KR100653996B1

KR100653996B1 - Phase shifting photo mask

Info

Publication number: KR100653996B1
Application number: KR1020050024591A
Authority: KR
Inventors: 문재인
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-12-05
Also published as: KR20060102711A

Abstract

위상 반전 포토 마스크가 제공된다. 위상 반전 포토 마스크는 투명 기판, 및 투명 기판 상에 형성되고 빛을 차폐하는 광차폐부와 광차폐부 사이의 소정 영역에 배치되어 제 1 위상의 빛이 입사되는 제 1 광입사부와 제 1 광입사부와 광차폐부를 사이에 두고 배치되어 제 1 위상과 180°의 위상차를 가지는 제 2 위상의 빛이 입사되는 제 2 광입사부를 정의하는 마스크 패턴을 포함하며, 제2 광입사부를 통과하는 빛이 제2 위상을 갖도록 해주기 위해 투명 기판의 제3 영역에 홈, 돌출부 또는 빈영역을 형성한다.A phase inversion photo mask is provided. The phase reversal photo mask is disposed on a transparent substrate and a predetermined area between the light shielding portion and the light shielding portion which shields light and is formed on the transparent substrate so that light of the first phase is incident and the first light incidence portion And a mask pattern disposed between the light shielding portion and defining a second light incidence portion to which light of a second phase having a phase difference of 180 ° is incident, wherein light passing through the second light incidence portion is formed. Grooves, protrusions or voids are formed in the third region of the transparent substrate to have two phases.

위상 반전 포토 마스크, 반도체 소자, 노광 Phase reversal photo mask, semiconductor element, exposure

Description

Phase shifting photo mask

도 1은 종래의 하프톤 위상 반전 마스크를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a conventional halftone phase inversion mask.

도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 위상 반전 포토 마스크의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a phase inversion photo mask according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위상 반전 포토 마스크의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a phase inversion photo mask according to a second embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 위상 반전 포토 마스크의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a phase inversion photo mask according to a third embodiment of the present invention.

도 5는 위상 반전 포토 마스크를 통과하는 빛의 강도와 위상 분포를 제1 광입사부를 통과하는 빛과 제2 광입사부를 통과하는 빛으로 나누어 각각 나타내고 있는 그래프이다.FIG. 5 is a graph in which the intensity and phase distribution of light passing through the phase reversal photo mask are divided into light passing through the first light incident portion and light passing through the second light incident portion, respectively.

도 6은 도 5의 두개의 그래프들을 합해서 그 강도와 위상 분포를 나타내는 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the intensity and phase distribution of two graphs of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

200: 투명 기판 201: 광차폐부200: transparent substrate 201: light shield

203: 제1 광입사부 205: 제2 광입사부203: First light incident portion 205: Second light incident portion

210: 차광 패턴부 211: 제1 영역210: light blocking pattern portion 211: first region

212: 제2 영역 213: 제3 영역212: second region 213: third region

220: 홈 223: 돌출부220: groove 223: protrusion

225: 빈영역225: blank area

본 발명은 포토 마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서로 인접하는 광투과영역에 빛이 소정의 위상차를 가지면서 입사되게 함으로써 광차폐 영역과 광투과 영역 사이의 명암비를 향상시켜주는 위상 반전 포토 마스크에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photo mask, and more particularly, to a phase inversion photo mask that improves contrast ratio between a light shielding region and a light transmission region by allowing light to enter adjacent light transmission regions having a predetermined phase difference. It is about.

기존의 포토 마스크(Photo mask)는 투명 기판에 마스크 패턴이 증착되어 있는 이른바 바이너리(Binary) 타입의 포토 마스크가 주로 사용되어 왔다. 이러한 바 이너리 타입의 포토 마스크는 낮은 해상도(resolution)와 좋지 않은 초점심도(DOF; Depth of focus)로 반도체 소자의 고집적도에 대응하기 어렵기 때문에, 이러한 문제점을해결하기 위해 비교적 최근에 하프톤 위상 반전 마스크(half tone phase shifting mask)가 등장하였다.In the conventional photo mask, a so-called binary type photo mask in which a mask pattern is deposited on a transparent substrate has been mainly used. Binary type photo masks have a low resolution and poor depth of focus (DOF), making it difficult to cope with high integration of semiconductor devices. Half tone phase shifting masks have emerged.

도 1에 도시된 바와 같이 종래의 하프톤 위상 반전 마스크(10)는 투명 기판(100)과 마스크 패턴(110)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the conventional halftone phase inversion mask 10 includes a transparent substrate 100 and a mask pattern 110.

