KR20040001479A

KR20040001479A - Method for manufacturing ht-psm mask in semiconductor device

Info

Publication number: KR20040001479A
Application number: KR1020020036696A
Authority: KR
Inventors: 정우영; 강춘수
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-07

Abstract

PURPOSE: A method for manufacturing a half tone PSM(Phase Shift Mask) of a semiconductor device is provided to be capable of minimizing the loading effect between the peripheral and center portion of a field region of the PSM, for improving CD(Critical Dimension) uniformity. CONSTITUTION: Aftera transparent mask substrate(100) including a field region is prepared , a Cr layer is formed on the entire surface of the transparent mask substrate. Then, a Cr pattern(103) is formed at the predetermined upper portion of the transparent mask substrate for exposing the field region by selectively etching the Cr layer. A plurality of phase shift patterns(105) are formed at the field region and the peripheral portion of the field region.

Description

METHODE FOR MANUFACTURING HT-PSM MASK IN SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 소자의 마스크의 제작 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 하프톤(halftone) 위상반전마스크(PSM : phase shifter mask)의 CD(CreticalDimension) 균일도를 개선시킬 수 있는 하프톤 위상반전마스크의 제작 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of fabricating a mask of a semiconductor device, and more particularly, to a halftone phase inversion mask capable of improving the uniformity (CD) uniformity of a halftone phase shifter mask (PSM). Relates to the production method.

고집적 반도체 소자, 특히 64M 디램(DRAM)급 이상에서는 해상도 및 초점심도의 개선을 통한 포토(PHOTO) 공정마진(Margin)의 확보를 위해, 위상반전마스크의 사용이 필요하게 되었고, 근래 기존 일반마스크에 비해 콘택층(Contact Layer)의 해상도 및 초점심도 개선효과가 가장 큰 하프톤 위상반전 마스크(이하, HT-PSM 마스크)를 주로 채용하고 있다.In the case of highly integrated semiconductor devices, especially 64M DRAM or higher, it is necessary to use a phase inversion mask in order to secure a photo process margin by improving the resolution and the depth of focus. In contrast, the halftone phase shift mask (hereinafter referred to as HT-PSM mask), which has the greatest effect of improving the resolution and depth of focus of the contact layer, is mainly employed.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 하프톤 위상반전마스크의 제작 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다. 또한, 도 2는 도 1c의 평면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a halftone phase inversion mask of a semiconductor device according to the prior art. 2 is a plan view of FIG. 1C.

종래 기술에 따른 반도체 소자의 하프톤 위상반전마스크 제작 방법은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저 석영(quartz) 재질의 투명한 마스크 기판(10) 상에 위상쉬프트 패턴용 CrON막(12) 및 Cr막(14)을 차례로 형성한다.In the method for fabricating a halftone phase inversion mask of a semiconductor device according to the related art, as shown in FIG. 1A, first, a CrON film 12 and a Cr for a phase shift pattern are formed on a transparent mask substrate 10 of quartz material. The film 14 is formed in sequence.

이어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 Cr막을 식각하여 필드영역(Ⅰ)을 노출시키는 Cr 패턴(15)을 형성한다. 따라서, 필드영역(Ⅰ)은 위상쉬프트 패턴용 CrON막(12)이 덮고 있고, 필드 영역(Ⅰ)의 외곽 부분은 위상쉬프트 패턴용 CrON막(12) 및 Cr 패턴(15)이 덮고 있다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the Cr film is etched by a photolithography process to form a Cr pattern 15 exposing the field region I. FIG. Therefore, the field region I is covered by the CrON film 12 for phase shift pattern, and the outer part of the field region I is covered by the CrON film 12 and Cr pattern 15 for phase shift pattern.

그런 다음, 도 1c 및 도 2에 도시된 바와 같이, 포토리쏘그라피 공정에 의해 CrON막을 식각하여 필드영역(Ⅰ) 내의 위상쉬프트 영역(미도시)을 덮는 위상쉬프트 패턴(13)을 형성함으로써 하프톤 위상반전마스크(이하, )를 제조한다. 이 때, 상기 위상쉬프트 패턴(13)은 위상이 180도이고 광투과율이 6 ~ 10%인 물질을 사용한다.상기 위상쉬프트 패턴(13)은 100% 광이 투과되는 부분은 웨이퍼 상에 콘택홀과 같은 스페이스 패턴을 형성하기 위한 것이다. 또한, 상기 Cr 패턴(15)은 광이 투과되지 않는 불투명막이 된다.Then, as shown in FIGS. 1C and 2, the half-tone is formed by etching the CrON film by a photolithography process to form a phase shift pattern 13 covering the phase shift region (not shown) in the field region I. A phase inversion mask (hereinafter) is manufactured. In this case, the phase shift pattern 13 uses a material having a phase of 180 degrees and a light transmittance of 6 to 10%. In the phase shift pattern 13, a portion where 100% of light is transmitted is a contact hole on a wafer. To form a space pattern such as In addition, the Cr pattern 15 becomes an opaque film through which light is not transmitted.

