KR100733705B1 - Manufacturing method of attenuated phase shift mask - Google Patents

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Abstract

A method for manufacturing a phase shift mask is provided to acquire easily the phase shift mask without the increase of fabrication costs by using the difference of refractive indexes between first and second photoresist layers. A phase shift layer, a light shielding layer, a first photoresist layer and a second photoresist layer are sequentially formed on a transparent substrate(100). The refractive index of the first photoresist layer is different from that of the second photoresist layer. A second photoresist pattern and a first photoresist pattern are formed on the resultant structure by exposing and developing the second and first photoresist layers. A first light shielding layer is formed by etching the light shielding layer using the second photoresist pattern as an etch mask. The second photoresist pattern is removed therefrom. A phase shift pattern(102) is formed by etching the phase shift layer using the first light shielding layer as an etch mask. A second light shielding layer(104) is formed by etching the first light shielding layer using the first photoresist pattern as an etch mask.

Description

위상 반전 마스크의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF ATTENUATED PHASE SHIFT MASK}MANUFACTURING METHOD OF ATTENUATED PHASE SHIFT MASK

도 1은 본 발명의 실시예에 다른 위상 반전 마스크의 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.1 is a plan view of a phase inversion mask according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 위상 반전 마스크를 형성하는 방법의 중간 단계를 도시한 단면도이다.3 to 5 are cross-sectional views illustrating intermediate steps of a method of forming a phase inversion mask according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 노광 마스크에 관한 것으로, 특히 감쇄형 위상 반전 마스크(attenuated phase shift mask)에 관한 것이다.The present invention relates to an exposure mask, and more particularly to an attenuated phase shift mask.

반도체 장치를 구성하는 트랜지스터, 캐패시터 등은 복층으로 형성되는데, 각 층은 일정한 형태로 패터닝되어 있다. 이러한 패터닝된 층을 형성하기 위해서는 각 층마다 선택적 식각 공정을 진행한다.Transistors, capacitors, and the like constituting the semiconductor device are formed in multiple layers, and each layer is patterned in a constant form. In order to form the patterned layer, a selective etching process is performed for each layer.

선택적 식각 공정은 식각하고자 하는 막 위에 감광막 패턴을 형성하고, 감광막 패턴을 마스크로 식각하고자 하는 막을 식각하는 공정이다. 여기서 감광막 패턴은 광을 부분적으로 투과시킬 수 있는 마스크를 통해서 전자빔, 이온빔 또는 X선 등으로 감광물질에 조사한 후 현상하여 형성한다.The selective etching process is a process of forming a photoresist pattern on a film to be etched and etching a film to be etched using the photoresist pattern as a mask. The photoresist pattern is formed by irradiating a photosensitive material with an electron beam, an ion beam, or X-ray through a mask that can partially transmit light, and then developing the photoresist pattern.

이처럼 광을 부분적으로 투과시킬 수 있는 마스크로는 완전 차광층 대신에 투과율이 극히 낮은 위상 반전층을 포함하는 감쇄형 위산 반전 마스크를 사용할 수 있다.As a mask capable of partially transmitting light, attenuated gastric inversion mask including a phase inversion layer having a very low transmittance may be used instead of a complete light shielding layer.

감쇄형 위상 반전 마스크는 노광 공정에서 노광 파장보다 작은 한계 크기를 해상할 수 있는 마스크로 뛰어나 해상력, 초점 깊이(depth of focus)의 여유(margin) 향상, 간단한 제작 방법, 저렴한 제작 비용 등으로 130nm 이하의 장치에 널리 사용되고 있다.The attenuated phase reversal mask is excellent in resolving the limit size smaller than the exposure wavelength in the exposure process, and is 130 nm or less due to resolution, improved margin of focus, simple manufacturing method, and low manufacturing cost. Widely used in the device.

