KR100204194B1 - 디바이스의 제조방법 및 이것에 사용하는 마스크군 - Google Patents
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Abstract
부분 마스크(1 및 2)를 통한 잇따른 노광에 의해서 포토레지스트층(4)의 노광을 행하도록 하는 디바이스 제조 방법 및 이것에 사용하는 마스크군이 제공된다.
이들 별개의 노광중에, 상보적인 그레이 스케일을 상(5,6)의 접속 영역(7,8)에 형성하지만, 접속 영역(7,8)에 있어서의 전체로서 완전하게 노광한다.
본 발명에 따라서, 부분 마스크(1 및 2)가 그레이 스케일에 대응하여 단부(9,10)에 있어서의 상보적인 투명도 기울기를 갖는 경우에 양호한 결과를 얻는다.
Description
제1a도 및 제1b도는 본 발명에 따른 제조 방법의 연속적인 단계에서의 디바이스의 일부분을 도시한 횡단면도.
제2도는 본 발명의 마스크군의 일부를 도시한 평면도.
제3도는 본 발명의 또다른 마스크군의 일부를 도시한 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 2 : 부분 마스크 3 : 기판
4 : 포토레지스트층 5, 6 : 상(또는 디테일 반부)
7, 8: 접속 영역(또는 단부) 9, 10 : 투명 영역 단부
11, 12 : 투명 영역 21 : 연결선
22, 23 : 주변 영역 31 : 연결선
[발명의 분야]
본 발명은, 포토리소그래픽 처리에 있어서 연이어 적어도 2개의 부분 마스크를 동일 기판에 대하여 정렬시키고, 오버랩한 접속 영역을 갖는 이어진 상(images)을 얻기 위해 상기 부분 마스크를 통해서 포토레지스트층을 노광하고, 상기 접속영역에서 제1부분 마스크를 통한 제1노광에 의해 포토 레지스트층에 제1디테일 단부(ends)를 향하여 점차 증대하는 그레이 스케일(투과광은 감쇠한다)을 갖는 제1디테일 반부(halves of details)를 형성하며, 제2부분 마스크를 통한 제2노광에 의해서 상기 포토레지스트층에 상기 제1디테일 반부에 대응하여 제2디테일 단부를 향하여 점차 증대하는 그레이 스케일(투과광은 감쇠한다)을 갖는 제2디테일 반부를 형성하고, 상기 제1 및 제2디테일 반부의 단부를 서로 오버랩시키며, 이들의 그레이 스케일(scales of grey)을 상기 제1노광중에 형성한 그레이 스케일과 상보시켜, 2회의 조사(illumination)에 의해서 전체로서 완전한 디테일의 노광을 달성하게 되는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
따라서 상기 오버랩한 접속 영역은 포토레지스트층에 결상시킨 디테일 반부의 단부에 의해서 형성된다.
[종래 기술의 설명]
첫머리에는 기재한 종류의 방법은, [Optical/Laser Microlithography] Burn J. Lin, Editor, proc. SPIE, 922, 제188~193페이지(1988)에 기재되어 있는 J.P.Rominger 담당의 Seamless Stiching for Large Area Integrated Circuit Manufacturing으로부터 공지되어 있다.
디테일을 점차로 작게 하는 것이 반도체 집적 회로의 제조에 있어서 필요하고, 이를 위해서 고해상도의 결상계, 즉 소위 웨이퍼 스텝퍼(stepper)가 사용된다.
그러나, 스텝퍼의 결상 필드는 크기가 한정되어 있다. 표면적을 점차로 크게 하는 것이 집적 회로에 있어서 필요하기 때문에, 반도체 디바이스가 결상 필드에 더 이상 적합하지 않게 될 때가 있을 수 있다. 그러나, 이러한 디바이스를 제조하고자 하는 경우에는, 마스크를 복수 개의 부분 마스크로 나누고, 이어서 이들의 부분 마스크를 사용하여 반도체 재료의 슬라이스(slice)상에 결상시킬 수도 있다.
연이은 부분 마스크를 통한 노광의 경우에 회로의 대응하는 디테일을 서로 완만하게 합체시키기 위해서, 인접하는 상(images)의 디테일의 단부에 상기 상의 접속 영역에서 상보적 그레이 스케일을 부여한다.
상술한 간행물에는, 결상면에 반그림자(half-shadow)가 얻어지도록 결상계의 물체면 내에 위치하고 있지 않은 특별한 마스크를 사용한 마스크를 제공함으로서 그레이 스케일을 얻는 방법이 기재되어 있다.
이 마지막으로 언급된 제조 방법은 하기와 같은 몇몇 결점을 갖는다.
1. 마스크를 제조하기 위해서 특별한 처리 공정이 필요하게 된다.