투명 기판(100)은 광원으로부터 나오는 빛을 아무런 위상의 변화없이 마스크 패턴(110)에 전달하며 일반적으로 석영(Quartz) 재질로된 것을 사용한다.The transparent substrate 100 transmits the light from the light source to the mask pattern 110 without any phase change, and is generally made of quartz material.

마스크 패턴(110)은 투명 기판(100)을 투과한 빛의 100%를 투과시키며 제1 위상을 가지는 광투과 영역(105) 및 투명 기판(100)을 투과한 빛의 5~12%를 투과시키고 제2 위상을 가지는 하프톤 영역(107)으로 되어 있으며, 이때 제1 위상과 제2 위상은 180°의 위상차를 가진다.The mask pattern 110 transmits 100% of light transmitted through the transparent substrate 100 and transmits 5-12% of light transmitted through the light transmitting region 105 having the first phase and the transparent substrate 100. A halftone region 107 having a second phase, wherein the first phase and the second phase have a phase difference of 180 degrees.

하프톤 영역(107)에 5~12%의 빛을 투과시키고 제2 위상을 가지도록 해주는 이유는 다음과 같다.The reason for allowing 5 to 12% of light to pass through the halftone region 107 and having a second phase is as follows.

원칙적으로, 광원으로부터 나온 빛은 프로젝션 렌즈(Projection lens)를 거쳐 직선광으로 변환된 후 포토 마스크(10)의 투명 기판(100)에 입사되며, 투명 기판(100)을 통과하더라도 이러한 직진성은 그대로 유지된다.In principle, the light from the light source is converted into linear light through a projection lens and then incident on the transparent substrate 100 of the photomask 10, and this straightness is maintained even when passing through the transparent substrate 100. do.

그러나, 투명 기판(100)을 지나 마스크 패턴(110)을 지나게 되면 빛의 회절(Diffraction) 등으로 인해 빛의 직진성을 잃게 되고, 그 결과 마스크 패턴(110)과 소정의 이격거리를 두고 형성되는 감광막(Photoresist)에는 실제로 광입사부(105)에 대응되는 감광막 영역만이 노광되는 것이 아니라, 그 주변영역과 하프톤 영역(107)에 대응되는 감광막 영역에도 노광이 일어나게 된다.However, when passing through the transparent substrate 100 and the mask pattern 110, the linearity of the light is lost due to diffraction of the light, and as a result, the photoresist film is formed at a predetermined distance from the mask pattern 110. In the photoresist, not only the photoresist region corresponding to the light incident part 105 is actually exposed, but also the exposure occurs to the peripheral region and the photoresist region corresponding to the halftone region 107.

이에 광투과 영역(105) 뿐만 아니라 하프톤 영역(107)에도 약간의 빛 투과성을 갖게 하고 하프톤 영역(107)을 투과하는 빛의 위상을 광투과 영역(105)를 투과하는 빛의 위상과 180°의 위상차를 갖도록 해주어 광투과 영역(105)를 통해 입사된 빛이 하프톤 영역(107) 하부의 감광막 영역에서 하프톤 영역(107)을 투과한 빛과 상쇄간섭(counter-interference)을 일으킴으로써 전체적으로 광투과 영역(105) 에 대응되는 감광막만 노광되도록 하고 하프톤 영역(107)에 대응되는 감광막은 노광되지 않게 하는, 즉 명암비(contrast)의 증가를 가져오게 된다.Therefore, not only the light transmissive region 105 but also the halftone region 107 have a slight light transmittance, and the phase of the light transmitted through the halftone region 107 is 180 with the phase of the light transmitted through the light transmissive region 105. To have a phase difference of ° so that light incident through the light transmissive region 105 causes counter-interference with the light transmitted through the halftone region 107 in the photoresist region below the halftone region 107. As a whole, only the photoresist film corresponding to the light transmissive region 105 is exposed, and the photoresist film corresponding to the halftone region 107 is not exposed, that is, the contrast ratio is increased.

