KR20040061833A - 크롬리스 위상반전마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크롬리스 위상반전마스크에 관한 것으로,

크롬없이 반도체소자의 고집적화에 따른 리소그래피 공정을 용이하게 실시하기 위하여

노광공정시 광원의 위상차에 의한 상쇄 간섭을 이용한 패턴 분할 방법으로 디램에 사용되는 부정형의 패턴을 구현할 수 있는 크롬리스 위상반전마스크를 제공함으로써 반도체소자의 고집적화에 용이한 리소그래피 공정을 실시할 수 있도록 하고 그에 따른 반도체소자의 고집적화를 가능하게 하는 기술이다.

Description

크롬리스 위상반전마스크{A chromeless phase shift mask}

본 발명은 크롬리스 위상반전마스크에 관한 것으로, 특히 리소그래피 공정시 이미지 콘트라스트의 향상 및 분해능을 향상시키기 위하여 사용되고 있는 PSM 기술의 한가지의 한가지인 크롬리스 위상반전마스크를 제작하여 셀에 패턴을 형성할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 노광공정은 크롬이 차광영역에 패터닝되는 노광마스크를 이용하여 실시한다.

도 1 은 종래기술에 따른 노광마스크를 도시한 평면도로서, BIM ( binary intensity mask ) 로 구현한 아이소 ( isolate, ISO ) 패턴을 도시한다.

상기 도 1 의 아이소 패턴은 활성영역 ( active region )을 정의하는 소자분리막 ( isolated film )을 노광시키는 차광패턴(13)이 석영기판(11) 상에 형성된 것이다.

이때, 상기 차광영역(13)은 설계된 활성영역(15)의 끝부분에서 유발되는 수 있는 라운딩 현상을 방지하여 예정된 크기로 정의할 수 있도록 상기 설계된 활성영역(15)보다 크게 형성한다.

그러나, 상기 도 1 의 노광마스크는 반도체소자의 고집적화에 따른 광학적 근접효과로 인하여 예정된 크기로 패턴을 형성하기 어려운 단점이 있다.

이를 극복하기 위하여 크롬리스 위상반전마스크를 연구하고 있다.

상기 크롬리스 위상반전마스크는 단지 빛의 위상차에 의한 상쇄간섭만을 이용하여 패터닝을 하지만,

디램 셀은 X 나 Y 축 한 방향의 빛만을 고려하면 가능한 라인/스페이스 패턴 외에 다양한 형태의 패턴을 형성하여야 하기 때문에 여러 방향에서 입사되는 회절광의 간섭을 고려하여 설계하여야 하므로 설계하기가 매우 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여,

차광막없이 디램에 사용되는 부정형의 패턴을 구현하여 리소그래피 공정의 특성을 향상시킬 수 있는 크롬리스 위상반전마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래기술에 따른 크롬리스 위상반전마스크을 도시한 평면도.

도 2 는 크롬리스 위상반전마스크의 원리를 도시한 개략도.

도 3 은 본 발명의 제1실시예에 따른 크롬리스 위상반전마스크의 평면도.

도 4 는 본 발명의 제2실시예에 따른 크롬리스 위상반전마스크의 평면도.

도 5 는 본 발명의 제3실시예에 따른 크롬리스 위상반전마스크의 평면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11,23,31,41,51 : 석영기판 13 : 차광막, 크롬막

15,35,55 : 활성영역 21 : 노광마스크

25 : 트렌치 27 : 렌즈

29 : 웨이퍼, 반도체기판 33,43,53 : 위상반전층

45 : 저장전극 영역

이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 미세콘택 형성방법은,

석영기판에 위상반전층이 구비되되, 패턴 분할 기법을 이용하여 I 형 활성영역을 따라 양끝으로 다수의 분할 패턴으로 형성된 위상반전층을 구비하여 활성영역을 투과하는 광원의 위상차에 의한 상쇄간섭을 이용하여 광원의 빛의 세기를 일정 레벨이하로 조절하는 것과,

상기 위상반전층은 상기 석영기판을 식각하여 180 도 위상반전되는 트렌치로 구비되는 것을 제1특징으로 한다.

또한, 이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 미세콘택 형성방법은,

석영기판에 위상반전층이 패터닝되되,

노광 공정시 저장전극 영역으로 투과되는 광원의 위상차에 의한 상쇄간섭을 이용하여 광원의 세기가 일정크기 미만이고 타부분으로 투과되는 광원의 세기가 일정크기 이상인 위상반전층으로 패터닝된 것과,

상기 위상반전층은 상기 석영기판을 식각하여 180 도 위상반전되는 트렌치로 구비되는 것을 제2특징으로 한다.

또한, 이상의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 반도체소자의 미세콘택 형성방법은,

석영기판에 패턴 분할 기법을 이용하여 I 형 활성영역(55)을 따라 양끝으로 6 개의 분할 패턴으로 형성된 위상반전층이 구비되되,

비트라인 및 저장전극 콘택 영역을 투과하는 광원의 위상차에 의한 상쇄간섭을 이용하여 광원의 세기가 일정크기 이상이고 타부분을 투과하는 광원의 세기가 일정크기 미만인 위상반전층으로 패터닝된 것과,

상기 위상반전층은 상기 석영기판을 식각하여 180 도 위상반전되는 트렌치로 구비되는 것을 제3특징으로 한다.

한편, 본 발명의 원리는,

디램 셀과 같은 부정형의 패턴을 구현하기 위하여 패턴 분할기법을 이용하여 아이소 패턴, 저장전극 패턴 또는 랜딩 플러그 폴리 패턴을 형성할 수 있도록 디자인된 크롬리스 위상반전마스크를 제공하는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2 는 일반적인 크롬리스 위상반전마스크의 원리를 도시한 개략도로서, 차광패턴 없이 마스크를 투과하는 광원의 위상차에 의한 상쇄 간섭만을 이용하는 것이다.

