KR20080000977A

KR20080000977A - 포토마스크 및 그 형성방법

Info

Publication number: KR20080000977A
Application number: KR1020060058935A
Authority: KR
Inventors: 문재인
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2006-06-28
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2008-01-03
Also published as: KR100801738B1; US20080003508A1; US7811722B2

Abstract

본 발명의 포토마스크 및 그 형성방법은, 투명 기판; 투명 기판 상에 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 타겟 패턴의 윤곽을 따라 형성되어 있는 테두리 패턴; 및 테두리 패턴 내측 영역에 위치하여 배치된 어시스트 패턴을 포함한다.

타겟 패턴, 테두리 패턴, 어시스트 패턴

Description

포토마스크 및 그 형성방법{Photo mask and the method for fabricating the same}

도 1은 종래 기술에 따른 포토마스크 상에 배치된 어시스트 패턴을 나타내보인 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 포토마스크를 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.

도 3 내지 도 10은 본 발명에 따른 포토마스크의 형성방법을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면들이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200 : 투명 기판 210 : 테두리 패턴

220 : 어시스트 패턴

본 발명은 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노광공정에 있어서 초점심도 및 EL마진을 향상시킬 수 있는 포토마스크 및 그 형성방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 메모리 소자, 예를 들어 디램(DRAM; Dynamic Random Access Memory) 소자는 수많은 미세패턴들로 이루어져 있으며, 이와 같은 미세패턴들은 포토리소그래피(photo lithography) 공정을 통해 형성된다. 포토리소그래피 공정은 패터닝하려는 대상막 위에 감광막을 코팅하고, 노광공정 및 현상공정을 진행하여 감광막의 일부분을 선택적으로 제거하여 대상막의 일부 표면을 노출시키는 감광막패턴을 형성한다. 이후에 이 감광막패턴을 마스크로 한 식각공정을 진행하여 대상막의 노출부분을 제거한 다음 감광막패턴은 스트립(strip)함으로써 패턴을 형성할 수 있다.

그런데 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 디자인 룰(design rule)이 작아지면서 과거에는 문제가 발생하지 않았던 부분, 예를 들어 노광 공정에서 문제점이 발생하고 있다. 특히 패턴이 축소되면서 웨이퍼 상에 패턴을 전사시키는 포토마스크에서도 축소화(shrink)로 인한 문제점, 예를 들어 초점심도(DOF; Depth of focus)마진 및 노광 역(EL; Exposure Latitude) 마진이 감소하는 문제가 발생하고 있다. 따라서 이러한 초점심도(DOF) 마진 및 노광 역(EL) 마진 부족의 문제점을 해결하기위해 광학적근접보정(OPC; Optical Proximity Correction)을 수행하거나 타겟 패턴의 마진을 보완하는 어시스트 패턴(assist pattern)을 이용하고 있다.

