KR19980065703A

KR19980065703A - Halftone phase inversion mask and manufacturing method thereof

Info

Publication number: KR19980065703A
Application number: KR1019970000816A
Authority: KR
Inventors: 우상균
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 1998-10-15

Abstract

본 발명은 패턴 영역과 블라인드 영역을 포함하는 마스크 기판 상에서 블라인드 영역에는 투과율이 0.1%, 패턴 영역에는 투과율이 2 ∼ 20%가 되도록 형성된 차광 패턴과, 상기 패턴 영역중 상기 차광 패턴 형성 영역 이외의 영역에서 상기 차광 패턴에서의 위상에 대하여 180°± 5°만큼 반전되는 위상 반전 영역을 포함하는 하프톤형 위상 반전 마스크를 제공한다. 본 발명에 의한 하프톤형 위상 반전 마스크는 통상의 마스크로부터 제조 가능하다.According to an embodiment of the present invention, a light shielding pattern formed on a mask substrate including a pattern region and a blind region has a transmittance of 0.1% in a blind region and a transmittance of 2 to 20% in a pattern region, and a region other than the light shielding pattern forming region among the pattern regions. Provides a halftone phase inversion mask including a phase inversion region inverted by 180 ° ± 5 ° with respect to the phase in the light shielding pattern. The halftone phase inversion mask according to the present invention can be manufactured from a normal mask.

Description

Halftone phase inversion mask and manufacturing method thereof

본 발명은 위상 반전 마스크(Phase Shift Mask) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 통상의 마스크로부터 제조 가능한 하프톤(Half-tone)형 위상 반전 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift mask and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a half-tone phase inversion mask that can be manufactured from a conventional mask and a method of manufacturing the same.

일반적으로 반도체 장치의 각종 패턴은 포토 리소그래피 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 상기 포토 리소그래피 기술에 의하면, 반도체 기판상의 절연막이나 도전막등, 패턴을 형성하여야 할 막위에 X선이나 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도가 변화하는 포토레지스트막을 형성하고, 이 포토레지스트막의 소정 부위를 광선에 노출시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 식각에 의해 제거하여 배선이나 전극 등 각종 패턴을 형성한다.It is generally known that various patterns of semiconductor devices are formed by photolithography techniques. According to the photolithography technique, a photoresist film whose solubility is changed by irradiation with light such as X-rays or ultraviolet rays is formed on an insulating film, a conductive film, or the like on a semiconductor substrate to form a pattern, and a predetermined portion of the photoresist film is formed. After exposing to light, the photoresist pattern is formed by removing a portion having high solubility with respect to the developer, and the exposed portions of the film to be formed are removed by etching to form various patterns such as wirings and electrodes.

그런데, 반도체 장치의 고집적화, 고밀도화 추세에 따라서 보다 더 미세한 패턴을 형성하기 위한 기술이 요구되고 이에 따른 연구가 진행되고 있다. 예를 들면, 전자빔, 이온 빔 또는 X선을 이용한 노광법이나, 광원의 회절광을 이용한 변형 조명 방법, 새로운 레지스트 재료나 레지스트 처리 방법, 위상 반전 마스크를 이용한 노광법 등이 있다.However, according to the trend of higher integration and higher density of semiconductor devices, a technique for forming a finer pattern is required and studies are being conducted. For example, the exposure method using an electron beam, an ion beam, or X-rays, the modified illumination method using the diffracted light of a light source, a new resist material or a resist processing method, the exposure method using a phase inversion mask, etc. are mentioned.

이중에서 위상 반전 마스크를 이용하여 해상도를 높이는 위상 반전 방법(Phase Shift Method)이 제안되어 큰 주목을 받고 있다. 왜냐하면, 위상 반전 마스크는 종래의 다른 미세 패턴 형성 방법과는 달리, 새로운 장비의 추가 없이 마스크 제조 방법의 변경만으로 빛의 회절을 역이용하여 마스크의 분해능이 30%정도 향상될 수 있기 때문에 차세대 반도체 장치 제조의 유력한 양산기술로 고려되고 있다.Among these, a phase shift method for increasing resolution using a phase inversion mask has been proposed and attracts great attention. Because the phase reversal mask is different from the conventional fine pattern formation method, the resolution of the mask can be improved by about 30% by reversely diffraction of light by only changing the mask manufacturing method without adding new equipment. It is considered as a strong mass production technology.

