KR20080099924A - 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 및 그 형성방법 - Google Patents

어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 및 그 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크는, 투명 기판; 투명 기판 위에 배치된 메인 패턴; 및 메인 패턴으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되면서 투명 기판과 180°의 위상차를 갖는 어시스트 패턴을 포함한다.
어시스트 패턴, 광근접효과보정, 마스크

Description

어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 및 그 형성방법{Photomask having assist pattern and the method for fabricating the same}
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크를 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 3 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 형성방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
본 발명은 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광 근접효과 보정을 볼 수 있는 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 및 그 형성방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 디자인 룰(design rule)이 작아지면서 레이아웃대로 패턴을 구현하기 점점 어려워지고 있다. 그 이유 가운데 하나로 패턴 형성하기 위한 포토리소그래피(Photolithography) 공정에서 발생하는 광 근접 효과를 들 수 있다. 광 근접 효과는 포토리소그래피 공정에서 광 회절 현상에 의해 패턴 변형이 발생하는 현상이다. 광 근접 효과를 개선하는 방법 가운데 하나로 광 근접효과 보정(OPC; Optical Proximity effect Correction)등을 이용하여 패턴이 변형되는 것을 방지하고 있다. 이러한 광 근접 효과 보정과 관련된 기술 중의 하나로 메인 패턴(main pattern)과 인접한 위치에 어시스트 패턴(assist pattern)을 삽입하여 웨이퍼 상에 형성되지 않으면서 메인 패턴의 광 근접 효과 보정을 진행할 수 있는 방법이 이용되고 있다. 어시스트 패턴은 포토마스크 상에 배치된 메인 패턴(main pattern) 가운데 가장자리(side) 부분에 배치된 메인 패턴의 임계치수(CD; Critical Dimension)를 보정하기 위해 삽입한다. 이러한 어시스트 패턴은 포토마스크 상에는 존재하면서 웨이퍼에는 전사(print)되지 않는다. 여기서 어시스트 패턴의 크기는 메인 패턴보다 작은 크기로 설정하며, 메인 패턴으로부터 일정거리만큼 떨어진 위치에 형성한다. 이렇게 형성된 어시스트 패턴은 바이너리 마스크(Binary mask) 또는 위상반전마스크(Phase shift mask)에서 동일한 형태로 형성된다. 그러나 어시스트 패턴은 메인 패턴보다 임계치수(CD)가 작기 때문에 설계대비 정확한 사이즈를 구현하기가 어렵다. 또한, 작은 임계치수에 의해 마스크 검사에서도 어려움이 있다. 즉, 현재 검사장치의 한계로 검사가 어렵거나 또는 검사 오류가 유발될 수 있다. 또한 검사가 가능한 경우에도 포토마스크 상에서 메인 패턴과 어시스트 패턴의 정의(define)의 문제를 유발시킬 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 어시스트 패턴을 형성하는 방법을 개선하여 충분한 광 근접 효과 보정의 효과를 가지면서 포토마스크 제조 상의 검사 문제를 개선할 수 있는 포토마스크 및 그 형성방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크는, 투명 기판; 상기 투명 기판 위에 배치된 메인 패턴; 및 상기 메인 패턴으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되면서 상기 투명 기판과 180°의 위상차를 갖는 어시스트 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 메인 패턴은 크롬(Cr)막, 몰리브덴(Mo) 또는 상기 크롬막 및 몰리브덴의 적층 구조로 이루어질 수 있다.
상기 어시스트 패턴은 상기 투명 기판의 표면으로부터 소정 깊이를 갖는 트렌치로 이루어지며, 상기 어시스트 패턴은 상기 메인 패턴으로부터 80㎛ 내지 100㎛의 거리만큼 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 형성방법은, 투명 기판 위에 메인 패턴을 형성하는 단계; 상기 메인 패턴이 형성된 투명 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막을 패터닝하여 상기 메인 패턴으로부터 소정 거리만큼 이격된 위치의 상기 투명 기판의 일부 영역을 노출시키는 포토레지스트막 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트막 패턴을 마스크로 상기 노출된 투명 기판을 식각하여 상기 투명 기판과 180°의 위상차를 갖는 어시스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 포토레지스트막 패턴을 제거하여 메인 패턴 및 어시스트 패턴을 포함하는 포토마스크를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 메인 패턴은 크롬(Cr)막, 몰리브덴(Mo) 또는 상기 크롬막 및 몰리브덴의 적층 구조로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 어시스트 패턴은 상기 투명 기판의 표면으로부터 소정 깊이를 갖는 트렌치로 형성하는 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.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크를 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 이때, 도 2는 도 1을 I-I'축을 따라 잘라내 나타내보인 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크(115)는, 투명 기판(100)과, 투명 기판(100) 위에 배치된 메인 패턴(105) 및 메인 패턴(105)으로부터 소정 거리(a)만큼 이격되어 배치되면서 상기 투명 기판(100)과 180°의 위상차를 갖는 어시스트 패턴(110)을 포함하여 이루어진다. 여기서 메인 패턴(105)은 크롬(Cr)막, 몰리브덴(Mo) 또는 상기 크롬막 및 몰리브덴의 적층 구조로 이루어진다. 이때, 어시스트 패턴(110)은 투명 기판(100)의 표면으로부터 소정 깊이를 갖는 트렌치 형상으로 이루어지며, 메인 패턴(105)보다 상대적으로 작 은 크기로 형성된다. 또한, 어시스트 패턴(110)은 메인 패턴(105)으로부터 소정 거리(a), 예를 들어 80㎛ 내지 100㎛의 거리만큼 이격되어 배치된다.