그러나, 이와 같은 하프톤 방식을 이용한 포토 마스크는 반도체 소자가 점점 더 고집적화되고 공정 마진이 점점 줄어듦에 따라 해상도와 초점깊이의 한계에 다다르게 될 것인바 이에 보다 더 큰 해상도와 초점 깊이를 가질 수 있는 노광 기술에 대한 연구가 필요하다.However, such half-tone photo masks will reach the limits of resolution and depth of focus as semiconductor devices become more integrated and process margins decrease, resulting in greater exposure and depth of focus. Research on technology is needed.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 소자 제조에 있어서 6F2이하의 크기를 가진 반도체 소자 제조 공정에 응용될 수 있는 해상도 및 초점 심도가 우수한 위상 반전 포토 마스크를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a phase inversion photomask having a high resolution and a depth of focus applicable to a semiconductor device manufacturing process having a size of 6F 2 or less in semiconductor device manufacturing.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 위상 반전 포토 마스크는 투명 기판, 및 투명 기판 상에 형성되고 빛을 차폐하는 광차폐부와 광차폐부 사이의 소정 영역에 배치되어 제 1 위상의 빛이 입사되는 제 1 광입사부와 제 1 광입사부와 광차폐부를 사이에 두고 배치되어 제 1 위상과 180°의 위상차를 가지는 제 2 위상의 빛이 입사되는 제 2 광입사부를 정의하는 마스크 패턴을 포함한다.The phase reversal photo mask according to the present invention for solving the above technical problem is disposed in a predetermined region between the light shielding portion and the light shielding portion formed on the transparent substrate and shielding the light, and the light of the first phase is incident A mask pattern disposed between the first light incidence part and the first light incidence part and the light shielding part, and defining a second light incidence part in which light of a second phase having a phase difference of 180 ° is incident to the first light incidence part and the light shielding part; do.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the accompanying drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the present embodiments to make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 위상 반전 포토 마스크(20)는 마스크 패턴(210)과 투명 기판(200)을 포함한다.As shown in FIG. 2, the phase inversion photo mask 20 according to the first embodiment of the present invention includes a mask pattern 210 and a transparent substrate 200.

마스크 패턴(210)은 형성하고자 하는 소정의 패턴 형상과 동일한 형태로 형성되어 있으며, 빛을 완전히 차폐시키는 광차폐부(201)와 빛을 투과시키는 제1 광입사부(203) 및 제2 광입사부(205)로 구성되어 있다.The mask pattern 210 is formed in the same shape as a predetermined pattern to be formed, and includes a light shield 201 for completely shielding light, a first light incident part 203 and a second light incident part for transmitting light. (205).

마스크 패턴(210)은 광차폐물질, 예컨대 크롬(Cr)을 포함하여 빛을 완전히 차폐시키는 박막을 형성한 후, 그 박막의 일부영역을 식각하여 식각되는 영역은 제1 및 제2 광입사부(203, 205)가 되고, 식각되지 않고 남은 영역은 광차폐부(201)가 되도록하여 형성된다.The mask pattern 210 includes a light shielding material, such as chromium (Cr), to form a thin film that completely shields light, and then a portion of the thin film is etched to etch the first and second light incident portions ( 203 and 205, and remain unetched to form the light shielding portion 201.

광차폐부(201)는 크롬(Cr)과 같은 광차폐물질을 포함하고 있어 광원으로부터 발생되어 투명 기판(200)을 통과한 빛을 완전히 차폐시키게 된다. 그 결과 마스크 패턴(210) 하부에 형성되어 있는 감광막(미도시)에 있어서 광차폐부(201)에 대응되는 영역은 원칙적으로 노광되지 아니한다.The light shield 201 includes a light shielding material such as chromium (Cr) to completely shield the light generated from the light source and passing through the transparent substrate 200. As a result, the area corresponding to the light shielding portion 201 in the photoresist film (not shown) formed under the mask pattern 210 is not exposed in principle.

제1 광입사부(203)는 광차폐부(201)가 형성되어 있는 영역들의 사이영역에 존재하며, 투명 기판(200)을 통과해 제1 위상을 가지게 되는 빛이 전부 투과되어 마스크 패턴(210) 하부의 감광막에 전달되게 된다. 그 결과 감광막중 제1 광입사부(203)에 대응되는 영역은 노광된다.The first light incident part 203 is present between the areas where the light shielding part 201 is formed, and all the light passing through the transparent substrate 200 and having the first phase passes through the mask pattern 210. It is delivered to the lower photosensitive film. As a result, the area | region corresponding to the 1st light incident part 203 of the photosensitive film | membrane is exposed.

제2 광입사부(205)는 앞서 설명한 바와 같이 마스크 패턴(210)을 제조함에 있어서 크롬층의 광차폐물질이 식각되는 영역 중, 제1 광입사부(203)에 해당하는 영역 다음에 위치하는 식각 영역인데, 도 2의 마스크 패턴(210) 상으로는 제1 광입사부(203)와 광차폐부(201)를 사이에 두고 위치하게 된다.As described above, the second light incident part 205 is located after the area corresponding to the first light incident part 203 among the areas where the light shielding material of the chromium layer is etched in manufacturing the mask pattern 210. The etching region is positioned on the mask pattern 210 of FIG. 2 with the first light incident part 203 and the light shielding part 201 interposed therebetween.

