KR19990079781A

KR19990079781A - Photomasks and Photo Equipment

Info

Publication number: KR19990079781A
Application number: KR1019980012564A
Authority: KR
Inventors: 유영훈; 여정호
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 1999-11-05

Abstract

본 발명은 해상도 및 DOF를 향상시키는 포토마스크 및 포토 장비에 관한 것으로, 마스크 기판 상에 또는 포토 장비의 입구 렌즈 앞단에 반사율이 좋은 물질로 형성된 반사 매질층(12, 18)과, 상기 반사 매질층(12, 18) 사이에 투과율이 좋은 물질로 형성된 투과 매질층(16)을 갖는 다층 매질층(20)을 장착한다. 이와 같은 반도체 장치 및 그의 제조 장치에 의해서, 반사 매질층(12, 18)과 투과 매질층(16)을 포함하는 다층 매질층(20)을 사용함으로써, 다중 반사에 의한 회절 없는 빔을 형성할 수 있고, 이로써 이미지의 해상도 및 DOF를 향상시킬 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to photomasks and photo equipment for improving resolution and DOF, including reflective medium layers 12 and 18 formed of a material having good reflectivity on a mask substrate or in front of an entrance lens of the photo equipment, and the reflective medium layer. A multilayer medium layer 20 having a transmission medium layer 16 formed of a material having good transmittance is mounted between (12, 18). With such a semiconductor device and its manufacturing apparatus, by using the multilayer medium layer 20 including the reflection medium layers 12 and 18 and the transmission medium layer 16, a beam without diffraction due to multiple reflections can be formed. This can improve the resolution and DOF of the image.

Description

A Photomask and Exposure Apparatus

본 발명은 포토마스크(photomask) 및 포토 장비(photo apparatus; exposure apparatus)에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 이미지의 해상도(resolution) 및 DOF(Depth Of Focus; Depth of Field)를 향상시키는 포토마스크 및 포토 장비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to photomasks and photo apparatuses, and more particularly to photomasks for improving the resolution and depth of focus (DOF) of an image; It relates to photo equipment.

반도체 장치가 고집적화됨에 따라 타이트(tight)한 디자인 룰(design rule)이 더욱 요구되고 있다.As semiconductor devices are highly integrated, tight design rules are required.

이러한 고집적 소자를 구현하기 위해 노광 설비적인 측면과 마스크 측면에서 여러 가지 기술이 개발되고 있다.In order to realize such a high-density device, various technologies have been developed in terms of an exposure facility and a mask.

먼저, 노광 설비 적인 측면에서 보면, 단파장화, 대구경화, 오프 축 일루미네이션(off axis illumination), 플렉스(flex) 방법 등이 개발되고 있다.First, in terms of exposure facilities, short wavelength, large diameter, off axis illumination, flex method, and the like have been developed.

그런데, 이러한 작업들은 비용이 매우 많이 소요될 뿐아니라 기술적 한계에 빠르게 도달하는 경향이 있다.However, these tasks are very expensive and tend to reach technical limits quickly.

마스크 측면에서는 사이드 로브(side lobe)를 감소시킴으로써 콘트라스트(contrast)를 향상시키는 하프 톤 PSM(half-tone Phase Shift Mask; H/T PSM)과, 인접 패턴(pattern) 간의 위상차(phase difference)를 이용하여 콘트라스트를 향상시키는 PSM(Levenson type PSM) 등이 개발되었다.On the mask side, a half-tone phase shift mask (H / T PSM), which improves contrast by reducing side lobes, uses a phase difference between adjacent patterns. Therefore, a PSM (Levenson type PSM) for improving contrast has been developed.

상기 하프 톤 PSM은, 해상도의 한계 때문에 콘택층(CNT layer)에만 사용되나, 물질의 불안정으로 인해 크리티컬(critical)한 패턴에서는 사용되지 못하는 단점을 갖는다.The half-tone PSM is used only for the contact layer (CNT layer) due to the limitation of the resolution, but has a disadvantage that cannot be used in the critical pattern due to the instability of the material.

