KR20020051109A - Method for fabricating half-tone mask - Google Patents

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KR20020051109A
KR20020051109A KR1020000080590A KR20000080590A KR20020051109A KR 20020051109 A KR20020051109 A KR 20020051109A KR 1020000080590 A KR1020000080590 A KR 1020000080590A KR 20000080590 A KR20000080590 A KR 20000080590A KR 20020051109 A KR20020051109 A KR 20020051109A
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김동훈
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박종섭
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    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/26Phase shift masks [PSM]; PSM blanks; Preparation thereof
    • G03F1/32Attenuating PSM [att-PSM], e.g. halftone PSM or PSM having semi-transparent phase shift portion; Preparation thereof

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Abstract

PURPOSE: A fabrication method of a half tone mask is provided to simplify manufacturing processes by controlling a distance between a phase shift layer and a light shield pattern according to an optical source. CONSTITUTION: A phase shift layer(22), a light shield layer and a photoresist pattern are sequentially formed on a quartz substrate(21). The phase shift layer(22) and the light shield layer are simultaneously etched by using the photoresist pattern as a mask. Then, the light shied layer is selectively etched so as to form a light shield pattern(23a). The length of the light shield pattern(23a) is relatively short compared to the phase shift layer(22). At this time, the length of the light shield pattern(23a) is controlled in accordance with an optical source, such as G-Line, H-line, i-line or deep-UV.

Description

하프톤 마스크의 제조 방법{METHOD FOR FABRICATING HALF-TONE MASK}Manufacturing method of halftone mask {METHOD FOR FABRICATING HALF-TONE MASK}

본 발명은 반도체소자의 포토리소그래피(Photlithography)용 마스크의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 하프톤 마스크(Half tone Mask)의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a mask for photolithography of a semiconductor device, and more particularly, to a method of manufacturing a half tone mask.

일반적으로, 반도체 소자의 집적도가 증가함에 따라 사진 현상 공정에서 제조할 수 있는 패턴 크기는 한계에 도달하고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여, KrF나 ArF 등의 단파장을 이용하여 노광하는 방법이나, 위상 반전 마스크(Phase Shift Mask)를 이용하여 분해능(Resolution) 및 초점 심도(Depth Of Focus; DOF)를 향상시키는 방법이 사용되고 있다.In general, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the pattern size that can be manufactured in a photolithography process is reaching its limit. In order to overcome this limitation, exposure using short wavelengths such as KrF or ArF, or enhancement of resolution and depth of focus (DOF) using a phase shift mask Is being used.

상술한 위상 반전 마스크(PSM) 중에서 콘택층에 하프톤 위상 반전 마스크가 사용되고 있으며, 하프톤 위상 반전 마스크에서 있어서 중요한 요소는 위상각(Phase angle) 및 투과율이며, 투과율이 높을 경우 위상 반전 마스크의 효과가 증대되어 분해능을 향상시킬 수 있다.The halftone phase inversion mask is used for the contact layer among the above-described phase inversion masks (PSM), and the important factors in the halftone phase inversion mask are phase angle and transmittance, and the effect of the phase inversion mask when the transmittance is high Can be increased to improve the resolution.

최근에는, 통상적인 하프톤 위상 반전 마스크보다 공정 기간이 단축되면서 하프톤 마스크의 기능은 그대로 유지하는 2층 하프톤 마스크의 제조 방법에 제안되었다.Recently, a method of manufacturing a two-layer halftone mask has been proposed in which a process period is shorter than a conventional halftone phase inversion mask and the function of the halftone mask is maintained as it is.

도 1a 내지 도 1e는 종래기술에 따른 2층 하프톤 마스크의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a two-layer halftone mask according to the prior art.

