KR101095675B1 - Method for correcting crtical demension in photomask - Google Patents
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Abstract
기판 상에 위상반전막 및 광차단막을 형성한 후, 광차단막을 패터닝하여 상기 위상반전막을 선택적으로 노출시키는 광차단막 패턴을 형성한다. 광차단막 패턴 상에 상기 광차단막 패턴과 선택적으로 반응하는 자기조립막을 형성하고, 자기조립막을 이용하여 상기 광차단막 패턴을 추가 식각하여 광차단막 패턴의 선폭을 보정한다. 선폭이 보정된 광차단막 패턴 및 광차단막 상에 형성된 자기조립막을 식각마스크로 노출된 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성한 후, 자기조립막을 제거하는 포토마스크의 선폭 보정 방법을 제시한다. After the phase inversion film and the light blocking film are formed on the substrate, the light blocking film is patterned to form a light blocking film pattern for selectively exposing the phase inversion film. A self-assembled film is formed on the light-blocking film pattern to selectively react with the light-blocking film pattern, and the light-blocking film pattern is further etched using the self-assembled film to correct the line width of the light-blocking film pattern. The present invention provides a method for correcting a line width of a photomask, in which a phase inversion layer pattern is formed by etching a light blocking layer pattern having a line width corrected and a phase inversion layer exposed by an etching mask of a self-assembled layer formed on the light blocking layer.
자기조립막, 선폭, 보정공정, 위상반전마스크, 광차단막 Self-assembled film, line width, correction process, phase inversion mask, light blocking film
Description
본 발명은 포토마스크의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 포토마스크의 선폭 보정 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a photomask, and more particularly to a method for correcting a line width of a photomask.
반도체소자를 제조하는 공정 중에는 반도체기판에 형성하고자 하는 패턴을 구현하기 위한 방법으로 패턴이 형성된 포토마스크(photomask)가 이용된다. 포토마스크 상에 형성된 패턴은 포토리소그라피(photolithography) 공정을 통해 웨이퍼 상으로 전사되므로, 포토마스크 상에 구현된 패턴의 선폭(CD;Critical Dimension)은 매우 중요하게 인식되고 있다. During the process of manufacturing a semiconductor device, a photomask in which a pattern is formed is used as a method for implementing a pattern to be formed on a semiconductor substrate. Since the pattern formed on the photomask is transferred onto the wafer through a photolithography process, the critical dimension (CD) of the pattern implemented on the photomask is very important.
반도체소자의 집적도가 증가함에 따라, 반도체소자를 구성하는 패턴들의 크기도 미세해 지고 있다. 따라서, 포토마스크 상에 형성되는 패턴들도 보다 작은 선폭을 가진 패턴이 형성되고 있으며, 현재의 양산 공정으로는 요구되는 디자인 룰(design rule)을 정확하게 구현하기가 어렵다. 또한, 포토마스크 제조과정에서 여러 가지 원인으로 인해 원하는 CD를 가진 패턴을 포토마스크 상에 구현하는데 어려움이 있다. As the degree of integration of semiconductor devices increases, the sizes of the patterns constituting the semiconductor devices also become smaller. Accordingly, patterns having a smaller line width are also formed on the patterns formed on the photomask, and it is difficult to accurately implement design rules required by current mass production processes. In addition, it is difficult to implement a pattern having a desired CD on the photomask due to various causes in the photomask manufacturing process.
이에 따라, 포토마스크 제조 과정 중에 원하는 타겟 패턴의 CD를 갖도록 패턴의 CD MTT(Mean To Target) 보정하는 방법이 이용되고 있다. Accordingly, a method of correcting CD MTT (Mean To Target) of a pattern is used to have a CD of a desired target pattern during a photomask manufacturing process.
