KR20030001636A - Method for manufacturing phase split mask - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위상 분할 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 마스크를 1/4등분하여 메트릭스 분할 노광을 실시하여 분할된 마스크 이용한 웨이퍼 패턴의 CD(Critical Dimension)과 마스크 상의 CD(Critical Dimension)를 비교하여 위상반전에 대한 정확한 스펙과 웨이퍼 상의 최적의 초점거리와 에너지 마진을 찾아 웨이퍼의 불량을 방지함으로써 손실을 최소화하여 반도체 소자의 수율을 향상 시킬수 있는 위상 분할 마스크 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a phase-division mask, wherein the mask is divided into quarters and subjected to matrix division exposure to compare the CD (Critical Dimension) of the wafer pattern with the divided mask and the CD (Critical Dimension) on the mask. The present invention relates to a method of manufacturing a phase-division mask that can improve the yield of a semiconductor device by minimizing losses by preventing wafer defects by finding an accurate specification and an optimum focal length and energy margin on a wafer.
일반적으로 반도체 소자 제조공정에서 많이 사용되는 포토리소그래피(Photolithography) 공정은 반도체 소자를 만들고자하는 모양으로 광을 투과시키는 부분과 광을 차단시키는 부분으로 나누어진 포토 마스크를 많이 사용하였다.In general, a photolithography process, which is widely used in a semiconductor device manufacturing process, uses a photomask that is divided into a part that transmits light and a part that blocks light in a shape to make a semiconductor device.
즉, 일반 포토 마스크는 차광패턴과 투광패턴으로 구성되어 선택적인 노광을 할 수 있도록 되어 있다.That is, the general photo mask is composed of a light shielding pattern and a light transmitting pattern to allow selective exposure.
그러나 패턴밀도의 증가에 따라 광의 회절현상(Diffraction Phenomenon)이 발생하여 해상도 향상에 제한이 있었다.However, as the pattern density increases, diffraction phenomena (light diffraction phenomenon) occurs and there is a limit in improving the resolution.
그러므로, 위상반전 마스크(Phase Shifting Mask)를 이용하여 해상도를 증가시키는 공정이 다방면으로 연구되고 있다.Therefore, a process of increasing the resolution using a phase shifting mask has been studied in various fields.
위상반전 마스크를 이용하는 기술은 빛을 그대로 투과시키는 투광영역과 빛을 180°반전시켜 투과시키는 반전 투광영역을 조합하여 사용하는 기술로써 차광패턴과 투광영역 사이에서 해상도가 감소하는 것을 방지한 것이다.The technique using a phase inversion mask is a technique that uses a combination of a light transmitting area that transmits light as it is and a reversed light transmitting area that transmits light by inverting 180 ° to prevent the resolution from being reduced between the light shielding pattern and the light transmitting area.
그리고 이와 같은 마스크들은 마스크 제조기술의 발달로 광의 위상차를 응용한 변형 마스크들이 등장하여 광학 해상한계를 늘려 놓았다.Such masks have increased optical resolution limits due to the development of mask manufacturing technology, which has resulted in the modification of masks using light retardation.
위상반전 마스크는 레벤슨(Levenson)의 위상반전 마스크(Alternate Type Phase-shifting Mask)를 시작으로, 니타야마(Nitayama) 등이 콘택홀의 해상한계를향상시키기 위해 제안한 림(RIM)형 위상반전 마스크가 출현하였다.The phase inversion mask is based on Levenson's Alternate Type Phase-Shifting Mask, and a rim type RIM type phase inversion mask proposed by Nitayama and others to improve the resolution limit of contact holes is provided. Appeared.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 종래 위상반전 마스크에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a conventional phase inversion mask will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1d는 종래 일 위상반전 마스크의 제조공정을 보여주는 단면도들로서 얼터네이트 타입(Alternate Type) 위상반전 마스크이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional one phase inversion mask and is an alternate type phase inversion mask.
