KR100685891B1 - Phase shift mask - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 얼터너티브 위상반전마스크의 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional alternative phase inversion mask.
도 2는 종래의 얼터너티브 위상반전마스크를 이용하여 형성된 반도체 기판 상의 패턴을 보여주는 것이다. 2 shows a pattern on a semiconductor substrate formed using a conventional alternative phase inversion mask.
도 3은 종래의 하프톤 위상반전마스크의 개략적인 단면도이다. 3 is a schematic cross-sectional view of a conventional halftone phase shift mask.
도 4는 종래 하프톤 위상반전마스크를 이용할 때 고밀도 패턴 영역과 저밀도 패턴 영역 사이의 바이어스(bias)차를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a bias difference between a high density pattern region and a low density pattern region when using a conventional halftone phase inversion mask.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프톤 위상반전마스크의 개략적인 단면도이다. 5 is a schematic cross-sectional view of a halftone phase shift mask according to an embodiment of the present invention.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼터너티브 위상반전마스크의 개략적인 단면도이다. 6 is a schematic cross-sectional view of an alternative phase inversion mask according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 석영판 30 : 쉬프터10: quartz plate 30: shifter
50 : 차광층50: light shielding layer
본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성용 마스크에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 위상반전마스크(Phase Shift Mask : PSM)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로, 반도체 소자는 다양한 형태의 막(예를 들어, 실리콘막, 산화막, 필드 산화막, 폴리 실리콘막, 금속 배선막 등)이 다층 구조로 적층되는 형태를 갖는다. 이러한 다층 구조의 반도체 소자는 증착공정, 산화 공정, 포토 리소그라피 공정(포토 레지스트막 도포, 노광, 현상 공정 등) 또는 패터닝 공정, 에칭 공정, 세정 공정, 린스 공정 등과 같은 여러 가지 공정들에 의해 제조된다. In general, a semiconductor device has a form in which various types of films (for example, a silicon film, an oxide film, a field oxide film, a polysilicon film, a metal wiring film, etc.) are stacked in a multilayer structure. Such a multilayer semiconductor device is manufactured by various processes such as a deposition process, an oxidation process, a photolithography process (photoresist film coating, exposure, development process, etc.) or a patterning process, an etching process, a cleaning process, a rinsing process, and the like. .
이때, 임의의 막에 대한 패터닝은 임의의 막 위에 스핀 코팅 등의 방법을 통해 포토 레지스트(감광막)를 도포하고, 이를 노광한 후 현상함으로써 임의의 막 위에 원하는 형상의 패턴을 형성하며, 이와 같이 형성된 패턴을 이용하여 하부의 막을 선택적으로 제거(식각)함으로써 수행된다. 여기서, 포토 레지스트를 원하는 형상의 패턴으로 형성하기 위해서는 소정의 마스크가 필요하다. At this time, the patterning of the arbitrary film is formed by applying a photoresist (photosensitive film) on the arbitrary film by a method such as spin coating, exposing and developing it, thereby forming a pattern of a desired shape on the desired film. This is done by selectively removing (etching) the underlying film using the pattern. Here, a predetermined mask is required to form the photoresist in a pattern having a desired shape.
패턴의 선폭이 70% 줄어들면 소자의 면적은 절반이 된다. 즉, 동일한 반도체 기판에서 이전보다 2배 개수의 소자를 얻을 수 있다. 또한, 소자의 소형화는 그것을 이용한 다른 장치의 소형화를 가져오게 된다. 즉, 소자의 소형화는 그 자체 뿐만 아니라 여러 가지 다른 부수적인 이점을 가져오게 된다. 따라서, 소자의 소형화는 지속적으로 추구되어 지고 있다. If the line width of the pattern is reduced by 70%, the device area is halved. That is, twice as many elements can be obtained on the same semiconductor substrate as before. In addition, miniaturization of the device leads to miniaturization of other devices using the same. In other words, miniaturization of the device itself brings several other side benefits. Therefore, miniaturization of the device is continuously pursued.
소자의 소형화를 이루기 위해서 가장 우선시 되는 것이 포토공정에서 패턴 형성이다. 반도체 기판 위에 포토레지스트를 포토공정으로 패터닝하기 위해서는 마스크 패턴이 필요하며 마스크 패턴의 형상에 따라 포토레지스트가 패터닝되는 것이 다. 따라서, 미세한 패턴의 구현을 위해서 많은 노력이 이루어져서 해상도(resolution)의 향상은 많이 진전되었다. In order to achieve miniaturization of the device, the first priority is pattern formation in a photo process. In order to pattern the photoresist on a semiconductor substrate by a photo process, a mask pattern is required and the photoresist is patterned according to the shape of the mask pattern. Therefore, much effort has been made to realize fine patterns, and thus the resolution has been greatly improved.
이와 같은 포토레지스트의 포토공정을 위한 마스크의 하나로서 위상반전마스크(Phase Shift Mask:PSM)가 있다. One of the masks for the photo process of the photoresist is a phase shift mask (PSM).
상기 위상반전마스크는 빛이 투과되는 부분 중 이웃한 패턴의 위상이 180도 차이를 가지게 하여 상쇠 간섭에 의해 해상도를 높이는 기능을 한다. 따라서, 일반 마스크에 비해 반도체 기판 상에 미세패턴을 형성하는 데 유리하다. The phase inversion mask has a function of increasing resolution due to destructive interference by causing a phase difference of a neighboring pattern among light transmitting portions to be 180 degrees. Therefore, it is advantageous to form a fine pattern on a semiconductor substrate as compared to a general mask.
이와 같은 위상반전마스크는 크롬 패턴과 위상 반전층이 구비되고 위상 반전 영역의 투과율이 100%인 얼터너티브(alternative) 위상반전마스크와 위상반전층만으로 구성되고 투과율이 5 내지 8%인 하프톤(Half Tone : HT) 위상반전마스크 등이 있다. Such a phase inversion mask is composed of an alternative phase inversion mask and a phase inversion layer having a chromium pattern and a phase inversion layer and having a transmittance of 100% in a phase inversion region, and a half tone having a transmittance of 5 to 8%. : HT) phase inversion mask.
이하, 도면을 참조로 종래의 위상반전마스크에 대해서 설명하기로 한다. Hereinafter, a conventional phase inversion mask will be described with reference to the drawings.
도 1은 종래의 얼터너티브 위상반전마스크의 개략적인 단면도이다. 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional alternative phase inversion mask.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 얼터너티브 위상 반전 마스크는 100%투과율을 갖는 석영판(1), 상기 석영판(1) 상에 소정의 간격으로 배치되고 소정의 투과율을 가지며 투과되는 빛의 위상을 상기 석영판만을 통과한 빛과 180도 다르게 변화시키는 쉬프터(3), 및 상기 쉬프터(3) 상에 소정의 간격으로 배치되어 빛을 차단하는 차광막(5)으로 구성된다. As can be seen in Figure 1, the conventional alternative phase inversion mask is a
상기 쉬프터(3)와 석영판(1)을 모두 통과하는 ① 및 ②의 빛은 석영판(1)만을 통과하는 ③의 빛과 위상이 180도 차이가 난다. The light of ① and ② passing through both the
도 2는 도 1에 도시한 얼터너티브 위상반전마스크를 이용하여 형성된 반도체 기판 상의 패턴을 보여주는 것으로서, 도 2에 도시한 바와 같이 ① 및 ②의 빛은 ③의 빛과 위상 차이에 의해 서로 상쇄되어 반도체 기판(7) 상에 감광제를 정확하게 노광하여 형성되는 패턴(9)의 해상도가 높게된다. FIG. 2 illustrates a pattern on a semiconductor substrate formed by using an alternative phase inversion mask shown in FIG. 1. As shown in FIG. 2, light of ① and ② is canceled from each other by a phase difference between light of ③ and a semiconductor substrate. The resolution of the pattern 9 formed by accurately exposing a photosensitive agent on (7) becomes high.
도 3은 종래의 하프톤 위상반전마스크의 개략적인 단면도이다. 3 is a schematic cross-sectional view of a conventional halftone phase shift mask.
도 3에서 알 수 있듯이, 종래의 하프톤 위상반전마스크는 석영판(1), 상기 석영판(1)상에 소정의 간격으로 배치되는 쉬프터(3)로 구성된다. 상기 쉬프터(3)와 석영판(1)을 모두 통과하는 ①의 빛은 석영판(1)만을 통과하는 ② 및 ③의 빛과 위상이 180도 차이가 난다. As can be seen in FIG. 3, the conventional halftone phase inversion mask is composed of a
도 3과 같은 하프톤 위상반전마스크를 이용할 경우 전술한 도 1과 같은 얼터너티브 위상반전마스크를 이용할 경우와 마찬가지로 해상도가 높은 패턴이 형성된다. In the case of using the halftone phase shift mask shown in FIG. 3, a pattern having a high resolution is formed as in the case of using the alternative phase shift mask shown in FIG. 1.
그러나, 이와 같은 종래의 위상반전마스크는 다음과 같은 문제점이 있다. However, such a conventional phase inversion mask has the following problems.
도 4는 종래 하프톤 위상반전마스크를 이용할 때 고밀도 패턴 영역과 저밀도 패턴 영역 사이의 바이어스(bias)차를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining a bias difference between a high density pattern region and a low density pattern region when using a conventional halftone phase inversion mask.