그러나 패턴 형성 과정에서 홀(hole)과 홀 사이 영역에서 6~10%의 투과율로 인한 노광 효과에 의해 원치않는 패턴이 형성되는 사이드 로브(side lobe) 현상, 홀 주변의 투과 빛으로 인하여 홀 주변에 고리(ring) 현상 등이 발생하여 패턴 형성 공정에 치명적인 결함이 발생한다.However, in the pattern formation process, the side lobe phenomenon in which an unwanted pattern is formed by the exposure effect due to the 6-10% transmittance in the area between the hole and the hole, and the transmitted light around the hole A ring phenomenon or the like occurs, and a fatal defect occurs in the pattern forming process.

이러한 현상은 투광 패턴 사이에 불투명한 영역을 형성함으로써 효과적으로 제거할 수 있으나 이는 위상 반전 마스크를 형성한 후 불투명 영역 형성을 위한 공정을 한 번 더 거쳐야 하므로 제작 공정이 복잡해지고 제조 비용이 증가한다.This phenomenon can be effectively eliminated by forming an opaque region between the light transmitting patterns, but since the phase inversion mask is formed, the process for forming the opaque region must be performed once more, thereby increasing the manufacturing process and increasing the manufacturing cost.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 위상 반전 마스크를 용이하게 형성하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to easily form a phase inversion mask.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 제 조 방법은 투명한 기판 위에 위상 반전막, 차광막, 제1 감광막 및 제1 감광막과 굴절 계수가 다른 제2 감광막을 적층하는 단계, 제2 감광막 및 제1 감광막을 노광 및 현상하여 제2 감광막 패턴, 제2 감광막 패턴보다 폭이 좁은 제1 감광막 패턴을 형성하는 단계, 제2 감광막 패턴을 마스크로 상기 차광막을 식각하여 제1 차광층을 형성하는 단계, 제2 감광막 패턴을 제거하는 단계, 제1 차광층을 마스크로 위상 반전막을 식각하여 위상 반전층을 형성하는 단계, 제1 감광막 패턴을 마스크로 상기 제1 차광층을 식각하여 제2 차광층을 형성하는 단계, 그리고 제1 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a phase reversal mask, including: laminating a phase reversal film, a light shielding film, a first photoresist film, and a second photoresist film having a different refractive index from a first photoresist film on a transparent substrate, Exposing and developing the second photoresist film and the first photoresist film to form a second photoresist pattern and a first photoresist pattern having a width narrower than that of the second photoresist pattern, and etching the light shielding film using the second photoresist pattern as a mask to form a first light shielding layer. Forming, removing the second photoresist pattern, etching the phase inversion layer using the first light blocking layer as a mask to form a phase inversion layer, and etching the first light shielding layer using the first photoresist pattern as a mask Forming a light shielding layer, and removing the first photoresist pattern.

위상 반전막은 몰리브덴규소로 형성할 수 있다.The phase inversion film can be formed of molybdenum silicon.

차광층은 크롬으로 형성할 수 있다.The light shielding layer may be formed of chromium.

위상 반전층이 제2 차광층보다 폭이 더 크게 형성할 수 있다.The phase inversion layer may have a larger width than the second light blocking layer.

이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

이제 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 위상 반전 마스크 및 그의 제조 방법을 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A phase inversion mask and a method of manufacturing the same according to the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 다른 위상 반전 마스크의 평면도이고, 도 2는 도 1의 II-II선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.1 is a plan view of a phase inversion mask according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 석영(quartz)과 같은 투명한 기판(100) 위에 투광 영역(A), 반전 영역(B) 및 차광 영역(C)을 구분하기 위한 위상 반전층(102) 및 제2 차광층(104)이 형성되어 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, a phase inversion layer 102 for distinguishing a light transmission region A, an inversion region B, and a light blocking region C on a transparent substrate 100 such as quartz. And a second light shielding layer 104 is formed.

