KR20090095387A

KR20090095387A - Method for fabricating photomask

Info

Publication number: KR20090095387A
Application number: KR1020080020693A
Authority: KR
Inventors: 전진혁
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2009-09-09
Also published as: KR101057184B1

Abstract

A method for fabricating a photo-mask is provided to increase the margin of an entire exposure process by forming an oxidation film partially on the cell edge portion. A first patter(110) is formed on a mask substrate(100) including a cell region and a peripheral region, and an oxidation film(120) having uniform thickness is formed on the material on which a first pattern. The oxidation film of the exposed cell region is removed through an etching process. The first pattern is a light-blocking pattern and a phase sift layer pattern.

Description

Method for fabricating photomask

본 발명은 포토마스크의 제조방법에 관한 것으로, 특히 셀 가장자리의 포커스 마진을 향상시킬 수 있는 포토마스크의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a photomask, and more particularly, to a method of manufacturing a photomask capable of improving the focus margin of a cell edge.

반도체소자의 디자인 룰(design rule)이 점점 작아짐에 따라 패턴 선폭 및 공정마진에 대한 보다 크리티컬(critical)한 제어가 요구된다. 반도체기판 영역 중 셀 가장자리쪽은 반도체기판 전체의 촛점심도(Depth of Focus; DOF) 마진을 결정하는 매우 크리티컬한 영역이며, 셀 가장자리에서의 마진이 중요한 이슈가 되어가고 있다. 또한, 셀 가장자리에 삽입되는 더미패턴은 패턴 밀집도가 높은 셀 안쪽보다 촛점심도 마진 측면에서 더욱 불리하다. 특히, 반도체 회로패턴을 형성하기 위한 노광공정에서 공정마진 측면에서 문제가 되는 지역은 셀 가장자리 지역이다. 셀 가장자리 지역은 셀 안쪽에 비해 패턴의 밀집도가 낮고 패턴의 피치(pitch)도 일정하지 않아 전체 마진을 좌우하는 매우 크리티컬한 지역이다.As design rules of semiconductor devices become smaller and smaller, more critical control of pattern line width and process margin is required. The cell edge side of the semiconductor substrate area is a very critical area that determines the depth of focus (DOF) margin of the entire semiconductor substrate, and the margin at the cell edge is becoming an important issue. In addition, the dummy pattern inserted at the cell edge is more disadvantageous in terms of the depth of focus margin than the inside of the cell having a high pattern density. In particular, in the exposure process for forming a semiconductor circuit pattern, a problem area in terms of process margin is a cell edge area. The cell edge area is a very critical area that determines the overall margin because the pattern is less dense and the pattern pitch is not constant compared to the inside of the cell.

도 1a 및 도 1b는 게이트 패턴의 DOF 마진을 평가한 결과를 보여주는 SEM 사진들로서, 도 1a는 베스트 포커스(best focus) 상태의 사진이고, 도 1b는 디포커스(defocus) 상태의 사진이다.1A and 1B are SEM images showing the result of evaluating the DOF margin of the gate pattern. FIG. 1A is a photograph in a best focus state, and FIG. 1B is a photograph in a defocus state.