위상반전마스크의 CD 보정 공정은, 먼저, 위상반전막 및 광차단막이 형성된 투명기판 상에 포토리소그라피 과정을 통해 레지스트막 패턴을 형성한 후, 레지스트막 패턴을 식각마스크로 노출된 광차단막을 식각하여 광차단막 패턴을 형성한다. 측정장비를 통해 광차단막 패턴의 CD를 측정하고, 광차단막 패턴을 추가 식각하여 광차단막 패턴의 CD를 보정한다. 보정된 광차단막 패턴을 식각마스크로 노출된 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성한다. In the CD correction process of the phase inversion mask, first, a resist film pattern is formed on a transparent substrate on which the phase inversion film and the light blocking film are formed through a photolithography process, and then the light blocking film is exposed by etching the resist film pattern as an etching mask. A light blocking film pattern is formed. The CD of the light shielding pattern is measured through a measuring device and the CD of the light shielding pattern is corrected by additionally etching the light shielding pattern. The phase shift layer is exposed by etching the corrected light blocking layer pattern as an etch mask to form a phase shift layer pattern.
한편, 위상반전마스크의 프레임 영역에는 광차단막 패턴이 잔류되어 후속 웨이퍼 노광 과정에서 광을 차단하는 역할을 한다. 그런데, 광차단막 패턴의 CD를 보정하기 위한 추가 식각 공정 시 위상반전마스크의 프레임 영역에 형성된 광차단막 패턴에 영향을 미치게 된다. 예컨대, 프레임 영역에 형성된 광차단막 패턴이 손상을 받아 후속 웨이퍼 노광 과정에서 프레임 영역에서 빛의 반사가 심해져 공정 손실(loss)을 유발하게 된다. Meanwhile, the light blocking layer pattern remains in the frame region of the phase shift mask to block light in a subsequent wafer exposure process. However, during the additional etching process for correcting the CD of the light blocking film pattern, the light blocking film pattern formed in the frame region of the phase shift mask is affected. For example, the light blocking layer pattern formed in the frame region is damaged, and the reflection of light in the frame region is severe during subsequent wafer exposure, resulting in process loss.
이에 따라, 위상반전마스크의 프레임 영역을 차단하고 위상반전막 패턴이 배치되는 메인 패턴 영역을 노출시키는 별도의 마스크 패턴을 형성한 후, CD 보정 공정 및 위상반전막 패턴을 식각하는 방법이 제시되고 있다. Accordingly, after forming a separate mask pattern which blocks the frame region of the phase shift mask and exposes the main pattern region where the phase shift mask pattern is disposed, a CD correction process and a method of etching the phase shift mask pattern have been proposed. .
그러나, 별도의 마스크 패턴은 레지스트 코팅, 노광 공정 및 현상 공정 등을 수행함에 따라, 공정 시간 및 제조 비용이 상승하게 된다. 또한, 레지스트를 마스크 패턴으로 사용함에 따라 레지스트성 결함(defect)이 유발될 수 있다. 예컨대, 노광 공정 및 현상공정을 수행하면서 유발된 이물질로 인해 위상반전막 표면에 레지스트성 결함이 잔류될 수 있다. 이에 따라, 위상반전막을 식각하기 위한 식각공정에서 레지스트성 결함이 위상반전막에 대한 식각마스크로 작용하게 되어 위상반전막이 식각되지 않거나, 위상반전막 패턴이 서로 브릿지(bridge)되는 불량 패턴이 유발될 수 있다. However, as the separate mask pattern performs a resist coating, an exposure process, and a developing process, process time and manufacturing cost increase. In addition, resist defects may be caused by using the resist as a mask pattern. For example, a resist defect may remain on the surface of the phase inversion film due to the foreign matter caused during the exposure process and the development process. Accordingly, in the etching process for etching the phase shift layer, a resist defect acts as an etch mask for the phase shift layer, thereby causing the phase shift layer not to be etched or a defective pattern in which the phase shift layer patterns are bridged. Can be.
