KR20120081661A - Method for fabricating of photomask using self assembly monolayer - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A formation method of a photo-mask is provided to execute a re-etching process at the portion in which a defect is generated by placing a self-assembly monomer layer between a mask layer and a resist layer. CONSTITUTION: A mask layer(120), a self-assembled monolayer(110), and a resist layer are formed on a light projecting board. A resist pattern limiting an etching region is formed by selectively exposing the surface of the self-assembled monolayer. The etching region is firstly etched by using the resist pattern as an etching mask. A mask pattern is formed by secondly etching a remaining portion of the self-assembled monolayer and the mask layer. The self-assembled monolayer of a non-etching region is eliminated.

Description

자기조립단분자층을 이용한 포토마스크의 형성방법{Method for fabricating of photomask using self assembly monolayer}Method for fabricating of photomask using self assembly monolayer}

본 발명은 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크의 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask, and more particularly, to a method of forming a photomask using a self-assembled monolayer.

포토마스크(Photomask)는 투명한 재질의 기판에 형성된 마스크 패턴 상에 빛을 조사하여 마스크 패턴을 선택적으로 투과한 빛이 웨이퍼로 전사되어 원하는 패턴을 형성하는 역할을 한다. 기판 상에 마스크 패턴을 형성하는 과정은 노광(exposure) 공정, 현상(develop) 공정 및 식각(etch) 공정의 순서로 이루어지고 있다. 여기서 노광 공정은 포토마스크에 설계된 패턴에 빛을 투과시켜 포토레지스트막이 형성된 웨이퍼 상에 포토마스크에 설계된 패턴을 전사시키는 공정이며, 현상 공정은 웨이퍼 표면에서 빛이 투과된 부분의 막을 현상액을 이용하여 변성시키는 공정이다. 그리고 식각 공정은 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위해 화학용액이나 반응성 가스를 이용하여 필요 없는 부분을 선택적으로 제거시키는 공정이다. The photomask serves to form a desired pattern by irradiating light onto a mask pattern formed on a substrate made of a transparent material so that light selectively passing through the mask pattern is transferred to a wafer. The process of forming the mask pattern on the substrate is performed in the order of an exposure process, a development process, and an etch process. Here, the exposure process is a process of transferring a pattern designed on the photomask on the wafer on which the photoresist film is formed by transmitting light through the pattern designed on the photomask, and the developing process modifies the film of the portion through which light is transmitted on the surface of the wafer using a developer. It is a process to make it. The etching process is a process of selectively removing unnecessary portions by using a chemical solution or a reactive gas to form a pattern on the wafer.

이와 같이 진행되는 마스크 패턴 형성과정 가운데 현상 공정 및 식각 공정에서 주로 발생되는 패턴의 결함은 포토마스크의 질(quality)을 현저히 저하시키고, 이러한 결함을 제거하기 위한 수정 공정을 진행한 후에도 해당 영역의 투과율이 저하되어 웨이퍼 노광 공정시 불량 발생을 유발할 수 있다. 이러한 패턴 결함의 주요 발생 원인은 노광 공정 또는 현상 공정을 진행하는 도중 또는 진행 후에 발생된 포토레지스트의 잔여물 또는 기타 장치 내의 오염물질과 같은 불순물에 의한 것이다. 포토마스크 상에 불순물이 발생하면, 이후 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 식각 공정시 불순물에 의해 하부막의 식각이 이루어지지 않으므로 패턴이 형성되지 않아야 할 위치에 패턴이 형성되어 인접하는 패턴과 연결되는 브릿지(bridge) 현상이 발생된다. 또한, 현상 공정을 완료한 이후에도 표면에 남아 있는 포토레지스트 잔여물은 이후 패턴 식각을 방해하여 패턴 결함의 원인으로 작용될 수 있다. The defects in the pattern mainly generated in the developing process and the etching process among the mask pattern forming processes performed in this way significantly reduce the quality of the photomask, and the transmittance of the corresponding region even after the correction process for removing such defects is performed. Deterioration may cause defects during the wafer exposure process. The main cause of such pattern defects is due to impurities such as residues of photoresist or other contaminants in the apparatus during or after the exposure process or development process. If an impurity is generated on the photomask, the lower layer is not etched by the impurity in the subsequent etching process for forming the photoresist pattern, so that a pattern is formed at a position where the pattern should not be formed and connected to an adjacent pattern ( bridge) phenomenon occurs. In addition, the photoresist residue remaining on the surface even after the completion of the developing process may interfere with the pattern etching later to act as a cause of the pattern defect.