얼터네이트 타입 위상반전 마스크를 간단히 설명하면 차광패턴을 사이에 둔 두개의 투광패턴이 있을 경우 두 투광 패턴을 통과한 광의 진폭(Amplitude)이 반대인 위상반전 마스크이다.The alternate type phase inversion mask will be briefly described as a phase inversion mask in which the amplitudes of light passing through the two light transmission patterns are opposite when there are two light transmission patterns having a light shielding pattern interposed therebetween.
도 1a에 나타낸 바와 같이 투광성 기판(10)상에 에치스토퍼(etch-stopper)층 (12) 및 크롬층(13)을 완벽한 차광효과를 얻기 위해 일정 두께 이상으로 두껍게 형성한다.As illustrated in FIG. 1A, an etch-stopper layer 12 and a chromium layer 13 are formed thicker than a predetermined thickness on the light transmissive substrate 10 to obtain a perfect light shielding effect.
도 1b에 나타낸 바와 같이 상기 크롬층(13)상에 레지스트(14)를 증착하고 전자빔 조사 및 현상공정으로 레지스트(14)를 패터닝한 다음 패턴닝된 레지스트(14)를 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 크롬층(13)을 선택적으로 식각하여 복수개의 오프닝영역(15)을 갖는 크롬 패턴(16)으로 형성한다.As shown in FIG. 1B, the resist 14 is deposited on the chromium layer 13, the resist 14 is patterned by electron beam irradiation and development, and then the etching process using the patterned resist 14 as a mask is performed. The chromium layer 13 is selectively etched to form a chromium pattern 16 having a plurality of opening regions 15.
도 1c에 나타낸 바와 같이, 상기 크롬 패턴(16)을 포함한 전면에 위상반전층(17)을 형성한다.As shown in FIG. 1C, the phase inversion layer 17 is formed on the entire surface including the chromium pattern 16.
도 1d에 나타낸 바와 같이, 상기 위상반전층(17)을 선택적으로 제거하여 오프닝영역(15)상에 교대로(Alternate) 형성한다.As shown in FIG. 1D, the phase inversion layer 17 is selectively removed to alternately form on the opening region 15.
이와 같은 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법에 의하면 위상에대한 정확한 수치 및 위상차에 의한 웨이퍼의 영향을 알 수 없는 문제가 있었다.According to such a conventional method of manufacturing a phase inversion mask, there is a problem in that the influence of the wafer due to the exact numerical value and the phase difference on the phase is unknown.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 위상 분할 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 마스크를 1/4등분하여 메트릭스 분할 노광을 실시하여 분할된 마스크 이용한 웨이퍼 패턴의 CD(Critical Dimension)과 마스크 상의 CD(Critical Dimension)를 비교하여 위상 반전에 대한 정확한 스펙과 웨이퍼 상의 최적의 초점거리와 에너지 마진을 찾아 웨이퍼의 불량을 방지함으로써 손실을 최소화하여 반도체 소자의 수율을 향상 시킬수 있는 위상 분할 마스크 제조 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention relates to a method for manufacturing a phase-division mask, wherein the mask is divided into quarters and subjected to matrix division exposure to perform CD of the wafer pattern using the divided mask. (Critical Dimension) and CD (Critical Dimension) on the mask to find the exact specification of the phase reversal, the optimum focal length and energy margin on the wafer to prevent wafer defects to minimize the loss to improve the yield of semiconductor devices It is to provide a phase separation mask manufacturing method.
도1a 내지 도1d는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a phase inversion mask according to the prior art.
