KR100755066B1 - Method of correcting a phase shift mask - Google Patents

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Abstract

별도의 보정 공정 및 보정 마스크의 요구없이 간단한 방식으로 위상 반전 패턴의 CD를 조절할 수 있는 위상 반전 마스크의 보정방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 석영 기판상에 위상 반전층 및 마스크층을 순차적으로 적층한다음, 상기 마스크층 및 상기 위상 반전층을 소정 부분 제거하여, 마스크 패턴 및 위상 반전 패턴을 형성한다. 상기 석영 기판 결과물을 세정함과 동시에, 상기 세정액에 의해 상기 위상 반전 패턴을 일부 식각하여 위상 반전 패턴의 CD를 보정한다. 이때, 상기 위상 반전층은 MoSiN층이고, 상기 세정액은 희석된 NH4OH 수용액임이 바람직하다.Disclosed are a method of correcting a phase inversion mask that can adjust a CD of a phase inversion pattern in a simple manner without requiring a separate correction process and a correction mask. The disclosed invention sequentially deposits a phase inversion layer and a mask layer on a quartz substrate, and then removes a predetermined portion of the mask layer and the phase inversion layer to form a mask pattern and a phase inversion pattern. At the same time as cleaning the resultant quartz substrate, the phase inversion pattern is partially etched by the cleaning liquid to correct the CD of the phase inversion pattern. At this time, the phase inversion layer is a MoSiN layer, the cleaning solution is preferably diluted NH 4 OH aqueous solution.

위상 반전 마스크, MoSiN, NH4OH Phase Reversal Mask, MoSiN, NH4OH

Description

위상 반전 마스크의 보정방법{Method of correcting a phase shift mask}Method of correcting a phase shift mask

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 보정방법을 설명하기 위한 도면들이다. 1 to 5 are diagrams for explaining a method of correcting a phase inversion mask according to the present invention.

본 발명은 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 위상 반전 패턴의 CD(critical dimension)을 보정할 수 있는 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a phase inversion mask, and more particularly, to a method of manufacturing a phase inversion mask capable of correcting a CD (critical dimension) of a phase inversion pattern.

반도체 소자의 고집적화됨에 따라, 보다 미세한 패턴을 형성하기 위한 포토리소그라피 공정이 비약적으로 발전되고 있다. 포토레지스트 패턴의 사이즈(선폭), 즉, 해상도는 공지된 레이라이 식(Rayleigh equation)식에 의하여 결정되는데, 상기 식에 따른 최소 선폭(minimum critical dimension)은 노광원의 파장에 비례하고, 프로젝션 렌즈의 개구수에는 반비례한다. 그러나, 포토레지스트 패턴의 선폭이 노광원의 파장보다 적어지게 되면, 회절(diffraction) 현상이 발생되어 기생 이미지(aerial image)를 발생시킨다. As semiconductor devices are highly integrated, photolithography processes for forming finer patterns have been rapidly developed. The size (line width) of the photoresist pattern, i.e. the resolution, is determined by the known Rayleigh equation, where the minimum critical dimension is proportional to the wavelength of the exposure source, It is inversely proportional to the numerical aperture. However, when the line width of the photoresist pattern becomes smaller than the wavelength of the exposure source, a diffraction phenomenon occurs to generate a parasitic image.

이러한 현상을 방지하기 위하여, 종래에는 위상 반전 마스크(Phase Shift Mask, 이하 PSM)가 제안되었다. PSM은 광의 진폭(amplitude)을 조절하는 바이너리(binary) 마스크와는 달리, 불필요한 회절 효과를 완화시키는 상쇄 간섭(destructive interference)을 이용하여 광의 위상을 조절한다. 이러한 PSM은 기판상에 위상 반전층에 의하여 180°위상 반전 패턴을 형성하는 어테뉴에이트(attenuated) PSM 및 트렌치에 의하여 180°위상 반전 영역을 형성하는 얼터네이팅(alternating) PSM이 있다.In order to prevent such a phenomenon, a phase shift mask (PSM) has been conventionally proposed. Unlike binary masks that control the amplitude of light, PSMs control the phase of light by using destructive interference to mitigate unnecessary diffraction effects. Such PSMs include an attenuated PSM that forms a 180 ° phase inversion pattern by a phase inversion layer on the substrate, and an alternating PSM that forms a 180 ° phase inversion region by a trench.