이 가운데 포토마스크의 콘트라스트(contrast), 초점심도(DOF) 또는 노광 역(EL)을 향상시키기 위한 방법으로, 포토마스크상의 배치된 타겟 패턴에 대하여 상기 타겟 패턴의 마진을 보완하는 어시스트 패턴을 이용하는 방법이 있다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 포토마스크(100)는 투명 기판(110) 상에 타겟 패턴(target pattern)(120)이 형성되어 있고, 상기 타겟 패턴(120) 옆에 어시스트 패턴(assist pattern)(130)이 형성되어 있다. 그런데 이러한 포토마스크(100)를 이용하여 노광 공정을 진행할 경우, 어시스트 패턴(120)이 대상막 상에 전사될 수 있고, 이에 따라 원하지 않는 패턴이 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 또한, 타겟 패턴(120) 주변에 어시스트 패턴이 형성될만한 공간이 확보가 되지 않으면 어시스트 패턴을 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다. 즉, 어느 정도 환경이 제공되지 않는 한 모든 패턴에 대해서 어시스트 패턴을 적용할 수 없다. 그러므로 어시스트 패턴이 대상막에 전사되어 웨이퍼 상에 형성되는 위험성이 낮고, 어떠한 패턴에서든 공정마진, 예컨대 초점심도(DOF) 마진 및 노광 역(EL) 마진을 향상시킬 수 있는 방법이 요구된다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포토리소그래피 공정에서 포토마스크에 존재하는 각각의 타겟 패턴을 어시스트 패턴으로 변형시켜, 노광 공정의 해상력을 향상시킬 수 있는 포토마스크 및 그 형성방법을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 포토마스크는, 투명 기판; 상기 투명 기판 상에 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 타겟 패턴의 윤곽을 따라 형성되어 있는 테두리 패턴; 및 상기 테두리 패턴 내측 영역에 위치하여 배치된 어시스트 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 다수 개의 라인 형상의 패턴들로 형성되며, 상기 라인 형상의 패턴은 차광 영역으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 다수 개의 점선 형상의 패턴들로 형성되며, 상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 상기 테두리 패턴의 이격된 이웃하는 부분들이 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격시키는 투광 영역으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 테두리 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 점선 형상의 패턴으로 형성되며, 차광 영역으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 포토마스크의 형성방법은, 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 타겟 패턴의 레이아웃을 설정하는 단계; 상기 타겟 패턴의 레이아웃 윤곽을 따르는 테두리 패턴을 추출하는 단계; 상기 테두리 패턴 내측 영역에 어시스트 패턴을 배치시키는 단계; 및 상기 테두리 패턴 및 어시스트 패턴의 레이아웃을 마스크 기판 상에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 테두리 패턴을 추출하는 단계는, 상기 타겟 패턴의 레이아웃 윤곽으로부터 내측으로 일정 폭을 축소시킨 축소 레이아웃을 설정하는 단계; 및 상기 타겟 패턴의 레이아웃 윤곽 및 상기 축소 레이아웃의 윤곽을 윤곽으로 가지게 상기 테두리 패턴을 설정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 다수 개의 라인 형상의 패턴들로 형성되며, 상기 라인 형상의 패턴은 차광 영역으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 다수 개의 점선 형상의 패턴들로 형성된다.

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 상기 테두리 패턴의 이격된 이웃하는 부분들이 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격시키는 투광 영역으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 테두리 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 점선 형상의 패턴으로 형성되며, 상기 테두리 패턴은 차광 영역으로 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 2는 본 발명에 따른 포토마스크를 설명하기 위해 나타내보인 도면이다. 그리고 도 3 내지 도 10은 본 발명에 따른 포토마스크의 형성방법을 설명하기 위하 여 나타내 보인 도면들이다.

먼저 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 포토마스크는, 투명 기판(200)과, 투명 기판(200) 상에 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 타겟 패턴의 윤곽을 따라 형성되어 있는 테두리 패턴(210) 및 상기 테두리 패턴(210) 내측 영역에 위치하여 배치된 어시스트 패턴(220)을 포함하여 이루어진다. 여기서 투명 기판(200)은 유리 또는 석영과 같은 투명 절연성 물질로 이루어진다.

여기서 어시스트 패턴(220)은 웨이퍼 상으로 전사될 때, 광 상호 간섭에 의해 인접하는 어시스트 패턴(220) 상호간에 브리지(bridge)가 유발되게 이격된 다수 개의 패턴들로 형성된다. 이때, 어시스트 패턴(220)은 라인(line) 형상의 패턴 또는 점선(dot) 형상의 패턴들로 형성되며, 어시스트 패턴(220)이 라인 형상의 패턴을 형성되는 경우, 차광 영역으로 이루어질 수 있다. 또한, 어시스트 패턴(220)은 웨이퍼 상으로 전사될 때 테두리 패턴(210)의 이격된 이웃하는 부분들이 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격시키는 투광 영역으로 이루어질 수도 있다.

이때, 타겟 패턴의 윤곽을 따라 형성되어 있는 테두리 패턴(210)은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 브리지가 유발되게 이격된 점선(dot) 형상의 패턴으로 이루어질 수도 있다.

이하 도 3 내지 도 8을 참조하여 포토마스크 및 그 형성방법을 설명하고자 한다.

