KR100594222B1 - 반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 방법 및 이에이용되는 분할 노광 방법 - Google Patents

반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 방법 및 이에이용되는 분할 노광 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 방법 및 이에 이용되는 분할 노광 방법을 개시한다. 본 발명의 일 관점은, 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼 상에 마스크를 도입한다. 마스크의 상측 또는 하측에 마스크의 구분되는 어느 하나의 영역을 가리는 제1블레이드를 도입한다. 마스크 및 제1블레이드를 정렬시켜 어느 하나의 영역에 대응되는 포토레지스트막의 영역을 제1노광한다. 제1블레이드를 마스크의 어느 하나의 영역과 구분되는 다른 영역을 가리는 제2블레이드로 교체한다. 마스크 및 제2블레이드를 정렬시켜 다른 영역에 대응되는 포토레지스트막의 영역을 제2노광한다. 여기서, 제1노광 단계는 제2노광 단계와 다른 노광 조건으로 수행된다.

Description

반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 방법 및 이에 이용되는 분할 노광 방법{Method of divided exposure and apparatus using the same for semiconductor device}
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 장치 제조에 사용되는 분할 노광 장치를 설명하기 위해서 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 마스크를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 마스크를 이용하여 형성하고자 하는 패턴들을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 4 내지 도 6은 노광 조건별 5 라인의 라인 및 스페이스 패턴에서의 포커스 마진(focus margin) 변화를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프들이다.
도 7 내지 도 9는 노광 조건별 3 라인의 라인 및 스페이스 패턴에서의 포커스 마진 변화를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프들이다.
도 10 내지 도 12는 노광 조건별 독립된 라인(isolated line)에서의 포커스 마진 변화를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프들이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 의한 선택적인 차광을 위한 블레이드(blade)들을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도들이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 실시예에 의한 블레이드들의 작용을 설명하기 위해서 마스크에 블레이드들이 정렬된 상태를 개략적으로 도시한 평면도들이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 의한 마스크와 블레이드들 간의 정렬을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
도 18 및 도 19는 노광 조건에 따른 공정 마진 변화를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프들이다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예에 의한 노광 방법에 의해서 구현되는 효과를 설명하기 위해서 도시된 일련의 사진들이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
100: 마스크, 101: 제1패턴 영역,
105: 제2패턴 영역, 210: 제1블레이드,
250: 제2블레이드, 300: 정렬키.
본 발명은 반도체 장치 제조에 관한 것으로, 특히, 포토레지스트막을 영역별로 구분하여 노광하는 분할 노광 방법 및 이에 이용되는 노광 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 디자인 룰(design rule)이 감소됨에 따라, 노광 시 패턴 분해능(pattern resolution)을 증대시키는 방법이 요구되고 있다. 레일레이(rayleigh) 수식에 따른 분해능은 K1 ×λ/NA, 여기서 K1은 상수이고, λ는 파장, NA는 개구수(Numerical Aperture)이다.
따라서, 분해능을 증가시키기 위해서는 파장을 보다 짧게 하거나 NA를 증대시키는 방법 또는 K1 변수를 줄이는 방법 등이 제시되고 있다. 예를 들어, PSM(Phase Shift Mask)를 이용하거나 사입사 조명(off axis illumination) 방법으로 조광하는 방법 등이 제시되고 있다. 이중 사입사 조명 방법이 분해능 증가 기술로 다수 적용되고 있다.
사입사 조명 방식은 특정 피치(pitch)의 패턴에서 회절된 광의 렌즈(lens) 투과 비율을 증대하여 공정 마진(process margin)을 증대시키는 효과를 얻는 방식이다. 반면에, 이러한 사입사 조명 방식은 특정 피치의 패턴에서는 역으로 공정 마진이 감소하는 부작용을 나타낼 수 있다. 이와 같은 부작용을 극복하기 위해서 광학적 근접 보정(optical proximity correction) 방법을 도입하고 있거나, 조명계 조건별로 분할된 여러 개의 마스크(mask)를 이용하여 노광하는 방법이 제시되고 있다.
광학적 근접 보정은 마스크를 제작할 때 추가의 공정이 더 필요로 하고 사입사 조명 방식을 위한 마스크 패턴의 변경이 필요하다. 또한, 광학적 근접 보정을 적용할 겨우, 경우에 따라서는 마스크 패턴을 위한 레이아웃(layout) 상의 면적 증대 및 마스크 제작 시 제작 시간의 증가되고, 미세 패턴(small pattern)의 추가 등에 따른 결함 검사(defect inspection) 등에 어려움이 수반될 수 있다.
