KR100824904B1

KR100824904B1 - 고립 라인 주위에 노치가 형성된 반사형 마스크

Info

Publication number: KR100824904B1
Application number: KR1020020035088A
Authority: KR
Inventors: 김철균
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2008-04-23
Also published as: KR20040000596A

Abstract

본 발명은 반도체 공정 중 노광 공정에서 사용되는 반사형 마스크에 관한 것으로, 밀집 라인 및 고립 라인을 포함하는 소정의 패턴을 형성하는 광흡수층; 및 광흡수층을 지지고정하며, 광흡수층의 고립라인 주위의 표면에 소정 크기를 갖는 다수의 노치가 형성된 광반사층으로 구성된다.

Description

고립 라인 주위에 노치가 형성된 반사형 마스크{Reflective Mask with Notched Assist Feature}

도1은 반사층 및 흡수층을 갖는 EUV용 반사형 마스크의 단면도,

도2는 라인이 밀집한 부분과 라인이 고립된 부분의 반사광의 세기의 프로파일,

도3은 본 발명에 따른 노치가 형성된 반사형 마스크의 단면도,

도4는 노치의 일 형태로서 함몰된 형태의 노치의 형상의 단면도,

도5는 노치의 다른 형태로서 돌출된 형태의 노치의 형상의 단면도, 그리고

도6은 고립 라인 주위에 노치가 형성된 마스크에서 라인이 밀집한 부분과 라인이 고립된 부분의 반사광의 세기의 프로파일을 도시하고 있다.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-

1: 반사층 2: 흡수층

3: 접착층 4: 밀집라인

5: 고립라인 31: 노치

본 발명은 반도체 노광장치의 반사형 마스크에 관한 것으로, 상세하게는 고립 라인의 광원강도를 밀집 패턴에 대한 광원강도에 근접하게 함으로써 패턴의 근접효과를 보정한 근접효과 보정 마스크에 관한 것이다.

반도체 기판 상에 미세 패턴을 형성하기 위한 방법으로서, 통상, 리소그라피(Lithography) 기술이 이용되고 있다. 이러한 리소그라피 기술은 식각 대상물 상에 감광막을 형성한 후에, 노광 및 현상 공정을 수행하여 감광막 패턴을 형성하고, 이어서, 감광막 패턴을 베리어로 하는 식각 공정으로 노출된 식각 대상물 부분을 식각함으로써, 요구되는 패턴을 형성하는 기술이다.

노광 공정은 통상 365㎚ 파장의 I-라인 노광 장비를 이용하여 수행한다. 그런데, 반도체 소자의 집적도가 향상됨에 따라, 패턴의 폭이 감소되고 있는 실정에서, 이러한 노광 장비로는 고집적 반도체 소자에서 요구되는 미세 패턴을 형성할 수 없어, I-라인 보다도 더 짧은 파장, 예를들어 248㎚ KrF 노광 장비를 이용하는 DUV(Deep Ultra Violet) 공정이 제안되었고, 나아가 최근에는 50nm 이하의 미세패턴의 형성에 있어서 EUV(Extreme Ultra Violet) 광원의 사용 필요성이 대두되고 있다.

노광 공정시에는 일반적으로 레티클(Reticle)이라 불리는 노광 마스크를 사용되며, 이러한 노광 마스크는 통상 투명도가 우수한 석영(Quartz) 재질의 기판 상에 빛의 차단 기능을 하는 크롬(Cr) 패턴을 형성하여 제작한다. 그런데, EUV와 같이 파장이 짧은 광원을 이용하여 노광 작업이 이루어지는 경우에는 마스크에서 반사된 광원에 의하여 반도체 기판이 노광 작업이 이루어진다.

