KR0159017B1 - Phase shift mask - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소자분리패턴용 위상반전마스크에 관한 것으로, Z자형 셀의 소자분리 패턴용 PSM에서 0°의 위상을 갖는 석영기판과 180°의 위상을 갖는 위상반전막 패턴이 만나는 경계 지역에서는 빛의 상쇄간섭에 의하여 빛이 투과하는 광량이 극히 적은 것을 이용하여 Z자형 위상반전막 패턴을 연속되게 형성하되, 광투과영역과 합동의 형상으로서 각각 번갈아가며 렬들로 1/2 피치 만큼 좌우로 어긋나게 배치하였으므로, 소자의 고집적화에 따른 분해능의 한계를 극복하여 소자의 고집적화에 유리하고, 공정마진이 증가되어 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a phase inversion mask for device isolation patterns, wherein at the boundary region where a quartz substrate having a phase of 0 ° and a phase inversion film pattern having a phase of 180 ° meet in a PSM for device isolation pattern of a Z-shaped cell, Since the Z-shaped phase inversion film pattern is continuously formed by using a very small amount of light transmitted through the offset interference, the light transmissive area and the congruent shape are alternately arranged left and right by 1/2 pitch in rows. In addition, by overcoming the limitation of the resolution due to the high integration of the device, it is advantageous to the high integration of the device, and the process margin is increased to improve the process yield and the reliability of the device operation.
Description
제1도는 종래의 실시예에 따른 소자분리패턴용 위상반전마스크의 평면도.1 is a plan view of a phase inversion mask for a device isolation pattern according to a conventional embodiment.
제2도는 본 발명이 제1실시예에 따른 소자분리패턴용 위상반전마스크의 평면도.2 is a plan view of a phase inversion mask for an isolation pattern according to a first embodiment of the present invention.
제3도는 제2도의 소자분리패턴용 위상반전마스크를 사용한 빛의 강도의 위치에 따른 그래프.3 is a graph according to the position of the light intensity using the phase inversion mask for the device isolation pattern of FIG.
제4도는 본 발명이 제2실시예에 따른 소자분리패턴용 위상반전마스크의 평면도.4 is a plan view of a phase inversion mask for an isolation pattern according to a second embodiment of the present invention.
제5도는 본 발명의 제3실시예에 따른 소자분리패턴용 위상반전마스크의 평면도.5 is a plan view of a phase inversion mask for an isolation pattern according to a third embodiment of the present invention.
제6도는 본 발명의 제4실시예에 따른 소자분리패턴용 위상반전마스크의 평면도.6 is a plan view of a phase inversion mask for an isolation pattern according to a fourth embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 투명기판 2 : 광차단막 패턴1: transparent substrate 2: light blocking film pattern
3 : 위상반전층패턴 5 : 광투과영역3: phase inversion layer pattern 5: light transmission area
10 : 노광마스크 20,30,40,50 : 위상반전 마스크10: exposure mask 20, 30, 40, 50: phase inversion mask
Ⅰ : 패턴의 중간부분 Ⅱ : 패턴의 경계부분Ⅰ: middle part of pattern Ⅱ: boundary part of pattern
본 발명은 반도체제조 공정중 리소그라피(lithography) 공정에 사용되는 소자분리 패턴용 위상반전 마스크(phase shift mask; 이하 PSM이라 칭함)에 관한 것으로서, 특히 Z-자 활성영역(active area)을 갖는 Z-자형 셀에의 소자분리 영역을 정의하기 위한 노광 공정에 사용되는 위상반전 마스크에서 위상반전영역과 광투과영역을 대칭형으로 형성하여 소자의 고집적화에 유리하고 공정여유도가 증가되어 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 소자분리 패턴용 PSM에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a phase shift mask (hereinafter referred to as a PSM) for device isolation patterns used in a lithography process in a semiconductor manufacturing process. In particular, the present invention relates to a Z- having a Z-shaped active area. In the phase inversion mask used in the exposure process to define the device isolation region in the self-shaped cell, the phase inversion region and the light transmission region are formed symmetrically, which is advantageous for the high integration of the device and the process margin is increased to increase the process yield and device operation. The present invention relates to a PSM for device isolation pattern capable of improving reliability.