또한, 여러 개의 마스크로 분리하여 노광을 수행할 경우, 요구되는 마스크의 개수가 늘어나게 되고 마스크와 마스크 간의 정렬(matching) 등에 어려움이 수반될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 동일 막질 내에서의 상대적으로 미세한 패턴과 상대적으로 큰 패턴 등과 같이 노광 조건을 달리할 필요가 있는 막질을 형성할 때, 공정 마진을 확보할 수 있는 분할 노광 방법 및 이에 이용되는 분할 노광 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼 상에 마스크를 도입한다. 상기 마스크의 상측 또는 하측에 상기 마스크의 구분되는 어느 하나의 영역을 가리는 제1블레이드를 도입한다. 상기 마스크 및 제1블레이드를 정렬시켜 상기 어느 하나의 영역에 대응되는 상기 포토레지스트막의 영역을 제1노광한다. 상기 제1블레이드를 상기 마스크의 어느 하나의 영역과 구분되는 다른 영역을 가리는 제2블레이드로 교체한다. 상기 마스크 및 제2블레이드를 정렬시켜 상기 다른 영역에 대응되는 상기 포토레지스트막의 영역을 제2노광한다.
여기서, 상기 제1노광 단계는 상기 제2노광 단계와 다른 노광 조건으로 수행된다. 또한, 상기 제1블레이드는 상기 마스크의 상대적으로 큰 크기의 패턴 영역을 선택적으로 차단하고 상기 마스크의 상대적으로 미세한 크기의 패턴 영역을 선택적으로 열고, 상기 제2블레이드는 상기 마스크의 상대적으로 미세한 크기의 패턴 영역을 선택적으로 차단하고 상기 마스크의 상대적으로 큰 크기의 패턴 영역을 선택 적으로 연다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점은, 광원과, 조명계와, 광학계와, 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼와, 상기 광학계와 상기 조명계 사이의 광의 경로에 도입되는 마스크, 및 다수의 블레이드들을 포함하는 분할 노광 장치를 제공한다.
여기서, 상기 블레이드들은 상기 마스크의 상측 또는 하측에 도입되고, 상기 마스크의 구분되는 영역들을 순차적으로 가려 상기 마스크에 입사되는 또는 상기 마스크를 투과된 광을 상기 마스크의 구분되는 영역들에 따라 선택적으로 차단한다. 상기 블레이드들은 상호 순차적으로 교체되어 상기 차단이 순차적으로 수행된다.
또한, 상기 다수의 블레이드들은, 상기 마스크의 상대적으로 큰 크기의 패턴 영역을 선택적으로 차단하고 상기 마스크의 상대적으로 미세한 크기의 패턴 영역을 선택적으로 여는 제1블레이드, 및 상기 마스크의 상대적으로 미세한 크기의 패턴 영역을 선택적으로 차단하고 상기 마스크의 상대적으로 큰 크기의 패턴 영역을 선택적으로 여는 제2블레이드를 포함한다. 더하여, 상기 블레이드들의 교체에 따라 상기 조명계 또는 광학계의 설정 조건이 교체된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 동일 막질 내에서의 미세 패턴 및 큰 크기의 패턴의 마진을 동시에 확보할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 또한, 어떤 막이 다른 막 또는 기판의 "상"에 있다라고 기재되는 경우에, 상기 어떤 막은 상기 다른 막 또는 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는, 그 사이에 제3의 막이 개재되어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 장치 제조에 사용되는 분할 노광 장치를 설명하기 위해서 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 노광 장치는 광원(exposure source:1100)과 조명계(1200)를 포함한다. 광원(1100)으로는 램프(lamp) 또는 레이저(laser)가 이용될 수 있으며, 조명계(illumination optics:1200)는 사입사 조명 등이 이루어지며 여러 가지 어퍼처(aperture)의 도입을 포함한다.
또한, 노광 장치는 마스크(100) 등의 핸들링(handling) 등이 이루어지는 레티클 스테이지(reticle stage:1300)를 구비하고, 광학계(optics:1400) 및 웨이퍼 스테이지(wafer stage:1500)를 구비한다. 웨이퍼 스테이지(1500)는 척(chuck:1510)을 구비하며, 포토레지스트막(1550)이 도포된 웨이퍼(1530)는 척(1510)에 올려진다.
