KR980011701A

KR980011701A - Method of manufacturing phase inversion mask

Info

Publication number: KR980011701A
Application number: KR1019960031098A
Authority: KR
Inventors: 문성용; 신인균
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-07-29
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 1998-04-30

Abstract

크롬의 칩핑을 최소로 줄일 수 있는 위상 반전 마스크의 제조 방법에 관하여 개시한다. 마스크 기판 상에 하프톤 쉬프터(half-tone shifter)패턴과 상기 하프톤 쉬프터 층상에 불투명 패턴으로 구성된 복합 마스크 패턴을 형성하고 상기 복합 마스크 패턴간의 상기 마스크 기판이 교호적으로 노출되도록 포토 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 마스크 기판을 위상 반전되는 깊이로 이방성 식각하고 상기 포토 레지스트 패턴을 제거한 후, 산(HF, BHF)계열의 식각액을 이용하여 습식 식각 방법에 의한 등방성 식각을 상기 마스크 기판에 수행하여 언더컷 형상을 형성한다. 크롬 및 하프톤 쉬프터의 겹쳐진 두께로 인하여 칩핑이 발생을 억제하여 마스크의불량율을 현저히 줄일 수 있다.A method of manufacturing a phase reversal mask capable of minimizing the chipping of chromium is disclosed. Forming a composite mask pattern composed of a half-tone shifter pattern and an opaque pattern on the halftone shifter layer on the mask substrate and forming a photoresist pattern so that the mask substrate is alternately exposed between the composite mask patterns; do. After the mask substrate is anisotropically etched to a depth at which the phase is reversed, the photoresist pattern is removed, and an isotropic etching is performed on the mask substrate by wet etching using an acid (HF, BHF) series etching solution to form an undercut shape do. The occurrence of chipping can be suppressed owing to the overlapping thicknesses of the chromium and the halftone shifter, so that the defective ratio of the mask can be remarkably reduced.

Description

Method of manufacturing phase inversion mask

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음Since this is a trivial issue, I did not include the contents of the text.

본 발명은 위상 반전 마스크(Phase-Shifting Mask:PSM)의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 언더컷(undercut)에 의한 크롬의 칩핑을 최소화 할 수 있는 위상 반전 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a phase-shifting mask (PSM). More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a phase shift mask capable of minimizing chipping of chromium by undercuts.

설계에 의해 배열이 된 회로 소자를 실제로 실리콘 웨이퍼 표면상에 형성시키기 위해서는 회로 도면이 여러장의 마스크에 옮겨져야 하는데 이 마스크는 설계 도면의 데이터를 수록한 PG 테이프를 이용하여 먼저 하나의 칩에 대한 레티클(reticle)을 만들고 나서 이것을 마스크에 옮겨 마스터 마스크(Master Mask)를 만든다. 한 장의 마스크에는 웨이퍼 위에 여러 개의 칩을 만들 수 있도록 각각의 칩의 패턴에 해당하는 여려 개의 레티클이 존재한다.In order to actually form a circuit element arranged by design on the surface of a silicon wafer, a circuit diagram must be transferred to a plurality of masks. This mask is first formed by using a PG tape containing data of a design drawing, make a reticle, and then transfer it to a mask to create a master mask. In a mask, there are several reticles corresponding to the pattern of each chip so that a plurality of chips can be formed on the wafer.

