KR101057197B1 - Phase reversal mask manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 위상반전마스크 제조방법은, 메인패턴영역 및 프레임영역을 갖는 투광기판 위에 위상반전막패턴 및 광차단막패턴이 순차적으로 배치되는 패턴 구조들을 형성하는 단계와, 프레임영역의 패턴 구조들을 덮으면서 메인패턴영역의 패턴 구조들을 노출시키는 포토레지스트막패턴을 형성하되, 메인패턴영역 내에서 정전기적 데미지가 발생할 수 있는 투광기판 표면에도 포토레지스트막패턴이 남아 있도록 하는 단계와, 포토레지스트막패턴에 의해 메인패턴영역 내에서 노출되는 광차단막패턴을 제거하는 단계와, 그리고 포토레지스트막패턴을 제거하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing a phase shift mask according to the present invention includes forming pattern structures in which a phase shift pattern and a light shielding pattern are sequentially disposed on a transmissive substrate having a main pattern region and a frame region, and covering the pattern structures of the frame region. Forming a photoresist film pattern exposing the pattern structures of the main pattern area, and leaving the photoresist film pattern on the surface of the transmissive substrate where electrostatic damage may occur in the main pattern area; Removing the light blocking film pattern exposed in the main pattern region; and removing the photoresist film pattern.
위상반전마스크, 정전기, 현상공정, 정전기적 데미지 Phase inversion mask, static electricity, developing process, electrostatic damage
Description
본 발명은 포토마스크 제조방법에 관한 것으로서, 특히 정전기성 데미지가 억제되도록 하는 위상반전마스크 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a photomask, and more particularly, to a method of manufacturing a phase inversion mask for suppressing electrostatic damage.
일반적으로 반도체소자는 각종 패턴들로 이루어지는데, 이와 같은 패턴들을 형성하기 위해서는 포토리소그라피(photolithography) 공정을 사용한다. 이 포토리소그라피 공정에 따르면, 웨이퍼 상의 패턴대상막 위에 광의 조사에 의해 용해도가 변화하는 포토레지스트막을 형성하고, 이 포토레지스트막의 일정 부위를 포토마스크를 사용하여 노광시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 변화되거나 또는 변화되지 않은 부분을 제거하여 포토레지스트막패턴을 형성한다. 그리고 이 포토레지스트막패턴에 의해 노출되는 패턴대상막을 식각을 통해 제거하여 패턴을 형성한다.In general, a semiconductor device is composed of various patterns. To form such patterns, a photolithography process is used. According to this photolithography process, a photoresist film whose solubility is changed by irradiation of light is formed on the pattern target film on the wafer, and after exposing a predetermined portion of the photoresist film using a photomask, the solubility of the developer is changed or Alternatively, the unchanged portion is removed to form a photoresist film pattern. The pattern target film exposed by the photoresist film pattern is removed by etching to form a pattern.
그런데 최근 반도체소자의 집적도가 증가함에 따라 패턴의 크기도 작아지고 있으며, 이에 따라 포토리소그라피 공정을 이용한 패턴을 형성하는데 있어서 해상력 저하 등의 원인으로 인한 패턴불량이 심각한 문제로 대두되고 있다. 이에 따라 해상도를 증대시킬 수 있는 여러 해상도 증대 기술(RET; Resolution Enhancement Technique)에 대한 개발이 지속적으로 이루어지고 있으며, 그 중 하나로서 기존의 바이너리(binary) 마스크 대신 위상반전마스크(PSM; Phase Shift Mask)를 이용해 해상도를 증대시켜 패턴불량을 최소화하는 방법이 있다.However, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the size of patterns decreases. As a result, a pattern defect due to a decrease in resolution is emerging as a serious problem in forming a pattern using a photolithography process. Accordingly, various resolution enhancement techniques (RETs) are being developed to increase the resolution. One of them is a phase shift mask (PSM) instead of a conventional binary mask. ) To increase the resolution to minimize pattern defects.