2. 결상계가 테레센트릭계(telecentric)가 아닌 경우에는, 결상면에서의 반그림자의 접속 영역에 대한 위치가 접속 영역 및 결상계의 광축 간의 거리에 의존한다.
3. 부분 마스크의 대응하는 단부가 곧은 연결선상에서 종단되어야 한다. 이것 때문에 회로 설계의 가능성이 한정된다. 연결선은 부분 마스크에 있어서의 인접하는 디테일의 2개의 단부를 연결하여 분할하는 선이고, 이것들의 단부에서의 부분 마스크의 근처의 끝테두리와 실질적으로 평행하게 연재(延在)하는 선이다.
4. 연결선에 평행하게 연재하는 부분 마스크의 단부간의 연결이 그다지 양호하지 않다.
5. 인접하는 상들 간에 극히 폭이 넓은 접속 영역, 즉 150~1000㎛정도의 접속영역이 필요하다.
[발명의 개요]
본 발명의 목적은 상술한 결점들을 적어도 실질적인 정도로 극복하는데 있다.
따라서, 본 발명은, 첫머리에 기재한 방법에 있어서, 상보적 그레이 스케일을, 투명 영역의 단부에 네거티브 기울기의 투명도를 갖는 부분 마스크를 통한 노광에 의해서 형성하고, 상기 네거티브 기울기는 형성해야 할 점차 증대하는 그레이스케일(scales of grey)에 대응하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 반투명 부분에 투명도의 기울기가 존재하고 있는 부분 마스크를 사용함으로써, 상술한 결점들을 실질적으로 회피할 수 있다는 인식에 기초하고 있다.
본 발명의 방법에 사용하는 마스크를 제조하기 위해서, 특별한 처리 공정을 필요로 하지 않는다. 더구나, 마스크에서 텔레센트릭이 아닌 결상계의 경우에는, 접속 영역에 대한 결상 필드에서의 반그림자의 위치는, 접속 영역과 결상계의 광축간의 거리와는 무관하다.
인접하는 상들 간의 접속 영역은, 본 발명의 방법에 있어서는, 10㎛보다 폭이 더 넓을 필요는 없다.
또한, 본 발명은, 적어도 2개의 부분 마스크를 구비하며, 각각의 부분 마스크는 오버랩한 접속 영역을 포토레지스트층에 형성하기 위한 적어도 1개의 주변 영역을 갖고, 2개의 주변 영역은 투명 영역의 단부를 포함하고, 하나의 주변 영역에서의 상기 단부는 다른 주변 영역에서의 단부에 대응하고 있는 마스크군에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 투명 영역의 서로 대응하는 단부는 상보적인 네거티브의 투명도 기울기를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 마스크군에 있어서는, 현재의 기술의 마스크군과는 다르게, 부분 마스크에서의 연결선이 톱니 형상을 갖는 것이 가능하거나, 또는 부분 마스크에서의 단부가 연결선에 평행하게 연재하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 마스크에 있어서의 주변 영역은 극히 폭이 협소(예를 들면 약 10㎛)하다.
따라서, 이러한 마스크는 반도체 디바이스의 제조에 사용하는 것이 바람직하다.
그러나, 본 발명의 방법에 따른 마스크군의 사용은 반도체 디바이스의 제조에 국한되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 방법 및 본 발명의 마스크군은, 예를 들어, 액정 표시 장치의 제조에 사용할 수도 있다. 이 경우에는 화상 표시해야 할 디테일이 현저히 커지고, 또한 이 경우에는 현저하게 넓은 표면을 서로 정렬시켜야 한다는 점이 문제가 되기 때문에, 이 경우에는 본 발명의 방법 및 본 발명의 마스크군을 사용하는 것이 유리하다.
여기에는 마스크군이라고 말하는 용어를 사용하는 것은, 유사한 용어, 즉 예를 들면 마스크셋(set of masks)과 구별하기 위해서이고, 이 용어는 마스크군이 단일 포토레지스트층에서 1개의 디바이스에 상당하는 노광을 행하기 위한 부분 마스크로 구성되어 있는 것을 나타낸다.
상보적 투명도 기울기는, 접속 영역에서 노광되는 포토레지스트층의 각 점 및 모든 점에서, 부분 마스크의 투명도의 합계는 1과 같기 때문에, 이러한 각각의 점에 있어서 그레이 스케일은 2회의 노광 조작 후에 서로 상쇄되는 것을 의미하는 것으로 한다.
본 발명의 마스크군은 제조 시에 마스크 발생 장치에 의해서 형성된다.