이하 도 3 내지 도 11을 참조하여 포토마스크 형성방법을 설명하기로 한다.
도 3 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 형성방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 3을 참조하면, 투명 기판(200) 위에 메인 패턴용 물질막(205)을 형성한다. 투명 기판(200)은 석영(Quartz)을 포함하는 투명한 재질로 이루어진다. 메인 패턴용 물질막(205)은 포토마스크 상에 형성될 메인 패턴을 위한 막으로서 크롬막(Cr; Chrome)으로 형성할 수 있다. 이때, 메인 패턴용 물질막(205)은 위상반전물질인 몰리브데늄(Mo; Molybdenum)막으로 형성할 수도 있으며, 크롬막 및 몰리브데늄막이 적층된 구조로 형성할 수 도 있다. 계속해서 메인 패턴용 물질막(205) 위에 제1 포토레지스트막(photo resist, 210)을 형성한다. 제1 포토레지스트막(210)은 빛에 노출된 부분이 화학적 반응을 나타내 빛에 노출된 부분이 아닌 나머지 부분과 물성이 상이하게 변하는 포토레지스트물질을 스핀 코팅(spin coating) 방법을 이용하여 도포한다. 이때, 본 발명의 실시예에서 제1 포토레지스트막(210)은 포지티브 타입(positive typed)의 포토레지스트 물질을 도포하여 형성하는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 메인 패턴용 물질막(205) 위에 형성된 제1 포토레지스트막(210)의 일부 영역(b)을 변성시킨다.
구체적으로, 제1 포토레지스트막(210) 상에 노광 장치를 이용하여 제1 포토레지스트막(210)의 일부 영역(b)에 빛을 조사하는 노광 공정(exposure process)을 수행한다. 여기서 노광 공정은 전자빔(E-Beam; Electron Beam)을 이용하여 진행할 수 있다. 이때, 전자빔에 의해 빛이 조사되지 않은 부분은 후속 진행될 현상 공정에서 현상액에 의해 제거되고, 빛이 조사된 부분은 제거되지 않는 포지티브 타입 포토레지스트물질의 특성에 의해 패턴을 형성할 영역을 제외한 나머지 영역에 빛을 조사한다. 그러면, 투과된 빛이 제1 포토레지스트막(210)의 노광 지역에 광화학반응을 일으켜 빛이 조사된 부분과 조사되지 않은 부분의 용해도 차이를 유발한다.
도 5를 참조하면, 노광 공정이 진행된 제1 포토레지스트막(210)에 현상 공정(develop process)을 진행하여 메인 패턴용 물질막(205)의 표면을 일부 노출시키는 제1 포토레지스트막 패턴(215)을 형성한다. 현상 공정은 제1 포토레지스트막의 노광 여부에 따라 용해도 차이가 발생된 영역(b)의 포토레지스트막을 제거한다.
도 6을 참조하면, 제1 포토레지스트막 패턴(215)을 마스크로 노출된 메인 패턴용 물질막(205)을 식각하여 메인 패턴(main pattern, 220)을 형성한다. 여기서 메인 패턴(220)은 건식 식각(Dry etch)을 이용하여 진행할 수 있다. 이때, 메인 패턴(220)은 0.2㎛ 내지 0.5㎛의 선폭(CD; Critical Dimension)으로 형성한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 제1 포토레지스트막 패턴(215)은 애슁(ashing) 공정을 이용하여 제거한다. 그러면 투명 기판(200) 상에는 메인 패턴(220)이 형성되며, 메인 패턴(220)을 제외한 나머지 영역에는 투명 기판(200)의 표면이 노출되어 있다.
도 8을 참조하면, 메인 패턴(220)이 형성된 투명 기판(200) 상에 제2 포토레지스트막(225)을 형성한다. 제2 포토레지스트막(225)은 스핀 코팅 등의 방법으로 도포하여 형성할 수 있으며, 포지티브 타입의 포토레지스트물질로 형성한다.
도 9를 참조하면, 제2 포토레지스트막(225)을 패터닝하여 투명 기판(200)의 일부 영역(c)을 노출시키는 제2 포토레지스트막 패턴(230)을 형성한다.
구체적으로, 제2 포토레지스트막(225) 상에 노광 장치, 예를 들어 전자빔(E-Beam)을 이용하여 노광 공정을 수행한다. 여기서 포지티브 타입 포토레지스트물질의 특성에 의해 투명 기판(200)의 일부 영역(c)을 노출할 영역에 빛을 조사한다. 그러면, 투과된 빛이 제2 포토레지스트막(225)의 노광 지역에 광화학반응을 일으켜 빛이 조사된 부분과 조사되지 않은 부분의 용해도 차이를 유발한다. 다음에 노광 공정이 진행된 제2 포토레지스트막(225)에 현상 공정을 진행하여 투명 기판(200)의 일부 영역을 일부 노출시키는 제2 포토레지스트막 패턴(230)을 형성한다. 현상 공정은 제2 포토레지스트막(225)의 노광 여부에 따라 용해도 차이가 발생된 영역의 포토레지스트막을 제거한다. 이때, 노출된 투명 기판의 영역(c)은 이후 어시스트 패턴이 형성될 영역이다.
도 10을 참조하면, 제2 포토레지스트막 패턴(230)을 마스크로 노출된 투명 기판(200)을 식각하여 투명 기판(200)과 180°의 위상차를 갖는 어시스트 패턴(235)을 형성한다. 어시스트 패턴(235)은 투명 기판(200)을 식각하여 소정 깊이를 갖는 트렌치(trench) 형태로 형성한다. 여기서 어시스트 패턴(235)은 메인 패턴(220)으로부터 일정 거리, 예를 들어 80-100㎛의 거리만큼 떨어진 위치에 배치한다. 이러한 어시스트 패턴(235)은 포토마스크 상에만 존재하며, 웨이퍼 상에는 전사되지 않는 크기로 디자인한다. 본 발명에 따른 어시스트 패턴(235)은 메인 패 턴(220)보다 작은 크기를 갖도록 형성하며, 정상 패턴과 비교하여 패턴의 임계치수(CD)가 작아지는 부분에 적용하여 임계치수(CD)를 보정하는 역할을 한다.
도 11을 참조하면, 제2 포토레지스트막 패턴(230)을 애슁 공정을 이용하여 제거한다. 그러면 투명 기판(200) 위에 메인 패턴(220) 및 메인 패턴(220)의 양 측면으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치된 어시스트 패턴(235)을 포함하는 포토마스크(240)가 형성된다.
본 발명에 따른 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크는, 투명 기판을 식각하여 트렌치 형상의 어시스트 패턴을 형성함으로써 메인 패턴(220)의 임계치수(CD)를 보정할 수 있다. 또한, 마스크 검사시 현재 이용되고 있는 마스크 검사 장치가 석영(Quartz)을 기반으로 하고 있기 때문에 본 발명에 따라 어시스트 패턴을 형성할 경우, 투명 기판 식각 전후에 차이가 없어 검사가 용이하다.
지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크에 의하면, 주변회로영역 또는 코어부의 독립 패턴이나 듀티 패턴에 대한 임계치수 차이를 보정할 수 있다. 어시스트 패턴을 투명 기판 상에 식각 방식을 이용하여 구현함으로써 마스크 제조상의 검사 문제를 해소할 수 있다.

