KR20090047011A

KR20090047011A - Method of forming photomask of semiconductor device

Info

Publication number: KR20090047011A
Application number: KR1020070112965A
Authority: KR
Inventors: 정구민
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2009-05-12

Abstract

본 발명의 반도체 소자의 포토마스크 형성방법은, 기판 위에 위상반전막 및 광차단막을 형성하는 단계; 광차단막 위에 포토레지스트막을 형성하면서, 광차단막 및 포토레지스트막 사이에 포토레지스트막보다 막질이 치밀한 하드마스크막을 형성하는 단계; 포토레지스트막을 패터닝하여 하드마스크막을 노출시키는 포토레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 포토레지스트막 패턴을 마스크로 한 식각 공정으로 하드마스크막 패턴 및 광차단막 패턴을 형성하는 단계; 포토레지스트막 패턴을 제거하는 단계; 하드마스크막 패턴의 임계치수를 측정하고, 타겟 임계치수와 차이가 나타나는 하드마스크막 패턴을 보정하는 단계; 및 보정된 하드마스크막 패턴을 마스크로 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.A method of forming a photomask of a semiconductor device according to the present invention may include forming a phase inversion film and a light blocking film on a substrate; Forming a hard mask film having a denser film quality than the photoresist film between the light blocking film and the photoresist film while forming a photoresist film on the light blocking film; Patterning the photoresist film to form a photoresist film pattern exposing the hard mask film; Forming a hard mask film pattern and a light blocking film pattern by an etching process using the photoresist film pattern as a mask; Removing the photoresist film pattern; Measuring a critical dimension of the hard mask film pattern, and correcting the hard mask film pattern having a difference from the target critical dimension; And etching the phase shift layer using the corrected hard mask layer pattern as a mask to form the phase shift layer pattern.

하드마스크막, 포토레지스트막, 위상반전마스크 Hard mask, photoresist film, phase shift mask

Description

Method for fabricating photomask in semiconductor device

본 발명은 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 소자의 포토마스크 형성방법에 관한 것이다. The present invention relates to a photomask, and more particularly, to a method of forming a photomask of a semiconductor device.

포토마스크(Photomask)는 기판 상에 광차단막 또는 위상반전막을 포함하는 패턴을 웨이퍼로 전사시켜 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성하는 역할을 한다. 이러한 포토마스크는 일반적으로 기판 위에 광차단막을 형성한 다음, 이를 원하는 패턴으로 식각하여 투과광이 기판을 통과하여 웨이퍼 위에 전사될 수 있도록 한 바이너리 마스크(Binary Mask)를 사용하여 왔다. 그러나 반도체 소자의 집적도가 높아지면서 바이너리 마스크보다 미세한 패턴을 웨이퍼 상에 형성할 수 있는 마스크가 요구되고 있다. 이에 따라 수%의 투과율을 갖는 위상 반전 물질을 이용하여 보다 미세한 패턴을 웨이퍼 상에 형성할 수 있는 위상반전 마스크(Phase Shift Mask)가 제안되어 적용하고 있다. A photomask serves to transfer a pattern including a light blocking film or a phase inversion film onto a wafer to form a desired pattern on the wafer. Such photomasks generally use a binary mask that forms a light blocking film on a substrate and then etches it in a desired pattern so that transmitted light can pass through the substrate and be transferred onto the wafer. However, as the degree of integration of semiconductor devices increases, a mask capable of forming a finer pattern on a wafer than a binary mask is required. Accordingly, a phase shift mask capable of forming a finer pattern on a wafer using a phase inversion material having a transmittance of several percent is proposed and applied.

