KR100588649B1 - 반도체 노광 공정에서의 막질 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 노광 공정에서의 막질 형성 방법에 관한 것으로, 기판 위에 고 반사율 막질(High Reflectivity Film)을 증착하여 노광 공정시 감광막/BARC를 통과한 광이 고 반사막에서 모두 반사되도록 함으로써 기판 두께 변화나 광학적 경로 차에 의한 영향을 모두 제거하도록 하였다. 본 발명에 의하면, 칩 내의 균일한 CD 제어로 인해 디바이스의 수율이 향상되는 효과를 거둘 수 있으며, 패턴 공정 진행 중 정해진 스펙(spec.) 내의 CD 제어를 위한 리워크(rework) 및 작업 로드의 감소 등의 공정 관리상의 장점도 가질 수 있다.

BARC, 반사막

Description

반도체 노광 공정에서의 막질 형성 방법{METHOD FOR FORMING A HIGH REFLECTIVITY FILM IN A SEMICONDUCTOR EXPOSURE PROCESS}

도 1은 전형적인 반도체 노광 공정에서의 막질 구조를 도시한 도면,

도 2는 도 1의 구조에서의 반사율 변화 그래프,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 노광 공정에서의 막질 구조를 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

300 : 감광막 302 : BARC

303 : 고 반사막 304 : 기판

본 발명은 반도체 패턴 노광 공정시 제조되는 막질 구조 형성 기술에 관한 것으로, 특히, 기판 두께의 변화에 상관 없이 BARC(Bottom of Anti Reflection Coating : 하부 반사 방지막)를 포함하는 막질 구조의 반사율을 안정화하는데 적합한 반도체 노광 공정에서의 막질 형성 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 반도체 회로의 고집적화와 함께 반도체 패터닝 공정에 사용되는 패턴 크기도 급격히 미세화되고 있는 추세이다.

이러한 패턴의 미세화는 사용되는 광원보다 더 작은 한계인 해상도(resolution) 한계를 넘어서는 다양한 기술들을 필요로 하게 되었는데, 패터닝 공정 중 제어해야 하는 패턴의 크기가 여러 가지 원인들에 의해 변화되기 때문에, 특히, 패턴 크기가 작아질수록 그 영향은 커지게 된다.

패터닝이라 함은, 막질 위에 감광막을 도포한 후 노광 공정을 수행하는 과정으로서, 노광 공정의 패턴 형성 능력은 하부 막질의 반사도에 크게 영향을 받는다. 이는 곧 패턴의 CD(Critical Dimension)에 매우 큰 영향을 미치게 되므로, 하부 막질의 반사도를 최저로 해주어 광학적 간섭 효과를 줄여주게 됨으로써 CD를 미세하게 제어하기 위한 방법이 필요하게 되었는데, 대표적인 CD 제어 기법으로 BARC 공정이 사용된다.

패턴 공정이 진행될 때의 BARC가 사용되어 지는 경우의 막은 감광막/BARC/기판으로 구성되는데, 이때 기판이 불투명한가(Opaque) 또는 투명한가(Transparent)에 따라 BARC의 최적화(Optimization) 방법이 달라지게 된다.

기판이 광학적으로 투명한 막질(예컨대, SiO₂)로 사용되는 공정에서는 BARC를 최적화하기 위하여 기판의 두께의 변화를 고려한 최소 반사도(Minimum Reflectivity)의 두께 및 광학 파라미터값이 사용된다. 그러나, 기판이 패턴 공정 진행시 사용되는 광원에 투명하기 때문에, 기판의 두께가 변할 경우, 최적의 BARC 성능을 유지할 수 없게 된다.

도 1은 이러한 투명 기판상에 BARC막이 형성되는 패턴 노광 공정을 설명하기 위한 막질 구조이다.

전형적인 투명 기판상에 BARC막이 형성되는 패턴 노광 공정에서는, 노광시 사용되는 UV광이 도 1과 같이 감광막(100)을 통과하여 감광막(100)/BARC(102) 표면에서 반사되고, 나머지는 BARC(102)를 통과하여 기판(104)에 다다르게 된다.

이때의 기판(104)막은 빛을 반사시키지 않고 투과시키는 막질이므로 광이 기판(104)을 통과하여 그 아래에 있는 웨이퍼(도시 생략됨)에서 반사되어 출력된다.

이러한 기판(104)의 투명성 때문에 광학적 경로차(Optical Path Difference)가 발생되고, 이는 곧 도 2에 도시한 바와 같이, 기판 막질의 두께 변화에 따라 BARC의 반사율이 서로 상이하게 되는 결과를 낳게 된다. 즉, 기판(104) 두께에 무관하게 일정한 두께의 BARC(102) 두께 설정이 어려워지게 되는 것이다.

