KR100772784B1 - Phase Shift Mask for Performing Exposure Process using Extreme Ultra-Violet Light Source and Method for Manufacturing the its - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이유브이(Extreme Ultra-Violet; 이하 “EUV”라 칭함) 노광 공정용 위상반전 마스크(phase shift mask) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 단계를 단순화시키기 위하여 위상반전 영역을 포함하는 반사층 상부에 흡수층을 형성한 후, 기판 전면에 대한 건식 식각 공정을 수행하여 바이어스(Bias) 조절을 용이하게 할 수 있는 흡수층 스페이서(spacer)를 형성함으로써, 반도체 소자의 제작 시간과 비용을 감소할 수 있는 EUV 노광 공정용 위상반전 마스크 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift mask for an Extreme Ultra-Violet (hereinafter referred to as “EUV”) exposure process and a method of manufacturing the same. After the absorption layer is formed on the reflective layer, the absorption layer spacer may be formed by performing a dry etching process on the entire surface of the substrate to facilitate bias adjustment, thereby increasing the manufacturing time and cost of the semiconductor device. A phase inversion mask for an EUV exposure process that can be reduced and a method of manufacturing the same.
Description
도 1a 및 도 1b는 종래 위상반전 마스크 구조를 도시한 단면도.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a conventional phase inversion mask structure.
도 2a 내지 도 2f는 종래 기술에 따른 위상반전 마스크 제조 공정을 도시한 공정 단면도. 2A to 2F are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a phase shift mask according to the prior art.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 위상반전 마스크 제조 공정을 도시한 공정 단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a phase shift mask according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
1: 석영기판1: quartz substrate
3, 3-1, 3-2: 반사층 패턴 5: 흡수층 패턴3, 3-1, 3-2: Reflective layer pattern 5: Absorption layer pattern
7: 버퍼층 21, 31: 제1 반사층7:
23, 33: 제2 반사층 23-1, 33-1: 제2 반사층 패턴23, 33: second reflective layer 23-1, 33-1: second reflective layer pattern
25, 37: 흡수층 25-1: 제1 흡수층 패턴25, 37: absorber layer 25-1: first absorber layer pattern
25-2: 제2 흡수층 패턴 27, 35 : 제1 감광막25-2: second
27-1, 35-1: 제1 감광막 패턴 29: 제2 감광막27-1, 35-1: First photosensitive film pattern 29: Second photosensitive film
29-1: 제2 감광막 패턴 39: 흡수층 스페이서29-1: second photosensitive film pattern 39: absorber layer spacer
본 발명은 이유브이(Extreme Ultra-Violet; 이하 “EUV”라 칭함) 노광 공정용 위상반전 마스크(phase shift mask) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a phase shift mask for an Extreme Ultra-Violet (hereinafter referred to as "EUV") exposure process and a method of manufacturing the same.
반도체 소자의 제조 공정에서, 콘택홀을 포함한 각종 패턴들은 포토리소그라피 공정을 통해 형성된다. 이러한 포토리소그라피 공정은 주지된 바와 같이 피식각층 상부에 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 하부 피식각층을 식각하는 공정과 식각 공정 완료 후, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 공정을 포함한다. 아울러 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정은 피식각층 상에 포토레지스트 물질을 도포하는 공정과 특정 노광 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 선택적으로 노광하는 공정 및 소정의 화학용액을 이용하여 노광 또는 비노광된 영역의 포토레지스트 물질을 제거하는 현상 공정으로 구성된다.In the process of manufacturing a semiconductor device, various patterns including contact holes are formed through a photolithography process. The photolithography process is a process of forming a photoresist pattern on the etched layer, a process of etching the lower etched layer using the photoresist pattern as an etch mask, and after completion of the etching process, It includes a process of removing. In addition, the process of forming the photoresist pattern is a process of applying a photoresist material on the layer to be etched, selectively exposing the photoresist using a specific exposure mask and exposed or unexposed using a predetermined chemical solution And a developing process for removing the photoresist material in the region.
