KR20080089997A - 마스크 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 집적도 향상을 위해 강한 OAI(strong off axis illumination)를 사용함에 따른 ID 바이어스(isolation/dension bias)를 개선하기 위해 독립된 패턴 주위에 CLM(chromeless mask) 기술을 이용한 보조 형상(assist feature)을 형성하여 적당한 양의 OPC만으로도 독립된 패턴의 목표 CD(target critical dimension)를 확보할 수 있으며, 공정마진, 특히 DOF(depth of focus) 마진을 충분히 확보할 수 있다.

마스크, 크롬리스 마스크, 보조 형상, 치밀한 패턴, 독립된 패턴

Description

마스크 및 그의 제조 방법{Mask and method for manufacturing the same}

도 1a는 치밀한 패턴(dense pattern)의 DOF(depth of focus) 마진을 나타낸 그래프이다.

도 1b 내지 도 1d는 독립된 패턴(isolated pattern)의 DOF(depth of focus) 마진을 나타낸 그래프이다.

도 2a 및 도 2c는 치밀한 패턴(dense pattern)의 마스크 레이아웃(mask layout) 및 가공 이미지(aerial image)를 나타낸 도면이다.

도 3a 내지 도 3c는 독립된 패턴(isolated patten)의 마스크 레이아웃 및 가공 이미지를 나타낸 도면이다.

도 4a 내지 도 4c는 일반적인 보조 형상(assist feature)을 갖는 독립된 패턴(isolated patten)의 마스크 레이아웃 및 가공 이미지를 나타낸 도면이다.

도 5a 내지 도 5c는 CLM 보조 형상(assist feature)을 갖는 독립된 패턴(isolated patten)의 마스크 레이아웃 및 가공 이미지를 나타낸 도면이다.

도 6a 내지 도 6c는 독립된 패턴의 마스크를 나타낸 사시도이다.

도 7a 내지 도 7k는 CLM 보조 형상을 갖는 독립된 패턴의 마스크 형성 방법을 나타낸 단면도들이다.

본 발명은 반도체 소자 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CLM(chromeless mask)를 이용하여 공정 마진을 향상시킬 수 있는 마스크 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 집적도가 향상되면서 노광 공정에서의 공정 마진을 충분하게 확보하기 위해 NA(numerical aperture)가 큰 노광 장비가 사용된다.

대구경(high NA) 노광 장비를 사용하는 경우, 강한 OAI(strong off axis illumination)를 사용하여 셀 영역의 치밀한(dense) 패턴은 정상적인 패턴을 형성할 수 있지만, 코어 및 주변회로 영역의 독립된(isolated) 패턴은 정상적인 패턴을 형성할 수 없게 된다.

왜냐하면, 강한 OAI를 사용하는 경우 ID 바이어스(isolation/dension bias)가 커져 강한 OPC(strong optical proximity correction)이 필요하기 때문이다. 여기서, ID 바이어스(isolation/dension bias)는 마스크와 식각 공정 후 셀 영역의 CD(critical dimension)를 '0' 바이어스로 설정한 기준 값으로 할 때 주변회로 영역의 CD 바이어스를 말한다.

또한, 강한 OPC를 통하여 보정된 독립된 패턴은 ID 바이어스를 고려하여 목표 CD(target CD)를 맞출 수는 있어도 공정 측면에서 원하는 수준의 공정 마진, 특히 DOF(depth of focus) 마진은 확보하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 독립된 패턴 주위에 CLM(chromeless mask) 기술을 이용한 보조 형상(assist feature)을 형성하여 적당한 양의 OPC만으로도 독립된 패턴의 목표 CD(target critical dimension)를 확보할 수 있는 마스크 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 독립된 패턴 주위에 CLM(chromeless mask) 기술을 이용한 보조 형상(assist feature)을 형성하여 공정마진, 특히 DOF(depth of focus) 마진을 충분히 확보할 수 있는 마스크 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마스크는

마스크 기판;

상기 마스크 기판 상부에 형성된 독립된 패턴(isolated pattern); 및

상기 독립된 패턴과 인접하여 상기 마스크 기판이 소정 깊이 식각되어 형성된 적어도 하나 이상의 보조 형상(assist feature)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마스크 제조 방법은

독립된 패턴을 형성하기 위한 영역과 소정 거리 이격되어 마스크 기판을 소정 깊이 식각하여 적어도 하나 이상의 보조 형상(assist feature)을 형성하는 단계; 및

위상 반전막을 이용하여 상기 독립된 패턴(isolated pattern)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 반도체 소자의 집적도 향상을 위해 강한 OAI(strong off axis illumination)를 사용함에 따른 ID 바이어스(isolation/dension bias)를 개선하기 위해 독립된 패턴 주위에 CLM(chromeless mask) 기술을 이용한 보조 형상(assist feature)을 형성하여 적당한 양의 OPC만으로도 독립된 패턴의 목표 CD(target critical dimension)를 확보할 수 있으며, 공정마진, 특히 DOF(depth of focus) 마진을 충분히 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 CLM 보조 형상은 상쇄 간섭에 의한 콘트라스트(contrast)를 향상시켜 독립된 패턴의 노광 공정에서 해상력을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 본 발명의 기술적 사상이 철저하고 완전하게 개시되고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되기 위해 제공되는 것이다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1a는 치밀한 패턴(dense pattern)의 DOF(depth of focus) 마진을 나타낸 그래프이다.