그리고, 상기 Levenson PSM 마스크는, 0차 회절광을 거의 0이 되게 하고, 웨이퍼(wafer)에 1차 회절광이 우세하게 전사되게 하여 웨이퍼에 전사된 이미지의 콘트라스트를 향상시킨다. 그러나, 인접 패턴과의 위상차를 이용하기 때문에 반복적이지 못한 패턴에서는 사용이 어렵고, 간섭 회로(interface circuit)에 대해서는 위상차를 갖도록 하는 것이 매우 어려워 사용할 수 없는 단점을 갖는다.The Levenson PSM mask causes the zero-order diffracted light to be nearly zero, and the first-order diffracted light is predominantly transferred to the wafer to improve the contrast of the image transferred to the wafer. However, since the phase difference with the adjacent pattern is used, it is difficult to use in a non-repetitive pattern, and it is very difficult to have a phase difference with respect to an interface circuit, and thus cannot be used.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 회절 없는 빔을 사용함으로써 해상도 및 DOF를 향상시킬 수 있는 포토마스크를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a photomask capable of improving resolution and DOF by using a beam without diffraction.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다층 매질층을 갖는 포토마스크를 보여주는 수직 단면도;1 is a vertical sectional view showing a photomask having a multilayer medium layer according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다층 매질층을 장착한 포토 장비를 개략적으로 보여주는 수직 단면도.2 is a vertical sectional view schematically showing a photo equipment equipped with a multilayer medium layer 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 : 마스크 기판 12, 18 : 반사 매질층10 mask substrate 12, 18 reflective medium layer

14 : 광차단막 패턴 16 : 투과 매질층14 light blocking film pattern 16: transmission medium layer

(구성)(Configuration)

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 포토마스크는, 마스크 기판과; 상기 마스크 기판 상에 반사율이 좋은 물질로 형성된 제 1 매질층과; 상기 제 1 매질층 상에 형성된 광차단막 패턴과; 상기 광차단막 패턴을 포함하여 상기 제 1 매질층 상에 형성되어 있되, 투과율이 좋은 물질로 형성된 제 2 매질층과; 상기 제 2 매질층 상에 형성되어 있되, 상기 제 1 매질층과 같은 물질로 형성된 제 3 매질층을 포함한다.According to the present invention for achieving the above object, a photomask is a mask substrate; A first medium layer formed of a material having good reflectance on the mask substrate; A light blocking film pattern formed on the first medium layer; A second medium layer formed on the first medium layer including the light blocking layer pattern and formed of a material having good transmittance; It is formed on the second medium layer, and includes a third medium layer formed of the same material as the first medium layer.

이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 매질층 및 제 3 매질층은, 상기 마스크 기판을 투과하는 입사광이 다중 반사되어 에너지 집적도가 증가되도록 한다.In a preferred embodiment of the device, the first medium layer and the third medium layer allow the incident light passing through the mask substrate to be multi-reflected to increase energy density.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 포토 장비는, 마스크 기판을 투과하는 광원을 집적하는 포토 장비에 있어서, 상기 포토 장비의 상기 투과광이 입사되는 부위에 장착되어 있되, 반사율이 좋은 물질로 형성된 제 1 매질층과; 상기 제 1 매질층 사이에 투과율이 좋은 물질로 형성된 제 2 매질층을 포함한다.According to the present invention for achieving the above object, in the photo equipment for integrating a light source that transmits through the mask substrate, the photo equipment is mounted on a portion where the transmitted light of the photo equipment is incident, but having a good reflectance A first medium layer formed; And a second medium layer formed of a material having good transmittance between the first medium layers.

이 장치의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 매질층은, 상기 마스크 기판을 투과하는 입사광이 다중 반사되어 에너지 집적도가 증가되도록 한다.In a preferred embodiment of the device, the first medium layer allows the incident light passing through the mask substrate to be multi-reflected to increase energy density.

(작용)(Action)

본 발명에 의한 포토마스크는 회절 없는 빔(diffraction free beam)을 사용하여 해상도 및 DOF를 향상시킨다.The photomask according to the present invention uses diffraction free beams to improve resolution and DOF.

