KR100861377B1 - 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명의 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크는, 투명 기판; 투명 기판 상에 배치되어 있는 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 제1 패턴과 제1 패턴과 소정 간격만큼 이격하여 배치된 제2 패턴을 포함하는 타겟 패턴; 및 타겟 패턴 사이에 위치하여 배치된 도트 타입의 어시스트 패턴을 포함한다.

포토마스크, 어시스트 패턴, 도트

Description

도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크{Photomask having dot-typed assist pattern and the method for manufacturing thereof}

도 1은 종래 기술에서 포토마스크 상에 배치된 어시스트 패턴을 나타내보인 도면이다.

도 2 및 도 3은 종래 기술의 어시스트 패턴을 적용하는 경우 발생하는 문제점을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.

도 4는 본 발명에 따른 도트 타입의 어시스트 패턴이 배치된 포토마스크를 나타내보인 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 포토마스크의 빛의 산란 및 중첩현상을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.

도 6a 및 도 6b는 도트 타입의 어시스트 패턴 존재여부에 따라 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 포커스 마진을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.

본 발명은 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도트 타입의 어시 스트 패턴을 갖는 포토마스크에 관한 것이다.

반도체 메모리 소자, 예를 들어 디램(DRAM; Dynamic Random Access Memory) 소자는 수많은 미세 패턴들로 이루어져 있으며, 이와 같은 미세 패턴들은 포토리소그래피(photolithography) 공정을 통해 형성된다. 포토리소그래피 공정은 패터닝하려는 대상막 위에 포토레지스트막을 도포하고, 노광 및 현상공정을 진행하여 포토레지스트막의 일부분을 선택적으로 제거하여 대상막의 일부 표면을 노출시키는 포토레지스트막 패턴을 형성한다. 이후에 이 포토레지스트막 패턴을 마스크로 대상막의 노출부분을 식각하여 제거한 다음 포토레지스트막 패턴은 스트립(strip)함으로써 패턴을 형성할 수 있다.

그런데 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 디자인 룰(design rule)이 작아지면서 과거에는 문제가 발생하지 않았던 부분, 예를 들어 노광 공정에서 문제가 발생하고 있다. 특히 패턴이 축소됨에 따라 웨이퍼 상에 패턴을 전사시키는 포토마스크도 축소되면서 초점심도(DOF; Depth of focus)마진 및 노광 역(EL; Exposure Latitude) 마진이 감소하는 문제가 발생하고 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기위해 광근접효과보정(OPC; Optical Proximity Correction)을 수행하거나 타겟 패턴의 마진을 보완하는 어시스트 패턴(assist pattern)을 이용하고 있다. 이 가운데 포토마스크의 콘트라스트(contrast), 초점심도(DOF) 또는 노광 역(EL)을 향상시키기 위한 방법으로, 타겟 패턴 사이에 어시스트 패턴(assist pattern)을 삽입하는 방법이 있다.

도 1은 종래 기술에서 포토마스크 상에 배치된 어시스트 패턴을 나타내보인 도면이다. 그리고 도 2 및 도 3은 종래 기술의 어시스트 패턴을 적용하는 경우 발생하는 문제점을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.

도 1을 참조하면, 포토마스크(100) 상에 메인 패턴(110)이 배치되어 있고, 메인 패턴(110) 주변에 라인 형상(line-typed)의 어시스트 패턴(120)이 배치되어 있다. 메인 패턴(110) 주변에 배치된 어시스트 패턴(120)에 의해 웨이퍼에 형성하고자 하는 패턴의 공정 여유도가 증가되도록 한다. 메인 패턴(110)과 메인 패턴(110) 사이의 간격이 넓은 경우, 노광 공정에서 메인 패턴(110)의 초점 변화에 민감하게 반응하는 광학적 특성이 있기 때문에, 라인 형상의 어시스트 패턴(120)을 이용하여 메인 패턴(110)의 간격이 좁은 것처럼 광학적 특성을 조절하여 왔다.