상술한 바와 같이 알려진 바와 같은 반도체 장치 제조에 사용되는 노광 장치에, 마스크(100) 상 또는 하측에 마스크(100)의 일부 영역을 선택적으로 가려주거 나 노출시켜주는 블레이드들(blades:210, 250)이 도입된다. 블레이드들(210, 250)은 마스크(100)의 일정 영역만으로 광이 통과하도록 하거나, 마스크(100)의 일정 영역만을 통과한 광만을 선택적으로 웨이퍼(1530) 상에 도달하도록 해 주는 역할을 한다.
이러한 블레이드들(210, 250)은 레티클 스테이지(1300)에서 마스크(100)의 상측 또는 하측에 상호 스위칭(switching)하여 마스크(100)에 정렬된다. 따라서, 블레이드들(210, 250)들의 스위칭을 위해서 레티클 스테이지(1300)에는 별도의 로봇(robot:도시되지 않음) 등이 도입될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서 제시되는 블레이드들(210, 250)과 마스크(100)들을 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 마스크(100)를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 마스크(100)를 이용하여 형성하고자 하는 패턴들을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2를 참조하면, 마스크(100)는 여러 가지 크기의 패턴들을 웨이퍼(도 1의 1530)의 포토레지스트막(1550) 상에 전상하기 위해 준비된다. 이러한 마스크(100) 상에는 패턴들을 전사하기 위해서 크롬 등으로 이루어지는 차광막 등이 구비된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 형성될 패턴들(150)은 필요에 따라 상대적으로 큰 패턴 부분(155)과 상대적으로 작은 크기의 미세 패턴(151) 들로 구분될 수 있다. 이에 따라, 상대적으로 큰 패턴 부분(155)들에 해당되는 영역인 제2패턴 영역(105)과 상대적으로 작은 패턴들인 미세 패턴 부분(151)들에 해당되는 영역인 제1패턴 영역(101)으로 전체 마스크(100)를 구분할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 라인 및 스페이스 패턴들이 형성되는 부분은 상기한 미세 패턴 부분(151), 즉, 제2패턴 영역(105)에 해당되고, 이러한 라인 패턴에서 연장되는 큰 크기의 패턴 부분은 큰 패턴 부분(155), 즉, 제1패턴 영역(101)에 해당될 수 있다.
따라서, 도 2에 제시된 바와 같은 마스크(100) 상에 상기한 바와 같이 제1패턴 영역(101)과 제2패턴 영역(105)을 구분지울 수 있다. 여기서 제1패턴 영역(101)은 미세 패턴들이 군집하거나 패턴 밀도가 상대적으로 높은 영역일 수 있고, 제2패턴 영역(105)은 상대적으로 큰 패턴들이 위치하는 영역으로 이해될 수 있다.
이러한 제1패턴 영역(101)과 제2패턴 영역(105)으로 구분될 수 있는 것은, 일반적인 반도체 장치에서 기억 소자의 밀도를 높이기 위해서 미세한 크기의 피치를 가지는 패턴을 형성하는 것이 요구되고, 이와 함께, 정장된 데이터(data)를 처리하기 위한 회로(circuit) 부분에서는 안정성을 위해서 상대적으로 큰 크기의 패턴을 형성하는 것이 요구되기 때문이다.
이와 같이 큰 크기의 패턴과 미세 크기의 패턴들이 동시에 형성되는 것이 요구된다는 점은 사진 식각 공정의 관점에서 고려하면 회절된 광의 각도가 다르게 된다는 것을 시사한다. 특히, 극단적으로 작은 패턴을 형성하기 위해서는 회절광의 투과 부분만을 선택적으로 사용하는 조명계 조건이 사진 식각 공정에서 요구된다는 점을 시사한다. 이러한 경우, 목표로 삼은 패턴에서의 마진은 증대되지만, 목표 이외의 패턴에서의 마진은 급격히 감소하게 된다.
이를 방지하기 위해서 종래의 경우 동일한 막질을 패터닝하기 위한 단일 마 스크를 여러 장의 마스크들로 분리하여 다수의 노광 공정을 수행하거나, 또는 광학적인 관점에서 동일한 밀도로 유도하기 위해서 광학적 근접 보정 방법이 이용되어 왔으나, 상술한 바와 같은 제약 또는 단점이 수반된다고 알려져 있다.
