KR19990027356A - 마스크 패턴 - Google Patents

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Abstract

마스크 패턴에 관한 것으로 특히, 광천이에 의한 패턴의 왜곡을 방지하기에 적당한 마스크 패턴에 관한 것이다.
이와 같은 마스크 패턴은 투광성 기판, 상기 투광성 기판상에 장방형으로 형성되는 제 1 차광 라인 패턴, 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 소정간격 이격되어 각각 상기 제 1 차광 라인 패턴의 양측 에지부보다 좁은 폭으로 형성되며, 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 수직한 스페이스를 사이에 두고 형성되는 장방형의 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴 사이의 상기 스페이스를 마주보는 상기 제 1 차광 라인 패턴의 장측면에 형성되는 오목한 영역을 포함한다.

Description

마스크 패턴
본 발명은 마스크 패턴에 관한 것으로 특히, 광천이에 의한 패턴의 왜곡을 방지하기에 적당한 마스크 패턴에 관한 것이다.
반도체 칩, 즉 집적회로( IC : Intergrated Circuit)의 발달은 미세회로 공정의 기술과 더불어 이루어져 왔다고 하여도 과언이 아니다. 또한, 반도체소자의 고집적화, 고성능화가 진행됨에 따라 복잡한 구조의 도입으로 반도체기판상의 미세패턴 형성 기술에 대한 요구도가 점점 높아지고 있다.
이와 같은 미세회로 공정기술의 발달은 일정한 칩면적에 보다 많은 회로의 집적을 가능하게 하여 칩의 고집적화 및 대용량화는 물론이고 지연시간의 단축을 통한 처리능력의 향상을 가져오게 하였다.
반도체 칩이 처음 개발된 1950년대에 미세회로 공정기술은 15㎛였으나, 현재는 서브 마이크론(sub micron)인 0.5㎛ 이하의 칩에 대한 상용화는 물론 회로 선폭이 0.35㎛ 이하의 칩도 상용화되고 있다.
지금까지 미세회로 공정기술의 발달은 2년 마다 약 2배의 칩 집적화를 이루어 왔으며, 이러한 경향은 더욱 빨라질 것이다.
이러한, 미세회로 공정에 있어 가장 기본적인 기술은 리소그래피(lithography)기술인데, 리소그래피 기술은 빛을 이용한 광 리소그래피(photo lithography), 전자 빔(electron beam) 리소그래피, X선(X-ray) 리소그래피로 분류된다.
일반적으로 설계 룰(design rule)이 0.7㎛ 이상인 경우 출력파장이 436㎚인 g라인 광 스터퍼(photo stepper)가 사용되고 있으며, 서브 마이크론(sub-micron)인 경우 출력파장이 365㎚인 i라인 광스테퍼가 이용되고 있다. 또한, 빛의 위상을 180°정도 변환하여 사용하는 위상반전 마스크(PSM : Phase Shift Mask) 기술을 이용한 엑사이머(excimer) 스테퍼가 서브-마이크론 미만의 리소그래피 기술로 이용되고 있다.
이와 함께 광학근접효과를 보상하기 위한 광학근접보상 마스크(OPC : Optical Proximity Correction Mask)등이 유력한 기술로 거론되고 있다.
광학근접보상 마스크 기술은 광학 렌즈를 사용할 때 발생되는 렌즈(lens)의 왜곡(distortion)현상을 보상하기 위한 방법으로 원래의 마스크 패턴 자체를 렌즈의 왜곡방향과 반대의 방향으로 왜곡시키는 방법이다. 즉, 레이아웃상에서의 일반 마스크 패턴의 각 모서리에 상보형 보조 패턴을 추가하여 렌즈의 왜곡 현상을 보상할 수 있는 것이다.
이와 같은 광학근접보상 마스크 기술은 위상반전마스크에 비해 차광층과 투광층으로만 구성되는 특징이 있어 제조단가, 디리버리(delivery), 효율성등 여러 가지 측면에서 유리한 점을 지니고 있다.
이와 같은 종래 마스크 패턴을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1a는 종래 일 마스크 패턴의 레이아웃도이고, 도 1b는 도 1a에 나타낸 종래 일 마스크 패턴을 컴퓨터 시뮬레이션하여 얻은 에어리얼 이미지 분포도이며, 도 1c는 도 1a에 나타낸 종래 일 마스크 패턴을 통과한 광의 강도를 거리에 따라 나타낸 분포도이다.
먼저, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 투광성 기판(1)상에 소정 폭으로 제 1 차광 라인 패턴(2)이 형성되고, 상기 제 1 차광 라인 패턴(2)의 일측면으로 상기 제 1 차광 라인 패턴(2)에 소정 간격 이격되어 형성되며, 스페이스(space)를 사이에 두고 마주보는 형상의 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)이 형성되어 있다.
