KR20080029490A - Photo mask having assist pattern - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 실시예에 따른 보조패턴을 구비하는 포토마스크의 단면도들이다.1A to 1C are cross-sectional views of a photomask having an auxiliary pattern according to an embodiment of the present invention.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보조패턴을 구비하는 포토마스크를 이용한 패턴 형성방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.2 to 5 are views for explaining a pattern forming method using a photomask having an auxiliary pattern according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 포토마스크에 관한 것으로, 특히 메인패턴 주변에 보조패턴을 구비하는 포토마스크에 관한 것이다.The present invention relates to a photomask, and more particularly, to a photomask having an auxiliary pattern around a main pattern.
반도체 소자를 제조하는 포토리소그래피 과정 중에 웨이퍼 상으로 전사될 패턴이 그려진 포토마스크가 사용되고 있다. 포토마스크는 반도체 소자를 구성하는 회로 및 설계 패턴들이 그려져 노광 과정에서 웨이퍼로 패턴을 전사하는 역할을 한다.A photomask in which a pattern to be transferred onto a wafer is drawn during a photolithography process for manufacturing a semiconductor device is used. The photomask draws circuits and design patterns constituting the semiconductor device to transfer the pattern onto the wafer during the exposure process.
일반적으로 포토마스크 상에 메인패턴을 형성하기 위해서는, 석영과 같은 투명 기판 상에 광차단막 및 위상 반전막을 형성한 다음 패터닝하여 웨이퍼 상으로 전사하고자 하는 메인패턴(main pattern)을 형성한다. 그러나 반도체 소자의 집적 도가 증가됨에 따라 위상 반전형 포토마스크를 형성하는 경우, 회절 효율이 낮아 1/2 파장보다 큰 홀 패턴은 형성이 가능하나 그 이하의 미세 패턴은 형성이 불가능하다. 메인패턴은 웨이퍼 상에 콘택 홀(contact hole)과 같은 홀 형태를 설정하는 패턴으로 형성한다. 그러나 디램(DRAM)이나 플래시(Flash) 메모리 또는 논리 회로(ASIC)와 같은 반도체 소자의 경우, 상기 메인패턴은 셀 영역과 같은 패턴 밀도가 상대적으로 높은 영역에서, 상호간의 간격이 좁은 밀집 패턴으로 배치될 수 있으며, 주변 영역과 같은 패턴 밀도가 상대적으로 낮은 영역에서는 고립 패턴으로 배치될 수 있다. 이러한 패턴 밀도의 차이에 따라 영역별로 노광 환경이 달라질 수 있다. 즉, 로딩 효과의 차이 등이 발생 될 수 있으며, 영역별로 노광 분포가 달라져 이에 따른 노광 불량이 발생 될 수 있다.In general, in order to form a main pattern on a photomask, a light blocking film and a phase inversion film are formed on a transparent substrate such as quartz and then patterned to form a main pattern to be transferred onto a wafer. However, when the phase inversion type photomask is formed as the degree of integration of the semiconductor device is increased, a hole pattern larger than 1/2 wavelength can be formed due to low diffraction efficiency, but a fine pattern below it is impossible. The main pattern is formed in a pattern for setting a hole shape such as a contact hole on the wafer. However, in the case of a semiconductor device such as a DRAM, a flash memory, or a logic circuit (ASIC), the main pattern is arranged in a dense pattern having a narrow spacing therebetween in a region having a relatively high pattern density such as a cell region. In an area having a relatively low pattern density, such as a peripheral area, the pattern may be arranged in an isolated pattern. According to the difference in the pattern density, the exposure environment may vary for each region. That is, a difference in loading effect may occur, and the exposure distribution may vary according to regions, thereby resulting in exposure failure.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 메인패턴 주위에 8개 이상의 보조패턴을 배치하여 회절 효율을 개선하는 보조패턴을 구비하는 포토마스크를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a photomask having an auxiliary pattern for improving diffraction efficiency by arranging eight or more auxiliary patterns around the main pattern.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조패턴을 구비하는 포토마스크는, 투명기판; 상기 투명기판에 배치되는 메인패턴; 및 상기 메인패턴 주변의 사방면으로 상호 대칭되게 배치되는 적어도 8개 이상의 보조패턴들을 구비한다.In order to solve the above technical problem, a photomask having an auxiliary pattern according to an embodiment of the present invention, a transparent substrate; A main pattern disposed on the transparent substrate; And at least eight auxiliary patterns arranged symmetrically with respect to all sides of the main pattern.
