickness of the subsequent light blocking layer is determined by the depth of the trench pattern 30, and is formed to have a depth of at least 700 μs so that the NILS may have a thickness of 1.358 or more.

도 3c를 참조하면, 상기 트렌치 패턴(30) 형성 후 잔류하는 포토레지스트 패턴(20)은 애싱/스트립 공정에 의해 제거되고, 상기 투명 기판(10)상에 소정의 깊이를 갖는 상기 트렌치 패턴(30)만 잔류하게 된다. Referring to FIG. 3C, the photoresist pattern 20 remaining after the trench pattern 30 is formed is removed by an ashing / strip process, and the trench pattern 30 having a predetermined depth on the transparent substrate 10. ) Will remain.

도 3d를 참조하면, 상기 트렌치 패턴(30)을 포함하는 투명 기판(10) 전면에 차광층(40)을 형성한다. 상기 차광층(40)은 상기 투명 기판(1)과의 접착 특성을 고려하여 Cr 이나 CrO6 를 주로 사용하지만 필요에 따라서는 광의 일부만을 투과시키 고 위상을 변화시키는 시프트 물질을 사용하기도 한다. 시프트 물질의 예로서는 MoSiON, CrON, WSi 및 SiN 등이 있다. 상기 차광층(40)은 스퍼터링(sputtering) 공정, CVD (Chemical Vapor Deposition) 공정 등을 통해 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3D, the light shielding layer 40 is formed on the entire surface of the transparent substrate 10 including the trench pattern 30. The light blocking layer 40 mainly uses Cr or CrO 6 in consideration of the adhesive property with the transparent substrate 1, but if necessary, a shift material that transmits only a part of the light and changes its phase may be used. Examples of shift materials include MoSiON, CrON, WSi and SiN. The light blocking layer 40 may be formed through a sputtering process, a chemical vapor deposition (CVD) process, or the like.

도 3e를 참조하면, 도 3d의 트렌치 패턴(30) 내부의 차광층(40) 물질을 제외한 나머지 부분의 차광층(40) 물질을 제거함으로써 차광층 패턴(40')을 형성한다. 상기 차광층(40) 물질의 제거는 상기 투명 기판(10)의 상부 표면이 노출될 때까지 상기 차광층(40)을 화학 기계적 연마 또는 에치 백함으로써 행해진다. 상기 차광층(40)의 상면은 상기 화학 기계적 연마 공정 또는 에치 백 공정 진행후 상기 투명 기판(10)의 상면과 일치하여 단차가 없는 균일한 형태를 이룬다. 상기 에치 백 공정은 비등방성 건식 식각 공정, 예를 들면 플라즈마를 이용하는 건식 식각 공정, 반응성 이온 식각 공정 등에 의하여 행해질 수 있다. Referring to FIG. 3E, the light shielding layer pattern 40 ′ is formed by removing material of the light shielding layer 40 except for the material of the light shielding layer 40 in the trench pattern 30 of FIG. 3D. Removal of the light shielding layer 40 material is performed by chemical mechanical polishing or etch back of the light shielding layer 40 until the top surface of the transparent substrate 10 is exposed. The upper surface of the light shielding layer 40 forms a uniform shape without a step after coinciding with the upper surface of the transparent substrate 10 after the chemical mechanical polishing process or the etch back process. The etch back process may be performed by an anisotropic dry etching process, for example, a dry etching process using plasma, a reactive ion etching process, or the like.

도 3f를 참조하면, 상기 차광층 패턴(40')을 포함하는 투명 기판(10) 상면에 유기 용매에 희석시킨 폴리머 계열의 물질을 도포하여 건조시킴으로써 성장성 이물질 방지막(50)을 형성한다. 상기 폴리머 계열의 물질로는 예를 들면, 불소수지(fluoropolymers), 니트로셀룰로스(nitrocellulose), 변성 셀룰로스(modified cellulose), 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 폴리머 계열의 물질로서 일반적인 포토마스크에 있어서의 펠리클(pellicle)과 동일한 물질을 사용한다. 상기 성장성 이물질 방지막(50)은 투과율 100%를 유지하기 위하여 건조 후 약 820 ∼ 840nm의 두께를 가지도록 형성된다. Referring to FIG. 3F, a growth-sensitive foreign material prevention film 50 is formed by coating and drying a polymer-based material diluted in an organic solvent on an upper surface of the transparent substrate 10 including the light blocking layer pattern 40 ′. As the polymer-based material, for example, any one selected from the group consisting of fluoropolymers, nitrocellulose, modified cellulose, and mixtures thereof may be used. Preferably, as the polymer-based material, the same material as the pellicle in the general photomask is used. The growth foreign matter prevention film 50 is formed to have a thickness of about 820 ~ 840nm after drying to maintain 100% transmittance.