치밀한 패턴(dense pattern)을 형성하는 경우 파장이 짧은 광원을 사용하는 노광 장비를 사용하고, 강한 OAI(off axis illumination)을 이용하여 충분한 DOF 마진(A)(0.20㎛)을 확보할 수 있다.

하지만, 짧은 파장의 광원과 강한 OAI을 이용하면 ID 바이어스가 커져 독립된 패턴의 공정 마진을 충분히 확보하기 힘들다.

도 1b 내지 도 1d는 독립된 패턴(isolated pattern)의 DOF(depth of focus) 마진을 나타낸 그래프이다.

도 1b에 도시된 일반적인 독립된 패턴의 DOF 마진(B)(0.09㎛)과 도 1c에 도시된 일반적인 보조 형상(assist feature)을 사용한 독립된 패턴의 DOF 마진(C)(0.08㎛)은 정상적인 공정을 수행하기 위해서는 충분하지 못하다.

도 1d에 도시된 본 발명에 따른 CLM(chromeless mask) 보조 형상(assist feature)를 사용한 독립된 패턴의 DOF 마진(D)(0.016㎛)은 정상적인 공정을 수행하기 위해 충분한 것을 알 수 있다.

도 2a 및 도 2c는 치밀한 패턴(dense pattern)의 마스크 레이아웃(mask layout) 및 가공 이미지(aerial image)를 나타낸 도면이다.

도 2a는 치밀한 패턴(DP)의 마스크 레이아웃을 나타낸 평면도이고, 도 2b는 가공 이미지를 나타낸 사진이다.

도 2c는 치밀한 패턴에 조사되는 광의 강도(intensity)를 나타낸 그래프이다.

도 3a 내지 도 3c는 독립된 패턴(isolated patten)의 마스크 레이아웃 및 가공 이미지를 나타낸 도면이다.

도 3a는 독립된 패턴(IP)의 마스크 레이아웃을 나타낸 평면도이고, 도 3b는 가공 이미지를 나타낸 사진이다.

도 3c는 독립된 패턴에 조사되는 광의 강도(intensity)를 나타낸 그래프이다.

도 4a 내지 도 4c는 일반적인 보조 형상(assist feature)을 갖는 독립된 패턴(isolated patten)의 마스크 레이아웃 및 가공 이미지를 나타낸 도면이다.

도 4a는 일반적인 보조 형상(AF)을 갖는 독립된 패턴(IP)의 마스크 레이아웃을 나타낸 평면도이고, 도 4b는 가공 이미지를 나타낸 사진이다.

도 4c는 독립된 패턴에 조사되는 광의 강도(intensity)를 나타낸 그래프이다.

도 5a 내지 도 5c는 CLM 보조 형상(assist feature)을 갖는 독립된 패턴(isolated patten)의 마스크 레이아웃 및 가공 이미지를 나타낸 도면이다.

도 5a는 CLM 보조 형상(CF)을 갖는 독립된 패턴(IP)의 마스크 레이아웃을 나타낸 평면도이고, 도 5b는 가공 이미지를 나타낸 사진이다.

도 5c는 독립된 패턴에 조사되는 광의 강도(intensity)를 나타낸 그래프이다.

상기한 바와 같이 도 5b에 도시된 가공 이미지는 도 2b에 도시된 가공 이미지와 유사함을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 CLM 보조 형상(30)을 갖는 독립된 패턴(isolated pattern)은 치밀한 패턴(dense pattern)과 유사하게 충분한 공정 마진을 확보할 수 있다.

도 6a 내지 도 6c는 독립된 패턴의 마스크를 나타낸 사시도이다.

도 6a는 석영(quartz) 재질의 투명한 마스크 기판(10) 상부에 형성된 일반적인 독립된 패턴(IP)의 마스크를 나타내고, 도 6b는 일반적인 보조 형상(AF)을 갖는 독립된 패턴(IP)의 마스크를 나타내고, 도 6c는 CLM 보조 형상(CF)을 갖는 독립된 패턴(IP)의 마스크를 나타낸다.

도 7a 내지 도 7k는 CLM 보조 형상을 갖는 독립된 패턴의 마스크 형성 방법을 나타낸 단면도들이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 석영(quartz) 재질의 투명한 마스크 기판(10) 상부에 위상 반전용 산화 크롬막(12) 및 제 1 크롬막(14)이 순차적으로 증착(deposition)된다. 여기서, 산화 크롬막(12)은 6~10%의 광투과율을 갖는 것이 바람직하다.

