KR20110077987A - Methodf for fabricating photo mask - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마스크 제조방법에 관한 것으로, 특히 위상반전 마스크의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a mask, and more particularly to a method of manufacturing a phase inversion mask.
반도체 장치의 각종 패턴은 포토리토그래피 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 최근의 반도체 장치의 고집적화, 고밀도화 추세에 따라 더욱 미세한 패턴을 형성하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. 그 중, 마스크의 패턴을 이용하여 해상도를 높이는 방법으로서, 위상 쉬프터(phase shifter)를 포함하는 위상반전마스크를 사용하여 패턴을 노광시키는 방법이 사용되고 있다. 위상반전마스크는 광의 간섭 또는 부분 간섭을 이용하여 원하는 크기의 패턴을 노광함으로써, 해상도나 촛점심도를 증가시킨다. 즉, 빛이 마스크 기판을 통과할 때 위상 쉬프터의 유무에 따라서 빛의 위상에 차이가 생기게 되며, 시프터를 통과한 광선은 역위상을 갖게 된다. 따라서, 투광부만을 통과한 빛과 쉬프터를 통과한 빛은 서로 역위상이기 때문에, 쉬프터를 마스크 패턴의 가장자리에 위치시키면 패턴의 경계부분에서는 빛의 강도가 상쇄되어 해상도가 증가하게 된다.It is well known that various patterns of semiconductor devices are formed by photolithography techniques. Recently, various technologies for forming finer patterns have been developed according to the trend of higher integration and higher density of semiconductor devices. Among them, a method of exposing a pattern using a phase inversion mask including a phase shifter is used as a method of increasing the resolution by using a pattern of a mask. The phase inversion mask increases the resolution or depth of focus by exposing a pattern of a desired size using interference or partial interference of light. That is, when the light passes through the mask substrate, the phase of the light is different depending on the presence or absence of the phase shifter, and the light beam passing through the shifter has an antiphase. Therefore, since the light passing through only the light transmitting portion and the light passing through the shifter are in phase out of each other, when the shifter is positioned at the edge of the mask pattern, the intensity of the light is canceled at the boundary of the pattern to increase the resolution.
위상반전마스크는 투명한 마스크기판 상에 위상반전막, 광차단막, 전자빔 레 지스트를 차례로 형성한 후 전자빔 리소그래피 기술과 건식식각 공정을 적절히 실시하여 제조되고 있다. 그런데, 전자빔 리소그래피 과정에서 목표로 한 패턴의 선폭(CD)대로 정확한 선폭을 노광하지 못하기 때문에, 플라즈마 건식식각 공정을 진행한 후 광차단막을 제거하기 전 선폭(CD)을 측정하고 광차단막을 보호막으로 위상반전막에 대한 추가 건식식각을 진행하여 선폭을 보정하고 있다. 그러나, 이러한 방법으로 선폭 보정공정을 진행하면 위상반전막만 식각되는 것이 아니라 기판의 일부도 식각되어 기판을 투과한 빛의 위상이 목표로 한 정도와 달라지는 현상이 발생한다.The phase inversion mask is manufactured by sequentially forming a phase inversion film, a light blocking film, and an electron beam resist on a transparent mask substrate, followed by an electron beam lithography technique and a dry etching process. However, since the line width (CD) of the target pattern cannot be exposed in the electron beam lithography process, the line width (CD) is measured before the light blocking film is removed after the plasma dry etching process, and the light blocking film is protected. As a result, the line width is corrected by performing additional dry etching on the phase shift film. However, when the line width correction process is performed in this manner, not only the phase inversion film is etched, but a portion of the substrate is also etched so that the phase of the light passing through the substrate is different from the target degree.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판의 위상 쉬프트 오차를 보정하면서 선폭을 보정할 수 있는 포토마스크의 제조방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a method of manufacturing a photomask capable of correcting a line width while correcting a phase shift error of a substrate.