도 1a에 도시된 바와 같이, 석영기판(11)상에 위상반전층(12), 차광층(13), 제 1 전자빔 노광용 감광막(14)을 순차적으로 적층 형성한 후, 전자빔을 이용하여 제 1 전자빔 노광용 감광막(14)을 노광 및 현상으로 패터닝한다.As shown in FIG. 1A, the phase inversion layer 12, the light shielding layer 13, and the first electron beam exposure photosensitive film 14 are sequentially stacked on the quartz substrate 11, and then the first beam is formed using an electron beam. The photosensitive film 14 for electron beam exposure is patterned by exposure and development.

계속해서, 패터닝된 제 1 전자빔 노광용 감광막(14)을 마스크로 이용하여 하부의 차광층(13)과 위상반전층(12)을 순차적으로 식각하여 석영기판(11)의 소정 부분을 노출시킨다.Subsequently, the lower light blocking layer 13 and the phase inversion layer 12 are sequentially etched using the patterned first electron beam exposure photosensitive film 14 as a mask to expose a predetermined portion of the quartz substrate 11.

도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 전자빔 노광용 감광막(14)을 스트립한 후, 전면에 제 2 전자빔 노광용 감광막(15)을 도포한다.As shown in FIG. 1B, the first electron beam exposure photosensitive film 14 is stripped, and then the second electron beam exposure photosensitive film 15 is applied to the entire surface.

도 1c에 도시된 바와 같이, 위상반전영역을 노출시키는 포토마스크를 이용하여 제 2 전자빔 노광용 감광막(15)을 노광 및 현상으로 패터닝한다. 여기서, 도면부호 15a는 패터닝된 제 2 전자빔 노광용 감광막을 나타낸다.As illustrated in FIG. 1C, the second electron beam exposure photosensitive film 15 is patterned by exposure and development using a photomask that exposes the phase inversion region. Here, reference numeral 15a denotes the patterned second electron beam exposure photosensitive film.

도 1d에 도시된 바와 같이, 드러난 차광층(13)을 선택적으로 식각하여 잔류하는 제 2 전자빔 노광용 감광막(15a)보다 소정 비율의 폭으로 함몰된 차광층패턴(13a)을 형성한다.As illustrated in FIG. 1D, the exposed light shielding layer 13 is selectively etched to form a light shielding layer pattern 13a recessed in a predetermined ratio than the remaining second electron beam exposure photosensitive film 15a.

도 1e에 도시된 바와 같이, 잔류하는 제 2 전자빔 노광용 감광막(15a)을 스트립하여 2층 하프톤 마스크를 완성한다.As shown in Fig. 1E, the remaining second electron beam exposure photosensitive film 15a is stripped to complete the two-layer halftone mask.

그러나, 상술한 종래기술의 2층 하프톤 마스크의 제조 방법은 전자빔 노광, 현상, 감광막 스트립 등의 공정이 2회씩 필요하여 마스크 제조 기간이 길어지고 공정수가 많아 불량 발생 확률이 높은 문제점이 있다.However, the method of manufacturing the two-layer halftone mask of the prior art described above has a problem that electron mask exposure, development, photosensitive film strip, etc. are required twice, so that the mask manufacturing period is long and the number of processes is high.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 공정에 소용되는 마스크의 제조 기간을 단축시키고, 공정의 복잡함에 따른 결함 발생 가능성을 감소시키는데 적합한 2층 하프톤 마스크의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and provides a method for producing a two-layer halftone mask suitable for shortening the manufacturing period of the mask used in the process, and reducing the possibility of defects caused by the complexity of the process. Its purpose is to.

