KR20000041410A - 사이드로브�방지를�위한�하프톤�위상반전�마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 공정 중 포토 리소그래피 공정에 관한 것이며, 더 자세히는 사이드 로브(side lobe) 방지를 위한 하프톤 위상반전 마스크에 관한 것이며, 고스트 이미지인 사이드 로브를 방지할 수 있는 하프톤 위상반전 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명은 위상반전물질 패턴의 내부에 크롬 패턴을 삽입하여 사이드 로브가 형성되는 영역에서의 차광율을 증가시키는 기술로서, 본 발명으로부터 제공되는 특징적인 하프톤 위상반전 마스크는, 석영기판; 상기 석영기판의 일면에 배치된 위상반전물질 패턴; 및 사이드 로브 예상 영역의 상기 위상반전물질 패턴 내에 삽입된 크롬 패턴을 포함하여 이루어진다.

Description

사이드 로브 방지를 위한 하프톤 위상반전 마스크

본 발명은 반도체 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 공정 중 포토 리소그래피 공정에 관한 것이며, 더 자세히는 사이드 로브(side lobe) 방지를 위한 하프톤 위상반전 마스크에 관한 것이다.

반도체 소자의 고집적화에 따라 소자를 이루는 패턴의 미세화가 가속화되고 있으며, 이에 따라 64M DRAM급 이상의 반도체 소자 제조 공정에서는 일반적인 포토 마스크를 사용하는 경우, 해상도(resolution) 및 초점심도(depth of focus, DOF) 마진을 확보하는데 한계에 직면하게 되어 하프톤 위상반전 마스크를 도입하고 있다.

하프톤 위상반전 마스크는 위상반전물질(phase shifter)을 통과한 빛의 위상이 쉬프트되는 원리를 이용한 것으로, 위상반전 마스크를 통과한 빛의 강도 변화와 큰트라스트(contrast)의 증가를 유도하여 공정 상의 해상도 및 초점심도를 증가시키는 장점이 있다.

첨부된 도면 도 1a는 종래기술에 따른 하프톤 위상반전 마스크의 단면도 및 웨이퍼 상에서의 광 강도 분포 곡선을 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 종래의 하프톤 위상반전 마스크는 석영기판(10)의 일면에 5∼12% 정도의 광 투과율을 가지는 위상반전물질(11)을 패터닝한 구조를 가지고 있다.

그러나, 웨이퍼 상에서의 광 강도 분포를 살펴보면, 인접광의 회절 및 간섭에 의해 광 강도가 낮아야 할 위치(A)에서 현상 레벨 이상의 강도로 광이 전달되어, 도 1b에 도시된 바와 같이 웨이퍼 상에 고스트 이미지(ghost image)인 사이드 로브(B)가 형성되는 문제점이 있었다. 도면 부호 '20'은 포토레지스트, '21'은 콘택홀 패턴을 각각 나타낸 것이다. 이러한 사이드 로브(B)는 도시된 바와 같이 콘택홀 형성시에 자주 나타나는 현상으로 반도체 소자의 수율에 큰 영향을 미치게 된다.

본 발명은 고스트 이미지인 사이드 로브를 방지할 수 있는 하프톤 위상반전 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래기술에 따른 하프톤(halftone) 위상반전 마스크의 단면도 및 웨이퍼 상에서의 광 강도 분포 곡선.

도 1b는 종래의 하프톤 위상반전 마스크를 이용하여 패턴이 형성된 웨이퍼의 평면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프톤(halftone) 위상반전 마스크의 단면도 및 웨이퍼 상에서의 광 강도 분포 곡선.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프톤 위상반전 마스크 제조 공정도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

20 : 석영기판

21 : 크롬 패턴

22 : 위상반전물질

본 발명은 위상반전물질 패턴의 내부에 크롬 패턴을 삽입하여 사이드 로브가 형성되는 영역에서의 차광율을 증가시키는 기술이다.