이때, 상기 제 1 차광 라인 패턴(2)을 중앙부(C) 및 양측 에지부(E1),(E2)로 나누었을 때 그 중앙부(C)는 장방형으로 형성되고, 그 양측 에지부(E1),(E2)는 중앙부(C)의 측면과 다른 위치에 형성되어 대각선으로 연결된 형상으로 형성되며, 그 양측 에지부(E1)(E2)는 대칭적으로 형성된다.
그리고, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)은 상기 제 1 차광 라인 패턴(2)의 장방향의 일측면(D1)으로 제 1 차광 라인 패턴(2)에 대해 수직한 장방형 형상으로 형성된다. 이때, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)사이의 스페이스(space)를 제 1 스페이스(6)라 했을 때 상기 제 1 스페이스(6)는 상기 제 1 차광 라인 패턴(2)의 일측면 D1에 수직한 방향으로 형성된다. 즉, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)이 확장된다. 그리고, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)의 측면중 제 1 스페이스(6)와 반대편의 측면에는 각각 제 3 스페이스들(8a)(8b)을 사이에두고 제 4 차광 라인 패턴들(5a)(5b)이 하나씩 형성되어 있다.
그리고, 상기 제 1 차광 라인 패턴(2)의 일측면 D1과 마주보는 위치에 형성된 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)의 일측면(장방형으로 형성된 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)의 단측면)을 D2라 했을 경우 상기 D1과 D2사이의 스페이스는 제 2 스페이스(7)로 정의된다.
이와 같은 스페이스들은 수평한 형상으로 형성된 제 2 스페이스(7)의 일측면으로 수직한 형상의 제 1 및 제 3 스페이스들(6)(8a)(8b)이 형성되는 것이다.
이때, 상기 제 1 차광 라인 패턴(2) 단측 폭(W1)과, 상기 스페이스들 즉, 제 1, 제 2 및 제 3 스페이스들(6)(7)(8a)(8b)의 폭은 2 : 1.5의 조건으로 형성되어 있다.
그리고, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)의 단측 폭은 상기 제 1 차광 라인 패턴(2)의 단측 폭인 W1과 거의 비슷한 폭으로 형성된다.
그리고, 상기한 바와 같은 제 1 차광 라인 패턴(2)은 예를 들면 게이트 전극을 패터닝하기 위한 마스크 패턴이다.
이와 같은, 종래 일 마스크 패턴은 거의 100%의 투과율을 갖는 투광성 기판(1)과 크롬(Chrome) 등의 차광성 물질로 형성된 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 차광 라인 패턴들(2)(3)(4)(5a)(5b)로만 구성되는 바이너리(binary) 마스크로서 제조단가, 디리버리, 효율성등 여러 가지 유리한 점을 갖고 있다.
도 1b 및 도1c를 참조하여 도 1a에 나타낸 바와 같은 종래 일 마스크 패턴의 컴퓨터 시뮬레이션 결과 및 광의 강도를 거리에 따라 나타낸 분포도를 설명하기로 한다.
이와 같은 종래 일 마스크 패턴의 에어리얼 이미지 분포는 앞에서도 설명한 바와 같이, 도 1a에서 나타낸 바와 같은 제 1 차광 라인 패턴(2)의 단측 폭 W1과, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 스페이스들(6)(7)(8a)(8b)의 폭이 2 : 1.5의 조건으로 형성되어 있을때의 에어리얼 이미지 분포로써 이때, 실선(11)부분은 도 1a에 나타낸 바와 같은 제 1, 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(2)(3)(4)의 CD(Critical Dimension)와 같은 폭을 갖는 이미지 칸투어(contour)이고, 일점, 이점 쇄선 및 점선(12)(13)(14)은 과도 노광 상태를 표시한 이미지 칸투어이다. 이때, 과도 노광 상태를 나타낸 상기 일점, 이점 쇄선 및 점선(12)(13)(14)의 이미지 칸투어는 도 1c에 나타낸 바와 같은 광의 강도에 따른 광의 분포도중 실제 감광막(도시하지 않음)의 해상에는 관계가 없는 수치인 0.7 이하의 수치에 해당되는 광의 분포도를 나타낸 것이다. 즉, 감광막이 노광광에 반응하려면 Y축에 나타낸 수치중 0.7 ∼ 1의 수치에 해당하는 강도의 광이 감광막에 조사되어야 하는 것이다.
상기한 바와 같은 조건의 제 1, 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(2)(3)(4)을 마스크 패턴으로 이용한 노광시의 광의 피크 점(peak point)은 제 1 차광 라인 패턴(2)과 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4) 사이의 중심점(A)에 위치하지 않고 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)의 일측면(D2)로 이동하는 현상이 발생하여 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)의 일측면(D2)에 이동된 광의 피크점(A')이 발생한다.