베스트 포커스 상태에서는 셀 안쪽(A)과 셀 가장자리(B)에서 모두 양호하게 패턴이 형성되었지만, 디포커스(defocus) 상태에서는 도시된 바와 같이 셀 가장자리 지역(B)에서 패턴의 붕괴가 발생한 것을 볼 수 있다. 그러나, 셀 가장자리(B)에서의 패턴 붕괴에도 불구하고 셀 안쪽(A)은 베스트 포커스 상태만큼의 패턴 프로파일을 나타내는 것을 알 수 있다. 따라서, 셀 가장자리 지역의 노광 마진만 확보할 수 있다면 전체 공정의 마진을 증가시킬 수 있음을 알 수 있다.In the best focus state, the pattern is well formed both inside the cell (A) and the cell edge (B), but in the defocus state, the pattern collapse occurs in the cell edge region (B) as shown. have. However, it can be seen that, despite the collapse of the pattern at the cell edge B, the inside of the cell A exhibits the pattern profile as much as the best focus state. Therefore, it can be seen that the margin of the entire process can be increased if only the exposure margin of the cell edge region can be secured.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 셀 가장자리에서의 노광 마진을 확보하여 전체 노광 공정의 마진을 증가시킬 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a photomask that can increase the margin of the entire exposure process by securing the exposure margin at the cell edge.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법은, 셀 영역과 주변영역을 포함하는 기판 상에 제1 패턴을 형성하는 단계와, 제1 패턴이 형성된 결과물의 전면에 산화막을 형성하는 단계, 및 셀 영역의 산화막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a method of manufacturing a photomask according to the present invention includes forming a first pattern on a substrate including a cell region and a peripheral region, and forming an oxide film on the entire surface of the resultant product on which the first pattern is formed. And removing the oxide film of the cell region.

본 발명에 있어서, 상기 제1 패턴은 광차단막 패턴 또는 위상반전막 패턴일 수 있다.In the present invention, the first pattern may be a light blocking film pattern or a phase inversion film pattern.

본 발명에 의한 포토마스크의 제조방법에 따르면, 노광 공정의 마진이 취약한 셀 가장자리 영역에만 국부적으로 산화막을 형성함으로써 노광 공정의 마진을 향상시킬 수 있다.According to the method of manufacturing the photomask according to the present invention, the margin of the exposure process can be improved by locally forming an oxide film only in the cell edge region where the margin of the exposure process is weak.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되 어서는 안된다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as limited by the embodiments described below.

포토마스크를 제작할 때, 포토마스크 기판 상에 산화막을 증착할 경우 빛의 산란을 통해 해상도가 증가되고 NILS 값이 향상된다.When fabricating a photomask, when an oxide film is deposited on a photomask substrate, resolution is increased through scattering of light and the NILS value is improved.

도 2는 60nm의 피쳐 사이즈(feature size)에서 산화막의 증착 두께에 따른 NILS 값의 변화를 나타낸 도면으로, 좌측은 AIMS 장비를 이용하여 실제 측정한 측정값을 나타낸 그래프이고, 우측은 시뮬레이션 값을 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing the change in NILS value according to the deposition thickness of the oxide film at a feature size of 60 nm, the left side is a graph showing the actual measured value using the AIMS equipment, the right side is a simulation value It is a graph.

도시된 바와 같이, 두 경우 모두 바이너리 마스크의 경우보다 산화막을 증착한 경우, 그리고 산화막의 두께가 증가할수록 NILS 값이 증가함을 알 수 있다.As shown, it can be seen that in both cases, the oxide film is deposited than the binary mask, and the NILS value increases as the thickness of the oxide film increases.

도 3은 포토마스크 기판 상에 증착된 산화막의 두께에 따른 DOF의 변화를 나타낸 그래프이다.3 is a graph illustrating a change in DOF according to a thickness of an oxide film deposited on a photomask substrate.

DOF의 경우에도 마찬가지로, 그 차이는 크지 않지만 산화막의 두께가 증가할수록 DOF가 증가하며, 따라서 포토마스크 기판 상에 증착하는 산화막의 두께가 증가할수록 노광 공정의 DOF 마진이 증가함을 알 수 있다.Similarly, in the case of DOF, the difference is not great, but as the thickness of the oxide film increases, the DOF increases. Therefore, as the thickness of the oxide film deposited on the photomask substrate increases, the DOF margin of the exposure process increases.

도 4a는 포토마스크 기판 상에 산화막을 증착하지 않은 경우의 패턴 이미지를 나타낸 도면이고, 도 4b는 산화막을 증착한 경우의 패턴 이미지를 나타낸 도면이다.4A is a diagram illustrating a pattern image when no oxide film is deposited on a photomask substrate, and FIG. 4B is a diagram illustrating a pattern image when an oxide film is deposited.