먼저 도 3을 참조하면, 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 타겟 패턴(target pattern)(304)의 레이아웃을 설정한다. 본 발명의 실시예에서는 타겟 패턴(304)을 내부의 공간이 없는 제1 패턴(300)과 내부의 소정의 공간이 배치되어 있는 제2 패턴(302)을 포함하여 형성하고자 한다.

다음에 도 4를 참조하면, 제1 패턴(300) 및 제2 패턴(302)을 포함하는 타겟 패턴의 레이아웃(layout) 윤곽을 따르는 테두리 부분, 예를 들어 제1 레이아웃(306) 및 제2 레이아웃(308)을 추출한다. 여기서 제1 및 제2 레이아웃(306, 308)은 타겟 패턴(304)의 레이아웃 윤곽을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 타겟 패턴의 레이아웃 윤곽을 따라 나타내보인 제1 및 제2 레이아웃(306, 308)으로부터 내측으로 일정 폭을 축소시키는 바이어싱(biasing)을 진행하여 축소 레이아웃을 설정한다. 그러면 타겟 패턴의 레이아웃 윤곽 및 축소 레이아웃의 윤곽을 윤곽으로 가지는 제1 테두리 패턴(310) 및 제2 테두리 패턴(312)이 형성된다. 여기서 제1 및 제2 테두리 패턴(310, 312)은 웨이퍼 상으로 전사될 때, 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 점선(dot) 형상의 패턴으로 형성할 수도 있다. 이때, 제1 및 제2 테두리 패턴(310, 312)은 차광 영역으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 6을 참조하면, 제1 및 제2 테두리 패턴(310, 312)의 내측 영역에 어시스트 패턴(314)을 배치한다.

이러한 어시스트 패턴(314)은 이후 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 인접하는 어시스트 패턴(314) 상호간에 브리지(bridge)가 유발되게 이격된 다수 개의 라인(line) 형상의 패턴들로 형성한다. 여기서 라인 형상의 패턴은 광을 차단시키는 차광 영역으로 형성할 수 있다. 이때, 어시스트 패턴(314)은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호간에 브리지가 유발되게 이격된 다수 개의 점선(dot) 형상의 패턴들로 형성할 수도 있다. 또한, 어시스트 패턴(314)은 빛을 투과 시키는 투광 영역으로 형성할 수도 있다.

또한, 이후 노광공정에서 사용하는 조명계가 대칭(symetric) 조명계일 경우에는, 사각형의 스페이스(square space)를 조합하여 형성할 수도 있다.

도 7을 참조하면, 제1 및 제2 테두리 패턴(310, 312) 및 어시스트 패턴(314)의 레이아웃을 마스크 기판 상에 형성하여 포토마스크를 형성한다.

이러한 제1 및 제2 테두리 패턴(310, 312) 및 어시스트 패턴(314)의 레이아웃이 형성되어 있는 포토마스크를 이용하여 시뮬레이션하게 되면, 도 8에 도시한 바와 같이, 어시스트 패턴이 테두리 패턴 내부에 위치하고, 광 상호 간섭에 의해 상호간에 브리지가 유발됨에 따라 패턴의 내부가 채워지도록 형성된다. 또한, 어시스트 패턴이 테두리 패턴 내부에 위치함에 따라 원하지 않은 위치에 어시스트 패턴이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 어시스트 패턴이 패턴 내부에 위치함에 따라 종래 기술에 비해 공정마진이 향상된다. 이를 도 9a 내지 도 10을 참조하여 설명하기로 한다.

도 9a는 종래 기술에 따라 광학적 근접 보정(OPC)을 실시한 에어리얼 이미지(aerial image) 결과를 나타내보인 도면이다. 그리고 도 9b는 본 발명에 따라 테두리 패턴 및 어시스트 패턴을 포함하는 타겟 패턴을 이용한 에어리얼 이미지 결과를 나타내보인 도면이다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명에 따른 타겟 패턴은 어시스트 패턴이 배치되어 있는 공간(314, 도 7 참조)에 의해 광이 균일하게 분포하고, 인접하는 어시스트 패턴 간에 영향을 미치는 브릿지(bridge) 현상으로 종래 기술에 따라 광학적 근접 보정(OPC; Optical Proximity Correction)을 진행하는 경우보다 광의 분포가 균일하게 이루어는 것으로 이해될 수 있다.