이에 따라 현상 공정 후의 반응 생성 잔여물 및 오염물질, 그리고 포토레지스트의 잔여물을 제거하기 위한 목적으로 세정 공정을 진행하거나 마스크 패턴을 형성한 이후 리페어(repair) 공정을 진행하고 있다. 여기서 세정 공정은 습식 세정 용액을 이용하여 진행하고 리페어 공정은 집속이온빔(FIB; Focus Ion Beam)을 이용하여 브릿지가 발생된 부분을 식각하여 제거하는 방식으로 진행되고 있다. 그러나 세정 공정에서 이용하고 있는 세정 소스만으로는 잔여물을 완전히 제거하기 어려운 문제가 있다. 또한 마스크 패턴을 형성한 이후 진행하는 리페어 공정은 리페어 공정시 추가로 발생되는 부산물에 의해 노광 이미지에 영향을 미치게 된다. 이러한 리페어 공정은 리페어가 수행될 지역의 크기가 클수록 공정 시간이 증가하고 노광 이미지의 해상도가 저하되는 문제가 발생한다.
Accordingly, a cleaning process or a repair process is performed after the development of a mask pattern for the purpose of removing reaction residues and contaminants and residues of photoresist after the development process. Here, the cleaning process is performed using a wet cleaning solution, and the repair process is performed by etching and removing a portion where a bridge is generated by using a focus ion beam (FIB). However, there is a problem in that it is difficult to completely remove the residue only by the cleaning source used in the cleaning process. In addition, the repair process that proceeds after forming the mask pattern affects the exposure image by additional by-products generated during the repair process. In such a repair process, a problem arises in that the process time increases and the resolution of the exposure image decreases as the size of the region to be repaired increases.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포토마스크를 제조하는 과정에서 노광 공정을 진행하는 과정에서 포토마스크 상으로 떨어지는 이물질에 의해 이물 하부층이 식각되지 않고 남아 있는 브릿지형 결함을 방지할 수 있는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크의 형성방법을 제공하는데 있다.
The technical problem to be achieved by the present invention is a self-assembled monolayer which can prevent the bridge-type defects remaining without the foreign material lower layer is etched by the foreign material falling on the photomask during the exposure process in the process of manufacturing the photomask. It is to provide a method of forming a photomask using.

본 발명에 따른 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크의 형성방법은, 투광 기판 상에 마스크막, 자기조립단분자(SAM)층 및 레지스트층을 형성하는 단계; 상기 레지스트층 상에 노광 및 현상 공정을 진행하여 상기 자기조립단분자(SAM)층 표면을 선택적으로 노출시켜 식각 영역을 한정하는 레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 식각 영역에 1차 식각을 진행하는 단계; 상기 1차 식각이 진행된 식각 영역에 남아 있는 자기조립단분자층의 잔여 부분 및 상기 자기조립단분자층 잔여 부분의 아래의 마스크막을 식각하는 2차 식각을 진행하여 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및 비식각 영역의 자기조립단분자층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, a method of forming a photomask using a self-assembled monolayer may include forming a mask layer, a self-assembled monolayer (SAM) layer, and a resist layer on a light-transmitting substrate; Performing exposure and development processes on the resist layer to selectively expose a surface of the self-assembled molecule (SAM) layer to form a resist pattern defining an etching region; Performing first etching on the etching region using the resist pattern as an etching mask; Forming a mask pattern by performing secondary etching to etch the remaining portion of the self-assembled terminal layer remaining in the etched region where the primary etching is performed and the mask layer under the remaining portion of the self-assembled monolayer; And removing the self-assembled monolayer of the non-etched region.

본 발명에 있어서, 상기 마스크막은 광차단층 또는 위상반전층의 단일막으로 형성하거나 또는 위상반전층 및 광차단층이 적층된 구조로 형성할 수 있다.In the present invention, the mask layer may be formed as a single layer of the light blocking layer or the phase inversion layer, or may be formed in a structure in which the phase inversion layer and the light blocking layer are stacked.

상기 광차단층은 크롬(Cr) 또는 크롬산화물(CrO2)을 포함하여 형성하고, 상기 위상반전층은 몰리브덴 실리콘 나이트라이드(MoSiON)를 포함하여 형성할 수 있다.The light blocking layer may include chromium (Cr) or chromium oxide (CrO 2 ), and the phase shift layer may include molybdenum silicon nitride (MoSiON).

상기 자기조립단분자(SAM)층을 형성하는 단계는, 단위 자기조립단분자가 분산되어 있는 용매에 상기 마스크막이 형성된 투광 기판을 담그는 액상 방식 또는 밀폐된 용기 안에 상기 마스크막이 형성된 투광 기판과 기화된 단위 자기조립단분자를 함께 공급하는 기상 방식 가운데 선택하여 적용하는 것이 바람직하다.The forming of the self-assembled monolayer (SAM) layer may include evaporating the light-transmitting substrate on which the mask layer is formed in a liquid-type method or a sealed container in which the light-transmitting substrate on which the mask layer is formed is immersed in a solvent in which the unit self-assembled molecule is dispersed. It is preferable to select and apply a gas phase method in which unit self-assembled molecules are supplied together.