도 1a 내지 도 1e는 종래기술에 따른 2층 하프톤 마스크의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도,1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a two-layer halftone mask according to the prior art;

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 2층 하프톤 마스크의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a two-layer halftone mask according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

21 : 석영기판 22: 위상반전층21: quartz substrate 22: phase inversion layer

23 : 차광층 23a : 차광층 패턴23: light shielding layer 23a: light shielding layer pattern

24 : 전자빔 노광용 감광막24: Photosensitive film for electron beam exposure

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2층 하프톤 마스크의 제조 방법은 석영기판상에 위상반전층, 차광층, 감광막을 순차적으로 형성하는 단계, 상기 감광막을 노광 및 현상으로 패터닝하는 단계, 상기 패터닝된 감광막을 이용하여 상기 차광층과 상기 위상반전층을 동시에 식각하는 단계, 및 상기 차광층을 선택적으로 습식식각하여 상기 위상반전층의 모서리로부터 소정 폭 함몰된 차광층패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.Method of manufacturing a two-layer halftone mask of the present invention for achieving the above object is a step of sequentially forming a phase inversion layer, a light shielding layer, a photosensitive film on a quartz substrate, patterning the photosensitive film by exposure and development, the patterning Simultaneously etching the light blocking layer and the phase inversion layer by using the photosensitive film, and selectively wet etching the light blocking layer to form a light blocking layer pattern recessed from a corner of the phase inversion layer by a predetermined width. Characterized in that made.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. .

도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 2층 하프톤 마스크의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도이다.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a two-layer halftone mask according to an embodiment of the present invention.

도 2a에 도시된 바와 같이, 석영기판(21)상에 위상반전층(22), 차광층(23), 제 1 전자빔 노광용 감광막(24)을 순차적으로 적층 형성한 후, 전자빔을 이용하여 제 1 전자빔 노광용 감광막(24)을 노광 및 현상으로 패터닝한다.As shown in FIG. 2A, after the phase inversion layer 22, the light shielding layer 23, and the first electron beam exposure photosensitive film 24 are sequentially formed on the quartz substrate 21, a first beam is formed using an electron beam. The photosensitive film 24 for electron beam exposure is patterned by exposure and development.

계속해서, 패터닝된 제 1 전자빔 노광용 감광막(24)을 마스크로 이용하여 하부의 차광층(23)과 위상반전층(22)을 순차적으로 식각하여 석영기판(21)의 소정 부분 즉, 투광영역을 노출시킨다.Subsequently, the lower light blocking layer 23 and the phase inversion layer 22 are sequentially etched using the patterned first electron beam exposure photosensitive film 24 as a mask to form a predetermined portion of the quartz substrate 21, that is, a light transmitting region. Expose

도 2b에 도시된 바와 같이, 전자빔 노광용 감광막(24) 하부의 차광층(23)을 선택적으로 습식식각하여 소정 폭(L)만큼 함몰된 형태의 차광층 패턴(23a)을 형성하여 위상반전 영역 중 패턴 형성에 영향을 주는 위상반전층(22) 부분만 노출시킨다.As shown in FIG. 2B, the light shielding layer 23 under the electron beam exposure photosensitive film 24 is selectively wet-etched to form a light shielding layer pattern 23a of a shape recessed by a predetermined width L to form a phase inversion region. Only the part of the phase inversion layer 22 which affects pattern formation is exposed.

여기서, L은 차광층패턴의 모서리로부터 위상반전층까지의 거리를 나타내는 것으로서, 이러한 L은 차광층의 습식식각량에 따라 다르다.Here, L represents the distance from the edge of the light shielding layer pattern to the phase inversion layer, and L is different depending on the amount of wet etching of the light shielding layer.

이 때, 차광층의 식각량은 광원의 종류에 따라 그 설정된 량이 다르게 되는데, G-Line 광원을 사용할 경우 436㎚∼872㎚, H-Line 광원을 사용할 경우 405㎚∼810㎚, i-line 광원을 사용할 경우 365㎚∼730㎚, Deep-UV 광원을 사용할 경우 240㎚∼480㎚의 폭만큼 식각된다.At this time, the amount of etching of the light shielding layer is different depending on the type of light source, 436 nm to 872 nm when using a G-Line light source, 405 nm to 810 nm when using an H-Line light source, i-line light source In the case of using the etch process, the wafer is etched by a width of 365 nm to 730 nm and a width of 240 nm to 480 nm when the Deep-UV light source is used.

