KR100615439B1 - 스텝퍼 방식 노광용 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 스텝퍼 방식의 노광장치를 이용하여 기판 상에 패터닝하는 경우 중첩영역의 패턴이 비중첩 영역에서의 패턴과 달리 형성되는 패턴왜곡을 방지할 수 있는 마스크 및 이를 이용한 패터닝 방법에 대한 것이다.

종래의 스텝퍼 방식의 노광장치에 의한 마스크 또는 레티클은 중첩영역과 비중첩영역에서 모두 동일한 폭을 갖는 차단패턴 또는 투과패턴을 형성함으로써 기판상의 포토레지스트를 상기 동일한 폭을 갖는 마스크를 이용하여 노광하고 현상하게 되면 기판상의 중첩 노광된 영역에 있어서는 패턴 왜곡현상이 발생하여 비중첩 영역에서의 패턴폭과 달리 형성되고 있다. 이는 액정표시장치에 있어 점점 배선폭이 얇아지고 있기에 추후에는 상기 부분에서 배선저항이 높아져 신호지연 등의 문제를 발생시키게 될 것이다.

본 발명은 스텝퍼 방식의 노광장치에 이용되는 마스크에 있어 중첩되는 영역과 비중첩영역의 차단영역 또는 투과영역의 폭을 달리 형성한 마스크 및 이를 이용한 패터닝 방법을 제공함으로써 기판상에 중첩노광된 영역과 비중첩 노광된 영역에 일정한 폭을 갖는 패턴을 형성하는 것이다.

스텝퍼 방식 노광, 마스크, 중첩노광

Description

스텝퍼 방식 노광용 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{Mask for stepper type exposure equipment and method for patterning the same}

도 1은 스텝퍼(stepper) 방식에 의한 노광을 개략적으로 도시한 도면.

도 2는 종래의 마스크를 이용한 스텝퍼 방식의 노광 후의 상태를 도시한 기판의 평면도.

도 3은 노광 시 차단영역에 측면 노광이 발생하는 것을 도시한 단면도.

도 4는 노광 시 도 2에 도시한 배선 패턴을 형성시키기 위한 종래의 마스크 평면도.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마스크의 평면도.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 마스크를 이용하여 노광한 기판의 평면도 일부를 도시한 도면.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 대한 변형예 마스크의 평면도.

도 8a는 상기 도 7의 변형예를 마스크를 이용하여 노광한 기판의 평면도.

도 8b는 차단영역의 폭이 조절되지 않고 중첩영역과 비중첩영역 모두 동일한 폭의 차단영역을 갖는 종래의 마스크를 이용하여 노광한 기판의 평면도

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 마스크 일부를 도시한 평면도.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 마스크와 비교하기 위한 종래의 마스크의 평면도.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예의 변형예에 의한 마스크의 평면도.

도 12는 도 11에 도시한 마스크를 이용하여 노광한 기판의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 마스크

210a : 비중첩영역의 세로방향의 배선형태의 차단영역

210b : 중첩영역의 세로방향의 배선형태의 차단영역

220a : 비중첩영역의 가로방향의 배선형태의 차단영역

220b : 중첩영역의 가로방향의 배선형태의 차단영역

230 : 투과영역

L : 비중첩영역의 가로방향 차단영역의 폭

L + 2△L :비중첩영역의 가로방향 차단영역의 폭

W : 비중첩영역의 세로방향 차단영역의 폭

W + 2△W : 중첩영역의 세로방향 차단영역의 폭

본 발명은 액정표시장치 기판의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 액정표시장치를 분할 노광하는 스텝퍼 방식의 노광장치를 이용한 노광방법에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치 및 반도체의 제조 공정 중 하나인 포토리소그래피(photolithography) 공정에 있어서, 마스크(mask) 또는 레티클(reticle)에 형성된 회로 패턴를 포토레지스트(photo resist)가 도포된 투명한 기판 또는 웨이퍼 위에 전사하는 다양한 노광 장치가 사용되고 있다. 특히 액정표시장치에 사용되는 노광 장치는 크게 스텝퍼(stepper) 방식과 얼라이너(aligner) 방식으로 나뉜다.

상기 얼라이너 방식은 액정표시장치 기판과 노광 영역이 1:1로 대응되는 방식인데, 대형 기판에는 사이즈 대응이 용이하지 않기에 적용하기 어려운 점이 있다.

반면, 스텝퍼(stepper) 방식은 마스크 크기보다 액정표시장치 기판의 액티브 영역이 큰 경우에 이 액티브 영역을 둘 이상의 영역으로 분리하여 여러 번에 걸쳐 노광하는 방식이다.

최근에 액정표시장치의 기판의 대형화로 넓은 면적에 동일한 패턴을 형성하기에 유리한 인해 스텝퍼(stepper) 방식이 주로 이용되고 있다.