본 발명에 있어서, 상기 보조패턴의 갯수는 8개 또는 12개일 수 있다.In the present invention, the number of the auxiliary pattern may be eight or twelve.
상기 보조패턴들은 상기 메인패턴 주변의 사방면에서 열(列)을 이루며 배치된 것이 바람직하다.The auxiliary patterns are preferably arranged in a row in all directions around the main pattern.
상기 보조패턴은 노광시 웨이퍼 상에 실제로 구현되지 않는 크기인 것이 바람직하다.The auxiliary pattern is preferably a size that is not actually implemented on the wafer during exposure.
상기 메인패턴과 보조패턴의 간격은 노광원의 1/6 파장 내지 노광원의 파장 정도인 것이 바람직하다.The interval between the main pattern and the auxiliary pattern is preferably about 1/6 wavelength of the exposure source to about the wavelength of the exposure source.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 보조패턴을 구비하는 포토마스크는, 투명기판; 상기 투명기판에 열(列)을 이루며 배치되는 적어도 둘 이상의 메인패턴들; 및 상기 메이패턴들의 열(列) 주위의 사방면으로 상호 대칭되게 배치되는 적어도 12개 이상의 보조패턴들을 구비한다.In order to achieve the above technical problem, a photomask having an auxiliary pattern according to another embodiment of the present invention, a transparent substrate; At least two main patterns arranged in a row on the transparent substrate; And at least 12 auxiliary patterns arranged symmetrically with respect to all directions around the row of the may patterns.
본 발명에 있어서, 상기 보조패턴들은 상기 메인패턴이 이루는 열(列) 주위의 사방면에서 열(列)을 이루며 배치될 수 있다.In the present invention, the auxiliary patterns may be arranged in a row in all directions around the column formed by the main pattern.
상기 보조패턴들은 노광시 웨이퍼 상에 실제로 구현되지 않는 크기인 것이 바람직하다.The auxiliary patterns are preferably of a size that is not actually implemented on the wafer during exposure.
상기 메인패턴과 보조패턴의 간격은 노광원의 1/6 파장 내지 노광원의 파장 정도인 것이 바람직하다.The interval between the main pattern and the auxiliary pattern is preferably about 1/6 wavelength of the exposure source to about the wavelength of the exposure source.
이하, 첨부된 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 부분 에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.