본 발명에 따른 포토마스크의 선폭 보정 방법은, 기판 상에 위상반전막 및 광차단막을 형성하는 단계; 상기 광차단막을 패터닝하여 상기 위상반전막을 선택적으로 노출시키는 광차단막 패턴을 형성하는 단계; 상기 광차단막 패턴 상에 상기 광차단막 패턴과 선택적으로 반응하는 자기조립막을 형성하는 단계; 상기 자기조립막을 이용하여 상기 광차단막 패턴을 추가 식각하여 광차단막 패턴의 선폭을 보정하는 단계; 상기 선폭이 보정된 광차단막 패턴 및 광차단막 상에 형성된 자기조립막을 식각마스크로 노출된 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 자기조립막을 제거하는 단계를 포함한다. In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of correcting a line width of a photomask, the method including: forming a phase inversion film and a light blocking film on a substrate; Patterning the light blocking film to form a light blocking film pattern for selectively exposing the phase shift film; Forming a self-assembled film selectively reacting with the light blocking film pattern on the light blocking film pattern; Correcting the line width of the light blocking layer pattern by additionally etching the light blocking layer pattern using the self-assembled film; Forming a phase shift layer pattern by etching the phase shield layer having the line width corrected and the self-assembled layer formed on the light shield layer as an etch mask; And removing the self-assembled film.
상기 위상반전막은 몰리브덴실리콘나이트라이드막으로 형성하고, 상기 광차단막을 크롬막으로 형성하는 것이 바람직하다. The phase inversion film is preferably formed of a molybdenum silicon nitride film, and the light blocking film is formed of a chromium film.
상기 자기조립막을 형성하는 단계는, 기상 증착 방법 또는 액상 증착 방법으로 형성하는 것이 바람직하다. Forming the self-assembled film, it is preferable to form by a vapor deposition method or a liquid phase deposition method.
상기 자기조립막을 형성하는 단계는, 상기 광차단막 패턴과 선택적으로 반응하는 실란 계열을 물질을 이용하여 형성하는 단계; 및 상기 광차단막 패턴에 의해 노출된 위상반전막 표면에 물리적으로 흡착된 실란 계열 물질을 제거하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다. The forming of the self-assembled film may include forming a silane-based material that selectively reacts with the light blocking film pattern using a material; And removing the silane-based material physically adsorbed on the surface of the phase shift film exposed by the light blocking film pattern.
상기 물리적으로 흡착된 실란 계열 물질을 제거하는 단계는 에탄올 용액을 이용한 린스 공정을 수행하여 제거하는 것이 바람직하다. The physically adsorbed silane-based material may be removed by performing a rinse process using an ethanol solution.
상기 자기조립막을 제거하는 단계는 상기 선폭이 보정된 광차단막 패턴 상부 표면에 남아있는 자기조립막에 자외선을 조사하여 제거하는 것이 바람직하다. In the removing of the self-assembled film, the self-assembled film remaining on the upper surface of the light blocking film pattern whose line width is corrected may be removed by irradiating ultraviolet rays.
(실시예)(Example)
도 1을 참조하면, 석영기판과 같은 투명기판(100) 상에 위상반전막(110) 및 광차단막(120)을 형성한다. 위상반전막(110)은 투과되는 광의 위상을 반전시킬 수 있는 물질 예컨대, 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)막으로 형성할 수 있다. 광차단막(120)은 투과되는 광을 차단할 수 있는 물질 예컨대, 크롬(Cr)막으로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 1, a
