KR20090097494A - Manufacturing method of phase inversion mask - Google Patents
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Abstract
기판 상에 위상반전막, 결함방지막 및 광차단막을 형성하고, 광차단막 상에 상기 광차단막을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성한다. 레지스트막 패턴을 식각마스크로 광차단막을 식각하여 결함방지막을 선택적으로 노출시키는 광차단막 패턴을 형성하고, 광차단막 패턴에 의해 노출되는 결함방지막 부분을 등방성 식각하여 광차단막 패턴 형성 수반되는 스팟성 결함을 제거한다. 광차단막 패턴을 식각마스크로 결함방지막 부분이 제거되면서 노출된 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하고, 그리고 광차단막 패턴 및 잔류된 결함방지막을 선택적으로 제거하는 단계를 포함한다. A phase inversion film, a defect prevention film, and a light blocking film are formed on a substrate, and a resist film pattern for selectively exposing the light blocking film is formed on the light blocking film. The photoresist pattern is etched using the resist film pattern as an etch mask to form a light shielding pattern for selectively exposing the defect prevention film, and the isotropic etching of the portion of the defect prevention film exposed by the light shielding film pattern is performed to eliminate spot defects accompanying the formation of the light shielding film pattern. Remove Etching the exposed phase shift film to form the phase shift film pattern while removing the defect prevention film portion using the light shield film pattern as an etch mask, and selectively removing the light shield film pattern and the remaining defect protection film.
Description
본 발명은 반도체소자의 형성 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 위상반전마스크의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of forming a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a phase inversion mask.
반도체소자를 제조하기 위해서는 패턴이 형성된 포토마스크(photomask)가 이용되고 있다. 포토마스크 상에 형성된 패턴은 포토리소그라피(photolithography) 공정을 통해 웨이퍼 상으로 전사되므로, 포토마스크의 품질은 매우 중요하게 인식되고 있다. 특히, 반도체소자가 고집적화됨에 따라, 포토마스크 상에 형성된 패턴의 선폭(CD;Critical Dimension) 뿐만 아니라 결함(defect)에 대한 기준은 더욱 엄격해지고 있다. In order to manufacture a semiconductor device, a photomask in which a pattern is formed is used. Since the pattern formed on the photomask is transferred onto the wafer through a photolithography process, the quality of the photomask is very important. In particular, as semiconductor devices are highly integrated, criteria for defects as well as critical dimensions (CD) of a pattern formed on a photomask are becoming more stringent.
한편, 패턴의 해상력을 향상시키기 위해, 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)막과 같은 위상반전 패턴을 포함하는 하프톤(halftone) 위상반전마스크(PSM; Phase Shift Mask)가 제시되고 있다. 이때, 위상반전 패턴의 식각을 위해, 크롬막과 같은 광차단막이 도입되고 있다. 예컨대, 하프톤 위상반전마스크를 제조하기 위해서는, 투명기판 상에 위상반전막, 광차단막 및 레지스트막을 형성한 후, 리소그라피 공정을 수행하여 광차단막을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성한다. 그리고, 레지스트막 패턴을 식각마스크로 노출된 광차단막을 식각하고, 레지스트막 패턴을 제거한 후, 광차단막 패턴을 식각마스크로 노출된 위상반전막을 식각한 다음 광차단막 패턴을 제거하는 과정으로 이루어진다. Meanwhile, in order to improve the resolution of the pattern, a halftone phase shift mask (PSM) including a phase inversion pattern such as a molybdenum silicon nitride (MoSiN) film has been proposed. In this case, a light blocking film such as a chromium film is introduced to etch the phase inversion pattern. For example, in order to manufacture a halftone phase inversion mask, after forming a phase inversion film, a light blocking film and a resist film on a transparent substrate, a lithography process is performed to form a resist film pattern for selectively exposing the light blocking film. Then, the photoresist is exposed by etching the resist film pattern as an etch mask, and after removing the resist film pattern, the phase inversion film exposed by the etch mask is etched and then the light shielding film pattern is removed.