반도체 장치의 각종 패턴은, 형상을 특정기판상에 빛을 이용하여 재현시키는 기술인 포토리쏘그래피(Phothlithography) 기술에 의하여 형성된다. 상기 포토리쏘그래피 기술이 의하면, 반도체 웨이퍼 상의 절연막이나 도전막 등, 패턴이 형성되어야 하는 막위에 X선이나 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도가 변화하는 포토레지스트막을 형성하고, 이 포토레지스트막의 일부분을 노광시킨 후, 현상에 의해서 용해도가 큰 부분을 제거하여 포토 레지스트 패턴을 형성하고, 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 에칭에 의해 제거하여 배선이나 전극등 각종 패턴을 형성하는 것으로 구성된다.Various patterns of a semiconductor device are formed by a technique of photolithography, which is a technique of reproducing a shape on a specific substrate using light. According to the photolithography technique, a photoresist film whose solubility is changed by irradiation of light such as X-rays or ultraviolet rays is formed on a film on which a pattern is to be formed, such as an insulating film or a conductive film on a semiconductor wafer, A photoresist pattern is formed by removing a portion having high solubility by development, and an exposed portion of the film to be patterned is removed by etching to form various patterns such as wiring and electrodes.

최근의 반도체 장치의 고집적화, 고믹도화 추세에 따라서 보다 더 미세한 패턴을 형성하기 위하여, 전자빔, 이온빔 또는 X선을 이용한 노광법이나 강원의 회절광을 이용한 변형 조명 방법, 새로운 레지스트 재료나 레지스트 처리 방법들의 기술이 연구 개발되고 있다.In order to form a finer pattern in accordance with the recent trend of high integration and ghosting of semiconductor devices, there have been proposed exposure methods using electron beams, ion beams or X-rays, deformation illumination methods using diffraction lights of strong sources, Technology is being researched and developed.

일반적으로, 한계 패턴 이하의 패턴 형성을 위해 가장 많이 활용되고 있는 사진 기법은 위상 반전 마스크를 이용한 방법이다. 위상 반전 마스크를 이용하는 방법은 위상 쉬프터를 포함하는 마스크를 사용하여 패턴을 노광하는 방법이다. 위상 반전 마스크는 광의 간섭 또는 부분 간섭을 이용하여 원하는 크기의 패턴을 조광함으로써, 해상도나 초점 심도를 증가시킨다. 즉, 빛이 마스크 기판을 통과할 때, 또는 쉬프터 막을 통과할 때, 그 파장은 진공 중의 파장을 굴절율로 나눈값으로 짧아진다. 따라서 같은 위상의 빛이 쉬프터의 유무에 따라서, 차이가 생기게 된다. 광투광부만을 통과한 빛과 쉬프터를 통과산 빛은 서로 역위상이기 때문에, 쉬프터를 마스크 패턴의 가장자리에 위치시키면, 패턴의 경계 부분에서는 빛의 강도가 제로가 되어 콘트라스트가 증가한다.Generally, the most popular photographic technique for pattern formation below the critical pattern is a phase reversal mask. A method using a phase shift mask is a method of exposing a pattern using a mask including a phase shifter. A phase inversion mask dims a pattern of a desired size using light interference or partial interference, thereby increasing resolution or depth of focus. That is, when light passes through the mask substrate or through the shifter film, the wavelength is shortened to a value obtained by dividing the wavelength in vacuum by the refractive index. Therefore, there is a difference in the light of the same phase depending on the presence or absence of the shifter. Since the light passing through only the light transmitting portion and the passing light passing through the shifter are in opposite phase to each other, when the shifter is positioned at the edge of the mask pattern, the intensity of light becomes zero at the boundary portion of the pattern, and the contrast increases.

이러한 위상 반전 마스크는 종래의 다른 미세 패턴 형성 방법과는 달리 기존 조명계의 변화없이 마스크만을 변형하여 사용하므로 경제적이며, 또한 마스크 제조 방법의 변경만으로 빛의 회절을 역이용하여 분해능을 향상할 수 있는 장점이 있다.This phase inversion mask is advantageous in that it is economical because it uses only the mask without modification of the conventional illumination system unlike the conventional fine pattern formation method, and the resolution can be improved by reversing the diffraction of light only by changing the mask manufacturing method have.