도 3g를 참조하면, 상기 성장성 이물질 방지막(50) 주위로 투명 기판(10) 상면과 접하여 펠리클 프레임(60)을 형성하고, 상기 펠리클 프레임(60)의 상부와 접하여 상기 펠리클 프레임(60)에 의해 한정된 투명 기판(10) 상부 전면에 펠리클(70)을 형성한다. 상기 펠리클 프레임(60)과 펠리클(70)의 형성 방법은 일반적인 포토마스크 제조 과정상의 방법에 의한다. Referring to FIG. 3G, the pellicle frame 60 is formed in contact with the upper surface of the transparent substrate 10 around the growth foreign matter prevention film 50, and the pellicle frame 60 is in contact with the upper portion of the pellicle frame 60. The pellicle 70 is formed on the entire upper surface of the limited transparent substrate 10. The method of forming the pellicle frame 60 and the pellicle 70 is based on a general photomask manufacturing process.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 포토마스크는 투명 기판상에 트렌치를 형성한 후 상기 트렌치 내부에 차광층을 형성함으로써 차광층의 두께 한계 극복하고, 이를 통해 높은 NILS에 의한 고해상도 이미지 구현과 아스펙트비 증가에 따른 패턴 붕괴의 문제를 해결할 수 있다. 이와 동시에, 차광층이 노출되어 있는 투명 기판의 표면을 펠리클과 같은 성장성 이물질 방지막을 도포하여 차광층이 대기와 접촉하는 것을 차단함으로써 포토마스크 표면에서 성장성 이물질이 발생되는 것을 방지하여 공정 수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬수 있는 잇점이 있다. As described above, the photomask for manufacturing a semiconductor device according to the present invention overcomes the thickness limitation of the light shielding layer by forming a light shielding layer inside the trench after forming a trench on a transparent substrate, thereby realizing a high resolution image by high NILS. It can solve the problem of pattern collapse due to the increase of the ratio and aspect ratio. At the same time, the surface of the transparent substrate where the light shielding layer is exposed is coated with a growth preventing foreign material such as pellicle to prevent the light shielding layer from contacting the atmosphere, thereby preventing the growth of foreign matters from occurring on the surface of the photomask. There is an advantage to improve the reliability of.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다. In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention. This is possible.

Claims (16)