도1은 반사층 및 흡수층을 갖는 EUV용 반사형 마스크의 단면도이다. 도1에 도시된 바와같이, 반사형 마스크는 반사층(1)과 흡수층(2)으로 구성되어 있다. 반사층(1)은 입사되는 EUV 광을 80 내지 90%를 반사시키는 층으로서, 실리콘(Si)과 몰리브덴(Mo) 등의 얇은 박막을 수십층 적층하여 구성한다. 한편, 흡수층(2)은 일반적으로 텅스텐(W) 등의 금속물질로 되어 있다. 이러한 흡수층(2)은 반사층(1)의 표면에 접착층(3)에 의해 고정된다.

이러한 구조를 갖는 EUV용 반사형 마스크는 반사층과 흡수층의 패턴에 따라 반사되는 광원의 세기가 다르다. 즉, EUV용 반사형 마스크를 이용하는 노광 공정은 반사되는 광량의 콘트라스트를 이용하여 패터닝을 이루어진다.

그런데, 도1에 도시된 바와같이, 패턴의 밀집도가 다르다. 즉, 패턴은 라인의 밀집한 밀집부분(4)과 라인이 고립되어 있는 고립부분(5)으로 구분될 수 있다. 이러한 패턴의 밀집도 차이는 광학적인 기본 성질에 의하여 반사되는 광 세기의 차이를 유발한다. 도2는 라인이 밀집한 부분과 라인이 고립된 부분의 반사광의 세기를 도시하고 있다. 도2에서 알 수 있는 바와같이, 밀집한 부분에서 라인과 라인 사이를 경계 짓는 임계치(Critical Dimension : CD, 이하 CD라 함)와 고립된 부분에서 나타나는 CD가 줄어드는 현상이 나타난다. 이러한 현상은 패턴에서 고립된 라인 주변의 반사광이 고립된 라인에 미치는 영향이 상대적으로 크기 때문이다.

본 발명을 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고립된 라인에서 나타나는 CD를 밀집 라인 부분에서 나타나는 CD에 근접시킴으로써, 마진있는 프로세스를 달성하고, 이를 통해 수율을 향상시키고자 함에 그 목적이 있다. 또한, 마스크 상에 형성된 패턴의 상대적 크기를 조정하지 않고, 마스크 표면에 보조물을 구성함으로써 보다 용이하게 CD를 보정하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 마스크 상의 패턴라인 중에서 고립된 라인의 주위에 입사되는 빛을 난반사 또는 되반사시킬 수 있는 소정 형상의 노치(notch)를 다수 형성시켜 고립된 라인 주위에서 반사되는 반사광의 세기를 감소시키는 마스크 구조를 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도3은 본 발명에 따른 노치가 형성된 반사형 마스크의 단면도이다. 도3에 도시된 바와같이, 고립 라인(5)의 주위에 노치가 형성된 노치 영역(31)이 형성되어 있다. 도3에서, 노치(31)의 프로파일은 크게 문제가 되지 않으나, 일반적으로 각 노치(31)의 크기는 노치가 패터닝에 기여하지 않을 정도의 크기, 즉 CD의 40% 이내로 형성시키는 것이 바람직하다. 또한, 노치 사이이 간격은 노치에 의하여 난반사 등이 되는 부분과 노치 사이의 반사층에 의하여 반사되는 부분에서 각각 반사되는 광의 세기에 의하여 소정형태의 패턴이 형성될 수 있음이 고려할 때, CD의 60% 이하의 간격에서 선택될 필요가 있다. 다만, 노치의 형상에 따라 난반사 또는 되반사되는 양이 다르므로, 노치의 크기 및 간격은 난반사 또는 되반사를 의해 사실상 흡수되는 결과가 되는 반사광의 패턴이 패터닝에 기여하지 않을 정도에서 적절히 선택되면 충분하다.