그런데 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 웨이퍼 상의 패턴의 크기가 작아지면서 포토리소그래피 공정에서 사용되는 마스크의 타겟 임계치수(CD; Critical Dimension) 또한 작아지고 있다. 65nm이하 급의 반도체 소자의 경우, 3nm 내지 4nm 수준의 CD MTT(Mean-to-target)을 요구하고 있다. 이 정도의 CD MTT 수준은 현재 적용하고 있는 일반적인 포토마스크 제조 공정에서 만족시키기 어려운 수준이다. 이러한 CD MTT를 만족시키기 위한 방법으로 임계치수(CD) 보정이 있다.However, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the size of the pattern on the wafer decreases, and the target critical dimension (CD) of the mask used in the photolithography process is also decreasing. In the case of semiconductor devices of 65 nm or less, CD MTT (Mean-to-target) of 3 nm to 4 nm level is required. This level of CD MTT is difficult to meet in the general photomask manufacturing process. There is a critical dimension (CD) correction as a way to satisfy this CD MTT.

임계치수(CD) 보정은 먼저, 기판 상에 위상반전막, 광차단막 및 포토레지스트막이 형성된 블랭크 마스크(blank mask)상에 전자빔 라이팅(E-beam writing) 공정을 진행하여 패턴을 형성한다. 다음에 형성된 패턴의 임계치수를 측정하여 측정된 임계치수와 타겟 임계치수를 비교하여 패턴에 대해 추가 식각을 진행하여 타겟 임계치수로 보정하는 방법이다. 그런데 현재 적용하고 있는 블랭크 마스크에서 임계치수 균일도(CD uniformity)를 개선하기 위해 포토레지스트막의 두께를 감소시키고 있다. 이에 추가 식각을 이용하여 임계치수를 보정하는 방법을 적용하는데 어려움이 있다. 구체적으로, 블랭크 마스크의 포토레지스트막의 두께를 감소시킨 상태에서 패턴을 형성하면, 임계치수 보정을 위한 추가 식각시 포토레지스트막의 여분 두께가 부족해 하부 막, 예를 들어 위상반전막이 손상될 수 있다. 이에 따라 추가적인 임계치수 보정이 어려워진다. 또한, 이러한 얇은 두께를 갖는 포토레지스트막을 이용하여 임계치수 보정을 한 다음 세정을 하는 과정에서 포토레지스트막의 상부 부분이 세정 소스 물질에 의해 손상될 수 있다. 이와 같이 포토레지스트막이 손상되면, 하부 막 식각시 에러 발생 및 증가할 수 있고(CD error), 이는 임계치수 균일도 불량(CD uniformity error)을 유발할 수 있다. The critical dimension (CD) correction is performed by first performing an E-beam writing process on a blank mask on which a phase inversion film, a light blocking film, and a photoresist film are formed on a substrate to form a pattern. Next, the method measures the threshold of the formed pattern, compares the measured threshold with the target threshold, and performs additional etching on the pattern to correct the target threshold. However, the thickness of the photoresist film is reduced in order to improve the CD uniformity of the blank mask currently applied. Therefore, it is difficult to apply a method of correcting the critical dimension by using additional etching. Specifically, when the pattern is formed in a state in which the thickness of the photoresist film of the blank mask is reduced, an extra thickness of the photoresist film may be insufficient during additional etching for the critical dimension correction, thereby damaging the lower film, for example, the phase shift film. This makes additional critical dimension correction difficult. In addition, the upper portion of the photoresist film may be damaged by the cleaning source material in the process of performing the critical dimension correction using the thin photoresist film and then cleaning. As such, when the photoresist film is damaged, an error may occur and increase when etching the lower layer (CD error), which may cause a CD uniformity error.

