KR100294646B1

KR100294646B1 - 위상반전 마스크

Info

Publication number: KR100294646B1
Application number: KR1019980025223A
Authority: KR
Inventors: 신용철
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2001-08-07
Also published as: KR20000003916A

Abstract

본 발명은 미세 패턴 형성을 위한 크롬 패턴이 없는 위상반전 마스크에 관한 것으로, 투명기판, 상기 투명기판 상에 제1 방향으로, 그 길이는 제1 길이, 제2 길이 및 상기 제2 길이의 세 영역을 한조로하여 반복되면서 이웃하는 투광영역 및 위상반전영역, 상기 투명기판 상에 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 이웃하여 반복되며 그 길이가 상기 제1 길이로 동일한 투광영역 및 위상반전 영역으로 이루어진다. 이에 의해, 패턴 주기가 다른 미세 패턴을 보다 정확하게 형성할 수 있다.

Description

위상반전 마스크

본 발명은 미세 패턴 형성을 위한 마스크 제조 분야에 관한 것으로, 크롬 패턴이 없는 위상반전 마스크에 관한 것이다.

이웃하는 두 광간의 위상차를 180°로 유지하여 빛의 상쇄간섭 효과를 이용하는 위상반전 마스크는 결상계의 해상력을 증가시키지만 실제 프로세스에 적용하기에는 여러 가지 문제점들을 안고 있다. 구현하고자 하는 패턴이 단순 반복적이어야 하고, 패턴이 반복적이라 할지라도 x방향과 y방향으로 반복주기가 동일하여야 한다는 제한이 있다.

도1은 x방향으로 0.64㎛, y방향으로 0.32㎛의 길이를 단위 셀로 이루어지는 소자에 형성하고자 하는 콘택홀 레이아웃이고, 도2는 도1의 콘택홀을 웨이퍼 상에 구현하기 위해 제조된 위상반전 마스크의 평면도이며, 도3은 도2의 A-A 선을 따른 단면도로서, 도면부호 10은 투명기판, 11은 크롬패턴, 12는 위상반전막 패턴을 각각 나타낸다.

표1은 248nm의 파장을 갖는 광원으로 렌즈의 구경수가 0.60, 광간섭도가 0.3인 조건에서 도2의 위상반전 마스크를 사용하였을 때 웨이퍼 상에 전사되는 빛의 세기 분포를 모의 실험한 결과를 나타낸 것이고, 도4는 표1의 결과에 따른 그래프로서, 도2의 나타낸 마스크 중심을 원점으로하여 x방향 및 y방향 각각의 지점에서 빛의 세기를 나타낸 것이다.

중심으로부터의 거리(㎛)	x 방향의 빛의 세기	y 방향의 빛의 세기
0	0.55	0.55
0.02	0.541	0.53
0.04	0.513	0.471
0.06	0.469	0.383
0.08	0.414	0.28
0.10	0.351	0.176
0.12	0.286	0.089
0.14	0.223	0.031
0.16	0.166	0.011
0.18	0.117	0.032
0.20	0,079	0.091
0.22	0.051	0.179
0.24	0.032	0.282
0.26	0.021	0.384
0.28	0.015	0.469
0.30	0.013	0.524
0.32	0.012	0.542
0.34	0.013	0.519
0.36	0.016	0.46
0.38	0.022	0.373
0.40	0.033	0.272

표1 및 도4에서 보는 바와 같이 y방향으로 0.08 ㎛의 위치에서 빛의 세기가 0.28로서 가로방향으로 0.12 ㎛에서의 0.286과 비슷한 값을 갖는다. 이는 콘택홀의 y방향 크기가 0.16㎛일 때 x방향 크기는 0.24㎛가됨을 의미한다.

따라서, 도1과 같이 x방향과 y방향의 반복 주기가 서로 다른 콘택홀을 위상반전 마스크를 사용하여 형성할 경우에는, 그 반복 주기가 긴 방향(x방향)으로 패턴이 늘어나는 문제점이 발생한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 x 방향과 y 방향으로 각각 다른 패턴 주기를 갖는 패턴을 보다 정확하게 형성할 수 있는 위상반전 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 가로 방향과 세로방향으로 각각 다른 주기를 갖는 콘택홀 레이 아웃

도2는 종래의 위상반전 마스크 평면도

도3은 도2의 A-A 선을 따른 단면도

도4는 종래의 위상반전 마스크를 사용할 때의 가로 방향과 세로 방향의 각 지점별 빛의 세기를 나타내는 그래프

도5 본 발명의 일실시예에 따른 위상반전 마스크

도6은 도5의 A-A 선을 따른 단면도

도7은 본 발명의 일실시예에 따른 위상반전 마스크를 사용할 때의 가로 방향과 세로 방향의 각 지점별 빛의 세기를 나타내는 그래프

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20: 투명기판 21: 제1 크기의 위상반전막 패턴

22: 제2 크기의 위상반전막 패턴 23: 제1 크기의 투광영역

24: 제2 크기의 투광영역 25: 형성하고자 하는 패턴

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 투명기판; 상기 투명기판 상에 제1 방향으로, 그 길이는 제1 길이, 제2 길이 및 상기 제1 길이의 세 영역을 한조로하여 반복되면서 이웃하는 투광영역 및 위상반전영역; 및 상기 투명기판 상에 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 이웃하여 반복되며 그 길이가 상기 제1 길이로 동일한 투광영역 및 위상반전 영역으로 이루어지는 위상반전 마스크를 제공한다.

패턴 주기가 다른 패턴을 형성할 경우 패턴 주기가 큰 방향으로 패턴이 크게 형성되는 문제점은 패턴 주기가 큰 방향으로는 상쇄간섭 효과가 적게 일어나기 때문이다.

크롬 패턴이 없는 위상반전 마스크는 마스크의 전 영역을 빛이 투과하는 마스크로서 이웃하는 두 광간의 위상차에 의한 상쇄간섭의 효과로, 위상이 서로 반대인 두 영역의 경계 지역에 패턴이 형성되는 마스크이다.

도5는 본 발명의 일실시예에 따른 크롬 패턴이 없는 위상반전 마스크이고, 도6은 도5의 A-A선을 따른 단면도로서, 도면부호 20은 투명기판, 21은 제1 크기의 위상반전막 패턴, 22는 제2 크기의 위상반전막 패턴, 23은 제1 크기의 투광영역, 24는 제2 크기의 투광영역, 25는 형성하고자 하는 패턴을 각각 나타낸다.

도5에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 크롬 패턴이 없는 위상반전마스크는 투명기판(20) 상의 x 방향으로 0.16 ㎛, 0.32 ㎛, 0.16 ㎛ 크기로 길이가 반복되고, y 방향으로 0.32 ㎛ 크기로 길이를 가지며 이웃하여 반복되는 투광영역과 위상반전영역으로 이루어진다. 투광영역과 위상반전영역이 반복되어, 위상이 0인 부분에서 패턴이 형성된다.

표2는 표1의 결과를 나오게 한 모의실험과 같은 조건에서 도5와 같은 마스크를 사용할 경우 얻은 모의 실험결과이고, 도7은 표2의 결과를 그래프로 나타낸 것이다.

중심으로부터의 거리(㎛)	가로	세로
0	0.914	0.914
0.02	0.894	0.881
0.04	0.835	0.788
0.06	0.743	0.647
0.08	0.628	0.482
0.10	0.501	0.316
0.12	0.374	0.176
0.14	0.258	0.083
0.16	0.161	0.051
0.18	0.089	0.083
0.20	0.045	0.176
0.22	0.025	0.315
0.24	0.027	0.478
0.26	0.042	0.64
0.28	0.064	0.777
0.30	0.085	0.869
0.32	0.098	0.902
0.34	0.1	0.87
0.36	0.091	0.78
0.38	0.072	0.646
0.40	0.049	0.486

도4와 도7의 그래프를 통하여 x방향과 y방향의 패턴 형성 광도 차이가 본 발명의 일실시예에 따른 위상반전마스크를 사용함으로써 많이 줄어들었음을 알 수 있다. 표2에서 보듯이 y방향으로 0.08 ㎛에서 패턴형성광도가 0.482로 x방향으로 0.1 ㎛에서의 0.501과 비슷하다. 이는 콘택홀의 크기가 y방향으로 0.16 ㎛일 때 x방향으로 0.20 ㎛가 됨을 의미한다. x방향과 y방향의 차이가 0.04㎛로 기존의 위상반전 마스크를 사용하였을 때보다 패턴 왜곡 현상이 0.04㎛ 정도가 개선되었다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

본 발명은 크롬 패턴 없이 위상반전 마스크를 사용함으로써 기존의 위상반전 마스크가 가지는 패턴의 왜곡현상을 개선하여 최종적으로 구현하고자 하는 패턴에 좀 더 가까운 패턴을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 위상반전 마스크를 위상반전막 패턴만으로 구성되어 위상반전 패턴만으로 구성되어 있어서 다른 위상반전 마스크에 비하여 구조, 검사, 수정이 간단한 구조를 가지고 있다.

Claims

위상반전 마스크에 있어서,

투명기판;

상기 투명기판 상에 제1 방향으로, 그 길이는 제1 길이, 제2 길이 및 상기 제2 길이의 세 영역을 한조로하여 반복되면서 이웃하는 투광영역 및 위상반전영역; 및

상기 투명기판 상에 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 이웃하여 반복되며 그 길이가 상기 제1 길이로 동일한 투광영역 및 위상반전 영역으로 이루어지는 위상반전 마스크.
제 1 항에 있어서,

상기 제1 길이는 상기 제2 길이의 두배인 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제1 방향의 제1 길이 및 제2 방향의 제1 길이가 이루는 영역의 중심부가 패턴이 형성 영역에 대응하는 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제1 길이는 실질적으로 0.32 ㎛ 이고,

상기 제2 길이는 실질적으로 0.16 ㎛인 것을 특징으로 하는 위상반전 마스크.