도4는 노치의 일 형태로서 함몰된 형태의 노치의 형상을 도시하고 있다. 도4에 도시된 바와같이, 노치의 형태가 함몰된 경우에, 함몰부의 측면 경사부에 직각으로 입사되는 광은 대부분 되반사되고, 함몰부의 측면 경사부 등에 일정한 각도로 비스듬히 입사되는 광은 난반사가 이루어진다. 함몰부를 형성하는 공정상 어려움에 비추어 보면, 되반사되는 광의 양에 비해 난반사되는 광의 양이 절대적으로 많다. 결국, 완전한 반사층으로 구성된 경우에 반사되는 반사광의 세기와 비교하여, 함몰부에 입사되는 광은 대부분은 패터닝에 기여할 수 있는 반사광이 되지 못한다. 즉, 함몰부에 입사되는 광은 사실상 마스크에 의해 흡수되는 결과가 되어, 고립된 라인의 주위 반사광 세기를 낮추어 주게된다.

도5는 노치의 다른 형태로서 돌출된 형태의 노치의 형상을 도시하고 있다. 도5에 도시된 바와같이, 노치의 형태가 돌출된 경우에는 돌출부의 형태가 삼각형 형태의 평면이 아닌 이상, 즉 돌출부의 형성상 어려움에 비추어 볼때 난반사가 대부분을 차지할 것이다. 결국, 고립 라인의 주위에 형성된 돌출 형태의 노치는 완전한 반사층에 의한 반사광의 세기에 비해 상당히 줄어들며, 고립 라인 주위는 밀집 라인에서 한 라인에서 바라본 주위의 반사광의 세기에 근접하는 결과를 야기한다.

도6은 고립 라인 주위에 노치가 형성된 마스크에서 라인이 밀집한 부분과 라인이 고립된 부분의 반사광의 세기를 도시하고 있다. 도6에서 알 수 있는 바와같이, 밀집한 부분에서 라인과 라인 사이를 경계 짓는 CD와 고립된 부분에서 나타나는 CD가 거의 같아지는 것을 확인할 수 있다. 이러한 현상은 고립된 라인 주변에 형성된 노치들에 의해 반사광의 상당량이 패터닝에 기여하지 않을 결과이다. 다만, 고립 라인 주위에 형성되는 노치의 크기, 간격 및 형상 등에 따라 고립 라인의 CD가 달라질 수 있으므로, 밀집 부분의 CD에 연동하여 고립 라인의 CD가 결정되므로, 고립 라인 주위의 노치의 형성 방법은 밀집 부분의 밀집도에 따라 적절히 선택될 필요가 있다.

이상의 구조 및 작용을 갖는 노치 형성의 반사형 마스크에 의하면, 고립된 라인에서 나타나는 CD가 밀집 라인 부분에서 나타나는 CD에 근접됨으로써 마진있는 프로세스가 달성되어 수율이 크게 향상된다. 또한, 마스크 상에 형성된 패턴을 조정하는 대신, 마스크 표면에 정밀도를 요하지 않는 노치 등의 보조물을 형성하여 동일한 결과를 얻을 수 있으므로 CD 보정에 따른 기술적 곤란성을 상당히 해결할 수 있다.

Claims

반도체 공정 중 노광 공정에서 사용되는 반사형 마스크에 있어서,

밀집 라인 및 고립 라인을 포함하는 소정의 패턴이 형성된 광흡수층; 및

상기 광흡수층을 지지고정하며, 상기 광흡수층의 고립라인 주위의 표면에 소정 크기를 갖는 다수의 노치가 형성된 광반사층을 포함하는 것을 특징으로 하는 노치를 갖는 반사형 마스크.
제1항에 있어서, 상기 노치의 크기 및 간격은

상기 광흡수층 밀집 라인의 반사광 세기의 간격임계치의 60% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 노치를 갖는 반사형 마스크.
제2항에 있어서, 상기 노치는

함몰부인 것을 특징으로 하는 노치를 갖는 반사형 마스크.
제2항에 있어서, 상기 노치는

돌출부인 것을 특징으로 하는 노치를 갖는 반사형 마스크.