본 발명에 따른 반도체 소자의 포토마스크 형성방법은, 기판 위에 위상반전막 및 광차단막을 형성하는 단계; 상기 광차단막 위에 포토레지스트막을 형성하면서, 상기 광차단막 및 포토레지스트막 사이에 상기 포토레지스트막보다 막질이 치밀한 하드마스크막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 상기 하드마스크막을 노출시키는 포토레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막 패턴을 마스크로 한 식각 공정으로 하드마스크막 패턴 및 광차단막 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막 패턴을 제거하는 단계; 상기 하드마스크막 패턴의 임계치수를 측정하고, 타겟 임계치수와 차이가 나타나는 하드마스크막 패턴을 보정하는 단계; 및 상기 보정된 하드마스크막 패턴을 마스크로 상기 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of forming a photomask of a semiconductor device according to the present invention includes forming a phase inversion film and a light blocking film on a substrate; Forming a photoresist film on the light blocking film, and forming a hard mask film having a denser film quality than the photoresist film between the light blocking film and the photoresist film; Patterning the photoresist film to form a photoresist film pattern exposing the hard mask film; Forming a hard mask layer pattern and a light blocking layer pattern by an etching process using the photoresist layer pattern as a mask; Removing the photoresist film pattern; Measuring a critical dimension of the hard mask film pattern and correcting a hard mask film pattern having a difference from a target critical dimension; And etching the phase shift film using the corrected hard mask film pattern as a mask to form a phase shift film pattern.

본 발명에 있어서, 상기 위상반전막 패턴을 형성하는 단계 이후에, 상기 위상반전막 패턴 내지 하드마스크막 패턴을 매립하는 마스크막을 형성하는 단계; 상기 마스크막을 패터닝하여 차광영역 및 위상반전영역을 정의하는 마스크막 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크막 패턴을 식각 마스크로 투명 기판을 선택적으로 노출시키는 단계; 상기 위상반전영역의 하드마스크막 패턴 및 광차단막 패턴을 식각하는 단계; 및 상기 마스크막 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. In the present invention, after the step of forming the phase inversion film pattern, forming a mask film to fill the phase inversion film pattern to the hard mask film pattern; Patterning the mask film to form a mask film pattern defining a light blocking region and a phase inversion region; Selectively exposing the transparent substrate using the mask layer pattern as an etching mask; Etching the hard mask layer pattern and the light blocking layer pattern in the phase shift region; And removing the mask layer pattern.

상기 하드마스크막은 실리콘옥시나이트라이드(SiON)막, 티타늄나이트라이드(TiN)막 및 하부반사방지막(BARC)으로 이루어진 그룹에서 하나 이상의 물질을 선택하여 형성하는 것이 바람직하다. The hard mask layer is preferably formed by selecting one or more materials from the group consisting of a silicon oxynitride (SiON) film, a titanium nitride (TiN) film, and a bottom anti-reflective film (BARC).