즉, 도 1a에 나타낸 바와 같은 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 차광 라인 패턴들(2)(3)(4)(5a)(5b)사이의 제 1, 제 2 및 제 3 스페이스(6)(7)(8a)(8b)를 투과한 광의 피크점중 제 1 스페이스(6)와 제 1 차광 라인 패턴(2) 일측면(D1)사이에서의 피크점은, 제 1 차광 라인 패턴(2)의 일측면인 D1과, 상기 D1과 마주보는 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)의 에지부인 D2의 가운데인 D/2의 지점인 A부분이 아닌 A'부분이 된다. 이는 상기 제 1 차광 라인 패턴(2)의 일측면(D1)부분에 대응되는 위치에 형성된 제 1 및 제 3 스페이스(6)(8a)(8b)를 투과한 광의 보강 현상이 발생하기 때문이다.
이와 같은 결과(peak point shift)에 의해 도 1b에 나타낸 바와 같은 에어리얼 이미지 분포 결과는 상기 제 1 차광 라인 패턴(2)의 일측면 D1중 상기 제 1 스페이스(6)에 대응되는 위치에서 B와 같이 돌출(convex)하게 된다. 또한, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)의 모서리부분에 영향을 주어 피크점(A')에 인접한 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)의 모서리를 통과한 에어리얼 이미지 분포가 라운딩 에러(rounding error)가 증가하는 프록시미티 효과(proximity effect)를 발생시키게 되어 실제 마스크 패턴을 마스크로 이용한 노광 및 현상공정으로 감광막(도시하지 않음)을 패터닝할 때 원하는 형상으로 패터닝하기 어려운 문제점을 발생시킨다.
도 2는 종래 다른 마스크 패턴의 레이아웃도이다.
도 2에 나타낸 바와 같은 종래 다른 마스크 패턴의 레이아웃은 도 1a에 나타낸 바와 같은 마스크 패턴의 레이아웃과 유사하지만, 도 1a에서의 제 1 차광 라인 패턴(2)의 일측면에 형성된 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)의 양측면에 형성된 제 4 차광 라인 패턴들(5a)(5b)이 각각 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(3)(4)과 연결된 것과 같은 형상으로 형성되는 것으로 그에 따라 제 3 스페이스(8a)(8b)는 존재하지 않게 된다.
먼저, 도 2에 나타낸 바와 같이, 투광성 기판(21)상에 소정 폭으로 제 1 차광 라인 패턴(22)이 형성되고, 상기 제 1 차광 라인 패턴(22)의 일측면에 상기 제 1 차광 라인 패턴(21)에 소정 간격 이격되어 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(23)(24)이 형성되어 있다.
이때, 상기 제 1 차광 라인 패턴(22)을 중앙부(C) 및 양측 에지부(E21, E22)로 나누었을 때 그 중앙부(C)는 장방형으로 형성되고, 그 양측 에지부(E21, E22)는 중앙부(C)의 측면과 다른 위치에 형성되어 대각선으로 연결된 형상으로 대칭적으로 형성된다.
그리고, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(23)(24)은 상기 제 1 차광 라인 패턴(22)의 장방향의 일측면(D21)에 수직한 방향으로 형성된다. 이때, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(23)(24)사이를 제 1 스페이스(26)라 했을 때, 상기 제 1 스페이스(26)는 상기 제 1 차광 라인 패턴(22)의 일측면(D21)에 수직한 방향으로 형성된다.
또한, 상기 제 1 차광 라인 패턴(22)의 일측면 D21에 대응하는 위치에 형성된 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(23)(24)의 일측면을 D22라 했을 때, 상기 D21과 D22사이에는 제 2 스페이스(27)가 존재하게 된다.
이때, 상기 제 1 차광 라인 패턴(22)의 단측 폭(W21)대 상기 제 1 차광 라인 패턴(22)의 장측면(D21)에 대응되는 제 1 및 제 2 차광 라인 패턴(23)(24)의 폭(W22)과, 상기 제 1 및 제 2 스페이스(26)(27)폭은 2 : 5 : 1.5의 조건으로 형성되어 있다.
이때, 상기 제 1 스페이스(26)와 제 2 스페이스(27)는 T자(字) 형상의 스페이스로 형성됨을 알 수 있다.
상기한 바와 같은 조건으로 형성되는 종래 다른 마스크 패턴을 이용한 노광시의 광의 피크 점(peak point)은 도 1a에 나타낸 바와 같은 종래 일 마스크 패턴과는 반대 위치로 이동한다.