제2 광입사부(205)에는 제1 광입사부(203)에 입사되는 빛과 강도(Intensity)는 같으나, 투명 기판(200)을 통과해 제2 위상을 가지게 되는 빛이 전부 투과되어 마스크 패턴(210) 하부의 감광막에 전달되게 된다. 그 결과 감광막중 제2 광입사부(205)에 대응되는 영역이 노광된다.Although the light incident on the first light incident part 203 has the same intensity as the second light incident part 205, all the light passing through the transparent substrate 200 and having the second phase is transmitted to the mask pattern. 210 is transferred to the lower photosensitive film. As a result, the area | region corresponding to the 2nd light incident part 205 of the photosensitive film | membrane is exposed.

이때, 제2 위상은 제1 광입사부(203)에 입사되는 빛의 위상인 제1 위상과 180°의 위상차를 가지는데, 이와 같이 제1 광입사부(203)에 입사되는 빛과 제2 광 입사부(205)에 입사되는 빛의 강도는 같으나 그 위상은 180°가 차이나도록 해주는 이유는 다음과 같다.At this time, the second phase has a phase difference of 180 ° with the first phase which is the phase of the light incident on the first light incident part 203, and thus the light and the second incident on the first light incident part 203 The intensity of the light incident on the light incident part 205 is the same, but the phase is 180 degrees.

원칙적으로 노광 장치에 있어서 광원은 확산광을 내보내게 되며 이를 프로젝션렌즈에서 직진성을 가지는 빛으로 변환시키게 된다. 이처럼 직진성을 가지는 빛은 포토 마스크(20) 상의 투명 기판(200)을 통과한 후, 투명 기판(200) 하부에서 접하고 있는 마스크 패턴(210)에 전달되게 된다.In principle, in the exposure apparatus, the light source emits diffused light and converts the light into straight light in the projection lens. As such, the light having the straightness passes through the transparent substrate 200 on the photo mask 20, and then is transmitted to the mask pattern 210 contacting the lower portion of the transparent substrate 200.

그런데, 직진성을 가지는 빛이 마스크 패턴(210)을 통과한 후에도 직진성을 유지하는 것이 아니라, 마스크 패턴(210)을 통과하면서 직진성을 가지는 빛이 파동성을 가지는 성질에 의해 회절(Diffraction) 현상을 일으키게 된다.However, the light having the straightness does not maintain the straightness even after passing through the mask pattern 210, but the light having the straightness passes through the mask pattern 210 to cause a diffraction phenomenon due to the wave property. do.

이러한 회절 현상은 포토 마스크(20)와 소정의 이격거리를 두고 형성되는 감광막 상에 노광이 일어날때, 제1 및 제2 광입사부(203, 205)에 대응되는 감광막 영역에만 노광이 일어나게 하는 것이 아니라, 제1 및 제2 광입사부(203, 205) 사이에 존재하는 광차폐부(201)에 대응되는 감광막 영역에도 노광이 일어나게 한다.This diffraction phenomenon causes the exposure to occur only in the photosensitive film regions corresponding to the first and second light incident portions 203 and 205 when the exposure occurs on the photosensitive film formed at a predetermined distance from the photo mask 20. In addition, exposure is caused to occur in the photoresist region corresponding to the light shielding portion 201 existing between the first and second light incident portions 203 and 205.

이를 노광 오차라고 하는데, 이러한 노광 오차는 제1 광입사부(203)와 제2 광입사부(205) 사이의 간격이 넓은 경우에는 크게 문제되지 않는다.This is called an exposure error, and this exposure error is not a problem when the distance between the first light incident part 203 and the second light incident part 205 is wide.

그러나, 반도체 소자가 점점 고집적화되어 가면서 제1 광입사부(203) 및 제2 광입사부(205) 사이의 간격이 점점 좁아지게 되는 경우 즉, 공정 마진이 점점 작아지게 되는 경우에는 광차폐부(201)에 대응되는 감광막 영역에 노광이 일어나게 되어 제1 광입사부(203)에 대응되는 노광 영역과 제2 광입사부(205)에 대응되는 노광 영역이 서로 분리되지 아니하고 연결되게 형성되게 된다.However, when the semiconductor device is increasingly integrated, the gap between the first light incident portion 203 and the second light incident portion 205 becomes narrower, that is, when the process margin becomes smaller, the light shielding portion 201 Exposure occurs in the photosensitive film region corresponding to the photosensitive film region so that the exposure region corresponding to the first light incident portion 203 and the exposure region corresponding to the second light incident portion 205 are connected to each other without being separated from each other.