한편, 포토리소그라피 공정으로 구현할 수 있는 피식각층 패턴의 임계 치수(critical dimension)는 노광 공정 시에 어떤 파장의 광원을 사용하느냐에 따라 크게 좌우된다. 이것은 노광 공정을 통해 구현할 수 있는 포토레지스트 패턴의 폭에 따라 실제 피식각층 패턴의 임계 치수가 결정되기 때문이다. On the other hand, the critical dimension of the etched layer pattern that can be implemented by the photolithography process is largely dependent on the wavelength of the light source used in the exposure process. This is because the critical dimension of the actual etched layer pattern is determined by the width of the photoresist pattern that can be realized through the exposure process.
종래 G-line(λ=436nm) 또는 I-라인(λ=365nm) 광원을 이용한 노광 공정을 수행할 경우, 대략 0.5㎛ 정도의 해상도를 가지는 포토레지스트 패턴을 구현할 수 있다. 이때 상기 0.5㎛의 해상도를 가지는 패턴이란 포토리소그라피 공정으로 구현할 수 있는 패턴 폭의 임계 치수가 0.5㎛ 정도임을 의미하므로, 반도체 소자의 유효 채널 길이가 0.30㎛ 이내로 감소 된 현 시점에서 고집적화된 미세 패턴을 얻는 것은 매우 어렵다는 것을 보여준다. When performing an exposure process using a conventional G-line (λ = 436 nm) or I-line (λ = 365 nm) light source, a photoresist pattern having a resolution of about 0.5 μm may be implemented. In this case, the pattern having a resolution of 0.5 μm means that the critical dimension of the pattern width that can be realized by the photolithography process is about 0.5 μm, and thus, the highly integrated fine pattern at the present time when the effective channel length of the semiconductor device is reduced to within 0.30 μm is used. It is very difficult to get.
이에 대한 개선책으로, 상기 광원들보다 더 짧은 파장, 예를 들면 KrF(λ=248nm) 또는 ArF(λ=193nm)와 같은 DUV(deep ultra violet) 광원을 이용한 노광 공정이 개발되었으며, 더 나아가 13.5nm 파장의 광원을 이용한 EUV 노광 공정이 개발되었다. As a remedy for this, an exposure process using a shorter wavelength than the light sources, for example, a deep ultra violet (DUV) light source such as KrF (λ = 248 nm) or ArF (λ = 193 nm) has been developed, and further, 13.5 nm. EUV exposure processes using wavelength light sources have been developed.
이때 상기 EUV 노광 공정 시에는 일반적으로 흡수도가 큰 KrF 또는 ArF용 투광 마스크 대신에 감광제에 형성되는 상의 콘트라스트(contrast)를 높이기 위한 반사광학(reflective optical)을 이용한 위상반전 마스크가 사용된다.In this case, in the EUV exposure process, a phase inversion mask using reflective optical for increasing the contrast of an image formed on the photosensitive agent is used instead of a KrF or ArF light-transmitting mask having high absorption.
상기 EUV 노광 공정용 위상반전 마스크는 석영 기판(1)의 특정 부위에 식각 공정에 의해 형성되며, 투사된 빛의 위상을 180도 반전시킬 수 있는 위상반전 영역을 포함하는 다층의 반사층 패턴(3, 3-1, 3-2)과 버퍼층 패턴(7) 및 흡수층 패턴(5)을 구비하고 있다(도 1a 및 1b 참조). The phase shift mask for the EUV exposure process is formed by an etching process on a specific portion of the
상기 EUV 노광 공정용 위상반전 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하는 경우, 흡수층에 입사된 빛은 웨이퍼로의 조사가 차단되는 반면, 반사층에 입사된 빛은 반사되어 웨이퍼 상에 조사되므로, 위상반전 영역에 반사된 빛과 흡수된 빛 간의 위상차에 의한 상쇄 간섭 효과를 발생시켜 분해능이 향상된다.When the exposure process is performed using the phase shift mask for the EUV exposure process, light incident on the absorbing layer is blocked from being irradiated onto the wafer, while light incident on the reflective layer is reflected and irradiated onto the wafer. The resolution is improved by generating a destructive interference effect due to the phase difference between the reflected light and the absorbed light.