즉, D21과 D22사이의 정중앙부분에 광 피크점이 형성되지 않고 광 피크점이 제 1 차광 라인 패턴(22)방향으로 이동되어 형성된다. 결국, 상기한 바와 같은 마스크 패턴을 이용한 노광공정시 상기 제 1 스페이스(26)에 대응하는 위치의 제 1 차광 라인 패턴(22)의 일측면(D21)의 칸투어(contour)는 오목(concave)하게 들어가게 된다(도시하지 않음).
이와 같은 종래 일 마스크 패턴의 에어리얼 이미지 분포는 리소그래피 시뮬레이터(simulator)인 페임(FAIM)을 통해 실험한 결과이다. 그리고, 그와 같은 문제는 g-line(436nm)이나 i-line(365nm)이하의 광원에서 발생한다.
종래 마스크 패턴에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 광의 피크점이 이동하므로 차광 라인 패턴의 CD폭이 변하는 것은 물론 차광 라인 패턴의 모서리부분이 둥글게되는 라운딩 에러가 발생하여 고집적 반도체소자의 마스크 패턴으로서의 신뢰도가 저하된다.
둘째, 광 분포가 불균일해지므로 인접한 패턴의 형태를 왜곡시키는 왜곡 현상을 발생시킨다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 마스크 패턴의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 광의 피크점이 이동하는 것을 예상하여 차광 라인 패턴에 보조패턴을 형성하여 광 피크점을 원하는 곳으로 이동시켜 광의 왜곡현상을 방지하므로 신뢰도 높은 마스크 패턴을 제공하는데 그 목적이 있다
도 1a는 종래 일 마스크 패턴의 레이아웃도
도 1b는 도 1a에 나타낸 종래 일 마스크 패턴을 컴퓨터 시뮬레이션하여 얻은 에어리얼 이미지 분포도
도 1c는 도 1a에 나타낸 종래 일 마스크 패턴을 통과한 광의 강도를 거리에 따라 나타낸 분포도
도 2는 종래 다른 마스크 패턴의 레이아웃도
도 3a는 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴의 레이아웃도
도 3b는 도 3a에 나타낸 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴을 컴퓨터 시뮬레이션하여 얻은 에어리얼 이미지 분포도
도 3c는 도 3a에 나타낸 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴을 통과한 광의 강도를 거리에 따라 나타낸 분포도
도 4a는 본 발명 제 2 실시예에 따른 마스크 패턴의 레이아웃도
도 4b는 도 4a에 나타낸 본 발명 제 2 실시예에 따른 마스크 패턴을 컴퓨터 시뮬레이션하여 얻은 에어리얼 이미지 분포도
도 5a는 본 발명 제 3 실시예에 따른 마스크 패턴의 레이아웃도
도 5b는 도 5a에 나타낸 본 발명 제 3 실시예에 따른 마스크 패턴을 컴퓨터 시뮬레이션하여 얻은 에어리얼 이미지 분포도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 투광성 기판 32 : 제 1 차광 라인 패턴
33 : 제 2 차광 라인 패턴 34 : 제 3 차광 라인 패턴
35a, 35b : 제 4 차광 라인 패턴들 36 : 제 1 스페이스
37 : 제 2 스페이스 38a, 38b : 제 3 스페이스들
39 : 오목한 영역
본 발명에 따른 마스크 패턴은 투광성 기판, 상기 투광성 기판상에 장방형으로 형성되는 제 1 차광 라인 패턴, 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 소정간격 이격되어 각각 상기 제 1 차광 라인 패턴의 양측 에지부보다 좁은 폭으로 형성되며, 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 수직한 스페이스를 사이에 두고 형성되는 장방형의 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴 사이의 상기 스페이스를 마주보는 상기 제 1 차광 라인 패턴의 장측면에 형성되는 오목한 영역을 포함한다.
이와 같은 본 발명 마스크 패턴을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3a는 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴의 레이아웃도이고, 도 3b는 도 3a에 나타낸 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴을 컴퓨터 시뮬레이션하여 얻은 에어리얼 이미지 분포도이며, 도 3c는 도 3a에 나타낸 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴을 통과한 광의 강도를 거리에 따라 나타낸 분포도이다.
먼저, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 투광성 기판(31)상에 중앙부(C31) 및 중앙부(C31)양측에 대칭적으로 형성된 제 1 및 제 2 에지부(E31)(E32)로 정의되어, 중앙부(C31)의 소정영역에 오목한(concave) 영역(39)을 갖는 형상의 제 1 차광 라인 패턴(32)이 형성되며, 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 장측면에 소정간격 이격되어, 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 오목한 영역(39)을 제외한 오목한 영역(39) 양측 중앙부(C31)보다 좁은 폭으로 형성되며, 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)에 수직한 방향으로 스페이스를 사이에 두고 마주보는 형상의 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)이 형성된다.