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, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 포토마스크 형성방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.1 to 9 are diagrams for explaining a method of forming a photomask of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 기판(100) 위에 위상반전막(shifter layer, 105) 및 광차단막(absorber layer, 110)을 순차적으로 증착한다. 여기서 기판(100)은 석영(Quartz)을 포함하며, 빛을 투과시킬 수 있는 투명한 재질로 이루어진다. 기판(100) 위에 증착된 위상반전막(105)은 이후 진행될 노광 공정에서 기판(100) 상에 조사되는 빛의 위상을 반전시킬 수 있는 물질로 이루어진다. 이러한 위상반전막(105)은 몰리브데늄(Mo)을 함유하는 화합물, 예를 들어 몰리브덴 실리콘 나이트라이드막(MoSiON)을 포함하여 형성할 수 있다. 그리고 위상반전막(105) 위에 형성된 광차단막(110)은 이후 진행될 노광 공정에서 기판(100)을 통해 투과하는 빛을 차단한다. 이러한 광차단막(110)은 크롬막(Cr)을 포함하여 형성할 수 있다. 여기서 광차단막(110) 위에 종래의 경우에는 반사방지막으로 크롬옥사이드(chrome oxide)막이 형성되나, 본 발명의 실시예에서는 이 크롬옥사이드막을 형성하지 않는다.Referring to FIG. 1, a phase shifter layer 105 and an absorber layer 110 are sequentially deposited on a substrate 100. Here, the substrate 100 includes quartz and is made of a transparent material that can transmit light. The phase shift film 105 deposited on the substrate 100 is made of a material capable of inverting the phase of light irradiated onto the substrate 100 in a subsequent exposure process. The phase inversion film 105 may include a compound containing molybdenum (Mo), for example, a molybdenum silicon nitride film (MoSiON). The light blocking film 110 formed on the phase inversion film 105 blocks light transmitted through the substrate 100 in an exposure process to be performed later. The light blocking film 110 may include a chromium film Cr. Here, in the conventional case, a chromium oxide film is formed as the anti-reflection film on the light blocking film 110, but the chromium oxide film is not formed in the embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 광차단막(110) 위에 하드마스크막(115)을 증착한다. 이 하드마스크막(115)은 이후 임계치수를 보정하기 위해 진행할 추가 식각 공정에서 하 부 막을 보호하는 역할을 한다. 이러한 하드마스크막(115)은 실리콘옥시나이트라이드(SiON)막, 티타늄나이트라이드(TiN)막 및 하부반사방지막(BARC; Bottom Anti-Reflective Coating)으로 이루어진 그룹에서 하나 이상의 물질을 선택하여 형성할 수 있다. 다음에 하드마스크막(115) 위에 제1 마스크막(120)을 형성한다. 이 제1 마스크막(120)은 이후 노광 공정에서 식각마스크 역할을 하며, 포토레지스트막(photoresist layer)으로 형성할 수 있다. 여기서 하드마스크막(115)은 제1 마스크막(120)보다 막질이 치밀한 막으로 형성하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 2, a hard mask film 115 is deposited on the light blocking film 110. The hard mask film 115 serves to protect the lower film in an additional etching process to proceed to correct the critical dimension thereafter. The hard mask film 115 may be formed by selecting one or more materials from a group consisting of a silicon oxynitride (SiON) film, a titanium nitride (TiN) film, and a bottom anti-reflective coating (BARC). have. Next, a first mask film 120 is formed on the hard mask film 115. The first mask layer 120 may serve as an etching mask in an exposure process and may be formed as a photoresist layer. The hard mask film 115 may be formed of a film having a denser film quality than the first mask film 120.

도 3을 참조하면, 제1 마스크막(120)을 패터닝하여 하드마스크막을 선택적으로 노출시키는 제1 마스크막 패턴(125)을 형성한다. 구체적으로, 제1 마스크막(120) 상에 노광(exposure) 및 현상(development) 공정을 포함하는 1차 포토리소그래피 공정(photolithography)을 진행한다. 그러면 제1 마스크막(120) 상에 빛이 조사된 지역에 광화학반응에 의한 용해도 차이가 발생한다. 그리고 현상액을 이용하여 용해도 차이가 나타나는 부분을 제거하면 하드마스크막(115)의 표면을 선택적으로 노출시키는 제1 마스크막 패턴(125)이 형성된다. 여기서 1차 포토리소그래피 공정은 전자빔(E-beam) 노광 장치를 이용하여 진행할 수 있다.Referring to FIG. 3, the first mask layer 120 is patterned to form a first mask layer pattern 125 that selectively exposes the hard mask layer. Specifically, a first photolithography process including an exposure and development process is performed on the first mask layer 120. Then, a difference in solubility due to a photochemical reaction occurs in a region where light is irradiated on the first mask layer 120. In addition, when the portion in which the solubility difference appears using the developer is removed, the first mask layer pattern 125 may be formed to selectively expose the surface of the hard mask layer 115. In this case, the primary photolithography process may be performed by using an E-beam exposure apparatus.