도2a 내지 도6c는 본 발명에 의한 위상 분할 마스크 제조 방법을 나타낸 도면들이다.2A to 6C are diagrams illustrating a method of manufacturing a phase division mask according to the present invention.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-
10 : 쿼츠 20 : MoSiN10: Quartz 20: MoSiN
30 : 크롬 40 : 레지스트30: chrome 40: resist
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 위상반전 마스크 제조 방법에 있어서, 쿼츠 상부에 MOSiN막과 크롬층 및 레지스트를 차례로 형성한 후 노광하여 현상하는 단계와, 상기 레지스트를 마스크로 크롬층을 식각한 후 레지스트를 제거하는 단계와, 마스크를 1/4 등분하여 레지스트를 코팅하고 제 1 영역만을 노광하는 단계와, 상기 제 1 영역의 크롬을 제거한후 레지스트를 모두 제거하고 SCI 혼합액을 이용해 세정하여 제 1 영역을 오픈 시기는 단계와, 상기 제 1 영역이 오픈 된 결과물에 레지스트를 코팅한 후 제 2 영역의 레지스트를 제거하는 단계와, 상기 제 2 영역의 크롬을 제거한 후 남은 레지스트를 모두 제거하고 SC1 혼합 용액을 이용해 세정하여 제 1 영역과 에 2 영역을 오픈 시키는 단계와, 상기 제 1, 제 2 영역이 오픈된 결과물에 레지스트를 코팅한 후 제 3 레지스트를 제거 한 후 제 3 영역의 크롬을 제거하는 단계와, 상기 제3 영역의 크롬 제거후 남은 레지스트를 모두 제거하고 SC1혼합 용액을 이용해 세정하여 제1, 제2, 제3 영역을 오픈시키는 단계와, 상기 제 1, 제 2, 제 3 영역이 오픈된 결과물의 제4 영역의 크롬을 제거하고 SC1 혼합 용액을 이용해 세정하여 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 영역을 모두 오픈시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.According to the present invention for realizing the above object, in the method of manufacturing a phase inversion mask, forming a MOSiN film, a chromium layer, and a resist on the quartz in turn, and then exposing and developing the chromium layer using the resist as a mask. And then removing the resist, coating the resist by quartering the mask and exposing only the first region, removing the resist after removing the chromium in the first region, and cleaning with SCI mixture. The step of opening the first region, the step of removing the resist of the second region after coating the resist on the result of the opening of the first region, and removing all the remaining resist after removing the chromium of the second region SC1 Washing with a mixed solution to open the first region and the second region, and applying a resist to the resultant opening of the first and second regions. Removing the third resist after coating and removing the chromium in the third region, and removing all the remaining resist after removing the chromium in the third region and washing with SC1 mixture solution to clean the first, second, and third Opening the region, removing the chromium in the fourth region of the resultant product in which the first, second, and third regions are opened, and cleaning the mixture using the SC1 mixed solution to clean the first, second, third, and fourth regions. It relates to a method of manufacturing a phase inversion mask comprising the step of opening all.
이때, 상기 제 1 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=17㎖:35㎖:88㎖ 비율의 SC1혼합액을 65℃ 조건에서 150초 동안 세정하고, 상기 제 1, 제 2 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=17㎖:35㎖:88㎖ 비율의 SC1혼합액을 65℃ 조건에서 100초 동안 세정하는 것을 특징으로 한다.At this time, the washing step for opening the first region is to wash the SC1 mixture of DI water: H 2 O 2: NH 4 OH = 17ml: 35ml: 88ml for 150 seconds at 65 ℃ condition, the first and second regions The washing step to open the step is characterized in that the DI water: H 2 O 2: NH 4 OH = 17 mL: 35 mL: 88 mL ratio SC1 mixture is characterized in that the cleaning for 100 seconds at 65 ℃ conditions.
또한, 상기 제 1, 제 2, 제 3 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=17㎖:35㎖:88㎖ 비율의 SC1혼합액을 65℃ 조건에서 50초 동안 세정하고, 상기 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 영역을 오픈 하기 위한 세정 단계는 DI 워터: H2O2:NH4OH=138:1:1 비율의 SC1혼합액을 30℃ 조건에서 300초 동안 세정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the washing step for opening the first, second, third region is a SC1 mixture of DI water: H 2 O 2: NH 4 OH = 17ml: 35ml: 88ml ratio for 50 seconds at 65 ℃ condition, and The cleaning step for opening the first, second, third, and fourth regions is characterized in that the SC1 mixture of DI water: H 2 O 2: NH 4 OH = 138: 1: 1 is washed at 30 ° C. for 300 seconds.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only and the same parts as in the conventional configuration using the same reference numerals and names.
도2a 내지 도2c는 본 발명에 의한 마스크 제조 공정중 1차 노광 공정을 나타낸 도면이다.2A to 2C are diagrams illustrating a primary exposure process in a mask manufacturing process according to the present invention.