상기 스텝퍼(stepper) 방식에 의한 노광 방법에 대해 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명한다.

도 1은 스텝퍼(stepper) 방식에 의한 노광을 개략적으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 스텝퍼(stepper) 방식에 의한 노광은 기판(15)보다 작은 일정한 패턴이 형성된 마스크(20a, 20b) 또는 레티클을 이용하여 상기 기판이 장착된 스테이지(10)을 움직이거나 또는 상기 마스크(20a, 20b))를 움직이며, 동일 기판(15) 내에 여려 샷(shot)의 노광을 주어 패턴을 형성시킨다. 도면에는 2회의 노광 샷(shot)에 의해 노광을 완성하는 것을 보이고 있으나, 최근 기판(15)이 점점 대형화되고 있으며, 이에 대응하기 위해서는 더욱 여러 번의 노광 샷 진행이 요구되고 있으며, 이 경우 통상적으로"ㄹ"자 형태로 기판 상부에 일정간격 이격하여 위치한 마스크(또는 레티클)를 그 내부적으로 바꿔가며, 노광 위치를 이동시키며 노광함으로써 패턴을 형성시킬 수 있다. 이때, 상기 첫 번째 노광샷에 이용된 마스크(20a)와 두 번째 노광 샷에 이용된 마스크(20b)는 반드시 동일한 마스크를 이용하는 것이 아니라, 스텝퍼 방식의 노광장치 내에서 자동적으로 기판 상에 형성할 패턴에 따라 마스크를 바꿔가며 노광하게 된다.

이때, 상기 스텝퍼 방식의 노광에 있어 각 샷의 경계부분에 미스얼라인(misalign)으로 인한 라인 단선을 방지하기 위해 적당한 간격의 노광 오버랩(overlap)영역(OEA)을 형성하고 있다.

이때, 상기 오버랩 영역(OEA)에 존재하는 포토레지스트는 두 번의 노광으로 인해 다른 영역의 포토레지스트보다 두 배의 노광 에너지를 받게 된다. 그 결과로 도 2에 도시한 바와 같이, 첫 번째 노광 샷에 의한 제 1 노광영역(A1)과 두 번째 노광샷에 의한 제 2 노광영역(A2) 사이에 상기 첫 번째 및 두 번째 노광 샷 모두에 노출된 오버랩 영역(OEA)에 있어서는 상기 기판(25) 상에 형성된 포토레지스트를 노광 후 현상하게 되면, 두 번의 노광에 노출되어 그 패턴(30b)의 폭이 상기 중첩되지 않는 상기 제 1, 2 노광영역(A1, A2)에 형성된 패턴(30a)의 폭보다 얇은 폭을 가지며 형성된다. 이는 노광장치에 있어 광원으로 사용되는 자외선(Ultra Violet, 이하 UV로 칭함)이 상기 기판(25) 상에 형성된 포토레지스트층으로 입사될 때, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 UV광의 입사각과 마스크(21)에서의 회절과, 포토레지스트층(28) 하부에 위치한 금속층(26) 등에 의한 반사로 인해 측면 노광이 발생하기 때문이다. 노광이 한번만 이루어진 영역은 측면 노광 에너지가 포토레지스트층(28)과 반응하기에는 충분치 않기 때문에 선폭의 변화가 없지만, 두 차례에 걸쳐 노광이 이루어진 노광 오버랩영역에 있어서는 측면 노광에 의해 상기 포토레지스트층(28)과 반응하기에 충분한 에너지가 입사되어 선폭의 감소를 유발시킨다.

도 4는 노광 시 도 2에 도시한 배선 패턴을 형성시키기 위한 종래의 마스크 평면도이다.

도시한 바와 같이, 기판(미도시) 상에 소정의 패턴 형성을 위한 노광 마스크(50)는 UV광이 기판(미도시) 상의 포토레지스층(미도시)에 조사되는 것을 차단시키는 차단영역(60a, 60b)과 상기 기판(미도시) 상의 포토레지스트층(미도시)에 상기 UV광이 조사되는 투과영역(65)으로 이루어진다. 이때, 상기 차단영역(60a, 60b)과 투과영역(65)은 기판(미도시) 상에 형성된 포토레지스트층(미도시)의 특성에 따라 제시한 도면과 반대로 형성될 수 있다.

포토레지스트는 그 특성에 따라, 빛(UV광)이 조사되면 상기 조사된 빛과 반 응하여 현상 시 제거되지 않고 남게 되는 네가티브 타입(Negative Type)과 반대로 빛이 조사되면, 상기 조사된 빛과 반응하여 현상 시 제거되는 특성의 포지티브 타입(Positive Type)으로 나뉜다.