한편, 상기 위상 반전 마스크는 다양한 형태가 제안되고 있으며, 그 예로서, 공간 주파 변조형(Alternating Phase Shifter) 마스크, 보조 시프터 첨가형 마스크, 주변 효과 강조형(Rim Shifter) 마스크, 무크롬 위상 시프트형(Chromless Phase Shifting) 마스크 및 하프톤형 위상 반전(half-tone phase shifting) 마스크 등이 있다. 이중에서, 본 발명은 하프톤형 위상 반전 마스크에 관한 것이다.On the other hand, the phase inversion mask has been proposed in various forms, for example, an alternating phase shifter mask, an auxiliary shifter mask, a peripheral shifter mask, a chromium-free phase shifter ( And a chromatic phase shifting mask and a half-tone phase shifting mask. Among them, the present invention relates to a halftone phase inversion mask.

도 1은 종래의 하프톤형 위상 반전 마스크를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional halftone type phase inversion mask.

도 1에서, 종래의 하프톤형 위상 반전 마스크는 마스크 기판(1)과, 상기 마스크 기판(1) 상에 형성된 하프톤 위상반전층(3)과, 상기 마스크 기판(1)의 가장자리부에 형성된 차광 패턴(5)으로 구성되어 있다. 상기 하프톤 위상반전층(5)은 MoSi로 형성되어 있으며, 상기 차광 패턴(5)은 크롬으로 형성되어 있다.In FIG. 1, a conventional halftone phase inversion mask includes a mask substrate 1, a halftone phase inversion layer 3 formed on the mask substrate 1, and light shielding formed at an edge of the mask substrate 1. It consists of the pattern 5. The halftone phase inversion layer 5 is made of MoSi, and the light blocking pattern 5 is made of chromium.

따라서, 상기 위상 반전 마스크의 중앙 부분은 일정한 패턴이 형성되는 패턴 형성 영역이 되며, 그 주위의 가장자리부는 노광시 레티클(reticle) 주위에 빛이 투과되지 않도록 하여 정밀한 패턴을 얻게 하는데 이용되는 블라인드 영역(blind region) 즉 오페이크 링(opaque ring)이 된다.Accordingly, the center portion of the phase reversal mask becomes a pattern formation region in which a predetermined pattern is formed, and the edge portion around the phase inversion mask is used for obtaining a precise pattern by preventing light from being transmitted around the reticle during exposure. blind region, or opaque ring.

그런데, 상술한 종래의 하프톤형 위상 반전 마스크는 그 제작 공정이 복잡하고, 또한 특수한 원판 마스크(blank mask)를 필요로 한다. 또한, 블라인드 영역의 오페이크 링을 제작하기 위하여는 빛이 투과되지 않는 크기의 위상 격자(phase grating)를 배열하여야 한다. 그러나, 원자외선(Deep UV)을 사용하는 경우에는 위상 격자를 x, y축에서 1.0μm 이하의 피치로 반복적으로 배열하는 것이 필요하다. 이는 현재의 포토마스크 제작 기술로는 어려움이 많다.By the way, the conventional halftone type phase inversion mask mentioned above is complicated in the manufacturing process, and requires a special blank mask. In addition, in order to fabricate the blind fake ring, a phase grating having a size through which light is not transmitted must be arranged. However, when using deep UV, it is necessary to repeatedly arrange the phase gratings at a pitch of 1.0 μm or less on the x and y axes. This is difficult with current photomask fabrication techniques.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서 통상의 마스크로부터 제조 가능한 하프톤형 위상 반전 마스크를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a halftone phase reversal mask that can be manufactured from a conventional mask to solve the above problems.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 하프톤형 위상 반전 마스크의 적합한 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a suitable method for producing a halftone phase inversion mask as described above.

도 2는 본 발명에 따른 하프톤형 위상 반전 마스크를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a halftone phase inversion mask according to the present invention.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하프톤형 위상 반전 마스크의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a halftone phase inversion mask according to a preferred embodiment of the present invention.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 패턴 영역과 블라인드 영역을 포함하는 마스크 기판 상에서 블라인드 영역에는 투과율이 0.1%, 패턴 영역에는 투과율이 2 ∼ 20%가 되도록 형성된 차광 패턴과, 상기 패턴 영역중 상기 차광 패턴 형성 영역 이외의 영역에서 상기 차광 패턴에서의 위상에 대하여 180°± 5°만큼 반전되는 위상 반전 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a light shielding pattern formed on a mask substrate including a pattern region and a blind region so that the transmittance is 0.1% in the blind region and the transmittance is 2-20% in the pattern region. And a phase inversion region inverted by 180 ° ± 5 ° with respect to the phase in the light shielding pattern in a region other than the light shielding pattern formation region.

