KR100678010B1 - 위상 반전 마스크 및 그 제조 방법 - Google Patents

위상 반전 마스크 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 위상 반전 마스크를 제조하는 방법에 관한 것으로, 광투과성 기판 상부에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴을 형성하고, 차광막 패턴 사이의 기판 상부에 형성되어 투과되는 광의 위상차를 발생하는 콘택홀 패턴을 형성하며, 콘택홀 패턴과 차광막 패턴 사이의 광투과 영역의 기판 상부에 각각 인접되게 배치된 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴이 형성된 차광막 패턴의 일부 영역에 대해 y축 방향으로 절단하여 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴간의 기설정 x축 거리를 확보하거나, 콘택홀 패턴 중 서로 인접한 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴에 대해 각각 이격되게 배치되어 인접된 패턴의 광과 소정의 위상차를 갖도록 하는 보조 패턴을 형성하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 서로 인접한 콘택홀 패턴의 차광막 영역에 대해 y축 방향으로 절단하거나 각 콘택홀 가장자리에 보조 패턴을 형성함으로써, 홀 패턴을 위한 포토리소그래피 공정에서 서로 인접한 패턴과 패턴 사이에 발생되는 사이드 로브 현상을 방지하여 홀 패턴의 비대칭성을 개선할 수 있다.
위상 반전 마스크, 홀 패턴, 사이드 로브

Description

위상 반전 마스크 및 그 제조 방법{PHASE SHIFTING MASK AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
도 1a는 종래 기술에 의한 일반 포토 마스크 구조와 이를 이용한 마스크 위상, 웨이퍼 위상 및 광강도 그래프들을 나타낸 도면,
도 1b는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 구조와 이를 이용한 마스크 위상, 웨이퍼 위상 및 광강도 그래프들을 나타낸 도면,
도 2는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크와 홀 패턴 형상을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상 반전 마스크 및 제조 과정을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 다른 위상 반전 마스크 및 제조 과정을 설명하는 도면.
본 발명은 위상 반전 마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로써, 특히 홀 패턴(hole pattern)을 위한 포토리소그래피 공정에서 패턴 사이에 발생되는 사이드 로브(side lobe) 현상을 방지하여 홀 패턴의 비대칭성을 개선하는데 적합한 위상 반 전 마스크 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 포토리소그래피 기술은 마스크설계를 정교하게 해줌으로써 마스크로 투광되어 나오는 빛의 양을 적당하게 조절할 수 있게 되었다. 이를 위해 광학 근접 보상기술(OPC: Optical Proximity Correction)이라든가 위상 반전 마스크(PSM: Phase Shifting Mask) 기술이 등장하였고 마스크에 그려진 패턴 형상에 의한 빛의 왜곡 현상을 최소화시킬 수 있는 여러 방법들이 모색되었다.
도 1a는 종래 기술에 의한 일반 포토 마스크 구조와 이를 이용한 마스크 위상, 웨이퍼 위상 및 광강도 그래프들을 나타낸 도면이다. 도 1a를 참조하면, 일반 포토 마스크는 광투과성 기판(10)에 크롬(Cr) 등의 차광막 패턴(12)이 형성되어 차광막 패턴(12)이 있는 부분이 광차단 영역이 되며 기판(10)이 노출되는 부분이 광투과 영역(14)이 된다. 이 경우 마스크의 위상(A)과 웨이퍼의 위상(B)이 서로 다른 상태를 갖을 경우 빛의 간섭에 의해 차광막 패턴(12)이 제 역할을 하지 못하여 웨이퍼의 광강도(C) 경계부가 불투명해진다.
이러한 빛의 간섭 현상으로 인한 포토 마스크의 해상도 저하를 방지하고자 위상 반전 마스크 기술은 인접된 패턴간에 작용하는 빛의 간섭현상 대신 위상 천이 현상이 일어나도록 포토 마스크를 제작하는 것이다.
도 1b는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크 구조와 이를 이용한 마스크 위상, 웨이퍼 위상 및 광강도 그래프들을 나타낸 도면이다. 도 1b를 참조하면, 종래 위상 반전 마스크는 광투과성 기판(10)에 크롬(Cr) 등의 차광막 패턴(12)이 형성되어 있으며 차광막 패턴(12) 사이에 위상 반전 패턴(16)이 형성되어 있다. 위상 반 전 패턴(16)이 있는 부분은 차광막 패턴(12) 사이의 광투과 영역(14)에 비해 마스크 위상이 서로 반전(A', A)된다. 이러한 위상 반전 마스크를 이용한 포토리소그래피 공정시 웨이퍼에는 위상 반전 영역과 그렇지 않은 영역의 경계 사이에서 상보 위상(B')을 갖게 되며 웨이퍼 광강도(C)는 인접 패턴 간에 선명하게 차단 효과를 얻는다.
도 2는 종래 기술에 의한 위상 반전 마스크와 홀 패턴 형상을 나타낸 도면들로서, 이들 도면을 참조하면 위상 반전 마스크의 기판(도시 생략됨) 위에는 차광막 패턴, 예컨대 크롬(Cr) 패턴(20)이 도포되고, 상기 크롬 패턴(20)을 일부 포함하는 기판 상에 콘택홀 패턴인 개구부들(22a, 22b, 22c)이 다수 개 형성되어 있다.