종래 기술에 따른 EUV 노광 공정용 위상반전 마스크 제조 공정을 첨부된 도 면 2a 및 2f를 참조하여 간략하게 설명한다.A process for manufacturing a phase inversion mask for an EUV exposure process according to the prior art will be briefly described with reference to FIGS. 2A and 2F.
먼저, 도 2a를 참조하면, 석영 기판(미도시) 전면에 제1 반사층(21)과 제2 반사층(23)이 적층된 다층의 반사층을 형성하고, 그 상부에 흡수층 (25) 및 제1 감광막(27)을 형성한다. First, referring to FIG. 2A, a multilayer reflective layer in which a first
도 2b를 참조하면, 상기 결과물에 대한 제1 노광 및 현상 공정으로 제1 감광막 패턴(27-1)을 형성한 다음, 상기 제1 감광막 패턴(27-1)을 식각 마스크로 이용하여 제2 반사층(25)이 노출될 때까지 식각 공정을 수행함으로써 흡수층 패턴(25-1)을 형성한다.Referring to FIG. 2B, a first photoresist layer pattern 27-1 is formed by a first exposure and development process on the resultant, and then a second reflective layer is formed by using the first photoresist layer pattern 27-1 as an etching mask. The absorption layer pattern 25-1 is formed by performing an etching process until the (25) is exposed.
이어서 상기 도 2b의 패턴들을 식각 마스크로 이용하여 제2 반사층(23)에 대한 식각 공정을 수행하여 도 2c에 도시한 바와 같은 제2 반사층 패턴(23-1)을 형성한다.Subsequently, the second
상기 도 2c의 결과물 전면에 도 2d에 도시한 바와 같이 제2 감광막(29)을 형성한 다음, 제2 노광 및 현상 공정을 수행하여 도 2e에 도시한 바와 같은 제2 감광막 패턴(29-1)을 형성한다.A second
상기 도 2e의 제2 감광막 패턴(29-1)을 식각 마스크로 이용하는 식각 공정으로 상기 제1 흡수층 패턴(25-1)을 식각하여 도 2f에 도시한 바와 같이 제2 흡수층 패턴(25-2)을 형성한다. The first absorbing layer pattern 25-1 is etched by an etching process using the second photoresist layer pattern 29-1 of FIG. 2E as an etching mask, and the second absorbing layer pattern 25-2 is illustrated in FIG. 2F. To form.
그러나 전술한 바와 같은 종래 EUV 노광 공정용 위상반전 마스크 제조 공정은 다음과 같은 문제점이 있다. 즉, 제2 흡수층 패턴을 형성하기 위해서는 상기와 같이 감광막 형성 공정이나, 이에 대한 노광 및 현상 공정, 그리고 감광막을 식각 마스크로 이용하여 흡수층을 식각하는 공정을 두 번씩 수행해야 하기 때문에 공정 단계가 매우 복잡할 뿐만 아니라, 선택적 바이어스를 주기 위하여 상기 두 단계의 노광 공정용 마스크에 대한 레이 아웃 드로잉(layout drawing) 작업을 두 단계로 수행하여 흡수층 패턴의 크기를 변화시켜야 하기 때문에 반도체 소자의 제작 시간 및 비용이 증가한다.However, the above-described phase inversion mask manufacturing process for EUV exposure process has the following problems. That is, in order to form the second absorbing layer pattern, the process step is very complicated because the photosensitive film forming process, the exposure and development process thereof, and the process of etching the absorbing layer using the photosensitive film as an etching mask are performed twice. In addition, in order to give a selective bias, the layout drawing of the mask for the exposure process of the two steps must be performed in two steps, so that the size of the absorbing layer pattern needs to be changed. Increases.
이에 본 발명자들은 활발한 연구 결과 고가의 장비의 개발 없이도 상기한 종래의 문제점들을 극복할 수 있는, 위상반전 마스크 및 그 제조 방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors have completed the present invention by developing a phase inversion mask and a method of manufacturing the same, which can overcome the above-mentioned conventional problems without developing expensive equipment.