상기 단위 자기조립단분자는 오.티.에스(OTS; Octadecyltrichlorosilane, CH3(CH2)17SiCl3)를 포함하고, 상기 용매는 탈이온수를 포함하는 자기조립단분자층을 이용하는 것이 바람직하다.The unit self-assembled monomolecular molecule includes OTS (Octadecyltrichlorosilane, CH 3 (CH 2 ) 17 SiCl 3 ), and the solvent is preferably used as a self-assembled monolayer containing deionized water.

상기 자기조립단분자(SAM)층은 10nm 내지 100nm의 두께로 형성할 수 있다.The self-assembled monolayer (SAM) layer may be formed to a thickness of 10nm to 100nm.

상기 식각 영역에 1차 식각을 진행하는 단계 이후에, 상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및 상기 식각 영역 상에 결함 검사를 수행하여 상기 1차 식각에서 제거되지 않고 남아 있는 자기조립단분자층 잔여 부분을 검출하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.Removing the resist pattern after the first etching of the etching region; And detecting a residual portion of the self-assembled monolayer which is not removed from the primary etching by performing a defect inspection on the etching region.

상기 2차 식각에서 상기 자기조립단분자층 잔여 부분 및 상기 자기조립단분자층 잔여 부분의 아래의 마스크막은 건식식각방식으로 식각하여 제거하는 것이 바람직하다.In the secondary etching, the mask layer under the self-assembled monolayer and the remaining portion of the self-assembled monolayer may be etched and removed by dry etching.

상기 비식각 영역의 자기조립단분자층은 상기 자기조립단분자층 상에 자외선(UV)을 조사한 다음 애슁(ashing) 공정을 진행하여 제거하거나, 황산(H2SO4) 용액을 함유하는 세정 용액을 이용한 세정 공정을 진행하여 제거하는 방법 가운데 선택하여 진행하는 것이 바람직하다.
The self-assembled monolayer of the non-etched region is removed by irradiating ultraviolet (UV) on the self-assembled monolayer and then proceeding with an ashing process or using a cleaning solution containing sulfuric acid (H 2 SO 4 ) solution. It is preferable to proceed by selecting from the method of proceeding to remove.

본 발명에 따르면, 마스크층과 레지스트층 사이에 자기조립단분자(SAM)층을 도입함으로써 결함이 발생된 부분에만 재식각 공정을 진행할 수 있어 마스크 품질에 영향을 주지 않으면서 결함을 제거할 수 있다. 또한 마스크를 제조하는 공정을 진행하는 과정에서 결함을 제거하므로 공정 시간을 감소시킬 수 있다.
According to the present invention, by introducing a self-assembled monolayer (SAM) layer between the mask layer and the resist layer, the reetch process can be performed only on the portion where the defect is generated, so that the defect can be removed without affecting the mask quality. . In addition, since the defects are removed during the process of manufacturing the mask, the process time can be reduced.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크의 형성 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.1 to 9 are views illustrating a method of forming a photomask using a self-assembled monolayer according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크의 형성방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 특히 도 3은 자기조립단분자층을 형성하는 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.1 to 9 are views illustrating a method of forming a photomask using a self-assembled monolayer according to an embodiment of the present invention. In particular, FIG. 3 is a view illustrating a method of forming a self-assembled monolayer.

도 1을 참조하면, 투광 기판(100) 위에 마스크막(120)을 형성한다. 투광 기판(100)은 석영(Quartz)을 포함하며, 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어진다. 투광 기판(100) 위에 형성된 마스크막(120)은 바이너리 마스크(binary mask)인 경우에는 광차단층으로 형성할 수 있고, 위상반전마스크(phase shift mask)인 경우에는 위상반전층의 단일막 또는 광차단층 및 위상반전층이 적층된 구조로 형성할 수 있다. 여기서 광차단층은 투광 기판(100)으로 입사되는 빛을 차단하기 위한 차광막으로 크롬(Cr) 또는 크롬산화물(CrO2)을 포함하여 형성할 수 있다. 위상반전층은 수 %의 투과율을 갖는 물질로 이루어지며, 몰리브데늄(Mo)을 함유하는 화합물을 포함한다. 몰리브데늄을 함유하는 화합물은 몰리브덴 실리콘 나이트라이드(MoSiON)를 포함하여 형성할 수 있다. Referring to FIG. 1, a mask film 120 is formed on the light transmissive substrate 100. The light transmissive substrate 100 includes quartz and is made of a transparent material that can transmit light. The mask layer 120 formed on the light transmissive substrate 100 may be formed as a light blocking layer in the case of a binary mask, or a single layer or light blocking layer of the phase inversion layer in the case of a phase shift mask. And it can be formed in a structure in which the phase inversion layer is laminated. The light blocking layer may be formed to include chromium (Cr) or chromium oxide (CrO 2 ) as a light shielding film for blocking light incident to the light transmissive substrate 100. The phase inversion layer is made of a material having a transmittance of several percent, and includes a compound containing molybdenum (Mo). Compounds containing molybdenum may be formed including molybdenum silicon nitride (MoSiON).