이때, 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)중 오목한 영역(39)을 제외한 오목한 영역(39) 양측 중앙부(C31)는 각각 제 1 및 제 2 중앙 에지부(CE31)(CE32)로 정의된다. 그리고, 상기한 바와 같은 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)은 상기 제 1 및 제 2 중앙 에지부(CE31)(CE32)보다 좁은 폭으로 형성되는 것이다.
이때, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)사이의 스페이스(space)는 제 1 스페이스(space)(36)로 정의되며, 상기 제 1 스페이스(36)는 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 오목한 영역(39)에 대응되는 방향으로 형성된다.
또한, 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 제 1 및 제 2 에지부(E31)(E32)는 중앙부(C31)의 측면과 다른 위치에 형성되어 대각선으로 연결되며, 서로 대칭적으로 형성된다.
그리고, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)과 마주보는 위치의 제 1 차광 라인 패턴(32)의 일측면을 D31이라 했을 때 그와 마주보는 위치에 형성된 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)의 일측면을 D32라 한다. 이때, 상기 D31과 D32사이의 스페이스는 제 2 스페이스(37)로 정의한다.
또한, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)의 측면중 상기 제 1 스페이스(36)의 반대쪽 측면에는 각각 스페이스를 사이에 두고 제 4 차광 라인 패턴(35a)(35b)들이 형성된다. 이때, 상기 제 1 스페이스(36)의 반대쪽 측면에 형성되는 스페이스는 제 3 스페이스들(38a)(38b)이다.
이때, 상기 제 2, 제 3 및 제 4 차광 라인 패턴들(33)(34)(25a)(35b)의 단측폭은 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 단측 폭(W31)과 동일하거나, 비슷한 폭으로 형성되며, 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 일측면(D31)에서 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 일측면에 인접한 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)의 일측면(D32)까지 거리의 1.5배 이상의 폭으로 형성된다. 이와 같은 제 2 스페이스(37)의 폭을 좀더 상세히 기술하면 0.3×(λ/N.A) ∼ 0.75×(λ/N.A)의 범위가 되도록 형성한다. 이때, 상기 λ는 노광원의 파장이고, N.A(Numerical Aperture)는 렌즈의 개구수이다.
그리고, 상기한 바와 같은 오목한 영역(39)의 크기는 조건(오목한 영역(39)을 포함하는 마스크 패턴을 이용한 노광공정시의 노광 조건)에 따라 다른 크기로 형성되는데 예를 들면, 노광 파장은 436nm인 g-line을 사용하고, N.A(Numerical Aperture : 렌즈의 개구수)는 0.48이며, 파셜 코히어런스(partial coherence)는 0.7이고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 차광 라인 패턴들(32)(33)(34)(35a)(35b)의 CD(Critical Dimension)는 0.8㎛이며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 스페이스들(36)(37)(38a)(38b)의 폭이 0.5㎛ 일 경우 상기 오목한 영역(39)은 각각 장측폭 방향 및 단측폭 방향으로 0.2 × 0.05㎛의 폭이 되도록 형성한다.
또한, 상기한 바와 같은 조건이 다음과 같을 때는 상기 오목한 영역(39)의 장측폭 및 단측폭이 다르게 형성된다.
즉, 노광 파장은 365nm인 i-line을 사용하고, N.A(Numerical Aperture : 렌즈의 개구수)는 0.63이며, 파셜 코히어런스(partial coherence)는 0.55이고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 및 제 4 차광 라인 패턴들(32)(33)(34)(35a)(35b)의 CD(Critical Dimension)는 0.4㎛이며, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 스페이스들(36)(37)(38a)(38b)의 폭이 0.25㎛ 일 경우 상기 오목한 영역(39)은 각각 장측폭 방향 및 단측폭 방향으로 0.15 × 0.03㎛의 폭이 되도록 형성한다.
상기한 바와 같이 0.2 × 0.05㎛의 폭이나 0.15 × 0.03㎛의 폭으로 형성하는 오목한 영역(39)은 실제 해상에는 관계가 없는 정도의 해상 한계 이하의 크기로 형성되는 미세 보조 패턴으로써, 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 장측면에 형성된다. 그리고, 상기 제 1 스페이스(36)와 마주보는 부분에만 형성되거나 그 반대편의 장측면에도 형성된다.
도 3b 및 도3c를 참조하여 도 3a에 나타낸 바와 같은 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴의 컴퓨터 시뮬레이션 결과 및 광의 강도를 거리에 따라 나타낸 분포도를 설명하기로 한다.
이와 같은 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴의 에어리얼 이미지 분포는 도 3a에서 나타낸 바와 같은 제 1 차광 라인 패턴(32)의 단측 폭(W31)이, 상기 제 2 스페이스(37)까지의 최단 거리의 1.5배 이상의 조건으로 형성되어 있을때의 에어리얼 이미지 분포도로써 이때, 실선(41)부분은 도 3a에 나타낸 바와 같은 제 1, 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(32)(33)(34)의 CD(Critical Dimension)와 같은 폭을 갖는 이미지 칸투어(contour)이고 일점, 이점 쇄선 및 점선(42)(43)(44)은 과도 노광 상태를 표시한 칸투어이다.