도 1 및 도 2는 위상반전마스크 제조방법의 일 예를 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다. 먼저 도 1에 나타낸 바와 같이, 메인패턴영역(M) 및 프레임영역(F)을 갖는 투광기판(110) 위에 위상반전막패턴(120) 및 광차단막패턴(130)이 순차적으로 배치되는 패턴 구조를 형성한다. 통상적으로 위상반전막패턴(120)은 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)막으로 형성하고, 광차단막패턴(130)은 크롬(Cr)막으로 형성한다. 다음에 도 2에 나타낸 바와 같이, 메인패턴영역(M)을 선택적으로 노출시키는 포토레지스트막패턴(140)을 형성한다. 포토레지스트막패턴(140)은 포토마스크 전면에 포토레지스트막을 형성하고, 이 포토레지스트막에 대한 통상의 노광 및 현상을 수행함으로써 형성할 수 있다. 그리고 이 포토레지스트막패턴(140)을 식각마스크로 한 식각으로 메인패턴영역(M)에서 노출되는 광차단막패턴(130)을 제거한다. 그런데 포토레지스트막패턴을 형성하기 위한 노광 및 현상 과정에서 투광기판(110)의 표면이 정전기성 데미지를 받는 현상이 발생할 수 있다.1 and 2 are cross-sectional views illustrating an example of a method of manufacturing a phase inversion mask. First, as shown in FIG. 1, the pattern structure in which the phase
도 3은 도 1 및 도 2의 위상반전마스크 제조방법에서의 투광영역의 정전기적 데미지 현상을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다. 도 3을 참조하면, 메인패턴영역(M) 내에는 길이가 예컨대 수백μm 내지 수천μm로 길면서 인접한 다른 광차단막패턴(132) 또는 프레임영역(F)과는 예컨대 대략 1.5μm 이하의 간격(d1 또는 d2)을 갖는 광차단막패턴(131)이 존재할 수 있다. 이 경우 프레임영역(F)을 덮으면서 메인패턴영역(M)을 선택적으로 노출시키는 포토레지스트막패턴(140)을 형성하는 과정 에서 현상액과의 마찰에 의해 발생하는 정전기에 의해, 도면에서 화살표(151 또는 152)로 나타낸 바와 같이, 이 광차단막패턴(131)의 단부에 있는 전자들이 인접한 다른 광차단막패턴(132) 또는 프레임영역(F) 내의 광차단막패턴(미도시)으로 이동하는 정전기적 현상이 발생하고, 이 과정에서 그 사이에서 노출되는 투광기판(110)이 손상될 수 있다. 이와 같은 정전기적 데미지에 의한 투광기판(100)의 손상은 웨이퍼상에 패턴을 전사하기 위한 노광과정에서 불량을 야기할 수 있으며, 패턴전사 불량의 주요 원인이 될 수도 있다.3 is a view showing for explaining the electrostatic damage phenomenon of the light-transmitting region in the method of manufacturing the phase inversion mask of FIGS. Referring to FIG. 3, the main pattern region M has a length of, for example, several hundred μm to several thousand μm, and has a distance d1 of about 1.5 μm or less from another adjacent
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 패턴들의 프로파일이나 크기와 같은 설계 변수들의 변화 없이 투광기판의 정전기적 데미지가 발생되지 않도록 하는 위상반전마스크 제조방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing a phase shift mask to prevent the electrostatic damage of the light-transmitting substrate without changing the design parameters such as the profile or size of the patterns.
본 발명의 일 실시예에 따른 위상반전마스크 제조방법은, 메인패턴영역 및 프레임영역을 갖는 투광기판 위에 위상반전막패턴 및 광차단막패턴이 순차적으로 배치되는 패턴 구조들을 형성하는 단계와, 프레임영역의 패턴 구조들을 덮으면서 메인패턴영역의 패턴 구조들을 노출시키는 포토레지스트막패턴을 형성하되, 메인패턴영역 내에서 정전기적 데미지가 발생할 수 있는 투광기판 표면에도 포토레지스트막패턴이 남아 있도록 하는 단계와, 포토레지스트막패턴에 의해 메인패턴영역 내에서 노출되는 광차단막패턴을 제거하는 단계와, 그리고 포토레지스트막패턴을 제거하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a phase inversion mask, the method comprising: forming a pattern structure in which a phase inversion layer pattern and a light blocking layer pattern are sequentially disposed on a transmissive substrate having a main pattern region and a frame region, Forming a photoresist film pattern covering the pattern structures and exposing the pattern structures of the main pattern area, wherein the photoresist film pattern remains on the surface of the light-transmitting substrate where electrostatic damage may occur in the main pattern area; And removing the light blocking film pattern exposed in the main pattern region by the resist film pattern, and removing the photoresist film pattern.