여기서, 상기 어테뉴에이트 PSM은 다음과 같은 공정으로 형성된다.Here, the attenuate PSM is formed by the following process.

먼저, 석영 기판상에 위상 반전층을 형성한다. 위상 반전층으로 예컨대 MoSiN층이 이용될 수 있다. 위상 반전층 상부에 마스크층을 형성한다음, 상기 마스크층에 전자빔을 조사하여, 마스크 패턴의 될 영역을 기록한다. 다음 현상 공정을 통해 마스크 패턴을 한정한다. 이 마스크 패턴에 의해 위상 반전층을 식각하여, 위상 반전 패턴(혹은 위상 반전 영역)을 한정한다음, 마스크 패턴을 제거한다. First, a phase inversion layer is formed on a quartz substrate. As the phase inversion layer, for example, a MoSiN layer can be used. After forming a mask layer on the phase inversion layer, the mask layer is irradiated with an electron beam to record an area to be a mask pattern. The mask pattern is defined by the following development process. The phase inversion layer is etched by this mask pattern to define the phase inversion pattern (or phase inversion region), and then the mask pattern is removed.

상기 위상 반전 패턴의 CD는 상기 전자빔 조사에 의해 결정된다. 이때, 상기 전자빔 조사시, 전자빔량이 불충분하게 도달되거나, 그 밖의 다른 공정상 이유들로 인해 위상 반전 패턴이 원하는 크기(CD)로 형성되지 않는 경우가 있다. 이러한 경우, 형성된 위상 반전 패턴의 CD를 측정하고, 기준치와 비교한다음, 다양한 보정 방법에 의해 위상 반전 패턴의 CD를 보정한다.The CD of the phase reversal pattern is determined by the electron beam irradiation. At this time, during the electron beam irradiation, the amount of electron beams may be insufficiently reached, or due to other process reasons, the phase inversion pattern may not be formed to a desired size (CD). In this case, the CD of the formed phase inversion pattern is measured, compared with a reference value, and then the CD of the phase inversion pattern is corrected by various correction methods.

그러나, 종래의 보정방법은 CD를 측정한 후, 별도의 포토 마스크등을 이용해서 보정 공정을 진행하여야 한다. 더욱이, 별도의 보정 공정이 요구되므로써 공정 시간 및 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.However, in the conventional correction method, after measuring the CD, a correction process must be performed using a separate photo mask. Moreover, there is a problem in that process time and manufacturing cost increase because a separate calibration process is required.

따라서, 본 발명의 목적은 별도의 보정 공정 및 보정 마스크의 요구없이 간단한 방식으로 위상 반전 패턴의 CD를 조절할 수 있는 위상 반전 마스크의 보정방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of correcting a phase inversion mask that can adjust the CD of a phase inversion pattern in a simple manner without requiring a separate correction process and a correction mask.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 석영 기판상에 위상 반전층 및 마스크층을 순차적으로 적층한다음, 상기 마스크층 및 상기 위상 반전층을 소정 부분 제거하여, 마스크 패턴 및 위상 반전 패턴을 형성한다. 상기 석영 기판 결과물을 세정함과 동시에, 상기 세정액에 의해 상기 위상 반전 패턴을 일부 식각하여 위상 반전 패턴의 CD를 보정한다. 이때, 상기 위상 반전층은 MoSiN층이고, 상기 세정액은 희석된 NH4OH 수용액임이 바람직하다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention, by sequentially laminating a phase inversion layer and a mask layer on a quartz substrate, by removing a predetermined portion of the mask layer and the phase inversion layer, the mask pattern and phase Form an inversion pattern. At the same time as cleaning the resultant quartz substrate, the phase inversion pattern is partially etched by the cleaning liquid to correct the CD of the phase inversion pattern. At this time, the phase inversion layer is a MoSiN layer, the cleaning solution is preferably diluted NH 4 OH aqueous solution.