투광 영역(A)은 기판(100)에서 위상 반전층(102)과 제2 차광층(104)이 형성되지 않은 영역이고, 차광 영역(C)은 제2 차광층(104)과 대응하는 기판(100) 영역이고, 반전 영역(B)은 위상 반전층(102)과 제2 차광층(104)의 폭차이에 해당하는 기판(100) 영역이다.The light transmissive area A is an area where the phase inversion layer 102 and the second light shielding layer 104 are not formed in the substrate 100, and the light shielding area C corresponds to a substrate corresponding to the second light shielding layer 104 ( 100 is an area, and the inversion area B is an area of the substrate 100 corresponding to the width difference between the phase inversion layer 102 and the second light blocking layer 104.

위상 반전층(102)은 몰리브덴규소(MoSi) 등으로 형성될 수 있으며, 6~10%정도의 광을 투과시킨다. 그리고 제2 차광층(104)은 빛을 완전히 투과하지 않는 층으로 크롬(Cr) 등으로 형성할 수 있다.The phase inversion layer 102 may be formed of molybdenum silicon (MoSi) or the like, and transmits light of about 6 to 10%. The second light blocking layer 104 may be formed of chromium (Cr) or the like as a layer that does not completely transmit light.

도 1을 참조하면 반전 영역(B)은 투광 영역(A) 주위에 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, an inverted region B is formed around the light transmissive region A. FIG.

이러한 위상 반전 마스크를 형성하는 방법을 도 3 내지 도 5와 기 설명한 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.A method of forming such a phase inversion mask will be described with reference to FIGS. 3 to 5 and FIGS. 1 and 2 described above.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 위상 반전 마스크를 형성하는 방법의 중간 단계를 도시한 단면도이다.3 to 5 are cross-sectional views illustrating intermediate steps of a method of forming a phase inversion mask according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, 투명한 기판(100) 위에 위상 반전막(102a), 차광막(104a), 제1 감광막(106), 제2 감광막(108)을 적층한다.As shown in FIG. 3, a phase inversion film 102a, a light shielding film 104a, a first photosensitive film 106, and a second photosensitive film 108 are stacked on the transparent substrate 100.

제1 감광막(106) 및 제2 감광막(108)은 광학 굴절 계수가 다른 물질로 형성한다. The first photosensitive film 106 and the second photosensitive film 108 are formed of materials having different optical refraction coefficients.

다음 도 4에 도시한 바와 같이, 광마스크로 제1 감광막(106) 및 제2 감광막(108)을 노광 및 현상하여 제1 감광막 패턴(PR1)과 제2 감광막 패턴(PR2)을 형성한 다.Next, as shown in FIG. 4, the first photoresist layer 106 and the second photoresist layer 108 are exposed and developed with a photomask to form a first photoresist pattern PR1 and a second photoresist pattern PR2.

제1 감광막 패턴(PR1)과 제2 감광막 패턴(PR2)은 광학 굴절 계수가 다르기 때문에 노광시에 노광되는 정도가 다르다. 따라서 이들을 현상하면 서로 다른 폭을 가지게 된다. 본 발명의 실시예에서는 제1 감광막 패턴(PR1)이 제2 감광막 패턴(PR2)의 폭보다 적게 형성한다.Since the first photosensitive film pattern PR1 and the second photosensitive film pattern PR2 have different optical refraction coefficients, the degree of exposure at the time of exposure is different. Therefore, when developing them, they have different widths. In an exemplary embodiment of the present invention, the first photoresist pattern PR1 is formed to be smaller than the width of the second photoresist pattern PR2.

다음 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 감광막 패턴(PR2)을 마스크로 차광막(104a)을 식각하여 제1 차광층(104b)을 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 5, the light blocking film 104a is etched using the second photoresist film pattern PR2 as a mask to form the first light blocking layer 104b.

이후 애싱(ashing)으로 제2 감광막 패턴(PR2)을 제거한다.Thereafter, the second photoresist pattern PR2 is removed by ashing.