상기한 바와 같이 패턴들의 크기 또는 밀도 등에 의해서 공정 마진, 예컨대, 포커스 마진이 변화된다는 것은 다음의 도 4 내지 도 12에 도시된 바와 같은 그래프들에 의해서 입증된다.
도 4 내지 도 6은 노광 조건별 5 라인의 라인 및 스페이스 패턴에서의 포커스 마진(focus margin) 변화를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프들이다.
구체적으로, 라인 및 스페이스 형태의 패턴들에서 포커스 마진 변화를 측정하였다. 이때, 5라인이 밀집된 형태를 채용했다. 이때, 각각의 노광 조건을 달리하였으며, 라인의 폭 및 디포커스(defocus)를 달리 설정하여, 결과로 형성되는 에리얼 상(aerial image)의 라인 폭을 측정하였다. 이러한 결과는 실사(simulation)에 의해서 이루어졌다.
도 4 내지 도 6 각각은 각각 다른 노광 조건을 채용하였으며, 0.7NA의 조명계 조건을 공통적으로 채용하였다. 즉, 도 4의 경우 NA 0.7/ 애뉼라(annular) 0.7 - 0.85의 노광 조건으로 수행한 결과를 도시한 그래프이고, 도 5는 NA 0.7/ 컨벤션널(conventional) 0.85의 노광 조건으로 수행한 결과를 도시한 그래프이고, 도 6은 NA 0.7/ 쿼드루폴(quadrupole) 0.7/0.15의 노광 조건으로 수행한 결과를 도시한 그래프이다. 이때, 각각의 그래프들에서 점선은 이상적인 상태를 나타낸다.
도 7 내지 도 9는 노광 조건별 3 라인의 라인 및 스페이스 패턴에서의 포커 스 마진 변화를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프들이다.
구체적으로, 3라인이 밀집된 형태의 라인 및 스페이스 패턴들에서 포커스 마진 변화를 측정하였다. 이때, 각각의 노광 조건을 달리하였으며, 라인의 폭 및 디포커스를 달리 설정하여, 결과로 형성되는 에리얼 상의 라인 폭을 측정하였다.
도 10 내지 도 12는 노광 조건별 독립된 라인에서의 포커스 마진 변화를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프들이다.
구체적으로, 독립된 단일 라인 패턴에서 포커스 마진 변화를 측정하였다. 이때, 각각의 노광 조건을 달리하였으며, 라인의 폭 및 디포커스를 달리 설정하여, 결과로 형성되는 에리얼 상의 라인 폭을 측정하였다. 도 10의 경우 NA 0.7/ 애뉼라 0.7 - 0.85의 노광 조건으로 수행한 결과를 도시한 그래프이고, 도 11은 NA 0.7/ 컨벤션널 0.85의 노광 조건으로 수행한 결과를 도시한 그래프이고, 도 12는 NA 0.7/ 쿼드루폴 0.7/0.15의 노광 조건으로 수행한 결과를 도시한 그래프이다. 이때, 각각의 그래프들에서 점선은 이상적인 상태를 나타낸다.
상술한 바와 같은 그래프들에 나타난 결과를 살펴보면, 라인들이 가장 밀집된 형태인 5 라인의 경우인 도 4 내지 도 6의 그래프에 도시된 결과들은 대부분의 경우에서 포커스 마진이 가장 높은 결과를 의미한다. 3 라인의 경우, 즉, 도 7 내지 도 9의 결과를 살펴보면, 애뉼라 조건에서 바이어스(bias: 이상적인 경우를 의미하는 점선에서 벗어나는 정도) 및 포커스 마진이 양호하게 나타난다. 독립된 라인의 경우인 도 10 내지 도 12의 결과를 살펴보면, 컨벤션널 조건에서 양호한 결과를 나타낸다.
이러한 도 4 내지 도 12에 나타난 결과는 특정 패턴별 공정 마진이 노광 조건별로 다르게 나타난다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 이러한 결과를 바탕으로, 동일 마스크(도 2의 100) 내의 패턴들을 그 크기 또는 밀집 정도 등으로 영역별, 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 제1패턴 영역(101) 및 제2패턴 영역(105) 등과 같은 영역별로 구분하여 각각 노광하는 바를 제시한다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 실시예에 의한 선택적인 차광을 위한 블레이드(blade:210, 250)들을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 평면도들이고, 도 15 및 도 16은 본 발명의 실시예에 의한 블레이드들(210, 250)의 작용을 설명하기 위해서 마스크에 블레이드들이 정렬된 상태를 개략적으로 도시한 평면도들이다.