본 발명은 종래 EUV 노광 공정용 위상반전 마스크 제조 공정 시 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반사층 패턴 측벽에 흡수층 스페이서가 형성되어 있는 위상 반전 마스크 및 그 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Disclosure of Invention The present invention has been made to solve a problem occurring in a conventional process of manufacturing a phase inversion mask for an EUV exposure process, and an object thereof is to provide a phase inversion mask having an absorption layer spacer formed on a sidewall of a reflective layer pattern and a method of manufacturing the same. .
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 EUV 노광 공정용 위상반전 마스크는,Phase inversion mask for EUV exposure process according to an embodiment of the present invention for achieving the above object,
석영 기판;Quartz substrates;
상기 기판 상에 형성되며, 수개의 Mo막과 Si막의 적층 구조 또는 Mo막과 Be막의 적층구조가 교대로 적층되어 이루어진 위상반전 영역을 포함하는 반사층 패턴; 및A reflection layer pattern formed on the substrate and including a phase inversion region formed by alternately stacking a stacked structure of several Mo films and Si films or a stacked structure of Mo films and Be films; And
상기 반사층 패턴 측면에 형성된 흡수층 스페이서를 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises an absorption layer spacer formed on the reflective layer pattern side.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는,In order to achieve the above object, in the present invention,
석영 기판 전면에 수개의 Mo막과 Si막의 적층 구조 또는 Mo막과 Be막의 적층구조를 교대로 적층하여 이루어진 반사층을 증착하는 단계;Depositing a reflective layer formed by alternately stacking a stacked structure of several Mo films and Si films or a stacked structure of Mo films and Be films on the entire quartz substrate;
상기 반사층 상부에 노광 및 현상 공정에 의한 감광막 패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on the reflective layer by exposure and development processes;
상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 이용하는 식각 공정을 수행하여 위상반전 영역을 포함하는 반사층 패턴을 형성하는 단계; Performing an etching process using the photoresist pattern as an etching mask to form a reflective layer pattern including a phase inversion region;
상기 감광막 패턴을 제거한 다음, 결과물 전면에 흡수층을 형성하는 단계; 및Removing the photoresist pattern, and then forming an absorbing layer on the entire surface of the resultant; And
상기 흡수층에 대한 건식 식각 공정을 수행하여 반사층 패턴 측벽에 흡수층 스페이서를 형성하는 단계를 포함하는 EUV 노광 공정용 위상반전 마스크 제조 방법을 제공한다. A method of manufacturing a phase shift mask for an EUV exposure process includes performing a dry etching process on the absorber layer to form an absorber layer spacer on sidewalls of a reflective layer pattern.
이때, 상기 흡수층은 EUV 광원을 흡수하면서, 건식 식각 공정을 수행하기 용이한 금속이라면 특별히 한정하지 않으나, 크롬(Cr) 또는 알루미늄(Al) 등의 금속을 사용하는 것이 바람직하다.In this case, the absorbing layer is not particularly limited as long as it absorbs the EUV light source and is a metal that is easy to perform a dry etching process, it is preferable to use a metal such as chromium (Cr) or aluminum (Al).