상기 희석된 NH4OH 수용액은 전도도가 0.6 내지 0.7mS를 갖는 것이 바람직하다.The diluted NH 4 OH aqueous solution preferably has a conductivity of 0.6 to 0.7 mS.

상기 석영 기판 결과물을 세정하는 단계는, 상기 석영 기판 결과물을 스핀척에 로딩하는 단계, 및 상기 스핀척을 회전시킨 상태에서, 상기 석영 기판 결과물에 세정액을 노즐에 의해 분사하는 단계를 포함한다. 상기 스핀척은 20 내지 30rpm으로 회전하고, 상기 상기 노즐은 40 내지 80°만큼 회전하면서 상기 세정액을 분사한다.The cleaning of the quartz substrate product may include loading the quartz substrate product onto a spin chuck, and spraying a cleaning liquid on the quartz substrate product by a nozzle while the spin chuck is rotated. The spin chuck rotates at 20 to 30 rpm, and the nozzle sprays the cleaning liquid while rotating by 40 to 80 degrees.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한 다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 위상 반전 마스크의 보정방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.1 to 5 are cross-sectional views of respective processes for explaining a method of correcting a phase inversion mask according to the present invention.

우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 노광광에 대해 투명한 석영 기판(100) 상부에 위상 반전층(110), 예컨대, 입사광의 위상을 180°위상 반전시킬 수 있는 MoSiN층을 소정 두께로 형성한다. 위상 반전층(110) 상부에 마스크층으로서 크롬층(120)을 형성한다. First, as shown in FIG. 1, a phase inversion layer 110, for example, a MoSiN layer capable of inverting a phase of incident light by 180 °, is formed on a quartz substrate 100 transparent to exposure light to a predetermined thickness. . The chromium layer 120 is formed as a mask layer on the phase inversion layer 110.

도 2를 참조하여, 패턴을 형성하기 위하여 상기 크롬층(120)에 전자빔을 기록한다. 상기 전자빔 기록이란 전자빔을 조사하는 것을 일컬으며, 예를 들어, 제거되어야 할 크롬층(120) 부분에 전자빔을 조사하는 것을 말한다. 그후, 전자빔이 기록되어진 크롬층(120) 부분을 현상을 통해 제거하여 크롬 패턴(121)을 형성한다. 다음, 크롬 패턴(121)의 형태로 위상 반전층(110)을 식각하여 위상 반전 패턴(111)을 형성한다. 이때, 위상 반전 패턴(111)은 상기 종래 기술에 열거된 이유들로 인해 예정된 위상 반전 패턴의 CD(w)보다 큰 크기로 형성되었다. 이렇게 위상 반전 패턴(111)이 예정된 크기와 다르게 형성된 경우를 MTT(mean to target) 불량이라 한다. 여기서, 상기 위상 반전 패턴(111)의 MTT 불량은 위상 반전 패턴(111)의 측정 후, CD 측정 장비를 통해 불량 여부가 결정된다.Referring to FIG. 2, an electron beam is recorded on the chromium layer 120 to form a pattern. The electron beam recording refers to irradiating an electron beam, for example, irradiating an electron beam to a portion of the chromium layer 120 to be removed. Thereafter, the portion of the chromium layer 120 in which the electron beam is recorded is removed through development to form the chromium pattern 121. Next, the phase inversion layer 110 is etched in the form of the chrome pattern 121 to form the phase inversion pattern 111. At this time, the phase inversion pattern 111 is formed to have a size larger than the CD (w) of the predetermined phase inversion pattern for the reasons listed in the prior art. The case where the phase reversal pattern 111 is formed different from the predetermined size is referred to as mean to target (MTT) failure. Here, the MTT failure of the phase reversal pattern 111 is determined after the measurement of the phase reversal pattern 111 through the CD measuring equipment.