그런데, 레지스트막 패턴 형성 또는 광차단막 식각 과정에서 광차단막 표면에 레지스트 잔류물(residue)이 유발될 수 있다. 이와 같은 레지스트 잔류물은 광차단막에 대한 식각을 방해하여 식각되어야 할 광차단막의 일부가 잔류하게 되고, 잔류된 광차단막이 그대로 위상반전막에 전사되어 스팟(spot)성 결함을 발생시키게 된다. 이러한 스팟성 결함은 후속 웨이퍼 노광 과정에 전사되어 웨이퍼 불량을 야기시키게 된다. However, a resist residue may be generated on the surface of the light blocking film during the formation of the resist film pattern or the light blocking film etching process. Such a resist residue prevents etching of the light blocking film so that a part of the light blocking film to be etched remains, and the remaining light blocking film is transferred to the phase inversion film as it is, causing spot defects. These spotty defects are transferred to subsequent wafer exposure processes, resulting in wafer failure.
본 발명의 위상반전마스크의 제조 방법은, 기판 상에 위상반전막, 결함방지막 및 광차단막을 형성하는 단계; 상기 광차단막 상에 상기 광차단막을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 상기 레지스트막 패턴을 식각마스크로 광차단막을 식각하여 상기 결함방지막을 선택적으로 노출시키는 광차단막 패턴을 형성하는 단계; 상기 광차단막 패턴에 의해 노출되는 결함방지막 부분을 등방성 식각하여 광차단막 패턴 형성 수반되는 스팟성 결함을 제거하는 단계; 및 상기 광차단막 패턴을 식각마스크로 상기 결함방지막 부분이 제거되면서 노출된 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 광차단막 패턴 및 잔류된 결함방지막을 선택적으로 제거하는 단계를 포함한다. The method of manufacturing a phase shift mask according to the present invention includes forming a phase shift film, a defect preventing film, and a light blocking film on a substrate; Forming a resist film pattern selectively exposing the light blocking film on the light blocking film; Forming a light blocking layer pattern to selectively expose the defect prevention layer by etching the light blocking layer using the resist layer pattern as an etching mask; Isotropically etching the defect preventing film portion exposed by the light blocking film pattern to remove spot defects accompanying the formation of the light blocking film pattern; Forming a phase shift pattern by etching the exposed phase shift layer while the defect prevention layer is removed using the light blocking layer pattern as an etch mask; And selectively removing the light blocking film pattern and the remaining defect preventing film.
상기 결함방지막은 상기 위상반전막과 충분한 식각선택비를 갖는 물질막으로 형성하는 것이 바람직하다. The defect preventing film is preferably formed of a material film having a sufficient etching selectivity with the phase inversion film.
상기 스팟성 결함을 제거하는 단계는, 상기 광차단막 패턴에 의해 노출된 결함방지막 부분을 언더컷 식각하는 단계; 및 상기 결함방지막 부분이 식각된 기판을 세정하여 상기 위상반전막 상에 물리적으로 리프트오프된 스팟성 결함을 제거하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다. The removing of the spot defect may include: undercut etching a portion of the defect prevention layer exposed by the light blocking layer pattern; And removing the spot defects physically lifted off on the phase inversion film by cleaning the substrate on which the defect prevention film portion is etched.
(실시예)(Example)
도 1을 참조하면, 석영과 같은 투명기판(100) 상에 위상반전막(110), 결함방지막(120), 광차단막(130) 및 레지스트막(140)을 형성한다. 위상반전막(110)은 투 과되는 광의 위상을 반전시킬 수 있는 물질 예컨대, 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)막으로 형성할 수 있다. 결함방지막(110)은 위상반전막(110)과 충분한 식각선택비를 갖는 물질막으로 형성할 수 있다. 결함방지막(120)은 후속 레지스트막 패턴 형성에 수반된 잔류물에 의해 후속 광차단막(130) 및 위상반전막(120)이 식각되지 못하여 유발되는 스팟(spot)성 결함을 방지하는 역할을 한다. 광차단막(130)은 투과되는 광을 차단할 수 있는 물질 예컨대, 크롬(Cr)막으로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 1, a
도 2를 참조하면, 리소그라피(lithogarphy) 공정을 수행하여 광차단막(130)을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴(141)을 형성한다. 구체적으로, 레지스트막에 전자빔을 이용한 노광 공정을 수행한 후, 노광된 레지스트막에 현상액을 이용한 현상공정을 수행한다. 그러면, 전자빔에 의해 조사되거나, 조사되지 않은 레지스트막이 선택적으로 현상되어 광차단막(130)을 선택적으로 노출시키는 레지스트막 패턴(120)이 형성된다. Referring to FIG. 2, a
그런데, 레지스트막 패턴 형성 과정에서 광차단막(130) 표면에 레지스트 잔류물(residue)(150)이 유발될 수 있다. 레지스트 잔류물(150)은 광차단막(130)에 대한 식각을 방해하여 식각되어야 할 광차단막의 일부가 잔류하게 되고, 잔류된 광차단막이 그대로 위상반전막에 전사되어 스팟성 결함을 발생시킬 수 있다. However, a
도 3을 참조하면, 레지스트막 패턴(141)을 식각마스크로 노출된 광차단막을 식각하여 결함방지막을 선택적으로 노출시키는 광차단막 패턴(131)을 형성한다. 광차단막 패턴(131)은 후속 위상반전막 식각 시 식각장벽층으로 이용된다. 이때, 레지스트 잔류물로 인해, 식각되어야 할 광차단막 일부가 잔류하여 스팟성 결함(151) 이 발생될 수 있다. 스팟성 결함(151)은 후속 위상 반전막 패턴에도 전사되어 결함을 유발시킬 수 있다. Referring to FIG. 3, a light
도 4를 참조하면, 광차단막 패턴(131)에 의해 노출되는 결함방지막(120) 부분을 식각하여 광차단막 패턴(131) 형성에 수반되는 스팟성 결함(도 3의 151)을 함께 제거한다. 구체적으로, 광차단막 패턴(131)에 의해 노출된 결함방지막(120) 부분을 등방성 식각 예컨대, 언더컷(undercut) 식각한 후, 결함방지막(120) 부분이 식각된 투명기판(100)에 세정공정을 수행한다. 그러면, 스팟성 결함 하지의 결함방지막 부분이 식각되면서 스팟성 결함이 물리적으로 리프트 오프(lift off)되어 세정공정에 의해 이물질과 함께 제거된다. 결함방지막(120)이 식각되면서, 스팟성 결함이 함께 제거되어, 후속 위상반전막으로 스팟성 결함이 그대로 전사되는 것을 방지할 수 있다. Referring to FIG. 4, the portion of the
도 5를 참조하면, 레지스트막 패턴을 스트립(strip)하여 제거한 후, 광차단막 패턴(131)을 식각마스크로 노출된 위상반전막을 식각하여 위상반전막 패턴(111)을 형성한다. 이때, 결함방지막을 식각하면서, 유발될 수 있는 스팟성 결함이 함께 제거되어 있으므로, 스팟성 결함 없이 위상반전막 패턴(111)만 형성할 수 있다. Referring to FIG. 5, after removing the resist film pattern by stripping, the phase shift film exposing the light
도 6을 참조하면, 광차단막 패턴 및 잔류하는 결함방지막을 선택적으로 제거한다. 그러면, 투명기판(100) 상에 형성된 위상반전패턴(111)에 의해 선택적으로 투과되는 광의 위상을 반전시키는 위상반전마스크가 형성된다. 본 발명에 따르면, 위상반전막과 광차단막 계면에 결함방지막을 형성함으로써, 결함방지막을 식각하면서, 레지스트 잔류물에 의해 유발되는 스팟성 결함을 함께 제거할 수 있다. 이에 따라, 위상반전막으로 스팟성 결함이 전사되는 것을 방지할 수 있으며, 결함 검사 및 수정 공정을 생략할 수 있다. 본 발명의 실시예는 광차단막 패턴이 형성되는 바이너리마스크(binary mask)에도 적용될 수 있다. Referring to FIG. 6, the light blocking film pattern and the remaining defect preventing film are selectively removed. Then, a phase inversion mask for inverting the phase of light selectively transmitted by the
이상, 본 발명의 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 가능하다. As mentioned above, although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications may be made by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention. .
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 위상반전마스크의 제조 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 단면도들이다. 1 to 6 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a phase shift mask according to the present invention.
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