한편, 메인 패턴(110) 사이에 배치되는 어시스트 패턴(120)은 포토마스크(100) 상에는 존재하지만 웨이퍼에는 형성이 되지 않도록 미세한 크기, 예를 들어 30nm 이하의 크기로 형성해야한다. 그러나 이와 같이 미세한 크기의 어시스트 패턴(120)은 현재 마스크 제작 능력으로는 형성하기 어려운 점이 있다. 즉, 한계 해상력에서 웨이퍼 상에 라인 형상의 어시스트 패턴을 형성하면, 도 2에 도시한 바와 같이, 메인 패턴(200) 사이에 배치된 어시스트 패턴(210)의 굴곡이 심하고 패턴 재현성이 떨어져 실제 패턴 상에 적용하는데 어려움이 있다. 이에 따라 어시스트 패턴을 포토마스크 제작의 적정 크기로 이용하여 형성하는 경우에는, 메인 패턴의 간격이 좁으면, 도 3에 도시한 바와 같이, 포토레지스트막 잔여물(310)이 웨이퍼에 전사되어 결함으로 작용할 수 있으므로 실제 적용이 어렵다. 이에 따라 포토마스크 제작이 용이하면서 웨이퍼 공정 여유도를 증가시킬 수 있는 어시스트 패턴이 요구 된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반도체 소자의 미세 패턴을 형성하는데 있어서, 초점심도의 여유도를 증가시키기 위해 포토마스크에 형성된 메인 패턴 사이에 어시스트 패턴을 적용하여 마스크 패턴 제작 능력을 개선하고, 웨이퍼 상에서는 초점심도를 향상시킬 수 있는 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크는, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 배치되어 있는 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 제1 패턴과 상기 제1 패턴과 소정 간격만큼 이격하여 배치된 제2 패턴을 포함하는 타겟 패턴; 및 상기 타겟 패턴 사이에 위치하여 배치된 도트 타입의 어시스트 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 패턴 및 제2 패턴은 라인 타입(line typed)으로 형성된 것이 바람직하다.

상기 어시스트 패턴은 상기 제1 패턴 및 제2 패턴 사이의 중심부에 위치하면서 상기 타겟 패턴이 뻗어 있는 방향으로 배열되어 있는 것이 바람직하다.

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전하될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 다수 개의 도트 타입으로 형성된 것이 바람직하다.

상기 어시스트 패턴은 30nm 내지 100nm의 크기로 형성된 것이 바람직하다.

상기 어시스트 패턴은 인접하는 패턴간의 간격이 50nm 내지 100nm의 거리를 갖도록 형성된 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크를 개략적으로 나타내 보인 도면이다. 특히 도 4b는 도 4a의 어시스트 패턴을 확대하여 나타내보인 도면이다. 그리고 도 5는 본 발명에 따른 포토마스크의 빛의 산란 및 중첩현상을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 본 발명에 따른 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크(400)는, 투명 기판(410) 상에 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 타겟 패턴(440)이 배치되어 있다. 여기서 투명 기판(400)은 유리 또는 석영과 같은 투명 절연성 물질로 이루어진다. 투명 기판(400) 상에 배치되어 있는 타겟 패턴(440)은 투명 기판(400)의 일 방향으로 뻗어 있는 형태로 라인 형상의 다수 개의 패턴들이 배열되어 있다. 이때, 투명 기판(400) 상에 배치되어 있는 타겟 패턴(440)은 제1 패턴(420)과, 제1 패턴(420)과 소정 간격만큼 이격된 위치에 배치된 제2 패턴(430)을 포함하여 이루어진다.

이와 같이 라인 타입으로 배치되어 있는 제1 패턴(420)과 제1 패턴(420)과 인접하여 배치된 제2 패턴(430) 사이에는 도트 타입(dot typed)의 어시스트 패턴 (assist pattern, 450)이 형성되어 있다. 여기서 어시스트 패턴(450)은 제1 패턴(420) 및 제2 패턴(430) 사이의 이격되어 배치된 스페이스(s)의 중심부에 위치하면서 타겟 패턴(440)이 뻗어 있는 방향을 따라 도트 타입으로 배열되어 있다. 이와 같이 배열되어 있는 도트 타입의 어시스트 패턴(450)은 웨이퍼 상으로 전사될 때, 빛의 산란, 중첩과 같은 광 상호 간섭에 의해 어시스트 패턴(450) 상호 간에 브리지(bridge)가 유발되도록 소정 거리만큼 이격된 다수 개의 패턴들로 형성된다.

타겟 패턴(440), 예를 들어 제1 패턴(420)과 제2 패턴(430) 및 그 사이에 배치되는 도트 타입의 어시스트 패턴(450)을 포함하는 포토마스크(400)에 의해 웨이퍼 상으로 전사되면, 어시스트 패턴(450)에 의해 산란되는 빛이 타겟 패턴(440)의 가장자리에 중첩하면서 타겟 패턴(440) 주위에 인접 패턴이 있는 것과 같은 효과가 일어나면서 타겟 패턴(440)의 간격이 좁은 것처럼 광학적 특성을 유발시킬 수 있다.

이러한 어시스트 패턴(450)은 도 4b에 도시한 바와 같이, 한 변(a)의 길이가 다른 한 변(b)의 길이보다 긴 장방형(rectangle)의 형상으로 형성될 수 있다. 또한, 어시스트 패턴(450)은 각 변의 길이가 같은 정사각형의 형상으로 형성될 수도 있다. 이와 같이 타겟 패턴(440) 사이에 형성된 어시스트 패턴(450)의 크기는 30nm 내지 100nm의 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 광 상호 간섭에 의해 어시스트 패턴(450) 상호 간에 브리지(bridge)가 유발되도록 인접하는 패턴간의 간격(c)은 50nm 내지 100nm의 거리를 갖도록 형성된다.

이와 같은 타겟 패턴(440) 및 도트 타입의 어시스트 패턴(450)이 배치되어 있는 포토마스크(400) 상에 빛을 투과시켜 투과되는 빛의 진행을 나타내보인 도 5를 참조하면, 투명 기판(500) 상에 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 타겟 패턴(510)이 배치되어 있고, 타겟 패턴(510) 사이에 도트 형상의 어시스트 패턴(520)이 타겟 패턴(510)의 진행 방향을 따라 배열되어 있다. 이러한 포토마스크(500) 상에 빛을 투과시키면, 도 5의 점선과 같이, 도트 형상의 어시스트 패턴(520)에 의해 빛이 산란되어 타겟 패턴(510)의 가장자리에 중첩하면서 타겟 패턴(510)은 그 주위에 인접 패턴이 있는 것으로 작용하는 효과를 얻을 수 있다. 여기서 어시스트 패턴(520)은 30nm 내지 100nm의 크기로 형성하며, 투과되는 빛의 산란 및 중첩 현상 등에 의해 어시스트 패턴(520) 상호 간에 브리지(bridge)가 유발되도록 인접하는 패턴 간에 50nm 내지 100nm의 거리를 갖도록 형성된다.

도 6a 및 도 6b는 도트 타입의 어시스트 패턴 존재여부에 따라 웨이퍼 상에 형성된 패턴의 포커스 마진을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 어시스트 패턴이 존재하는 포토마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 전사된 패턴을 나타내보인 도 6b의 패턴의 디포커스 영역은 0.04까지 적용할 수 있고, 어시스트 패턴이 없는 경우의 웨이퍼 상에 전사된 패턴을 나타내보인 도 6a의 패턴의 디포커스 영역은 0.0까지 적용할 수 있어 포커스 마진이 보다 더 향상되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 타렛 패턴 사이에 배치된 어시스트 패턴은 종래의 라인 타입의 어시스트 패턴보다 패턴 밀도가 낮아지고, 웨이퍼에 전사된 후 포토레지스트막의 잔여물 마진(residue margin)이 증가하여 웨이퍼 상에 잔여막이 발생되지 않는다. 또한, 라인 타입의 어시스트 패턴보다 상대적으로 큰 크 기, 예컨대 30nm 내지 100nm의 크기로 형성할 수 있다. 이에 따라 미세한 크기로 어시스트 패턴을 형성시 발생되는 문제점을 방지할 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크에 의하면, 타겟 패턴 사이에 도트 타입의 어시스트 패턴을 배치함으로써 웨이퍼 형성시 공정 여유도를 증가시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 투명 기판;

   상기 투명 기판 상에 배치된 제1 패턴과 상기 제1 패턴으로부터 이격하여 배치된 제2 패턴을 포함하는 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 타겟 패턴; 및

   상기 제1 패턴과 제2 패턴 사이의 스페이스에 위치하는 어시스트 패턴으로서 상기 타겟 패턴의 연장 방향으로 배열하되, 도트(dot)와 도트 사이에 광 산란을 유도하여 레지스트 잔여물을 억제하는 도트들을 포함하는 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 패턴 및 제2 패턴은 라인 타입(line typed)으로 형성된 것을 특징으로 하는 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크.
3. 제1항에 있어서,

   상기 도트는 상기 제1 패턴 및 제2 패턴 사이의 중심부에 위치하면서 상기 타겟 패턴이 뻗어 있는 방향으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크.
4. 제1항에 있어서,

   상기 도트는 30nm 내지 100nm의 크기로 형성된 것을 특징으로 하는 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크.
5. 제1항에 있어서,

   상기 도트는 인접하는 도트 사이의 간격이 50nm 내지 100nm의 거리를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 도트 타입의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크.

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