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 포토마스크의 제조방법은, 투명한 기판 상에 위상반전막 및 광차단막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 광차단막 및 위상반전막을 패터닝하여 광차단막 패턴 및 위상반전막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 광차단막 패턴의 선폭(CD)을 측정하는 단계와, 측정된 광차단막 패턴의 선폭(CD)으로부터 선폭(CD) 보정량을 산출하는 단계와, 상기 선폭 보정량으로부터 기판의 위상 쉬프트 값을 산출하는 단계와, 산출된 위상 쉬프트 값이 허용 범위를 벗어날 경우, 상기 광차단막 패턴 및 위상반전막 패턴에 의해 노출되는 기판의 뒷면에 위상 쉬프트 보상막을 형성하는 단계, 및 상기 선폭(CD) 보정량에 따라 상기 위상반전막 패턴의 선폭을 보정하는 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 phase inversion film and a light blocking film on a transparent substrate in turn, and patterning the light blocking film and the phase inversion film to form a light blocking film pattern and a phase inversion. Forming a film pattern, measuring a line width (CD) of the light blocking film pattern, calculating a line width (CD) correction amount from the measured line width (CD) of the light blocking film pattern, and using the substrate from the line width correction amount. Calculating a phase shift value of the step; forming a phase shift compensation film on a back surface of the substrate exposed by the light blocking film pattern and the phase shift film pattern when the calculated phase shift value is out of an acceptable range; and the line width (CD) correcting the line width of the phase inversion film pattern according to the correction amount.
상기 광차단막 패턴의 선폭(CD)을 측정하는 단계에서, 전자현미경(SEM)을 이용하여 광차단막의 선폭을 측정할 수 있다.In the measuring of the line width CD of the light blocking layer pattern, the line width of the light blocking layer may be measured using an electron microscope (SEM).
상기 위상 쉬프트 보상막을 형성하는 단계는, 상기 기판의 뒷면에 레지스트막을 형성하는 단계, 상기 레지스트막을 노광하는 단계, 노광된 상기 레지스트막을 현상하여 기판을 선택적으로 노출하는 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 기판의 노출된 영역에 위상 쉬프트 보상막을 증착하는 단계, 및 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the phase shift compensation layer may include forming a resist film on a back side of the substrate, exposing the resist film, developing the exposed resist film to form a resist pattern selectively exposing the substrate, and the substrate. Depositing a phase shift compensation film on the exposed regions of the substrate; and removing the resist pattern.
상기 레지스트막은 포지티브 레지스트로 형성할 수 있다.The resist film may be formed of a positive resist.
상기 레지스트막을 노광하는 단계는, 상기 기판 상에 형성된 광차단막 패턴을 노광 마스크로 사용하여 이루어질 수 있다.The exposing of the resist film may be performed using a light blocking film pattern formed on the substrate as an exposure mask.
상기 위상 쉬프트 보상막을 증착하는 단계는 MOCVD 또는 ALD 방식으로 이루어질 수 있다.The depositing of the phase shift compensation layer may be performed by MOCVD or ALD.
상기 위상 쉬프트 보상막은 실리콘옥사이드 또는 실리콘옥시나이트라이드로 형성할 수 있다.The phase shift compensation layer may be formed of silicon oxide or silicon oxynitride.
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 해석되어서는 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 being limited by the embodiments described below.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 흐름도이고, 도 2 내지 도 6은 단면도들이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a photomask according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 6 are cross-sectional views.
