KR100346448B1 - 반도체소자용노광마스크 - Google Patents

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Abstract

본발명은 반도체소자용 노광마스크에 관한 것으로서, 반도체소자의 메모리 영역과 대응부분에 형성되어 있는 반복패턴 중앙부분의 라인/스페이스 패턴 폭을 최소폭으로하고, 상기 반복패턴의 주변부분의 라인/스페이스 패턴폭을 증가시키며, 주변회로 영역에 대응되는 부분에 형성되어 있는 비주기적패턴의 스페이스 패턴 폭을 증가시키고, 독립패턴의 라인폭을 증가시켜 변형 조명 노광법을 사용하는 노광 공정시 반도체소자의 위치에 따른 광 콘트라스트를 동일하게하였으므로, 감광막 찌꺼기에 의한 단락이나, 과노출에 의한 단선등의 불량을 방지하여 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

반도체소자용 노광마스크
본 발명은 반도체소자용 노광마스크에 관한것으로서, 특히 변형조명 노광법에 사용하는 노광마스크에서 반도체소자의 메모리 영역과 주변회로 영역에 대응되는 부분들중 반복되는 패턴의 중앙 부분의 패턴 선폭을 최소 선폭으로하여 반복 패턴 주변 부분의 선폭을 크게하고 스페이스를 넓히며, 비주기적 패턴의 스페이스폭을 증가시키고, 독립 패턴의 선폭을 증가시켜 웨이퍼상에 조사되는 광 콘트라스트를 일정하게하여 형성하고자하는 미세패턴의 선폭을 정확하게 형성하여 공정여유도를 증가시켜 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자용 노광마스크에 관한것이다.
최근 반도체 소자의 고집적화 추세는 미세 패턴 형성기술의 발전에 큰 영향을 받고 있다. 특히 사진 공정에 의해 형성되는 감광막 패턴은 반도체 소자의 제조 공정중에서 식각 또는 이온 주입 공정 등의 마스크로 매우 폭 넓게 사용되고 있다.
종래 반도체소자의 미세패턴 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 미세패턴이 되는 피식각 도전층이 형성되어 있는 반도체 웨이퍼상에 감광제와 수지(resin) 등이 용제인 솔밴트에 일정 비율로 용해되어 있는 감광액을 균일하게 도포하여 감광막을 형성한 후, 상기 감광막의 패턴으로 예정된 부분을 노광한다. 그다음 상기 감광막을 알카리성 현상액으로 처리하여 상기 감광막의 노광영역을 제거하여 감광막패턴을 형성하고, 상기 감광막패턴을 마스크로 도전층을 식각하여 미세패턴을 형성한다.
상기와 같은 종래 도전배선 미세패턴은 배선의 폭 및 배선간 간격 즉 라인/스페이스가 상기 감광막패턴에 의해 조절된다.
따라서 감광막 패턴의 미세 패턴화, 공정 진행의 안정성, 공정 완료후추의 깨끗한 제거 그리고 잘못 형성된 감광막 패턴을 제거하고 다시 형성하는 재작업의 용이성 등이 필요하게 되었다.
일반적인 감광막패턴 형성 기술은 노광장치의 정밀도, 광의 파장 등과 같은 많은 제약 요인에 의해 어느 정도 이하의 미세 패턴을 형성할 수 없다.
예를들어, 사용되는 광파장이 각각 436,365 및 248nm인 G-라인, i-라인 및 CrF 엑시머 레이저를 광원으로 사용하는 축소노광장치의 공정 분해능은 약 0.7㎛, 0.5㎛, 0.3㎛ 정도 크기의 라인/스페이스를 형성하는 정도가 한계이다.
또한 상기와 같이 축소노광장치의 광분해능 한계치 이하의 미세패턴을 형성하기 위하여 노광장치의 광파장을 짧게하여 X-선 축소노광장치를 사용하거나, 랜즈 구경 및 장비의 정밀도를 증가시키고, 노광마스크로 위상반전 마스크를 사용하기도한다.
또한 변형 조명 노광법은 노광마스크상에 광을 경사입사시키고, 투광렌즈를 통과한 빛중에서 0차광 및 ±1차광중 한쪽 1차광만을 이용하여 2광의 간섭현상에 의해 광콘트라스트를 향상시키는 방법으로서, 투과되는 광의 중앙부분을 고리형상(annular)으로 가리거나, 십자형상(quadrapole)으로 가리는 등의 방법을사용한다.
이러한 방법은 반복되는 라인/스페이스 패턴에 대해서는 광 콘트라스트를 향상시키는 효과가 있는 것으로 알려져 있다.