종래에는 노광 공정시 사용되는 노광마스크(photo mask)로서 투명한 석영기판상에 광차단막 패턴으로서 크롬패턴을 형성한 노광마스크를 사용하였는데, 집적도가 높아짐에 따라 크롬패턴이 형성된 마스크를 사용할 경우, 투과되는 광은 인접한 패턴간에 서로 동위상이므로 크롬패턴의 가장 자리부분에서 광의 강도가 높아져 패턴이 분리되지 않으므로 해상도가 저하되는 문제가 발생한다.Conventionally, an exposure mask in which a chromium pattern is formed as a light blocking film pattern on a transparent quartz substrate is used as an exposure mask used in an exposure process. Since the phases are in phase with each other between adjacent patterns, the intensity of light is increased at the edge of the chrome pattern so that the pattern is not separated, thereby causing a problem in that the resolution is reduced.
디램소자의 제조공정중 소자분리 산화막과 같은 소자분리 패턴을 형성하기 위하여 일반 노광 마스크를 사용하였다. 그러나, 디바이스가 고집적화될수록 분해능에 한계가 발생하여 패턴형성에 어려움이 발생하였다.A general exposure mask was used to form a device isolation pattern, such as a device isolation oxide film, in a DRAM manufacturing process. However, the higher the integration of the device, the more limited the resolution, and thus the difficulty in pattern formation.
제1도는 종래 기술에 따른 소자분리 패턴용 노광마스크의 평면도로서 Z자형 셀의 예이다.1 is an example of a Z-shaped cell as a plan view of an exposure mask for a device isolation pattern according to the prior art.
먼저, 투명재질, 예를들어 석영등으로된 투명기판(1)에서 반도체기판(도시되지 않음)의 Z자형 셀 영역과 대응되는 부분상에 Z자형상의 다수개의 광차단막 패턴(2)들이 크롬패턴으로 형성되어있으며, 상기 광차단막 패턴(2)들은 각렬별로 일정한 방향으로 형성되어 있는 노광마스크(10)이다.First, in the transparent substrate 1 made of a transparent material, for example, quartz, a plurality of Z-shaped light blocking film patterns 2 are formed on a portion corresponding to the Z-shaped cell region of a semiconductor substrate (not shown). The light blocking layer patterns 2 are exposure masks 10 formed in a predetermined direction for each column.
상기와 같은 종래 기술에 따른 소자분리 패턴용 노광 마스크를 사용하는 방법은 소자가 고집적화 되어감에 따라 패턴의 크기가 작아지면서 분해능의 한계 때문에 패턴 형성이 어려워진다. 즉, 소자분리 영역이 너무 크게 형성되어 후속 공정여유도를 감소시키거나, 활성영역이 너무 크게 형성되어 소자분리의 신뢰성이 떨어지고, 공정여유도가 감소되어 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.In the method of using the exposure mask for the device isolation pattern according to the prior art as described above, as the device is highly integrated, the size of the pattern becomes smaller and the pattern formation becomes difficult due to the limitation of resolution. That is, the device isolation region is formed too large to reduce the subsequent process margin, or the active region is formed too large to reduce the reliability of device isolation, and the process margin is reduced, resulting in poor process yield and device operation reliability. have.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은, 0°의 위상을 갖는 석영기판과 180°의 위상을 갖는 위상반전층이 만나는 경계 지역에서는 빛의 상쇄간섭에 의하여 빛이 투과하는 광량이 극히 적은 것을 이용하여 Z자형 활성영역을 갖는 반도체 소자에서 위상반전막 패턴을 연속되게 형성하되, 광투과영역과 광차단영역을 합동이 되도록 형성하여 소자의 분해능 한계치를 향상시켜 고집적화에 유리하고, 공정여유도가 증가되어 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 소자분리 패턴용 위상반전 마스크를 제공함에있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide light due to destructive interference of light in a boundary region where a quartz substrate having a phase of 0 ° and a phase inversion layer having a phase of 180 ° meet. The phase inversion film pattern is continuously formed in a semiconductor device having a Z-shaped active region by using a very small amount of light transmitted therethrough, but the light transmission region and the light blocking region are formed so as to be congruent to improve the resolution limit of the device for high integration. It is advantageous to provide a phase inversion mask for device isolation patterns that can increase the process margin and improve the process yield and device reliability.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 소자분리 패턴용 위상반전 마스크의 특징은, Z자형 활성영역을 갖는 Z자형 셀의 소자분리 패턴용 위상반전 마스크에 있어서, 투명기판에서 반도체기판의 소자분리 영역 및 소자분리영역과 대응되는 부분상에 연속되는 Z자 형상으로 렬들이 반복 형성되어 있으며, 광차단영역과 합동이 되는 형상으로 형성되어 있는 위상반전막 패턴을 구비함에 있다.In order to achieve the above object, a phase inversion mask for a device isolation pattern according to the present invention is characterized in that, in a phase inversion mask for device isolation patterns of a Z-shaped cell having a Z-shaped active region, a device of a semiconductor substrate in a transparent substrate The columns are repeatedly formed in a continuous Z shape on a portion corresponding to the isolation region and the device isolation region, and have a phase inversion film pattern formed in a shape that is congruent with the light blocking region.