구체적으로, 상술한 바와 같이 마스크(도 2의 100) 내의 패턴들을 영역별로 구분하여 노광하기 위해서, 예를 들어, 제1패턴 영역(101) 및 제2패턴 영역(105)을 구분하여 노광을 실시하기 위해서, 마스크(100)의 상측 또는 하측에 블레이드(210, 250)를 도입하는 바를 본 발명의 실시예에서는 제시한다.
블레이드(210, 250)들은 하나의 마스크(100)에 대해서 필요에 따라 다수 준비될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 두 개의 블레이드들(210, 250)을 도입하는 경우에 대해서 설명한다.
각각의 블레이드들(210, 250)은 마스크(100)의 특정 영역을 통과하는 광을 투과하고 다른 영역을 통과하는 광은 차단하는 역할을 한다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 제1패턴 영역(101)에 해당되는 부분을 노출하도록 도 13에 묘사된 바와 제1블레이드(210)를 준비한다. 예를 들어, 마스크(100)와 같이 석영 기판 상 에 제1패턴 영역(101)을 노출하도록 제1패턴 영역(105) 등을 선택적으로 차광하는 크롬(Cr)막의 제1차광막(215)을 형성하여 제1블레이드(210)로 이용할 수 있다.
이와 같은 제1블레이드(210)를 마스크(100)와 겹쳐지도록 도 1에 제시된 바와 같은 노광 장치의 레티클 스테이지(1300)에 제1블레이드(210)를 도입한다. 제1블레이드(210)와 마스크(100)가 겹쳐지게 됨에 따라 도 15에 묘사된 바와 같이 평면상에서 제1패턴 영역(101) 만이 제1블레이드(210)에 의해서 노출되며, 제1패턴 영역(101)을 통과하는 광만이 선택적으로 제1블레이드(210)를 투과하게 된다.
즉, 노광 장치에서 조광되어 마스크(100)를 통과함으로써, 광학계(1400)에 도달하는 광은, 마스크(100)의 제1패턴 영역(101)에 해당되는 영역을 투과한 광으로 한정된다. 따라서, 웨이퍼(1530) 상의 포토레지스트막(1550)은 제1패턴 영역(101)에 해당되는 영역만이 선택적으로 노광되게 된다. 이때, 조명계(1200)나 광학계(1400)의 조건은 상기한 제1패턴 영역(101)에 해당되는 패턴들에 적절한 조건으로 설정될 수 있다.
이와 같이 제1블레이드(210)를 이용하여 마스크(100)의 제1패턴 영역(101) 부분만을 선택적으로 노광한 후, 제2블레이드(250)와 제1블레이드(210)를 교체한다. 이러한 교체는 레티클 스테이지(1300)에 도입되는 별도의 로봇으로 이루어질 수 있다.
제2블레이드(250)는 도 14에 묘사된 바와 같이 상술한 바와 같이 제1블레이드(210)에 의해서 차광된 부분을 선택적으로 노출하도록 제2차광막(255)이 형성된다. 즉, 제2블레이드(250)는, 마스크(100)의 제2패턴 영역(105)을 노출하도록 형성 된 제2차광막(255)을 구비한다.
제2블레이드(250)를 마스크(100)와 겹쳐지도록 도 1에 제시된 바와 같은 노광 장치의 레티클 스테이지(1300)에 제2블레이드(250)를 도입한다. 제2블레이드(250)와 마스크(100)가 겹쳐지게 됨에 따라 도 16에 묘사된 바와 같이 평면상에서 제2패턴 영역(105) 만이 제2블레이드(250)에 의해서 노출되며, 제2패턴 영역(105)을 통과하는 광만이 선택적으로 제2블레이드(250)를 투과하게 된다.