바람직하게는, 상기 차광 패턴은 Cr 또는 MoSi를 기본으로 하는 화합물로 구성된다.Preferably, the light shielding pattern is composed of a compound based on Cr or MoSi.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 투명한 마스크 기판 상에 차광층을 형성하는 단계와, 상기 차광층을 패터닝하여 패턴 영역에서 상기 차광층이 소정의 두께로 얇아진 변형된 차광층을 형성하는 단계와, 상기 변형된 차광층을 패터닝하여 차광 패턴을 형성하는 단계와, 상기 차광 패턴에 의하여 노출된 마스크 기판을 식각하여 상기 마스크 기판에 상기 차광 패턴에서의 위상에 대하여 180°± 5° 만큼 반전되는 위상 반전 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하프톤형 위상 반전 마스크의 제조 방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming a light shielding layer on a transparent mask substrate, and patterning the light shielding layer to form a modified light shielding layer in which the light shielding layer is thinned to a predetermined thickness in a pattern region. And patterning the deformed light shielding layer to form a light shielding pattern, and etching the mask substrate exposed by the light shielding pattern to be inverted by 180 ° ± 5 ° with respect to a phase in the light shielding pattern on the mask substrate. It provides a method for manufacturing a halftone phase inversion mask comprising the step of forming a phase inversion region.

바람직하게는, 상기 차광층은 Cr 또는 MoSi를 기본으로 하는 화합물을 사용하여 형성한다.Preferably, the light shielding layer is formed using a compound based on Cr or MoSi.

또한 바람직하게는, 상기 마스크 기판을 식각하는 단계는 건식으로 행하고, 상기 변형된 차광층은 패턴 영역에서의 투과율이 2 ∼ 20%로 되도록 형성한다.Also preferably, the etching of the mask substrate is performed dry, and the modified light shielding layer is formed so that the transmittance in the pattern region is 2 to 20%.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 하프톤형 위상 반전 마스크는 패턴 영역과 블라인드 영역을 포함하는 마스크 기판(10) 상에 블라인드 영역에는 투과율이 0.1%, 패턴 영역에는 투과율이 2 ∼ 20%가 되도록 형성된 차광 패턴(20)과, 상기 패턴 영역중 상기 차광 패턴(20) 형성 영역 이외의 영역에서 상기 차광 패턴(20)에서의 위상에 대하여 180°± 5°만큼 반전되는 위상 반전 영역(30)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 2, the halftone phase inversion mask according to the present invention has a transmittance of 0.1% in a blind region and a transmittance of 2 to 20% in a pattern region on a mask substrate 10 including a pattern region and a blind region. The formed light shielding pattern 20 and the phase inversion region 30 which is inverted by 180 ° ± 5 ° with respect to the phase of the light shielding pattern 20 in a region other than the light shielding pattern 20 forming region of the pattern region. Formed.

상기 차광 패턴(20)을 구성하는 물질은 Cr 또는 MoSi를 기본으로 하는 화합물이다.The material constituting the light shielding pattern 20 is a compound based on Cr or MoSi.

다음에, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하프톤형 위상 반전 마스크를 제조하는 방법을 설명한다.Next, a method of manufacturing a halftone phase inversion mask according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7.

도 3을 참조하면, 유리 기판으로 이루어지는 마스크 기판(10) 상에 Cr 또는 MoSi를 기본으로 하는 화합물을 사용하여 차광층(12)을 형성한 후, 상기 차광층(12) 위에 제1 포토레지스트막을 형성한다. 그 후, 통상의 원판 마스크(blank mask)를 사용하여 상기 제1 포토레지스트막을 패터닝하여 패턴 영역에서 상기 차광층(12)을 노출시키는 제1 포토레지스트 패턴(14)을 형성한다. 이 때, 노광원으로는 전자선 또는 레이저광을 이용한다.Referring to FIG. 3, after forming a light shielding layer 12 on a mask substrate 10 made of a glass substrate using a compound based on Cr or MoSi, a first photoresist film is formed on the light shielding layer 12. Form. Thereafter, the first photoresist film is patterned using a normal blank mask to form a first photoresist pattern 14 exposing the light blocking layer 12 in a pattern region. At this time, an electron beam or a laser beam is used as an exposure source.