투명 기판;Transparent substrates; 상기 투명 기판의 전면(前面)에 형성되어 있는 트렌치 패턴;A trench pattern formed on the front surface of the transparent substrate; 상기 트렌치 패턴의 내부에 형성된 차광층 패턴;A light blocking layer pattern formed in the trench pattern; 상기 차광층 패턴을 포함하는 상기 투명 기판 상면에 형성된 성장성 이물질 방지막;A growth preventing foreign material film formed on an upper surface of the transparent substrate including the light blocking layer pattern; 상기 성장성 이물질 방지막 주위로 상기 투명 기판 상면과 접하여 형성된 펠리클 프레임(pellicle frame); 및A pellicle frame formed in contact with the upper surface of the transparent substrate around the growth preventing foreign material layer; And 상기 펠리클 프레임의 상부와 접하여 상기 펠리클 프레임에 의해 한정된 상기 투명 기판 상부 전면에 형성된 펠리클을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크. And a pellicle formed on the entire upper surface of the transparent substrate defined by the pellicle frame in contact with an upper portion of the pellicle frame. 제 1항에 있어서, 상기 트렌치 패턴은 NILS(Normalized image log slope)가 적어도 1.3으로 되는 깊이를 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크. The photomask of claim 1, wherein the trench pattern has a depth such that a normalized image log slope (NILS) is at least 1.3. 제 1항에 있어서, 상기 트렌치 패턴의 깊이는 적어도 700Å인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크. The photomask of claim 1, wherein the trench pattern has a depth of at least 700 μs. 제 1항에 있어서, 상기 성장성 이물질 방지막은 폴리머 계열의 물질인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크. The photomask of claim 1, wherein the growthable foreign matter prevention film is a polymer-based material. 제 4항에 있어서, 상기 폴리머 계열의 물질은 불소수지(fluoropolymers), 니트로셀룰로스(nitrocellulose), 변성 셀룰로스(modified cellulose), 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크. The semiconductor device of claim 4, wherein the polymer-based material is any one selected from the group consisting of fluoropolymers, nitrocellulose, modified cellulose, and mixtures thereof. Photomasks for Manufacturing. 제 1항에 있어서, 상기 성장성 이물질 방지막은 상기 펠리클과 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크. The photomask of claim 1, wherein the growth preventing foreign material layer is made of the same material as the pellicle. 제 6항에 있어서, 상기 성장성 이물질 방지막의 두께는 상기 펠리클의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크. The photomask of claim 6, wherein a thickness of the growth preventing foreign material layer is the same as a thickness of the pellicle. 투명 기판의 전면(前面)에 트렌치 패턴을 형성하는 단계;Forming a trench pattern on the front surface of the transparent substrate; 상기 트렌치 패턴을 포함하는 투명 기판의 전면에 차광층을 형성하는 단계;Forming a light shielding layer on an entire surface of the transparent substrate including the trench pattern; 상기 트렌치 내부의 차광층 물질을 제외한 나머지 부분의 차광층 물질을 제거함으로써 상기 트렌치 내부에 차광층 패턴을 형성하는 단계;Forming a light shielding layer pattern in the trench by removing the light shielding layer material except for the light shielding layer material in the trench; 상기 차광층 패턴을 포함하는 투명 기판 상면에 밀착하여 성장성 이물질 방지막을 형성하는 단계; Contacting an upper surface of the transparent substrate including the light blocking layer pattern to form a growth preventing foreign material layer; 상기 성장성 이물질 방지막 주위로 투명 기판 상면과 접하여 펠리클 프레임을 형성하는 단계; 및 Forming a pellicle frame in contact with an upper surface of the transparent substrate around the growth preventing foreign material layer; And 상기 펠리클 프레임의 상부와 접하여 투명 기판 상부 전면에 펠리클을 형성 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법. And forming a pellicle on the entire upper surface of the transparent substrate in contact with the upper portion of the pellicle frame. 제 8항에 있어서, 상기 트렌치 패턴은 NILS가 적어도 1.3으로 되는 깊이를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법. 10. The method of claim 8, wherein the trench pattern is formed to have a depth such that the NILS is at least 1.3. 제8항에 있어서, 상기 트렌치 패턴의 깊이는 적어도 700Å인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법. 10. The method of claim 8, wherein the trench pattern has a depth of at least 700 GPa. 제 8항에 있어서, 상기 차광층 패턴을 형성하는 단계는 상기 나머지 부분의 차광층 물질을 화학 기계적 연마 공정에 의하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법. The method of claim 8, wherein the forming of the light shielding layer pattern comprises removing the remaining light shielding layer material by a chemical mechanical polishing process. 제 8항에 있어서, 상기 차광층 패턴을 형성하는 단계는 상기 나머지 부분의 차광층 물질을 에치 백 공정에 의하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법. The method of claim 8, wherein the forming of the light shielding layer pattern comprises removing the remaining light shielding layer material by an etch back process. 제 8항에 있어서, 상기 성장성 이물질 방지막은 폴리머 계열의 물질인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법. 10. The method of claim 8, wherein the growth preventing foreign material prevention film is a polymer-based material. 제 13항에 있어서, 상기 폴리머 계열의 물질은 불소수지(fluoropolymers), 니트로셀룰로스(nitrocellulose), 변성 셀룰로스(modified cellulose), 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법. The semiconductor device of claim 13, wherein the polymer-based material is any one selected from the group consisting of fluoropolymers, nitrocellulose, modified cellulose, and mixtures thereof. Method for producing a photomask for production. 제 8항에 있어서, 상기 성장성 이물질 방지막은 상기 펠리클과 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법. The method of claim 8, wherein the growth preventing foreign material film is made of the same material as the pellicle. 제 15항에 있어서, 상기 성장성 이물질 방지막의 두께는 상기 펠리클의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 포토마스크의 제조 방법. The method of manufacturing a photomask for manufacturing a semiconductor device according to claim 15, wherein the thickness of the growth preventing foreign material film is the same as that of the pellicle.
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