일반적인 위상 반전 마스크는 석영 식각형 위상 반전 마스크(Quartz etch type Phase-shifting Mask)이다. 이러한 석영 식각형 위상 반전 마스크는 ,광 저하 현상이 발생하는 부분에 나타나는 위상 반전 부위와 아웃하는 패턴간의 임계크기의 차이(CD)를 최소화 하기 위하여 대부분 언더컷(undercut) 방법을 사용하여 제조한다. 상기와 같은 위상 반전 마스크의 제조 방법은 예를 들면 문헌(Pattern-depent Correction of Mask Topogrphy Effects for Alternating Phase-shifing Masks, SPIE Vol. 2440, pp. 349-360) 에 개시되어 있다.A typical phase inversion mask is a quartz-type phase-shifting mask. This quartz-type square-shaped phase inversion mask is a quartz-type square-shaped phase inversion mask in which the difference in critical dimension between the phase inversion portion and the out-of- CD) is mostly manufactured by using an undercut method. A method of fabricating such a phase inversion mask is disclosed in, for example, Pattern-Depent Correction of Mask Topography Effects for Alternating Phase-shifting Masks (SPIE Vol. 2440, pp. 349-360).

도 1a 내지 도 1c는 상기 문헌에 개새된 종래의 위상 반전 마스크의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views illustrating a conventional method for fabricating a phase shift mask disclosed in the above document.

도1a에 도시한 바와 같이, 마스크의 원판으로서 석영(Quartz)과 같은 유리판(110)을 사용하여 상기 유리판(110)위에 불투명한 얇은 크롬(Chromium) 막(112)을 형성한다. 상기 크롬막(112)상에 전자빔(Electron beam)에 노광되는 물질인 포토 레지스트(Photoresist)를 스핀코팅법에 의해 도포하는 포토레지스트막 (114)를 형성한다.As shown in FIG. 1A, a thin chromium (Cr) film 112 is formed on the glass plate 110 using a glass plate 110 such as quartz as a mask. A photoresist film 114 is formed on the chromium film 112 by applying a photoresist, which is a material exposed to an electron beam, by a spin coating method.

다음에, 전자빔을 주사시켜 포토 레지스트막(114)을 노광시킨다. 다음에, 노광된 레지스트막(114)은 현상액을 사용하여 현상시켜 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 사용하여 상기 레지스트가 제거된 부분의 크롬막(112)을 제거하여도 1b에 도시한 바와 같은 마스크 패턴(112')을 형성한다. 다음에, 도 1b에 도시한 바와 같이 교호적으로 미스크 패턴(112')간의 마스크 기판(110)을 노출시키도록 통상적인 사진 공정에 의해 레지스트 패턴(116)을 형성한다.Next, the electron beam is scanned to expose the photoresist film 114. Next, the exposed resist film 114 is developed using a developer to form a resist pattern. The resist pattern is used as an etching mask to remove the chromium film 112 from which the resist is removed to form a mask pattern 112 'as shown in FIG. 1B. Next, as shown in FIG. 1B, the resist pattern 116 is formed by a typical photolithography process so as to expose the mask substrate 110 between the mask patterns 112 'alternately.

다음에, 도1c에 도사한 바와 같이, 상기 레지스트 패턴(116)을 에칭 마스크로 사용하여 노출된 부위의 석영 유리판(110)을 위상 반전이 가능한 적당한 깊이로 이방성 식각을 수행하고, 다음에 습식 식각 방법에 의행 등방성 식각 벙법을 수행하여 언더컷 형상을 갖도록 식각한다. 다음에, 잔류하는 포토 레지스트 패턴을 스트립핑하여 제거함으로써, 위상 반전 마스크를 완성한다.Next, as shown in FIG. 1C, the anisotropic etching is performed to a proper depth at which the quartz glass plate 110 exposed at the exposed portion is phase-inverted by using the resist pattern 116 as an etching mask, Method isotropic etching is performed to etch to have an undercut shape. Next, the residual photoresist pattern is stripped off to complete the phase reversal mask.