도 4에서, 종래 하프톤 위상반전마스크는 고밀도 패턴 영역과 저밀도 패턴 영역이 형성된 경우 양 영역 사이의 바이어스(bias) 차를 극복하기가 힘들다. 이와 같은 바이어스 차는 광 굴절률이 다르기 때문에 발생하게 된다. In FIG. 4, it is difficult for the conventional halftone phase shift mask to overcome the bias difference between both regions when the high density pattern region and the low density pattern region are formed. Such a bias difference occurs because the optical refractive index is different.
이와 같은 문제점은 상기 얼터너티브 위상반전마스크도 마찬가지다. The same problem applies to the alternative phase shift mask.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,The present invention has been made to solve the above problems,
본 발명의 목적은 고밀도 패턴 영역과 저밀도 패턴 영역에서 바이어스 차를 극복할 수 있는 위상반전마스크를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a phase shift mask capable of overcoming a bias difference in a high density pattern region and a low density pattern region.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 고밀도 패턴 영역 및 저밀도 패턴 영역을 포함하는 석영판; 상기 석영판의 고밀도 패턴 영역에 고밀도로 배치되는 제1 쉬프터; 및 상기 석영판의 저밀도 패턴 영역에 저밀도로 배치되는 제2 쉬프터를 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 제2 쉬프터의 높이가 상기 제1 쉬프터의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 하프톤 위상반전마스크를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a quartz plate comprising a high density pattern region and a low density pattern region; A first shifter disposed at a high density in the high density pattern region of the quartz plate; And a second shifter disposed at a low density in the low density pattern region of the quartz plate, wherein the height of the second shifter is greater than the height of the first shifter. do.
또한 본 발명은 고밀도 패턴 영역 및 저밀도 패턴 영역을 포함하는 석영판; 상기 석영판의 고밀도 패턴 영역에 고밀도로 배치되는 제1 쉬프터; 상기 제1 쉬프터 상에 소정 간격으로 배치되는 제1 차광층; 상기 석영판의 저밀도 패턴 영역에 저밀도로 배치되는 제2 쉬프터; 및 상기 제2 쉬프터 상에 소정 간격으로 배치되는 제2차광층을 포함하여 이루어지고, 이때, 상기 제2 쉬프터의 높이가 상기 제1 쉬프터의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 얼터너티브 위상반전마스크를 제공한다. In addition, the present invention is a quartz plate comprising a high density pattern region and a low density pattern region; A first shifter disposed at a high density in the high density pattern region of the quartz plate; First light blocking layers disposed on the first shifter at predetermined intervals; A second shifter disposed at a low density in the low density pattern region of the quartz plate; And a second light blocking layer disposed on the second shifter at predetermined intervals, wherein the height of the second shifter is greater than the height of the first shifter. .
즉, 본 발명은 저밀도 패턴 영역에 형성되는 제2 쉬프터의 높이를 고밀도 패턴 영역에 형성되는 제1 쉬프터의 높이보다 크게 형성함으로써 고밀도 패턴 영역과 저밀도 패턴 영역에서 바이어스 차를 극복하도록 한 것이다. That is, the present invention is to overcome the bias difference between the high density pattern region and the low density pattern region by forming the height of the second shifter formed in the low density pattern region larger than the height of the first shifter formed in the high density pattern region.
여기서, 상기 제1 쉬프터의 높이는 λ/2로 형성될 수 있다. Here, the height of the first shifter may be formed as λ / 2.
상기 제2 쉬프터의 높이는 λ/2를 초과하도록 형성될 수 있다. The height of the second shifter may be formed to exceed λ / 2.
이하 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프톤 위상반전마스크의 개략적인 단면도이다. 5 is a schematic cross-sectional view of a halftone phase shift mask according to an embodiment of the present invention.
도 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 하프톤 위상반전마스크는 석영판(10), 및 상기 석영판(10) 위에 형성되는 쉬프터(30a, 30b)를 포함하여 이루어진다.As can be seen in Figure 5, the halftone phase inversion mask of the present invention comprises a
상기 석영판(10)은 100%투과율을 갖는 것으로서 고밀도 패턴 영역 및 저밀도 패턴 영역을 포함한다. The
상기 쉬프터(30a, 30b)는 상기 석영판(10) 상에 소정의 간격으로 배치되고 소정의 투과율을 가지며 투과되는 빛의 위상을 상기 석영판(10)만을 통과한 빛과 180도 다르게 변화시키는 것으로서, 상기 석영판(10)의 고밀도 패턴 영역에 고밀도로 배치되는 제1 쉬프터(30a) 및 상기 석영판(10)의 저밀도 패턴 영역에 저밀도로 배치되는 제2 쉬프터(30b)로 이루어진다. The
이때, 상기 제2 쉬프터(30b)의 높이가 상기 제1 쉬프터(30a)의 높이보다 크게 형성된다. In this case, the height of the
상기 제1 쉬프터(30a)의 높이는 λ/2로 형성되고, 상기 제2 쉬프터(30b)의 높이는 λ/2보다 크게 형성된다. The height of the
상기 λ/2은 180도 위상반전을 위한 두께로 전기장에서는 역상으로 나타나지만 반도체 기판 레벨에서는 동일 위상으로 다시 바뀌게 되고 이때의 강도(intensity)는 노광시 패턴의 프로파일(profile)과 CD를 결정하게 된다. 저밀도 패턴영역과 고밀도 패턴영역은 굴절률 차이가 다르기 때문에 포토 레지스트의 문턱 (threshold) 에너지도 다르다. 따라서 상기와 같이 쉬프터(30a, 30b)의 높이를 다르게 조절해주어, 즉, 상기 제2 쉬프터(30b)의 높이를 상기 제1 쉬프터(30a)의 높이보다 크게 형성하여, 강도(intensity)의 차를 유발하면 반도체 기판 레벨에서 발생하는 고밀도 패턴 영역과 저밀도 패턴 영역에서의 바이어스 차가 극복된다. [Lambda] / 2 is a thickness for phase reversal of 180 degrees, which is reversed in an electric field but is reversed in phase at the semiconductor substrate level, and the intensity of the pattern determines the profile and CD of the pattern during exposure. Since the low density pattern region and the high density pattern region differ in refractive index, the threshold energy of the photoresist is also different. Therefore, as described above, the heights of the
다시 말하면, 저밀도 패턴 영역에서 강도가 고밀도 패턴 영역에서 강도보다 낮을 수 있도록 제2 쉬프터(30b)의 높이를 제1 쉬프터(30a)의 높이보다 크게 하는 것이다. 따라서, 회절되는 빛의 차수가 저밀도 영역이 크가 하더라도 반도체 기판에서의 CD차를 줄일 수 있다. In other words, the height of the
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 얼터너티브 위상반전마스크의 개략적인 단면도이다. 6 is a schematic cross-sectional view of an alternative phase inversion mask according to an embodiment of the present invention.
도 6에서 알 수 있듯이, 본 발명의 얼터너티브 위상반전마스크는 석영판(10), 상기 석영판(10) 위에 형성되는 쉬프터(30a, 30b), 및 상기 쉬프터 위에 형성되는 차광층(50a, 50b)를 포함하여 이루어진다.As can be seen in Figure 6, the alternative phase inversion mask of the present invention is a
상기 석영판(10)은 고밀도 패턴 영역 및 저밀도 패턴 영역을 포함한다. The
상기 쉬프터(30a, 30b)는 상기 석영판(10) 상에 소정의 간격으로 배치되고 소정의 투과율을 가지며 투과되는 빛의 위상을 상기 석영판(10)만을 통과한 빛과 180도 다르게 변화시키는 것으로서, 상기 석영판(10)의 고밀도 패턴 영역에 고밀도로 배치되는 제1 쉬프터(30a) 및 상기 석영판(10)의 저밀도 패턴 영역에 저밀도로 배치되는 제2 쉬프터(30b)로 이루어진다.The
이때, 상기 제2 쉬프터(30b)의 높이가 상기 제1 쉬프터(30a)의 높이보다 크 게 형성된다. At this time, the height of the
상기 제1 쉬프터(30a)의 높이는 λ/2로 형성되고, 상기 제2 쉬프터(30b)의 높이는 λ/2보다 크게 형성된다. The height of the
상기 차광층(50a, 50b)은 상기 제1 쉬프터(30a) 상에 소정간격으로 배치되는 제1차광층(50a) 및 상기 제2 쉬프터(30b) 상에 소정간격으로 배치되는 제2차광층(50b)으로 이루어진다. The light blocking layers 50a and 50b are disposed on the
상기 차광층(50a, 50b)은 크롬으로 이루어질 수있다. The light blocking layers 50a and 50b may be made of chromium.
이상과 같은 본 발명에 따르면 저밀도 패턴 영역에 형성되는 제2 쉬프터의 높이를 고밀도 패턴 영역에 형성되는 제1 쉬프터의 높이보다 크게 형성함으로써 고밀도 패턴 영역과 저밀도 패턴 영역에서 바이어스 차가 극복된다. According to the present invention as described above, by forming the height of the second shifter formed in the low density pattern region larger than the height of the first shifter formed in the high density pattern region, the bias difference is overcome in the high density pattern region and the low density pattern region.
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KR100861197B1 (en) * | 2007-07-23 | 2008-09-30 | 주식회사 동부하이텍 | Alternative phase shift mask and it's manufacturing method |
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