KR20040000132A - 반도체 소자 제조용 노광 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고스트 패턴(Ghost pattern)을 이용하여 해상도(Resolution)를 향상시킨 반도체 소자 제조용 노광 마스크를 개시한다. 개시된 본 발명의 노광 마스크는, 투광성의 석영기판 상에 비투광성의 크롬패턴이 형성되어 구성되며, 기판의 셀 영역에 대응하는 부분에 동일 형상이 규칙적으로 반복 배열된 셀 마스크 패턴들이 구비되고 상기 셀 마스크 패턴들의 외각에 상기 셀 마스크 패턴과 동일 형상의 더미 마스크 패턴이 구비되며, 상기 더미 마스크 패턴의 외각에 레지스트 패턴으로 구현되지 않는 제1고스트 패턴이 구비되고, 상기 셀 및 더미 마스크 패턴들의 장축 방향에서의 사이 공간에 레지스트 패턴으로 구현되지 않는 제2고스트 패턴이 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자 제조용 노광 마스크{EXPOSURE MASK FOR SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURE}

본 발명은 반도체 소자 제조용 노광 마스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고스트 패턴(Ghost pattern)을 이용하여 해상도(Resolution)를 향상시킨 노광 마스크에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조함에 있어서, 콘택홀을 포함한 각종 패턴들은 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 통해 형성된다. 이러한 포토리소그라피 공정은 식각 대상층 상에 감광성 중합체(이하, "레지스트"라 칭함) 패턴을 형성하는 1단계 공정과, 레지스트 패턴을 이용하여 식각 대상층을 식각하는 2단계 공정을 포함하며, 상기 1단계 공정은 레지스트를 도포하는 공정과 도포된 레지스트를 선택적으로 노광하는 공정 및 노광되거나 또는 노광되지 않은 레지스트 부분을 제거하는 현상 공정으로 구성된다.

여기서, 상기 노광 공정은 소정 형상의 마스크 패턴을 구비한 노광 마스크를 이용하여 수행하는 것이 일반적이며, 이러한 노광 마스크는 전형적으로 투광성의 석영기판 상에 비투광성의 크롬패턴이 형성된 구조를 가진다.

한편, 상기 포토리소그라피 공정을 이용한 메모리 소자의 제조 공정에 있어서, 셀 영역의 가장자리에 배치된 패턴들은 그 외측에 패턴이 없는 것과 관련된 광학적 특성으로 인해 그 형성이 안정적이지 못하다. 이에, 통상의 메모리 제조 공정에서는 셀 패턴의 외측에 더미 패턴(dummy pattern)을 추가 형성해 줌으로써 상기셀 영역의 가장자리에 배치된 패턴이 안정적으로 형성되도록 하고 있다.

여기서, 상기 더미 패턴은 노광 마스크에서의 셀 영역 외측에 대응하는 부분에 더미 마스크 패턴을 구비시키는 것에 의해 구현되는 것으로 이해될 수 있다.

그런데, 상기한 노광 마스크의 경우, 소망하는 패턴을 구현하기 어렵다.

자세하게, 도 1a 및 도 1b는 종래 I-셀 소자분리막 형성용 노광 마스크 및 이를 이용한 노광 공정에 의해 형성되는 레지스트 패턴의 에어리얼 이미지(aerial image)를 도시한 도면으로서, 도 1a에 도시된 바와 같이, 셀 마스크 패턴(11) 및 더미 마스크 패턴(12)을 구비한 I-셀 소자분리막 형성용 노광 마스크(10)를 이용하여 노광 공정을 수행할 경우, 도 1b에 도시된 바와 같이, 기판(10a) 상에 구현되는 더미 패턴(12a)은 원하지 않는 형태를 갖게 되며, 아울러, 셀 패턴(11a)도 그의 장축 부분이 짧아지게 된다.

따라서, 이와 같은 현상을 방지하기 위해, 종래에는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 더미 마스크 패턴(22)의 크기, 즉, 폭을 증가시키면서 셀 마스크 패턴(21)의 장축 길이를 늘려주고, 아울러, 각 마스크 패턴들(21, 22)의 중심에 세리프(serif : 23)를 추가해준다.

이 경우, 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판(20a) 상에 구현되는 셀 패턴(21a) 및 더미 패턴(22a) 모두는 안정적으로, 즉, 원하는 형상으로 형성된다.