상기 도 4 에서는 도 2에서와 같이, 포지티브 타입(Positive Type)의 포토레지스트를 도포하여 노광후 현상 시 패터닝되어 남아있어할 부분에 대응되는 마스크 영역을 차단영역(60a, 60b)으로 형성한 것을 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 노광시 중첩되는 영역(OLA)과 비중첩 영역(NOLA)에 있어 모두 동일한 폭(L)을 갖는 차단영역(60a, 60b)이 형성되어 있으며, 상기 차단영역(60a, 60b) 이외의 영역은 투과영역(65)으로 형성되어 있다.

스텝퍼 방식에 의해 전술한 마스크(50)를 이용하여 여러 번의 샷으로써 노광 시 상기 노광 샷이 오버랩되는 영역(도 2의 OLA)에 있어서는 측면 노광 에너지가 증가함으로써, 포토레지스트와 반응이 가능한 충분한 에너지를 갖는 반사된 UV광이 상기 중첩 영역(도 2의 OLA)도달함으로써 마스크상의 동일한 폭을 갖는 차단영역패턴(60a, 60b)대로의 동일한 선폭을 갖는 배선이 형성되지 못하고, 중첩 영역(도 2의 OLA)에 있어 그 선폭이 좁아진 배선 패턴(도 2의 30b)이 형성됨을 알 수 있다. 즉, 노광 시 중첩 영역(도 2의 OLA)에서의 패턴(30a, 30b)의 왜곡 현상이 초래됨을 알 수 있다.

전술한 바와 같은, 노광시 샷의 중첩 영역에서의 패턴 왜곡 즉, 배선 폭의 감소는 기판 내에 배선저항을 높여 신호 지연의 문제 등을 발생시키게 된다. 더욱이 최근들어 더욱더 고정세화 및 고해상도의 액정표시장치가 요구되고 있으며, 이 를 반영하여 더욱더 얇은 선폭의 배선을 형성하고 있는 추세이므로 전술한 문제는 액정표시장치의 제조에 큰 이슈가 되고 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 노광 시 기판상의 오버랩 영역에서의 패턴 왜곡을 방지할 수 있는 노광 마스크를 제공하며 및 상기 노광 마스크를 이용한 노광방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 마스크는 빛의 투과를 차단하는 차단패턴과 상기 차단패턴 이외의 영역은 빛을 투과시키는 투과부로 구성되며, 그 전면이 중첩영역과 비중첩영역으로 정의되는 마스크에 있어서, 상기 중첩영역에 형성되는 차단패턴이 상기 비중첩 영역에 형성된 차단패턴의 폭보다 일정간격의 폭만큼 더 넓게 형성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 중첩영역의 늘어난 차단패턴의 일정간격의 폭은 노광할 기판 상에 형성된 포토레지스트의 감광특성과, 노광장치의 노광 에너지 밀도 및 노광시간을 반영하여 결정되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 또 다른 마스크는 빛을 투과시키는 투과패턴과 상기 투과패턴 이외의 영역은 빛을 차단하는 차단부로 구성되며, 그 전면이 중첩영역과 비중첩 영역으로 정의되는 마스크에 있어서, 상기 중첩영역에 형성되는 투과패턴이 상기 비중첩 영역에 형성된 투과패턴의 폭보다 일정간격의 폭만큼 더 좁게 형성된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 중첩영역의 줄어든 투과패턴의 일정간격의 폭은 노광할 기판 상에 형성된 포토레지스트의 감광특성과, 노광장치의 노광 에너지 밀도 및 노광시간을 반영하여 결정되는 것이 바람직하다.

이때, 본 발명에 따른 저술한 마스크는 스텝퍼 방식의 노광장치에 이용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 노광 마스크를 이용한 포토레지스트 패턴 형성방법은 (a)포토레지스트가 도포된 기판을 노광장치의 스테이지 상에 위치시키는 단계와; (b)상기 기판위로 일정간격 이격하여 비중첩영역 대비 중첩영역에 더 넓은 폭을 갖는 차단패턴을 가지며 그 외는 투과부가 형성된 제 1 마스크를 첫 번째 노광 위치에 위치시킨 후, 제 1 노광을 실시하는 단계와; (c)상기 제 1 노광 후, 비중첩영역 대비 중첩영역에 더 넓은 폭을 갖는 차단패턴이 형성된 제 2 마스크를 상기 첫 번째 노광위치와 일부 중첩하는 두 번째 노광 위치에 위치시킨 후, 제 2 노광을 실시하는 단계와; (d)상기 (b)와 (c)단계를 반복함으로써 기판 전면에 노광을 실시하는 단계와; (e)상기 전면이 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 포토레지스트는 포지티브 타입(positive type)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 비중첩영역 대비 중첩영역의 넓어진 차단패턴의 폭은 상기 기판 상에 형성된 포토레지스트의 감광특성과, 노광장치의 노광 에너지 밀도 및 노광시 간을 반영하여 결정되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 노광 마스크를 이용한 또 다른 포토레지스트 패턴 형성방법은 (a)포토레지스트가 도포된 기판을 노광장치의 스테이지 상에 위치시키는 단계와; (b)상기 기판위로 일정간격 이격하여 비중첩 영역 대비 중첩영역에 더 좁은 폭을 갖는 투과패턴을 가지며, 그 외는 차단부가 형성된 제 1 마스크를 첫 번째 노광 위치에 위치시킨 후, 제 1 노광을 실시하는 단계와; (c)상기 제 1 노광 후, 비중첩영역 대비 중첩영역에 더 넓은 폭을 갖는 차단패턴이 형성된 제 2 마스크를 상기 첫 번째 노광위치와 일부 중첩하는 두 번째 노광 위치에 위치시킨 후, 제 2 노광을 실시하는 단계와; (d)상기 (b)와 (c)단계를 반복함으로써 기판 전면에 노광을 실시하는 단계와; (e)상기 전면이 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함한다.