도시된 바와 같이, 산화막을 증착한 경우에는 산화막을 증착하지 않은 경우에 비해 해상도가 향상되었음을 알 수 있는데, 이는 산화막에 의해 빛이 산란되면서 빛의 강도가 감소하고 그로 인해 해상도가 증가한 것이다.As shown, when the oxide film is deposited, it can be seen that the resolution is improved as compared with the case where the oxide film is not deposited. This is because the light is scattered by the oxide film, the light intensity decreases, thereby increasing the resolution.

이와 같이, 포토마스크 기판 상에 산화막을 증착하지 않은 경우에 비해 산화 막을 증착한 경우 NILS, DOF마진 및 해상도가 증가하는 특성을 나타낸다. 본 발명은 이러한 특성을 노광 공정의 마진이 취약한 셀 가장자리 지역에 국부적으로 적용함으로써 전체 노광 마진을 향상시킬 수 있도록 한다.As described above, when the oxide film is deposited, the NILS, the DOF margin, and the resolution are increased compared with the case where the oxide film is not deposited on the photomask substrate. The present invention makes it possible to improve the overall exposure margin by applying this property locally to the cell edge region where the margin of the exposure process is weak.

도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.5 to 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a photomask according to the present invention.

도 5를 참조하면, 석영(Qz)과 같은 투명한 마스크 기판(100) 상에 소정의 회로 패턴을 구현하기 위한 패턴(110)을 형성한다. 상기 패턴(110)은 예컨대 크롬(Cr)과 같은 광 차단물질로 이루어진 광차단막 패턴이 될 수 있으며, 위상반전마스크를 제작할 경우에는 예컨대 몰리브덴 실리콘나이트라이드(MoSiN) 또는 몰리브덴 실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)와 같은 위상반전물질로 이루어진 위상반전막 패턴이 될 수 있다. 상기 마스크 기판(100)의 가운데 영역은 실제 반도체기판 상에 회로 패턴으로 구현될 셀 영역이고, 셀 영역의 좌, 우 영역은 셀 영역의 패턴의 해상도를 높이기 위하여 더미 패턴이 삽입된 더미 패턴 영역이다.Referring to FIG. 5, a pattern 110 for implementing a predetermined circuit pattern is formed on a transparent mask substrate 100 such as quartz (Qz). The pattern 110 may be, for example, a light blocking layer pattern made of a light blocking material such as chromium (Cr), and when manufacturing a phase inversion mask, for example, molybdenum silicon nitride (MoSiN) or molybdenum silicon oxynitride (MoSiON) It may be a phase inversion film pattern made of a phase inversion material such as. The center region of the mask substrate 100 is a cell region to be implemented as a circuit pattern on an actual semiconductor substrate, and the left and right regions of the cell region are dummy pattern regions in which dummy patterns are inserted to increase the resolution of the pattern of the cell region. .

마스크 기판(100) 상에 소정의 패턴을 형성한 다음에는, 결과물의 전면에 일정 두께의 산화막(120)을 증착한다. 언급한 바와 같이, 산화막은 빛의 산란에 의해 셀 가장자리 영역에서의 해상도를 높이기 위한 것이다.After the predetermined pattern is formed on the mask substrate 100, an oxide film 120 having a predetermined thickness is deposited on the entire surface of the resultant product. As mentioned, the oxide film is intended to increase the resolution at the cell edge region by scattering of light.

도 6을 참조하면, 산화막(120)이 증착된 결과물 상에 포토레지스트를 도포한 후 노광 및 현상 공정을 수행하여 포토레지스트 패턴(130)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴(130)은 도시된 바와 같이 셀 영역의 산화막은 노출시키고 셀 영역 좌, 우의 더미 패턴 영역을 마스킹하는 모양으로 형성된다.Referring to FIG. 6, a photoresist pattern 130 is formed by applying a photoresist on a resultant product on which the oxide film 120 is deposited, and then performing exposure and development processes. As illustrated, the photoresist pattern 130 is formed to expose the oxide layer of the cell region and mask the dummy pattern regions on the left and right sides of the cell region.