이처럼 제1 광입사부(203)에 대응되는 감광막의 노광 영역과 제2 광입사부(205)에 대응되는 감광막의 노광 영역이 서로 연결되게 되면, 후에 이러한 포토 마스크를 이용하여 콘택홀(contact hole)형성하는 경우를 예로 들면, 제1 광입사부(203)에 대응되는 감광막의 노광 영역에 형성되는 콘택홀과, 제2 광입사부(205)에 대응되는 감광막의 노광 영역에 형성되는 콘택홀이 서로 연결되어 후에 콘택홀 내부를 금속물질로 채울 경우 콘택홀 간에 쇼트(short)가 일어나게 된다.As such, when the exposure area of the photoresist film corresponding to the first light incident part 203 and the exposure area of the photoresist film corresponding to the second light incident part 205 are connected to each other, a contact hole may be used later using such a photo mask. For example, contact holes are formed in the exposure area of the photosensitive film corresponding to the first light incident part 203 and contact holes are formed in the exposure area of the photosensitive film corresponding to the second light incident part 205. When the interconnects are connected to each other and the inside of the contact hole is filled with a metal material, a short occurs between the contact holes.

따라서, 제1 광입사부(203)와 제2 광입사부(205)에 입사되는 빛의 강도는 같게 해주면서 그 위상을 180°차이가 나게 해주게 되면, 제1 광입사부(203)와 제2 광입사부(205) 사이의 광차폐부(201)에서는 제1 광입사부(203)에서 입사된 제1 위상을 가지는 빛과 제2 광입사부(205)에서 입사된 제2 위상을 가지는 빛이 서로 상쇄간섭(counter-inteference)을 일으키게 된다.Therefore, when the intensity of the light incident on the first light incident part 203 and the second light incident part 205 is equal to each other and the phase difference is 180 degrees, the first light incident part 203 and the second light incident part 203 are equal to each other. In the light shielding portion 201 between the light incident portions 205, light having a first phase incident from the first light incident portion 203 and light having a second phase incident from the second light incident portion 205 are provided. It will cause counter-inteference to each other.

그 결과, 제1 광입사부(203)에 대응되는 감광막 영역 및 제2 광입사부(205)에 대응되는 감광막 영역에서만 노광이 일어나게 되고, 나머지 광차폐부(201)에 대응되는 감광막 영역에서는 빛이 서로 상쇄 간섭을 일으켜 노광이 일어나지 않게 된다. 따라서, 해상도 및 초점 심도가 우수한 노광을 수행할 수 있게 된다.As a result, exposure occurs only in the photoresist area corresponding to the first light incident part 203 and the photoresist area corresponding to the second light incident part 205, and light is emitted in the photoresist area corresponding to the remaining light shielding part 201. It causes mutual interference and prevents exposure. Therefore, it is possible to perform exposure with excellent resolution and depth of focus.

상기의 원리를 도 5 및 도 6을 참고하여 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.The principle of the above is described in more detail with reference to FIGS. 5 and 6 as follows.

도 5는 마스크 패턴(210)을 통과하는 빛의 강도와 위상 분포를 제1 광입사부(203)를 통과하는 빛과 제2 광입사부(205)를 통과하는 빛으로 나누어 나타내고 있는 그래프이고, 도 6은 도 5의 두개의 그래프들을 합해서 그 강도와 위상 분포를 나타내는 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing the intensity and phase distribution of light passing through the mask pattern 210 divided into light passing through the first light incident part 203 and light passing through the second light incident part 205. FIG. 6 is a graph showing the intensity and phase distribution of two graphs of FIG.

다만, 도 5 및 도 6에 표시된 참조번호는 도 2의 참조번호와 동일영역을 나타낸다.5 and 6 indicate the same area as the reference number of FIG. 2.

먼저, 도 5를 참조하면 제1 광입사부(203)를 통과하는 빛은 (+) 위상을 가지고 제1 광입사부(203)에서 강도는 (+)A 값, 광차폐부(201)에서 강도 (+)B 값을 가진다. 앞서 설명한 바와 같이 광차폐부(201)에서도 강도 (+)B 값을 가지는 이유는 빛의 파동성으로 인해 마스크 패턴(210)의 제1 광입사부(203)을 통과할 때 생기는 회절 현상 때문이다.First, referring to FIG. 5, the light passing through the first light incident part 203 has a (+) phase, and the intensity of the first light incident part 203 is a positive value, and the intensity of the light shielding part 201. It has a positive value. As described above, the reason why the light shielding portion 201 also has an intensity (B) value is due to diffraction phenomenon that occurs when passing through the first light incident portion 203 of the mask pattern 210 due to the wave nature of the light.