도 4를 참조하면, 제1 마스크막 패턴(125)을 마스크로 노출된 하드마스크막(115)을 식각하여 하드마스크막 패턴(130)을 형성한다. 이 하드마스크막 패턴(130)에 의해 광차단막(110)의 표면이 일부 영역 노출된다. 계속해서 제1 마스크막 패턴(125) 및 하드마스크막 패턴(115)을 마스크로 노출된 광차단막(110)을 식각하여 위상반전막(105)을 선택적으로 노출시키는 광차단막 패턴(135)을 형성한다. Referring to FIG. 4, the hard mask layer 115 having the first mask layer pattern 125 as a mask is etched to form a hard mask layer pattern 130. The hard mask film pattern 130 exposes a portion of the surface of the light blocking film 110. Subsequently, the light blocking layer 110 having the first mask layer pattern 125 and the hard mask layer pattern 115 as a mask is etched to form a light blocking layer pattern 135 for selectively exposing the phase inversion layer 105. do.

도 5를 참조하면, 제1 마스크막 패턴(125)을 제거한다. 제1 마스크막 패턴(125)은 일반적으로 포토레지스트막 패턴을 제거하는 스트립(strip) 공정을 이용하여 제거할 수 있다. 다음에 기판(100) 상에 형성된 하드마스크막 패턴(130)의 임계치수(CD)를 임계치수 측정장치를 이용하여 측정한다. 이때, 기판(100) 상에 형성된 하드마스크막 패턴(130)의 임계치수(CD)는 타겟 임계치수(a)에서 소정 범위만큼 벗어난 값의 임계치수(b)로 형성될 수 있다. 이와 같이 타겟 임계치수(a) 범위를 벗어난 임계치수(b)를 갖는 패턴으로 포토마스크가 형성되면, 웨이퍼 상에 형성될 최종 패턴이 불량 패턴이 형성되는 문제가 발생할 수 있다. 이에 따라 하드마스크막 패턴(130)의 임계치수를 보정하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 5, the first mask layer pattern 125 is removed. The first mask layer pattern 125 may be generally removed using a strip process of removing the photoresist layer pattern. Next, the critical dimension CD of the hard mask film pattern 130 formed on the substrate 100 is measured by using a critical dimension measuring device. In this case, the threshold dimension CD of the hard mask layer pattern 130 formed on the substrate 100 may be formed as a threshold dimension b of a value deviating by a predetermined range from the target threshold dimension a. As such, when the photomask is formed in a pattern having a threshold dimension (b) out of a target threshold dimension (a), a problem may occur in that a final pattern to be formed on a wafer has a bad pattern. Accordingly, it is preferable to correct the threshold of the hard mask film pattern 130.