도 2를 참조하면, 마스크막(120) 상에 자기조립단분자(SAM; Self Assembly Monolayer)층(110)을 형성한다. 자기조립단분자(SAM)층(110)을 형성하는 방법은 자기조립단분자(SAM) 전구체(precursor)가 분산되어 있는 용매에 자기조립단분자(SAM)층이 코팅(coating)될 대상물을 넣는 액상(immersion) 방식 또는 밀폐된 용기 안에 자기조립단분자(SAM)층이 코팅될 대상물과 기화된 자기조립단분자(SAM) 전구체를 함께 공급하는 기상 방식 가운데 선택하여 적용할 수 있다. 본 발명에서는 바람직한 공정 실시예로서 액상 방식에 대해 설명하기로 한다. Referring to FIG. 2, a self assembly monolayer (SAM) layer 110 is formed on the mask layer 120. The method for forming the self-assembled molecule (SAM) layer 110 includes an object to which the self-assembled molecule (SAM) layer is coated in a solvent in which a self-assembled molecule (SAM) precursor is dispersed. The immersion method or the gaseous self-assembled molecule (SAM) precursor supplying the vaporized self-assembled molecule (SAM) precursor may be selected and applied. In the present invention, a liquid phase method will be described as a preferred process embodiment.

도 3을 참조하면, 마스크막(120)이 형성된 투광 기판(100)을 자기조립단분자용액(305)에 담그고 소정 시간 동안 방치한다(도 3의 (b) 참조). 마스크막(120)이 형성된 투광 기판(100)을 자기조립단분자용액(305) 내에 담가 두면, 자기조립단분자용액(305) 내의 자기조립단분자(SAM) 전구체, 즉, 단위 자기조립단분자(300)가 도 3의 (c)에 도시한 바와 같이, 마스크막(120)의 노출 표면에 흡착되고, 그 결과 자기조립단분자(SAM)층(110)이 만들어진다. 다음에 투광 기판(100)을 자기조립단분자용액(305)으로부터 꺼내고 탈이온수(DIW; Deionized water)로 린스하고 건조시킨다. 그러면 마스크막(120)의 노출 표면에는 자기조립단분자(SAM)층(110)이 형성된다. Referring to FIG. 3, the light transmissive substrate 100 on which the mask film 120 is formed is immersed in the self-assembled monolayer solution 305 and left for a predetermined time (see FIG. 3B). When the light-transmitting substrate 100 on which the mask layer 120 is formed is immersed in the self-assembled monomer solution 305, a self-assembled monomer (SAM) precursor in the self-assembled monomer solution 305, that is, a unit self-assembled molecule As shown in FIG. 3C, 300 is adsorbed onto the exposed surface of the mask film 120, resulting in a self-assembled monolayer (SAM) layer 110. Next, the light transmissive substrate 100 is taken out of the self-assembled monomer solution 305, rinsed with DI water (DIW) and dried. As a result, a self-assembled monolayer (SAM) layer 110 is formed on the exposed surface of the mask layer 120.

여기서 자기조립분자용액(305)은, 헤드 그룹(head group, i), 알킬 사슬 그룹(Alkyl chain group, ii) 및 작용기(iii)의 세 부분으로 이루어지는 단위 자기조립분자(300, 도 3의 (a) 참조)들이 탈이온수를 포함하는 용매(305)에 녹아있는 용액이다. 여기서 헤드 그룹(i)은 표면 위에 화학 흡착(chemisorption)되는 부분으로 매질에 대한 친화도를 나타내어 마스크막(120)의 모든 표면에 흡착되며 결과적으로 빽빽하게 밀집하게(closely-packed) 형성된다(도 3의 (c) 참조). 알킬 사슬 그룹(ii)은 긴 사슬간의 반데르발스(van der waals) 상호작용으로 인해 정렬된다. 그리고 말단 부분에 위치하는 작용기(iii)는 필요에 따라 여러 종류의 작용기를 도입할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 단위 자기조립단분자(300)로 광차단층인 크롬산화물(Cr)과 반응할 수 있고, 이후 진행할 건식 식각 공정에서 식각 배리어로 사용될 수 있는 오.티.에스(OTS; Octadecyltrichlorosilane, CH3(CH2)17SiCl3)를 적용하는 것이 바람직하다. 단위 자기조립분자(300)은 나노 구조로 1nm 내지 3nm의 두께를 가지고, 흡착 대상물의 표면에 수직한 원자 조성을 결정한다. 이에 따라 자기조립단분자용액(305)에 담그고 있는 시간을 조절하여 10nm 내지 100nm의 두께의 자기조립단분자(SAM)층(110)을 형성할 수 있다. Here, the self-assembled molecular solution 305 is a unit self-assembled molecule 300 consisting of three parts: a head group (i), an alkyl chain group (ii), and a functional group (iii). a) is a solution dissolved in a solvent 305 containing deionized water. Here, the head group (i) is a portion chemisorbed on the surface and exhibits affinity for the medium to be adsorbed on all the surfaces of the mask film 120, and as a result, is formed closely-packed (FIG. 3). (C) of). Alkyl chain groups (ii) are aligned due to van der waals interactions between the long chains. The functional group (iii) located at the terminal portion may introduce various kinds of functional groups as necessary, and in the embodiment of the present invention, the unit self-assembled monomolecule 300 may react with chromium oxide (Cr), which is a light blocking layer. It is preferable to apply OTS (OTS; Octadecyltrichlorosilane, CH 3 (CH 2 ) 17 SiCl 3 ), which can be used as an etching barrier in a dry etching process to be performed later. The unit self-assembled molecule 300 has a thickness of 1 nm to 3 nm in a nano structure, and determines the atomic composition perpendicular to the surface of the adsorbed object. Accordingly, the self-assembled monolayer (SAM) layer 110 having a thickness of 10 nm to 100 nm may be formed by adjusting the time immersed in the self-assembled monolayer solution 305.