또한, 제2 광입사부(205)를 통과하는 빛은 (-) 위상을 가지고 제2 광입사부(205)에서 강도는 (-)A값, 광차폐부에서 강도는 (-)B 값을 가진다. 이때, 광차폐부(201)에서 (-B)값의 강도를 가지는 이유는 앞서 제1 광입사부(203)에서 설명한 바와 동일하다.In addition, the light passing through the second light incident portion 205 has a (-) phase, the intensity of the second light incident portion 205 has a (-) A value, and the intensity of the light shielding portion has a (-) B value. . In this case, the reason for having the intensity of the (-B) value in the light shielding portion 201 is the same as described above in the first light incident portion 203.

이와 같이 광차폐부(201)를 비록 광을 100% 빛을 차폐하는 물질로 형성한다고 하더라도, 빛의 파동성으로 인한 회절 현상으로 인해 광차폐부(201)에 대응되는 감광막에도 노광이 일어날 수 있게 된다.Even though the light shielding portion 201 is formed of a material shielding light by 100%, the light may be exposed to the photoresist film corresponding to the light shielding portion 201 due to the diffraction phenomenon due to the light wave.

따라서, 서로 이웃하는 광입사부(본 발명에서는 제1 광입사부(203) 및 제2 광입사부(205))에 서로 반대되는 위상 즉, 위상차가 180°가 되는 빛을 투과시키도 록 해줌으로써, 광차폐부(201) 영역에서 제1 광입사부(203) 및 제2 광입사부(205)를 통해 입사되어 회절된 빛이 상쇄 간섭을 일으키게 해준다.Therefore, the light incidence portions adjacent to each other (the first light incidence portion 203 and the second light incidence portion 205 in the present invention) are allowed to transmit light opposite to each other, that is, the phase difference is 180 °. As a result, light incident and diffracted by the first light incident part 203 and the second light incident part 205 in the light shielding part 201 causes the destructive interference.

그 결과, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 광입사부(203, 205)에 대응되는 감광막은 절대치 A값의 강도를 가진 빛으로 노광되나, 광차폐부(201)에 대응되는 감광막에는 빛이 서로 상쇄되어 노광이 일어나지 아니한다. 따라서, 명암비(contrast)가 우수하고 해상도 및 초점심도가 뛰어난 노광을 실현할 수 있게 된다.As a result, as shown in FIG. 6, the photoresist films corresponding to the first and second light incident parts 203 and 205 are exposed to light having an intensity of the absolute value A, but the photoresist film corresponding to the light shielding part 201 is exposed to the photoresist film. The light cancels each other so that no exposure occurs. Therefore, it is possible to realize exposure having excellent contrast and excellent resolution and depth of focus.

제1 광입사부(203)와 제2 광입사부(205)에 반대 위상을 가진 빛을 입사시키는 방법은 다음과 같다.A method of injecting light having a phase opposite to the first light incident part 203 and the second light incident part 205 is as follows.

다시 도 2를 참조하면, 투명 기판(200)은 광원으로부터 발생하여 프로젝션렌즈(Projection lens)를 거친 직선광이 위상 반전 포토 마스크(20)에 입사되는 영역으로 일반적으로 석영(Quartz) 재질로된 것을 사용한다.Referring back to FIG. 2, the transparent substrate 200 is a region in which linear light generated from a light source and passed through a projection lens is incident on the phase reversal photo mask 20 and is generally made of quartz material. use.

투명 기판(200)은 그 하부의 마스크 패턴(210)과 접하고 있으며 마스크 패턴(210)의 광차폐부(201)에 대응되는 제1 영역(211), 마스크 패턴(210)의 제1 광입사부(203)에 대응되는 제2 영역(212) 및 마스크 패턴(210)의 제2 광입사부(205)에 대 응되는 제3 영역(213)으로 구성되어 있다.The transparent substrate 200 is in contact with the mask pattern 210 below the first substrate 211 corresponding to the light shielding portion 201 of the mask pattern 210, and the first light incident part of the mask pattern 210 ( The second region 212 corresponding to 203 and the third region 213 corresponding to the second light incident part 205 of the mask pattern 210 are formed.