도 1 및 도 2를 참조하면, 투명한 마스크 기판(200) 상에 위상반전막(210), 광차단막(220) 및 레지스트막(230)을 차례로 형성한다. 상기 마스크 기판(200)은 석영(Qz) 또는 글래스(glass)와 같이 빛을 투과시키는 투명한 재질의 기판이다. 위상반전막(210)은 투과하는 빛의 위상을 반전시키는 물질, 예를 들면 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)와 같은 몰리브덴 화합물을 소정 두께 증착하여 형성할 수 있다. 광차단막(220)은 빛을 차단할 수 있는 물질, 예를 들면 크롬(Cr)막을 일정 두께 증착하여 형성할 수 있다. 레지스트막(230)은 전자빔 레지스트를 전면에 도포하여 형성할 수 있다. 또는, 투명한 기판 상에 위상반전막, 광차단막 및 레지스트막이 차례로 형성되어 있는 블랭크 마스크(blank mask)를 이용할 수도 있다. 다음에 레지스트막에 대해 전자빔을 이용한 노광을 실시한다(도 1의 단계 110).1 and 2, a
도 1 및 도 3을 참조하면, 노광이 이루어진 레지스트막에 대해 현상 공정을 실시하여 레지스트 패턴을 형성한다(도 1의 120). 레지스트 패턴을 마스크로 하여 광차단막 및 위상반전막을 건식식각하여 광차단막 패턴(220a) 및 위상반전막 패턴(210a)을 형성한다(도 1의 130). 레지스트 패턴을 제거한 다음에 결과물에 대해 세정을 실시한다. 세정을 실시한 다음에는, 광차단막 패턴(210a)의 CD를 측정한다. 측정된 CD와 목표로 하는 CD와의 차이를 계산하여 보정할 CD 데이터를 산출한다(도 1의 140). 광차단막 패턴(210a)의 CD는 전자현미경(SEM)을 이용하여 이미지를 측정하고 SEM 이미지로부터 광차단막의 CD를 측정할 수 있다. 1 and 3, a development process is performed on the exposed resist film to form a resist pattern (120 in FIG. 1). The light blocking film and the phase inversion film are dry-etched using the resist pattern as a mask to form the light
광차단막 패턴의 CD를 측정하고 보정할 CD 데이터를 산출한 다음에는, 보정을 위한 건식식각에 의해 발생하는 위상 쉬프트가 허용범위를 벗어날 것인지를 판단한다(도 1의 150). 보정을 위한 건식식각에 의해 발생하는 위상 쉬프트가 허용범위를 벗어날 것인지는 다음의 식으로 정해지는 위상 쉬프트 각도를 산출함으로써 판단할 수 있다.After the CD of the light blocking film pattern is measured and CD data to be corrected is calculated, it is determined whether the phase shift generated by dry etching for correction falls outside the allowable range (150 in FIG. 1). Whether the phase shift generated by the dry etching for correction falls outside the allowable range can be determined by calculating the phase shift angle determined by the following equation.
여기서, λ는 노광원으로 사용되는 ArF의 파장으로 193nm를, n은 MoSiN의 경우 약 2.40이고 석영(Qz)의 경우 약 1.563이며, d는 물질의 두께를 의미한다. 일반적으로 MoSiN의 경우 10Å이 식각될 때 위상 쉬프트 각도가 2.6° 손실되고 석영의 경우 10Å 당 1.05°가 손실된다. 위 식을 이용하면 건식 식각량에 따른 위상 쉬프트 각도를 계산할 수 있다. 보정할 CD에 따른 위상 쉬프트 값을 계산한 결과 허용범위 이내이면, 산출된 CD 보정량에 따라 위상반전막 패턴에 대한 추가 건식식각을 실시하여 CD를 보정한 후 세정 등의 공정을 거쳐 포토마스크 제조 공정을 완료한다(도 1의 180). 그러나, 보정할 CD에 따른 위상 쉬프트 값을 계산한 결과 허용 범위를 벗어나면 다음과 같은 공정을 진행하여 오차를 보상하여 준다.Where λ is 193 nm as the wavelength of ArF used as the exposure source, n is about 2.40 for MoSiN, about 1.563 for quartz (Qz), and d is the thickness of the material. Generally, MoSiN loses 2.6 ° of phase shift angle when 10µs is etched and 1.05 ° per 10µs of quartz. Using the above equation, it is possible to calculate the phase shift angle according to dry etching amount. After calculating the phase shift value according to the CD to be corrected, if it is within the allowable range, additional dry etching is performed on the phase inversion film pattern according to the calculated CD correction amount to correct the CD, followed by a process such as cleaning, and a photomask manufacturing process. Complete (180 in FIG. 1). However, if the phase shift value according to the CD to be corrected is out of the allowable range, the following process is performed to compensate for the error.