다음에, 자기조립단분자(SAM)층(110) 위에 레지스트막(115)을 형성한다. 레지스트막(115)은 노광 공정에서 에너지가 주입된 부분이 현상 공정시 제거되는 포지티브 타입(positive type)의 레지스트 물질을 포함하며, 네거티브 타입의 레지스트 물질로 형성할 수도 있다. Next, a resist film 115 is formed over the self-assembled monolayer (SAM) layer 110. The resist film 115 may include a positive type resist material from which energy is injected in the exposure process and removed during the development process, and may be formed of a negative type resist material.

도 4를 참조하면, 레지스트막(115) 상에 노광 공정을 진행한다. 이를 위해 레지스트막(115) 상에 노광 영역(A)을 설정한다. 그러면 레지스트막(115)은 노광 영역(A) 및 비노광 영역(B)으로 구분된다. 이때 노광 영역(A)은 전자빔 쓰기가 수행될 영역으로 전자빔이 조사되고 현상액에 의해 마스크층(105)이 선택적으로 노출되는 영역이다. 비노광 영역(B)은 레지스트 패턴이 형성될 영역이다. 다음에 레지스트막(115)의 노광 영역(A)에 전자빔을 조사하는 라이팅 공정(writing process)을 진행한다. 여기서 노광 공정은 노광 영역(A)의 레지스트막(115) 하부에 배치된 자기조립단분자(SAM)층(110)까지 광원이 도달할 수 있게 전자빔의 세기를 조절한다. 레지스트막(115)의 노광 영역(A)에 전자빔과 같은 광원이 조사되면, 노광 영역(A)은 광화학반응이 발생하여 변성되면서 비노광 영역(B)과 용해도 차이가 발생한다. 또한 노광 영역(A)의 자기조립단분자(SAM)층(110)까지 광원이 조사되어 자기조립단분자(SAM)층 내의 분자결합이 끊어짐에 따라 비노광 영역(B)과 용해도 차이가 발생한다. Referring to FIG. 4, an exposure process is performed on the resist film 115. For this purpose, the exposure area A is set on the resist film 115. The resist film 115 is then divided into an exposure area A and a non-exposed area B. FIG. In this case, the exposure area A is an area where the electron beam is irradiated to the area where the electron beam writing is to be performed and the mask layer 105 is selectively exposed by the developer. The non-exposed area B is a region where a resist pattern is to be formed. Next, a writing process of irradiating an electron beam to the exposure area A of the resist film 115 is performed. The exposure process adjusts the intensity of the electron beam so that the light source can reach the self-assembled monolayer (SAM) layer 110 disposed under the resist film 115 in the exposure area A. When a light source such as an electron beam is irradiated to the exposure area A of the resist film 115, the exposure area A is denatured due to a photochemical reaction, resulting in a difference in solubility from the non-exposure area B. In addition, as the light source is irradiated to the self-assembled molecule (SAM) layer 110 of the exposure area A and the molecular bond in the self-assembled molecule (SAM) layer is broken, there is a difference in solubility with the non-exposed area B. .