이와 같은 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴을 이용한 노광시의 광의 피크 점(peak point)은 제 1 차광 라인 패턴(32)과 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34) 사이의 정중앙부분에서 발생된다. 즉, 도 3a에 나타낸 바와 같은 상기 제 1, 제 2 및 제 3 스페이스들(36)(37)(38a)(38b)을 투과한 광은 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 제 1 및 제 2 중앙에지부(CE31)(CE32)와 그에 대응하는 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)에서는 D31과 D32의 가운데를 따라서 광의 피크점을 발생시킨다. 그리고, 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)과 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34) 사이의 정중앙부분(A)에서도 광의 피크점이 발생된다. 그와 같은 이유는 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 중앙부(C31) 소정영역에 위치한 오목한 영역(39)때문이다.
즉, 제 1 차광 라인 패턴(32)과 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)이 중첩하는 부분에서는 오목한 영역(39)을 투과한 광의 보강 현상이 발생하여 광의 피크점이 제 1 차광 라인 패턴(32)의 일측면(D31)로 이동하여 제 1 차광 라인 패턴(32)과 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)의 중간부분인 D/2 지점에서 광의 피크점(A)을 형성되는 것이다.
결국, 이와 같은 결과에 의해 도 3b에 나타낸 바와 같은 에어리얼 이미지 분포를 살펴보면, 제 1 차광 라인 패턴(32)의 일측면인 D31을 투과한 광은 종래(도 1b)와는 달리 제 1 스페이스(36)에 대응하는 부분에서 돌출(convex)하지 않음을 알 수 있다. 또한, 상기한 바와 같은 피크점(A)이 그 중앙부에서 형성됨에 따라 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)의 모서리부분에도 영향을 주지않아 라운딩 에러가 증가하는 프록시미티 효과의 발생을 억제할 수 있다.
도 4a는 본 발명 제 2 실시예에 따른 마스크 패턴의 레이아웃도이고, 도 4b는 도 4a에 나타낸 본 발명 제 2 실시예에 따른 마스크 패턴을 컴퓨터 시뮬레이션하여 얻은 에어리얼 이미지 분포도이다.
본 발명 제 2 실시예에 따른 마스크 패턴 레이아웃은 기본적으로 도 3a에 나타낸 바와 같은 마스크 패턴의 레이아웃과 유사하다.
이러한 본 발명 제 2 실시예에 따른 마스크 패턴은 수평방향으로 진행되도록 형성된 제 1 차광 라인 패턴(32)이 복수개의 차광 라인 패턴을 형성하였을 경우에 적용할 수 있는 마스크 패턴이다.
먼저, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 투광성 기판(31)의 소정영역상에 본 발명 제 1 실시예에 나타낸 것과 조건이 유사한 마스크 패턴이 형성되어 있다. 그리고, 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 장측면중 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)이 형성되지 않은 장측면 방향으로 소정간격 이격되어 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)과 동일한 형상의 제 5 차광 라인 패턴(51)이 형성된다. 즉, 상기 제 5 차광 라인 패턴(51)은 제 1 차광 라인 패턴(32)과 수평하게 형성된다. 그리고, 상기 제 5 차광 라인 패턴(51)에도 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)의 오목한 영역(39)과 동일한 패턴의 오목한 영역(58)이 형성된다.
이하에서, 편의상 상기 제 1 차광 라인 패턴(32)에 형성된 오목한 영역(39)을 제 1 오목한 영역(39)이라 하기로 하고, 상기 제 5 차광 라인 패턴(51)에 형성된 오목한 영역(58)을 제 2 오목한 영역(58)이라 하기로 한다.
이어서, 상기 제 5 차광 라인 패턴(51)의 장측면중 제 1 차광 라인 패턴(32)과 반대방향으로 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)과 유사한 형상으로 제 6 및 제 7 차광 라인 패턴(52)(53)이 형성된다. 즉, 제 5 차광 라인 패턴(51)에 대해 수직한 방향으로 형성되는 차광 라인 패턴인 것이다. 이때, 상기 제 6 차광 라인 패턴(52)과 제 7 차광 라인 패턴(53)사이의 스페이스는 제 4 스페이스(55)로 정의하고, 상기 제 5 차광 라인 패턴(51)과 제 6 및 제 7 차광 라인 패턴(52)(53)사이의 스페이스는 제 5 스페이스(56)로 정의한다.
