KR100755074B1 - 포토마스크 및 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
포토마스크 및 제조 방법을 제시한다. 본 발명에 따르면, 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 투명한 마스크 기판의 셀 영역 상에 형성된 게이트 라인의 셀 패턴들 및 주변 영역 상에 상기 게이트 라인과 대등한 방향으로 연장되는 주변 패턴들, 주변 패턴 주위에 형성된 보조 패턴, 및 주변 패턴과 보조 패턴 사이에 형성되어 마스크 기판의 노출되는 영역과 광 상쇄 간섭을 일으키게 유도하는 홈 형태의 위상 시프트(shift) 영역을 포함하는 포토마스크를 제시한다.
PSM, 하프톤, DOF, 주변 영역
Description
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 포토마스크의 레이아웃을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도들이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 포토마스크 제조 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.
본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 특히, 초점 심도(DOF: Depth Of Focus)를 개선한 포토마스크(photomask) 구조 및 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해 웨이퍼(wafer) 상으로 전사하고자 하는 패턴이 구비된 포토마스크(photomask)를 이용한 포토리소그래피(photolithography) 공정이 수행되고 있다. 반도체 소자에 요구되는 패턴의 선폭이 매우 미세해짐에 따라, 포토리소그래피 공정 마진(margin)의 확보를 위한 여러 노력들이 제시되고 있다. 예컨대, 사입사 조명(off axis illumination)과 같은 변형 조명계를 노광 과정에 사용하여 패턴 해상력의 증가를 도모하고 있다.
그런데, 이러한 변형 조명계를 이용할 때, 서로 다른 선폭들의 패턴들이 형 성되는 셀(cell) 영역과 주변(periphery) 영역 사이에 충분한 초점 심도(DOF: Depth Of Focus) 마진을 확보하기가 어려워지고 있다. 예컨대, 디램(DRAM) 반도체 소자의 셀 영역의 게이트 라인(gate line) 패턴은 현재 66㎚ 기술의 적용을 도모하고 있다. 즉, 대략 셀 피치(cell pitch)가 130㎚로 설정되고 있다. 이때, 주변 영역에서의 트랜지스터의 게이트의 최소 크기는 대략 110㎚ 고려되며, 식각 바이어스(etch bias)를 고려할 때 대략 100㎚ 선폭 마진으로 설정된다.
이러한 패턴들을 전사할 때 사용되는 노광 조건은, 예컨대 0.93개구(NA) 다이폴(dipole) 90 9272시그마(sigma) 조건이 이용될 수 있는 데, 이러한 노광 조건에서 셀 영역에서는 포토리소그래피 공정 마진이 어느 정도 충분히 확보될 수 있지만, 주변 영역에서의 다양한 형태의 패턴들에서는 초점 심도 마진을 확보하기 어려운 실정이다.
이는 셀 영역의 패턴에 비해 주변 영역의 패턴들의 선폭이 상대적으로 크고 형태가 다양한 데 비해, 노광 조건은 셀 영역의 패턴들을 전사하는 데 주로 맞춰지는 데 기인한다. 특히, 셀 영역의 패턴 방향과 일정 각도, 예컨대, 수직한 방향의 주변 영역의 패턴에 대해서는 DOF 마진이 매우 취약해질 수 있다. 이러한 현상은 특히 다이폴 조명계와 같이 비대칭성 조명계(asymmetric illumination)에서 보다 극심하게 나타날 수 있다.
따라서, 이러한 주변 영역에서의 DOF 마진을 확보하기 위해 포토마스크의 패턴 레이아웃을 개선하고자 하는 노력들이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 주변 영역에서의 초점 심도(DOF) 마진의 개선을 구현할 수 있는 포토마스크 및 제조 방법을 제시하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 투명한 마스크 기판, 상기 투명한 기판의 셀 영역 상에 형성된 셀 패턴들 및 상기 주변 영역 상의 주변 패턴들, 상기 주변 패턴 주위에 상기 주변 패턴에 이격되어 형성된 보조 패턴, 및 상기 주변 패턴과 상기 보조 패턴 사이에 형성되어 상기 마스크 기판의 노출되는 영역과 광 상쇄 간섭을 일으키게 유도하는 위상 시프트(shift) 영역을 포함하는 포토마스크를 제시한다.