또한 타겟 패턴에 대하여 초점심도(DOF) 마진 및 노광 역(EL) 마진의 공정 마진비를 나타내보인 도 10을 참조하면, 광학적 근접 보정(OPC)을 패턴에 적용한 경우(A)에 비하여 본 발명에 따라 테두리 패턴을 바이어싱 한 경우, 초점심도(DOF) 마진은 최대 200% 가량 증가하고, 노광 역(EL) 마진은 최대 5% 가량 증가하는 것으로 측정된다. 여기서 테두리 패턴을 패턴 내부로 확장시키는 바이어스 크기는 70nm일 경우 초점심도(DOF) 마진 및 노광 역(EL)이 가장 큰 값을 나타낸다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크 및 그 형성방법에 의하면, 본 발명에 따른 포토마스크의 어시스트 패턴은 타겟 패턴 내부에 어시스트 패턴을 형성함으로써 패턴 상에 의도하지 않은 어시스트 패턴이 형성되는 위험을 방지할 수 있다. 또한, 기존의 구현하기 힘든 구조에서도 어시스트 패턴을 형성할 수 있어 전반적으로 모든 패턴에 사용할 수 있다.

Claims

투명 기판;

상기 투명 기판 상에 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 타겟 패턴의 윤곽을 따라 형성되어 있는 테두리 패턴; 및

상기 테두리 패턴 내측 영역에 위치하여 배치된 어시스트 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제1항에 있어서,

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 다수 개의 라인 형상의 패턴들로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제2항에 있어서,

상기 라인 형상의 패턴은 차광 영역으로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제1항에 있어서,

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 다수 개의 점선 형상의 패턴들로 형성된 것을 특징 으로 하는 포토마스크.
제1항에 있어서,

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 상기 테두리 패턴의 이격된 이웃하는 부분들이 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격시키는 투광 영역으로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제1항에 있어서,

상기 테두리 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 점선 형상의 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
제1항에 있어서,

상기 테두리 패턴은 차광 영역으로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크.
웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 타겟 패턴의 레이아웃을 설정하는 단계;

상기 타겟 패턴의 레이아웃 윤곽을 따르는 테두리 패턴을 추출하는 단계;

상기 테두리 패턴 내측 영역에 어시스트 패턴을 배치시키는 단계; 및

상기 테두리 패턴 및 어시스트 패턴의 레이아웃을 마스크 기판 상에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 형성방법.
제8항에 있어서,

상기 테두리 패턴을 추출하는 단계는

상기 타겟 패턴의 레이아웃 윤곽으로부터 내측으로 일정 폭을 축소시킨 축소 레이아웃을 설정하는 단계; 및

상기 타겟 패턴의 레이아웃 윤곽 및 상기 축소 레이아웃의 윤곽을 윤곽으로 가지게 상기 테두리 패턴을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토마스크 형성방법.
제8항에 있어서,

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 다수 개의 라인 형상의 패턴들로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크 형성방법.
제8항에 있어서,

상기 라인 형상의 패턴은 차광 영역으로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크 형성방법.
제8항에 있어서,

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 다수 개의 점선 형상의 패턴들로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크 형성방법.
제8항에 있어서,

상기 어시스트 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 상기 테두리 패턴의 이격된 이웃하는 부분들이 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격시키는 투광 영역으로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크 형성방법.
제8항에 있어서,

상기 테두리 패턴은 웨이퍼 상으로 전사될 때 광 상호 간섭에 의해 상호 간에 브리지가 유발되게 이격된 점선 형상의 패턴으로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크 형성방법.
제8항에 있어서,

상기 테두리 패턴은 차광 영역으로 형성된 것을 특징으로 하는 포토마스크 형성방법.