KR100480811B1 - 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인터컨넥션(Interconnection) 공정의 마스크 수를 줄이기 위한 반도체 소자의 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법에 관한 것으로, 기판과, 상기 기판의 소정 영역상에 형성되는 차광층과, 상기 차광층이 형성되지 않은 기판의 일영역상에 형성되며 일방향으로의 편광성을 갖는 제 1 투광층과, 상기 차광층 및 제 1 투광층이 형성되지 않은 기판상에 형성되며 상기 제 1 투광층과 상이한 편광성을 갖는 제 2 투광층으로 구성된다.

Description

노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법{Exposure Mask and Exposure Method Using the Mask}

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로 특히, 공정에 필요한 마스크 수를 줄이기 위한 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래 반도체 소자의 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1e는 일반적인 인터컨넥션(Interconnection) 제조공정 단면도이고, 도 2a는 종래 반도체 소자의 홀 패턴용 마스크 단면도이고, 도 2b는 종래 반도체 소자의 라인 패턴용 마스크 단면도이다.

종래 기술에 따른 노광 마스크는 도 2a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(21)과, 상기 반도체 기판(21) 하부의 소정 영역에 형성되는 차광층(22)으로 구성된다.

여기서, 상기 차광층(22)은 크롬(Cr)으로 이루어진다.

상기 노광 마스크를 이용한 노광 방법은 상기 차광층(22)이 형성된 영역에서 빛이 차단되고 차광층(22)이 형성되지 않은 영역에서는 빛이 투과되는 원리를 이용하는 것이다.

상기한 종래의 노광 마스크를 이용한 반도체 소자의 인터컨넥션 형성방법 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1a에 도시된 바와 같이 반도체 기판(11) 전면에 제 1 금속막을 증착하고 도 2b에 도시된 라인 패턴(금속 패턴)용 마스크를 이용한 포토 및 식각 공정으로 상기 제 1 금속막을 선택적으로 제거하여 복수개의 제 1 라인 패턴(12)을 형성한다.

이어, 전면에 절연막(13)을 증착하고 상기 절연막(13)상에 제 1 포토레지스트(14)를 도포한다.

그리고, 도 2a에 도시된 홀 패턴용 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정으로 상기 제 1 포토레지스트(14)를 선택적으로 패터닝한다.

이어, 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 패터닝된 제 1 포토레지스트(14)를 마스크로 이용하여 상기 제 1 라인 패턴(12)이 소정 부분 노출되도록 상기 절연막(13)을 선택적으로 제거하여 복수개의 홀(15)을 형성한 후, 상기 제 1 포토레지스트(14)를 제거한다.

그리고, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 홀(15)을 포함한 전면에 제 2 금속막(16)을 증착한다.

그리고, 도 1d에 도시된 바와 같이 상기 제 2 금속막(16)상에 제 2 포토레지스트(17)를 도포하고 도 2b에 도시된 라인 패턴용 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정으로 상기 제 2 포토레지스트(17)를 선택적으로 패터닝한다.

그리고, 도 1e에 도시된 바와 같이 상기 패터닝된 제 2 포토레지스트(17)를 이용하여 상기 제 2 금속막(16)을 선택적으로 제거하여 제 2 라인 패턴(16a)을 형성한 후 상기 제 2 포토레지스트(17)를 제거하여 종래 노광 마스크를 이용한 인터컨넥션(Interconnection)을 완성한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 반도체 소자의 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

회로 선폭이 줄어들고 소자가 복잡해짐에 따라서 인터컨넥션(Interconnection)은 다양한 라인 패턴(금속 패턴)을 필요로 하고 있다. 예를 들어, 0.18㎛급 소자의 경우 6 레벨(Level)의 라인 패턴까지 형성한다.