(실시예)(Example)

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 신규한 포토마스크 및 포토 장비(30)는, 마스크 기판(10) 상에 또는 포토 장비(30)의 입구 렌즈 앞단에 반사율이 좋은 물질로 형성된 반사 매질층(12, 18)과, 상기 반사 매질층(12, 18) 사이에 투과율이 좋은 물질로 형성된 투과 매질층(16)을 갖는 다층 매질층(20)을 장착한다. 이와 같은 반도체 장치 및 그의 제조 장치에 의해서, 반사 매질층(12, 18)과 투과 매질층(16)을 포함하는 다층 매질층(20)을 사용함으로써, 다중 반사(multi-reflection)에 의한 회절 없는 빔을 형성할 수 있고, 이로써 이미지(image)의 해상도 및 DOF(Depth Of Focus)를 향상시킬 수 있다.1 and 2, the novel photomask and the photo equipment 30 according to the embodiment of the present invention are materials having good reflectance on the mask substrate 10 or in front of the entrance lens of the photo equipment 30. The multilayer medium layer 20 having the reflective medium layers 12 and 18 formed therein and the transmission medium layer 16 formed of a material having good transmittance is mounted between the reflective medium layers 12 and 18. With such a semiconductor device and its manufacturing apparatus, by using the multilayer medium layer 20 including the reflection medium layers 12 and 18 and the transmission medium layer 16, there is no diffraction due to multi-reflection. It is possible to form a beam, thereby improving the resolution and depth of focus (DOF) of an image.

이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

도 2에 있어서, 도 1에 도시된 반도체 장치의 구성 요소와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.In FIG. 2, the same reference numerals are given together about components having the same function as the components of the semiconductor device shown in FIG.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다층 매질층(20)을 갖는 포토마스크를 보여주는 수직 단면도이다.1 is a vertical sectional view showing a photomask having a multilayer medium layer 20 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 다른 다층 매질층(20)을 갖는 포토마스크는, 마스크 기판(10)과, 제 1 내지 제 3 매질층(12, 16, 18)을 포함하는 다층 매질층(20)과, 광차단막 패턴(14)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a photomask having a multilayer medium layer 20 according to an embodiment of the present invention may include a multilayer including a mask substrate 10 and first to third medium layers 12, 16, and 18. The medium layer 20 and the light blocking layer pattern 14 are included.

상기 마스크 기판(10)은, 노멀 바이너리 마스크(normal binary mask)로서, 일반적으로 마스크 기판으로 사용되는 석영(Qz) 물질로 형성된다.The mask substrate 10 is formed of a quartz (Qz) material that is generally used as a mask substrate as a normal binary mask.

상기 제 1 매질층(12)은, 상기 마스크 기판(10) 상에 형성되어 있되, 반사율이 좋은 물질로 형성되어 있다.The first medium layer 12 is formed on the mask substrate 10, but is formed of a material having good reflectance.

상기 광차단막 패턴(14)은, 상기 제 1 매질층(12) 상에 형성되어 있고, 일반적으로 사용되는 오패크(opaque) 물질인 크롬(Cr)으로 형성되어 있다. 상기 광차단막 패턴(14)은, 입사광(21)의 일부를 차단하는 즉, 입사광(21)을 선택적으로 투과시키는 기능을 갖는다.The light blocking layer pattern 14 is formed on the first medium layer 12 and is made of chromium (Cr), which is a commonly used opaque material. The light blocking film pattern 14 has a function of blocking part of the incident light 21, that is, selectively transmitting the incident light 21.

상기 제 2 매질층(16)은, 상기 광차단막 패턴(14)을 포함하여 상기 제 1 매질층(12) 상에 형성되어 있고, 투과율이 좋은 물질로 형성되어 있다.The second medium layer 16 is formed on the first medium layer 12 including the light blocking film pattern 14 and is formed of a material having good transmittance.

상기 제 3 매질층(18)은, 상기 제 2 매질층(16) 상에 상기 제 1 매질층(12)과 같은 물질 즉, 반사율이 좋은 물질로 형성되어 있다.The third medium layer 18 is formed of the same material as the first medium layer 12 on the second medium layer 16, that is, a material having good reflectance.