그러나, 상기와 같은 노광 마스크 보정의 경우, 더미 패턴은 최적의 노광 조건에서만 정상적으로 형성될 뿐, 광원의 초점면이 변하는 디포커스(defocus)가 발생되거나, 과소 및 과도 노광이 이루어질 경우, 셀 패턴과는 상이한 형상으로 형성되는 문제점이 있다.

또한, 상기 세리프 처리 및 OPC(Optical Proximity Correction) 처리를 위해서는 수차례의 시뮬레이션 및 시행착오를 거치게 되므로, 그에 따른 어려움이 있고, 특히, 상기한 처리를 하더라도 셀 패턴과 동일한 더미 패턴을 구현할 수 없음은 물론, 디포커스가 발생할 경우에는 더미 패턴의 변형이 셀 패턴의 변형 보다 급격하여 공정 마진(process margin)의 감소가 초래된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 셀 패턴은 물론 더미 패턴도 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 소자 제조용 노광 마스크를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 I-셀 소자분리막 형성용 노광 마스크 및 이를 이용한 노광 공정에 의해 형성되는 레지스트 패턴의 에어리얼 이미지를 도시한 도면.

도 2a 및 도 2b는 종래의 다른 I-셀 소자분리막 형성용 노광 마스크 및 이를 이용한 노광 공정에 의해 형성되는 패턴의 에어리얼 이미지를 도시한 도면.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 I-셀 소자분리막 형성용 노광 마스크 및 이를 이용한 노광 공정에 의해 형성되는 레지스트 패턴의 에어리얼 이미지를 도시한 도면.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘택 형성용 노광 마스크 및 이를 이용한 노광 공정에 의해 형성되는 레지스트 패턴의 에어리얼 이미지를 도시한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30,40 : 노광 마스크 30a,40a : 기판

31,41 : 셀 마스크 패턴 31a,41a : 셀 패턴

32 : 더미 마스크 패턴 32a,42a : 더미 패턴

33,34,43,44 : 고스트 패턴

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 투광성의 석영기판 상에 비투광성의 크롬패턴이 형성되어 구성되며, 기판의 셀 영역에 대응하는 부분에 동일 형상이 규칙적으로 반복 배열된 셀 마스크 패턴들이 구비되고 상기 셀 마스크 패턴들의 외각에 상기 셀 마스크 패턴과 동일 형상의 더미 마스크 패턴이 구비되며, 상기 더미 마스크 패턴의 외각에 레지스트 패턴으로 구현되지 않는 제1고스트 패턴이 구비되고, 상기 셀 및 더미 마스크 패턴들의 장축 방향에서의 사이 공간에 레지스트 패턴으로 구현되지 않는 제2고스트 패턴이 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 노광 마스크를 제공한다.

여기서, 상기 제1고스트 패턴은 라인(line) 형상, 그리고, 상기 제2고스트패턴은 스퍼트(spot) 형상으로 구비되며, 상기 제1고스트 패턴은 여러개의 짧은 라인들로 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 노광 마스크에서의 더미 마스크 패턴의 외각 및 마스크 패턴들 사이 공간에 레지스트 패턴으로 구현되지 않는 크기의 고스트 패턴을 추가하기 때문에 해상도의 향상을 통해 더미 패턴을 안정적으로 구현할 수 있다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 I-셀 소자분리막 형성용 노광 마스크 및 이를 이용한 노광 공정에 의해 형성되는 레지스트 패턴의 에어리얼 이미지를 도시한 도면으로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 노광 마스크(30)는 투광성의 석영기판 상에 비투광성의 크롬패턴이 형성되어 구성된 것으로서, 기판의 셀 영역에 대응하는 부분에 동일 형상이 규칙적으로 반복 배열되게 셀 마스크 패턴들(31)이 구비되고, 상기 셀 마스크 패턴들(31)의 외각에는 상기 셀 마스크 패턴(31)과 동일 형상을 갖는 더미 마스크 패턴(32)이 구비된다.

또한, 본 발명의 노광 마스크(30)에는 종래와는 구별되게 상기 더미 마스크 패턴(32)의 외각 및 마스크 패턴들(31, 32)의 장축 방향에서의 사이 공간에 각각 레지스트 패턴으로 구현되지 않는, 즉, 기존의 노광 장비로 구현할 수 없는 해상도 이하의 크기를 갖는 고스트 패턴(Ghost pattern : 33, 34)이 추가로 구비된다.

여기서, 상기 더미 마스크 패턴(32)의 외각에 구비되는 제1고스트 패턴(33)은, 바람직하게, 긴 라인(line) 형상을 가지며, 상기 인접 패턴들 사이 공간에 구비되는 제2고스트 패턴(34)은, 바람직하게, 스퍼트(spot) 형상을 가진다.

