KR100349372B1 - 반도체 소자의 위상반전 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위상 반전층을 에지 부분을 갖도록 패터닝하지 않고도, 선폭이 상이한 라인 패턴 형성시 패턴의 에지 부분이 라운드되는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 위상 반전 마스크를 개시한다. 개시된 본 발명은, 석영 기판; 상기 석영 기판상에 등간격으로 형성되며, 선폭이 상대적으로 큰 돌출부를 포함하는 라인 형태의 불투명 패턴; 및 상기 크롬층 사이에 스트라이프 형태로 형성되는 위상 반전 패턴을 포함하며, 상기 위상 반전 패턴은 80 내지 95% 정도의 투과율을 갖는 물질인 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자의 위상 반전 마스크{PHASE SHIFT MASK IN SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 소자의 위상 반전 마스크에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광 콘트라스트를 개선하여, 포토레지스트 패턴의 모서리 부분에 발생되는 라운딩 현상을 제거할 수 있는 반도체 소자의 위상 반전 마스크에 관한 것이다.

위상 반전 마스크는 미세한 포토레지스트 패턴을 1막을 선택적으로 노광시키기 위한 일종의 레티클로서, 빛이 차단되는 부분과 빛이 투과되는 부분의 계면 부분에 발생되는 기생 이미지를 차단하여, 광 콘트라스트를 개선시킨다.

도 1a는 선폭이 다른 위상 반전 마스크를 나타낸 평면도이고, 도 1b는 도 1 a의 위상 반전 마스크로 포토레지스트 패턴을 형성한 평면도이다.

도 1a를 참조하여, 석영 기판(10) 상에 선폭이 서로 다른 라인 형태의 크롬 패턴(1)을 전자빔 리소그라피 방식으로 형성한다. 그후, 크롬 패턴(1)의 상부에 위상 반전층을 형성한다음, 크롬 패턴(1)의 가장자리 부분으로 부터 약 0.1 내지 0.5㎛ 정도 돌출되도록 위상 반전층을 전자빔 리소그라피 공정으로 패터닝하여, 위상 반전 패턴(2)을 형성한다.

그후, 크롬 패턴(1) 및 위상 반전 패턴(2)을 마스크로 이용하여, 반도체 기판(5) 상에 형성된 포토레지스트막을 노광 및 현상하여, 도 1b에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(3)을 형성한다.

그러나, 상기와 같이 위상 반전 패턴을 사용하여도, 미세한 부분 즉, 선폭이 변화되는 부분에서는 광간섭이 심하게 발생되어, 그 부분에서의 광 인텐서티가 상대적으로 감소된다.

즉, 도 2는 도 1a의 x1-x2선으로 절단한 부분에서의 광 인텐서티와, y1-y2 선으로 절단한 부분에서의 광 인텐서티를 나타낸 그래프로서, 도 2에 의하면, 선폭이 변화되는 부분(x1-x2) 즉, 에지 부분에서의 광 인텐서티가 광간섭에 의해 y1-y2에 비해 상대적으로 낮아, 광 인텐서티 차이(ΔI1)가 현격하게 나타난다.

이로 인하여, 마스크 상에서는 개구부에 해당함에도 불구하고, 에지 부분과 대응되는 포토레지스트막(3)은 광 인텐서티가 상대적으로 작으므로, 제대로 노광이 이루어지지 않아, 도 1b와 같이, 모서리 부분이 라운딩된다. 이와같이, 패턴의 모서리가 라운드되면, 설계치와는 다르게 패턴이 형성된다.

또한, 위상 반전 패턴(2)을 크롬 패턴(1)의 형태와 같이 에지 부분을 갖는 선폭이 다른 패턴 형태로 패터닝하는데 매우 어려운 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하고자, 종래의 다른 방법으로는 크롬 패턴 에지 부분에 보조 패턴(serif)을 형성하는 기술이 제안되었지만, 이 기술은 별도의 작은 보조 패턴을 에지 부분에 형성하여야 하므로, 패턴 제작 충실도에 있어서 어려움이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 위상 반전층이 에지 부분을 갖도록 패터닝하지 않고도, 선폭이 상이한 라인 패턴 형성시 패턴의 에지 부분이 라운드되는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 위상 반전 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a은 종래의 위상 반전 마스크를 나타낸 평면도.

도 1b는 도 1의 위상 반전 마스크로 형성된 포토 레지스트 패턴의 평면도.

도 2는 도 1a의 x1-x2선으로 절단한 부분에서의 광 인텐서티와, y1-y2 선으로 절단한 부분에서의 광 인텐서티를 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 위상 반전 마스크의 평면도.

도 4는 도 3의 X1-X2선으로 절단한 부분에서의 광인텐서티 분포와, Y1-Y2선으로 절단한 부분에서의 광인텐서티 분포를 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 반전 마스크의 평면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

20 - 석영 기판 22 - 크롬 패턴

24 - 위상 반전 패턴

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 석영기판과, 상기 석영기판상에 선폭이 상대적으로 큰 돌출부를 포함하며 라인형태로 형성되는 복수개의 크롬패턴과, 상기 크롬패턴 사이에 크롬패턴의 돌출부와 맞닿으면서 돌출부외의 크롬패턴과는 소정간격 만큼 이격되며 스크라이프 형태로 형성되는 복수개의 위상 반전 패턴을 포함하며, 상기 위상 반전 패턴은 80 내지 95% 정도의 투과율을 갖는 물질인 것을 특징으로 한다.또한, 상기 위상 반전 패턴은 SOG막인 것이 바람직하다.

이때, 상기 위상 반전 패턴과 상기 돌출부 외의 크롬 패턴은 약 0.1 내지 0.5㎛ 정도 이격된다.

본 발명에 의하면, 선폭이 상이한 라인 형태로 된 크롬 패턴 사이에, 상대적으로 넓은 폭을 갖는 크롬 패턴 부분과 오버랩 또는 닿도록 스트라이프 형태로 위상 반전 패턴을 형성한다. 이에따라, 크롬 패턴의 에지 부분의 광 인텐서티와, 라인 부분의 광 인텐서티의 차가 현격히 감소되어, 크롬 패턴의 에지 부분에 해당되는 부분에서 완벽히 노광이 이루어져서, 에지 부분의 라운딩 현상이 방지된다. 또한, 위상 반전 패턴을 굴곡지게 패터닝할 필요가 없으므로, 공정 불량이 방지된다.

(실시예)

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

첨부한 도면 도 3는 본 발명의 일실시예에 따른 위상 반전 마스크의 평면도이고, 도 4는 도 3의 X1-X2선으로 절단한 부분에서의 광인텐서티 분포와, Y1-Y2선으로 절단한 부분에서의 광인텐서티 분포를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위상 반전 마스크의 평면도이다.

도 3을 참조하여, 석영 기판(20) 상부에 선폭이 부분적으로 다른 라인 형태의 크롬 패턴(22)이 등간격으로 배치된다. 이때, 크롬 패턴(22)에서 상대적으로 선폭이 큰 부분을 돌출부(22a)라 한다.

위상 반전 패턴(2y)은 크롬 패턴(22) 사이에 스트라이프 형태로 형성된다. 이때, 위상 반전 패턴(2y)은 라인 형태의 크롬 패턴(22)과 평행하게 연장되면서, 크롬 패턴(22)의 돌출부(22a)와는 오버랩된다. 이때. 위상 반전 패턴(2y)과 크롬 패턴(22)간의 간격(t), 즉, 노출된 석영 기판의 폭은 약 0.1 내지 0.5㎛ 정도이고, 오버랩 되는 선폭 또한 약 0.1 내지 0.5㎛ 정도 임이 바람직하다. 여기서, 위상 반전 패턴(2y)은 80 내지 95% 정도의 광 투과율을 가지며, 위상을 180°반전시키는 층으로, 예를들어 SOG막이 이용된다.

이와같이 위상 반전 마스크를 형성하게 되면, 석영 기판(20)이 노출된 부분, 보다 구체적으로는 에지 부분에서 광간섭이 최소화되어, 위상 반전 패턴(2y)이 오버랩된 부분과의 광 인텐서티 차이가 적게 나타난다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 위상 반전 마스크를 X1-X2 선을 절단한 부분에서의 광 인텐서티(X1X2)와, Y1-Y2선을 절단한 부분에서의 광 인텐서티(Y1,Y2)의 차이(ΔI2)는 거의 미세하다. 이에따라, 크롬 패턴(22)의 에지 부분에서도 노광이 완벽하게 이루어져서의 이후, 포토레지스트 패턴에 라운딩이 발생되지 않는다.

또한, 본 발명은 상기한 실시예에서만 국한되는 것은 아니다. 예를들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 위상 반전 패턴(24)이 크롬 패턴(22)의 돌출부(22a)와 오버랩되지 않고 가장자리가 닿기만 하여도 동일한 효과를 거둘 수 있다.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 선폭이 상이한 라인 형태로 된 크롬 패턴 사이에, 상대적으로 넓은 폭을 갖는 크롬 패턴 부분과 오버랩 또는 닿도록 스트라이프 형태로 위상 반전 패턴을 형성한다. 이에따라, 크롬 패턴의 에지 부분의 광 인텐서티와, 라인 부분의 광 인텐서티의 차가 현격히 감소되어, 크롬 패턴의 에지 부분에 해당되는 부분에서 완벽히 노광이 이루어져서, 에지 부분의 라운딩 현상이 방지된다. 또한, 위상 반전 패턴을 굴곡지게 패터닝할 필요가 없으므로, 공정 불량이 방지된다.

기타 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 본 발명은 용이하게 변형될 수 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 석영기판과;

   상기 석영기판상에 선폭이 상대적으로 큰 돌출부를 포함하며 라인형태로 형성되는 복수개의 크롬패턴과;

   상기 크롬패턴 사이에 크롬패턴의 돌출부와 맞닿으면서 돌출부외의 크롬패턴과는 소정간격 만큼 이격되며 스크라이프 형태로 형성되는 복수개의 위상 반전 패턴을 포함하며,

   상기 위상 반전 패턴은 80 내지 95% 정도의 투과율을 갖는 물질인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 위상 반전 패턴은 SOG막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 위상 반전 마스크.