제 1A 도 내지 제 1C 도는 종래 기술에 따른 반도체소자용 노광마스크의 위치에 따른 평면도로서, 변형 조명 노광법에 사용되는 노광마스크의 예이다.
먼저, 제 1A 도는 반도체소자의 메모리 영역에 대응되는 부분의 노광마스크의 평면도로서, 투명기판(1) 상에 일정한 라인/스페이스를 갖는 반복패턴(2)이 크롬 패턴으로 형성되어 있다.
상기 반복패턴(2)은 변형 조명 노광법에 따른 노광 공정시 중앙부분(2A)은 온전한 광세기 분포를 갖는다.
그러나, 상기 반복패턴(2)의 테두리 부분에 위치하는 주변부분(2B)은 광강도의 분포가 상기 중앙부분(2A)과는 달리 양끝쪽에서 보다 높은 광강도를 갖는다.
따라서 상기 반복패턴(2)의 주변부부분(2B)은 중앙부분(2A)에 비해 광 콘트라스트가 떨어진다.
또한 제 1B 도 및 제 1C 도는 반도체소자에서 주변회로 영역에 대응되는 부분의 노광마스크의 평면도로서, 투명기판(1)상에 콘택홀이나 내부배선등과 같은 비주기적패턴(3)이나 독립패턴(4)이 형성되어 있으며, 제 2 도에 도시되어있는 바와 같이 비주기적패턴(3)은 반복패턴(2)에 비해 광 콘트라스트가 떨어지고, 독립패턴(4)은 비주기적패턴(3)에 비해 광 콘트라스트가 떨어진다.
따라서 상기와 같은 종래 기술에 따른 노광마스크를 사용하여 노광하면, 반도체소자의 부위별로 광 콘트라스트가 달라진다.
즉 메모리영역과 대응되는 반복패턴(2)의 중앙부분(2A)과 주변부분(2B)의 광 콘트라스트가 다르며, 주변회로 영역과 대응되는 비주기적패턴(3)과 독립패턴(4)의 광 콘트라스트가 가장 작다.
이와 같이 동일한 선폭에 대하여 광 콘트라스트가 다른 경우 반복패턴(2)의 중앙부분(2A)을 기준으로 최적에너지를 설정하면, 주변패턴(2B)과 비주기적패턴(3)의 스페이스에 감광막 찌꺼기가 남게되며, 광 콘트라스트가 가장작은 비주기적패턴(3)에 최적조건을 맞추면 반복패턴(2)의 선폭크기가 작아지는 문제점이 있다.
또한 웨이퍼상에 단차가 존재하므로 감광막 두께 변화에 따른 벌크효과가 포함되어 더욱 공정이 불완전하게되는 문제점이 있다.
본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본발명의 목적은 반복패턴의 중앙부분의 라인/스페이스 패턴 폭을 최소폭으로하여 반복패턴의 주변부분과 비주기적패턴 및 독립패턴의 라인/스페이스패턴 폭을 변화시켜 변형 조명 노광법을 사용하는 노광 공정시 동일한 광 콘트라스트를 얻어 감광막 찌꺼기에 의한 단락이나, 과노출에 의한 단선등의 불량을 방지하고, 정확한 미세패턴을 형성하여 공정여유도를 증가시켜 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자웅 노광마스크를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본발명에 따른 반도체소자용 노광마스크의 특징은, 투명기판에서 반도체소자의 메모리 영역과 대응되는 부분상에 형성되어있으며 일정한 라인/스페이스 폭을 갖도록 형성되어 있는 반복패턴과, 상기 투명기판에서 반도체소자의 주변회로 영역과 대응되는 부분상에 형성되어 있는 비주기적패턴 및 독립패턴을 구비하는 반도체소자용 노광마스크에 있어서, 상기 반복패턴의 중앙부분의 라인/스페이스 패턴폭을 최소값으로하고, 상기 반복패턴의 테두리에 위치하며 패턴의 최소값보다 큰 라인/스페이스 패턴폭을 갖도록형성되어 있는 반복패턴의 주변부분 패턴과, 상기 최소판의 스페이스 폭 보다 큰 폭의 스페이스를 갖는 비주기적패턴과, 상기 최소값의 라인폭 보다 큰 선폭을 갖는 독립패턴을 구비함에 있다.
이하, 본발명에 따른 반도체소자용 노광마스크에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제 3A 도 내지 제 3C 도는 본발명에 따른 반도제소자용 노광마스크의 위치에 따른 평면도로서, 변형 조명 노광법에 사용되는 노광마스크의 예이다.
먼저, 제 3A 도는 반도체소자의 메모리 영역에 대응되는 부분의 노광마스크의 평면도로서, 투명기판(1) 상에 반복패턴(2)이 크롬 패턴으로 형성되어 있다.