다만, 상기의 제1 내지 제3 영역(211, 212, 213)은 투명 기판(200) 내에서 서로 분리되어 있는 것이 아니라, 실제로는 그 경계를 두지 아니하고 서로 위치한다.However, the first to third regions 211, 212, and 213 are not separated from each other in the transparent substrate 200, but are actually positioned without being bounded by each other.

투명 기판(200)에 있어서 다른 영역은 종래의 투명 기판(200)과 유사하나 다만, 마스크 패턴(210)의 제2 광입사부(205)에 대응되는 제3 영역(213)에는 마스크 패턴(210)과 접하는 면의 반대면에 소정의 깊이를 가지는 홈(220)이 형성되어 있다.The other area of the transparent substrate 200 is similar to the conventional transparent substrate 200, except that the mask pattern 210 is formed in the third area 213 corresponding to the second light incident part 205 of the mask pattern 210. The groove 220 having a predetermined depth is formed on the surface opposite to the surface in contact with the ().

제3 영역(213)에 홈(220)을 형성하는 이유는 투명 기판(200)을 이루는 매질(matrix) 내부에서의 위상차 변화를 이용하여 광원에서 조사되는 빛이 제3 영역(213)을 통과할때 제2 영역(211)을 통과하는 빛과 반대 위상(180°위상차)을 갖도록 해주기 위함이다.The reason for forming the groove 220 in the third region 213 is that light irradiated from the light source may pass through the third region 213 by using a phase difference change in a matrix of the transparent substrate 200. This is to have a phase opposite to light passing through the second region 211 (180 ° phase difference).

이와 같이 투명 기판(200)을 형성함에 있어서 마스크 패턴(210)의 제1 광입사부(203)와 제2 광입사부(205)에 대응되는 투명 기판(200) 영역의 형상에 일정한 변화를 줌으로써 제1 광입사부(203)에 입사되는 빛과 제2 광입사부(205)에 입사되는 빛을 그 강도는 같게 해주면서 반대 위상을 갖도록 해줄 수 있다.As described above, in forming the transparent substrate 200, a constant change is made to the shape of the region of the transparent substrate 200 corresponding to the first light incident portion 203 and the second light incident portion 205 of the mask pattern 210. The light incident on the first light incident part 203 and the light incident on the second light incident part 205 may have the same intensity and may have opposite phases.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 위상 반전 포토 마스크를 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a phase inversion photo mask according to a second embodiment of the present invention.

다만, 도 3에서 도 2에서 사용된 참조번호와 동일한 참조번호는 동일부재를 나타낸다. However, in FIG. 3, the same reference numerals as used in FIG. 2 denote the same members.

따라서, 제2 실시예에서는 상기 제1 실시예와 반복되는 내용에 관한 설명을 생략하는바, 제2 실시예를 해석함에 있어서는 제1 실시예의 내용과 중복되는 사항에 대해서는 제1 실시예를 참조하여 해석하여야 한다.Therefore, in the second embodiment, descriptions of the repeated contents of the first embodiment will be omitted, and in interpreting the second embodiment, reference will be made to the first embodiment for details that overlap with the contents of the first embodiment. Should be interpreted.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 위상 반전 마스크(30)는 투명 기판(200)과 차광 패턴부(210)을 포함한다.As shown in FIG. 3, the phase inversion mask 30 according to the second embodiment of the present invention includes a transparent substrate 200 and a light shielding pattern part 210.

다만, 도 2의 본 발명의 제1 실시예에 의한 위상 반전 마스크(20)와 차이점은 제1 실시예에 있어서는 차광 패턴부(210)의 제2 광입사부(205)에 대응되는 투명 기판(200)의 제3 영역(213)에 홈(220)을 형성하여 투명 기판(200)의 제2 영역(211) 을 통과하는 빛과 180°의 위상차를 갖도록 해주고 있음에 비해, 도 3의 본 발명의 제2 실시예에 의한 위상 반전 마스크(30)는 차광 패턴부(210)와 접하는 면의 반대면에 돌출부(223)를 형성함으로써 투명 기판(200)의 제2 영역(211)을 통과하는 빛과 180°의 위상차를 갖도록 해준다는 데에 있다.However, the difference from the phase inversion mask 20 according to the first embodiment of the present invention of FIG. 2 is that the transparent substrate corresponding to the second light incident part 205 of the light shielding pattern part 210 in the first embodiment ( The groove 220 is formed in the third region 213 of the 200 to provide a phase difference of 180 ° with light passing through the second region 211 of the transparent substrate 200. In the phase inversion mask 30 according to the second embodiment of the present invention, light is passed through the second region 211 of the transparent substrate 200 by forming the protrusion 223 on the surface opposite to the light blocking pattern portion 210. And 180 ° of phase difference.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 위상 반전 포토 마스크(40)를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a phase inversion photo mask 40 according to a third embodiment of the present invention.