일 예에서, 상기 광차단막패턴은 크롬막을 사용하여 형성한다.In one example, the light blocking film pattern is formed using a chromium film.
일 예에서, 상기 메인패턴영역 내에서 정전기적 데미지가 발생할 수 있는 투광기판 표면은, 길이가 수백μm 이상인 광차단막패턴과 1.5μm 이하의 간격으로 배치되는 다른 광차단막패턴 사이에서 노출되는 표면일 수 있다.In one example, the surface of the transmissive substrate in which the electrostatic damage may occur in the main pattern region may be a surface exposed between the light blocking layer pattern having a length of several hundred μm or more and another light blocking layer pattern disposed at an interval of 1.5 μm or less. have.
일 예에서, 상기 메인패턴영역 내에서 정전기적 데미지가 발생할 수 있는 투광기판 표면은, 길이가 수백μm 이상인 광차단막패턴과 1.5μm 이하의 간격으로 배 치되는 프레임영역 사이에서 노출되는 표면일 수도 있다.In one example, the surface of the light transmissive substrate in which the electrostatic damage may occur in the main pattern region may be a surface exposed between the light blocking layer pattern having a length of several hundred μm or more and the frame region disposed at intervals of 1.5 μm or less. .
본 발명에 따르면, 정전기적 데미지를 야기할 수 있는 광차단막패턴이 있더라도 메인패턴영역 내의 광차단막패턴 제거를 위한 포토레지스트막패턴 형성시 인접한 광차단막패턴 또는 프레임영역 사이에 노출되는 투광기판 위에 포토레지스트막패턴이 남도록 함으로써, 광차단막패턴 내의 전자들이 인접한 다른 광차단막패턴 또는 프레임영역으로 이동할 수 있는 통로가 형성되며, 이에 따라 패턴 프로파일 변경과 같은 설계 조정 없이도 투광기판이 정전기적 데미지를 받는 현상이 방지된다는 이점이 제공된다.According to the present invention, even if there is a light blocking film pattern which may cause electrostatic damage, the photoresist is exposed on the light-transmitting substrate exposed between adjacent light blocking film patterns or frame areas when forming the photoresist film pattern for removing the light blocking film pattern in the main pattern area. By allowing the film pattern to remain, a passage is formed through which electrons in the light blocking film pattern can move to another adjacent light blocking film pattern or frame region, thereby preventing the light-permeable substrate from receiving electrostatic damage without design adjustment such as changing the pattern profile. This is provided.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 예에 따른 위상반전마스크 제조방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.4 to 8 are diagrams for explaining a method of manufacturing a phase inversion mask according to an embodiment of the present invention.
먼저 도 4에 나타낸 바와 같이, 쿼츠(quartz)와 같은 투광기판(210) 위에 위상반전막(222) 및 광차단막(232)을 순차적으로 형성한다. 투광기판(210)은 전사하고자 하는 메인패턴들이 배치되는 메인패턴영역(M)과 이 메인패턴영역(M)을 둘러싸는 프레임영역(F)을 갖는다. 일 예에서, 위상반전막(222)은 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)막으로 형성하며, 광차단막(232)은 크롬(Cr)막으로 형성한다.First, as shown in FIG. 4, the