한편, 도면에는 상세하게 나타내지 않았지만, 투명기판(100)은 위상반전막 패턴이 형성되어 투과되는 광의 위상을 반전시키는 메인 패턴 영역과, 스캐너의 정렬 센서, 바코드 판독기를 나타내기 위해 광차단막이 배치되는 프레임 영역으로 구분되어 진다. Although not shown in detail, the
광차단막(120) 상에 광차단막(120)을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴(130)을 형성한다. A
구체적으로, 위상반전막(110) 및 광차단막(120)이 형성된 투명기판(100) 상에 레지스트막을 형성한 후, 통상의 전자빔(e-beam)을 이용한 노광 공정을 수행하여 레지스트막에 형성하고자 하는 패턴을 전사한다. 현상액을 이용한 현상공정을 수행하여 전자빔에 의해 조사되거나 조사되지 않은 부분을 선택적으로 현상하여 광차단막을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴(130)을 형성한다. Specifically, after the resist film is formed on the
도 2를 참조하면, 레지스트막 패턴(130)의 형태로 광차단막을 식각하여 위상 반전막(110)을 선택적으로 노출시키는 광차단막 패턴(121)을 형성한다. 광차단막 패턴(121)은 후속 위상반전막 패턴 형성 시 식각장벽층 역할을 한다. 따라서, 광차단막 패턴(121)의 선폭(CD; Critical Dimension)을 알게 되면, 후속 위상반전막 패턴의 CD를 예측할 수 있다. Referring to FIG. 2, the light blocking film is etched in the form of a
도 3을 참조하면, 레지스트막 패턴을 제거한 후, 광차단막 패턴(121)의 선폭(CD;Critical Dimension)를 CD측정 장비를 통해 측정한다. Referring to FIG. 3, after removing the resist film pattern, the line width (CD) of the light
예컨대, 포토마스크 제조 과정에서 공정 불안정 및 공정 능력 부족 등에 의해 형성하고자 하는 타겟 패턴(target pattern)을 가진 광차단막 패턴 및 위상반전막 패턴을 형성하는데 어려움이 있으므로, CD 측정을 통해 타겟 패턴과의 CD 차이를 산출할 수 있다. For example, since it is difficult to form a light blocking film pattern and a phase inversion film pattern having a target pattern to be formed due to process instability and lack of process capability in a photomask manufacturing process, the CD with the target pattern through CD measurement is measured. The difference can be calculated.
도 4를 참조하면, 광차단막 패턴(121) 상부 표면에 선택적으로 자기조립막(self assembled monolayer)(140)을 형성한다. 자기조립막(140)은 실란(silane) 계열의 형성 물질을 이용하여 형성할 수 있으며, 실란 계열 물질 중에서 탄소 사슬이 긴 물질 예를 들어, OTS(Octadecyl Trichloro Silane) 물질을 사용하여 형성할 수 있다. 이때, 자기조립막(140)은 저진공 상태에서 광차단막 패턴(121)과 반응하여 기상으로 증착시키거나, 액상에서 광차단막 패턴(121)과 반응하여 증착할 수 있다. 또한, 자기조립막(140)은 레지스트 코팅 트랙 장비 내에 포함되어 있는 접착 플레이트(adhesion plate)를 이용하여 형성할 수도 있다. Referring to FIG. 4, a self assembled
예컨대, 광차단막 패턴(121)은 대기중에 노출되어 OH기를 포함하게 된다. 이러한 특성으로 인해 실란 계열의 형성 물질은 광차단막 패턴(121)에 의해 노출된 위상반전막(110)과는 반응하지 않으며, 광차단막 패턴(121)과는 반응하여 광차단막 패턴(121) 상부 표면에 자기조립막(140)이 형성된다. 이때, 광차단막 패턴에 의해 노출된 위상반전막 표면에는 물리적으로 흡착된 실란 계열의 형성물질(141)이 잔류하게 된다. For example, the light
도 5를 참조하면, 위상반전막 패턴 상에 물리적으로 흡착된 실란 계열의 형성물질(도 4의 141)을 제거하기 위한 린스(rinse) 공정을 수행한다. 그러면, 광차단막 패턴 상부 표면에만 선택적으로 자기조립막(140)이 남게 된다. 이때, 린스 공정은 에탄올 용액을 이용하여 수행할 수 있다. 광차단막 패턴(121) 상부 표면에만 선택적으로 남게된 자기조립막(140)은 후속 CD 보정 공정 시 광차단막 패턴(121)을 보정하기 위한 보정 마스크로서 이용될 수 있다. Referring to FIG. 5, a rinse process is performed to remove silane-based forming material (141 of FIG. 4) that is physically adsorbed on the phase inversion film pattern. Then, the self-
도 5를 참조하면, 자기조립막(140)을 이용하여 광차단막 패턴을 추가 식각하여 형성하고자 하는 타겟 패턴의 CD를 갖도록 광차단막 패턴(121a)의 CD MTT(Mean To Target) 보정한다. Referring to FIG. 5, the CD MTT of the light