다만, 도 4에서 도 2에서 사용된 참조번호와 동일한 참조번호는 동일부재를 나타낸다.However, in FIG. 4, the same reference numerals as used in FIG. 2 denote the same members.

따라서, 제3 실시예에서는 상기 제1 실시예와 반복되는 내용에 관한 설명을 생략하는바, 제3 실시예를 해석함에 있어서는 제1 실시예의 내용과 중복되는 사항에 대해서는 제1 실시예를 참조하여 해석하여야 한다.Therefore, in the third embodiment, the description of the repeated content with the first embodiment will be omitted. In interpreting the third embodiment, the matters overlapping the contents of the first embodiment will be described with reference to the first embodiment. Should be interpreted.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 위상 반전 마스크(40)는 투명 기판(200)과 차광 패턴부(210)을 포함한다. As shown in FIG. 4, the phase inversion mask 40 according to the third embodiment of the present invention includes a transparent substrate 200 and a light shielding pattern portion 210.

다만, 본 발명의 제3 실시예에 의한 위상 반전 마스크(40)는 차광 패턴부(210)의 제2 광입사부(205)에 대응되는 투명 기판(200)의 제3 영역(213) 내부에 빈영역(225)를 형성함으로써 상기 제2 영역을 통과하는 빛과 180°의 위상차를 갖도록 해준다는 점에서 제1 및 제2 실시예에 따른 위상 반전 마스크(20, 30)과 차이가 난다.
투명 기판(200)의 내부에 빈영역(225)을 형성하기 위해서는 통상의 방법으로는 불가능하고, 홈이 파여진 두개의 기판을 결합-용접하는 방식으로 하나의 기판으로 만듦으로서 최종적으로 내부에 빈영역(225)이 형성된 투명기판(200)의 제조가 가능해진다.However, the phase reversal mask 40 according to the third exemplary embodiment of the present invention is formed in the third region 213 of the transparent substrate 200 corresponding to the second light incident part 205 of the light shielding pattern part 210. The blank region 225 is different from the phase inversion masks 20 and 30 according to the first and second embodiments in that the blank region 225 has a phase difference of 180 ° from the light passing through the second region.
It is impossible to form the void region 225 in the transparent substrate 200 by a conventional method, and finally, by forming a single substrate in a bond-welding manner in which two grooved substrates are bonded to each other. It is possible to manufacture the transparent substrate 200 in which the region 225 is formed.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments but may be manufactured in various forms, and having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

본 발명의 실시예들에 따른 위상 반전 마스크에 의하면 반도체 소자가 고집화되어 공정마진이 줄어들게 되더라도 높은 해상도와 좋은 깊이 심도를 가질 수 있는 노광을 실현할 수 있게 되며, 특히 6F2 이하의 크기를 가진 반도체 소자의 제조 공정에서 더욱 효과적이다.According to the phase inversion mask according to the embodiments of the present invention, even if the semiconductor device is highly concentrated and the process margin is reduced, it is possible to realize an exposure that can have a high resolution and a good depth of depth, and in particular, a semiconductor device having a size of 6F2 or less It is more effective in the manufacturing process.

Claims

Transparent substrates; And

A first light incidence portion formed on the transparent substrate, a) a light shielding portion for shielding light, b) a first light incidence portion disposed in a predetermined region between the light shielding portions, and incident with light of a first phase; and c) the first A mask pattern disposed between the light incidence part and the light shielding part and defining a second light incidence part to which light of a second phase having a phase difference of 180 ° is incident, the transparent substrate and the mask pattern On the surface of the transparent substrate on the opposite side of the boundary surface of the phase characterized in that the groove or the protrusion is formed so that the light passing through the second light incident portion has a phase difference of 180 ° with the light passing through the first light incident portion Invert photo mask.

Transparent substrates; And

A first light incidence portion formed on the transparent substrate, a) a light shielding portion for shielding light, b) a first light incidence portion disposed in a predetermined region between the light shielding portions, and incident with light of a first phase; and c) the first A mask pattern disposed between the light incidence part and the light shielding part and defining a second light incidence part in which light of a second phase having a phase difference of 180 ° is incident to the first incidence part; And a phase difference of 180 ° with light passing through the first light incident part by forming a blank area.

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