다음에 도 5에 나타낸 바와 같이, 광차단막(도 4의 232) 및 위상반전막(도 4의 222)에 대한 패터닝을 수행하여 위상반전막패턴(220) 및 광차단막패턴(230)이 순차적으로 배치되는 패턴 구조(220/230)들을 형성한다. 이를 위한 과정을 보다 구 체적으로 설명하면, 광차단막(도 4의 232) 위에 레지스트막패턴(미도시)을 형성한다. 레지스트막패턴은 메인패턴영역(M) 내의 광차단막(232) 일부 표면을 노출시킨다. 레지스트막패턴을 식각마스크로 광차단막(도 4의 232)의 노출부분을 제거하여 위상반전막(도 4의 222)의 일부 표면을 노출시키는 광차단막패턴(230)을 형성한다. 계속해서 위상반전막(222)의 노출부분에 대한 식각을 수행하여 메인패턴영역(M)의 투광기판(210) 일부 표면을 노출시키는 위상반전막패턴(220)을 형성한다. 그리고 레지스트막패턴을 제거한다.Next, as shown in FIG. 5, patterning is performed on the light blocking film (232 of FIG. 4) and the phase inversion film (222 of FIG. 4) to sequentially form the phase
이와 같이 형성된 패턴구조(220/230)는 대부분 일정한 형태를 가지지만, 경우에 따라서는 도면에 나타낸 바와 같이, 길이가 수백μm 이상이고 인접한 다른 패턴구조(220/230)와의 간격(d3) 또는 프레임영역(F)과의 간격(d4)이 1.5μm 이하인 패턴구조(220/230a)일 수도 있다. 이경우 메인패턴영역(M) 내의 광차단막패턴(230, 230a) 제거를 위한 후속의 레지스트막패턴 형성과정에서 투광기판(210)의 노출 표면(211, 212)이 정전기적 데미지를 받을 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 이와 같은 정전기적 데미지를 방지하기 위하여 이 노출 표면(211, 212)에도 레지스트막패턴이 남아 있도록 레지스트막패턴을 형성한다.The
구체적으로 도 6에 나타낸 바와 같이, 위상반전막패턴(220) 및 광차단막패턴(230, 230a)이 순차적으로 배치되는 패턴 구조(220/230, 220/230a)들을 갖는 투광기판(210) 전면에 레지스트막(240)을 형성한다. 이 레지스트막(240)은 포토레지스트막일 수도 있으며, 또는 전자빔 노광용 레지스트막일 수도 있다. 다음에 레티클(250)을 이용한 노광 또는 전자빔 노광을 수행하여 레지스트막(240)의 일부에 대 한 용해도를 변화시킨다. 일 예로, 레지스트막(240)을 포지티브형으로 사용하는 경우, 후속 현상공정을 통해 제거하여야 할 부분에 광 또는 전자빔(도면에서 화살표로 표시)이 조사되도록 한다. 따라서 메인패턴영역(M)을 노출시키기 위한 것이므로, 프레임영역(F)의 레지스트막(240)에 대해서는 광 또는 전자빔이 조사되지 않도록 하며, 반면에 메인패턴영역(M)의 레지스트막(240)에 대해서는 광 또는 전자빔이 조사되도록 한다. 이때 정전기정 데미지 방지를 위해 패턴구조(220/230a)와 인접한 다른 패턴구조(220/230) 사이에서 노출되는 투광기판(210)의 노출표면(211) 위에도 레지스트막(240)이 남아 있도록 하며, 이를 위해 이 부분에 광 또는 전자빔이 조사되지 않도록 한다. 마찬가지로 패턴구조(220/230a)와 인접한 프레임영역(F) 사이에서 노출되는 투광기판(210)의 노출표면(212) 위에도 레지스트막(240)이 남아 있도록 하며, 이를 위해 이 부분에 광 또는 전자빔이 조사되지 않도록 한다.In detail, as shown in FIG. 6, the phase
다음에 도 7에 나타낸 바와 같이, 노광 또는 전자빔 노광이 이루어진 레지스트막(도 6의 240)에 대한 현상공정을 수행하여 레지스트막패턴(242)을 형성한다. 레지스트막패턴(242)은 프레임영역(F) 내의 광차단막패턴(230)을 덮는다. 또한 메인패턴영역(M) 내에서 정전기정 데미지를 받을 수 있는 투광기판(210)의 표면(211, 212)도 덮는다. 반면에 나머지 메인패턴영역(M)의 광차단막패턴(230, 230a)은 레지스트막패턴(242)에 의해 노출된다. 이와 같은 레지스트막패턴(242) 형성을 위한 현상과정에서 정전기성 데미지가 발생할 수 있는 영역, 즉 길이가 수백μm 이상이고 인접한 다른 패턴구조(220/230)와의 간격 또는 프레임영역(F)과의 간격이 1.5μm 이하인 패턴구조(220/230a)와 다른 패턴구조(220/230) 또는 프레임영역(F) 사이에 서 노출되는 투광기판(210)의 표면(211, 212) 위에 레지스트막패턴(242)이 형성됨으로, 현상액과의 마찰에 의한 정전기로 인해 광차단막패턴(230a)의 단부에 집중되는 전자들이 전도성을 갖는 레지스트막패턴(242)을 이동경로로 하여 인접한 다른 광차단막패턴(230) 또는 인접한 프레임영역(F)의 광차단막패턴(230)으로 쉽게 이동함으로써 투광기판(210)의 정전기성 데미지가 방지된다.Next, as shown in FIG. 7, a development process is performed on the resist film (240 of FIG. 6) subjected to exposure or electron beam exposure to form a