도 4를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(12)을 식각 마스크로 사용하여 상기 차광층(12)을 건식 또는 습식 식각 공정에 의하여 일정 두께만을 남기고 식각하여 소정의 두께로 얇아진 변형된 차광층(12a)을 형성한다. 이 때, 상기 변형된 차광층(12a)에서의 투과율은 약 2 ∼ 20%가 되도록 한다. 이를 위하여, 본 실시예에서는 상기 변형된 차광층(12a)의 두께를 약 300Å으로 하였다.Referring to FIG. 4, the light blocking layer 12 is etched using only the first photoresist pattern 12 as an etching mask, and the light blocking layer 12 is etched by leaving a predetermined thickness by a dry or wet etching process to be thinned to a predetermined thickness. (12a) is formed. At this time, the transmittance of the modified light shielding layer 12a is about 2 to 20%. To this end, in the present embodiment, the thickness of the modified light shielding layer 12a is about 300 kPa.

도 5를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(12)을 스트립한 후, 결과물상에 다시 제2 포토레지스트막(16)을 형성한다.Referring to FIG. 5, after the first photoresist pattern 12 is stripped, a second photoresist layer 16 is formed on the resultant.

도 6을 참조하면, 노광원으로서 전자선 또는 레이저광을 사용하여 상기 제2 포토레지스트막(16)을 원하는 바에 따라 패터닝하여 제2 포토레지스트 패턴(16a)을 형성한다. 그 후, 상기 제2 포토레지스트 패턴(16a)을 식각 마스크로 사용하여 상기 변형된 차광층(12a)을 건식 또는 습식 식각하여 차광 패턴(20)을 형성한다.Referring to FIG. 6, the second photoresist film 16 is patterned as desired to form the second photoresist pattern 16a using an electron beam or a laser beam as an exposure source. Thereafter, the light blocking layer 12a is dry or wet etched using the second photoresist pattern 16a as an etching mask to form the light blocking pattern 20.

도 7을 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(16a)을 식각 마스크로 사용하여, 상기 차광 패턴(20)에 의하여 노출된 상기 마스크 기판(10)을 식각, 바람직하게는 건식 식각하여 상기 마스크 기판(10)에 상기 차광 패턴(20)에서의 위상에 대하여 180°± 5°만큼 반전되는 위상 반전 영역(30)을 형성한다. 그 후, 상기 제2 포토레지스트 패턴(16a)을 제거한다.Referring to FIG. 7, using the second photoresist pattern 16a as an etch mask, the mask substrate 10 exposed by the light shielding pattern 20 is etched, preferably dry etched to form the mask substrate. A phase inversion region 30 is formed in (10) which is inverted by 180 ° ± 5 ° with respect to the phase in the light shielding pattern 20. Thereafter, the second photoresist pattern 16a is removed.

상술한 바와 같이 본 발명의 하프톤형 위상 반전 마스크는 통상의 마스크로부터 제조 가능하다는 장점이 있다.As described above, the halftone phase inversion mask of the present invention has an advantage that it can be manufactured from a conventional mask.

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 여러가지 변형이 가능하다.The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Do.

Claims

A light shielding pattern formed to have a transmittance of 0.1% in a blind region and a transmittance of 2 to 20% in a pattern region on a mask substrate including a pattern region and a blind region, and the light shielding in a region other than the light shielding pattern formation region among the pattern regions. A halftone phase inversion mask comprising a phase inversion region inverted by 180 ° ± 5 ° with respect to the phase in the pattern.

The halftone phase reversal mask of claim 1, wherein the light blocking pattern is made of a compound based on Cr or MoSi.

Forming a shading layer on a transparent mask substrate, patterning the shading layer to form a modified shading layer having the shading layer thinned to a predetermined thickness in a pattern region, and shaping the shading layer by patterning the shading layer Forming a pattern, and etching a mask substrate exposed by the light shielding pattern to form a phase inversion region on the mask substrate which is inverted by 180 ° ± 5 ° with respect to the phase in the light shielding pattern. A method for producing a halftone phase inversion mask, which is characterized by the above-mentioned.

4. The method of claim 3, wherein the light shielding layer is formed using a compound based on Cr or MoSi.

4. The method of claim 3, wherein etching the mask substrate is performed dry.

The method of manufacturing a halftone phase mask according to claim 3, wherein the modified light shielding layer is formed so that the transmittance in the pattern region is 2 to 20%.