Claims (7)

  1. 투명 기판;
    상기 투명 기판 위에 배치된 메인 패턴; 및
    상기 메인 패턴으로부터 소정 거리만큼 이격되어 배치되면서 상기 투명 기판과 180°의 위상차를 갖는 어시스트 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 패턴은 크롬(Cr)막, 몰리브덴(Mo) 또는 상기 크롬막 및 몰리브덴의 적층 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 어시스트 패턴은 상기 투명 기판의 표면으로부터 소정 깊이를 갖는 트렌치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 어시스트 패턴은 상기 메인 패턴으로부터 80㎛ 내지 100㎛의 거리만큼 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크.
  5. 투명 기판 위에 메인 패턴을 형성하는 단계;
    상기 메인 패턴이 형성된 투명 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트막을 패터닝하여 상기 메인 패턴으로부터 소정 거리만큼 이격된 위치의 상기 투명 기판의 일부 영역을 노출시키는 포토레지스트막 패턴을 형성하는 단계;
    상기 포토레지스트막 패턴을 마스크로 상기 노출된 투명 기판을 식각하여 상기 투명 기판과 180°의 위상차를 갖는 어시스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트막 패턴을 제거하여 메인 패턴 및 어시스트 패턴을 포함하는 포토마스크를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 형성방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메인 패턴은 크롬(Cr)막, 몰리브덴(Mo) 또는 상기 크롬막 및 몰리브덴의 적층 구조로 형성하는 것을 특징으로 하는 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 형성방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 어시스트 패턴은 상기 투명 기판의 표면으로부터 소정 깊이를 갖는 트렌치로 형성하는 것을 특징으로 하는 어시스트 패턴을 갖는 포토마스크 형성방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102308256B (zh) * 2009-02-16 2013-09-25 大日本印刷株式会社 光掩模、光掩模的制造方法及修正方法

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