종래의 방법에서는 기판(104)의 두께 변화까지 고려하여 오버랩(overlap) 가능한 영역에서 BARC를 최적화하는 기법을 사용하였다. 이러한 기법은 BARC를 사용하지 않는 방법에 대해서는 우수한 패턴 성능을 구현할 수 있지만, 기판(104)의 두께 변화에 대한 반사율의 제어를 완전하게 수행하지는 못하는 문제가 있었다.

즉, 기존의 반사율 최적화 기술은 기판 막의 두께 편차에 의한 반사율의 변화까지는 모두 제어할 수가 없었다. 따라서, 미세 회로의 구현시 오차 요인으로 작용을 하게 되며, 공정 관리상의 단점이 될 뿐만 아니라, 최종적인 디바이스의 수율 까지도 영향을 미치게 된다는 문제가 제기되었다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 기판 위에 고 반사율 막질(High Reflectivity Film)을 증착하여 노광 공정시 감광막/BARC를 통과한 광이 고 반사막에서 모두 반사되도록 함으로써 기판 두께 변화나 광학적 경로 차에 의한 영향을 모두 제거할 수 있는 반도체 노광 공정에서의 막질 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 반도체 노광 공정에서의 막질 형성 방법으로서, 투명한 기판 상부에 광 반사율보다 기설정 값 이상 높은 광학적 파라미터 값을 갖으며 광의 투과를 차단하는 불투명 막질을 증착하되, 불투명 막질의 두께 변화는 상기 기판의 두께 변화에 대응하도록 하는 단계와, 불투명 막질 상부에 BARC를 증착하는 단계와, BARC 상부에 감광막 패턴을 도포하는 단계를 포함한다.

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.

설명에 앞서, 본 발명의 핵심 요지는, 투명한 기판 상부에 증착되는 불투명 한 고 반사율 막에 의해 투명 기판으로 투과되는 광 경로를 차단하여 투명 기판의 막질의 두께 변화가 발생할 경우에도 이에 전혀 영향을 받지 않도록 한다는 것으로, 이러한 기술 사상으로부터 본 발명의 목적으로 하는 바를 용이하게 달성할 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고 반사막을 사용한 BARC 막질 구조를 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 투명한 기판(304) 상부에 반사율이 매우 높은 불투명 막질(303)을 증착한다. 이때의 막질은 하부 막질(304)의 두께 변화를 그대로 따라가는 막질인 것을 특징으로 한다.

이러한 고 반사막(303) 상부에 패턴 공정 진행시 사용되는 BARC(302)와 감광막(300)을 증착한다.

이하에서는, 이러한 구조를 갖는 막질에서의 작용 및 상세 구성을 기술하기로 한다.

먼저, 노광 공정에 의해 UV 광이 조사되면, 이때 조사되는 UV 광은 감광막(300)과 BARC(302)를 투과하게 된다.

BARC(302)를 투과한 UV 광은 본 발명에 따른 고 반사막(303)의 특성에 의해 외부로 모두 반사된다. 이는 고 반사막(303)이, 전술한 바와 같이, 광원에 반사가 매우 높은 광학적인 파라미터 값을 갖기 때문이다.

기판(304)위로 조사되는 UV 광이 모두 상부의 고 반사막(303)에 의해 반사되기 때문에 UV 광은 기판을 전혀 통과할 수 없게 된다. 이로 인하여 종래에서와 같 은 투명한 막을 통과할 때 발생하는 광학적 경로차가 발생하지 않는다.

한편, 고 반사막(303)의 두께는 일정한 두께 이상에서는 거의 동일한 광학적 특성을 가지므로 일정 두께 이상에 맞게 BARC의 최적화가 가능해진다. 따라서, 이에 따른 반사율의 변화 요인도 거의 없어지게 된다.

본 발명에 의하면, 투명 기판 상부에 불투명한 고 반사 막질을 증착하여 기판까지 광이 진행되는 것을 방지하여 CD 제어상의 변화 요인을 완전히 제거할 수 있다. 반도체 칩 크기가 작아질수록 CD 제어는 디바이스의 특성 및 수율에 크게 영향을 주는 요소인 바, 칩 내의 균일한 CD 제어로 인해 디바이스의 수율이 향상되는 효과를 거둘 수 있다. 또한, 패턴 공정 진행 중 정해진 스펙 내의 CD 제어를 위한 리워크 및 작업 로드의 감소 등의 공정 관리상의 장점도 가질 수 있을 것이다.

이상, 본 발명을 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 후술하는 특허청구범위내에서 여러 가지 변형이 가능한 것은 물론이다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 반도체 노광 공정에서의 막질 형성 방법으로서,

   투명한 기판 상부에 광 반사율보다 기설정 값 이상 높은 광학적 파라미터 값을 갖으며 광의 투과를 차단하는 불투명 막질을 증착하되, 상기 불투명 막질의 두께 변화는 상기 기판의 두께 변화에 대응하도록 하는 단계와,

   상기 불투명 막질 상부에 BARC를 증착하는 단계와,

   상기 BARC 상부에 감광막 패턴을 도포하는 단계

   를 포함하는 반도체 노광 공정에서의 막질 형성 방법.

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