그러면, 상기 마스크 기판(10)에 대한 입사광(21)은, 상기 다층 매질층(20)을 투과하면서 상기 제 1 매질층(12) 및 제 3 매질층(18)에 의해 다중 반사된다. 그러면, 그 투과광(22)은 위상(phase) 관계가 일정하기 때문에 에너지 집적도가 향상된다.Then, incident light 21 to the mask substrate 10 is reflected by the first medium layer 12 and the third medium layer 18 while passing through the multilayer medium layer 20. Then, since the transmitted light 22 has a constant phase relationship, energy density is improved.

즉, 상기 에너지 집적도는 베셀 함수(Bessel function) 그래프 모양을 갖게 되고, 일반적인 회절광에 의한 에어리 함수(Airy function)보다 해상도 및 레퍼런스(reference)와의 편차(deviation)를 나타내는 DOF 면에서 유리하게 된다.That is, the energy density has a Bessel function graph shape, and is advantageous in terms of a DOF which represents a resolution and deviation from a reference rather than an airy function by general diffracted light.

다시 말해, 상기 다층 매질층(20)을 통과한 투과광(22)은, 빔이 진행할 때 에너지가 분산되지 않는 회절 없는 빔(diffraction free beam)이 된다.In other words, the transmitted light 22 passing through the multilayer medium layer 20 becomes a diffraction free beam in which energy is not dispersed when the beam travels.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다층 매질층(20)을 장착한 포토 장비(30)를 개략적으로 보여주는 수직 단면도이다.2 is a vertical sectional view schematically showing a photo equipment 30 equipped with a multilayer medium layer 20 according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조 장치인 포토 장비(30)는, 상기 도 1의 마스크 기판(10) 상에 형성된 다층 매질층(20)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the photo equipment 30, which is a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, includes a multilayer medium layer 20 formed on the mask substrate 10 of FIG. 1.

상기 다층 매질층(20)은, 상기 도 1에 도시된 마스크 기판(10)에 장착된 것과 마찬가지의 기능을 갖는다.The multilayer medium layer 20 has the same function as that mounted on the mask substrate 10 shown in FIG.

상기 다층 매질층(20)은, 상기 포토 장비(30)의 입구 렌즈(도면에 미도시)의 앞단에 장착되어 있고, 상기 마스크 기판(10)에 입사되어 투과되는 광을 회절 없는 빔이 되도록 조절한다.The multilayer medium layer 20 is mounted at the front end of an inlet lens (not shown in the figure) of the photo equipment 30, and adjusts the light incident and transmitted through the mask substrate 10 to be a beam without diffraction. do.

본 발명은 반사 매질층과 투과 매질층을 포함하는 다층 매질층을 사용하여 회절 없는 빔을 형성할 수 있고, 이로써 이미지의 해상도 및 DOF를 향상시킬 수 있다.The present invention can form a beam without diffraction using a multilayer medium layer comprising a reflection medium layer and a transmission medium layer, thereby improving the resolution and DOF of an image.

Claims

A mask substrate 10;

A first medium layer 12 formed of a material having good reflectance on the mask substrate 10;

A light blocking film pattern 14 formed on the first medium layer 12;

A second medium layer 16 including the light blocking layer pattern 14 formed on the first medium layer 12 and formed of a material having good transmittance;

A photomask comprising a third medium layer (18) formed on the second medium layer (16) and formed of the same material as the first medium layer (12).

The method of claim 1,

The first medium layer (12) and the third medium layer (18), the incident light (21) passing through the mask substrate (10) is a multi-reflective photomask to increase the energy density.

In the photo equipment 30 that integrates a light source passing through the mask substrate 10,

A first medium layer (12, 18) mounted on a portion where the transmitted light is incident on the photo equipment (30) and formed of a material having good reflectance;

And a second medium layer (16) formed of a material having good transmittance between the first medium layers (12).

The method of claim 3, wherein

The first medium layer (12, 18), the photo equipment so that the incident light (21) transmitted through the mask substrate (10) is multi-reflected to increase the energy density.