도 5를 참조하면, 노광 공정이 진행된 레지스트막(115, 도 4 참조) 상에 현상 공정을 진행한다. 현상 공정은 현상액(development solution)을 이용하여 노광 공정에 의해 용해도 차이가 발생된 노광 영역(A)의 레지스트막(115) 부분을 제거하도록 진행한다. 그러면 노광 영역(A)의 변성된 자기조립단분자(SAM)층 부분(110b)을 선택적으로 노출시키는 개구부(123)를 포함하는 레지스트 패턴(115a)이 형성된다. 레지스트 패턴(115a)은 이후 웨이퍼에 전사하고자 하는 마스크 패턴이 형성될 영역을 정의한다. 그런데 현상 공정을 진행하는 과정에서 발생된 부산물에 의한 이물질(200)이 발생할 수 있다. 부산물에 의한 이물질(200)은 현상 공정에서 현상액과의 반응 생성 잔여물 또는 오염물질에 의해 발생한다. 이러한 이물질(200)이 노광 영역(A) 상에 흡착되면 현상 공정 이후에 노광 영역(A)에 레지스트막 잔여 부분(115b)이 남게 된다. Referring to FIG. 5, a developing process is performed on a resist film 115 (see FIG. 4) subjected to an exposure process. The developing process proceeds to remove a portion of the resist film 115 of the exposure area A in which the difference in solubility is generated by the exposure process by using a developer solution. Then, a resist pattern 115a including an opening 123 for selectively exposing the modified self-assembled molecule (SAM) layer portion 110b of the exposure area A is formed. The resist pattern 115a then defines a region where a mask pattern to be transferred to the wafer is to be formed. By the way, the foreign matter 200 by the by-product generated in the process of developing may occur. The foreign matters 200 by-products are generated by residues or contaminants generated by reaction with the developer in the developing process. When the foreign matter 200 is adsorbed on the exposure area A, the remaining portion of the resist film 115b remains in the exposure area A after the developing process.

또한 이물질은 현상 공정 이후에 식각 공정을 진행하는 과정에서 발생할 수도 있다. 도 6을 참조하면, 레지스트 패턴(115a)을 식각마스크로 자기조립단분자(SAM)층(110a) 및 마스크막(120)이 노출되는 식각 영역(C) 상에 1차 식각을 진행한다. 이러한 1차 식각을 진행하는 과정에서도 레지스트 잔여물과 같은 이물질(205)이 발생할 수 있다. 이물질(205)이 식각 영역(C) 상에 부착되면 이물질(205)이 덮여 있는 부분은 식각이 제대로 이루어지지 않아 변성된 자기조립단분자(SAM)층 부분(110b)이 잔여 부분으로 남아 있게 된다. 여기서 레지스트막 잔여 부분(115b)은 식각 공정에서 제거될 수 있으나, 식각률의 차이에 의해 레지스트막 잔여 부분(115b) 아래의 자기조립단분자(SAM)층이 제거되지 않으면서 변성된 자기조립단분자(SAM)층 부분(110b)이 잔여 부분으로 남게 된다.In addition, foreign matter may occur during the etching process after the developing process. Referring to FIG. 6, the first etching is performed on the etching region C where the self-assembled molecule (SAM) layer 110a and the mask layer 120 are exposed using the resist pattern 115a as an etching mask. In the process of performing the primary etching, foreign matters 205 such as a resist residue may occur. When the foreign substance 205 is attached to the etching region C, the portion covered with the foreign substance 205 is not etched properly, so that the denatured self-assembled molecule (SAM) layer portion 110b remains as a remaining portion. . The remaining portion of the resist film 115b may be removed in an etching process, but the modified self-assembled molecule may not be removed under the resist film remaining portion 115b due to the difference in etching rate. The (SAM) layer portion 110b is left as a residual portion.

도 7을 참조하면, 레지스트 패턴(115a, 도 6 참조)을 스트립(strip) 공정으로 제거한다. 다음에 결함 검사를 수행하여 식각 영역(C)에서 제거되지 않고 남아 있는 변성된 자기조립단분자(SAM)층 부분(110b)이 남아 있는 위치를 확인한다. 자기조립단분자(SAM)층 부분(110b)이 잔류된 상태에서 마스크 제조 공정을 완료하면 자기조립단분자층 부분(100b) 아래의 마스크막이 식각되지 않으므로 브릿지(210) 결함으로 검출될 수 있다.  Referring to FIG. 7, the resist pattern 115a (see FIG. 6) is removed by a strip process. Next, a defect inspection is performed to confirm a position where the denatured self-assembled monolayer (SAM) layer portion 110b remaining without being removed in the etching region C remains. When the mask fabrication process is completed in the state in which the self-assembled monolayer (SAM) layer portion 110b remains, the mask layer under the self-assembled monolayer molecular layer 100b is not etched and thus may be detected as a defect in the bridge 210.