이때, 상기 포토레지스트는 네가티브 타입(negative type)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 비중첩영역 대비 중첩영역의 좁아진 투과패턴의 폭은 상기 기판 상에 형성된 포토레지스트의 감광특성과, 노광장치의 노광 에너지 밀도 및 노광시간을 반영하여 결정되는 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

<제 1 실시예>

본 발명의 제 1 실시예에서는 포지티브 타입의 포토레지스트를 이용하여 패터닝 할 경우의 마스크에 대해 설명한다.

기판 상의 패턴 형성에 있어서, 복잡한 패턴을 형성할 수 있으나, 본 실시예에서는 간단히 일정한 폭을 가지며 일방향으로 형성된 단순한 배선 패턴을 형성하는 것으로써 본 발명의 원리를 설명한다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마스크의 평면도를 도시한 것이며, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 마스크를 이용하여 노광한 기판의 평면도 일부를 도시한 것이다.

포지티브 타입의 포토레지스트는 노광 시 빛을 받은 부분이 현상 시 남게 되는 특성을 갖는다. 따라서, 기판 상에 예를들어 금속층을 증착한 후, 상기 금속층을 패터닝하여 일방향의 배선을 형성할 경우, 상기 배선이 형성 될 영역을 제외한 영역의 금속층은 제거되야 하며, 이를 위해서는 상기 배선이 형성 될 부분의 금속층 상부에 포토레지스트 패턴이 남아있어서 한다. 따라서, 상기 금속 배선이 형성될 부분에 대응되는 노광 마스크 영역에 빛을 차단하는 차단영역이 형성되어야 한다.

따라서, 도 5에 도시한 바와 같이, 기판 상의 일정한 폭을 갖는 일방향의 배선을 패터닝 하기 위한 마스크(100)는 여러번의 노광 샷에 의한 노광 시 중첩되는 영역(OLA)의 배선형태의 차단영역(110b)은 비중첩 영역(NOLA)에 있어서의 배선형태의 차단영역(110a)의 폭보다 일정간격 더 두껍게 형성된 것이 특징이다. 즉, 비중첩 영역(NOLA)의 배선형태의 차단영역(110a)의 폭을 L이라 하면, 중첩 영역(OLA)에 있어서의 배선형태의 차단영역(110b)의 폭은 L + 2△L이 되도록 한다. 이때, 상기 비중첩 영역(NOLA)의 차단영역(110a) 폭(L) 대비 늘어난 폭 2△L은 포토레지스트의 감광력과 스텝퍼 방식의 노광장치의 노광 에너지 밀도 및 상기 포토레지스트층 하부에 형성된 레이어(layer)에 의해 반사되어 형성되는 측면 노광 에너지를 고려하여 결정되며, 상기 비중첩 영역(NOLA)의 배선 폭의 10%이하로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 마스크(100)의 중첩영역(OLA)에서의 차단영역(110b)의 폭 증가량 2△L은 비중첩 영역(NOLA)에서의 차단영역(110a)의 폭(L)의 양측으로 대칭적으로 △L씩 늘어난 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 중첩영역(OLA)에 있어 차단영역(110b)의 배선 폭(L + 2△L)이 일정하게 상기 비중첩 영역(NOLA)의 배선형태의 차단영역(110a)의 양측으로 일정간격(△L) 늘어난 본 발명의 제 1 실시예에 의한 마스크(100)를 이용하여 스텝퍼 방식의 노광 샷을 진행하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 첫 번째 노광 샷에 의해 한번 노광된 제 1 노광영역(A1)과, 상기 첫 번째 노광한 후, 상기 영역으로부터 일정간격 기판(150) 또는 마스크(미도시)를 이동시킨 후, 두 번째 노광 샷을 진행킴으로써 새롭게 형성된 한 번 노광된 제 2 노광영역(A2)과, 상기 한 번 노광된 제 1, 2 영역(A1, A2) 사이의 상기 첫 번째 노광 샷과 두 번째 노광 샷에 중첩 노광된 영역(OEA1)에 있어서 모두 동일한 폭(L)을 갖는 배선 패턴(155a, 155b)을 형성할 수 있다.