이렇게 라인 패턴의 수가 많아지고 패턴의 크기가 줄어들면서 인터컨넥션용 마스크 개수가 늘어나게 되고 마스크 단가가 상승되어 반도체 소자의 생산속도 및 생산비용이 증가되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 고집적화 고성능화에 따라 증가되는 마스크 개수를 줄이어 공정의 효율성을 향상시키기 위한 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노광 마스크는 기판과, 상기 기판의 소정 영역상에 형성되는 차광층과, 상기 차광층이 형성되지 않은 기판의 일영역상에 형성되며 일방향으로의 편광성을 갖는 제 1 투광층과, 상기 차광층 및 제 1 투광층이 형성되지 않은 기판상에 형성되며 상기 제 1 투광층과 상이한 편광성을 갖는 제 2 투광층으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기한 구성을 갖는 노광 마스크를 이용한 노광 방법은 서로 다른 편광성을 갖는 라인 패턴용 제 1 투광층과 홀 패턴용 제 2 투광층이 형성된 마스크를 이용한 라인 패턴 및 홀 패턴 노광 공정에서, 라인 패턴 노광시에는 마스크의 제 1 투광층과 제 2 투광층 모두에서 투과될 수 있는 광원을 조사하여 공정을 실시하고, 홀 패턴 노광시에는 마스크의 제 2 투광층에서만 투과될 수 있는 광원을 조사하여 공정을 실시함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1e는 일반적인 인터컨넥션(Interconnection) 제조공정 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크의 평면도이고, 도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크의 단면도이고, 도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크를 이용한 라인 패턴 노광시 마스크 투과 형태를 나타낸 도면이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크를 이용한 홀 패턴 노광시 마스크 투과 형태를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 노광 마스크는 도 3 및 도 4a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 기판(31)의 소정 영역에 형성되는 차광층(32)과, 상기 차광층(32)이 형성되지 않은 기판(31)상에 형성되며 일방향으로의 선형 편광성을 갖거나, 일방향으로 편광이 많이된 타원형 편광성을 갖는 물질로 이루어진 라인 패턴 부분(33)과, 상기 라인 패턴 부분(33)이 형성된 기판(31)의 일영역에 형성되며 상기 라인 패턴 부분(33)과 편광성이 다른 물질 또는 편광성이 없는 물질로 이루어진 홀 패턴 부분(34)으로 구성된다.

예를 들어, 상기 라인 패턴 부분(33)이 y축 방향의 선형 편광성을 갖는다면, 상기 홀 패턴 부분(34)은 원형 편광, x축 편광, x축 방향의 타원 편광 등과 같이 상기 라인 패턴 부분(33)에 대하여 상이한 편광성을 갖도록 구성한다.

여기서, 상기 도 4a는 상기 홀 패턴 부분(34)을 상기 라인 패턴 부분(33)과 편광성이 다른 물질을 이용하여 형성한 경우의 예이고, 도 4b는 홀 패턴 부분(34)에서 아무런 물질층을 형성하지 않음으로써 이 영역이 편광성을 갖지 않도록 형성한 경우의 예이다.

상기한 본 발명의 노광 마스크를 이용하여 형성되는 인터컨넥션 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 1a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(11)상에 제 1 금속막을 증착하고 상기 제 1 금속막상에 제 1 포토레지스트(도시하지 않음)를 도포한다.

그리고, 본 발명의 노광 마스크를 이용하여 상기 제 1 포토레지스트 노광 공정을 실시한다.

즉, 도 5a에 도시된 바와 같이 편광성이 없는 광원 혹은 상기 라인 패턴 부분(33)의 편광 방향과 동일한 방향의 편광성을 갖는 광원을 이용하여 상기 제 1 포토레지스트 노광 공정을 실시한다.

예를 들어, 도면에서와 같이 y축 방향의 편광성을 갖는 라인 패턴 부분(33)을 갖는 마스크에 편광성이 없는 광원 혹은 y축 방향의 편광성을 갖는 노광 광원을 조사하면 상기 광원이 상기 홀 패턴 부분(34)뿐만 아니라 상기 라인 패턴 부분(33)을 통과하여 상기 제 1 포토레지스트를 노광시키게 된다.

이어, 현상 공정으로 노광된 상기 제 1 포토레지스트를 패터닝한 후에, 이를 마스크로 이용하여 상기 제 1 금속막을 선택적으로 제거하여 복수개의 제 1 라인 패턴(12)을 형성한 후, 상기 제 1 포토레지스트를 제거한다.

이어, 전면에 절연막(13)을 증착하고 상기 절연막(13)상에 제 2 포토레지스트(14)를 도포한다.

그리고, 상기 노광 마스크를 이용하여 상기 제 2 포토레지스트(14) 노광 공정을 실시한다.