도 8을 참조하면, 위치가 확인된 변성된 자기조립단분자(SAM)층 부분(110b)이 남아 있는 부분을 포함하는 식각 영역(C) 상에 2차 식각을 진행하여 마스크 패턴(120)을 형성한다. 2차 식각은 자기조립단분자(SAM)층 부분(110b)의 잔류 부분 및 자기조립단분자(SAM)층 부분(110b) 아래의 마스크층(105)을 식각하는 방식으로 진행할 수 있다. 여기서 2차 식각 공정은 식각 가스를 공급하는 건식 식각 방식으로 진행할 수 있다. 이 경우 비식각영역의 마스크 패턴은 식각 가스와 선택비를 가지는 자기조립단분자(SAM) 패턴(110a)이 표면을 덮고 있어 식각 가스에 의한 영향을 받지 않는다. 또한 2차 식각은 자기조립단분자(SAM)층 부분(110b)의 잔류 부분을 먼저 제거하고 식각 영역(C)의 마스크층(105)의 노출된 부분을 식각 공정을 진행하여 마스크 패턴(120)을 형성할 수도 있다. Referring to FIG. 8, the mask pattern 120 may be formed by performing secondary etching on the etching region C including a portion of the modified self-assembled monolayer (SAM) layer portion 110b remaining therein. Form. The secondary etching may be performed by etching the remaining portion of the self-assembled monolayer (SAM) layer portion 110b and the mask layer 105 under the self-assembled monolayer (SAM) layer portion 110b. Here, the secondary etching process may be performed by a dry etching method of supplying etching gas. In this case, the mask pattern of the non-etched region is covered by the self-assembled molecule (SAM) pattern 110a having the selectivity with the etching gas, and thus is not affected by the etching gas. In addition, in the secondary etching, the remaining portion of the self-assembled molecule (SAM) layer portion 110b is first removed and the exposed portion of the mask layer 105 of the etching region C is etched to perform the mask pattern 120. May be formed.

도 9를 참조하면, 마스크 패턴(120)의 표면을 덮고 있는 비식각 영역(D)의 자기조립단분자(SAM) 패턴(110a, 도 8 참조)을 제거하여 포토마스크 제작을 완료한다. 자기조립단분자(SAM) 패턴(110a)은 자기조립단분자(SAM) 패턴(110a) 상에 자외선(UV)을 조사한 다음 애슁(ashing) 공정을 진행하여 제거할 수 있다. 또는 자기조립단분자(SAM) 패턴(110a)은 황산(H2SO4) 용액을 함유하는 세정 용액을 이용한 세정 공정을 진행하여 제거할 수도 있다. Referring to FIG. 9, the fabrication of the photomask is completed by removing the self-assembled monomer (SAM) pattern 110a (see FIG. 8) of the non-etched region D covering the surface of the mask pattern 120. The self-assembled molecule (SAM) pattern 110a may be removed by irradiating ultraviolet (UV) light on the self-assembled molecule (SAM) pattern 110a and then ashing. Alternatively, the self-assembled molecule (SAM) pattern 110a may be removed by performing a cleaning process using a cleaning solution containing a sulfuric acid (H 2 SO 4 ) solution.

종래 포토마스크를 제작하는 과정에서 발생된 결함을 리페어하는 경우에는 추가로 발생되는 부산물에 의해 노광 이미지에 영향을 미쳐 마스크 품질에 영향을 미친다. 또한 리페어가 수행될 지역이 넓을수록 공정 시간이 증가하는 문제가 발생하였다. 이에 대해 본 발명은 마스크층과 레지스트층 사이에 자기조립단분자(SAM)층을 도입함으로써 결함이 발생된 부분에만 재식각 공정을 진행할 수 있으므로 마스크 품질에 영향을 주지 않으면서 결함을 제거할 수 있다. 또한 마스크를 제조하는 공정을 진행하는 과정에서 결함을 제거하므로 공정 시간을 감소시킬 수 있다.
In the case of repairing defects generated in the process of manufacturing a conventional photomask, by-products generated additionally affect the exposure image, thereby affecting the mask quality. In addition, a problem arises in that the process time increases as the region to be repaired is wider. On the other hand, the present invention can introduce a self-assembled molecule (SAM) layer between the mask layer and the resist layer, so that the reetch process can be performed only on the portion where the defect is generated, so that the defect can be removed without affecting the mask quality. . In addition, since the defects are removed during the process of manufacturing the mask, the process time can be reduced.

100: 투광 기판 120: 마스크막
110: 자기조립단분자층 100: transparent substrate 120: mask film
110: self-assembled monolayer

Claims (9)