또한, 상기 제 6 및 제 7 차광 라인 패턴(52)(53)의 측면중 제 4 스페이스(55)와 반대편의 측면에는 각각 제 6 스페이스들(57a)(57b)을 사이에두고 제 8 차광 라인 패턴들(54a)(54b)이 형성된다.
이때, 상기 제 5 차광 라인 패턴(51)의 단측 폭(W51)은 상기 제 5 스페이스(56) 폭의 1.5배 이상이 되도록 한다. 이때, 상기 제 5 스페이스(56)의 폭을 좀더 상세히 기술하면 0.3×(λ/N.A) ∼ 0.75×(λ/N.A)의 범위가 되도록 형성한다. 이때, 상기 λ는 노광원의 파장이고, N.A(Numerical Aperture)는 렌즈의 개구수이다.
도 4b를 참조하여 도 4a에 나타낸 바와 같은 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴의 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 설명하기로 한다.
도 4b에 나타낸 바와 같은, 본 발명 제 2 실시예에 따른 마스크 패턴의 에어리얼 이미지 분포는 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴의 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 거의 동일하게 나타남을 알 수 있다.
이때, 실선(61)으로 나타낸 부분은 제 5, 제 6 및 제 7 차광 라인 패턴(51)(52)(53)의 CD(Critical Dimension)와 같은 폭을 갖는 이미지 칸투어(contour)이고, 일점, 이점 쇄선 및 점선(62)(63)(64)은 과도 노광 상태를 표시한 이미지 칸투어이다.
이와 같은 본 발명 제 2 실시예에 따른 마스크 패턴을 이용한 노광시의 광의 피크 점(peak point)은 본 발명 제 1 실시예에서와 마찬가지로 제 1 차광 라인 패턴(32)과 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34) 사이의 정중앙부분에 제 1 중심점(A)이 위치하고, 상기 제 5 차광 라인 패턴(51)과 제 6 및 제 7 차광 라인 패턴(52)(53)의 정중앙부분에 제 2 중심점(B)이 위치하게 된다. 그와 같은 이유는 제 1 및 제 5 차광 라인 패턴(32)(51) 장측면의 양측면에 형성된 제 1 및 제 2 오목한 영역(39)(58)때문인 것으로 그 설명은 앞서 설명한 본 발명 제 1 실시예에서 설명하였기 때문에 생략하기로 한다.
도 5a는 본 발명 제 3 실시예에 따른 마스크 패턴의 레이아웃도이고, 도 5b는 도 5a에 나타낸 본 발명 제 3 실시예에 따른 마스크 패턴을 컴퓨터 시뮬레이션하여 얻은 에어리얼 이미지 분포도이다.
도 5a에 나타낸 바와 같은 본 발명 제 3 실시예에 따른 마스크 패턴의 레이아웃은 도 3a에 나타낸 바와 같은 본 발명 제 1 실시예에 따른 마스크 패턴의 레이아웃과 유사하지만, 도 3a에서 제 1 차광층 패턴(32)의 일측면에 형성된 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)의 양측면에 형성된 제 4 차광 라인 패턴들(35a)(35b)이 각각 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(33)(34)과 연결된 것 같은 형상으로 형성된 것이다.
먼저, 도 5a에 나타낸 바와 같이, 투광성기판(71)상에 중앙부(C71) 및 중앙부(C71)양측의 대칭적인 제 1 및 제 2 에지부(E71)(E72)로 정의되어, 중앙부(C71)의 소정영역에 볼록한(convex)영역(78)을 갖는 형상의 제 1 차광 라인 패턴(72)이 형성되며, 상기 제 1 차광 라인 패턴(72)의 장측면에 소정간격 이격되어, 상기 제 1 차광 라인 패턴(72)의 볼록한 영역(77)을 제외한 볼록한 영역(77) 양측 중앙부(C71)보다 좁은 폭으로 상기 제 1 차광 라인 패턴(72)에 수직한 방향으로 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(73)(74)이 형성된다.
이때, 상기 제 1 차광 라인 패턴(72)의 볼록한 영역(77)을 제외한 볼록한 영역(77) 양측 중앙부(C71)는 각각 제 1 및 제 2 중앙 에지부(CE71)(CE72)로 정의된다. 그리고, 상기한 바와 같은 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(73)(74)은 상기 제 1 및 제 2 중앙 에지부(CE71)(CE72)의 폭 보다 좁은 폭으로 형성되는 것이다.
그리고, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(73)(74)사이의 스페이스(space)는 제 1 스페이스(space)(75)로 정의되며, 상기 제 1 스페이스(75)는 상기 제 1 차광 라인 패턴(72)의 볼록한 영역(77)이 돌출된 방향으로 형성된다.
또한, 상기 제 1 차광 라인 패턴(72)의 제 1 및 제 2 에지부(E71)(E72)는 중앙부(C71)의 측면과 다른 위치에 형성되어, 상기 중앙부(C71)와 대각선으로 연결된 형상으로 대칭적으로 형성된다.