본 발명의 마스크군의 한 실시예에 있어서, 부분 마스크의 주변 영역에서의 투명 영역 단부의 투명도 기울기는 연속적 기울기이다. 이러한 마스크군에 있어서, 부분 마스크는 글래스 기판내의 안정화된 은 침전물로 이루어져 있고, 투명 영역의 단부에서의 은 농도는 네거티브의 투명도 기울기에 대응하여 증대하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 부분 마스크의 투명도 기울기라고 말하는 용어는, 부분 마스크의 주변 영역 단부의 투명도가, 포토레지스트층의 노광에 대한 작용에 관해서, 실제로는 연속적으로 연재(延在)하고 있는 것을 의미하는 것으로 한다.
따라서, 본 발명의 마스크군의 한 실시예에 있어서, 부분 마스크의 주변 영역에서의 투명 영역 단부는 수 및/또는 크기가 증대하는 광불투과성의 개개의(discrete) 영역을 포함하며, 사용하는 결상계의 해상력의 한계 때문에 필요한 네거티브의 투명도 기울기로 연속적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 마스크군에 있어서는, 부분 마스크는 투명 기판 상에서 부분 마스크에 필요한 패턴을 갖는 크롬층으로 구성되는 것이 많다. 조사 강도는, 마스크 발생 장치를 사용하여 이러한 마스크군을 형성한 경우에는, 변화시킬 필요가 없다.
또한, 글래스 기판 내에 은 침전물을 갖는 부분 마스크로 이루어지는 마스크군은, 개개의 영역이 광불투과성 단부에 존재하도록 구성될 수가 있다.
[양호한 실시예의 상세한 설명]
이제 본 발명에 대해서 첨부 도면 및 실시예를 참조하여 기술한다.
제1a도 및 제1b도에 도시된 바와 같이, 첫머리에 기재한 방법에 의해서 디바이스, 예를 들면 텔레비전 카메라용 이미지 센서 등의 반도체 디바이스를 제조한다. 포토리소그래픽 조작에 있어서, 적어도 2개의 부분 마스크(1및 2)를 동일기판(3), 예를 들면 실리콘 슬라이스에 대하여 교대로 정렬시키고, 이것들의 부분 마스크(1 및 2)를 통해 상기 기판(3) 위의 포토레지스트층(4)을 노광하여 오버랩한 접속 영역(7,8)을 갖는 인접하는 상(5,6)을 얻는다.
이 노광은 웨이퍼 스텝퍼에 의해 통상적인 방법으로 행할 수 있다.
이 때문에, 접속 영역(7,8)에 있어서의 제1부분 마스크(1)를 통한 제1노광에 의해서, 포토레지스트층(4)에 제1디테일 반부(5)의 단부(7)에 점차 증대하는 그레이 스케일(투과광은 감쇠한다)를 갖는 제1디테일 반부(5)를 형성하고, 이어서 제2부분 마스크(2)를 통한 제2노광에 의해서, 포토레지스트층(4)에 상기 제1디테일 반부(5)에 대응하여 제2디테일 반부(6)의 단부(8)에 점차 증대하는 그레이 스케일(투과광은 감쇠한다)을 갖는 제2디테일 반부(6)를 형성하며, 상기 그레이 스케일을 상기 제1노광중에 제2디테일 반부(6)의 단부(8)에 형성한 그레이 스케일과 상보시키며, 상기 단부(8)를 상기 단부(7)와 오버랩시키고, 이들의 2회의 노광에 의해서 접속 영역(7,8)에서의 디테일 전체를 완전히 노광한다.
본 발명에 있어서는, 상보적 그레이 스케일은 부분 마스크(1,2)를 통해 노광함으로써 얻어지고, 상기 부분 마스크(1,2)는 형성하고자 하는 점차 증대하는 그레이 스케일에 대응하는 네거티브의 투명도 기울기를 투명 영역(11,12)의 단부(9,10)에 갖는다.
부분 마스크의 패턴은 포토레지스트층에 축소 결상시키는 것이 많다. 이 점에 관해서는 명료히 하기 위해서 도시하지 않았다. 포토레지스트층(4)은 통상의 포지티브형 포토레지스트층으로 하는 수도 있으며, 기판(3)은 실리콘 슬라이스로 하는 수도 있고, 그 실리콘 슬라이스는 예를 들면 미리 증착 단계 및 에칭 단계에서 통상의 처리를 행할수도 있다.
본 발명의 방법에 있어서는, 제2도에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 부분 마치(1 및 2)로 이루어지고, 각각의 부분 마스크가 적어도 1개의 주변 영역(22,23)을 갖는 마스크군을 사용하여, 포토레지스트층(4)에 오버랩한 접속 영역(7,8)을 형성하고, 투명 영역(11,12)의 단부(9 및 10)는 2개의 주변 영역(22,23)에 존재하여, 한 주변 영역(22)의 단부(9)가 다른 주변 영역(23)의 단부(10)에 대응한다.