도 7c 및 도 7d를 참조하면, 제 1 감광막(photoresist)(16)이 코팅되고, 사진 식각 공정을 통해 패턴이 형성(patterning)된다.

도 7e를 참조하면, 제 1 감광막(16) 패턴을 이용하여 제 1 크롬막(14) 및 산화 크롬막(12)이 식각된다. 이때, 기판(10)은 감광막(16) 패턴을 이용하여 위상이 180도 반전되도록 소정 깊이로 식각된다.

도 7f를 참조하면, 제 1 감광막(16) 및 제 1 크롬막(14)이 제거(strip)된다.

도 7g를 참조하면, 산화 크롬막(12)을 포함한 전면 상부에 제 2 크롬막(18)이 증착된다.

도 7h 및 도 7i를 참조하면, 제 2 감광막(20)이 코팅되고, 사진 식각 공정을 통해 패턴을 형성한다.

도 7j를 참조하면, 제 2 감광막(20) 패턴을 이용하여 제 2 크롬막(18) 및 산화 크롬막(12)이 식각되어 CLM 보조 형상(CF)이 형성된다.

도 7k를 참조하면, 제 2 감광막(20) 및 제 2 크롬막(18)이 제거되어, CLM 기술을 응용하여 보조 형상을 형성한 위상 반전 마스크 제조 공정을 완료한다.

여기서는 CLM 보조 형상(CF)이 독립 패턴(12)을 기준으로 대칭적으로 하나 씩 형성된 경우를 예를 들어 설명하였지만, 필요에 따라 여러 개의 CLM 보조 형상을 사용할 수 있다.

또한, CLM 보조 형상(CF)의 크기 및 모양은 노광 장비에서 사용하는 광원의 파장, 노광 조건 및 독립 패턴(12)의 크기에 따라 변경된다.

또한, CLM 보조 형상(CF)이 독립 패턴(12)과 이격되는 거리는 노광 장비에서 사용하는 광원의 파장, 노광 조건 및 독립 패턴(12)의 크기에 따라 변경된다.

상기한 본 발명의 CLM 기술을 응용하여 보조 형상을 형성하는 기술은 감쇄형 위상 반전 마스크(attenuated phase shift mask), BIM(binary intensity mask), 얼터네이팅 위상 반전 마스크(alternating phase shift mask) 등의 모든 위상 반전 마스크에 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 반도체 소자의 집적도 향상을 위해 강한 OAI(strong off axis illumination)를 사용함에 따른 ID 바이어스(isolation/dension bias)를 개선하기 위해 독립된 패턴 주위에 CLM(chromeless mask) 기술을 이용한 보조 형상(assist feature)을 형성하여 적당한 양의 OPC만으로도 독립된 패턴의 목표 CD(target critical dimension)를 확보할 수 있으며, 공정마진, 특히 DOF(depth of focus) 마진을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (9)

1. 마스크 기판;

   상기 마스크 기판 상부에 형성된 독립된 패턴(isolated pattern); 및

   상기 독립된 패턴과 소정 거리 이격되어 상기 마스크 기판이 소정 깊이 식각되어 형성된 적어도 하나 이상의 보조 형상(assist feature)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 독립된 패턴은 위상 반전용 산화 크롬막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 산화 크롬막은 6% 내지 10%의 광투과율을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조 형상은 사용되는 노광 장비의 광원의 위상을 180도 반전시키는 것을 특징으로 하는 마스크.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 보조 형상은 상기 독립된 패턴을 기준으로 대칭적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크.
6. 위상 반전막을 이용하여 독립된 패턴(isolated pattern)을 형성하는 단계; 및

   상기 독립된 패턴과 소정 거리 이격되어 마스크 기판을 소정 깊이 식각하여 적어도 하나 이상의 보조 형상(assist feature)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제작 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 보조 형상을 형성하는 단계는

   상기 마스크 기판 상부에 상기 위상 반전막 및 제 1 크롬막을 순차적으로 증착하는 단계;

   사진 현상 공정을 통해 형성된 제 1 감광막 패턴을 이용하여 상기 제 1 크롬막, 상기 위상 반전막을 식각하여 패턴을 형성하고, 상기 마스크 기판을 소정 깊이 식각하는 단계; 및

   상기 제 1 감광막 패턴 및 상기 제 1 크롬막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제작 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 마스크 기판을 소정 깊이 식각하는 단계에서 상기 마스크 기판은 사용되는 노광 장비의 광원의 위상을 180도 반전시키는 깊이로 식각되는 것을 특징으로 하는 마스크 제작 방법.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 독립된 패턴을 형성하는 단계는

   상기 보조 형상 및 상기 위상 반전막 상부에 제 2 크롬막을 증착하는 단계;

   사진 현상 공정을 통해 형성된 제 2 감광막 패턴을 이용하여 상기 제 2 크롬막 및 상기 위상 반전막을 식각하여 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 제 2 감광막 패턴 및 상기 제 2 크롬막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제작 방법.

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