이때, 개구부들(22a, 22b, 22c)은 도 2의 위상 반전 마스크의 크롬 패턴(20) 우측에 나타난 바와 같이, 서로 인접하게 형성되는 경우(22b, 22c)가 많은데, 이 경우, 상기 마스크를 통과한 빛은 위상 반전에 의한 광 강도가 인접된 홀 패턴(24a)의 x축 방향으로 서로 합쳐지는 사이드 로브(side lobe) 현상이 발생할 수 있다. 즉, 개구부(22b , 22c)가 인접하게 형성됨으로써 그 인접한 개구부(22b, 22c)를 통과한 빛에 의해 최종 홀 패턴(24a)의 x축 방향의 크기와 y축 방향의 크기가 비대칭적인 형상을 지니게 된다.
이렇게 비대칭적으로 생성된 홀 패턴들은 웨이퍼의 포토리소그래피 공정에 매우 치명적인 악영향을 끼칠 수 있으며, 궁극적으로 디바이스 특성을 악화시키는 결과를 초래한다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 서로 인접한 콘택홀 패턴의 차광막 영역에 대해 y축 방향으로 절단하여 인접 콘택홀 패턴의 x축 거리를 충분히 확보하도록 하도록 함으로써, 홀 패턴을 위한 포토리소그래피 공정에서 서로 인접한 패턴과 패턴 사이에 발생되는 사이드 로브 현상을 방지할 수 있는 위상 반전 마스크 및 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 인접 콘택홀 패턴의 가장자리 영역의 차광막 패턴에 대해 보조패턴을 형성하여 홀 패턴을 위한 포토리소그래피 공정에서 서로 인접한 패턴과 패턴 사이에 발생되는 사이드 로브 현상을 방지할 수 있는 위상 반전 마스크 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위상 반전 마스크로서, 광투과성 기판 상부에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴과, 상기 차광막 패턴 사이의 기판 상부에 형성되어 투과되는 광의 위상차를 발생하는 콘택홀 패턴을 구비하되, 상기 콘택홀 패턴과 상기 차광막 패턴 사이의 광투과 영역의 기판 상부에 각각 인접되게 배치된 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴이 형성된 차광막 패턴의 일부 영역에 대해 y축 방향으로 절단하여 상기 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴간의 기설정 x축 거리를 확보하는 위상 반전 마스크를 제공한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따르면, 위상 반전 마스크로서, 광투과성 기판 상부에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴과, 상기 차광막 패턴 사이의 기판 상부에 형성되어 투과되는 광의 위상차를 발생하는 콘택홀 패턴과, 상기 콘택홀 패턴 중 서로 인접한 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴에 대 해 각각 이격되게 배치되어 인접된 패턴의 광과 소정의 위상차를 갖도록 하는 보조 패턴을 포함하는 위상 반전 마스크를 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 위상 반전 마스크를 도시한 것으로서, 광투과성 기판(도시 생략됨) 상부에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴(30)과, 차광막 패턴(30) 사이의 기판 상부에 형성되어 투과되는 광의 위상차를 발생하는 다수 개의 콘택홀 패턴(32a, 32b, 32c), 즉 개구부를 구비한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 기판 상에 형성된 차광막 패턴, 예컨대 크롬(Cr) 패턴(30)을 일부 포함하는 기판 상에는 콘택홀 패턴인 개구부들(32a, 32b, 32c)이 다수 개 형성되어 있으며, 이들 개구부들(32a, 32b, 32c) 중 기판 우측에 위치한 개구부(32b, 32c)는 서로 인접하게 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 인접한 개구부(32b, 32c)가 형성된 크롬 패턴(30)의 일부 영역, 보다 상세하게는 개구부(32b)와 개구부(32c)의 센터 크롬 패턴 영역에 대해 y축 방향으로 절단하여 서로 인접한 개구부(32b, 32c) 간의 x축 거리를 충분히 확보함으로써, 마스크를 통과한 빛이 위상 반전에 의한 광 강도가 인접된 홀 패턴(32b, 32c)의 x축 방향으로 서로 합쳐지는 사이드 로브(side lobe) 현상을 방지할 수 있게 구현한 것이다.
본 실시예에 따라 위상 반전 마스크를 제조하는 과정을 기술하면 다음과 같 다.
먼저, 광투과성 기판 상부에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴(30)을 형성하고, 차광막 패턴(30) 사이의 기판 상부에 형성되어 투과되는 광의 위상차를 발생하는 콘택홀 패턴(32a, 32b, 32c)을 형성하며, 콘택홀 패턴(32a, 32b, 32c)과 차광막 패턴(30) 사이의 광투과 영역의 기판 상부에 각각 인접되게 배치된 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴(32b, 32c)이 형성된 차광막 패턴의 일부 영역, 바람직하게는 제 1 콘택홀 패턴(32b)과 제 2 콘택홀 패턴(32c)의 센터 영역에 대해 y축 방향으로 절단하는 과정을 포함한다.
이로 인해, 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴(32b, 32c)간의 x축 거리를 충분히 확보할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제작되는 위상 반전 마스크를 나타낸 것으로, 광투과성 기판(도시 생략됨) 상부에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴(40)과, 차광막 패턴(40) 사이의 기판 상부에 형성되어 투과되는 광의 위상차를 발생하는 다수 개의 콘택홀 패턴(42a, 42b, 42c, 42b', 42c'), 즉 개구부를 구비한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 기판 상에 형성된 차광막 패턴, 예컨대 크롬(Cr) 패턴(40)을 일부 포함하는 기판 상에는 콘택홀 패턴인 개구부들(42a, 42b, 42c)이 다수 개 형성되어 있으며, 이들 개구부들(42a, 42b, 42c) 중 기판 우측에 위치한 개구부(432b, 42c)는 서로 인접하게 형성될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 인접한 개구부(42b, 42c)가 형성된 크롬 패턴(40)의 일부 영역, 보다 상세하게는 개구부(42b)와 개구부(42c)의 바깥쪽 가장자리의 크롬 패턴 영역에 대해 각각 이격되게 배치되는 보조 패턴(42b', 42c')을 형성하여 인접된 패턴의 광과 소정의 위상차를 갖도록 함으로써, 마스크를 통과한 빛이 위상 반전에 의한 광 강도가 인접된 홀 패턴(42b, 42c)의 x축 방향으로 서로 합쳐지는 사이드 로브 현상을 방지할 수 있게 구현한 것이다.
이때, 상기 보조 패턴(42b', 42c')의 y축 길이는, 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴(42b, 42c)의 y축 길이에 포함되는, 즉 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴(42b, 42c)의 y축 길이보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이, 본 발명은, 서로 인접한 콘택홀 패턴의 차광막 영역에 대해 y축 방향으로 절단하여 인접 콘택홀 패턴의 x축 거리를 충분히 확보하도록 하였으며, 인접 콘택홀 패턴의 가장자리 영역의 차광막 패턴에 대해 보조패턴을 형성하여 홀 패턴을 위한 포토리소그래피 공정에서 서로 인접한 패턴과 패턴 사이에 발생되는 사이드 로브 현상을 방지하도록 구현한 것이다.
본 발명에 의하면, 서로 인접한 콘택홀 패턴의 차광막 영역에 대해 y축 방향으로 절단하거나 각 콘택홀 가장자리에 보조 패턴을 형성함으로써, 홀 패턴을 위한 포토리소그래피 공정에서 서로 인접한 패턴과 패턴 사이에 발생되는 사이드 로브 현상을 방지하여 홀 패턴의 비대칭성을 개선할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (7)

  1. 위상 반전 마스크로서,
    광투과성 기판 상부에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴과,
    상기 차광막 패턴 사이의 기판 상부에 형성되어 투과되는 광의 위상차를 발생하는 콘택홀 패턴
    을 구비하되,
    상기 콘택홀 패턴과 상기 차광막 패턴 사이의 광투과 영역의 기판 상부에 각각 인접되게 배치된 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴이 형성된 차광막 패턴의 일부 영역에 대해 y축 방향으로 절단하여 상기 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴간의 기설정 x축 거리를 확보하는 위상 반전 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 y축 방향으로 절단되는 차광막 패턴의 일부 영역은,
    상기 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴의 센터 크롬 패턴 영역인 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기설정 x축 거리는,
    상기 위상 반전 마스크를 통과한 빛이 상기 인접한 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴의 x축 방향으로 서로 합쳐지는 사이드 로브 현상을 방지하기 위한 최소한의 거리인 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크.
  4. 위상 반전 마스크로서,
    광투과성 기판 상부에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴과,
    상기 차광막 패턴 사이의 기판 상부에 형성되어 투과되는 광의 위상차를 발생하는 콘택홀 패턴과,
    상기 콘택홀 패턴 중 서로 인접한 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴에 대해 각각 이격되게 배치되어 인접된 패턴의 광과 소정의 위상차를 갖도록 하는 보조 패턴
    을 포함하는 위상 반전 마스크.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보조 패턴은,
    상기 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴의 가장자리에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 보조 패턴의 y축 길이는,
    상기 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴의 y축 길이에 포함되는 것을 특징으로 하는 위상 반전 마스크.
  7. 위상 반전 마스크를 제조하는 방법으로서,
    광투과성 기판 상부에 광투과 영역과 광차단 영역을 정의하는 차광막 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 차광막 패턴 사이의 기판 상부에 형성되어 투과되는 광의 위상차를 발생하는 콘택홀 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 콘택홀 패턴과 상기 차광막 패턴 사이의 광투과 영역의 기판 상부에 각각 인접되게 배치된 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴이 형성된 차광막 패턴의 일부 영역에 대해 y축 방향으로 절단하여 상기 제 1 및 제 2 콘택홀 패턴간의 기설정 x축 거리를 확보하는 단계
    를 포함하는 위상 반전 마스크 제조 방법.
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