웨이퍼(1530) 상의 포토레지스트막(1550)은 제2패턴 영역(105)에 해당되는 영역만이 선택적으로 노광되게 된다. 이때, 조명계(1200)나 광학계(1400)의 조건은 상기한 제2패턴 영역(105)에 해당되는 패턴들에 적절한 조건으로 상기한 제1패턴 영역(101)을 노광할 때의 조건과 달리 설정될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 제시하는 바와 같은 마스크와 블레이드간의 정렬은 도 17에서와 같이 정렬키(align key)를 이용함으로써 이루어질 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 의한 마스크(100)와 블레이드들(210, 250) 간의 정렬을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.
구체적으로, 마스크(100)는 석영 기판(110)과 차광 패턴(130) 등으로 이루어질 수 있으며, 블레이드들(210, 250)은 마스크(100)의 차광 패턴(130)이 형성된 면 상에 도입될 수 있다. 이때, 마스크(100) 및 블레이드(210 또는 250)를 동시에 웨이퍼(1530') 상에 형성된 정렬키(300)에 레이저 등을 이용하여 정렬시킬 수 있다. 이에 따라, 마스크(100)와 블레이드들(210, 250)의 경계 영역의 정밀도를 높일 수 있다.
한편, 다음의 도 18 및 도 19에 묘사된 바와 같이 패턴들의 크기 등에 따라 다른 노광 조건을 각각 이용하는 것이 바람직하다.
도 18 및 도 19는 노광 조건에 따른 공정 마진 변화를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 그래프들이다.
구체적으로, 도 18 및 도 19는 110㎚의 라인 및 스페이스 패턴에서의 노광 조건에 따른 포커스 마진을 나타낸다. 도 18은 NA 0.7 다이폴(dipole) 노광 조건에서의 패턴 피치별 포커스 마진을 나타내는 그래프이고, 도 19는 NA 0.6 애뉼라 노광 조건에서의 패턴 피치별 포커스 마진을 나타내는 그래프이다. 다이폴을 이용한 도 18의 경우, 미세한 패턴에서 양호한 포커스 마진을 나타낸다. 반면에 애뉼라를 이용한 도 19의 경우, 큰 패턴에서 양호한 포커스 마진을 나타낸다.
따라서, 도 13 내지 도 16을 참조하여 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 노광 방법을 상기한 도 18 및 도 19의 결과를 이용하여 하나의 마스크 내의 패턴 영역들을 구분하여 노광을 수행할 수 있다. 상세하게 설명하면, 도 13 및 도 15를 참조하여 설명한 바와 같이 제1패턴 영역(101) 만을 선택적으로 노광할 때, 제1패턴 영역(101)의 패턴들이 미세한 패턴들일 경우, 도 18을 참조하여 설명한 바와 같이 다이폴의 노광 조건을 이용하여 노광을 수행할 수 있다.
이후에, 도 14 및 도 16을 참조하여 설명한 바와 같이 제2패턴 영역(105)을 선택적으로 노광할 때, 제2패턴 영역(105)들이 상대적으로 큰 패턴일 경우, 도 19를 참조하여 설명한 바와 같이 애뉼라의 노광 조건을 이용하여 노광할 수 있다. 즉, 하나의 마스크(100)와 다수의 블레이들(210, 250)을 이용하여, 블레이들(210, 250)을 교환하며 블레이드들(210, 250)에 의해 선택되는 패턴 영역들을 순차적으로 노광할 수 있다. 이때, 각각의 영역들에 최적한 노광 조건을 채용할 수 있으며, 이때, 다른 영역들은 블레이들(210, 250)에 의해서 차광되어 있으므로 노광되지 않는다.
도 20 및 도 21은 본 발명의 실시예에 의한 노광 방법에 의해서 구현되는 효과를 설명하기 위해서 도시된 사진들이다.
구체적으로, 상술한 바와 같이 블레이드들(210, 250)에 의해서 패턴 영역별로 구분하여 노광하는 본 발명의 실시예에 의한 효과를 설명하기 위해서, 하나의 마스크에 다이폴 노광 조건을 이용하여 노광한 경우에 형성되는 패턴들의 평면 형태를 나타내는 일련의 사진들을 도 20에 묘사한다. 이러한 경우 굵은 실선의 원(A)으로 묘사되는 부분에서와 같이 큰 패턴 영역에서 브릿지(bridge)가 다수 발생함을 알 수 있다. 도 20에 도시된 사진들에 의하면 단지 굵은 실선으로 표시한 사진(B)의 경우, 즉, 포커스 오프셋(offset)이 -0.2㎛인 경우에서만 양호한 결과를 얻을 수 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따라, 하나의 마스크(100)에 2개의 블레이드들(210, 250)을 사용하여 영역별로 구분하여 노광을 수행한 경우 보다 양호한 결과를 얻을 수 있다. 도 21은 본 발명의 실시예에 의한 노광 방법을 이용한 것으로, 다이폴과 애뉼라의 두 가지 노광 조건을 차례로 이용하여 단일 포토레지스트막을 노광한 결과를 나타내는 일련의 사진들이다.