도 1 및 도 4를 참조하면, 마스크 기판(200)의 뒷면에 레지스트를 일정 두께 도포하여 레지스트막(240)을 형성한다(도 1의 160). 노광장비를 이용하여 마스크 기판의 뒷면에 도포된 레지스트막을 노광한다. 이때, i-라인 이하의 파장을 갖는 노광장비를 사용하며, 광차단막 패턴(220a)이 마스크 작용을 하므로 광차단막 패턴(220a)이 존재하는 부분은 노광이 이루어지지 않고 광차단막 패턴(220a)이 존재하지 않는 부분의 레지스트만 노광이 이루어진다. 후속 현상 단계에서 광차단막 패턴(220a)이 존재하는 부분에만 레지스트 패턴이 잔류하도록 포지티브 레지스트를 사용한다.1 and 4, the
도 1 및 도 5를 참조하면, 노광된 레지스트에 대해 현상을 실시하여 레지스트 패턴(240a)을 형성한다(도 1의 170). 도시된 바와 같이, 마스크 기판(200) 뒷면의 광차단막 패턴(220a) 및 위상반전막 패턴(210a)과 대응되는 영역에 레지스트 패 턴(240a)이 형성된다. 다음에, 마스크 기판(200)의 노출된 표면 위에 위상 쉬프트 보상막(250)을 형성한다(도 1의 180). 위상 쉬프트 보상막(250)은 MOCVD 또는 ALD 방법을 사용하여 실리콘옥사이드(SiOX)를 일정 두께 증착하여 형성할 수 있다. 실리콘옥사이드(SiOX) 대신에 몰리브덴실리콘옥시나이트라이드(MoSiON)를 증착할 수도 있다. 위상 쉬프트 보상막(250)의 두께는 앞서 계산된 건식식각에 의해 발생되는 위상 쉬프트 값을 보상할 수 있는 두께로 설정할 수 있다.1 and 5, the exposed resist is developed to form a
도 1 및 도 6을 참조하면, 위상 쉬프트 보상막이 형성되면, 마스크 기판 뒷면의 레지스트 패턴을 제거한 다음, CD 보정을 위한 건식식각 공정을 실시한다(도 1의 190). CD 보정을 위한 건식식각은 위상반전막 패턴에 대해 이루어지며 이때 광차단막 패턴이 마스크 역할을 한다. 이 과정에서 위상반전막 패턴뿐만 아니라 마스크 기판도 일정 두께 식각될 수 있는데, 마스크 기판(200)의 뒷면에 위상 쉬프트 보상막(250)이 형성되어 있기 때문에 목표로 하는 기준 범위 내에서 관리할 수 있다.1 and 6, when the phase shift compensation layer is formed, the resist pattern on the back of the mask substrate is removed, and then a dry etching process for CD correction is performed (190 in FIG. 1). Dry etching for CD correction is performed on the phase inversion film pattern, and the light blocking film pattern serves as a mask. In this process, not only the phase inversion film pattern but also the mask substrate may be etched to a predetermined thickness. Since the phase
이와 같이 본 발명에 의한 포토마스크 제조방법에 따르면, 패턴의 CD 보정을 위한 건식식각이 이루어질 기판의 뒷면에 위상 쉬프트 보정막을 형성함으로써 CD 보정에 자유로우면서 위상 쉬프트 값을 만족시킬 수 있다.As described above, according to the photomask manufacturing method of the present invention, the phase shift correction layer is formed on the back side of the substrate on which the dry etching for the CD correction of the pattern is to be performed, thereby freeing the CD correction and satisfying the phase shift value.
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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a photomask according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 단면도들이다.2 to 6 are cross-sectional views illustrating a photomask manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
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Applications Claiming Priority (1)
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