이와 같은 본 발명의 노광 마스크(30)를 이용하여 노광 공정을 행하게 되면, 더미 마스크 패턴(32)의 외측에 제1고스트 패턴(33)이 구비되고, 그리고, 인접한 더미 마스크 패턴들(32) 사이 공간에 제2고스트 패턴(34)이 구비된 것으로 인해, 도 3b에 도시된 바와 같이, 기판(30a) 상에 구현된 더미 패턴(32a)은 찌그러짐이없이 소망하는 형상을 갖게 된다.

아울러, 셀 마스크 패턴들(31)의 장방향 사이 공간에도 제2고스트 패턴(34)이 구비된 것으로 인해, 셀 패턴(31a)도 장축 길이가 짧아짐이 없이 안정적으로 형성된다.

결국, 본 발명은 더미 마스크 패턴(32)의 외각 및 마스크 패턴들(31, 32)의 장방향 사이 공간들 각각에 레지스트 패턴으로 구현되지 않는 크기의 고스트 패턴들(33, 34)을 삽입시킴으로써, 노광 공정시, 세리프 및 OPC 처리와 유사하거나, 또는, 그 이상으로 해상도의 향상을 얻을 수 있으며, 그래서, 셀 패턴(31a) 및 더미 패턴(32a)을 안정적으로 형성할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 콘택 형성용 노광 마스크 및 이를 이용한 노광 공정에 의해 형성되는 레지스트 패턴의 에어리얼 이미지를 도시한 도면이다. 여기서, 도면부호 40은 노광 마스크, 40a는 기판, 41은 셀 마스크 패턴, 41a는 셀 패턴, 42는 더미 마스크 패턴, 42a는 더미 패턴, 43 및 44는 고스트 패턴을 각각 나타낸다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 노광 마스크(40)에는 기판의 셀 영역에 대응하는 부분에 동일 형상이 규칙적으로 반복 배열되게 콘택 형성을 위한 셀 마스크 패턴들(41)이 구비되고, 상기 셀 마스크 패턴들(41)의 외각에는 상기 셀 마스크 패턴(41)과 동일 형상을 갖는 더미 마스크 패턴(42)이 구비된다.

또한, 상기 더미 마스크 패턴(42)의 외각과 상기 마스크 패턴들(41, 42) 사이 공간에는 해상도의 향상을 위해 각각 레지스트 패턴으로 구현되지 않는 크기의 고스트 패턴(43, 44)이 구비된다. 이때, 상기 더미 마스크 패턴(43)의 외각에 구비되는 제1고스트 패턴(43)은 짧은 라인 형상을 가지며, 상기 마스크 패턴들(41, 42) 사이 공간에 구비되는 제2고스트 패턴(44)은 스퍼트 형상을 가진다.

이 실시예에 따른 노광 마스크(40)도 고스트 패턴(43, 44)의 삽입을 통해서, 이를 이용한 노광 공정시, 해상도의 향상을 얻을 수 있으며, 그래서, 소망하는 형상의 패턴을 구현할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 노광 마스크 상의 빈 공간에 레지스트 패턴으로 구현되지 않는 크기의 고스트 패턴을 삽입시킴으로써, 세리프 및 OPC 처리와 같은 복잡한 처리를 거치지 않고도 해상도의 향상을 통해 소망하는 형상의 더미 패턴을 형성할 수 있으며, 그래서, 공정 마진을 향상시킬 수 있다.

기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (3)

1. 투광성의 석영기판 상에 비투광성의 크롬패턴이 형성되어 구성되며,

   기판의 셀 영역에 대응하는 부분에 동일 형상이 규칙적으로 반복 배열된 셀 마스크 패턴들이 구비되고 상기 셀 마스크 패턴들의 외각에 상기 셀 마스크 패턴과 동일 형상의 더미 마스크 패턴이 구비되며,

   상기 더미 마스크 패턴의 외각에 레지스트 패턴으로 구현되지 않는 제1고스트 패턴이 구비되고,

   상기 셀 및 더미 마스크 패턴들의 장축 방향에서의 사이 공간에 레지스트 패턴으로 구현되지 않는 제2고스트 패턴이 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 노광 마스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1고스트 패턴은 라인 형상으로 구비되고, 상기 제2고스트 패턴은 스퍼트 형상으로 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 노광 마스크.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1고스트 패턴은 여러개의 짧은 라인들로 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 노광 마스크.