MTT 불량이 발생된 경우 이를 치유하기 위하여, 본 실시예에서는 MTT 불량이 발생된 석영 기판(100) 결과물을 스핀 척(200)에 로딩한다음, 포토 마스크(위상 반전 마스크)를 세정시키기 위한 NH4OH 수용액(탈이온수에 의해 희석된 NH4OH 수용액 :300)을 푸들 노즐(puddle nozzle:210)을 통해 상기 석영 기판(100) 결과물에 분사한다.In order to heal MTT defects in the present embodiment, in the present embodiment, NH 4 for cleaning the photo mask (phase reversal mask) is loaded after loading the resultant quartz substrate 100 having MTT defects into the spin chuck 200. An OH aqueous solution (NH 4 OH aqueous solution: 300 diluted with deionized water) is sprayed onto the quartz substrate 100 through a puddle nozzle 210.

상기 NH4OH 수용액(300)은 일반적으로 포토 마스크의 유기물을 제거하기 위한 세정액으로, 위상 반전 패턴(111)을 구성하는 MoSiN막을 식각시키는 특성을 갖는다. 그러므로, 위상 반전 패턴(111)을 한정한다음, 상기 NH4OH 수용액(300)에 의한 세정 처리를 실시하면, 도 4에 도시된 바와 같이, MoSiN으로 된 위상 반전 패턴(111)의 측벽이 상기 NH4OH 수용액(300)에 의해 일부 제거되어, 위상 반전 패턴(111)의 CD가 보정된다. 도 4에서 도면부호 115는 보정된 위상 반전 패턴을 나타낸다. The NH 4 OH aqueous solution 300 is generally a cleaning liquid for removing organic materials of the photo mask, and has a characteristic of etching the MoSiN film constituting the phase inversion pattern 111. Therefore, when the phase inversion pattern 111 is defined and then the cleaning process by the NH 4 OH aqueous solution 300 is performed, as shown in FIG. 4, the sidewall of the phase inversion pattern 111 made of MoSiN is NH. Partially removed by the 4 OH aqueous solution 300, the CD of the phase reversal pattern 111 is corrected. In FIG. 4, reference numeral 115 denotes a corrected phase inversion pattern.

이때, 상기 NH4OH 수용액은 약 0.6 내지 0.7mS의 전도도를 유지하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 NH4OH 수용액과 위상 반전 패턴(111)의 측벽과 충분한 반응을 유발하기 위하여, 상기 스핀척(200)은 약 20 내지 30rpm으로 회전시키는 것이 좋다. 또한, 상기 NH4OH 수용액이 석영 기판(110) 전체에 걸쳐 고르게 분사될 수 있도록 도 5에 도시된 것과 같이 상기 푸들 노즐(210) 소정 각도, 예컨대 40 내지 80°정도, 바람직하게는 60°회전하는 것이 바람직하다.At this time, the NH 4 OH aqueous solution preferably maintains a conductivity of about 0.6 to 0.7mS. In addition, in order to cause sufficient reaction with the NH 4 OH aqueous solution and the sidewall of the phase reversal pattern 111, the spin chuck 200 may be rotated at about 20 to 30 rpm. In addition, the NH 4 OH aqueous solution is rotated at a predetermined angle, for example, about 40 to 80 °, preferably 60 °, as shown in FIG. 5 so that the NH 4 OH aqueous solution may be evenly sprayed over the entire quartz substrate 110. It is desirable to.