도 6을 참조하면, 하드마스크막 패턴(130) 및 광차단막 패턴(135)을 소정 두께(c)만큼 추가 식각하여 하드마스크막 패턴(130) 및 광차단막 패턴(135)의 임계치수를 보정한다. 여기서 종래의 경우에는 제1 마스크막 패턴(125)을 이용하여 광차단막 패턴(135)의 임계치수를 보정하는 방법을 이용하였다. 그러나 포토레지스트막을 포함하여 이루어진 제1 마스크막 패턴(125)은 종래의 경우, 임계치수 균일도를 개선하기 위해 초기 형성두께를 감소시키고 있다. 이에 따라 추가 식각을 이용하여 임계치수를 보정하는 방법을 적용하기에는 제1 마스크막 패턴(125)의 두께가 얇아 어려움이 있다. 예를 들어 제1 마스크막 패턴(125)의 두께를 감소시킨 상태에서 패턴을 형성하면, 추가 식각시 포토레지스트막의 여분 두께가 부족하여 하부의 위상반전막이 손상될 수 있다. 이에 대하여 본 발명의 실시예에서는 제1 마스크막 패턴(125) 하부에 하드마스크막(130)을 추가함으로써 제1 마스크막 패턴(125)의 두께 에 따른 불량을 방지할 수 있다. 다음에 추가 식각이 진행된 기판 상에 세정을 진행한다. 이 세정은 추가 식각을 진행하는 과정에서 기판(100) 상에 유발된 잔여물 또는 불순물을 제거하는 역할을 한다. 이 경우 종래의 경우에는, 제1 마스크막 패턴(125)을 이용하여 추가 식각한 다음 세정을 진행하여 제1 마스크막 패턴(125)의 상부 부분이 세정 소스 물질에 의해 손상되는 경우가 있다. 이와 같이 제1 마스크막 패턴(125)의 상부 부분이 손상된 상태에서 마스크를 형성하면 임계치수 에러가 커지거나 임계치수 균일도가 불균일해지는 문제가 발생한다. 그러나 본 발명에서는 하드마스크막 패턴(130)을 이용하여 추가 식각을 진행하고, 세정 공정을 진행함에 따라 세정 용액에 영향을 받지 않는다.Referring to FIG. 6, the hard mask film pattern 130 and the light blocking film pattern 135 are additionally etched by a predetermined thickness c to correct the critical dimensions of the hard mask film pattern 130 and the light blocking film pattern 135. . In the conventional case, a method of correcting the critical dimension of the light blocking layer pattern 135 using the first mask layer pattern 125 is used. However, in the conventional case, the first mask layer pattern 125 including the photoresist layer reduces the initial thickness to improve the uniformity of the critical dimension. Accordingly, there is a difficulty in applying the method of correcting the critical dimension by using additional etching because the thickness of the first mask layer pattern 125 is thin. For example, if the pattern is formed in a state in which the thickness of the first mask layer pattern 125 is reduced, an extra thickness of the photoresist layer may be insufficient during additional etching, thereby damaging the lower phase inversion layer. On the other hand, in the exemplary embodiment of the present invention, the hard mask layer 130 may be added below the first mask layer pattern 125 to prevent defects caused by the thickness of the first mask layer pattern 125. Next, cleaning is performed on the substrate on which further etching has been performed. This cleaning serves to remove residues or impurities caused on the substrate 100 during the further etching process. In this case, in the conventional case, the first mask layer pattern 125 may be further etched and then cleaned to damage the upper portion of the first mask layer pattern 125 by the cleaning source material. As described above, when the mask is formed while the upper portion of the first mask layer pattern 125 is damaged, the critical dimension error may be large or the uniformity of the critical dimension may be uneven. However, in the present invention, the additional etching is performed using the hard mask film pattern 130 and the cleaning solution is not affected by the cleaning solution.

도 7을 참조하면, 추가 식각에 의해 임계치수가 보정된 하드마스크막 패턴(130) 및 광차단막 패턴(135)을 마스크로 노출된 위상반전막(105)을 식각하여 기판(100)을 선택적으로 노출하는 위상반전막 패턴(140)을 형성한다. 계속해서 하드마스크막 패턴(130) 내지 위상반전막 패턴(140)을 매립하는 제2 마스크막(145)을 형성한다. 여기서 제2 마스크막(145)은 포토레지스트막으로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 7, the substrate 100 is selectively exposed by etching the hard mask layer pattern 130 having the corrected critical dimension by the additional etching and the phase shift layer 105 exposing the light blocking layer pattern 135 as a mask. A phase inversion film pattern 140 is formed. Subsequently, a second mask layer 145 is formed to fill the hard mask layer pattern 130 to the phase inversion layer pattern 140. The second mask layer 145 may be formed as a photoresist film.