도2a에 도시된 바와 같이 쿼츠(10) 상부에 MOSiN막(20)과 크롬층(30) 및 레지스트(40)를 차례로 형성한 후 노광하여 현상하고 이어서 도2b에 도시된 바와 같이 레지스트(40)를 마스크로 크롬층(30)을 식각한 후 레지스트를 제거하여 도2c와 같이 (가), (나), (다), (라) 영역 모두 오픈되지 않도록 한다.As shown in FIG. 2A, the MOSiN film 20, the chromium layer 30, and the resist 40 are sequentially formed on the quartz 10, and then exposed and developed. Then, the resist 40 is shown in FIG. 2B. After etching the chromium layer 30 with a mask, the resist is removed so that the (A), (B), (C) and (D) regions are not opened as shown in FIG.
도3a 내지 도3e는 (가) 영역을 오픈 시키는 단계를 나타낸 도면이다.3A to 3E are diagrams illustrating a step of opening a region (a).
도3a에 도시된 바와 같이 도2b와 같이 형성된 기판 상부에 레지스트(40)를 코팅하고 이어서 도3b에 도시된 바와 같이 (가) 영역만을 EX3 스테퍼를 이용하여 노광한다.As shown in FIG. 3A, a resist 40 is coated on the substrate formed as shown in FIG. 2B, and only the (i) region is exposed using the EX3 stepper as shown in FIG. 3B.
이어서 도3c에 도시된 바와 같이 (가)영역의 크롬(30)을 제거한후 도3d에 도시된 바와 같이 레지스트(40)를 모두 제거하고 DI워터 : H2O2 : NH4OH를 17㎖:35㎖:88㎖의 비율로 65℃ 조건에서 150sec 동안 세정하여 도3e와 같이 (가) 영역만을 오픈시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 3C, the chromium 30 in the region (A) is removed, and then, as shown in FIG. 3D, all of the resist 40 is removed, and DI water: H 2 O 2: NH 4 OH is 17 ml: 35 ml: 88 ml. After cleaning at 65 ° C. for 150 sec, only the region (a) is opened as shown in FIG. 3e.
도4a 내지 도4e는 (나)영역을 오픈 시키는 단계를 나타낸 도면이다.4A to 4E are diagrams showing the step of opening the region (B).
도4a에 도시된 바와 같이 도3d에 형성된 결과물에 레지스트(40)를 코팅한 후 도4b에 도시된 바와 같이 (가), (나) 영역의 레지스트(40)를 제거한다.As shown in FIG. 4A, the resist 40 is coated on the resultant formed in FIG. 3D, and then the resist 40 in the regions (A) and (B) is removed as shown in FIG. 4B.
이어서 도4c에 도시된 바와 같이 (나) 영역의 크롬을 제거하고 도4d에 도시된 바와 같이 남은 레지스트(40)를 모두 제거하고 DI워터 : H2O2 : NH4OH를17㎖:35㎖:88㎖의 비율로 65℃ 조건에서 100sec 동안 세정하여 도4e와 같이 (가)(나) 영역을 오픈시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 4C, chromium in region (B) is removed, and all remaining resist 40 is removed as shown in FIG. 4D, and DI water: H 2 O 2: NH 4 OH is 17 ml: 35 ml: 88 ml. 100 sec at 65 ° C. to open the (A) and (B) regions as shown in FIG. 4E.
이때 (가) 영역은 150초+100초 동안 세정되므로 (나)영역 보다 위상 변화가 크게 되고 (다), (라) 영역은 위상변화가 없다.At this time, the area (A) is cleaned for 150 seconds + 100 seconds, so the phase change is larger than that of the area (B), and the area (D) has no phase change.
도5a 내지 도5e는 (가)(나)(다)영역을 오픈 시키는 단계를 나타낸 도면이다.5A to 5E are diagrams showing the steps of opening (a) (b) (c) regions.
도5a에 도시된 바와 같이 상기 도4d에 형성된 결과물 상에 레지스트를 코팅한 후 도5b에 도시된 바와 같이 (다) 영역의 레지스트를 제거한다.As shown in Fig. 5A, the resist is coated on the resultant formed in Fig. 4D, and then the resist in the region (C) is removed as shown in Fig. 5B.