또한, 상기 세정 공정 시간은 상기 위상 반전 패턴(111)의 선폭에 의해 결정된다. 즉, 크롬 패턴(121)에 의해 위상 반전층(110)을 식각하여 위상 반전 패턴(111)을 형성한 직후, CD 측정 장비, 예컨대 SEM(scanning electron microscope)에 의해 위상 반전 패턴(111)의 CD를 측정한다. 그 다음, 위상 반전 패턴(111)의 CD와 설정된 위상 반전 패턴의 CD를 비교하여 보정치를 산출한다음, 이 보정치에 의거하여 식각 시간이 결정된다. 일반적으로 상기 전도도가 0.6 내지 0.7ms의 전도도를 유지하는 NH4OH 수용액으로 세정처리를 실시하는 경우 1초당 약 0.011nm 정도의 MoSiN층이 유실되었으므로, 보정치를 고려하여 상기 세정 시간을 임의로 조절할 수 있다. 이때, 상기 크롬 패턴(121)을 잔류시킨 채 세정 공정을 진행하는 것은 상기 위상 반전 패턴(115)의 두께 유실을 방지하기 위함이다. 그후, 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 크롬 패턴(121)을 공지의 방식으로 제거한다. In addition, the cleaning process time is determined by the line width of the phase reversal pattern 111. That is, immediately after the phase reversal layer 110 is etched by the chrome pattern 121 to form the phase reversal pattern 111, the CD of the phase reversal pattern 111 is measured by a CD measuring apparatus, for example, a scanning electron microscope (SEM). Measure Then, the correction value is calculated by comparing the CD of the phase inversion pattern 111 with the CD of the set phase inversion pattern, and then the etching time is determined based on this correction value. In general, when the cleaning process is performed with an aqueous NH 4 OH solution having a conductivity of 0.6 to 0.7 ms, about 0.011 nm of MoSiN layer is lost per second. . At this time, the cleaning process is performed while the chromium pattern 121 remains to prevent the loss of the thickness of the phase reversal pattern 115. Thereafter, although not shown in the figure, the chrome pattern 121 is removed in a known manner.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Do.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 위상 반전 마스크를 세정하기 위한 NH4OH 수용액 처리에 의해 위상 반전 패턴의 CD 보정을 진행한다. 이에따라, 별도의 보정 공정 및 보정 마스크가 요구되지 않으므로, 제조 공정 시간 및 제조 비용이 절감된다. As described in detail above, according to the present invention, CD correction of the phase inversion pattern is performed by treatment with an aqueous NH 4 OH solution for cleaning the phase inversion mask. Accordingly, no separate calibration process and calibration mask are required, thereby reducing manufacturing process time and manufacturing cost.

Claims (5)

석영 기판상에 위상 반전층 및 마스크층을 순차적으로 적층하는 단계;Sequentially depositing a phase inversion layer and a mask layer on the quartz substrate; 상기 마스크층 및 상기 위상 반전층을 소정 부분 제거하여, 마스크 패턴 및 위상 반전 패턴을 형성하는 단계; 및 Removing a portion of the mask layer and the phase inversion layer to form a mask pattern and a phase inversion pattern; And 상기 석영 기판 결과물을 세정함과 동시에, 상기 세정액에 의해 상기 위상 반전 패턴을 일부 식각하여 위상 반전 패턴의 CD를 보정하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크의 보정 방법. And correcting the CD of the phase inversion pattern by partially etching the phase inversion pattern with the cleaning liquid while simultaneously cleaning the quartz substrate resultant. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 위상 반전층은 MoSiN층이고, 상기 세정액은 희석된 NH4OH 수용액인 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 보정방법.The phase inversion layer is a MoSiN layer, and the cleaning solution is a method of correcting a phase inversion mask, characterized in that the diluted NH 4 OH aqueous solution. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 희석된 NH4OH 수용액은 전도도가 0.6 내지 0.7mS를 갖는 위상 반전 마스크의 보정방법.The diluted NH 4 OH aqueous solution has a conductivity of 0.6 to 0.7mS phase correction method of the mask. 제 1 항에 있어서, 상기 석영 기판 결과물을 세정하는 단계는,The method of claim 1, wherein the cleaning of the quartz substrate product comprises: 상기 석영 기판 결과물을 스핀척에 로딩하는 단계; 및Loading the quartz substrate output into a spin chuck; And 상기 스핀척을 회전시킨 상태에서, 상기 석영 기판 결과물에 세정액을 노즐에 의해 분사하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크의 보정방법.And spraying a cleaning liquid by a nozzle onto the quartz substrate product while the spin chuck is rotated. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 스핀척은 20 내지 30rpm으로 회전하고, 상기 상기 노즐은 40 내지 80°만큼 회전하면서 상기 세정액을 분사하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 보정방법. The spin chuck is rotated at 20 to 30rpm, the nozzle is rotated by 40 to 80 ° while spraying the cleaning liquid, characterized in that the correction method of the phase inversion mask.
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