다음 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 차광층(104b)을 마스크로 하여 위상 반전막(102a)을 식각하여 위상 반전층(102)을 형성하고, 이어서 제1 감광막 패턴(PR1)을 마스크로 하여 제1 차광층(104b)을 식각하여 제2 차광층(104)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2, the phase inversion layer 102a is etched using the first light blocking layer 104b as a mask to form a phase inversion layer 102, and then the first photoresist layer pattern PR1 is used as a mask. The first light blocking layer 104b is etched to form a second light blocking layer 104.

여기서 위상 반전막(102a)과 제1 차광층(104b)은 제1 차광층(104b)과 제1 감광막(PR1)을 마스크로 하여 동시에 식각할 수도 있다.The phase inversion film 102a and the first light blocking layer 104b may be simultaneously etched using the first light blocking layer 104b and the first photosensitive film PR1 as a mask.

위상 반전막(102a)은 제1 차광층(104b)이 마스크가 되어 제1 차광층(104b)과 같은 폭으로 형성된다. 그리고 제1 차광층(104b) 위상 반전막(102a) 형성시에 함께 식각되는데 제1 감광막 패턴(PR1)이 형성되어 있으므로 제2 차광층(104)이 제1 감광막 패턴(PR1)의 폭과 같게 형성된다.The phase inversion film 102a is formed with the same width as the first light shielding layer 104b with the first light shielding layer 104b as a mask. The first light blocking layer 104b is etched together when the phase reversal film 102a is formed, but since the first photosensitive film pattern PR1 is formed, the second light blocking layer 104 is equal to the width of the first photosensitive film pattern PR1. Is formed.

이처럼 본 발명에서와 같이 위상 반전 마스크를 형성하면 감광막의 굴절률 차이만으로도 용이하게 위상 반전 마스크를 형성할 수 있다.As described above, when the phase inversion mask is formed, the phase inversion mask can be easily formed only by the difference in refractive index of the photoresist film.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (4)

투명한 기판 위에 위상 반전막, 차광막, 제1 감광막 및 상기 제1 감광막과 굴절 계수가 다른 제2 감광막을 적층하는 단계,Laminating a phase reversal film, a light shielding film, a first photoresist film, and a second photoresist film having a different refractive index from the first photoresist film on a transparent substrate, 상기 제2 감광막 및 제1 감광막을 노광 및 현상하여 상기 제2 감광막 패턴, 상기 제2 감광막 패턴보다 폭이 좁은 제1 감광막 패턴을 형성하는 단계,Exposing and developing the second photoresist film and the first photoresist film to form a second photoresist pattern and a first photoresist pattern having a width narrower than that of the second photoresist pattern; 상기 제2 감광막 패턴을 마스크로 상기 차광막을 식각하여 제1 차광층을 형성하는 단계,Etching the light blocking film using the second photoresist pattern as a mask to form a first light blocking layer; 상기 제2 감광막 패턴을 제거하는 단계,Removing the second photoresist pattern; 상기 제1 차광층을 마스크로 상기 위상 반전막을 식각하여 위상 반전층을 형성하는 단계, Etching the phase inversion layer using the first light blocking layer as a mask to form a phase inversion layer; 상기 제1 감광막 패턴을 마스크로 상기 제1 차광층을 식각하여 제2 차광층을 형성하는 단계, 그리고Etching the first light blocking layer using the first photoresist pattern as a mask to form a second light blocking layer, and 상기 제1 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하는Removing the first photoresist pattern 위상 반전 마스크의 제조 방법.Method of manufacturing a phase inversion mask. 제1항에서,In claim 1, 상기 위상 반전막은 몰리브덴규소로 형성하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.And the phase reversal film is formed of molybdenum silicon. 제1항에서,In claim 1, 상기 차광층은 크롬으로 형성하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.The light shielding layer is formed of chromium. 제1항에서,In claim 1, 상기 위상 반전층이 상기 제2 차광층보다 폭이 더 크게 형성하는 위상 반전 마스크의 제조 방법.And the phase inversion layer is formed to have a width larger than that of the second light shielding layer.
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