이어서 도5c에 도시된 바와 같이 (다) 영역의 크롬을 제거한후 도5d에 도시된 바와 같이 남은 레지스트를 제어하고 DI워터 : H2O2 : NH4OH를 17㎖:35㎖:88㎖의 비율로 65℃ 조건에서 50sec 동안 세정하여 도5e와 같이 (가)(나)(다) 영역을 오픈시킨다.Subsequently, after removing chromium in the region (C) as shown in FIG. 5C, the remaining resist was controlled as shown in FIG. 5D, and DI water: H 2 O 2: NH 4 OH was added at 65 ° C. in a ratio of 17 mL: 35 mL: 88 mL. After cleaning for 50sec, (a) (b) (c) area is opened as shown in FIG.
이때 (가) 영역은 150초+100초+50초, (나)영역은 100초+50초, (다) 영역은 50초동안 세정되므로 각각의 영역의 위상이 다를 것이다.At this time, (a) area is 150 seconds + 100 seconds + 50 seconds, (b) area is 100 seconds + 50 seconds, (c) area is cleaned for 50 seconds, so the phase of each area will be different.
도6a 내지 도6c는 (가)(나)(다)(라)영역을 모두 오픈 시키는 단계를 나타낸 도면이다.6A to 6C are diagrams showing the steps of opening both (i) (b) and (d) regions.
도6a에 나타난 결과물을 도6b에 도시된 마와 같이 (라) 영역의 크롬을 제거하고 DI워터 : H2O2 : NH4OH를 138:1:1의 비율로 30℃ 조건에서 300sec 동안 세정하여 도6c와 같이 (가)(나)(다)(라) 영역을 모두 오픈시킨 후 분할된 마스크의 CD(Critical Dimension)와 메인 패턴의 CD(Critical Dimension)를 비교하여 초점거리 마진이나 에너지 마진을 비교하여 마스크의 위상에 대한 스펙을 정한다.As shown in FIG. 6B, the resultant shown in FIG. 6A is removed from chromium (D), and DI water: H 2 O 2: NH 4 OH is washed at 300 ° C. for 30 sec at a ratio of 138: 1: 1, as shown in FIG. 6C. (A) (B) (D) After opening all the areas, compare the CD (Critical Dimension) of the divided mask with the CD (Critical Dimension) of the main pattern and compare the focal length margin or energy margin. Set the specification for the phase.
이때 각각의 영역 모두 세정 시간이 차이가 나기 때문에 위상이 일정간격으로 분할된다.At this time, since the cleaning time is different in each region, the phase is divided at regular intervals.
이와 같이 본 발명은 위상 분할 마스크를 제작하여 이를 이용하여 위상 반전에 대한 정확한 스펙과 웨이퍼상의 최대 초점거리 마진이나 에너지 마진을 찾아 웨이퍼의 불량을 방지할 수 있도록 한다.As described above, the present invention manufactures a phase-division mask and uses the same to find an accurate specification for phase inversion and a maximum focal length margin or energy margin on the wafer to prevent wafer defects.
상기한 바와 같이 본 발명은 위상 분할 마스크 제조 방법에 관한 것으로, 마스크를 1/4등분하여 메트릭스 분할 노광을 실시하여 분할된 마스크 이용한 웨이퍼 패턴의 CD(Critical Dimension)과 마스크 상의 CD(Critical Dimension)를 비교하여 위상 반전에 대한 정확한 스펙과 웨이퍼 상의 최적의 초점거리와 에너지 마진을 찾아 웨이퍼의 불량을 방지함으로써 손실을 최소화하여 반도체 소자의 수율을 향상 시킬수 있는 이점이 있다.As described above, the present invention relates to a method for manufacturing a phase-division mask, wherein the mask is divided into quarters to perform matrix division exposure, and the CD (Critical Dimension) of the wafer pattern and the CD (Critical Dimension) on the mask are divided. In comparison, it is possible to improve the yield of semiconductor devices by minimizing losses by preventing wafer defects by finding an accurate specification of phase inversion and an optimal focal length and energy margin on the wafer.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20100920 Year of fee payment: 4 |
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |