KR101129026B1 - 라인 형태의 패턴형성을 위한 포토마스크 및 이를 이용한 패턴형성방법 - Google Patents

라인 형태의 패턴형성을 위한 포토마스크 및 이를 이용한 패턴형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 포토마스크는, 제1 방향으로 연장되는 라인 형태의 패턴 형성을 위한 것으로서, 투광기판과, 그리고 제1 방향과 일정 각도로 경사진 방향으로 배치되는 단위조각패턴이 제1 방향을 따라 복수개가 투광기판 위에 배치되어 구성되는 라인 형태의 패턴에 대응되는 메인패턴을 구비한다.
비대칭 조명계, 포커스, 라인 패턴

Description

라인 형태의 패턴형성을 위한 포토마스크 및 이를 이용한 패턴형성방법{Photomask for forming line-typed pattern and method of fabricating the pattern using the photomask}
본 발명은 포토마스크 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것으로서, 특히 패턴의 조밀도가 낮으면서 라인 형태를 갖는 패턴형성을 위한 포토마스크 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것이다.
최근 반도체소자의 집적도가 급격하게 증가함에 따라 패턴 형성을 위한 포토리소그라피 기술의 한계가 점점 심각하게 나타나고 있다. 따라서 이와 같은 한계 극복을 위해 여러가지 방법들이 제안되고 있는데, 그 중 하나는 변형 조명계(off-axis illumination) 또는 비대칭 조명계를 사용하는 것이다.
도 1은 반도체소자를 구성하는 패턴의 일 예로서 라인/스페이스 형태의 게이트패턴 형성을 위한 포토레지스트막패턴을 나타낸 레이아웃도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 라인/스페이스 형태의 게이트패턴을 형성하기 위해서는, 먼저 포토리소그라피 기술에 의한 노광 및 현상공정을 수행하여 포토레지스트막패턴(101, 102)을 형성한다. 그리고 이 포토레지스트막패턴(101, 102)을 식각마스크로 하부막(111, 112)의 노출부분에 대한 식각을 수행함으로써 포토레지스트막패턴(101, 102)에 대응되는 게이트패턴을 형성할 수 있다. 통상적으로 셀영역 및 주변회로영역을 갖는 반도체소자, 특히 디램(DRAM)소자의 경우 셀영역(CELL)에서는 X방향으로 인접한 패턴과의 간격이 좁게 게이트패턴이 배치되는 반면에, 주변회로영역(PERI)에서는 X방향으로 인접한 패턴과의 간격이 넓게 게이트패턴이 배치된다.
도 2는 도 1의 포토레지스트막패턴 형성을 위한 노광시 사용되는 비대칭 조명계의 일 예로서 다이폴(dipole) 조명계와, 포토마스크를 투과하는 광의 세기 분포를 나타내 보인 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 다이폴 조명계(210)는 X방향을 따라 상호 대칭으로 배치되는 광투과구(212, 214)를 갖는다. 이와 같은 다이폴 조명계(210)를 사용하여 노광을 수행하는 경우, 그래프(220)에 나타낸 바와 같이, 셀영역에서는 포토마스크(230)의 광차단영역(231)을 투과하는 광과 광투과영역(232)을 투과하는 광의 세기의 차이가 X방향을 따라 크게 나타나며, 이에 따라 X방향으로 높은 해상도를 얻을 수 있게 된다.
그러나 조밀도가 상대적으로 낮거나 고립된(isolated) 형태를 갖는 주변회로영역(PERI)에서는 포토마스크를 투과하는 0차 회절광과 1차 회절광이 더 이상 대칭적이지 못하며, 이에 따라 포커스 옵셋(focus offset)과 같은 공정변수가 약간만 변화되더라도 패턴 프로파일에 큰 영향을 끼치게 되어, 심하게는 도 3a 및 도 3b에서 "310" 및 "320"으로 나타낸 바와 같이 패턴 붕괴(pattern collapse) 현상이 발생되기도 한다.
이를 패턴의 조밀도에 따른 광의 대칭성을 나타낸 도 4a 내지 도 4c를 참조 하여 설명하면, 먼저 도 4a에 나타낸 바와 같이, 피치(pitch)가 가장 작은 경우, 예컨대 피치(도 1의 p)가 150nm인 경우에는 0차광(411, 431)과 -1차광(421), +1차광(441)이 적절한 대칭구조를 이루며, 특히 상호 간섭이 일어나야 할 -1차광(421)과 0차광(431)이 X방향을 따라 대체로 대칭적으로 배치된다. 그러나 도 4b에 나타낸 바와 같이, 피치(도 1의 p)가 200nm로 증가하는 경우, -1차광(421) 및 +1차광(441)이 중심을 향해 이동되며, 따라서 상호 간섭이 일어나야 할 -1차광(421)과 0차광(431)이 X방향을 따라 저하된 대칭성을 나타낸다. 더욱이 도 4c에 나타낸 바와 같이, 피치(도 1의 p)가 300nm까지 증가하는 경우, -1차광(421) 및 +1차광(441)이 중심까지 이동되며, 따라서 상호 간섭이 일어나야 할 -1차광(421)과 0차광(431)이 X방향을 따라 더 이상 대칭적이지 않게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 다이폴 조명계(도 2의 210)와 같이 방향성을 갖는 비대칭 조명계를 사용하여 라인 형태의 패턴(도 1의 101, 102) 형성을 위한 노광을 수행하는 경우, 패턴의 조밀도가 높은 셀영역(CELL)에서는 X방향을 따라 충분한 해상도를 얻는 동시에 포커스 옵셋과 같은 공정변수의 변화에도 패턴(101, 102)의 프로파일이 잘 변화되지 않는 반면에, 패턴의 조밀도나 낮은 주변회로영역(PERI)에서는 0차 회절광과 1차 회절광의 대칭성이 저하되어 포커스 옵셋과 같은 공정변수의 작은 변화에도 패턴(101, 102)의 프로파일이 변화되어 패턴 붕괴와 같은 현상이 발생된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 비대칭 조명계를 사용하여 라인 형태의 패턴 형성을 위한 노광시 사용되는 포토마스크의 레이아웃을 변경함으로써 패턴의 조밀도가 낮은 영역에서 포커스 옵셋과 같은 공정변수에 의한 패턴 프로파일의 변화를 최소화할 수 있도록 하는 포토마스크 및 이를 이용한 패턴형성방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 포토마스크는, 제1 방향으로 연장되는 라인 형태의 패턴 형성을 위한 것으로서, 투광기판과, 그리고 제1 방향과 일정 각도로 경사진 방향으로 배치되는 단위조각패턴이 제1 방향을 따라 복수개가 투광기판 위에 배치되어 구성되는 라인 형태의 패턴에 대응되는 메인패턴을 구비한다.
상기 단위조각패턴은 제1 방향을 따라 인접한 단위조각패턴과 일정 간격 상호 이격되도록 배치될 수 있다.
상기 단위조각패턴은 상기 제1 방향을 따라 인접한 단위조각패턴과 상호 접촉되도록 배치될 수도 있다.
상기 메인패턴은 인접한 다른 패턴 사이의 간격이 상기 메인패턴의 선폭보다 적어도 3배 이상일 수 있다.
상기 메인패턴의 단위조각패턴은 인접한 메인패턴의 단위조각패턴과 반대 각도로 기울어지도록 배치될 수 있다.
상기 메인패턴의 단위조각패턴은 인접한 메인패턴의 단위조각패턴과 다른 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 패턴형성방법은, 웨이퍼상에 제1 방향으로 연장되는 라인 형태의 포토레지스트막패턴을 형성하기 위한 것으로서, 웨이퍼상에 포토레지스트막을 형성하는 단계와, 포토레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대해 제1 방향과 일정 각도로 경사진 방향으로 배치되는 단위조각패턴이 제1 방향을 따라 복수개 배치되어 구성되는 메인패턴을 구비한 포토마스크를 이용하여 노광을 수행하는 단계와, 그리고 노광이 이루어진 포토레지스트막에 대해 현상을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 노광을 수행하는 단계는 비대칭 조명계를 사용하여 수행할 수 있다. 이 경우 비대칭 조명계로 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 상호 대칭인 투과부를 갖는 다이폴 조명계를 사용할 수 있다.
상기 포토마스크는, 제1 방향을 따라 상호 인접한 단위조각패턴이 상호 이격되도록 배치되는 구조를 가질 수 있다.
상기 포토마스크는, 제1 방향을 따라 상호 인접한 단위조각패턴이 상호 접촉되도록 배치되는 구조를 가질 수 있다.
상기 포토레지스트막패턴은, 인접한 다른 패턴과의 간격이 포토레지스트막패턴의 선폭보다 적어도 3배 이상이 될 수 있다.
상기 메인패턴의 단위조각패턴은 인접한 메인패턴의 단위조각패턴과 반대 각도로 기울어지도록 배치될 수 있다.
상기 메인패턴의 단위조각패턴은 인접한 메인패턴의 단위조각패턴과 다른 두 께를 가질 수 있다.
본 발명에 따르면, 포토마스크의 메인패턴을 형성하고자 하는 패턴이 연장되는 방향과 일정 각도로 경사진 방향으로 배치되는 단위조각패턴을 복수개 배치시켜 형성함으로써, 비대칭 조명계를 사용하여 노광공정을 수행할 때 양 방향성의 특성이 혼합되어 패턴의 조밀도가 낮은 영역에서도 포커스 옵셋과 같은 공정변수에 의한 패턴 프로파일의 변화가 최소화되도록 할 수 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 라인 형태의 패턴형성을 위한 포토마스크의 여러 실시예를 나타내 보인 레이아웃도들이다.
먼저 도 5a를 참조하면, 일 실시예에 따른 포토마스크(510)는, 쿼츠와 같은 투광기판(512) 위에 배치되는 메인패턴들(516, 518)을 포함하여 구성된다. 형성하고자 하는 포토레지스트막패턴이 라인 형태의 패턴, 즉 Y방향으로 길게 연장되면서 X방향으로는 인접한 패턴과는 상호 이격되는 패턴(도 1의 102 참조)이므로, 포토마스크(510)의 메인패턴들(516, 518)은 이와 같은 포토레지스트막패턴에 대응되는 레이아웃으로 이루어진다. 따라서 포토마스크(510)의 메인패턴들(516, 518)은 Y방향을 따라 길게 연장되면서 X방향으로는 일정 간격으로 상호 이격되는 레이아웃을 갖는다. 메인패턴들(516, 518)의 X방향 조밀도는 낮으며, 일 예로 메인패턴들(516, 518)의 폭(W1)과 메인패턴들(516, 518) 사이의 간격(W2)의 비는 적어도 1:3 이상이다.
상기 메인패턴들(516, 518)은 Y방향과 일정 각도(+θ)로 경사진 방향으로 배치되는 복수개의 단위조각패턴(513)들로 이루어진다. 도면에서 단위조각패턴(513)은 사각형상으로 도시되어 있지만, 이는 예시적인 것으로서 단위조각패턴(513)의 형상에 대해서는 제한이 없다. 포지티브 각도(+θ)로 기울어지게 배치되는 단위조각패턴(513)은 Y방향을 따라 인접한 다른 단위조각패턴(513)과 그 측면이 상호 접촉되며, 그 결과 Y방향으로 길게 연장되는 메인패턴들(516, 518)이 형성된다. 메인패턴들(516, 518)을 구성하는 단위조각패턴(513)은 크롬(Cr)막과 같은 광차단막패턴일 수도 있고, 또는 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)막과 같은 위상반전막패턴일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음에 도 5b를 참조하면, 다른 실시예에 따른 포토마스크(520)는, 투광기판(522) 위에 배치되는 메인패턴들(526, 528)을 포함하여 구성된다. 포토마스크(520)의 메인패턴들(526, 528)은 Y방향을 따라 길게 연장되면서 X방향으로는 일정 간격 이격되는 레이아웃을 갖는다. 메인패턴들(526, 528)의 X방향 조밀도는 낮으며, 일 예로 메인패턴들(526, 528)의 폭(W1)과 메인패턴들(526, 528) 사이의 간격(W2)의 비는 적어도 1:3 이상이다. 메인패턴(526)은 Y방향과 일정 크기의 포지티브 각도(+θ)로 경사지게 배치되는 복수개의 단위조각패턴(523)들로 이루어지는 반면, 메인패턴(528)은 Y방향과 일정 크기의 네가티브 각도(-θ)로 경사지게 배치되는 복수개의 단위조각패턴(523')들로 이루어진다. 포지티브 각도(+θ)로 기울어지게 배치되는 단위조각패턴(523)은 Y방향을 따라 인접한 다른 단위조각패턴(523)과 그 측면이 상호 접촉되며, 그 결과 Y방향으로 길게 연장되는 메인패턴(526)이 형성 된다. 마찬가지로 네가티브 각도(-θ)로 기울어지게 배치되는 단위조각패턴(523')도 Y방향을 따라 인접한 다른 단위조각패턴(523')과 그 측면이 상호 접촉되며, 그 결과 Y방향으로 길게 연장되는 메인패턴(528)이 형성된다. 메인패턴(526)을 구성하는 단위조각패턴(523)과 메인패턴(528)을 구성하는 단위조각패턴(523')은 기울어진 각도만 상이할 뿐 그 형상은 동일하다. 단위조각패턴(523/523')은 크롬(Cr)막과 같은 광차단막패턴일 수도 있고, 또는 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)막과 같은 위상반전막패턴일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음에 도 5c를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 포토마스크(530)는, 투광기판(532) 위에 배치되는 메인패턴들(536, 538)을 포함하여 구성된다. 포토마스크(530)의 메인패턴들(536, 538)은 Y방향을 따라 길게 연장되면서 X방향으로는 일정 간격 이격되는 레이아웃을 갖는다. 메인패턴들(536, 538)의 X방향 조밀도는 낮으며, 일 예로 메인패턴들(536, 538)의 폭(W1)과 메인패턴들(536, 538) 사이의 간격(W2)의 비는 적어도 1:3 이상이다. 메인패턴(536)은 Y방향과 일정 크기의 포지티브 각도(+θ)로 경사지게 배치되는 단위조각패턴(533)으로 이루어지는데, 단위조각패턴(533)은 상대적으로 얇은 제1 두께(d1)를 갖는다. 메인패턴(538)도 또한 Y방향과 일정 크기의 포지티브 각도(+θ)로 경사지게 배치되는 단위조각패턴(533')으로 이루어지만, 단위조각패턴(533')의 두께는 단위조각패턴(533)의 제1 두께(d1)보다 상대적으로 두꺼운 제2 두께(d2)를 갖는다. 포지티브 각도(+θ)로 기울어지게 배치되는 단위조각패턴(533/533')은 Y방향을 따라 인접한 다른 단위조각패턴(533/533')과 그 측면이 상호 접촉되며, 그 결과 Y방향으로 길게 연장되는 메인패턴(536/538) 이 형성된다. 메인패턴(536/538)을 구성하는 단위조각패턴(533/533')은 크롬(Cr)막과 같은 광차단막패턴일 수도 있고, 또는 몰리브데늄실리콘나이트라이드(MoSiN)막과 같은 위상반전막패턴일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 비록 도면에 별도로 도시하지는 않았지만, 메인패턴(536)을 구성하는 단위조각패턴(533)들과 메인패턴(538)을 구성하는 단위조각패턴(533')들 중 어느 하나는, 도 5b를 참조하여 설명한 바와 같이, 네가티브 각도(-θ)를 갖도록 배치될 수도 있다.
다음에 도 5d를 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 포토마스크(540)는, 투광기판(542) 위에 배치되는 메인패턴들(546, 548)을 포함하여 구성된다. 메인패턴들(546, 548)은 Y방향을 따라 길게 연장되면서 X방향으로는 일정 간격으로 상호 이격되는 레이아웃을 갖는다. 메인패턴들(546, 548)의 X방향 조밀도는 낮으며, 일 예로 메인패턴들(546, 548)의 폭(W1)과 메인패턴들(546, 548) 사이의 간격(W2)의 비는 적어도 1:3 이상이다. 메인패턴들(546, 548)은 Y방향과 일정 각도(+θ)로 경사진 방향으로 배치되는 복수개의 단위조각패턴(543)들로 이루어진다. 포지티브 각도(+θ)로 기울어지게 배치되는 단위조각패턴(543)은 Y방향을 따라 인접한 다른 단위조각패턴(543)과 일정 간격(d3) 이격되면서 나란하게 배치되며, 그 결과 Y방향으로 길게 연장되는 메인패턴들(546, 548)이 형성된다. 본 실시예에 따른 포토마스크(540)의 경우, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한 다른 실시예의 포토마스크(510/520/530)와 비교하여 Y방향을 따라 단위조각패턴(543)들이 상호 일정 간격(d3) 이격되어 있으므로, 최종적으로 형성되는 포토레지스트막패턴의 경우 Y방향을 따라 가장자리가 굴곡이 있는 형상으로 형성된다. 비록 도면에 나타내지는 않았 지만, 메인패턴(546)을 구성하는 단위조각패턴(543)들 및 메인패턴(548)을 구성하는 단위조각패턴(543)들 중 적어도 어느 하나는 네가티브 각도(-θ)를 갖도록 배치될 수 있으며, 또한 상대적으로 더 두꺼운 두께를 가질 수도 있다.
이와 같은 포토마스크들(510, 520, 530, 540)을 이용하여 라인 형태의 포토레지스트막패턴을 형성하기 위해서는, 먼저 웨이퍼상에 포토레지스트막을, 예컨대 스핀코팅방법을 이용하여 형성한다. 다음에 포토레지스트막이 형성된 웨이퍼를 노광장비에 로딩시킨다. 그리고 노광장비 내에서 포토마스크들(510, 520, 530, 540) 중 어느 하나와 다이폴 조명계(도 2의 210)를 사용하여 노광을 수행한다. 다음에 노광이 이루어진 포토레지스트막에 대해 현상을 수행함으로써 포토레지스트막패턴을 형성할 수 있다.
지금까지 설명한 여러 실시예에 따른 포토마스크들(510, 520, 530, 540)을 다이폴 조명계와 같이 비대칭 조명계를 사용하여 노광을 수행하게 되면, 비록 일 방향, 즉 X방향으로 패턴의 조밀성이 낮더라도 포커스 깊이(DOF; Deep Of Focus)가 감소되지 않으며, 따라서 포커스 옵셋과 같은 공정마진이 변하더라도 패턴 붕괴와 같은 패턴 프로파일 불량이 발생되지 않는다. 이와 같은 본 발명의 원리를 도 6a 내지 도 6c와 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, X방향으로 상호 대칭인 광투과부를 갖는 다이폴 조명계(도 2의 210)와, X방향으로는 낮은 조밀성으로 상호 이격되도록 배치되고 Y방향으로는 길게 연장되는 메인패턴(621)을 갖는 포토마스크(도 6a의 620)를 사용하여 웨이퍼상의 포토레지스트막에 대한 노광을 수행하는 경우, 도 6b에 나타 낸 바와 같이, 가로축의 디포커스(Defocus) 분포는 좁은 폭을 나타내고, 이에 따라 포커스 옵셋의 변화에 따른 시디(CD)의 변화폭이 크게 나타난다. 실제 형성된 포토레지스트막패턴(630)의 단면 구조를 나타낸 도 6c를 참조하면, 디포커스가 -0.07 이하로 떨어지거나 -0.03 이상으로 증가하게 되면, 포토레지스트막패턴(630)이 정상적인 프로파일을 갖지 못하는 것으로 나타난다.
다음에 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 동일한 다이폴 조명계(도 2의 210)를 사용하지만, Y방향으로는 낮은 조밀성으로 상호 이격되도록 배치되고 X방향으로는 길게 연장되는 메인패턴(721)을 갖는 포토마스크(도 7a의 720)를 사용하여 웨이퍼상의 포토레지스트막에 대한 노광을 수행하게 되면, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 가로축의 디포커스 분포가 상대적으로 넓은 폭을 나타내며, 이는 포커스 옵셋의 변화에 따른 시디(CD) 변화폭이 상대적으로 작게 나타난다는 것을 의미한다. 실제 형성된 포토레지스트막패턴(730)의 단면 구조를 나타낸 도 7c를 참고하면, 디포커스가 -0.10까지 떨어지거나 0.00까지 증가하더라도, 포토레지스트막패턴(730)의 프로파일은 대체로 정상적인 것으로 나타난다.
이와 같은 결과는, 도 6a의 포토마스크(620)의 경우, 메인패턴(621)의 X방향 조밀성이 낮기 때문에 회절광의 대칭성이 깨지고, 그 결과 디포커스 변화에 패턴 프로파일이 민감하게 영향을 받는 반면, 도 7a의 포토마스크(720)의 경우, 메인패턴(621)이 X방향을 따라 길게 연장되는 레이아웃을 가짐에 따라 X방향으로는 다이폴 조명계(도 2의 210)의 영향을 적게 받고, 그 결과 디포커스 변화에 패턴 프로파일이 영향을 잘 받지 않기 때문에 나타난다. 그런데 본 발명에 따른 포토마스크의 경우, 메인패턴을 일정 각도(+θ 또는 -θ) 경사진 레이아웃의 단위조각패턴(도 5a의 513/도 5b의 523, 523'/도 5c의 533, 533'/도 5d의 543)로 형성함에 따라, 도 6a의 포토마스크(620) 성분에 포커스 옵셉 션화에 둔감한 도 7a의 포토마스크(720) 성분이 혼합되었으며, 그 결과 전체적으로 포커스 옵셋 변화에 따른 패턴 시디(CD)와 같은 프로파일의 변화폭이 작아지는 효과를 나타낸다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 포토마스크 및 다이폴 조명계를 이용하여 만들어진 포토레지스트막패턴의 프로파일 분포를 종래의 경우와 비교하기 위하여 나타내 보인 도면들이다. 구체적으로 도 8a에는 일반적인 포토마스크, 즉 도 6a에 나타낸 포토마스크(620)와 다이폴 조명계(도 2의 210)를 사용하여 노광 및 현상을 수행한 경우의 포토레지스트막패턴(810)의 프로파일 분포가 도시되어 있다. 도 8b에는 도 5d에 나타낸 포토마스크(540) 및 다이폴 조명계(도 2의 210)를 사용하여 노광 및 현상을 수행한 경우의 포토레지스트막패턴(820)의 프로파일 분포가 도시되어 있다. 그리고 도 8c에는 도 5a에 나타낸 포토마스크(510) 및 다이폴 조명계(도 2의 210)를 사용하여 노광 및 현상을 수행한 경우의 포토레지스트막패턴(830)의 프로파일 분포가 도시되어 있다. 도 8a, 도 8b 및 도 8c의 프로파일 분포를 비교해 보면, 도 8a의 경우 디포커스 변화에 따른 포토레지스트막패턴(810)의 프로파일 변화가 심하게 나타나는 반면에, 도 8b와 도 8c의 경우 디포커스 변화에 따른 포토레지스트막패턴(820/830)의 프로파일 변화가 상대적으로 적게 나타난다는 것을 알 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크를 사용하여 형성 된 포토레지스트막패턴을 나타내 보인 평면도들이다. 구체적으로 도 9a는 도 5d의 포토마스크(540) 및 다이폴 조명계(도 2의 210)를 사용하여 형성한 포토레지스트막패턴(820)의 평면 모양을 나타내고, 도 9b는 도 5a의 포토마스크(510) 및 다이폴 조명계(도 2의 210)를 사용하여 형성한 포토레지스트막패턴(830)의 평면 모양을 나타낸다. 도 9a의 경우 Y방향을 따라 가장자리가 굴곡이 있는 프로파일로 포토레지스트막패턴(820)이 형성되며, 도 9b의 경우 Y방향을 따라 양 가장자리가 직선인 프로파일로 포토레지스트막패턴(830)이 형성된다. 이 차이는 도 9a의 경우 단위조각패턴(543)이 Y방향을 따라 상호 이격되도록 배치된 반면, 도 9b의 경우 단위조각패턴(513)이 Y방향을 따라 상호 접촉되도록 배치되기 때문에 나타나며, 응용분야나 설계분야에 따라 필요한 형상의 포토레지스트막패턴 형성을 위해 적절하게 선택하면 된다.
도 1은 반도체소자를 구성하는 패턴의 일 예로서 게이트패턴 형성을 위한 포토레지스트막패턴을 나타낸 레이아웃도이다.
도 2는 도 1의 포토레지스트막패턴 형성을 위한 노광시 사용되는 비대칭 조명계의 일 예로서 다이폴(dipole) 조명계와, 포토마스크를 투과하는 광의 세기 분포를 나타내 보인 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 주변회로영역에서의 패턴 붕괴 현상을 나타내 보인 사진이다.