상기 중첩 노광된 영역(OEA1)에 있어서, 첫 번째 노광 샷에 있어서는 상기 배선폭(L)보다 2△L만큼의 폭이 더 두꺼운 영역이 마스크(미도시) 상의 차단영역(도 5의 110b)에 의해 빛에 반응하지 않게 되지만, 하부 레이어(layer)로부터 반사되어 형성된 측면 노광 에너지에 의해 어느 정도 반응하게 되고, 두 번째 노광 샷 에 의해 더해 진 측면 노광 에너지에 의해 상기 증가된 2△L만큼의 마스크(도 5의 100)의 차단영역(도 5의 110b)에 대응되는 기판(150)상의 포토레지스트층 영역이 빛과 충분히 반응 가능한 에너지를 가짐으로 해서 빛과 반응하여 상기 포토레지스트층를 현상하게 되면, 빛과 반응한 증가된 2△L영역이 제거됨으로써 한 번 노광된 영역(A1, A2)에서의 배선패턴(155a)의 폭(L)과 동일한 폭(L)을 갖는 배선패턴(155b)을 형성하게 된다.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 대한 변형예로써 중첩 영역에 가로방향의 배선 패턴의 차단영역과 세로방향의 배선형태의 차단영역을 갖는 것을 특징으로 한 마스크의 평면도 일부이다.

도시한 바와 같이, 마스크(200)에 있어 중첩영역(OLA)에 세로방향으로 형성된 배선형태의 차단영역(210a, 210b)과 가로방향의 차단영역(220a, 220b)이 교차하여 형성되어 있다. 이때, 비중첩 영역(NOLA)에 있어서, 가로방향의 배선형태의 차단영역(220a)의 배선폭은 L이고, 세로방향의 배선형태의 차단영역(210a)의 배선폭은 W로 형성된 반면, 중첩영역(OLA)에 있어서는 상기 비중첩 영역(NOLA)의 가로방향으로 형성된 배선형태의 차단영역(220a)에 이어지며 상기 배선폭(L)보다 양측으로 각각 △L만큼 더 두껍게 형성된 L + △L의 배선폭을 가지며 가로방향의 차단패턴(220b)이 형성되며, 세로방향의 배선형태의 차단영역(210b)은 비중첩영역(NOLA)의 세로방향의 배선형태의 차단패턴(210a)의 폭(W)보다 양측으로 각각 △W만큼 더 두껍게 형성된 W + 2△W의 배선폭을 가지며 형성된 것이 특징이다. 상기 배선형태의 차단영역(210a, 210b, 220a, 220b) 이외에는 투과영역(230)이 구비되어 있다.

전술한 마스크(200)를 이용하여 스텝퍼 방식의 노광을 실시하게 되면, 도 8a에 도시한 바와 같이, 노광 샷에 의해 형성된 한 번 노광된 기판(300) 상의 영역(A1, A2)과 두 번 노광된 중첩영역(OEA1)에 있어서, 모두 동일하게 가로방향의 배선패턴(310a, 310b)은 L의 폭을 가지며, 세로방향의 배선패턴(320a, 320b)은 W의 폭을 가지며 각각 형성된다.

도 8b는 차단영역의 폭이 조절되지 않고 중첩영역과 비중첩영역 모두 동일한 폭의 차단영역을 갖는 종래의 마스크를 이용하여 노광한 기판의 평면도 일부를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 중첩영역(OEA)에 있어서 마스크 상의 차단영역의 폭을 달리 형성하지 않았으므로, 하부 레이어로부터 반사됨으로써 형성된 두 번의 측면 노광에 의해 가로 방향으로 형성된 배선패턴(360a, 360b)은 중첩 노광영역(OEA1)에 있어 그 폭이 줄어들어 형성되었으며, 세로방향으로 형성된 배선패턴(370a, 370b)은 중첩 노광영역(OEA1)의 세로방향 배선패턴(370b)의 폭이 비중첩 노광영역(A1, A2)에 형성된 세로방향의 배선패턴(370a) 대비 그 폭이 좁게 형성되었음을 알 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 의한 마스크 및 포지티브 타입의포토레지스트를 이용한 스텝퍼(stepper) 방식의 노광에 의해 형성되는 기판 상의 배선이 종래 마스크를 이용한 스텝퍼(stepper) 방식의 노광법에 의한 기판상의 배선대비 일정한 배선폭을 갖으며 형성된다. 따라서, 하나의 배선에 있어 그 폭의 변화에 따른 저항 상승에 의한 신호지연 등의 문제를 방지할 수 있다.