도 7을 참조하면, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 노출된 셀 영역의 산화막(120)을 식각하여 제거한다. 이와 같이, 셀 영역의 산화막을 제거하는 이유는, 셀 영역과 셀 가장자리 영역의 패턴 밀도가 다름으로 인해 셀 영역과 셀 가장자리 영역을 포함하는 전체적으로 산화막을 증착할 경우 산화막의 두께에 따른 패턴 크기(CD)의 변화량이 셀 영역과 셀 가장자리 영역이 서로 달라지기 때문이다. 따라서, 상대적으로 DOF 마진이 취약한 셀 가장자리 영역의 산화막은 남겨 놓고 DOF 마진이 상대적으로 높은 셀 영역의 산화막을 모두 제거하는 것이다.Referring to FIG. 7, the oxide layer 120 of the exposed cell region is etched and removed using the photoresist pattern as a mask. As such, the reason for removing the oxide film of the cell region is that the pattern size according to the thickness of the oxide film (CD) when the entire oxide film including the cell region and the cell edge region is deposited due to the difference in the pattern density of the cell region and the cell edge region. This is because the amount of change in c) is different from the cell area and the cell edge area. Therefore, the oxide film in the cell edge region having a relatively weak DOF margin is removed, and the oxide film in the cell region having a relatively high DOF margin is removed.

도 8을 참조하면, 식각 마스크로 사용된 포토레지스트 패턴을 제거하면, 셀 영역의 산화막은 제거되고 셀 가장자리 영역의 산화막은 남게 된다. 이렇게 제작된 포토마스크를 사용하여 반도체기판 상에 회로 패턴을 구현하기 위한 노광 공정을 진행하면, 셀 가장자리 영역에 형성되어 있는 산화막으로 인해 셀 가장자리 영역에서의 DOF, NILS 및 해상도가 향상되어 반도체기판 전체적으로 노광 공정의 마진을 향상시킬 수 있다.Referring to FIG. 8, when the photoresist pattern used as an etching mask is removed, the oxide layer of the cell region is removed and the oxide layer of the cell edge region remains. When the exposure process for implementing the circuit pattern on the semiconductor substrate is performed using the photomask fabricated as described above, the oxide film formed at the cell edge region improves the DOF, NILS, and resolution at the cell edge region, thereby improving the overall semiconductor substrate. The margin of an exposure process can be improved.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 당연하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. Do.

도 1a는 게이트 패턴의 DOF 마진을 평가한 결과를 보여주는 베스트 포커스(best focus) 상태의 SEM 사진이고, 도 1b는 게이트 패턴의 DOF 마진을 평가한 결과를 보여주는 디포커스(defocus) 상태의 SEM 사진이다.FIG. 1A is a SEM image in the best focus state showing the result of evaluating the DOF margin of the gate pattern, and FIG. 1B is a SEM image in the defocus state showing the result of evaluating the DOF margin of the gate pattern. .

도 2는 60nm의 피쳐 사이즈(feature size)에서 산화막의 증착 두께에 따른 NILS 값의 변화를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a change in NILS value according to the deposition thickness of the oxide film at a feature size of 60 nm.

Claims

Forming a first pattern on the substrate including the cell region and the peripheral region;

Forming an oxide film on an entire surface of the resultant product in which the first pattern is formed; And

And removing the oxide layer in the cell region.

The method of claim 1,

The first pattern is a method of manufacturing a photomask, characterized in that the light blocking film pattern.

The method of claim 1,

The first pattern is a method of manufacturing a photomask, characterized in that the phase inversion film pattern.