상기 방법에 따른 위상 반전 마스크는 언더커팅 방법에 의하여 제조된다. 이때, 크롬층 바로 아래의 석영이 식각되기 때문에, 상기 크롬층을 지지할 수 있는 석영 물질이 없어서 이러한 부위의 크롬층은 쉽게 부러질 수 있다. 따라서, 크롬층의 일부분의 조각이 떨어져 나가는 칩핑(Chipping)현상이 발생할 가능성이 높다. 이러한 경우에는, 마스크의 칩핑은 고칠 수 없기 때문에 마스크의 사용이 불가능해진다. 이에 따라, 상기 칩핑이 발생한 마스크를 이용하여 생산되는 장치는 수율이 저하된다.The phase inversion mask according to the above method is manufactured by the undercutting method. At this time, since the quartz immediately below the chromium layer is etched, there is no quartz material capable of supporting the chromium layer, so that the chromium layer in such a region can easily break. Therefore, there is a high possibility that a chipping phenomenon occurs in which a part of the chromium layer is separated. In this case, since the chipping of the mask can not be corrected, the use of the mask becomes impossible. Accordingly, the yield of the apparatus produced using the mask in which the chipping occurs is reduced.

본 발명은 상기와 같은 마스크에 있어서, 크롬 부분에 칩핑 현상이 일어나는 문제점을 극복하기 위한 것으로, 크롬의 칩핑을 최소로 줄일 수 있는 위상 반전 마스크의 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention provides a method of manufacturing a phase shift mask which can reduce chipping of chromium to a minimum in order to overcome the problem of chipping occurring in a chromium portion in the mask.

제1a도 및 제1c도는 종래의 위상 반전 마스크 제조 공정을 나타내기 위한 단면도들이다.Figures 1a and 1c are cross-sectional views illustrating a conventional phase shift mask fabrication process.

제2a도 내지 제2d도는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 반전 마스크의 제조 방법을 나타내기 위한 단면도들이다.FIGS. 2a through 2d are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a phase shift mask according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 의설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

10 : 마스크 기판 12 : 불투명층10: mask substrate 12: opaque layer

14 : 포토 레지스트 막 16 : 하프톤층14: photoresist film 16: halftone layer

16 : 하프톤 패턴16: Halftone pattern

상기 제조 방법을 제공하기 위하여 본 발명은, 마스크 기판 상에 하프톤 쉬프터(half-tone shifter)패턴과 상기 하프톤 쉬프터 층상에 불투명 패턴으로 구성된 복합 마스크 패턴을 형성하는 단계, 상기 복합 마스크 패턴간의 상기 마스크 기판이 교호적으로 노출되도록 포토 레지스트 패턴을 재형성하는 단계, 상기 마스크 기판을 위상 반전되는 깊이로 이방성 식각하고 상기 포토 레지스트 패턴을 제거하는 단계 및 산 (HF, BHF)계열의 식각액을 이용하여 습식 식각 방법에 의한 등방성 식각을 상기 마스크 기판에 수행하여 언더컷 형상을 형성하도록 하는 단계를 포함하는 위상 반전 마스크의 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a composite mask pattern including a half-tone shifter pattern and an opaque pattern on the halftone shifter layer on a mask substrate; Anisotropically etching the mask substrate to a phase-inverting depth, removing the photoresist pattern, and etching using an acid (HF, BHF) -based etchant to etch the mask substrate alternately so as to alternately expose the mask substrate And performing an isotropic etching by a wet etching method on the mask substrate to form an undercut shape.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 반전 마스크의 제조 방법을 나타내기 위한 단면도들이다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a phase shift mask according to an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 석영과 같은 물질로 구성된 마스크 기판(10)상에 MoSiON과 같은 하프톤 쉬프터층(16)을 형성한다. 다음에, 상기 하프톤층에 크롬과 같은 불투명 물질을 코탕하여 불투명층(12)을 형성한다. 다음에 상기 크롬과 같은 불투명 물질의 상부에 포토 레지스트를 스핀코팅법에 의해 포토 레지스트막(14)을 형성한 후, 전자빔을 주사시켜 포토 레지스트막(14)을 노광시킨다.Referring to FIG. 2A, a halftone shifter layer 16 such as MoSiON is formed on a mask substrate 10 made of a material such as quartz. Next, the opaque layer 12 is formed by coating the opaque material such as chrome with the halftone layer. Next, a photoresist film 14 is formed on the opaque material such as chrome by a spin coating method, and then the photoresist film 14 is exposed by scanning electron beams.