보다 상세하게 설명하면, 미세 패턴들의 영역을 여는 제1블레이드와 큰 크기 의 패턴들의 영역을 여는 제2블레이드를 순차적으로 교체하며 영역별로 노광을 두 번 실시하고, 그 결과를 도 21에 나타낸다. 이때, 마스크는 하나의 마스크를 이용하였다. 마스크에 제1블레이드를 정렬시킬 경우에는 다이폴의 노광 조건을 이용하였고, 마스크에 제2블레이드를 정렬시킬 경우에는 애뉼라의 노광 조건을 이용하였다.
도 21에 묘사된 일련의 사진들에 의하면, 도 20에서와는 달리 큰 패턴 영역에서 브릿지의 발생을 찾을 수 없다. 또한, 굵은 실선으로 표시한 사진들(C)과 같이 양호한 노광 결과를 다수 얻을 수 있다. 즉, 포커스 오프셋이 -0.4㎛에서 0.2㎛까지의 영역에서 양호한 노광 결과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
상술한 본 발명에 따르면, 본 발명의 실시예에 따르면, 동일 막질 내에서의 미세 패턴 및 큰 크기의 패턴의 마진을 동시에 확보할 수 있다.

Claims (7)

  1. 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼 상에 마스크를 도입하는 단계;
    상기 마스크의 상측 또는 하측에 상기 마스크의 구분되는 어느 하나의 영역을 가리는 제1블레이드를 도입하는 단계;
    상기 마스크 및 제1블레이드를 정렬시켜 상기 어느 하나의 영역에 대응되는 상기 포토레지스트막의 영역을 제1노광하는 단계;
    상기 제1블레이드를 상기 마스크의 어느 하나의 영역과 구분되는 다른 영역을 가리는 제2블레이드로 교체하는 단계; 및
    상기 마스크 및 제2블레이드를 정렬시켜 상기 다른 영역에 대응되는 상기 포토레지스트막의 영역을 제2노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1노광 단계는 상기 제2노광 단계와 다른 노광 조건으로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1블레이드는
    상기 마스크의 상대적으로 큰 크기의 패턴 영역을 선택적으로 차단하고 상기 마스크의 상대적으로 미세한 크기의 패턴 영역을 선택적으로 열고,
    상기 제2블레이드는
    상기 마스크의 상대적으로 미세한 크기의 패턴 영역을 선택적으로 차단하고 상기 마스크의 상대적으로 큰 크기의 패턴 영역을 선택적으로 여는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 방법.
  4. 광원;
    조명계;
    광학계;
    포토레지스트막이 도포된 웨이퍼;
    상기 광학계와 상기 조명계 사이의 광의 경로에 도입되는 마스크; 및
    상기 마스크의 상측 또는 하측에 도입되어,
    상기 마스크의 구분되는 영역들을 순차적으로 가려 상기 마스크에 입사되는 또는 상기 마스크를 투과된 광을 상기 마스크의 구분되는 영역들에 따라 선택적으로 차단하며,
    상호 순차적으로 교체되어 상기 차단이 순차적으로 수행되는 다수의 블레이드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다수의 블레이드들은
    상기 마스크의 상대적으로 큰 크기의 패턴 영역을 선택적으로 차단하고 상기 마스크의 상대적으로 미세한 크기의 패턴 영역을 선택적으로 여는 제1블레이드; 및
    상기 마스크의 상대적으로 미세한 크기의 패턴 영역을 선택적으로 차단하고 상기 마스크의 상대적으로 큰 크기의 패턴 영역을 선택적으로 여는 제2블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 블레이드들의 교체에 따라 상기 조명계 또는 광학계의 설정 조건이 교체되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 블레이드는
    투명한 기판; 및
    상기 석영 기판 상에 상기 광의 선택적 차단을 위한 차광막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조에 이용되는 분할 노광 장치.
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