도 4a 내지 도 4c는 패턴의 조밀도에 따른 광의 대칭성을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 라인 형태의 패턴형성을 위한 포토마스크의 여러 실시예를 나타내 보인 레이아웃도들이다.
도 6a 내지 도 6c 및 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 원리를 보다 상세하게 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 포토마스크 및 다이폴 조명계를 이용하여 만들어진 포토레지스트막패턴의 프로파일 분포를 종래의 경우와 비교하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토마스크를 사용하여 형성된 포토레지스트막패턴을 나타내 보인 평면도들이다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
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  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 웨이퍼상에 제1 방향으로 연장되는 라인 형태의 포토레지스트막패턴을 형성하기 위한 패턴형성방법에 있어서,
    상기 웨이퍼상에 포토레지스트막을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트막이 형성된 웨이퍼에 대해 상기 제1 방향과 일정 각도로 경사진 방향으로 배치되는 단위조각패턴이 상기 제1 방향을 따라 복수개 배치되어 구성되는 메인패턴을 구비한 포토마스크를 이용하여 노광을 수행하되, 상기 노광은 비대칭 조명계를 사용하여 수행하는 단계; 및
    상기 노광이 이루어진 포토레지스트막에 대해 현상을 수행하는 단계를 포함하는 패턴형성방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 비대칭 조명계로 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향을 따라 상호 대칭인 투과부를 갖는 다이폴 조명계를 사용하는 패턴형성방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 포토마스크는, 상기 제1 방향을 따라 상호 인접한 단위조각패턴이 상호 이격되도록 배치되는 구조를 갖는 패턴형성방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 포토마스크는, 상기 제1 방향을 따라 상호 인접한 단위조각패턴이 상호 접촉되도록 배치되는 구조를 갖는 패턴형성방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 포토레지스트막패턴은, 인접한 다른 패턴과의 간격이 상기 포토레지스트막패턴의 선폭보다 적어도 3배 이상이 되는 패턴형성방법.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 메인패턴의 단위조각패턴은 인접한 메인패턴의 단위조각패턴과 반대 각도로 기울어지도록 배치되는 패턴형성방법.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 메인패턴의 단위조각패턴의 상기 제1 방향으로의 두께는, 인접한 메인패턴의 단위조각패턴의 상기 제1 방향으로의 두께와 다른 패턴형성방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005181516A (ja) * 2003-12-17 2005-07-07 Dainippon Printing Co Ltd カラーフィルタ用の樹脂製のブラックストライプの形成方法と該方法に用いられる露光用マスク、カラーフィルタ基板及び液晶表示素子
JP2008249865A (ja) 2007-03-29 2008-10-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> フォトマスクの作製方法およびフォトマスク、ならびにそのフォトマスクを使用したデバイスの製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4145003B2 (ja) * 2000-07-14 2008-09-03 株式会社ルネサステクノロジ 半導体集積回路装置の製造方法
KR100506938B1 (ko) * 2003-07-04 2005-08-05 삼성전자주식회사 2차원적으로 반복하는 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한포토마스크 및 그것을 제조하는 방법
JP5106747B2 (ja) * 2004-10-27 2012-12-26 ルネサスエレクトロニクス株式会社 パターン形成方法、半導体装置の製造方法及び露光用マスクセット
JP4812470B2 (ja) 2006-03-08 2011-11-09 ルネサスエレクトロニクス株式会社 フォトマスクおよび露光方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005181516A (ja) * 2003-12-17 2005-07-07 Dainippon Printing Co Ltd カラーフィルタ用の樹脂製のブラックストライプの形成方法と該方法に用いられる露光用マスク、カラーフィルタ基板及び液晶表示素子
JP4459607B2 (ja) 2003-12-17 2010-04-28 大日本印刷株式会社 カラーフィルタ用の樹脂製のブラックストライプの形成方法と該方法に用いられる露光用マスク
JP2008249865A (ja) 2007-03-29 2008-10-16 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> フォトマスクの作製方法およびフォトマスク、ならびにそのフォトマスクを使用したデバイスの製造方法

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