먼저, 석영기판(23) 표면과 180 도의 위상차이를 갖도록 위상반전된트렌치(25)를 형성하여 크롬리스 위상반전마스크(21)를 형성한다.

상기 크롬리스 위상반전마스크(21)를 이용한 노광공정시 상기 크롬리스 위상반전마스크(21)를 투과한 광원이 렌즈(27)를 통하여 웨이퍼(29) 상에 전사될 때 빛의 세기 변화를 도시한다. 이때, 상기 트렌치(25)와 트렌치(25) 사이의 석영기판(23) 표면을 투과한 광원의 세기가 트렌치(25)를 투과한 광원세기와 많은 차이를 갖는다.

도 3 내지 도 5 는 본 발명의 제1, 제2 및 제3 실시예에 따른 크롬리스 위상반전마스크를 도시한 평면도이다.

상기 도 3 은 석영기판(31)에 위상반전층(33)이 구비되되, 패턴 분할 기법을 이용하여 I 형 활성영역(35)을 따라 양끝으로 5 개의 분할 패턴으로 형성된 위상반전층(33)이 구비되어 활성영역(35)을 정의하기 위한 크롬리스 위상반전마스크의 평면도이다.

이때, 상기 분할 패턴으로 구비되는 위상반전층(33)은 180 도로 위상반전되도록 식각된 트렌치(도시안됨)로 형성한 것이다.

상기 도 4 는 석영기판(41)에 위상반전층(43)이 패터닝되되,

노광 공정시 저장전극 영역(45)으로 투과되는 광원의 세기가 일정크기 미만이고 타부분으로 투과되는 광원의 세기가 일정크기 이상인 위상반전층으로 패터닝된 크롬리스 위상반전마스크를 도시한 평면도이다.

이때, 상기 분할 패턴으로 구비되는 위상반전층(43)은 180 도로 위상반전되도록 식각된 트렌치(도시안됨)로 형성한 것이다.

상기 도 5 는 석영기판(51)에 위상반전층(53)이 구비되되, 패턴 분할 기법을 이용하여 I 형 활성영역(55)을 따라 양끝으로 6 개의 분할 패턴으로 형성된 위상반전층(63)이 구비되어 랜딩 플러그 폴리를 형성할 수 있도록 하는 크롬리스 위상반전마스크를 도시한 평면도이다.

이때, 상기 6개의 분할 패턴 중에서 중앙부의 2개는 비트라인 콘택홀(도시안됨)을 형성하기 위한 것이고, 양측의 각 두 개의 분할 패턴은 저장전극 콘택홀(도시안됨)을 형성하기 위한 것이다.

상기 분할 패턴으로 구비되는 위상반전층(53)은 180 도로 위상반전되도록 식각된 트렌치(도시안됨)로 형성한 것이다.

본 발명에 사용되는 위상반전층의 크기는 상기 위상반전층의 주변에서 상쇄간섭이 일어나고 그 외에 남아있는 빛의 세기가 타겟 CD 의 세기 커팅 레벨 ( intensity cutting level ) 을 넘지 않도록 크기를 조절한 것이다.

또한, 상기 크롬리스 위상반전마스크를 이용한 노광공정시 투과된 광원의 세기가 커팅 레벨을 넘지 못하는 경우는 0 으로 간주한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 크롬리스 위상반전마스크는, 패턴 분할 방법을 이용하여 차광패턴 없이 위상반전영역만을 설계함으로써 위상반전영역을 투과하는 광원의 위상차에 의한 상쇄 간섭만을 이용하여 부정형의 패턴을 형성할 수 있도록 하고 그에 따른 반도체소자의 고집적화에 적합한 리소그래피 공정을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.

Claims (6)

1. 석영기판에 위상반전층이 구비되되, 패턴 분할 기법을 이용하여 I 형 활성영역을 따라 양끝으로 다수의 분할 패턴으로 형성된 위상반전층을 구비하여 활성영역을 투과하는 광원의 위상차에 의한 상쇄간섭을 이용하여 광원의 세기를 일정 레벨이하로 조절하는 것을 특징으로 하는 크롬리스 위상반전마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 위상반전층은 상기 석영기판을 식각하여 180 도 위상반전되는 트렌치로 구비되는 것을 특징으로 하는 크롬리스 위상반전마스크.
3. 석영기판에 위상반전층이 패터닝되되,

   노광 공정시 저장전극 영역으로 투과되는 광원의 위상차에 의한 상쇄간섭을 이용하여 광원의 세기가 일정크기 미만이고 타부분으로 투과되는 광원의 세기가 일정크기 이상인 위상반전층으로 패터닝된 것을 특징으로 하는 크롬리스 위상반전마스크.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 위상반전층은 상기 석영기판을 식각하여 180 도 위상반전되는 트렌치로 구비되는 것을 특징으로 하는 크롬리스 위상반전마스크.
5. 석영기판에 패턴 분할 기법을 이용하여 I 형 활성영역을 따라 양끝으로 다수의 분할 패턴으로 형성된 위상반전층이 구비되되,

   비트라인 및 저장전극 콘택 영역을 투과하는 광원의 위상차에 의한 상쇄간섭을 이용하여 광원의 세기가 일정크기 이상이고 타부분을 투과하는 광원의 세기가 일정크기 미만인 위상반전층으로 패터닝된 것을 특징으로 하는 크롬리스 위상반전마스크.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 위상반전층은 상기 석영기판을 식각하여 180 도 위상반전되는 트렌치로 구비되는 것을 특징으로 하는 크롬리스 위상반전마스크.