그러나, 종래 기술에 따른 반도체 소자의 HT-PSM 마스크 제작 방법에서는 주변에 패턴이 없는 필드영역의 외곽 부분과 주변에 패턴이 형성되어 있는 필드영역의 중심 부분 간의 CD 차이가 발생(loading effect)함으로써 CD 균일도가 불량해지는 문제점이 있었다.However, in the method of manufacturing a HT-PSM mask of a semiconductor device according to the prior art, the CD difference between the outer portion of the field region having no pattern in the periphery and the center portion of the field region in which the pattern is formed in the periphery is generated. There was a problem that the uniformity is poor.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 필드영역 외곽 부분과 중심 부분에서의 로딩 효과를 최소화하여 CD 균일도를 개선시킬 수 있는 반도체 소자의 HT-PSM 마스크 제작 방법를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above problems, to provide a method for manufacturing a HT-PSM mask of a semiconductor device that can improve the CD uniformity by minimizing the loading effect in the outer portion and the center portion of the field region.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 반도체 소자의 하프톤 위상반전마스크의 제작 방법을 설명하기 위한 공정단면도.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a method of fabricating a halftone phase inversion mask of a semiconductor device according to the prior art.

도 2는 도 1c의 평면도.2 is a top view of FIG. 1C;

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 반도체 소자의 하프톤 위상반전마스크의 제작 방법을 설명하기 위한 공정단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a halftone phase inversion mask of a semiconductor device according to the present invention.

도 4는 도 3d의 평면도.4 is a plan view of FIG. 3d.

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

100. 투명기판 102. Cr막100. Transparent substrate 102. Cr film

103. Cr 패턴 104.CrON막103.Cr pattern 104.CrON film

105. 위상쉬프트 패턴105. Phase Shift Pattern

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 하프톤 위상반전 마스크 제작 방법은, 필드영역을 포함한 투명 마스크기판을 제공하는 단계와, 기판 상에 상기 필드 영역을 노출시키는 Cr 패턴을 형성하는 단계와, Cr 패턴을 포함한 기판 상에 필드 영역 및 필드 영역의 외곽 부분에 위상쉬프트 패턴을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a halftone phase inversion mask of a semiconductor device, the method including: providing a transparent mask substrate including a field region, and forming a Cr pattern exposing the field region on a substrate; And forming a phase shift pattern in the field region and an outer portion of the field region on the substrate including the Cr pattern.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.BEST MODE Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 반도체 소자의 HT-PSM 마스크 제작 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다. 또한, 도 4는 도 3d의 평면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of fabricating a HT-PSM mask of a semiconductor device according to the present invention. 4 is a plan view of FIG. 3D.

본 발명에 따른 반도체 소자의 HT-PSM 마스크 제작 방법은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 도 3a에 도시된 바와같이, 석영 재질의 투명한 마스크 기판(100) 상에 Cr막(102)을 형성한다. 이때, Cr막(102)은 광이 투과되지 않는 불투명막이다.In the method of manufacturing a HT-PSM mask of a semiconductor device according to the present invention, as shown in FIG. 3A, as shown in FIG. 3A, a Cr film 102 is formed on a transparent mask substrate 100 made of quartz. . At this time, the Cr film 102 is an opaque film through which light is not transmitted.

이어, 도 3b에 도시된 바와 같이, Cr막(102) 상에 제 1감광막(미도시)을 도포하고 필드영역(Ⅱ)을 전자빔으로 라이팅(writing)하고 나서, 현상 공정을 진행하여 필드영역(Ⅱ)을 노출시키는 Cr 패턴(103)을 형성한다. 상기 식각 공정에 의해 필드영역(Ⅱ)은 마스크 기판(100)이 노출되어 있고, 필드 영역 외곽 부분은 Cr 패턴(15)이 덮고 있다.Next, as shown in FIG. 3B, a first photosensitive film (not shown) is coated on the Cr film 102, the field region II is written with an electron beam, and then a development process is performed to develop the field region ( A Cr pattern 103 that exposes II) is formed. The mask substrate 100 is exposed in the field region II by the etching process, and the Cr pattern 15 is covered in the outer portion of the field region.