그리고, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(73)(74)과 마주보는 위치의 제 1 차광 라인 패턴(72)의 일측면을 D71이라 했을 때 그에 대응하는 위치에 형성된 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(73)(74)의 일측면을 D72라 한다. 이때, 상기 D71과 D72사이의 스페이스는 제 2 스페이스(76)로 정의한다.
이때, 상기 제 1 차광 라인 패턴(72)의 단측 폭(W71)에 대해 상기 제 1 차광 라인 패턴(72)의 장측면(D71)에 대응되는 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(73)(74)의 폭(W72)은 2배 이상의 폭으로 형성된다. 그러나, 상기 제 2 스페이스(76)의 폭에 대해서는 상기 제 1 차광 라인 패턴의 단측 폭(W71)이 1.5배 이상이 되도록 한다.
상기한 바와 같은 본 발명 제 3 실시예에 따른 마스크 패턴의 광의 피크점은 도 5b에 나타낸 바와 같이 상기 제 1 차광 라인 패턴(72)의 일측면(D71)과 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(73)(74) 일측면(D72)사이의 정중앙부분(D/2)에 위치하게 된다.
이와 같은 이유는 상기 돌출한 영역(77)을 이루는 마스크 패턴 부분으로 광이 투과하지 못하기 때문인 것으로, 마스크 패턴을 투과한 광이 제 2 도에 나타낸 바와 같은 마스크 패턴을 투과한 광이 A부분에서 피크치를 이루었다면 본 발명 제 3 실시예에 따른 마스크 패턴을 투과한 광은 볼록한 영역(77)에서 광이 감쇄되어 광의 피크점이 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴(73)(74)의 일측면(D72) 방향으로 이동하여 A 부분에서 광의 피크치를 이룬다.
본 발명에 따른 마스크 패턴에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 패턴의 배치상태에 따라 광 강도 분포를 패턴들의 정중앙부분에 위치시킬 수 있어 고집적 반도체소자의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 투광성 기판;
    상기 투광성 기판상에 장방형으로 형성되는 제 1 차광 라인 패턴;
    상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 소정간격 이격되어 각각 상기 제 1 차광 라인 패턴의 양측 에지부보다 좁은 폭으로 형성되며, 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 수직한 스페이스를 사이에 두고 형성되는 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴;
    상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴 사이의 상기 스페이스를 마주보는 상기 제 1 차광 라인 패턴의 장측면에 형성되는 오목한 영역을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 마스크 패턴.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 오목한 영역은 해상 한계 이하의 크기로 형성됨을 특징으로 하는 마스크 패턴.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 오목한 영역은 상기 제 1 차광 라인 패턴의 장측면 양면에 형성됨을 특징으로 하는 마스크 패턴.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 차광 라인 패턴의 단측 폭은 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에서 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 인접한 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴까지 최단 거리의 1.5배 이상으로 형성됨을 특징으로 하는 마스크 패턴.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에서 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 인접한 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴까지의 최단 거리는 노광되는 광의 파장을 λ라 하고, 렌즈의 개구수를 N.A(Numerical Aperture)라 했을 때 0.3 ×(λ/N.A) ∼ 0.75 × (λ/N.A)의 범위로 형성됨을 특징으로 하는 마스크 패턴.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 차광 라인 패턴은 상기 제 1 차광 라인 패턴의 단측면 양측 에지부에 대각선으로 더 연장되는 차광 라인 패턴을 포함하고, 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴의 장측면중 상기 제 1 스페이스의 반대쪽 측면에는 제 3 스페이스들을 사이에 두고 제 4 차광 라인 패턴들이 더 형성됨을 특징으로 하는 마스크 패턴.
  7. 투광성 기판;
    상기 투광성 기판상에 장방형으로 형성되는 제 1 차광 라인 패턴;
    상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 소정간격 이격되어 형성되며, 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 수직한 스페이스를 사이에 두고, 상기 제 1 차광 라인 패턴과 마주보는 부분의 폭이 상기 제 1 차광 라인 패턴의 단측면 폭의 2배 이상의 길이로 형성되는 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴;
    상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴 사이의 상기 스페이스를 마주보는 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측 장측면에 형성되는 볼록한 영역을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 마스크 패턴
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 볼록한 영역은 해상 한계 이하의 크기로 형성됨을 특징으로 하는 마스크 패턴.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제 1 차광 라인 패턴의 단측 폭은 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측면에서 상기 제 1 차광 라인 패턴의 일측면에 인접한 상기 제 2 및 제 3 차광 라인 패턴까지 최단 거리의 1.5배 이상으로 형성됨을 특징으로 하는 마스크 패턴.
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