또한, 상기 방법에 의해 형성되는 흡수층 스페이서는 흡수층의 형성 두께 또는 흡수층에 대한 건식 식각 공정 시간에 따라 선택적 바이어스 값을 적절하게 조절할 수 있는데, 예를 들면 흡수층의 두께는 500Å 이상이 바람직하고, 상기 식각 공정은 마스크 제조 공정 시 수행되는 일반적인 식각 공정 조건이면 특별히 한정하지 않으며, 이때 흡수층 너비는 식각 시간을 조절하여 수행된다.In addition, the absorber layer spacer formed by the method can be appropriately adjusted to the selective bias value according to the formation thickness of the absorber layer or the dry etching process time for the absorber layer, for example, the thickness of the absorber layer is preferably 500 Å or more, the etching The process is not particularly limited as long as it is a general etching process condition performed in the mask manufacturing process, and the absorption layer width is performed by adjusting the etching time.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 EUV 노광 공정용 위상반전 마스크 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a phase shift mask for an EUV exposure process according to an exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이 석영 기판(미도시) 전면에 수개의 Mo막과 Si막의 적층 구조 또는 Mo막과 Be막의 적층구조를 교대로 적층하여 이루어진 제1 반사층(31) 및 제2 반사층(33)과 감광막(35)을 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, a first
상기 도 3a의 감광막(35)에 대한 노광 및 현상 공정을 수행하여 감광막 패턴(35-1)을 형성한 다음, 상기 감광막 패턴(35-1)을 식각 마스크로 이용하여 제2 반사층(33)에 대한 선택적 식각 공정을 수행하여 3b에 도시한 바와 같이 제2 반사층 패턴(33-1)을 형성한다.The photosensitive film pattern 35-1 is formed by performing the exposure and development processes of the
상기 도 3b의 감광막 패턴(35-1)을 제거한 다음, 도 3c에 도시한 바와 같이 노출된 제2 반사층 패턴(33-1)을 포함하는 전면에 흡수층(37)을 형성한다.After removing the photoresist pattern 35-1 of FIG. 3B, an absorbing
이때 흡수층은 크롬 또는 알루미늄을 이용하여, 500Å 이상의 두께로 형성한다,At this time, the absorption layer is formed to a thickness of 500Å or more, using chromium or aluminum,
상기 도 3c의 흡수층(37)을 포함하는 기판 전면에 대한 건식 식각 공정을 수행하여 도 3d에 도시한 바와 같이 흡수층 스페이서(39)를 형성한다,.A dry etching process is performed on the entire surface of the substrate including the
이때, 상기 식각 공정은 마스크 제조 공정 시 수행되는 식각 공정 조건으로 수행된다.In this case, the etching process is performed under the etching process conditions performed during the mask manufacturing process.
상기한 바와 같이 본 발명의 방법은 흡수층에 대한 식각 공정을 한 단계로 수행하기 때문에, 공정 방법이 단순하고, 제조 시간이 감소할 뿐만 아니라, 흡수층 패턴을 형성하기 위한 감광막 패턴을 두 번에 나누어 형성하기 않기 때문에 공정 비용이 감소한다. 그뿐 아니라, 위상반전 영역을 포함하는 반사층 패턴의 단차 경계에 흡수층 스페이서를 형성하여 후속 단계를 수행하기 때문에, 선택적인 바이어스를 용이하게 조절할 수 있고, EUV 노광 공정을 수행하기 위한 공정 여유도를 높일 수 있으므로 안정된 반도체 소자를 생산하는 것이 가능하다.As described above, since the method of the present invention performs the etching process for the absorber layer in one step, the process method is simple, the manufacturing time is reduced, and the photoresist pattern for forming the absorber layer pattern is formed in two portions. Process cost is reduced. In addition, since the absorbing layer spacer is formed on the stepped boundary of the reflective layer pattern including the phase inversion region to perform the subsequent step, the selective bias can be easily adjusted and the process margin for performing the EUV exposure process can be increased. Therefore, it is possible to produce a stable semiconductor device.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 반사층 패턴 상부에 흡수층을 형성한 후, 이에 대한 전면 건식 식각 공정을 수행하여 반사층 패턴 측벽에 흡수층 스페이서를 형성함으로써, 반도체 소자의 제조 시간 및 공정 비용을 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 공정 여유도가 높은 안정된 반도체 소자를 생산할 수 있다.As described above, in the present invention, by forming the absorber layer on the reflective layer pattern, and then performing an entire dry etching process on the reflective layer pattern to form the absorber layer spacer on the sidewall of the reflective layer pattern, the manufacturing time and the process cost of the semiconductor device can be reduced. In addition, it is possible to produce a stable semiconductor device with high process margin.
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KR940006194A (en) * | 1992-07-17 | 1994-03-23 | 사토 후미오 | Exposure mask |
KR20030084781A (en) * | 2002-04-26 | 2003-11-01 | 호야 가부시키가이샤 | Half-tone type phase shift mask blank and half-tone type phase shift mask |
-
2005
- 2005-12-30 KR KR1020050135275A patent/KR100772784B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR940006194A (en) * | 1992-07-17 | 1994-03-23 | 사토 후미오 | Exposure mask |
KR20030084781A (en) * | 2002-04-26 | 2003-11-01 | 호야 가부시키가이샤 | Half-tone type phase shift mask blank and half-tone type phase shift mask |
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