즉, 상기 라인 패턴 부분(33)에서는 투과되지 않고 상기 홀 패턴 부분(34)에서만 투과되도록 하는 편광성을 갖는 노광 광원을 이용하여 상기 제 2 포토레지스트(14) 노광 공정을 실시한다.

예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이 y축 방향의 편광성을 갖는 라인 패턴 부분(33)에 대하여 x축 방향의 편광성을 갖는 노광 광원을 조사하면, 상기 광원은 라인 패턴 부분(33)에 대해서는 투과하지 못하고 상기 홀 패턴 부분(34)만을 통과하여 상기 제 2 포토레지스트(14)를 노광시키게 된다.

이어, 현상 공정으로 노광된 상기 제 2 포토레지스트(14)를 패터닝한 후에, 이를 마스크로 이용하여 상기 제 1 라인 패턴(12)의 소정 영역이 노출되도록 상기 절연막(13)을 선택적으로 제거하여 홀(15)을 형성한 후, 상기 제 2 포토레지스트(14)를 제거한다.

이어, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 홀(15)을 포함한 전면에 제 2 금속막(16)을 증착한다.

그리고, 상기 제 2 금속막(16)상에 제 3 포토레지스트(17)를 도포하고 상기 노광 마스크를 이용하여 제 3 포토레지스트(17) 노광 공정을 실시한다.

여기서, 상기 제 3 포토레지스트(17)의 노광 공정은 상기 제 1 포토레지스트 노광 공정 동일한 원리를 이용하여 진행한다.

이어, 현상 공정으로 상기 노광된 제 3 포토레지스트(17)를 패터닝한다.

그리고, 도 1e에 도시된 바와 같이 상기 패터닝된 제 3 포토레지스트(17)를 마스크로 이용하여 상기 제 2 금속막(16)을 선택적으로 제거하여 제 2 라인 패턴(16a)을 형성하여 본 발명의 노광 마스크를 이용한 인터컨넥션을 완성한다.

상기와 같은 본 발명의 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법은 홀 패턴과 라인 패턴을 하나의 마스크에 제조할 수 있기 때문에 마스크 제조비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1a 내지 도 1e는 일반적인 인터컨넥션(Interconnection) 제조공정 단면도

도 2a는 종래 반도체 소자의 홀 패턴용 마스크의 단면도

도 2b는 종래 반도체 소자의 라인 패턴용 마스크의 단면도

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크의 평면도

도 4a 내지 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크의 단면도

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크를 이용한 라인 패턴 노광시 마스크 투과 형태를 나타낸 도면

도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크를 이용한 홀 패턴 노광시 마스크 투과 형태를 나타낸 도면

도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

31 : 기판 32 : 차광층

33 : 라인 패턴 부분 34 : 홀 패턴 부분

Claims (4)

1. 기판과;

   상기 기판의 소정 영역상에 형성되는 차광층과;

   상기 차광층이 형성되지 않은 기판의 일영역상에 형성되며 일방향으로의 편광성을 갖는 제 1 투광층과;

   상기 차광층 및 제 1 투광층이 형성되지 않은 기판상에 형성되며 상기 제 1 투광층과 상이한 편광성을 갖는 제 2 투광층으로 구성됨을 특징으로 하는 노광 마스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 투광층은 일방향으로의 선형 편광성을 갖거나, 일방향으로 편광이 많이 된 타원형 편광성을 갖도록 구성됨을 특징으로 하는 노광 마스크,
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 투광층은 상기 제 1 투광층과 소정 크기 이상의 위상차를 갖는 편광성을 갖거나, 편광성이 없도록 구성됨을 특징으로 하는 노광 마스크.
4. 서로 다른 편광성을 갖는 라인 패턴용 제 1 투광층과 홀 패턴용 제 2 투광층이 형성된 마스크를 이용한 라인 패턴 및 홀 패턴 노광 공정에서,

   라인 패턴 노광시에는 마스크의 제 1 투광층과 제 2 투광층 모두에서 투과될 수 있는 광원을 조사하여 공정을 실시하고, 홀 패턴 노광시에는 마스크의 제 2 투광층에서만 투과될 수 있는 광원을 조사하여 공정을 실시함을 특징으로 하는 노광 방법.