KR100346603B1 - 기울어진 패턴 프로파일을 얻을 수 있는 마스크 패턴 - Google Patents

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    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34

Abstract

본 발명은 포토레지스트 노광시 기울어진 패턴 프로파일을 얻을 수 있는 마스크 패턴을 개시한다.
본 발명은 유리판 위에 광원의 빛이 투과되는 투과부와, 광원의 빛이 비투과되는 비투과부와, 투과부와 비투과부의 경계부를 따라 비투과 물질의 노출개시 경계면이 요철형태로 구성된 격자(grating)부로 이루어져 삼각형 구조의 격자부에 조사된 광원은 비투과부쪽으로 갈수록 비투과부 영역이 증가되어 금속배선 공정시 스텝 커버리지를 양호하게 유지할 수 있다.

Description

기울어진 패턴 프로파일을 얻을 수 있는 마스크 패턴{MASK PATTERN OBTAIN OF GRADED PATTERN PROFILE}
본 발명은 반도체 소자 제조공정 중 포토리소그래피(photolithograhy) 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 패턴(pattern) 형성시 기울어진 패턴 프로파일(graded Pattern profile)을 이용하여 스텝 커버리지(step coverage)를 개선하는 것에 관한 것이다.
반도체 소자를 이용하여 집적 회로를 제작하는데 어려운 문제 중의 하나는 스텝 커버리지 문제이다. 회로의 모양 위에 증착이나 스퍼터링으로 만든 금속 박막은 매우 얇아서 계단의 기하학적 모양에 따라 코팅되는 원자 유속(atom flux)의 각 분포에 영향을 주어서 기판에 증착된 박막의 두께가 달라지든가 계단을 지나가는 부분에서 끊어져 급격히 불연속이 될 수 있다. 박막의 불연속성과 불균일성은 공정 수율, 소자의 동작과 소자의 장기적인 신뢰도에 영향을 준다.
종래에도 금속 배선 공정에서 스텝 커버리지 개선을 위한 한가지 방법으로서 베리어 금속(barrier matal)을 증착한 후 아르곤(Ar) 가스 등으로 패턴부의 모서리를 스퍼터 에치(sputter etch)하여 경사(slope)를 갖도록 하는 방법이 있다.
도 1은 종래의 스텝 커버리지 개선을 위한 일실시예를 도시한 공정 단면도로써, 웨이퍼(1) 상에 옥사이드층(2)을 형성하고, 이 옥사이드층(3)에 홀 패턴(5)을 형성한 후, 금속배선 공정을 위해 홀 패턴(5)의 측벽에 베리어 금속(3)을 증착한 다음, 스텝 커버리지 개선을 위해 홀 패턴의 모서리(4) 부분을 에치한 것이다.
그러나 이와 같은 종래의 방법은 크게 두가지 단점을 가지고 있다.
첫째, 종래의 스퍼터 에치 방법은 홀 패턴(5)의 모서리(4) 부분만을 제거하는 것이므로 상부에서 하부까지 부드러운 기울기를 갖도록 하기는 어려워 스텝 커버리지 문제를 해결하는데 근본적인 한계가 있다.
둘째, 웨이퍼(1) 전면에 스퍼터 에치가 수행되므로 웨이퍼(1) 상의 균일도(uniformity) 측면에서 만족스럽지 못하다.
이러한 이유들로 인해 스퍼터 공정이 추가되어야 하는 등 생산 비용이 증가되는 요인으로 작용한다.
따라서 본 발명은 이와같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 포토레지스트(photoresist)의 모서리 부분과 하부 사이에 기울어진 패턴 프로파일을 얻을 수 있는 마스크 패턴을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 포토레지스트 노광시 기울어진 패턴 프로파일을 얻을 수 있는 마스크 패턴에 있어서, 유리판 위에 광원의 빛이 투과되는 투과부와, 광원의 빛이 비투과되는 비투과부와, 투과부와 비투과부의 경계부를 따라 비투과 물질의 노출개시 경계면이 요철형태로 구성된 격자(grating)부를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 격자부는 적어도 1 개이상의 직사각형, 정사각형, 삼각형, 원호형 또는 마름모형의 돌출부로 이루어진다.
본 발명에 따르면, 마스크 패턴의 투과부와 비투과부 사이에 형성된 삼각형 구조의 격자부에 조사된 광원은 비투과부쪽으로 갈수록 비투과부 영역이 증가되어 투과되는 광량이 줄어들게 되며, 그에 따라 포토레지스트에 노광되는 패턴의 가장자리는 완만한 경사를 이루게 된다. 포토레지스트 패턴의 완만한 경사는 식각공정시 경사진 패턴을 형성하여 금속배선 공정시 스텝 커버리지를 양호하게 유지할 수 있다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 양호한 스텝 커버리지를 유지하기 위한 공정을 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 기울어진 패턴 프로파일을 얻을 수 있는 마스크 패턴을 도시한 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 마스크 패턴의 위치에 따른 광량분포를 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 마스크 패턴을 이용한 포토레지스트의 잔량을 위치에 따라 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 마스크 패턴을 이용한 홀 패턴 공정의 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 마스크 패턴 11 ; 투과부