<제 2 실시예>

본 발명의 제 2 실시예에서는 네가티브 타입(Negative Type)의 포토레지스트를 이용한 노광에 이용되는 마스크에 대해 설명한다.

네가티브 타입의 포토레지스트는 빛(UV광)을 받은 부분이 상기 조사된 빛과 반응하여 현상하면 남게되는 특성을 갖는다. 따라서 기판 상에 예를들어 배선패턴을 형성시키기 위해서는 상기 배선패턴에 대응되는 마스크 영역은 빛을 통과시키는 투과영역이 형성되어야 하며, 그 외 마스크 영역은 차단영역이 형성되어야 한다.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 네가티브 타입의 포토레지스트를 이용한 스텝퍼 방식의 노광에 이용되는 마스크 일부를 도시한 평면도이다.

제 1 실시예에서 보인 바와 마찬가지로 기판 상에 금속층 형성 후 상기 금속층을 패터닝하여 가로방향의 배선패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴을 예로 보이고 있다.

도시한 바와 같이, 마스크(400) 상의 비중첩영역(NOLA)에 있어서는 가로방향으로 일정한 폭 L을 가지며 빛을 통과시키는 배선형태의 투과영역(410a)이 형성되어 있으며, 중첩영역(OLA)에 있어서는 상기 비중첩영역(NOLA)에서 일정한 폭을 갖는 배선형태의 투과영역(410a)과 연결되며, 그 폭이 2△L만큼 줄어들어 즉, L - 2△L의 폭을 가지며 배선형태의 투과영역(410b)이 형성되어 있다. 이때, 중첩영역(OLA)에 있어서, 줄어든 폭의 값 2△L은 네가티브 타입 포토레지스트의 감광특성과 스텝퍼(stepper) 방식의 노광장치의 노광 에너지 밀도 및 하부 레이어로부터의 반사에 기인한 측면 노광 에너지를 고려하여 결정되어 진다. 또한, 중첩영 역(OLA)의 배선형태의 투과영역(410b)은 대칭성을 가지며 비중첩영역(NOLA)에서의 폭(L)에서 내측으로 각각 △L 간격만큼 줄어든 작은 폭(L-2△L)을 가지며 형성되는 것이 특징이다.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 마스크인 도 9와 비교하기 위해 종래의 가로방향의 배선패턴 형성을 위해 네가티브 타입 포토레지스트를 이용한 노광 시 이용되는 마스크의 평면도 일부를 도시한 것이다.

본 발명의 제 2 실시예에 의한 노광 마스크(도 9의 400)와 비교하면, 비중첩영역(NOLA)과 중첩영역(OLA)에 있어 모두 동일한 폭(L)을 가지며 가로방향으로 배선형태의 투과영역(455a, 455b)이 형성되어 있음을 알 수 있다.

도 9에 도시한 본 발명의 제 2 실시예에 의한 노광 마스크 및 포지티브 타입 포토레지스트를 이용하여 스텝퍼(stepper) 방식의 노광을 실시하고, 상기 네가티브 타입의 포토레지스트를 현상하게 되면, 제 1 실시예의 도 6에서와 동일하게 한 번씩 노광된 첫 번째 노광 샷에 의한 제 1 노광영역(A1)과 두 번째 노광 샷에 의한 제 2 노광영역(A1)과, 상기 첫 번째 노광샷과 두 번째 노광샷에 의한 중첩 노광된 중첩영역(OEA1)에 있어 모두 동일한 폭(L)을 갖는 가로방향의 배선패턴(155a, 155b)이 형성된다.

본 발명의 제 2 실시예에서도 마찬가지로 스텝퍼(stepper) 방식의 노광 시 마스크의 투과영역을 통과한 UV광이 하부의 레이어로부터 반사되어 마스크의 차단영역에 대응된 된 포토레지스트층을 일부를 조사하게 되며, 중첩영역에 있어 상기 측면 노광 에너지가 두 번에 걸쳐 조사됨으로써 네가티브 타입의 포토레지스트가 충분히 빛과 반응할 수 있는 정도의 노광 에너지 밀도를 갖게 된다. 따라서, 상기 중첩영역에서 폭 L을 갖는 배선 형태의 투과영역 양측으로 원래는 마스크의 차단영역에 대응되는 영역임에도 불구하고 각각 △L만큼에 해당하는 영역의 포토레지스트층이 현상 시 남아있게 되어 결과적으로 일정한 폭을 갖는 배선 패턴을 형성할 수 있다.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예의 변형예를 도시한 것으로써, 제 1 실시예의 변형예와 같이 중첩영역에 가로방향의 배선형태의 투과영역 외에 세로방향의 배선형태의 투과영역을 갖는 것을 특징 한 패턴을 도시한 마스크의 평면도 일부이다.