또는, 본 발명의 다른 일 관점은, 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 투명한 마스크 기판, 상기 투명한 기판의 셀 영역 상에 형성된 셀 패턴들, 상기 투명한 기판의 주변 영역 상에 상기 셀 패턴과 대등한 방향으로 연장되게 형성된 제1주변 패턴들 및 상기 셀 패턴과 다른 방향으로 연장된 제2주변 패턴들, 상기 제1 및 제2주변 패턴 주위에 이격되어 각각 형성된 제1 및 제2보조 패턴, 및 상기 제1주변 패턴과 이웃하는 상기 제1보조 패턴 사이에 형성되어 상기 마스크 기판의 노출되는 영역과 광 상쇄 간섭을 일으키게 유도하는 위상 시프트 영역을 포함하는 포토마스크를 제시한다.
상기 위상 시프트 영역은 상기 마스크 기판의 노출되는 영역과 180° 위상 차를 가지는 영역일 수 있다.
상기 위상 시프트 영역은 상기 마스크 기판의 노출되는 영역을 식각하여 단 차에 의해 상기 위상차를 가지는 홈 형태로 형성한 영역일 수 있다.
상기 셀 패턴 및 상기 주변 패턴은 크로스폴(cross pole) 또는 쿼드로폴(quadru pole) 조명계를 포함하는 대칭성 조명계를 사용하는 노광 과정에 의해 웨이퍼 상으로 전사되는 것일 수 있다.
상기 보조 패턴은 상기 주변 패턴에 산란 바 형태로 배치된 것일 수 있다.
상기 셀 패턴은 하프톤(halftone)층을 포함하여 상기 마스크 기판과 함께 하프톤 위상 시프트 마스크 구조를 형성하는 것일 수 있다.
상기 제2주변 패턴은 상기 셀 패턴에 대해 수직한 방향으로 연장되는 것일 수 있다. 이때, 상기 제1주변 패턴은 상호 정렬된 하부의 하프톤(halftone)층 및 상부의 차광층을 포함하여 상기 마스크 기판 및 상기 위상 시프트 영역과 함께 변형된 위상 시프트 마스크(modified PSM) 구조를 형성되고, 상기 제2주변 패턴은 상호 정렬된 하부의 하프톤(halftone)층 및 상부의 차광층을 포함하여 상기 마스크 기판과 함께 바이너리 마스크(binary mask) 구조를 형성하는 것일 수 있다.
상기 셀 패턴 및 상기 제1, 제2 주변 패턴은 다이폴 조명계를 포함하는 비대칭성 조명계를 사용하는 노광 과정에 의해 웨이퍼 상으로 전사되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점은, 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 투명한 마스크 기판 상에 하프톤층 및 차광층을 순차적으로 형성하는 단계, 상기 차광층 및 하프톤층을 순차적으로 선택적 식각하여 상기 셀 영역 상에 셀 패턴들 및, 상기 주변 영역 상에 주변 패턴들 및 상기 주변 패턴 주위에 보조 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 주변 패턴과 상기 보조 패턴 사이의 상기 마스크 기판 부분을 선택적으로 식 각하여 광 상쇄 간섭을 일으키게 유도하는 위상 시프트 영역을 홈 형태로 형성하는 단계를 포함하는 포토마스크 제조 방법을 제시한다.
상기 위상 시프트 영역은 상기 마스크 기판 표면과 180° 위상 차를 가지는 깊이의 상기 홈을 포함하여 형성될 수 있다.
상기 주변 패턴은 상기 셀 패턴에 대등한 방향으로 연장되게 형성되고, 상기 주변 영역 상에 상기 셀 패턴에 대해 수직한 방향으로 연장되는 제2주변 패턴이 상기 차광층 및 상기 하프톤층의 선택적 식각에 의해서 더 형성될 수 있다.
상기 셀 패턴을 형성하는 식각 단계 이후에, 상기 셀 영역을 선택적으로 노출하는 제1포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 및 노출된 상기 셀 패턴의 상기 차광층 부분을 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 위상 시프트 영역을 형성하는 단계는, 상기 주변 패턴들을 포함하는 영역을 선택적으로 노출하는 제2포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 제2포토레지스트 패턴에 의해 노출된 상기 마스크 기판 부분을 상기 주변 패턴의 차광층 부분에 대해 자기정렬하게 선택적으로 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 주변 영역에서의 초점 심도(DOF) 마진의 개선을 구현할 수 있는 포토마스크 및 제조 방법을 제시할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해 석되는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서는, 포토마스크의 기판 상에 형성되는 주변 영역 주된 패턴(main pattern), 즉, 주변 패턴의 주위에 산란 바(scattering bar)와 같은 보조 패턴(또는 보조 형상(assist feature))을 도입하고, 주된 패턴과 보조 패턴 사이의 마스크 기판 부분에 바람직하게 상쇄 광 간섭을 유도할 수 있는 180°위상 시프트 영역(phase shift region)을 도입하여, 주변 영역에서의 초점 심도(DOF) 개선을 구현한다.
이때, 주변 영역의 주 패턴은 셀 영역의 주된 패턴, 즉, 셀 패턴이 연장되는 방향과 바람직하게 대등한 방향으로 연장되는 라인(line) 패턴일 때, 위상 시프트 영역의 도입에 따른 DOF 개선 효과는 보다 유효하게 구현될 수 있다. 이러한 포토마스크가 다이폴 조명계와 같이 비대칭성 조명계를 사용하는 노광 과정에 도입될 때, 주변 영역에 대한 DOF 개선 효과는 보다 유효하게 구현될 수 있다. 이에 비해, 크로스 폴(cross pole)이나 쿼드로 폴(quadru pole)과 같은 대칭성 조명계에 적용될 경우, 위상 시프트 영역은 주변 패턴의 방향에 무관하게 모든 주변 패턴들의 주위에 도입되어, DOF 개선 효과를 구현할 수 있다.
이때, 위상 시프트 영역은 마스크 기판을 일정 깊이, 예컨대, 기판 표면에 대해 180° 위상차를 유도할 수 있는 깊이로 식각된 영역으로 구현될 수 있다. 이러한 경우, 위상 시프트 영역은 투명한 석영 마스크 기판과 마찬가지로 광 투과율이 실질적으로 100%인 것으로 이해될 수 있다.
또한, 이러한 DOF 개선 효과는, 셀 패턴이 하프톤층(half tone layer)으로 형성되어 하프톤 위상 시프트 마스크(PSM: Phase Shift Mask) 형태로 구현되고, 셀 패턴과 대등한 방향의 주변 패턴은 위상 시프트 영역을 가지는 변형된 PSM 형태로 구현되고, 셀 패턴과 반대 방향, 예컨대 수직한 방향의 주변 패턴은 바이너리 마스크(binary mask) 형태로 구현될 때, 보다 유효하게 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 셀 패턴의 레이아웃을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 주변 패턴의 원본 레이아웃(original layout)을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크의 주변 패턴에 도입된 보조 패턴의 레이아웃을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 의한 포토마스크 제조 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.
본 발명의 실시예에서 셀 패턴은, 웨이퍼의 셀 영역에서 대략 66㎚ 선폭을 목표로 형성되는 게이트 라인 패턴을 위한 포토마스크 상의 셀 영역 상에 형성되는 제1주된 패턴(main pattern)을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 또한, 주변 패턴은 웨이퍼의 주변 영역에서, 셀 게이트 라인이 대략 66㎚ 선폭을 목표로 형성될 때, 함께 패터닝되어 형성되는 주변 회로의 트랜지스터의 게이트 라인 패턴, 예컨대, 대략 110㎚ 정도 선폭을 목표로 하는 주변 게이트 라인 패턴을 위한 포토마스크 상의 주변 영역 상에 형성되는 제2주된 패턴(main pattern)을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 보조 패턴은 산란 효과를 등을 유도하는 산란 바 등과 같은 보조 형상을 의미하는 것으로 해석될 수 있다. 그리고, 위상 시프트 영역은 이웃하는 영 역과 광 위상차를 가져 광 간섭을 유도하도록 설정된 영역으로 이해될 수 있다.
도 1 내지 도 3과 함께 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크는, 석영 기판과 같은 투명한 마스크 기판(500), 및 셀 패턴(100)들, 주변 패턴들(200), 보조 패턴(300)들 및 위상 시프트(shift) 영역(400)을 포함하여 구성될 수 있다.
셀 패턴(100)은 투명한 기판(500)의 셀 영역, 즉, 웨이퍼 상의 셀 영역에 대응되는 영역 상에 하프톤(halftone)층을 포함하여 형성될 수 있다. 이때, 셀 패턴(100)은 웨이퍼 상에 대략 66㎚ 선폭의 셀 게이트 라인을 위해 도 1에 제시된 바와 같은 레이아웃으로 설정될 수 있다.
주변 패턴(200)은 셀 패턴(100)과 대등한 방향으로 연장되게 형성된 제1주변 패턴(210)들 및 셀 패턴(100)과 다른 방향, 예컨대, 수직한 방향으로 연장된 제2주변 패턴(230)들을 포함할 수 있다. 이러한 주변 패턴(200)은 웨이퍼 상의 주변 영역에 대응되는 마스크 기판(500) 상의 주변 영역에 형성되는 데, 웨이퍼 상에 대략 110㎚ 정도의 주변 게이트 라인을 위해 도 2에 제시된 바와 같은 레이아웃으로 설정될 수 있다.
제1 및 제2주변 패턴(210, 230) 주위에 이격되어 각각 형성된 제1 및 제2보조 패턴(310, 330)은 산란 바(scattering bar) 형태로 주변 패턴(210, 230)들의 연장 방향으로 연장되는 바 형태로 형성될 수 있다. 이러한 보조 패턴(300)은 노광 광의 산란을 유도하여 해상력 증가 또는/ 및 DOF 개선 등을 구현하기 위해 도입된다. 따라서, 바 형태 외에 점선 또는 격자 등의 형태로 도입될 수도 있다.
제1주변 패턴(210)과 이웃하는 제1보조 패턴(310) 사이에 형성되어 마스크 기판(500)의 노출되는 영역과 광 상쇄 간섭을 일으키게 유도하는 위상 시프트 영역(400)은, 마스크 기판(500)의 선택적 식각에 의해 홈 형태로 형성되며, 광 투과 거리 차이, 즉, 마스크 기판(500)의 두께 차이에 의해 광 위상차를 유도하는 영역으로 이해될 수 있다. 이때, 홈의 깊이는 대략 180° 위상차가 구현되는 깊이로 형성될 수 있다.
이와 같은 포토마스크는, 셀 패턴(100)이 하프톤층(610)을 포함하여 마스크 기판(500)과 함께 하프톤 위상 시프트 마스크(halftone PSM) 구조를 형성한 부분과, 제1주변 패턴(210)이 하프톤층(610) 및 상부의 차광층(630)을 포함하여 마스크 기판(500) 및 위상 시프트 영역(400)과 함께 변형된 위상 시프트 마스크(modified PSM) 구조를 형성한 부분과, 제2주변 패턴(230)이 상호 정렬된 하부의 하프톤층(610) 및 상부의 차광층(630)을 포함하여 마스크 기판(500) 및 위상 시프트 영역(400)과 함께 바이너리 위상 시프트 마스크(binary PSM) 구조를 형성한 부분을 포함한다.
이때, 제1주변 패턴(210)과 제1보조 패턴(230) 사이의 위상 시프트 영역(400)은, 다이폴 조명계와 같은 비대칭성 변형 조명계가 노광 과정에 사용될 때, 주변 영역에서의 DOF 마진을 개선하는 효과를 구현할 수 있다. 이는 위상 시프트 영역(400)과 제1보조 패턴(230) 및 정상적인 마스크 기판(500)의 상호 광 간섭 작용에 의해서, 제1주변 패턴(210)을 웨이퍼 상으로 보다 정교한 영상으로 전사할 수 있다는 것을 의미한다. 이에 따라, 노광 과정에서의 셀 영역 및 주변 영역에 걸친 DOF 공정 마진의 개선을 구현할 수 있다.
다이폴 조명계의 경우 다이폴 방향에 따라 해상력 정도가 달라지며, 셀 영역의 셀 패턴(100)을 보다 높은 해상도로 웨이퍼 상으로 전사하게 노광 조건이 설정되게 된다. 이러한 경우, 셀 패턴(100)과 대등한 방향으로 연장되는 제1주변 패턴(210)은, 셀 패턴(100)에 비해 선폭이 상대적으로 매우 큰 패턴이므로, 이러한 노광 조명계 조건에 적합하지 않아 전체 노광 과정의 DOF 마진이 상대적으로 협소하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 제1주변 패턴(210)의 주위에 제1보조 패턴(310) 뿐만 아니라 바람직하게 180°위상차의 위상 시프트 영역(400)을 도입함으로써, 이러한 DOF 마진 확보가 가능하게 한다.
한편, 크로스폴(cross pole)이나 쿼드로 폴(quadru pole)과 같은 대칭성 변형 조명계를 이용할 경우, 제1주변 패턴(310)의 주위뿐만 아니라 제2주변 패턴(330)의 주변에도 마찬가지로 위상 시프트 영역이 도입되어 제2주변 패턴(330)에 대한 DOF 마진 개선을 구현할 수 있다.
실제 132㎚ 셀 피치 및 66㎚ 게이트 라인, 주변 영역의 선폭 목표를 100㎚(식각 바이어스를 고려하여 110㎚로 설정될 수 있다)으로 고려할 때, 0.93NA D(Dipole)90Y 9272 σ의 조명계 조건을 이용하고, 셀 패턴이 연장되는 셀 방향으로 보조 패턴을 삽입한 경우, 실제 웨이퍼 상의 패턴에 대해 평가할 때, 수평 방향인 셀 패턴에 대한 DOF는 0.2㎛ 크게 평가되고, 노출 허용도(EL: Exposure Latitude)는 15(%) 보다 크게 평가된다. 이에 비해 주변 영역의 주변 패턴들 중 수평 방향의 주변 패턴에 대한 DOF는 0.04㎛ 정도에 불과하게 평가되고, 노출 허용도는 대략 11% 정도 얻어지며, 셀 패턴의 연장 방향에 대해서 수직한 수직 방향의 주변 패턴에 대해서는 0.15㎛의 DOF 및 13(%)의 노출 허용도가 평가되고 있다.
이에 관련하여, 실사(simulation) 결과는 수평 방향의 셀 패턴에 대해서 DOF는 0.2㎛ 크게 평가되고, EL은 15(%) 보다 크게 평가된다. 이에 비해 수평 방향의 주변 패턴에 대한 DOF는 0.05㎛ 정도에 불과하게 평가되고, EL은 대략 13.5% 정도 얻어지며, 수직 방향의 주변 패턴에 대해서는 0.13㎛의 DOF 및 12.8(%)의 노출 허용도가 평가되고 있다.
이러한 비교를 위한 참조 경우에 비해 본 발명의 실시예에 따르는 포토마스크를 이용하는 경우, 동일한 노광 조명계 조건에서, 수평 방향의 셀 패턴에 대한 DOF는 0.2㎛ 보다 크고 EL은 15% 보다 큰 실사 결과를 얻을 수 있다. 또한, 수직 방향의 주변 패턴에 대해서는 0.13㎛의 DOF 및 12.8%의 EL 실사 결과를 얻을 수 있고, 수평 방향의 주변 패턴에 대해서는 0.13㎛의 DOF 및 11.8%의 EL 실사 결과를 얻을 수 있다.
이러한 실사 결과들을 비교하면, 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크 구조를 이용하여 포토리소그래피 과정의 노광을 수행할 경우, 주변 영역에 대한 DOF 마진을 효과적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 셀 영역에서의 공정 마진의 감소를 배제하며 주변 영역에서의 공정 마진의 증가를 구현할 수 있다. 이에 따라, 셀 영역뿐만 아니라 주변 영역에서의 트랜지스터 소자의 게이트 라인과 같은 패턴의 선폭 균일도(uniformity)를 효과적으로 개선하여 소자 특성 향상을 구현할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크 구조는 도 4 내지 도 9에 제 시된 바와 같은 공정에 따라 형성될 수 있다. 도 4 내지 도 9의 단면도들은 도 1 내지 도 3의 A-A', B-B' 및 C-C'의 절단선을 따르는 단면들을 제시한 것으로 이해될 수 있다. 이때, A-A' 단면은 셀 영역을 나타내는 단면이고, B-B' 및 C-C'의 단면은 주변 영역을 나타내는 단면으로 이해될 수 있다.
도 4를 참조하면, 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 투명한 마스크 기판(500) 상에 바람직하게 몰리브데늄(Mo)층과 같이 광투과율을 변화시키는 하프톤층(610) 및 크롬(Cr)층과 같은 차광층(640)을 순차적으로 증착 등으로 형성한다. 이후에, 차광층(630) 및 하프톤층(610)을 순차적으로 선택적 식각하여 셀 영역 상에 셀 패턴(101)들 및, 주변 영역 상에 주변 패턴(200: 210, 230)들 및 주변 패턴 주위에 보조 패턴(300: 310, 330)을 패터닝한다.
도 5를 참조하면, 셀 영역(A-A')을 선택적으로 노출하는 제1포토레지스트 패턴(710)을 형성한다. 이후에, 도 6에 제시된 바와 같이, 셀 패턴(도 5의 101)의 차광층(630) 부분을 선택적으로 제거하여 하프톤 PSM 구조를 이루는 셀 패턴(100)을 형성한다. 이후에, 제1포토레지스트 패턴(710)을 선택적으로 제거한다.
도 7을 참조하면, 제1주변 패턴(210)들을 포함하는 영역을 선택적으로 노출하는 제2포토레지스트 패턴(750)을 형성한다. 이후에, 도 8에 제시된 바와 같이, 제2포토레지스트 패턴(750)에 의해 노출된 마스크 기판(500) 부분(도 7의 401)을 제1주변 패턴(210)의 차광층(630) 부분에 대해 자기정렬(self-aligning)하게 선택적으로 식각하여, 홈 형태의 위상 시프트 영역(400)을 형성한다. 이후에, 제2포토레지스트 패턴(750)을 선택적으로 제거하여 포토마스크 구조를 구현한다.
상술한 본 발명에 따르면, 반도체 포토리소그래피 제조 공정에서 주변 영역에 형성되는 패턴에 대한 초점 심도(DOF) 개선을 구현할 수 있다. 특히, 셀 영역에 형성되는 게이트 라인 연장 방향과 대등한 방향으로 연장되는 주변 영역의 패턴에 대한 다이폴 조명계와 같은 비대칭성 변형 조명계에서의 DOF 마진을 보다 크게 확보할 수 있다. 따라서, 셀 영역에서의 공정 마진의 감소를 배제하며 주변 영역에서의 공정 마진의 증가를 구현할 수 있으며, 주변 영역에서의 트랜지스터 소자의 게이트 라인과 같은 패턴의 선폭 균일도를 효과적으로 개선하여 소자 특성 향상을 구현할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
Claims (17)
- 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 투명한 마스크 기판;상기 투명한 기판의 셀 영역 상에 형성된 셀 패턴들 및 상기 주변 영역 상의 주변 패턴들;상기 주변 패턴 주위에 상기 주변 패턴에 이격되어 형성된 보조 패턴; 및상기 주변 패턴과 상기 보조 패턴 사이에 형성되어 상기 마스크 기판의 노출되는 영역과 광 상쇄 간섭을 일으키게 유도하는 위상 시프트(shift) 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 위상 시프트 영역은 상기 마스크 기판의 노출되는 영역과 180° 위상차를 가지는 영역인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제2항에 있어서,상기 위상 시프트 영역은 상기 마스크 기판의 노출되는 영역을 식각하여 단차에 의해 상기 위상차를 가지는 홈 형태로 형성한 영역인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 셀 패턴은 하프톤(halftone)층을 포함하여 상기 마스크 기판과 함께 하프톤 위상 시프트 마스크 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 주변 패턴은 상호 정렬된 하부의 하프톤(halftone)층 및 상부의 차광층을 포함하여 상기 마스크 기판 및 상기 위상 시프트 영역과 함께 변형된 위상 시프트 마스크(modified PSM) 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 셀 패턴 및 상기 주변 패턴은 크로스폴(cross pole) 또는 쿼드로폴(quadru pole) 조명계를 포함하는 대칭성 조명계를 사용하는 노광 과정에 의해 웨이퍼 상으로 전사되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제1항에 있어서,상기 보조 패턴은 상기 주변 패턴에 산란 바 형태로 배치된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 투명한 마스크 기판;상기 투명한 기판의 셀 영역 상에 형성된 셀 패턴들;상기 투명한 기판의 주변 영역 상에 상기 셀 패턴과 대등한 방향으로 연장되 게 형성된 제1주변 패턴들 및 상기 셀 패턴에 대해 수직한 방향으로 연장된 제2주변 패턴들;상기 제1 및 제2주변 패턴 주위에 이격되어 각각 형성된 제1 및 제2보조 패턴; 및상기 제1주변 패턴과 이웃하는 상기 제1보조 패턴 사이에 형성되어 상기 마스크 기판의 노출되는 영역과 광 상쇄 간섭을 일으키게 유도하는 위상 시프트 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제8항에 있어서,상기 위상 시프트 영역은 상기 마스크 기판의 노출되는 영역과 180° 위상차를 가지는 영역인 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제8항에 있어서,상기 제1주변 패턴은 상호 정렬된 하부의 하프톤(halftone)층 및 상부의 차광층을 포함하여 상기 마스크 기판 및 상기 위상 시프트 영역과 함께 변형된 위상 시프트 마스크(modified PSM) 구조를 형성되고,상기 제2주변 패턴은 상호 정렬된 하부의 하프톤(halftone)층 및 상부의 차광층을 포함하여 상기 마스크 기판과 함께 바이너리 마스크(binary mask) 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 제8항에 있어서,상기 셀 패턴 및 상기 제1, 제2 주변 패턴은 다이폴 조명계를 포함하는 비대칭성 조명계를 사용하는 노광 과정에 의해 웨이퍼 상으로 전사되는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
- 셀 영역 및 주변 영역을 포함하는 투명한 마스크 기판 상에 하프톤층 및 차광층을 순차적으로 형성하는 단계;상기 차광층 및 하프톤층을 순차적으로 선택적 식각하여 상기 셀 영역 상에 셀 패턴들 및, 상기 주변 영역 상에 주변 패턴들 및 상기 주변 패턴 주위에 보조 패턴을 형성하는 단계; 및상기 주변 패턴과 상기 보조 패턴 사이의 상기 마스크 기판 부분을 선택적으로 식각하여 광 상쇄 간섭을 일으키게 유도하는 위상 시프트 영역을 홈 형태로 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 위상 시프트 영역은 상기 마스크 기판 표면과 180° 위상차를 가지는 깊이의 상기 홈을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 주변 패턴은 상기 셀 패턴에 대등한 방향으로 연장되게 형성되고,상기 주변 영역 상에 상기 셀 패턴에 대해 수직한 방향으로 연장되는 제2주변 패턴이 상기 차광층 및 상기 하프톤층의 선택적 식각에 의해서 더 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 보조 패턴은 상기 주변 패턴 및 제2주변 패턴 각각과 대등한 방향으로 연장되는 산란 바 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 셀 패턴을 형성하는 식각 단계 이후에상기 셀 영역을 선택적으로 노출하는 제1포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및노출된 상기 셀 패턴의 상기 차광층 부분을 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 위상 시프트 영역을 형성하는 단계는상기 주변 패턴들을 포함하는 영역을 선택적으로 노출하는 제2포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및상기 제2포토레지스트 패턴에 의해 노출된 상기 마스크 기판 부분을 상기 주 변 패턴의 차광층 부분에 대해 자기정렬하게 선택적으로 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 제조 방법.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100920226B1 (ko) * | 2007-12-27 | 2009-10-05 | 주식회사 동부하이텍 | 반도체 소자 제조를 위한 마스크 제작방법 |
| US8241820B2 (en) | 2009-01-15 | 2012-08-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Photomask used in fabrication of semiconductor device |
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2006
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