본 발명의 실시예에서는, 웨이퍼 상에 예컨데 홀 형상을 전사하고자 하는 메인패턴의 주변에 보조패턴을 도입한다. 변형 조명계를 이용하여 노광을 수행할 때 보조패턴 형상으로부터 회절된 광의 상호 작용 또는 간섭에 의해 메인패턴의 형상이 보다 정밀하게 웨이퍼 상으로 전사되도록 할 수 있다. 보조패턴은 홀의 형상을 전사하도록 설계된 메인패턴의 형상과 동일하거나 또는 대등한 형상의 패턴으로 도입될 수 있으나, 실제 웨이퍼 상으로 전사되지 않을 정도의 크기로 형성된다. In an embodiment of the present invention, an auxiliary pattern is introduced around the main pattern, for example, to transfer the hole shape onto the wafer. When performing exposure using the modified illumination system, the shape of the main pattern may be more accurately transferred onto the wafer by the interaction or interference of light diffracted from the shape of the auxiliary pattern. The auxiliary pattern may be introduced in a pattern that is the same as or equivalent to the shape of the main pattern designed to transfer the shape of the hole, but is formed to a size that does not transfer onto the actual wafer.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 실시예에 따른 보조패턴을 구비하는 포토마스크의 단면도들이다..1A to 1C are cross-sectional views of a photomask having an auxiliary pattern according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 포토마스크는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 투명 기판(100) 상에 메인패턴(main pattern)(110)이 배치된다. 이때, 메인패턴(110)은 웨이퍼 상에 콘택 홀(contact hole) 등과 같은 홀 패턴을 구현하기 위한 패턴으로 이해될 수 있다. 메인패턴(110)은 밀집 패턴(dense pattern) 및 고립 패턴(isolated pattern)들로 형성될 수 있다. 디램(DRAM) 소자의 경우 고립 패턴은 주변 영역(peripheral region)의 콘택 홀 형성을 위한 것으로 이해될 수 있으며, 밀집 패턴은 셀 영역의 콘택 홀 형성을 위한 것으로 이해될 수 있다. In the photomask according to the present invention, as shown in FIG. 1A, a
메인패턴(110) 주위에 적어도 8개 이상의 보조패턴(assist pattern)(120)들이 배치된다. 보조패턴(120)은 실질적으로 노광 과정에서 실제 패턴으로 전사되지 않아야 한다. 보조패턴(120)은 웨이퍼 상으로의 전사되지 않을 정도의 작은 크기의 패턴으로 형성된다.At least eight or
도 1b를 참조하면, 투명 기판 (101) 상에 홀 패턴 형성을 위한 메인패턴(111)이 배치된다. 메인패턴(111) 주변에 8개의 보조패턴(121)이 상호 대칭이 되도록 배치된다. 보조패턴(121)은 메인패턴(111) 형상과 대등하거나 동일한 형상의 패턴으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 1B, a
도 1c를 참조하면, 투면 기판(102) 상에 홀 패턴 형성을 위한 적어도 둘 이상의 메인패턴(112)이 열(列)을 이루며 배치된다. 메인패턴(112)이 이루는 열(列) 주변의 사방면에 8개 또는 12개 이상의 보조패턴(122)들이 열(列)을 이루며 배치된다. 메인패턴(112)의 크기가 작아져도 회절 효율을 높여 1/3 파장까지 또는 그 이하의 홀 패턴을 형성할 수 있다. 보조패턴(122)들은 메인패턴(112)의 주변에 다수의 열로 반복하게 배치할 수 있다, 보조패턴(122)들은 하나의 행으로 일렬 배치되게 형성할 수 있다. 보조패턴(122)들은 메인패턴(112) 주위에 종횡으로 다수의 열로 배치될 수 있다. 즉, 보조패턴(122)들을 배치하여 메인 홀 패턴의 결상 능력을 50% 로 개선하고, 한계 해상력을 증가시킨다. Referring to FIG. 1C, at least two
보조패턴(122)들을 고립 패턴 주변에 배치시킴으로써, 고립 패턴과 밀집 패턴이 변형 조명계를 사용하는 한 번의 노광에 의해서 웨이퍼 상으로 전사될 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라, 2개의 별도의 포토마스크들을 각각 고립 패턴과 밀집 패턴을 구비하도록 마련하는 과정 및 별도의 2차례의 노광 과정들을 생략할 수 있다.By arranging the
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 보조패턴을 구비하는 포토마스크를 이용한 패턴 형성방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.2 to 5 are views for explaining a pattern forming method using a photomask having an auxiliary pattern according to an embodiment of the present invention.