CD 보정 공정은 광차단막 패턴 상부 표면과 반응된 자기조립막(140)을 보정 마스크로 이용하여 형성하고자 하는 타겟 패턴(target pattern)과의 CD 차이(ΔCD)만큼 광차단막 패턴(121a)의 CD를 보정한다. The CD correction process uses the self-assembled
CD 보정 공정 시 자기조립막(140)에 의해 프레임 영역에 배치되는 광차단막 패턴(121a)을 보호할 수 있다. 따라서, 프레임 영역에 배치된 광차단막 패턴(121a)이 광차단막 패턴(121a)의 추가 식각에 의해 손상(damage)되는 것을 방지할 수 있다. During the CD correction process, the light
또한, 보정된 광차단막 패턴(121a)에 의해 후속 형성되는 위상반전막 패턴의 CD가 결정되므로, 위상반전막을 식각하기 이전에, 광차단막 패턴(121a)의 CD를 보정함으로써, 위상반전막 패턴의 CD MTT 정확도를 향상시킬 수 있다. In addition, since the CD of the phase inversion film pattern subsequently formed by the corrected light
도 6을 참조하면, 보정된 광차단막 패턴(121a)을 식각마스크로 노출된 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴(111)을 형성한다. 위상반전막 패턴(111)은 CD 보정 공정에 의해 보정된 광차단막 패턴(121a)을 식각마스크를 이용하여 형성하므로, 형성하고자 하는 타겟 패턴과 동일한 CD를 갖는 위상반전막 패턴(111)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 6, a phase
도 7을 참조하면, 선폭이 보정된 광차단막 패턴(121a) 상부 표면에 남아있는 자기조립막을 제거한다. 자기조립막은 자외선을 조사하여 광차단막 패턴(121a)의 손상(damage)을 억제시키면서 제거할 수 있다. Referring to FIG. 7, the self-assembled film remaining on the upper surface of the light
이어서, 메인 패턴 영역에 형성된 광차단막 패턴을 선택적으로 제거한다. 그러면, 메인 패턴 영역에는 위상반전막 패턴(111)이 배치되어 투과되는 광의 위상을 반전시키며, 프레임 영역에는 위상반전막 패턴(111) 및 광차단막 패턴(121a)이 배치되어 투과되는 광을 차단시킬 수 있다. Subsequently, the light blocking film pattern formed in the main pattern region is selectively removed. Then, the phase
본 발명에 따르면 별도의 마스크 패턴 추가 과정 없이 광차단막과 선택적으로 반응하는 실란 계열의 물질을 이용하여 자기조립막을 형성한다. 따라서, 광차단막 패턴의 CD를 보정하기 위한 보정 마스크와 CD 보정 시 프레임 영역에 배치된 광차단막 패턴을 보호할 수 있는 보호막을 구현할 수 있다. 이에 따라, 공정 단순화로 인해 TAT 시간을 단축시킬 수 있으며 여러 단위 공정 예컨대, 레지스트 코팅, 노광 공정 및 현상 공정 등을 생략함으로써 이물질 발생을 억제시키고, 레지스트성 결함을 방지하여 포토마스크의 품질을 향상시켜 소자의 수율을 증가시킬 수 있다. According to the present invention, a self-assembled film is formed using a silane-based material that selectively reacts with the light blocking film without a separate mask pattern addition process. Accordingly, a correction mask for correcting the CD of the light blocking layer pattern and a protective film capable of protecting the light blocking layer pattern disposed in the frame area during CD correction may be implemented. Accordingly, the TAT time can be shortened due to the simplification of the process, and various unit processes such as resist coating, exposure process, and development process can be omitted to suppress foreign matter generation and prevent resist defects, thereby improving the quality of the photomask. The yield of the device can be increased.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다. 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 technical spirit of the present invention. Do.
도 1 내지 도 7은 본 발명에 따른 포토마스크의 선폭 보정 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다. 1 to 7 are diagrams for explaining the line width correction method of the photomask according to the present invention.
Claims (6)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |