KR20020063960A

KR20020063960A - Method for manufacturing mask

Info

Publication number: KR20020063960A
Application number: KR1020010004470A
Authority: KR
Inventors: 강상우
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2001-01-31
Publication date: 2002-08-07

Abstract

PURPOSE: A mask fabrication method is provided to improve a resolution and a focus depth by forming a strain field in a substrate. CONSTITUTION: After forming a shading layer(13) on a transparent substrate(11) using Cr, a photoresist(15) is deposited on the resultant structure for embodying a high integrated micro-pattern. Then, the photoresist(15) is patterned by a wet etch using an etchant after sequentially exposing and developing the photoresist(15). Then, the exposed Cr layer(13) is etched using the patterned photoresist(15) as an etch mask. Strain fields(17) are then formed in the transparent substrate(11) by implanting doped ions, such as K+ or Li+. After completely removing the photoresist pattern(15), an annealing is performed so as to stabilize the strain fields(17).

Description

Mask manufacturing method {METHOD FOR MANUFACTURING MASK}

본 발명은 마스크의 제조방법에 관한 것으로, 특히 노광 광원의 파장에 대한 가간섭 거리를 조절하여 분해능 및 초점 심도의 향상을 도모함으로써 양호한 미세 패턴이 형성되도록 하는 마스크의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a mask, and more particularly, to a method of manufacturing a mask in which a good fine pattern is formed by adjusting an interference distance to a wavelength of an exposure light source to improve resolution and depth of focus.

일반적으로 반도체 기판 상에 패턴을 형성하기 위한 방법으로써 포토리소그래피(photolithograpy) 기술이 이용되고 있다.In general, photolithography (photolithograpy) technology is used as a method for forming a pattern on a semiconductor substrate.

상기 기술은 패턴을 형성하여야 할 목적 대상물에 감광막을 형성하고, 노광및 현상 공정을 수행하여 감광막 패턴을 형성한 후, 상기 감광막 패턴의 노출된 부위를 통하여 목적 대상물을 식각하여 원하는 패턴을 형성하는 것이다.The technique is to form a photoresist film on the target object to be patterned, and to form a photoresist pattern by performing exposure and development processes, and then etching the target object through the exposed portion of the photoresist pattern to form a desired pattern. .

이 때, 상기 감광막을 패턴하기 위해서는 패턴이 이미 형성된 마스크를 이용하는데, 상기 마스크에는 2성분계 마스크와 3성분계 마스크가 있다.At this time, in order to pattern the photosensitive film, a mask having a pattern already formed is used, and the mask includes a two-component mask and a three-component mask.

이 중, 2성분계 마스크는 노광광선의 투광부와 차광부로 구성되며 전통적인 패턴 제조기법에 이용된다.Among these, the two-component mask is composed of a light-transmitting portion and a light-shielding portion of the exposure light beam and is used in a conventional pattern manufacturing technique.

하지만, 상기 2성분계 마스크는 미세 패턴을 형성하기 위해서는 한계가 있었다.However, the two-component mask has a limit to form a fine pattern.

이런 문제점을 해결하기 위한 수단으로 대두된 것이 3성분계 마스크인데, 이는 초점 심도의 향상 및 분해능의 향상을 위해 투광부와 차광부와 가간섭부로 구성되며, 위상제어기법에 이용되는 것으로써 분리영역에 대한 선택적 투과와 간섭을 통한 위상제어를 유도해 빛의 투광부 간의 분해능을 향상시키는 것이다.As a means to solve this problem, a three-component mask has emerged, which is composed of a light transmitting part, a light blocking part, and an interference part to improve the depth of focus and the resolution, and is used in the phase control technique. It is to improve the resolution between light transmitting parts by inducing phase control through selective transmission and interference.

상기 2성분계 마스크는 석영 기판부에 크롬층을 형성한 다음 이를 원하는 패턴으로 식각하여 투과광이 석영부만을 통과하여 웨이퍼 상에 조사될 수 있도록 한 것이고, 상기 3성분계 마스크는 고집적화 소자의 미세 패턴의 형성을 위해 MoSix계의 물질과 같이 수 %의 투과율을 갖는 위상반전 물질을 더 포함함으로써 이를 투과한 광과 석영부만을 통과한 광의 소멸 간섭을 이용하여 상기 2성분계 마스크보다도 미세한 패턴을 웨이퍼 상에 형성되도록 한 것이다.The two-component mask is formed by forming a chromium layer on the quartz substrate and then etched in a desired pattern so that the transmitted light can pass through only the quartz portion to be irradiated on the wafer, and the three-component mask forms a fine pattern of the high integration device. In order to form a pattern finer than the two-component mask on the wafer by using a phase inversion material having a transmittance of several percent, such as MoSix-based material for extinction interference and light passing through only the quartz portion It is.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 마스크의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a mask according to the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.

도 1a 내지 1f는 종래 기술에 의한 마스크의 제조 공정 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 마스크를 설명하기 위한 전계장 및 에너지 분포도이다.1A to 1F are cross-sectional views of a manufacturing process of a mask according to the prior art, and FIG. 2 is an electric field and energy distribution diagram for explaining the mask according to the prior art.

도 3은 본 발명에 의한 마스크의 제조 공정 단면도.3 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the mask according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 마스크를 설명하기 위한 전계장 및 에너지 분포도.4 is a field and energy distribution diagram for explaining the mask according to the present invention.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 석영과 같은 투명 기판(1) 상에 위상반전 물질로서의 MoSix층(2)과 차광막으로서의 크롬층(3)을 차례로 형성하고, 도 1b에 도시된 바와 같이 크롬층(3) 상에 제 1 감광막(4)을 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 상기 제 1 감광막(4)을 패터닝하여 마스크 영역을 정의한다.First, as shown in FIG. 1A, a MoSix layer 2 as a phase inversion material 2 and a chromium layer 3 as a light shielding film are sequentially formed on a transparent substrate 1 such as quartz, and as shown in FIG. 1B. After applying the first photosensitive film 4 on (3), the first photosensitive film 4 is patterned by an exposure and development process to define a mask region.

다음, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 패터닝된 제 1 감광막(4)을 식각 마스크로 하여 크롬층(3)과 MoSix층(2)을 선택적으로 제거하여 투명 기판(1)을 노출시킨다.Next, as illustrated in FIG. 1C, the chromium layer 3 and the MoSix layer 2 are selectively removed using the patterned first photoresist 4 as an etch mask to expose the transparent substrate 1.

그리고, 상기 제 1 감광막(4)을 제거하고 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 크롬층(3)을 포함한 전면에 제 2 감광막(6)을 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 도 1e에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 감광막(6)을 패터닝한다.Then, the first photoresist film 4 is removed and the second photoresist film 6 is applied to the entire surface including the chromium layer 3 as shown in FIG. 1D, and then the exposure and development processes are illustrated in FIG. 1E. As described above, the second photosensitive film 6 is patterned.

계속하여, 도 1f에 도시된 바와 같이 패터닝된 제 2 감광막(6)을 식각 마스크로 하여 크롬층(3)을 선택적으로 제거하고 그 후, 패터닝된 상기 제 2 감광막(6)을 제거하여 3성분계 마스크인 하프톤 위상반전 마스크를 완성한다.Subsequently, the chromium layer 3 is selectively removed using the patterned second photoresist film 6 as an etching mask as shown in FIG. 1F, and then the patterned second photoresist film 6 is removed to form a three-component system. The halftone phase shift mask, which is a mask, is completed.

이와같이 형성된 3성분계 마스크는 투광부(Ⅰ)와 차광부(Ⅱ)와 가간섭부(Ⅲ)로 나눌 수 있는데, 투명 기판에 대해 광선을 비추어 주면 도 2에 도시된 바와 같은 전계장(Electric Field) 형태 및 에너지 분포가 나타난다.The three-component mask formed as described above may be divided into a light transmitting part (I), a light blocking part (II), and a coherent interference part (III). When the light is emitted to the transparent substrate, an electric field as shown in FIG. 2 is shown. The shape and energy distribution are shown.

그러나, 상기와 같은 종래의 마스크의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional method of manufacturing the mask has the following problems.

첫째, 미세한 패턴 형성을 위해 마스크로서 위상반전 마스크를 주로 사용하는데, 상기 위상반전 마스크는 노광 조건을 제어하기가 까다로워 조건이 조금만 틀려져도 원하지 않는 영역까지 노광되는 문제점이 있다.First, a phase inversion mask is mainly used as a mask for forming a fine pattern. The phase inversion mask is difficult to control an exposure condition, so that even if the condition is slightly changed, it is exposed to an undesired area.

둘째, 가간섭 효과의 이용에 따른 고립 지역의 1차 회절광 중첩부의 비유효 노광지역이 발생한다.Second, an invalid exposure area of the primary diffraction light overlapping portion of the isolated area is generated by the use of the interference effect.

셋째, 마스크 제조공정이 어려우며 특히, 패턴 밀도차에 대한 제작상 오차가 발생하므로 까다롭다.Third, the mask manufacturing process is difficult, and in particular, it is difficult because a manufacturing error occurs for the pattern density difference.

넷째, 마스크 제조공정이 다소 복잡하며 이물 발생시 제거가 어렵다.Fourth, the mask manufacturing process is somewhat complicated and difficult to remove when foreign matters.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 기판상에 스트렌인 필드를 형성함으로써 노광 광원의 파장에 대한 가간섭 거리를 조절하여 분해능 및 초점 심도의 향상을 도모하는 마스크의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, by forming a strain field on the substrate to adjust the interference distance to the wavelength of the exposure light source to improve the resolution and depth of focus to manufacture a mask The purpose is to provide.

도 1a 내지 1f는 종래 기술에 의한 마스크의 제조 공정 단면도.1A to 1F are sectional views of the manufacturing process of the mask according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 의한 마스크를 설명하기 위한 전계장 및 에너지 분포도.2 is a field and energy distribution diagram for explaining a mask according to the prior art.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명* Explanation of symbols on the main parts of the drawings

11 : 투명 기판 13 : 차광층11: transparent substrate 13: light shielding layer

15 : 감광막 17 : 스트레인 필드15 photosensitive film 17 strain field

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마스크의 제조방법은 투광부와 차광부로 정의되는 투명기판과, 상기 투명기판 상에 차광층 및 감광막을 차례로 형성하는 공정과, 상기 감광막이 차광부에 남도록 패터닝하는 공정과, 상기 패턴된 감광막을 식각 마스크로 하여 상기 차광층을 식각하여 투광부의 투명기판을 노출시키는 공정과, 상기 투광부에 이온 주입하여 스트레인 필드를 형성하는 공정과, 상기 감광막을 제거하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The manufacturing method of the mask of the present invention for achieving the above object is a step of forming a transparent substrate defined by a light transmitting portion and a light shielding portion, a light shielding layer and a photosensitive film on the transparent substrate in turn, so that the photosensitive film remains in the light shielding portion Patterning, etching the light shielding layer using the patterned photoresist as an etch mask to expose the transparent substrate of the light transmitting portion, forming a strain field by ion implanting the light transmitting portion, and removing the photoresist film It characterized by including a process.

즉, 본발명은 포토리소그래피 공정에서 사용되고 있는 마스크 기판에 이온치환 및 어닐링 공정을 행하여 분자배열 단위의 스트레인 필드의 형성을 유도해 투광부에 대한 평면렌즈의 효과를 갖게 함으로써 사용 파장 범위에서 분해능 및 초점심도를 향상시키고자 한 것이다.That is, the present invention induces the formation of the strain field of the molecular array unit by performing ion substitution and annealing processes on the mask substrate used in the photolithography process to have the effect of the planar lens on the light-transmitting part, thereby providing resolution and focus in the wavelength range of use. To improve the depth.

도 3은 본 발명에 의한 마스크의 제조 공정 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 마스크를 설명하기 위한 전계장 및 에너지 분포도이다.3 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the mask according to the present invention, and FIG. 4 is an electric field and energy distribution diagram for explaining the mask according to the present invention.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 투명 기판(11) 상에 빛의 차단 기능을 하는 크롬을 이용하여 차광층(13)을 형성한 후, 상기 차광층(13) 상에 고집적 미세 패턴을 구현하기 위한 감광막(15)을 도포한다.First, as shown in FIG. 3A, the light shielding layer 13 is formed using chromium that blocks light on the transparent substrate 11, and then a highly integrated fine pattern is formed on the light shielding layer 13. The photosensitive film 15 for coating is applied.

이 때, 상기 투명 기판(11)으로는 통상 투명도가 우수한 석영(Quarz) 또는 SiO2계의 물질을 사용하다.In this case, as the transparent substrate 11, quartz or SiO 2 material having excellent transparency is usually used.

그리고, 상기 감광막(15)에 대하여 전자빔(E-Beam)을 이용한 노광 및 현상 공정을 수행한 후, 에쳔트(etchant)를 이용한 습식 식각 공정으로써 상기에서와 같이 노광된 감광막(15)을 제거하여 도 3b에 도시된 바와 같이, 감광막(15)을 패터닝한다.Then, after performing the exposure and development process using an electron beam (E-Beam) to the photosensitive film 15, a wet etching process using an etchant (etchant) to remove the exposed photosensitive film 15 as described above As shown in FIG. 3B, the photosensitive film 15 is patterned.

다음, 패터닝된 감광막(15)을 식각 마스크로 하여 노출된 크롬층(13)을 에쳔트를 이용하여 식각한다.Next, the exposed chromium layer 13 is etched using an etchant using the patterned photoresist 15 as an etch mask.

이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이 크롬층이 제거된 투명 기판(11) 상에 K+나 Li+ 등 원하는 특성을 가진 이온을 주입하여 스트레인 필드(strain feild)(17)를 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 3C, a strain field 17 is formed by implanting ions having desired characteristics such as K + or Li + onto the transparent substrate 11 from which the chromium layer is removed.

마지막으로, 도 3d에 도시된 바와 같이 사용 용도가 소진된 감광막(15)을 완전히 제거하고, 적당한 열을 가하는 어닐링 공정을 실시함으로써 본 발명에 의한 포토 마스크를 완성한다.Finally, as shown in FIG. 3D, the photomask according to the present invention is completed by completely removing the photosensitive film 15 for which the use is exhausted and performing an annealing process in which appropriate heat is applied.

이 때, 어닐링 공정을 수행하는 이유는 주입된 이온이 투명 기판(11) 내에서 안정화되고 원하는 스트레인 필드가 형성될 수 있도록 하기 위한 것이다.At this time, the reason for performing the annealing process is to ensure that the implanted ions are stabilized in the transparent substrate 11 and the desired strain field can be formed.

한편, 상기 스트레인 필드를 형성하기 위한 이온 주입 공정은 크롬층 형성전에 먼저 하여도 된다.In addition, the ion implantation process for forming the strain field may be performed before the formation of the chromium layer.

즉, 투명 기판 전면에 대해서 이온을 주입하여 스트레인 필드를 먼저 형성한 후, 크롬층을 형성하고 패터닝함으로써 본 발명에 따른 마스크를 제조하는 것이다.That is, a strain according to the present invention is manufactured by first implanting ions into the transparent substrate to form a strain field, and then forming and patterning a chromium layer.

이상에서와 같이 투명 기판의 투광부에 이온을 주입하여 분자 단위의 팽창 또는 수축의 스트레인 필드를 형성함으로써 제작된 마스크는 기존과 달리 투광부를 통과하는 노광 파장에 대해 평면 렌즈의 특성을 보유하게 된다.As described above, a mask fabricated by implanting ions into a light-transmitting portion of a transparent substrate to form a strain field of expansion or contraction in molecular units has a characteristic of a planar lens with respect to an exposure wavelength passing through the light-transmitting portion, unlike the conventional art.

그러면, 상기 평면 렌즈의 특성을 이용해 사용 파장의 회절 범위를 가변시켜 분해능 및 초점 심도의 정도를 향상시킨다.Then, the diffraction range of the wavelength used is varied using the characteristics of the planar lens to improve the resolution and the depth of focus.

즉, 투명 기판에 대해 광선을 비추어 주면 도 4에 도시된 바와 같이 분해능이 큰 전계장(Electric Field) 형태 및 에너지 분포가 나타나게 된다.In other words, when the light beam is reflected on the transparent substrate, as shown in FIG. 4, a high resolution electric field shape and energy distribution appear.

따라서, 소자의 고집적화에 따라 점점 미세해지는 패턴을 양호하게 형성할 수 있는 것이다.Therefore, a finer pattern can be satisfactorily formed with high integration of the device.

본 발명에 대한 다른 실시방법으로는 전술한 이온주입 방식 이외에 기상 및 액상의 화학적 이온 교환 방법을 이용하거나 또는 물리적 특성이 다른 두 가지 재질의 투광성 물질을 조합하여 사용하는 방법 등이 있다.As another embodiment of the present invention, in addition to the ion implantation method described above, there is a method using chemical ion exchange methods of gaseous and liquid phases, or a combination of two light transmitting materials having different physical properties.

이 중 후자의 방법은 특성이 서로 다른 두 개의 투명 기판을 미리 합착하고, 상기 합착된 기판에 부분적으로 차단층을 형성함으로써 마스크를 제조하는 방법이다.The latter method is a method of manufacturing a mask by previously bonding two transparent substrates having different properties and forming a blocking layer on the bonded substrate.

결론적으로, 종래의 3성분계 방식에서 분해능 및 초점 심도의 향상 방법은 투과광의 0°와 180°의 위상 제어를 이용한 가간섭 유도로 분해능의 향상을 도모하였으나, 본 발명은 그와 달리 분자상 스트레인 필드 형성을 통한 평면렌즈 효과를 유도해 분해능을 향상시키고자 한 것이다.In conclusion, the conventional method of improving the resolution and depth of focus in the three-component system attempts to improve the resolution by inducing interference by using phase control of 0 ° and 180 ° of transmitted light. However, the present invention provides a molecular strain field. It is intended to improve the resolution by inducing the planar lens effect through the formation.

상기와 같은 본 발명의 마스크의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.The method of manufacturing the mask of the present invention as described above has the following effects.

첫째, 기판상에 스트렌인 필드를 형성함으로써 노광 광원의 파장에 대한 가간섭 거리를 조절하여 분해능 및 초점 심도의 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 소자의 고집적화에 따라 미세해지는 패턴을 양호하게 형성할 수 있다.First, by forming a strain field on the substrate, it is possible to improve the resolution and the depth of focus by adjusting the interference distance to the wavelength of the exposure light source. Therefore, the pattern which becomes fine with high integration of an element can be formed favorably.

둘째, 마스크 제작시 다양한 패턴 형상과 패턴 밀도로 인해 불량이 발생할 경우 선택적 이온 주입을 이용한 수정으로 추가 제작의 부담이 훨씬 줄어든다.Second, when defects occur due to various pattern shapes and pattern densities during mask fabrication, the burden of additional fabrication is much reduced by modification using selective ion implantation.

셋째, 종래의 3성분계 방식의 가간섭을 이용한 방식과 달리, 추가적인 분해능의 향상 및 고립 지역의 1차 회절광 중첩부 비유효 노광영역의 생성의 방지에 기여한다.Third, in contrast to the conventional three-component system using interference, it contributes to further improvement of resolution and prevention of the generation of the ineffective exposure area of the first diffracted light overlapping portion in the isolated area.

Claims

A transparent substrate defined by a light transmitting part and a light blocking part;

Sequentially forming a light blocking layer and a photosensitive film on the transparent substrate;

Patterning the photoresist so that the photoresist remains;

Etching the light blocking layer using the patterned photoresist as an etch mask to expose a transparent substrate of the light transmitting part;

Ion implanting the light transmitting portion to form a strain field;

And a step of removing the photosensitive film.

The method of claim 1, wherein the ion implantation is performed in any one of a physical method and a chemical method.

The method of manufacturing a mask according to claim 1, further comprising an annealing step after the ion implantation step.

Ion implanting the entire surface of the transparent substrate;

Sequentially forming a light blocking layer and a photosensitive film on the ion-implanted substrate;

Patterning the photoresist so that only the light shielding portion remains;

Exposing the transparent substrate of the light transmitting part by removing the light blocking layer using a patterned photoresist as an etching mask;

And a step of removing the photosensitive film.

The method of claim 4, wherein the ion implantation is performed in any one of a physical method and a chemical method.

The method of manufacturing a mask according to claim 4, further comprising an annealing step after the ion implantation step.

A first transparent substrate defined by a light transmitting part and a light blocking part;

Bonding a second transparent substrate having different characteristics onto the first transparent substrate;

Sequentially forming a light shielding layer and a photosensitive film on the bonded substrate;

Patterning the photoresist so that only the light shielding portion remains;

And removing a portion of the light shielding layer by using the patterned photoresist as an etch mask to expose the transparent substrate of the light transmitting portion.