노광된 레지스트막(14)을 현상액을 사용하여 현상시켜 레지스트 패턴을 형성한다. 상기 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 사용하여 상기 레지스트가 제거된 부분의 불투명층(12)과 상기 하프톤층(16)을 패턴닝하여, 도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 패턴간의 상기 마스크 기판(10)을 노출시키도록 하프톤 패턴(16')과 불투명 패턴(12')으로 구성된 마스크 복합 패턴을 형성한다.The exposed resist film 14 is developed with a developing solution to form a resist pattern. The opaque layer 12 and the halftone layer 16 are patterned by using the resist pattern as an etching mask to remove the resist and pattern the opaque layer 12 and the halftone layer 16 to form the mask substrate 10 between the patterns, To form a mask composite pattern composed of a halftone pattern 16 'and an opaque pattern 12'.

다음에, 도 2c에 도사한 바와 같이, 상기 마스크 기판(10)이 드러나도록 포토 레지스트 패턴(14')을 교호적으로 형성하여 에칭 마스크로 사용한다. 노출된 부위의 상기 석영 유리판(10)을 180°위상 반전이 가능한 깊이로 이방성 식각을 수행하고, 잔류하는 포토 레지스트 패턴을 스트립핑하여 제거한 다음에 도 2d와 같이, 습식 식각 방법에 의한 등방성 식각을 산(HF, NHF)계열의 식각액을 이용하여 언더컷 형상을 갖도록 식각하여 위상 반전 마스크를 완성한다.Next, as shown in FIG. 2C, a photoresist pattern 14 'is alternately formed so as to expose the mask substrate 10 and used as an etching mask. Anisotropic etching is performed to a depth at which the quartz glass plate 10 of the exposed region can be inverted by 180 degrees, stripping and removing the remaining photoresist pattern, and then isotropic etching by a wet etching method as shown in FIG. (HF, NHF) based etchant is used to complete the phase reversal mask by etching to have an undercut shape.

이상에서 설명한 바와 같이, 상기 방법으로 제조된 위상 반전 마스크는 상기 불투명 패턴(12') 하부에 상기 하프톤 패턴(16')이 존재하며, 상기 불투명 패턴(12')과 상기 하프톤 패턴(16')이 겹쳐진 두께로 인하여 상기 불투명층(12')의 칩핑이 발생하지 않는다. 이에 따라, 상기 공정으로 제조된 위상 반전 마스크를 사용하여 제조된 장치의 불량율을 현저히 줄일 수 있다.As described above, the phase inversion mask manufactured by the above method has the halftone pattern 16 'under the opaque pattern 12' and the opaque pattern 12 'and the halftone pattern 16' 'Do not cause chipping of the opaque layer 12'. Thus, the defect rate of the device manufactured using the phase inversion mask manufactured in the above process can be remarkably reduced.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정 되는것이 아니며 본발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention is not limited thereto and various modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

본 발명은 크롬의 칩핑을 최소로 줄일 수 있는 위상 반전 마스크의 제조 방볍을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a phase inversion mask capable of minimizing the chipping of chromium.

Claims

Forming a composite mask pattern comprising a half-tone shifter pattern on the mask substrate and an opaque pattern on the halftone shifter layer; Forming a photoresist pattern such that the mask substrate is alternately exposed between the composite mask patterns; Anisotropically etching the mask substrate to a phase-inverting depth and removing the photoresist pattern; And forming an undercut shape by performing an isotropic etching by wet etching using an acid (HF, BHF) series etching solution on the mask substrate.

※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.