12 ; 비투과부 13 ; 격자부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 기울어진 패턴 프로파일을 얻을 수 있는 마스크 패턴을 도시한 평면도로서, 금속 배선 공정을 위해 홀을 패터닝하기 위한 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기울어진 패턴 프로파일을 얻을 수 있는 마스크 패턴(10)은 빛이 투과되는 투과부(11), 빛이 비투과되는 비투과부(12) 및 투과부(11)와 비투과부(12)의 경계부를 비투과 물질의 노출개시 경계면이 요철형태로 구성된 격자(grating)부(13)로 구성된다.
바람직하게 격자부(13)는 적어도 1개 이상의 직사각형, 정사각형, 삼각형, 원호형 또는 마름모형의 돌출부로 이루어진다.
마스크는 보통 유리판 위에 크롬, 산화철 또는 실리콘 박막을 형성하여 투과부(11)와 비투과부(12)를 구분한다.
특히, 본 발명에 따른 삼각형 구조의 격자(13)는 위에서 언급한 비투과 물질로 형성되며, 삼각형 구조의 밑변은 비투과부(12)와 연결되어 있으며, 꼭지점에 해당하는 부분은 홀을 형성하기 위한 투과부(11)의 중심을 향하도록 형성된다. 따라서, 밑변으로부터 꼭지점으로 갈수록 밑변과 이웃하는 다른 변들의 폭은 점차적으로 좁게 형성된다. 이와 같은 투과부(11)와 비투과부(12)의 경계영역에 형성되는 삼각형 구조의 격자부(13)는 투과부(11)에서 비투과부(12)로 갈수록 투과되는 광량을 점점 적게 하는 효과를 가져와 포토레지스트의 패턴 프로파일을 완만한 기울기를 갖도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 마스크 패턴(10)의 위치에 따른 광량분포를 나타낸 그래프이며, 도 4는 본 발명에 따른 마스크 패턴(10)을 이용한 포토레지스트의 잔량을 위치에 따라 나타낸 그래프이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 삼각형 구조의 격자부(13)에 의해 패턴의 가장자리부분은 광량이 연속적으로 감소하는 것을 알 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 포토레지스트의 잔량은 패턴의 가장자리부분에 노출되는 광량이 연속적으로 감소함에 따라 연속적으로 증가함을 알 수 있다.
이와 같은 포토레지스트(20)의 기울어진 패턴 프로파일은 도 5에 가상선으로 도시된 바와 같이, 식각공정시 홀 패턴(21)의 가장자리부분이 완만한 기울기를 갖게 된다. 이와 같은 홀 패턴(21) 위에 증착되는 금속 배선(미도시됨)은 스텝 커버리지가 양호한 상태를 유지하게 된다. 도 5에서 22는 식각층이며, 23은 웨이퍼이다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면 격자부(13)를 이루는 삼각형의 크기 및 높이 변화를 통해 소망하는 기울기를 얻을 수 있다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시키지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 마스크 패턴의 투과부와 비투과부 사이에 형성된 삼각형 구조의 격자부에 조사된 광원은 비투과부쪽으로 갈수록 비투과부 영역이 증가되어 투과되는 광량이 줄어들게 되며, 그에 따라 포토레지스트에 노광되는 패턴의 가장자리는 완만한 경사를 이루게 된다. 포토레지스트 패턴의 완만한 경사는 식각공정시 경사진 패턴을 형성하여 금속배선 공정시 스텝 커버리지를 양호하게 유지할 수 있다.

Claims (2)

  1. 포토레지스트 노광시 기울어진 패턴 프로파일(graded pattern profile)을 얻을 수 있는 마스크 패턴에 있어서,
    유리판 위에 광원의 빛이 투과되는 투과부와,
    상기 유리판 위에 광원의 빛이 비투과되도록 비투과 물질이 코팅된 비투과부와,
    상기 투과부와 비투과부가 접하는 경계부에 상기 비투과 물질이 코팅된 다수의 격자부(grating)가 배치되며, 상기 격자부는 코팅된 상기 비투과 물질의 면적이 상기 투과부쪽으로 갈수록 감소되는 반원형상 또는 삼각형상으로 이루어져 상기 격자부를 투과하는 광량이 상기 비투과 물질의 면적에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 마스크 패턴.
  2. 삭제
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