투광 기판 상에 마스크막, 자기조립단분자(SAM)층 및 레지스트층을 형성하는 단계;
상기 레지스트층 상에 노광 및 현상 공정을 진행하여 상기 자기조립단분자(SAM)층 표면을 선택적으로 노출시켜 식각 영역을 한정하는 레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 식각 영역에 1차 식각을 진행하는 단계;
상기 1차 식각이 진행된 식각 영역에 남아 있는 자기조립단분자층의 잔여 부분 및 상기 자기조립단분자층 잔여 부분의 아래의 마스크막을 식각하는 2차 식각을 진행하여 마스크 패턴을 형성하는 단계; 및
비식각 영역의 자기조립단분자층을 제거하는 단계를 포함하는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크 형성방법.Forming a mask layer, a self-assembled molecule (SAM) layer, and a resist layer on the light transmitting substrate;
Performing exposure and development processes on the resist layer to selectively expose a surface of the self-assembled molecule (SAM) layer to form a resist pattern defining an etching region;
Performing first etching on the etching region using the resist pattern as an etching mask;
Forming a mask pattern by performing secondary etching to etch the remaining portion of the self-assembled terminal layer remaining in the etched region where the primary etching is performed and the mask layer under the remaining portion of the self-assembled monolayer; And
A method of forming a photomask using a self-assembled monolayer, comprising removing a self-assembled monolayer on an unetched region. 제1항에 있어서,
상기 마스크막은 광차단층 또는 위상반전층의 단일막으로 형성하거나 또는 위상반전층 및 광차단층이 적층된 구조로 형성하는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크 형성방법.The method of claim 1,
The mask layer may be formed of a single layer of a light blocking layer or a phase inversion layer, or may be formed of a structure in which a phase inversion layer and a light blocking layer are stacked. 제2항에 있어서,
상기 광차단층은 크롬(Cr) 또는 크롬산화물(CrO2)을 포함하여 형성하고, 상기 위상반전층은 몰리브덴 실리콘 나이트라이드(MoSiON)를 포함하여 형성하는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크 형성방법.The method of claim 2,
The light blocking layer is formed of chromium (Cr) or chromium oxide (CrO 2 ), and the phase inversion layer comprises a molybdenum silicon nitride (MoSiON) to form a photomask using a self-assembled monolayer. 제1항에 있어서,
상기 자기조립단분자(SAM)층을 형성하는 단계는, 단위 자기조립단분자가 분산되어 있는 용매에 상기 마스크막이 형성된 투광 기판을 담그는 액상 방식 또는 밀폐된 용기 안에 상기 마스크막이 형성된 투광 기판과 기화된 단위 자기조립단분자를 함께 공급하는 기상 방식 가운데 선택하여 적용하는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크 형성방법.The method of claim 1,
The forming of the self-assembled monolayer (SAM) layer may include evaporating the light-transmitting substrate on which the mask layer is formed in a liquid-type method or a sealed container in which the light-transmitting substrate on which the mask layer is formed is immersed in a solvent in which the unit self-assembled molecule is dispersed. A method of forming a photomask using a self-assembled monolayer, which is selected by applying a vapor phase method of supplying unit self-assembled molecules together. 제4항에 있어서,
상기 단위 자기조립단분자는 오.티.에스(OTS; Octadecyltrichlorosilane, CH3(CH2)17SiCl3)를 포함하고, 상기 용매는 탈이온수를 포함하는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크 형성방법.The method of claim 4, wherein
The unit self-assembled monomolecular molecule comprises O. T. (OTS; Octadecyltrichlorosilane, CH 3 (CH 2 ) 17 SiCl 3 ), The solvent is a method of forming a photomask using a self-assembled monolayer containing deionized water. 제1항에 있어서,
상기 자기조립단분자(SAM)층은 10nm 내지 100nm의 두께로 형성하는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크 형성방법.The method of claim 1,
The self-assembled monolayer (SAM) layer is a photomask forming method using a self-assembled monolayer to form a thickness of 10nm to 100nm. 제1항에 있어서, 상기 식각 영역에 1차 식각을 진행하는 단계 이후에,
상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및
상기 식각 영역 상에 결함 검사를 수행하여 상기 1차 식각에서 제거되지 않고 남아 있는 자기조립단분자층 잔여 부분을 검출하는 단계를 더 포함하는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크 형성방법.The method of claim 1, wherein after the first etching of the etching region,
Removing the resist pattern; And
And performing a defect inspection on the etched region to detect the remaining portion of the self-assembled monolayer which is not removed from the first etch. 제1항에 있어서,
상기 2차 식각에서 상기 자기조립단분자층 잔여 부분 및 상기 자기조립단분자층 잔여 부분의 아래의 마스크막은 건식식각방식으로 식각하여 제거하는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크 형성방법.The method of claim 1,
And a mask layer below the remaining portion of the self-assembled molecule layer and the remaining portion of the self-assembled molecule layer in the secondary etching by etching by dry etching. 제1항에 있어서,
상기 비식각 영역의 자기조립단분자층은 상기 자기조립단분자층 상에 자외선(UV)을 조사한 다음 애슁(ashing) 공정을 진행하여 제거하거나, 황산(H2SO4) 용액을 함유하는 세정 용액을 이용한 세정 공정을 진행하여 제거하는 방법 가운데 선택하여 진행하는 자기조립단분자층을 이용한 포토마스크 형성방법.The method of claim 1,
The self-assembled monolayer of the non-etched region is removed by irradiating ultraviolet (UV) on the self-assembled monolayer and then proceeding with an ashing process or using a cleaning solution containing sulfuric acid (H 2 SO 4 ) solution. Method of forming a photomask using a self-assembled monolayer to proceed by selecting from among the methods to proceed.
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CN110622284A (en) * 2017-09-12 2019-12-27 应用材料公司 Removal of selective deposition defects by chemical etching

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