다음에 도 8에 나타낸 바와 같이, 레지스트막패턴(도 7의 242)을 식각마스크로 노출되어 있는 광차단막패턴(도 7의 230 및 230a)을 제거하는 식각을 수행한다. 이 식각에 의해 메인패턴영역(M) 내의 위상반전막패턴(220)은 노출되는 반면, 프레임영역(F) 내의 위상반전막패턴(220)은 여전히 광차단막패턴(230)에 의해 덮여있는 상태가 된다. 상기 식각이 끝나면, 통상의 스트립(strip) 공정을 수행하여 레지스트막패턴(도 7의 242)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 8, etching is performed to remove the light
도 9는 본 실시예에 따라 정전기성 데미지가 방지되는 원리를 설명하기 위해 나타내 보인 평면도이다. 구체적으로 도 9는 도 7에 나타낸 단면 상태의 평면 구조의 일 예를 나타내 보인 도면으로서, 도 7의 단면 구조와 연관시키면, 광차단막패턴(235)은 도 7의 광차단막패턴(230a)에 대응하고, 인접한 다른 광차단막패턴(236)은 도 7의 인접한 다른 광차단막패턴(230)에 대응하며, "M"으로 나타낸 영역 및 "F"로 나타낸 영역은 각각 도 7과 마찬가지로 메인패턴영역 및 프레임영역을 나타낸다.9 is a plan view illustrating the principle of preventing electrostatic damage according to the present embodiment. Specifically, FIG. 9 is a view illustrating an example of the planar structure in the cross-sectional state illustrated in FIG. 7, and when associated with the cross-sectional structure of FIG. 7, the light
도 9에 나타낸 바와 같이, 메인패턴영역(M) 내에는 투광기판(210) 위에 길이가 수백μm 이상인 광차단막패턴(235)이 배치되며, 이 광차단막패턴(235)은 1.5μm 이내의 간격으로 다른 광차단막패턴(236)과 이격되면서, 동시에 프레임영역(F)과도 1.5μm 이내의 간격으로 이격된다. 이 경우 광차단막패턴(235)과 인접한 다른 광차단막패턴(236) 사이에서 노출되는 투광기판(210) 표면과, 그리고 광차단막패턴(235)과 인접한 프레임영역(F) 사이에서 노출되는 투광기판(210) 표면이 정전기성 데미지를 받을 수 있는 영역이며, 따라서 프레임영역(F) 외에 이 영역에도 레지스트막패턴(243, 244)이 남아 있도록 한다. 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 레지스트막패턴(242, 243, 244) 형성을 위한 현상 공정시 현상액과의 마찰에 의한 정전기로 인해 광차단막패턴(235)의 단부에 집중되는 전자들이 전도성을 갖는 레지스트막패턴(243)을 이동경로로 하여 인접한 다른 광차단막패턴(236)으로 쉽게 이동할 수 있으며, 따라서 전자의 이동경로가 제한되는 경우에 발생하는 투광기판(210)의 정전기성 데미지가 방지된다. 마찬가지로 광차단막패턴(235)의 단부에 집중되는 전자들이 전도성을 갖는 레지스트막패턴(244)을 이동경로로 하여 인접한 프레임영역(F) 내의 광차단막패턴으로 쉽게 이동할 수 있으며, 따라서 이 경우에도 전자의 이동경로가 제한되는 경우에 발생하는 투광기판(210)의 정전기성 데미지가 방지된다.As shown in FIG. 9, in the main pattern region M, a light
도 1 및 도 2는 위상반전마스크 제조방법의 일 예를 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다.1 and 2 are cross-sectional views illustrating an example of a method of manufacturing a phase inversion mask.
도 3은 도 1 및 도 2의 위상반전마스크 제조방법에서의 투광영역의 정전기적 데미지 현상을 설명하기 위해 나타내 보인 도면이다.3 is a view showing for explaining the electrostatic damage phenomenon of the light-transmitting region in the method of manufacturing the phase inversion mask of FIGS.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 예에 따른 위상반전마스크 제조방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.4 to 8 are diagrams for explaining a method of manufacturing a phase inversion mask according to an embodiment of the present invention.
도 9는 도 7에 나타낸 단계에서의 평면 구조를 나타내 보인 평면도이다.9 is a plan view showing a planar structure in the step shown in FIG.
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |