KR100575355B1 - 포토리소그래피 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판 상의 방사선 감지 레지스트 층을 노광시키기 위한 포토리소그래피 마스크에 관한 것이다. 상기 마스크는 하나 이상의 방사선 투과성 기판 및 하나 이상의 방사선 불투과성 층 및/또는 하나 이상의 하프톤 층을 포함한다. 메인 피처는 방사선 불투과성 층 및/또는 하프톤 층에 의해 제공된다. 상기 메인 피처는 그것에 의해 형성된 패턴이 노광 동안 레지스트 층으로 전사되도록 형성된다. 어시스트 피처는 방사선 불투과성 층 및/또는 하프톤 층에 의해 제공된다. 상기 어시스트 피처는 그것에 의해 형성된 패턴이 노광 동안 레지스트 층으로 전사되지 않도록 형성된다.

Description

포토리소그래피 마스크{PHOTOLITHOGRAPHIC MASK}
본 발명은 포토리소그래피 마스크에 관한 것이다. 본 발명은 특히 고집적 반도체 소자의 제조를 위해 반도체 기판 상의 방사선 감지 레지스트 층을 패터닝하기 위한 포토리소그래피 마스크에 관한 것이다.
고집적 반도체 소자를 형성하기 위한 구조물의 치수가 점점 더 작아짐에 따라, 마스크 구조물이 정확한 치수로 방사선 감지 레지스트 층으로 포토 리소그래피 전사되는 것이 점점 더 중요해진다. 통상의 사용을 위해 180 nm 미만의 구조물 선 폭을 가진 반도체 소자가 대량으로 생산되기 때문에, 패터닝 프로세스 단계에 대한 요구 조건은 매우 높은 기준을 충족시켜야 한다. 마스크 구조를 방사선 감지 레지스트 층에 포토리소그래피 전사하는 것은 층을 반도체 소자에 패터닝하기 위한 기술 중 하나이다.
이 경우, 마스크 구조를 방사선 감지 레지스트 층으로 포토리소그래피 전사하는 것은 다수의 단계로 이루어진다. 방사선 감지 레지스트 층으로 커버된 기판 위에 마스크를 정렬한 후에, 제거될(또는 남을) 레지스트 층 재료의 선택을 위해 마스크를 통한 방사선 감지 레지스트 층의 노광이 이루어진다. 방사선 감지 레지스트 층의 노광은 실루엣 방법(silhouette method)으로 이루어질 수 있고, 마스크 는 레지스트 층상에 놓이거나(접촉 노광), 또는 레지스트 층 위에 가깝게 제공된다(근접 노광). 이와는 달리, 최고 분해능의 패터닝을 위해, 소위 투영 노광을 통한 노광이 수행된다. 마스크를 통과한 광은 투영 대물렌즈 내에서 레지스트 층에 포커싱된다. 상기 투영 대물렌즈는 마스크 구조물에 의해 형성된 최대의 가능한 수의 더욱 높은 굴절 차수를 묘화(imaging)한다. 상기 묘화 방법에 의해, 최소의 전사 가능한 구조물 선폭, 즉 bmin
(1) bmin = k1(λ/NA)
이 마스크로부터 레지스트 층에 묘화될 수 있다; 상기 식에서 λ는 노광이 이루어지는 파장이고, NA는 개구수, 즉 대물렌즈 윈도우 직경의 절반 대 웨이퍼와 대물렌즈 사이의 간격의 비율이다. 분해능 한계의 범위에서, 비례 상수 k1은 값 k1 < 0.5을 가지며, 리소그래피에서 충분한 프로세스 윈도우를 보장하기 위해서는 콘트라스트 증대를 위한 특별한 조치가 취해져야 한다.
상기 방사선 감지 레지스트 층이 포지티브 레지스트 층이면, 노광은 노광된 장소에서 레지스트 층 재료의 화학적 변화를 일으키고, 상기 재료는 현상 시에 레지스트 층으로부터 떨어져 나갈 수 있다(flushing out). 이에 반해, 방사선 감지 레지스트 층이 네거티브 레지스트 층이면, 현상 시에 노광되지 않은 재료가 떨어져 나간다. 포지티브 레지스트에서와 동일한 구조를 얻기 위해서는 마스크가 실질적으로 포지티브 레지스트용 마스크에 대해 상보적으로 패터닝되어야 한다.
노광 및 후속 단계, 예컨대 소위 "PAG"(포토 산 발생제; photo acid generator)의 개시(initiation), 소위 "PEB"(노광 후 베이크; post exposure bake) 및 확산 기울기와 그에 따른 레지스트 프로파일의 조정 후에, 마킹된 레지스트 층 재료를 선택적으로 용해(stripping away)시키는 (또는 선택적으로 저항성으로 만드는) 현상액의 스프레잉(spraying) 또는 드리핑(dripping on)에 의해 레지스트 층이 현상된다. 기판의 건조 후에 패터닝된 레지스트가 얻어지며, 상기 레지스트는 끝으로 경화를 위해 열적 단계를 거치게 된다.
레지스트 구조물의 형성 후에 실제로 형성된 마스크 상의 최소 구조물 선 폭은 결국 여러 가지 이유로 (1)로부터 계산된 것 보다 더 크다. 첫째로는 레지스트 층이 유한 두께를 갖기 때문에, 묘화가 약간 희미해진다; 또한 현상액이 등방성으로 작용하므로, 레지스트 층의 현상시 레지스트가 횡 방향으로도 제거된다. 따라서, 반도체 기판 상에 레지스트 층 구조물의 형성을 위해 필요한, 마스크 상의 최소 구조물 선 폭은 많은 파라미터에 의존하며 각각의 패터닝 프로세스에 대해 개별적으로 결정된다.
마스크는 예컨대 패터닝되지 않은 석영 유리 기판으로 이루어지며, 상기 기판은 UV 범위에서도 광투과성이다. 상기 기판 상에는 대개 검은 크롬으로 이루어진 얇은 광 불투과성 층이 제공된다. 검은 크롬 층은 투과성 영역과 함께 마스크 구조물을 형성하며, 상기 마스크 구조물은 레지스트 층에 묘화된다. 검은 크롬 층은 레지스트 층상에 어두운 영역을 형성하는 반면, 광 투과성 영역은 레지스트 상에 노광된 영역을 형성한다. 상기 레지스트가 포지티브이면, 현상액 중의 레지스트 제거율은 노광되지 않은 영역에 비해 노광된 영역에서 현저히 증가되며 현상 단 계에 의해 제거된다. 레지스트가 네거티브이면, 노광된 영역에서 레지스트가 교차결합(crosslink)됨으로써, 현상시 노광되지 않은 영역이 주로 제거된다. 정확한 치수의 구조물 전사를 위해, 노광될 영역에 걸쳐 균일한 노광 도즈를 보장하는 것이 중요하다.
여러 효과들이 치수 정확도를 떨어뜨릴 수 있다. 첫째로는, 주어진 노광 도즈에서의 레지스트 제거 기울기의 척도인 유한 레지스트 콘트라스트(γ)는 원래 각진 마스크 구조물의 라운딩(rounding)을 야기한다. 또한, 마스크의 구조물 소자, 레지스트 층 및/또는 예비 패터닝된 기판 표면에서 나타나는 간섭 효과, 굴절 효과 및 산란 광은 레지스트 층 영역에서 유효 노광 도즈가 균일하지 않게 한다.
특히, 서로 근접하게 놓인 마스크 피처(feature)의 굴절 및 간섭 효과, 소위 "근접 효과"는 얻어질 수 있는 치수 정확도를 현저히 떨어뜨릴 수 있다. 상기 근접 효과는 피처들이 서로 가까이 놓일수록 더 뚜렷해진다. 이것은 예컨대 동일한 크기를 가져야 하는 피처들이 레지스트층 내에서는 그들을 에워싸는 것이 무엇이냐에 따라 상이하게 재현되는 결과를 가져온다. 이 차이는 서로 밀접하게 배치된 피처들과 인접한 피처 없이 절연된 피처(isolated feature)들 간에 특히 명확하게 나타난다.
상기 차이를 보상하기 위해, 통상적으로 어시스트 피처, 소위 "스캐터링 바아" 또는 "SRAFs = 서브 분해능 어시스트 피처(sub resolution assist features)"가 사용되는데, 이것들은 절연된 피처 근처에 배치된다. 따라서, 절연된 피처는 이제 밀접하게 배치된 피처의 주변에 상응하는 주변을 가지므로, 동일한 재현(reproduction) 특성이 나타난다. 마스크 상의 상기 어시스트 피처들은 그 자체가 레지스트 층 내로 재현되지 않으며, 각각 마스크 상의 실제 피처의 에지에 대해 평행하게 배치되도록 형성된다. 상기 방식의 어시스트 피처는 예컨대 US 특허 5,242,770호 및 5,821,014호에 개시되어 있다.
종래의 어시스트 피처는 절연된 피처의 재현 특성을 개선하는데 특히 적합하다. 그러나, 마스크 레이아웃에서, 명확히 절연되지 않고 특히 밀접하게 배치되지 않은 피처들이 나타날 수 있다. 예컨대, 2개의 게이트 트랙에 각각 할당된 어시스트 피처가 그 게이트 트랙들 사이에 끼워질 정도로 2개의 게이트 트랙 사이의 간격을 크게 만드는 것, 또는 어시스트 피처 없이도 충분히 양호한 재현 특성을 가질 정도로 게이트 트랙들을 밀접하게 배치하는 것이 항상 가능하지는 않다. 이러한 경우에는 일반적으로 단일 어시스트 피처가 2개의 게이트 트랙 사이의 중심에 배치된다. 그러나, 상기 어시스트 피처는 일반적으로 게이트 트랙에 대해 최적의 간격을 갖지 않으며, 많은 간격 범위에 있어서 리소그래피에서의 포커스 프로세스 윈도우에 대해 어떠한 큰 효과도 거의 발휘하지 못한다. 그러나, 설계 시 상기 간격 범위를 허용하지 않는다면, 설계 비용 및 칩 크기에 대한 부정적인 효과가 나타난다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 감소시키거나 완전히 피하는 포토리소그래피 마스크를 제공하는 것이다.
상기 목적은 독립 청구항 1항에 따른 포토리소그래피 마스크에 의해 달성된 다. 본 발명의 다른 바람직한 실시예 및 구성은 종속 청구항, 하기 설명 및 첨부된 도면에 제시된다.
본 발명에 따라 반도체 기판 상의 방사선 감지 레지스트 층을 노광시키기 위한 포토리소그래피 마스크가 제공되는데, 상기 마스크는 하나 이상의 방사선 투과성 기판 및 하나 이상의 방사선 불투과성 층 및/또는 하나 이상의 하프톤(half-tone) 층을 포함한다. 방사선 불투과성 층 및/또는 하프톤 층에 의해 메인 피처가 제공되는데, 상기 메인 피처는 그것에 의해 형성된 패턴이 노광 시에 레지스트 층 내로 전사되도록 형성되고, 방사선 불투과성 층 및/또는 하프톤 층에 의해 어시스트 피처가 제공되는데, 상기 어시스트 피처는 그것에 의해 형성된 패턴이 노광 시에 레지스트 층 내로 전사되지 않도록 형성된다.
여기서, 하프톤 층은 일정한 백분율까지 방사선을 투과시키는 층을 의미하며, 상기 층은 그것을 통과하는 방사선의 위상을 일정한 양만큼 시프트시킨다. 용도에 따라, 상기 메인 또는 어시스트 피처는 방사선 불투과성 층 또는 하프톤 층의 부분 영역(subregion)으로 형성되거나 또는 방사선 불투과성 층 또는 하프톤 층 내의 개구로서 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크는, 적어도 일부의 영역이 제 1 방향으로 정렬된 하나의 메인 피처에 대해 2개 이상의 어시스트 피처(15)가 제공되고, 상기 어시스트 피처는 상기 일부에 대해 인접하여 상기 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 포토마스크의 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 일부의 영 역이 제 1 방향으로 평행하게 정렬된 2개의 바로 인접한 메인 피처 사이에 2개 이상의 어시스트 피처가 제공되며, 상기 어시스트 피처는 상기 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향으로 정렬된다.
메인 피처, 또는 종종 상기 메인 피처를 구성하는 상기 일부는 일반적으로 하나의 방향(길이방향)을 따라 이것에 수직인 방향에서 보다 훨씬 더 큰 폭을 가진 형상을 갖는다. 전형적으로 메인 피처 또는 그 일부는 가로 보다 훨씬 더 긴 세로를 갖는 직사각형 형상을 갖는다. 따라서, 메인 피처 또는 상기 메인 피처의 일부는 한 방향, 즉 그 길이방향으로 정렬된다고 말할 수 있다. 어시스트 피처는 일반적으로 한 방향(길이방향)을 따라 이것에 대해 수직인 방향에서 보다 훨씬 더 큰 폭을 가진 형상을 갖는다. 따라서, 어시스트 피처도 한 방향, 즉 그의 길이방향으로 정렬된다.
선행 기술에 따르면, 메인 피처 또는 상기 메인 피처의 일부에 대해 평행하게 정렬된 어시스트 피처가 사용된다. 그러나, 이것은 전술한 바와 같이 특히 메인 피처가 매우 큰 간격(절연된 메인 피처)을 갖지 않거나 매우 작은 간격(조밀하게 패킹된 메인 피처)을 갖지 않는 경우 어려움을 야기한다.
이와는 달리, 본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크에서는 메인 피처에 대해 수직으로 정렬된 어시스트 피처가 사용된다. 본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크는, 지금까지는 어시스트 피처에 의해 개선될 수 없었던 메인 피처 또는 상기 메인 피처의 에지의 재현 특성이 개선될 수 있기 때문에 특히 전체 리소그래피 프로세스에 대한 프로세스 윈도우가 개선된다는 장점을 갖는다.
본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크의 바람직한 실시예에 따르면, 어시스트 피처는 직사각형 형상을 갖는다. 또한, 어시스트 피처의 폭(b)이 λ/(10NA) < b < λ/(3NA)의 범위 내에 놓이는 것이 바람직하고, 상기 식에서 λ은 마스크 또는 레지스트 층의 노광을 위해 사용된 방사선의 파장이다.
본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 메인 피처들 사이의 간격(D)은 λ/(2NA) < D < 3λ/NA의 범위 내에 놓인다. 또한, 어시스트 피처 단부와 메인 피처 사이의 간격(x)이 λ/(5NA) < x < 2λ/(3NA)의 범위 내에 놓이거나 또는 어시스트 피처 단부들 사이의 간격(d)이 λ/(3NA) < d < 3λ/(2NA)의 범위 내에 놓이는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적어도 일부의 영역이 제 1 방향으로 정렬된 하나의 메인 피처에 대해, 4개 이상의, 바람직하게는 6개 이상의 어시스트 피처가 제공되며, 상기 어시스트 피처는 상기 일부에 인접하여 상기 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향으로 정렬된다.
본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 메인 피처의 길이 대 폭의 비율이 2, 바람직하게는 3 보다 크다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포토리소그래피 마스크.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포토리소그래피 마스크.
도 3은 도 2에 도시된 포토마스크에 있어서 노광의 디포커싱에 대한 노광 세 기의 의존도를 나타낸 다이어그램.
도 4는 선행 기술에 따른 포토리소그래피 마스크.
도 5는 도 4에 도시된 포토마스크에 있어서 노광의 디포커싱에 대한 노광 세기의 의존도를 나타낸 다이어그램.
도 6은 선행 기술에 따른 또 다른 포토리소그래피 마스크.
도 7은 도 6에 도시된 포토마스크에 있어서 노광의 디포커싱에 대한 노광 세기의 의존도를 나타낸 다이어그램.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 포토리소그래피 마스크.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포토리소그래피 마스크의 평면도이다. 도 1에 도시된 실시예는 예컨대 석영 유리로 이루어진 방사선 투과성 기판(11), 및 상기 기판상에 제공된 방사선 불투과성 피처(12, 13, 14, 15 및 16)를 포함한다. 방사선 불투과성 층의 재료로는 예컨대 검은 크롬(black chromium)이 사용될 수 있다.
마스크는 완전히 절연되지도 않고 서로 매우 밀접하게 배치되지도 않은 3개의 메인 피처(12, 13, 14)의 그룹을 갖는다. 메인 피처(12, 13, 14)는 방사선 불투과성 층 상에 불투명한 영역으로서 제공된다. 메인 피처(12, 13, 14)는 그것에 의해 형성된 패턴이 노광 동안 레지스트 층(도시되지 않음)으로 전사되도록 형성된다. 따라서, 메인 피처(12, 13, 14)는 전사될 패턴을 규정한다. 여기서, 메인 피처(12, 13, 14)는 개별 메인 피처로 또는 "큰" U형 메인 피처의 부분으로 볼 수 있 다.
도 1에 도시된 메인 피처(12, 13, 14)는 그것의 재현 특성을 개선시키기 위해서는 부가의 어시스트 피처에 의존하는 실질적으로 절연된 메인 피처이다. 따라서, 외부 에지(12a, 13a, 14a)에 인접하게 어시스트 피처(16)가 배치되며, 상기 어시스트 피처는 선행 기술에서와 같이 메인 피처(12, 13, 14)에 대해 평행하게 정렬된다. 어시스트 피처(16)는 직사각형 형상을 가지며, 이 어시스트 피처(16)에 의해 형성된 패턴이 노광 동안 레지스트 층으로 전사되지 않도록 형성된다.
어시스트 피처(16)는 특히 메인 피처(12, 13, 14)의 외부 에지(12a, 13a, 14a)의 재현 특성을 개선시킨다. 메인 피처(12, 13, 14)의 내부 에지(12b, 13b, 14b)의 재현 특성을 개선시키기 위해서도, 마찬가지로 어시스트 피처가 필요하다. 그러나, 메인 피처(12, 13, 14)는 이것에 대해 평행하게 배치된 종래의 어시스트 피처가 사용될 수 없도록 배치되는데, 그 이유는 상기 종래의 어시스트 피처가 서로 간섭할 것이기 때문이다. 특히, 2개의 메인 피처 사이의 간격(D)이 λ/(2 NA) < D < 3λ/NA의 범위 내에 놓이면, 어시스트 피처(16)에 대응하는 평행한 어시스트 피처들이 사용되는 것이 불가능하다.
이러한 어려움에도 불구하고 메인 피처(12, 13, 14)의 내부 에지(12b, 13b, 14b)의 재현 특성을 개선하기 위해, 본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크에는 어시스트 피처(15)가 사용된다. 상기 어시스트 피처는 메인 피처(13, 14)에 대해 수직으로 정렬된다. 어시스트 피처(15)는 마찬가지로 직사각형으로 형성되며 메인 피처(13, 14) 사이에 메인 피처(13, 14)에 대해 대칭으로 배치된다.
어시스트 피처(15)와 메인 피처 사이의 간격(x)이 λ/(5NA) < x < 2λ/(3NA)의 범위 내에 놓이거나 또는 어시스트 피처의 간격(d)이 λ/(3NA) < d < 3λ/(2NA)의 범위 내에 놓인다. 또한, 어시스트 피처(15)의 폭(b)은 λ/(10NA) < b < λ/(3NA)의 범위 내에 놓이며, 여기서 λ은 마스크 또는 레지스트 층의 노광에 사용되는 방사선의 파장이다. 어시스트 피처(15)의 정확한 길이, 간격 및 폭은 다수의 프로세스 파라미터, 예컨대 사용된 포토레지스트, 노광 도즈 등에 의존하므로, 상기 크기가 각각의 리소그래피 프로세스에 알맞게 조절되어야 한다.
본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크는, 지금까지는 어시스트 피처에 의해 개선될 수 없었던 메인 피처(13 및 14)의 에지(13b 및 14b)의 재현 특성이 개선될 수 있기 때문에, 특히 전체 리소그래피 프로세스에 대한 프로세스 윈도우가 개선된다는 장점을 갖는다.
도 1을 참고로 설명된 본 발명의 실시예는 방사선 불투과성 층, 예컨대 검은 크롬층을 포함하는 포토마스크에 관한 것이다. 이하에서는, 방사선 불투과성 층 대신에 하프톤 층, 예컨대 MoSizOxNy 층을 포함하는 본 발명의 실시예를 설명한다.
이를 위해, 방사선 불투과성 층 대신에 하프톤 층이 유리 기판상에 제공된다. 상기 하프톤 층은 일정한 백분율까지 방사선 투과성이고 (예컨대 3% 내지 10% 방사선 투과) 하프톤 층을 통과하는 방사선의 위상은 미리 주어진 양만큼 시프트된다. 그 다음에, 상기 하프톤 층은 전사될 패턴에 알맞는 피처가 상기 층에 형성되도록 패터닝된다. 상기 마스크가 노광되면, 상기 피처의 에지에서 위상 시프트(일 반적으로 180°)가 일어남으로써, 얻어질 수 있는 분해능이 상승한다.
도 2는 본 발명에 따른 포토마스크 일부의 평면도를 도시한다. 메인 피처(20, 21 및 22)는 하프톤 재료로 형성된다. 하프톤 재료의 두께는 방사선의 통과시 메인 피처(20, 21 및 22)의 에지에서 각각 주변에 대해 180°의 위상 시프트가 나타나도록 선택된다. 메인 피처(20, 21 및 22)는 그것에 의해 형성된 패턴이 노광시에 레지스트 층(도시되지 않음)으로 전사되도록 형성된다. 따라서, 메인 피처(20, 21 및 22)는 전사될 패턴을 규정한다.
도 2에 도시된 메인 피처(20, 21 및 22)는 실질적으로 절연된 메인 피처이며, 그 재현 특성의 개선을 위해서는 부가의 어시스트 피처에 의존한다. 따라서, 본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크에서는 하프톤 재료로 이루어진 어시스트 피처(25)가 사용되며, 상기 어시스트 피처는 메인 피처(20, 21, 22)에 대해 수직으로 정렬된다. 하프톤 재료의 두께는 방사선의 통과시 어시스트 피처(25)의 에지에서 각각 주변에 대해 180°의 위상 시프트가 나타나도록 선택된다. 어시스트 피처(25)는 마찬가지로 직사각형으로 형성되며 메인 피처(20, 21 및 22)에 대해 대칭으로 메인 피처(20, 21 및 22) 사이에 배치된다. 어시스트 피처(25)는 그것에 의해 형성된 패턴이 노광 시에 레지스트 층으로 전사되지 않도록 형성된다.
본 실시예에서, 메인 피처(20, 21 및 22)는 200 nm의 폭을 가지며, 이것은 노광 시에 레지스트 층에서 190 nm의 폭을 가진 피처가 된다. 메인 피처들 사이의 간격은 1000 nm이다. 어시스트 피처(25)는 50 nm의 폭을 가지며 125 nm의 간격으로 배치된다. 이것은 종래의 포토마스크와는 달리 본 발명에 따른 포토마스크에서 는 소위 "마스크 바이어스", 즉 레지스트 층 내의 피처의 폭에 비교되는 마스크 상의 피처의 폭 확대(widening)가 현저히 작아질 수 있다는 것을 나타낸다.
도 3은 방사선의 디포커싱에 대한 노광 세기의 의존도를 나타내는 다이어그램을 도시한다. 곡선 하부의 영역은 메인 피처의 양호한 재현이 얻어질 수 있는 파라미터들의 조합들을 나타낸다. 따라서, 곡선 하부의 영역은 노광 파라미터가 변경될 수 있는 프로세스 윈도우에 대한 척도이다. 알 수 있는 바와 같이, 노광의 디포커싱이 넓은 범위에 걸쳐 변경될 수 있음에도 불구하고 메인 피처의 양호한 재현이 보장된다.
도 4는 비교를 위해, 메인 피처(20, 21 및 22)만을 가지며 어시스트 피처를 갖지 않는, 선행 기술에 따른 포토마스크를 도시한다. 여기서는 레지스트 층에 190 nm의 폭을 가진 트랙을 형성하기 위해, 메인 피처(20, 21 및 22)의 폭이 250 nm이다. 따라서, 본 발명에 따른 포토마스크에 비해 종래의 포토마스크에서는 현저히 큰 마스크 바이어스가 필요하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 포토마스크에서는 현저히 작은 프로세스 윈도우가 주어지고, 이것은 실제로 메인 피처(20, 21 및 22)가 레지스트 층에 재현가능하게 전사될 수 없게 한다.
도 6은 마찬가지로 비교를 위해, 메인 피처(20, 21 및 22) 및 종래의 평행한 어시스트 피처(26)를 갖는, 선행 기술에 따른 포토마스크를 도시한다. 여기서는 레지스트 층에 190 nm의 폭을 가진 트랙을 형성하기 위해, 메인 피처(20, 21, 22)의 폭이 240 nm이다. 따라서, 상기 종래의 포토마스크에서도 본 발명에 따른 포토마스크에 비해 현저히 큰 마스크 바이어스가 필요하다.
상기 실시예에서 메인 피처는 종래의 평행한 어시스트 피처가 사용될 수 있는 간격(1000 nm)을 가짐에도 불구하고, 도 7에 나타나는 바와 같이 상기 포토마스크에서도 현저히 작은 프로세스 윈도우가 얻어진다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토리소그래피 마스크를 도시한다. 지금까지 설명된 본 발명에 따른 포토리소그래피 마스크의 실시예와는 달리, 어시스트 피처(15)가 직사각형으로 형성되지 않고 삼각형으로 형성된다. 어시스트 피처(15)는, 지금까지는 어시스트 피처에 의해 개선될 수 없었던 메인 피처(13 및 14)의 에지(13b 및 14b)의 재현 특성이 개선될 수 있기 때문에, 특히 전체 리소그래피 프로세스에 대한 프로세스 윈도우가 개선된다는 장점을 갖는다.

Claims (10)

  1. 반도체 기판 상의 방사선 감지 레지스트 층을 노광시키기 위한 포토리소그래피 마스크에 있어서, 상기 마스크는,
    - 하나 이상의 방사선 투과성 기판 및 하나 이상의 하프톤 층을 구비하고,
    - 상기 하프톤 층에 의해 메인 피처(12, 13, 14, 20, 21, 22)가 제공되며, 상기 메인 피처(12, 13, 14, 20, 21, 22)는 상기 메인 피처(12, 13, 14, 20, 21, 22)에 의해 형성된 패턴이 노광 시에 상기 레지스트 층에 전사되도록 형성되고,
    - 상기 하프톤 층에 의해 어시스트 피처(15, 16, 25, 26)가 제공되며, 상기 어시스트 피처(15, 16, 25, 26)는 상기 어시스트 피처(15, 16, 25, 26)에 의해 형성된 패턴이 노광 시에 상기 레지스트 층에 전사되지 않도록 형성되며,
    - 적어도 일부의 영역이 제 1 방향으로 정렬된 하나의 메인 피처(13, 14, 20, 21, 22)에 대하여 2개 이상의 어시스트 피처(15, 25)가 제공되며, 상기 어시스트 피처(15, 25)는 상기 일부에 인접하여 상기 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  2. 제 1항에 있어서,
    적어도 일부의 영역이 제 1방향으로 평행하게 정렬된 2개의 바로 인접한 메인 피처(13, 14, 20, 21, 22) 사이에, 2개 이상의 어시스트 피처(15, 25)가 제공되며, 상기 2개 이상의 어시스트 피처는 상기 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 어시스트 피처(15, 25)는 직사각형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 어시스트 피처(15)는 삼각형 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 어시스트 피처(15)의 폭(b)은 λ/(10NA) < b < λ/(3NA)의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 메인 피처(13, 14, 20, 21, 22)들 사이의 간격(D)은 λ/(2NA) < D < 3λ/NA의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 어시스트 피처(15, 25)와 메인 피처 사이의 간격(x)은 λ/(5NA) < x < 2λ/(3NA)의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 어시스트 피처들(15, 25)의 간격(d)은 λ/(3NA) < d < 3λ/(2NA)의 범위 내에 놓이는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    적어도 일부의 영역이 제 1 방향으로 정렬된 하나의 메인 피처(13, 14, 20, 21, 22)에 대해 4개 이상의 어시스트 피처(15, 25)가 제공되고, 상기 4개 이상의 어시스트 피처는 상기 일부에 인접하여 상기 제 1 방향에 대해 수직인 제 2 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
  10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 메인 피처의 길이 대 폭의 비가 2 보다 큰 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 마스크.
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