Abstract
We report on a transmittance controlled photomask with phase patterns on the back quartz surface. Theoretical analysis for changes in illumination pupil shape with respect to the variation of size and density of backside phase patterns and experimental results for improvement of critical dimension uniformity on a wafer by using the transmittance controlled photomask are presented. As phase patterns for controlling transmittance of the photomask we used etched contact-hole type patterns with 180" rotative phase with respect to the unetched region. It is shown that pattern size on the backside of the photomask must be made as small as possible in order to keep the illumination pupil shape as close as possible to the original pupil shape and to achieve as large an illumination intensity drop as possible at a same pattern density. The distribution of illumination intensity drop suitable for correcting critical dimension error was realized by controlling pattern density of the contact-hole type phase patterns. We applied this transmittance controlled photomask to a critical layer of DRAM (Dynamic Random Access Memory) having a 140nm design rule and could achieve improvement of the critical dimension uniformity value from 24.0 nm to 10.7 nm in 3$\sigma$.TEX>.
후면의 석영면에 위상 패턴을 형성하여 투과율 조절을 구현한 포토마스크에 대해 보고한다. 위상 패턴의 크기와 패턴 조밀도에 따른 조명 동공의 형태 변화에 관한 이론적 결과와 투과율 조절 포토마스크를 사용한 웨이퍼 상 CD(critical dimension) 균일도 개선에 관한 실험적 결과에 대해 기술한다. 투과율 조절을 위한 위상 패턴은 패턴이 형성되지 않은 영역에 대해 180$^{\circ}$의 상대적 위상을 갖도록 석영면을 식각한 콘택홀 형태의 패턴을 사용하였다. 콘택홀 패턴의 크기가 작을수록 본래의 조명동공 형태를 유지하게 되며, 동일한 패턴 조밀도에서 더욱 큰 노광 광세기 저하가 일어남을 알 수 있었다. 패턴 조밀도를 위치별로 변화시켜 CD균일도 개선에 적합한 투과율 분포를 포토마스크 후면에 형성하였다. 투과율 조절 포토마스크를 140nm 디자인 롤을 갖고 있는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 한 주요 레이어에 적용하여 CD 균일도를 3$\sigma$값으로 24.0nm에서 10.7nm 로 개선할 수 있었다.