그런 다음, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 Cr 패턴(103)을 포함한 기판 전면에 위상쉬프트 패턴용 CrON막(104)을 형성하고 나서, 도 3d 및 도 4에 도시된 바와 같이, CrON막(104) 위에 제 2감광막(미도시)을 도포하고 나서, 필드영역(Ⅱ) 및 필드영역(Ⅱ)의 외곽 부분을 전자빔으로 라이팅한다. 이 후, 현상 공정을 진행하여 필드영역(Ⅱ) 및 필드영역(Ⅱ)의 외곽 부분에 위상쉬프트 패턴(105)을 형성함으로써 HT-PSM 마스크 제작을 완료한다. 이때, 상기 위상쉬프트 패턴(105)은 위상이 180도이고 광투과율이 6 ~ 10%인 물질을 사용한다.Then, as shown in FIG. 3C, the CrON film 104 for phase shift pattern is formed on the entire surface of the substrate including the Cr pattern 103. Then, as shown in FIGS. 3D and 4, the CrON film ( After applying a second photoresist film (not shown) on the 104, the field region II and the outer portions of the field region II are lit with an electron beam. Thereafter, the development process is performed to form the phase shift pattern 105 in the outer portions of the field region (II) and the field region (II) to complete the manufacture of the HT-PSM mask. In this case, the phase shift pattern 105 uses a material having a phase of 180 degrees and a light transmittance of 6 to 10%.

또한, 필드영역(Ⅱ) 및 필드영역(Ⅱ)의 외곽 부분은 동일한 조건에서 현상되기 때문에 로딩 효과가 억제됨에 따라 필드 영역의 중심 부분과 필드 영역의 외곽 부분 간의 CD차이가 최소화되어 CD 균일도가 향상된다.In addition, since the field region (II) and the outer portion of the field region (II) are developed under the same conditions, the loading effect is suppressed, thereby minimizing the CD difference between the center portion of the field region and the outer portion of the field region, thereby improving the CD uniformity. do.

따라서, 본 발명에 따르면, 필드영역(Ⅱ)의 중심 부분 뿐만 아니라필드영역(Ⅱ)의 외곽 부분에도 위상쉬프트 패턴을 형성함으로써, 현상 공정 시 필드 영역의 외곽 부분의 로딩 효과를 억제할 수 있다. 따라서, 필드 영역의 중심 부분과 필드 영역의 외곽 부분 간의 CD 차이가 감소됨에 따라, CD 균일도가 개선된다.Therefore, according to the present invention, the phase shift pattern is formed not only in the center portion of the field region II but also in the outer portion of the field region II, thereby suppressing the loading effect of the outer portion of the field region during the development process. Thus, as the CD difference between the central portion of the field region and the outer portion of the field region is reduced, the CD uniformity is improved.

또한, 필드영역의 외곽 부분에는 위상 쉬프트 패턴 및 Cr패턴이 형성됨에 따라, 빛이 차단되므로 레티클 블라인드 지역(reticle blind area)을 확보할 수 있다.In addition, since the phase shift pattern and the Cr pattern are formed in the outer portion of the field region, light is blocked, thereby securing a reticle blind area.

상기한 바와같은 본 발명의 HT-PSM 마스크 제작 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The HT-PSM mask manufacturing method of the present invention as described above has the following effects.

본 발명에서는 필드영역(Ⅱ)의 중심 부분 뿐만 아니라 필드영역(Ⅱ)의 외곽 부분에도 위상쉬프트 패턴을 형성함으로써, 현상 공정 시 필드 영역의 외곽 부분의 로딩 효과를 억제할 수 있다. 따라서, 로딩 효과가 억제됨에 따라, 필드 영역의 중심 부분과 필드 영역의 외곽 부분 간의 CD 차이가 감소되어 CD 균일도가 개선된다.In the present invention, the phase shift pattern is formed not only at the center portion of the field region II but also at the outer portion of the field region II, thereby suppressing the loading effect of the outer portion of the field region during the development process. Therefore, as the loading effect is suppressed, the CD difference between the center portion of the field region and the outer portion of the field region is reduced, thereby improving the CD uniformity.

또한, 본 발명에서는 필드영역의 외곽 부분에 위상 쉬프트 패턴 및 Cr패턴이 형성됨에 따라, 이 부분에서는 빛이 완전히 차단되므로 레티클 블라인드 지역을 확보할 수 있다.In addition, in the present invention, since the phase shift pattern and the Cr pattern are formed in the outer portion of the field region, light is completely blocked in this portion, thereby securing a reticle blind region.

한편, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, it can change and implement variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.

Claims

Providing a transparent mask substrate including a field area;

Forming a Cr pattern exposing the field region on the substrate;

And forming a phase shift pattern on the field region and the outer portion of the field region on the substrate including the Cr pattern.