본 발명의 다른 특징은, Z자형 활성영역을 갖는 Z자형 셀의 소자분리 패턴용 위상반전 마스크에 있어서, 투명기판에서 반도체기판의 소자분리 영역 및 활성영역과 대응되는 부분상에 연속되는 Z자 형상으로된 렬들이 반복 형성되어 있으며, 광차단영역과 합동이 되는 형상으로 형성되어 있는 위상반전막 패턴과, 상기 위상반전막 패턴과 광투과영역의 경계 부분에 형성되어있는 광차단막 패턴을 구비함에 있다.According to another aspect of the present invention, in a phase inversion mask for a device isolation pattern of a Z-shaped cell having a Z-shaped active region, a Z-shape continuous on a portion corresponding to an element isolation region and an active region of a semiconductor substrate in a transparent substrate And the light blocking layer pattern formed on the boundary between the phase inversion layer pattern and the light transmitting region. .
이하, 본 발명에 따른 소자분리 패턴용 위상반전 마스크에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a phase inversion mask for an isolation pattern according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명의 제1실시예에 따른 소자분리패턴용 PSM의 평면도로서, 크롬레스형 PSM의 예이다.2 is a plan view of a PSM for device isolation pattern according to a first embodiment of the present invention, and is an example of a chromeless PSM.
먼저, 투명재질, 예를들어 석영이나 유리등으로된 투명기판(11) Z자형상의 가로 방향으로 연속되는 위상반전막 패턴(3)들이 렬 방향으로 반복 형성되어 있으며, 그 렬의 전체적인 형상은 투명기판(1)을 그대로 노출시키는 광투과영역(5)간의 위치는 1/2피치가 서로 좌우로 이동되어있는 형상으로 형성되어 있는 소자분리 패턴용 PSM(20)이다.First, transparent substrates 11 made of a transparent material, such as quartz or glass, are sequentially formed in a horizontal direction with Z-shaped phase inversion film patterns 3 successively arranged in a row direction, and the overall shape of the row is transparent. The positions between the light transmission regions 5 exposing the substrate 1 as they are are the PSMs 20 for device isolation patterns formed in a shape in which 1/2 pitches are shifted from side to side.
상기 위상반전막 패턴(3)은 광의 위상을 전환시키는 물질, 예를들어 산화막, 질화막, 에스.오.지(spin on glass)등으로 형성하거나, 투명기판(1)을 소정의 깊이 만큼 식각하여 형성하며, 그 두께는 각 물질의 굴절율과 광원의 파장에 따라 결정된다.The phase inversion film pattern 3 may be formed of a material for switching the phase of light, for example, an oxide film, a nitride film, a spin on glass, or the like, or the transparent substrate 1 may be etched by a predetermined depth. The thickness is determined by the refractive index of each material and the wavelength of the light source.
상기의 소자분리 패턴용 PSM(20)은 광투과영역(5)에서 광 위상 전환이 0°이고, 위상반전막 패턴(3) 부분에서는 180°이므로 간섭현상에 의해 광투과영역(5)과 위상반전막 패턴(3)의 경계 부분에서의 광세기가 0에 가깝게 된다.In the PSM 20 for device isolation patterns, the optical phase shift is 0 ° in the light transmission region 5 and 180 ° in the phase inversion film pattern 3. The light intensity at the boundary of the inversion film pattern 3 is close to zero.
제2도의 소자분리 패턴용 PSM을 사용한 위치별 광세기 분포는 제3도에 도시되어있는 바와 같이, 각 패턴의 가운데 부분(Ⅰ)인 활성영역에서는 광세기가 1.4 이상의 광강도를 보이며, 경계 부분(Ⅱ)인 소자분리 영역에서는 0.2 정도의 광강도를 보인다.As shown in FIG. 3, the light intensity distribution by position using the PSM for device isolation pattern of FIG. 2 shows the light intensity of 1.4 or more in the active region, which is the center part (I) of each pattern, and the boundary portion. In the device isolation region (II), light intensity of about 0.2 is shown.
따라서 본발명자의 실험 결과에 따르면, 상기의 소자분리 패턴용 PSM(20)을 사용한 노광장비의 포커스를 변화시키며 패턴의 형상을 조사하면, 포커스 마진(depth of focus)가 1.6㎛ 이상으로 증가됨을 알수 있었다.Therefore, according to the experimental results of the present inventors, by changing the focus of the exposure equipment using the PSM 20 for the device isolation pattern and examining the shape of the pattern, it can be seen that the depth of focus increases to 1.6 μm or more. there was.
제4도는 본 발명의 제2실시예에 따른 소자분리패턴용 PSM의 평면도로서, 제2도의 PSM(20)에서 패턴 모서리 부분의 변형을 방지하기 위하여 각진 모서리부(6)를 형성한 예로서, 이 경우에도 역시 위상반전막 패턴(3)과 광투과영역(5)은 서로 합동의 형상으로서 1/2 피치 만큼 어긋나 있는 상태로 배치된 PSM(30)이다.FIG. 4 is a plan view of a PSM for device isolation pattern according to a second embodiment of the present invention. As an example in which angled edge portions 6 are formed to prevent deformation of pattern edge portions in PSM 20 of FIG. Also in this case, the phase inversion film pattern 3 and the light transmissive region 5 are the PSMs 30 arranged in a state where they are shifted by 1/2 pitch as a congruent shape.
제5도는 본발명의 제3실시예에 따른 소자분리 패턴용 PSM의 평면도로서, 제4도의 PSM(30)에서 각 패턴들간의 연결 부분을 더욱 각지게하여 위상반전 효과를 상승시킨 PSM(40)의 예이다.FIG. 5 is a plan view of a PSM for device isolation pattern according to a third embodiment of the present invention. In the PSM 30 of FIG. 4, the connection part between the patterns is further angled to increase the phase inversion effect. Is an example.
제6도는 본발명의 제4실시예에 따른 소자분리 패턴용 PSM의 평면도로서, 크롬레스 형이 아니라 얼터내이팅(alternating) 형으로서, 위상반전막 패턴(3)과 광투과영역(5)의 경계부분에 소정 폭의 광차단막 패턴(2)들이 크롬이나 Al등과 같은 반사율이 높은 물질의 패턴으로 형성되어 있는 경우의 PSM(50)의 예이다. 이때에도 0°의 위상을 갖는 광투과영역(5)과 180°의 위상을 갖는 위상반전막 패턴(3)의 모양과 크기는 합동으로서 1/2 피치만큼 좌우로 어긋나 있다.FIG. 6 is a plan view of a PSM for device isolation pattern according to a fourth embodiment of the present invention, which is not a chromeless type but an alternating type, wherein the phase shift film pattern 3 and the light transmissive region 5 It is an example of the PSM 50 in the case where the light shielding film patterns 2 having a predetermined width are formed in a boundary part with a pattern of a material having high reflectance such as chromium or Al. At this time, the shapes and sizes of the light transmissive region 5 having a phase of 0 ° and the phase inversion film pattern 3 having a phase of 180 ° are congruent and shifted left and right by 1/2 pitch.
상기 제4도 내지 제6도의 경우에도 제3도에 도시되어있는 바와 같은 광세기 분포를 얻을 수 있어 소자분리 영역과 활성영역간의 광 콘트라스트차가 증가된다.Also in the case of FIGS. 4 to 6, the light intensity distribution as shown in FIG. 3 can be obtained, thereby increasing the optical contrast difference between the device isolation region and the active region.
이상에서 설명한 바와 같이, 본발명에 따른 소자분리 패턴용 PSM은 광투과영역과 위상반전막 패턴이 만나는 경계지역에서의 투과하는 빛의 감량이 극히 적은 것을 이용하여 Z자형 셀의 소자분리 패턴용 PSM에서 Z자형 위상반전막 패턴을 연속되게 형성하되, 광투과영역과 합동의 형상으로서 각각 번갈아가며 렬들로 1/2 피치 만큼 좌우로 어긋나게 배치하였으므로, 소자의 고집적화에 따른 분해능의 한계를 극복하여 소자의 고집적화에 유리하고, 공정마진이 증가되어 공정수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the PSM for device isolation pattern according to the present invention uses the PSM for the device isolation pattern of the Z-shaped cell by using a very small amount of light transmitted through the boundary region where the light transmission region and the phase inversion film pattern meet. The Z-shaped phase inversion film pattern is formed in succession, but the light transmissive region and the congruent shape are alternately arranged in the columns by 1/2 pitch in alternating directions, thus overcoming the limitation of resolution due to the high integration It is advantageous for high integration, and the process margin is increased, thereby improving the process yield and the reliability of device operation.
Claims (7)
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