본 발명에 있어서는, 서로 대응하는 투명 영역(11,12)의 단부(9,10)는 상보적인 네거티브의 투명도 기울기를 갖는다.
본 발명에 따른 마스크군에 있어서 부분 마스크의 연결선(21)은 톱니 형상을 가질 수 있다.
또한, 부분 마스크에 있어서의 단부(9,10)가 연결선(31)과 평행하게 연재하는 것이 가능하다(제 3도 참조).
마스크군은 마스크 발생 장치에 의해 통상적인 방법으로도 제조할 수가 있다.
부분 마스크(1,2)의 주변 영역(22,23)에 있어서의 투명 영역(11,12)의 단부(9,10), 예를 들면 글래스 기판상의 개개의 영역을 포함하고, 이들 개개의 영역은 광불투과성이며, 예를 들어 크롬 패턴에 있어서, 수 및/또는 크기가 증대한다. 이들 개개의 영역은, 사용하는 결상계의 해상력에 한계가 있기 때문에 통상의 방법으로 원하는 투명도 기울기를 갖는 상을 연속적으로 형성할 수 있는 크기로 한다.
경우에 따라서는, 2개보다 많은 부분 마스크, 즉 예를 들어 4개의 부분 마스크를 사용할 수도 있다. 본 발명에 따른 방법에 있어서는, 네거티브형은 물론 포지티브형의 포토레지스트 재료를 사용할 수도 있다.
Claims (8)
- 포토리소그래피 처리에 있어서 연이어 적어도 2개의 부분 마스크를 동일 기판에 대하여 정렬시키고, 오버랩한 접속 영역을 갖는 이어진 상을 얻기 위해 상기 부분 마스크를 통해서 포토레지스트층을 노광하며, 상기 접속 영역에서 제1부분 마스크를 통한 제1노광에 의해 포토레지스트층에 제1디테일 반부의 단부를 향하여 점차 증대하는 그레이 스케일(투과광은 감쇠한다)을 갖는 상기 제1디테일 반부를 형성하며, 제2부분 마스크를 통한 제2노광에 의해서 상기 포토레지스트층에 상기 제1디테일 반부에 대응하여 제2디테일 단부를 향하여 점차 증대하는 그레이 스케일(투과광은 감소한다)을 갖는 제2디테일 단부를 형성하고, 상기 제1및 제2디테일 반부의 단부를 서로 오버랩시키며, 이들의 그레이 스케일을 상기 제1노광중에 형성한 그레이 스케일과 상보시켜서, 2회의 조사에 의해서 전체로서 완전한 디테일의 노광을 달성하는 디바이스 제조 방법에 있어서, 상기 상보적 그레이 스케일을, 투명 영역의 단부에 네거티브 기울기의 투명도를 갖는 부분 마스크를 통한 노광에 의해서 형성하고, 상기 네거티브 기울기는 형성해야 할 점차 증대하는 그레이 스케일에 대응하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 적어도 2개의 부분 마스크를 구비하며, 각각의 부분 마스크는 오버랩한 접속 영역을 포토레지스트층에 형성하기 위한 적어도 1개의 주변 영역을 갖고, 2개의 주변 영역은 투명 영역의 단부를 포함하며, 하나의 주변 영역에서의 단부는 다른 주변 영역에서의 단부에 대응하고 있는 마스크군에 있어서, 상기 투명 영역의 서로 대응하는 단부는 상보적인 네거티브의 투명도 기울기를 갖는 것을 특징으로 하는 마스크군.
- 제2항에 있어서, 상기 부분 마스크에서의 연결선은 톱니 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마스크군.
- 제2항에 있어서, 상기 부분 마스크에 있어서의 상기 단부는 상기 연결선에 평행하게 연재하는 것을 특징으로 하는 마스크군.
- 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 부분 마스크의 상기 주변 영역에서의 상기 투명 영역 단부는 광불투과성이면서 수 및 크기가 증대하는 개개의 영역을 가지며, 사용하는 결상계의 해상력의 한계 때문에 연속적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마스크군.
- 제2항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 부분 마스크의 상기 주변 영역에서의 상기 투명 영역 단부의 상기 투명도 기울기는 연속적인 기울기인 것을 특징으로 하는 마스크군.
- 제5항에 있어서, 상기 부분 마스크는 글래스 기판내의 안정화된 은 침전물로 이루어지고, 상기 투명 영역의 상기 단부에서의 은 농도는 상기 네거티브 투명도 기울기에 대응하여 증대하는 것을 특징으로 하는 마스크군.
- 제6항에 있어서, 상기 부분 마스크는 글래스 기판내의 안정화된 은 침전물로 이루어지고, 상기 투명 영역의 상기 단부에서의 은 농도는 상기 네거티브 투명도 기울기에 대응하여 증대하는 것을 특징으로 하는 마스크군.
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