도시한 바와 같이, 비중첩 영역(NOLA)에 있어, 가로방향의 일정한 폭(L)을 갖는 배선형태의 투과영역(520a)과 세로방향으로 일정한 폭을 갖는 배선형태의 투과영역(510a)이 형성되어 있으며, 이때 이들 가로방향 및 세로방향의 배선형태의 투과영역(520a, 510a)의 폭은 각각 L과 W가 된다. 또한, 중첩영역(OLA)에 있어서, 상기 비중첩 영역(NOLA)의 L의 폭을 갖는 가로방향의 투과영역(520a)과 이어지며, 그 폭이 L - 2△L로 줄어든 형태로 배선형태의 투과영역(520b)이 형성되어 있으며, 세로 방향의 배선형태의 투과영역(510b)은 그 폭이 비중첩 영역(NOLA)의 세로방향 배선형태 투과영역(510a)의 폭보다 2△W만큼 좁은 W- 2△W의 폭을 가지며 형성되어 있다.

그 외 영역은 빛을 차단시키는 차단영역(530)으로 형성되어 있다.

도 12는 도 11에 도시한 마스크 및 네가티브 타입 포토레지스트를 이용하여 스텝퍼(stepper) 방식의 노광을 실시한 후, 포토레지스트의 현상을 실시한 기판의 평면도 일부를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 한번 노광된 첫 번째 노광 샷에 의한 제 1 영역(A1)과 두 번째 노광 샷에 의한 제 2 영역(A2) 및 상기 두 노광샷에 의한 중첩 노광된 중첩영역(OEA1)에 있어, 각각 L과, W의 폭을 갖는 가로방향의 배선패턴(570a, 570b) 및 세로방향의 배선패턴(560a, 560b)이 형성되었음을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 네가티브 타입의 포토레지스트 및 본 발명의 제 2 실시예에 의한 마스크를 이용하여 스텝퍼 방식의 노광을 실시하면, 상기 노광 마스크에 의한 기판상의 중첩영역에 있어서도 비중첩영역에 형성된 패턴과 동일한 폭을 갖는 배선패턴을 형성할 수 있으므로, 종래의 중첩영역에 있어 측면 노광에 의해 패턴 폭이 작아지거나 커지는 등의 문제를 방지할 수 있으며, 나아가 패턴 폭의 변화로 인한 신호 지연등의 문제를 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예는 하나의 구체적인 실시예에 지나지 않으며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 구성요소의 많은 변형 및 변경이 가능함을 물론이며, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 된다.

본 발명에 의한 스텝퍼 방식의 노광에 사용되는 마스크에 있어, 중첩영역의 차단영역 또는 투과영역 형성 패턴을 비중첩영역의 패턴과 달리 기판상의 형성된 포토레지스트의 감광특성에 따라 노광 에너지 밀도 및 측면 노광 에너지 밀도를 고 려하여 포지티브 타입의 포토레지스트를 이용할 경우 중첩영역의 차단영역 패턴을 비중첩영역의 차단영역 패턴보다 적정간격 더 두꺼운 폭을 갖도록 형성하고, 네가티브 포토레지스트를 이용할 경우 중첩영역의 투과영역의 패턴을 비중첩영역의 투과영역 패턴보다 적정간격 더 좁은 폭을 갖도록 형성함으로써 최종적으로 기판상에 형성되는 패턴에 있어 한 번 노광된 영역과 중첩되어 두 번 노광된 영역에 있어 동일한 패턴폭을 갖도록 형성시키는 효과가 있다.

따라서, 선폭 차이로 인한 저항 변화등에 의한 신호 지연등을 방지 할 수 있다.

Claims (11)

1. 빛의 투과를 차단하는 차단패턴과 상기 차단패턴 이외의 영역은 빛을 투과시키는 투과부로 구성되며, 스텝퍼 방식의 노광 공정 진행 시 노광 중첩영역과 비중첩영역으로 정의되는 스텝퍼 방식의 노광 장치용 노광 마스크에 있어서,

   상기 중첩영역에 형성되는 제 1 차단패턴의 제 1 폭이 상기 비중첩영역에 형성된 제 2 차단패턴의 제 2 폭보다 상기 제 2 폭 크기의 10% 이내에서 더 큰 값을 가지며, 더 넓게 형성되며, 상기 중첩영역과 비중첩영역의 경계에서 서로 마주한 상기 제 1, 2 차단패턴의 그 끝단은 그 각각의 폭의 중앙이 서로 일치하도록 연결된 것이 특징인 노광 마스크.
2. 삭제
3. 빛을 투과시키는 투과패턴과 상기 투과패턴 이외의 영역은 빛을 차단하는 차단부로 구성되며, 스텝퍼 방식의 노광 공정 진행 시 노광 중첩영역과 비중첩영역으로 정의되는 스텝퍼 방식의 노광 장치용 노광 마스크에 있어서,