이와 같은 본 발명에 따른 포토마스크를 이용한 패턴 형성방법은, 도 2를 참조하면, 반도체 기판 (200) 상에 층간 절연막(210)을 형성한다. 도면에 상세하게 도시되지는 않았지만, 디램(Dynimic Random Access Memory)과 같은 메모리 소자의 경우, 반도체 기판(200)의 활성 영역에 게이트 전극이 배치되고, 반도체 기판 내부에는 도전형 불순물이 주입된 소스/드레인 영역이 형성되어 있다. 층간 절연막(210) 상에 레지스트막(220)을 형성한다. In the pattern forming method using the photomask according to the present invention, referring to FIG. 2, an
도 3을 참조하면, 메인패턴(112) 및 보조패턴(122)을 구비한 포토마스크를 이용한 노광을 수행하여 레지스트막(220) 일부분의 용해도를 변화시켜 레지스트막(221)에 메인패턴(112)을 전사시킨다. 상기 포토마스크 상에 배치된 메인패턴(112)은 레지스트막(220)에 전사되나, 메인패턴(112) 주변에 배치된 보조패턴(122)은 레지스트막(220)에 전사되지 않는다. 즉, 보조패턴(122)으로 부터 회절된 광이 메인패턴(112)에 의해 레지스트막(220) 패턴이 반도체 기판 상에 형성되도록 유도하여 레지스트막(220) 패턴의 결상 능력을 개선한다.Referring to FIG. 3, by performing exposure using a photomask having a
한편, 노광 시 i-라인(i-line) 장비나 krF 광원 장비, ArF 광원 장비, 이멀젼(immersion) ArF 광원 장비 또는 EUV 장비 등을 이용할 수 있다. 또한 스테퍼(stepper) 방식의 노광 장비나 스캐너(scanner) 방식의 노광 장비를 이용할 수 도 있다. Meanwhile, i-line equipment, krF light source equipment, ArF light source equipment, immersion ArF light source equipment or EUV equipment may be used during exposure. In addition, a stepper exposure apparatus or a scanner exposure apparatus may be used.
또한 , 메인패턴(112)과 보조패턴(122) 사이의 간격은 노광원의 파장에 비해 대략 1/6 정도 파장 내지 노광원의 파장 정도로 설정될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크는 1배, 2배, 4배, 5배, 6배, 및 10배 축소 노광에 사용 될 수 있다.In addition, an interval between the
도 4를 참조하면, 메인패턴이 전사된 레지스트막(220)에 현상 공정을 수행하여 용해도가 변화되거나 또는 변화되지 않은 부분을 제거함으로써, 층간 절연막(210)의 일부 표면을 노출시키는 레지스트막 패턴(221)을 형성한다. 상기 레지스트막 패턴(221)은 반도체 기판을 노출시키는 홀 형성을 위한 패턴으로 이해될 수 있다. Referring to FIG. 4, a resist film pattern exposing a part of the surface of the
도 5를 참조하면, 레지스트막 패턴(221)을 식각 마스크로 층간 절연막(210)을 식각하여 홀 패턴을 형성한 후 레지스트막 패턴(221)을 통상의 스트립공정을 이용하여 제거하여 반도체 기판과 후속 비트 라인(미도시)을 연결하는 연결 콘택(230)을 형성한다. Referring to FIG. 5, the
이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As described above in detail through specific embodiments of the present invention, the present invention is not limited thereto, and it is apparent that modifications and improvements can be made by those skilled in the art within the technical idea of the present invention.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토마스크 및 이를 이용한 패턴 형성방법은, 메인패턴 주변에 보조패턴을 배치하여 웨이퍼 상에 구현되는 메인패턴의 크기를 조절하고, 보조패턴으로부터 회절된 광이 메인패턴에 의한 홀 패턴이 웨이퍼 상에 형성되도록 유도하여 메인패턴의 효절 효율을 개선하고 한계 해상력을 증가시킨다. As described so far, the photomask and the pattern forming method using the same according to the present invention, by placing the auxiliary pattern around the main pattern to adjust the size of the main pattern implemented on the wafer, the light diffracted from the auxiliary pattern is main The hole pattern by the pattern is induced to be formed on the wafer, thereby improving the efficiency of the main pattern and increasing the limit resolution.
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CN106154757A (en) * | 2015-04-13 | 2016-11-23 | 华邦电子股份有限公司 | Mask set |
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2006
- 2006-09-29 KR KR1020060095710A patent/KR20080029490A/en not_active Application Discontinuation
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