도 8을 참조하면, 제2 마스크막(145)을 패터닝하여 위상반전영역 및 투광영역이 형성될 영역을 노출하는 개구부를 갖는 제2 마스크막 패턴(150)을 형성한다. 구체적으로, 제2 마스크막(145) 상에 노광 및 현상 공정을 포함하는 2차 포토리소그래피 공정을 진행한다. 그러면 제2 마스크막(145) 상에 빛이 조사된 지역의 광화학반응에 의한 용해도 차이가 발생한다. 그리고 현상액을 이용하여 용해도 차이가 나타나는 부분을 제거하면 하드마스크막 패턴(130) 및 기판(100)을 선택적으로 노 출시키는 제2 마스크막 패턴(150)이 형성된다. 여기서 2차 포토리소그래피 공정은 전자빔(E-beam) 노광 장치를 이용하여 진행할 수 있다. 다음에 위상반전영역이 형성될 부분의 하드마스크막 패턴(130)을 제거한다. Referring to FIG. 8, the second mask layer 145 is patterned to form a second mask layer pattern 150 having an opening that exposes a region where the phase shift region and the light transmissive region are to be formed. Specifically, a second photolithography process including an exposure and development process is performed on the second mask film 145. Then, a difference in solubility occurs due to a photochemical reaction in a region where light is irradiated on the second mask layer 145. In addition, when the portion having the difference in solubility is removed using a developer, a second mask layer pattern 150 for selectively exposing the hard mask layer pattern 130 and the substrate 100 is formed. In this case, the second photolithography process may be performed by using an E-beam exposure apparatus. Next, the hard mask film pattern 130 of the portion where the phase inversion region is to be formed is removed.

도 9를 참조하면, 제2 마스크막 패턴(150)을 마스크로 하드마스크막 패턴(130)이 제거된 영역의 광차단막 패턴(135)을 식각하여 위상반전막 패턴(140)을 노출시킨다. 여기서 하드마스크막 패턴(130) 및 광차단막 패턴(135)에 의해 차단된 부분은 차광 영역(A)이 되고, 위상반전막 패턴(140)이 노출된 부분은 위상반전영역(B)이 된다. 그리고 기판(100)이 노출된 부분은 투광 영역(C)이 된다.Referring to FIG. 9, the light blocking layer pattern 135 in the region where the hard mask layer pattern 130 is removed is etched using the second mask layer pattern 150 as a mask to expose the phase shift layer pattern 140. Here, a portion blocked by the hard mask layer pattern 130 and the light blocking layer pattern 135 becomes a light blocking region A, and a portion where the phase shift layer pattern 140 is exposed becomes a phase inversion region B. The exposed portion of the substrate 100 becomes the light-transmitting region (C).

본 발명에 따른 반도체 소자의 포토마스크 형성방법은, 마스크 제조 공정중 하드마스크막을 이용하여 임계치수 보정을 진행하여 CD MTT 에러를 감소시킬 수 있다. 포토레지스트막 패턴의 손상에 의해 발생되는 CD 보정 에러 및 CD 균일도 불량을 제거할 수 있다.In the method of forming a photomask of a semiconductor device according to the present invention, CD MTT errors may be reduced by performing critical dimension correction using a hard mask film during a mask manufacturing process. The CD correction error and the CD uniformity defect caused by the damage of the photoresist film pattern can be eliminated.

Claims

Forming a phase inversion film and a light blocking film on the substrate;

Forming a photoresist film on the light blocking film, and forming a hard mask film having a denser film quality than the photoresist film between the light blocking film and the photoresist film;

Patterning the photoresist film to form a photoresist film pattern exposing the hard mask film;

Forming a hard mask layer pattern and a light blocking layer pattern by an etching process using the photoresist layer pattern as a mask;

Removing the photoresist film pattern;

Measuring a critical dimension of the hard mask film pattern and correcting a hard mask film pattern having a difference from a target critical dimension; And

And etching the light blocking film and the phase inversion film using the corrected hard mask film pattern as a mask to form a phase inversion film pattern.

The method of claim 1,

After the forming of the phase shift film pattern,

Forming a mask film to fill the phase shift pattern with the hard mask pattern;

Patterning the mask film to form a mask film pattern defining a light blocking region and a phase inversion region;

Selectively exposing the transparent substrate using the mask layer pattern as an etching mask;

Etching the hard mask layer pattern and the light blocking layer pattern in the phase shift region; And

And removing the mask layer pattern.

The method of claim 1,

The hard mask layer may be formed by selecting one or more materials from the group consisting of a silicon oxynitride (SiON) film, a titanium nitride (TiN) film, and a bottom anti-reflective film (BARC).