여기서 상기 반복패턴(2)의 중앙부분(2A)은 최소 라인/스페이스 패턴폭 X, Y로 형성되어 있으며, 반복패턴(2)의 테두리인 주변부분(2B)에는 광 콘트라스트가 일치되는 정도의 라인/스페이스 패턴 선폭 X1 및 Y1으로 형성되어 있는데, 이는 상기, X 및 Y 보다 큰 값을 갖는다.
또한 제 3B 도 및 제 3C 도는 반도체소자에서 주변회로 영역에 대응되는 부분의 노광마스크의 평면도로서, 투명기판(1)상에 내부배선등과 같은비주기적패턴(3)이나 독립패턴(4)이 형성되어 있으며, 상기 비주기적패턴(3)은 라인폭 X2는 반복패턴(2)과 동일하게하고, 스페이스 폭 Y2 만을 Y 보다 크게 형성하며, 독립패턴(4)은 라인폭 X3를 크게 형성한다.
따라서 반복패턴(2)의 중앙부분(2A)과 주변부분(2B) 그리고 비주기적패턴(3)과 독립패턴(4)의 광 콘트라스트가 제 4 도에 도시되어 있는 바와 같이 동일해진다.
상기와 같은 라인/스페이스 패턴폭의 증가 정도는 광 콘트라스트 시뮬레이션을 통하여 결정할 수 있으며, 본발명자의 실험 결과에 따르면, 1/5 축소 노광마스크의 경우 정상적인 라인/스페이스 패턴폭이 0.2~0.7㎛ 정도이면 변화폭을 0.02~0.2㎛ 정도로 하면, 동일한 광 콘트라스트를 얻을 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본발명에 따른 반도제소자용 노광마스크는 반도체소자의 메모리 영역과 대응부분에 형성되어 있는 반복패턴 중앙부분의 라인/스페이스 패턴 폭을 최소폭으로하고, 상기 반복패턴 주변부분의 라인/스페이스 패턴폭을 증가시키며, 주변회로 영역에 대응되는 부분에 형성되어 있는 비주기적패턴의 스페이스 패턴 폭을 증가시키고, 독립패턴의 라인폭을 증가시켜 변형 조명 노광법을 사용하는 노광공정시 반도체소자의 위치에 따른 광 콘트라스트를 동일하게하였으므로, 감광막 찌꺼기에 의한 단락이나, 과노출에 의한 단선등의 불량을 방지하고 정확한 미세 패턴을 형성하여 공정여유도를 증가시켜 공정수율 및 소자동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
제 1A 도 내지 제 1C 도는 종래 기술에 따른 반도체소자용 노광 마스크의 부위별 평면도.
제 2 도는 제 1 도의 노광마스크를 사용한 부위별 위치에 따른 광세기의 그래프.
제 3A 도 내지 제 3C 도는 본발명에 따른 반도체소자용 노광 마스크의 부위별 평면도.
제 4 도는 제 3 도의 노광마스크를 사용한 부위별 위치에 따른 광세기의 그래프.
◈ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭
1 : 투명기판 2 : 반복패턴
3 : 비주기적패턴 4 : 독립패턴
2A : 반복패턴의 중앙부분
2B : 반복패턴의 주변부분
X,Y : 반복패턴 중앙부분의 라인/스페이스 패턴폭
X1,Y1 : 반복패턴 주변부분의 라인/스페이스 패턴폭
X2,Y2 : 비주기적패턴의 라인/스페이스 패턴폭
X3 : 독립패턴의 라인패턴폭

Claims (2)

  1. 반도체소자의 메모리 영역과 대응되는 부분의 투명기판 상에 일정한 라인/스페이스 폭으로 구비되는 반복패턴과, 상기 반도체소자의 주변회로 영역과 대응되는 부분의 투명기판 상에 형성되어 있는 비주기적 패턴 및 독립패턴을 구비하는 반도체소자용 노광마스크에 있어서,
    디자인룰에 따른 최소값으로 설계되어 상기 반복패턴의 중앙부에 위치한 라인/스페이스 패턴과,
    상기 반복패턴의 테두리에 위치하며 상기 디자인룰에 따른 최소값보다 크게 설계된 주변부분 패턴과,
    상기 디자인룰에 따른 최소값보다 크게 설계된 스페이스가 구비되는 비주기적 패턴과,
    상기 디자인룰에 따른 최소값보다 크게 설계된 선폭이 구비되는 독립패턴을 특징으로 하는 반도체소자용 노광마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙부분의 라인/스페이스 패턴은 5 : 1로 축소노광하는 노광장비에서 상기 디자인룰에 따른 최소값으로 변화 폭이 0.02~0.2㎛인 것을 특징으로 하는 반도체소자용 노광마스크.
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