따라서, 상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명으로부터 제공되는 특징적인 하프톤 위상반전 마스크는, 석영기판; 상기 석영기판의 일면에 배치된 위상반전물질 패턴; 및 사이드 로브 예상 영역의 상기 위상반전물질 패턴 내에 삽입된 크롬 패턴을 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.

첨부된 도면 도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 하프톤(halftone) 위상반전 마스크의 단면도 및 웨이퍼 상에서의 광 강도 분포 곡선을 도시한 것으로, 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도시된 하프톤 위상반전 마스크는 석영기판(20)의 일면에 크롬 패턴(21)이 배치되며, 위상반전물질(22)이 크롬 패턴(21)을 덮는 패턴으로 배치되어 있는 구조를 취하고 있다.

상기 도 1a에 도시된 종래의 하프톤 위상반전 마스크와 비교하여 달라진 점은 사이드 로브가 발생하는 영역(좀더 정확하게 표현하자면, 위상반전물질(22)의 중심부)에 크롬 패턴(21)이 삽입되어 있다는 것이다.

위상반전물질(22)의 광 투과율이 5%∼12%인데 비해 크롬 패턴(21)은 빛을 거의 투과시키지 않으므로, 사이드 로브를 방지할 수 있다. 즉, 웨이퍼 상에서의 광 강도를 살펴보면, 위상반전물질(22)이 배치되지 않은 영역에서만 현상 레벨 이상의 강도를 가진 광이 전달되고, 위상반전물질(22)이 형성된 차광 영역에서는 크롬 패턴(21)의 작용으로 광 강도가 현저히 감소하므로 사이드 로브를 유발할 정도의 빛이 웨이퍼 상에 전달되지 않게 된다.

첨부된 도면 도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 일 실시예에 따른 하프톤 위상반전 마스크 제조 공정도로서, 이하 이를 참조하여 그 공정을 개략적으로 살펴본다.

우선, 도 3a에 도시된 바와 같이 준비된 석영기판(30) 상에 크롬막(30)을 증착하고, 도 3b에 도시된 바와 같이 전체구조 상부에 포토레지스트(32)를 도포한다. 이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이 노광 및 현상 공정을 통해 포토레지스트 패턴(32a)을 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴(32a)은 사이드 로브 발생 영역을 덮도록 형성한다.

다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(32a)을 식각 마스크로 사용하여 크롬막(31)을 식각하여 크롬 패턴(31a)을 형성한다. 이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이 전체구조 상부에 위상반전물질(33)을 증착한다.

계속하여, 도 3f에 도시된 바와 같이 전체구조 상부에 포토레지스트(34)를 도포하고, 노광 및 현상 공정을 통해 도 3g에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(34a)을 형성한다. 이때, 포토레지스트 패턴(43a)은 콘택홀 형성을 위한 것으로, 콘택홀이 형성될 영역이 오픈된 상태이며, 크롬 패턴(31a) 상에 완전히 오버랩되도록 한다.

끝으로, 도 3h에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(34a)을 식각 마스크로 사용하여 위상반전물질(33)을 식각함으로써 하프톤 위상반전 마스크 제조를 완료한다. 이때, 위상반전물질 패턴(33a)은 크롬 패턴(31a)을 완전히 덮도록 형성되어 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 본 발명은 사이드 로브를 방지하여 포토 리소그래피 공정 마진을 증가시키고 공정 안정화를 이루는 효과가 있으며, 이로 인하여 반도체 소자의 신뢰도 및 반도체 소자 제조시의 수율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 석영기판;

   상기 석영기판의 일면에 배치된 위상반전물질 패턴; 및

   사이드 로브 예상 영역의 상기 위상반전물질 패턴 내에 삽입된 크롬 패턴

   을 포함하여 이루어진 하프톤 위상반전 마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 크롬 패턴이 외부에 노출되지 않는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상반전 마스크.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 위상반전물질 패턴이 5% 내지 12%의 광 투과율을 가지는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상반전 마스크.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 위상반전물질 패턴이 배치되지 않은 영역은 콘택홀 패턴에 대응되는 것을 특징으로 하는 하프톤 위상반전 마스크.