   상기 중첩영역에 형성되는 제 1 투과패턴의 제 1 폭이 상기 비중첩영역에 형성된 제 2 투과패턴의 제 2 폭보다 상기 제 2 폭 크기의 10% 이내에서 더 작은 값을 가지며, 더 좁게 형성되며, 상기 중첩영역과 비중첩영역의 경계에서 서로 마주한 상기 제 1, 2 투과패턴의 그 끝단은 그 각각의 폭의 중앙이 서로 일치하도록 연결된 것이 특징인 노광 마스크.
4. 삭제
5. 삭제
6. (a)포토레지스트가 도포된 기판을 스텝퍼 방식의 노광장치의 스테이지 상에 위치시키는 단계와;

   (b)상기 기판위로 일정간격 이격하며 제 1 비중첩영역에는 제 1 폭을 갖는 다수의 제 1 차단패턴이, 제 1 중첩영역에 있어서는 상기 다수의 제 1 차단패턴이 연장하며 상기 제 1 폭보다 그 크기의 10%이내의 범위에서 더 큰 값을 갖는 제 2 폭을 갖는 다수의 제 2 차단패턴이, 그 외의 영역에는 투과부가 형성된 제 1 마스크를 첫 번째 노광 위치에 위치시킨 후, 제 1 노광을 실시하는 단계와;

   (c)상기 제 1 노광 후, 일정간격 이격하며 제 2 비중첩영역에는 상기 제 1 폭을 갖는 다수의 제 3 차단패턴이, 제 2 중첩영역에 있어서는 상기 다수의 제 3 차단패턴이 연장하며 상기 제 1 폭보다 그 크기의 10%이내의 범위에서 더 큰 값을 갖는 제 2 폭을 갖는 다수의 제 4 차단패턴이, 그 외의 영역에는 투과부가 형성된 제 2 마스크를 상기 제 1, 2 중첩영역이 서로 중첩되도록 위치시킨 후, 제 2 노광을 실시하는 단계와;

   (d)상기 (b)와 (c)단계를 반복함으로써 기판 전면을 노광하는 단계와;

   (e)상기 전면이 노광된 기판을 현상하는 단계

   를 포함하는 포토레지스트 패턴 형성방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 포토레지스트는 포지티브 타입(positive type)인 포토레지스트 패턴 형성방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 제 1 폭보다 그 크기의 10%이내의 범위에서 더 큰 값은,

   상기 포토레지스트의 감광특성과, 상기 스텝퍼 방식 노광장치를 이용한 제 1, 2 노광의 에너지 밀도 및 제 1, 2 노광의 노광시간을 반영하여 결정되는 것이 특징인 포토레지스트 패턴 형성방법.
9. (a)포토레지스트가 도포된 기판을 스텝퍼 방식의 노광장치의 스테이지 상에 위치시키는 단계와;

   (b)상기 기판위로 일정간격 이격하며 제 1 비중첩영역에는 제 1 폭을 갖는 다수의 제 1 투과패턴이, 제 1 중첩영역에 있어서는 상기 다수의 제 1 투과패턴이 연장하며 상기 제 1 폭보다 그 크기의 10%이내의 범위에서 더 작은 값을 갖는 제 2 폭을 갖는 다수의 제 2 투과패턴이, 그 외의 영역에는 차단부가 형성된 제 1 마스크를 첫 번째 노광 위치에 위치시킨 후, 제 1 노광을 실시하는 단계와;

   (c)상기 제 1 노광 후, 일정간격 이격하며 제 2 비중첩영역에는 상기 제 1 폭을 갖는 다수의 제 3 투과패턴이, 제 2 중첩영역에 있어서는 상기 다수의 제 3 투과패턴이 연장하며 상기 제 1 폭보다 그 크기의 10%이내의 범위에서 더 큰 값을 갖는 제 2 폭을 갖는 다수의 제 4 투과패턴이, 그 외의 영역에는 차단부가 형성된 제 2 마스크를 상기 제 1, 2 중첩영역이 서로 중첩되도록 위치시킨 후, 제 2 노광을 실시하는 단계와;

   (d)상기 (b)와 (c)단계를 반복함으로써 기판 전면을 노광하는 단계와;

   (e)상기 전면이 노광된 기판을 현상하는 단계

   를 포함하는 포토레지스트 패턴 형성방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 포토레지스트는 네가티브 타입(negative type)인 포토레지스트 패턴 형성방법.
11. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 폭보다 그 크기의 10%이내의 범위에서 더 작은 값은,

    상기 포토레지스트의 감광특성과, 상기 스텝퍼 방식 노광장치를 이용한 제 1, 2 노광의 에너지 밀도 및 제 1, 2 노광의 노광시간을 반영하여 결정되는 것이 특징인 포토레지스트 패턴 형성방법.

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