이와 같이, 습식식각을 이용하여 차광층을 선택적으로 식각함은 반도체 제조를 위한 포토공정 진행시 웨이퍼 이미지(Wafer image)의 변형을 가져오는 마스크패턴 모서리에서 산란된 노광 광원의 분포 위치가 광원 파장의 길이만큼 범위내에서 가장 심하고 2개의 파장 길이보다 먼 위치에는 거의 영향이 없기 때문이다.As such, selectively etching the light blocking layer by using wet etching, the distribution position of the exposure light source scattered from the edge of the mask pattern that causes deformation of the wafer image during the photo process for semiconductor manufacturing is determined. This is because the location is most severe in the range by the length and has little effect on the position farther than the two wavelengths.

도 2c에 도시된 바와 같이, 전자빔 노광용 감광막(24)을 스트립하여 2층 하프톤 마스크를 완성한다.As shown in Fig. 2C, the electron beam exposure photosensitive film 24 is stripped to complete a two-layer halftone mask.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 별도의 위상반전영역을 노출시키기 않고 전자빔 노광 및 현상후, 차광층과 위상반전층을 동시에 식각 및 차광층을 선택적으로 식각하여 공정을 단순화하였다. 즉, 위상반전 영역 중 패턴 형성에 영향을 주는 위상반전층 부분만 차광층을 습식제거한다.As described above, in the embodiment of the present invention, after the electron beam exposure and development without exposing a separate phase inversion region, the light blocking layer and the phase inversion layer are simultaneously etched and selectively etched the light shielding layer to simplify the process. That is, only the portion of the phase inversion layer that affects the pattern formation in the phase inversion region is wet removed from the light shielding layer.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

상술한 바와 같은 본 발명은 노광 광원의 파장에 따라 2층 하프톤 마스크상의 위상반전층과 차광층패턴 사이의 거리를 일정한 범위내로 조정하므로써 하프톤 마스크의 기능은 그대로 유지하되, 마스크 제조 공정을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, by adjusting the distance between the phase inversion layer and the light shielding layer pattern on the two-layer halftone mask within a predetermined range according to the wavelength of the exposure light source, the function of the halftone mask is maintained as it is, but the mask manufacturing process is reduced. It can be effected.

Claims (2)

노광용 마스크의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of the mask for exposure, 석영기판상에 위상반전층, 차광층, 감광막을 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming a phase inversion layer, a light shielding layer, and a photosensitive film on the quartz substrate; 상기 감광막을 노광 및 현상으로 패터닝하는 단계;Patterning the photosensitive film by exposure and development; 상기 패터닝된 감광막을 이용하여 상기 차광층과 상기 위상반전층을 동시에 식각하는 단계; 및Simultaneously etching the light blocking layer and the phase inversion layer by using the patterned photoresist; And 상기 차광층을 선택적으로 습식식각하여 상기 위상반전층의 모서리로부터 소정 폭 함몰된 차광층패턴을 형성하는 단계Selectively wet etching the light blocking layer to form a light blocking layer pattern recessed from a corner of the phase inversion layer by a predetermined width; 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 2층 하프톤 마스크의 제조 방법.Method for producing a two-layer halftone mask comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 함몰된 차광층패턴을 형성하는 단계에서,In the forming of the recessed light shielding layer pattern, 상기 차광층패턴은 G-Line 광원을 사용할 경우 436㎚∼872㎚, H-Line 광원을 사용할 경우 405㎚∼810㎚, i-line 광원을 사용할 경우 365㎚∼730㎚, Deep-UV 광원을 사용할 경우 240㎚∼480㎚의 폭만큼 함몰되는 것을 특징으로 하는 2층 하프톤 마스크의 제조 방법.The light shielding layer pattern may be 436 nm to 872 nm using a G-Line light source, 405 nm to 810 nm using an H-Line light source, 365 nm to 730 nm using an i-line light source, and a Deep-UV light source. The case of depression of a width of 240 nm to 480 nm.
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