KR100699803B1

KR100699803B1 - 쉐도우 패턴을 갖는 포토 마스크

Info

Publication number: KR100699803B1
Application number: KR1020010029340A
Authority: KR
Inventors: 윤종화
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2007-03-27
Also published as: KR20020090487A

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 사용되는 포토 마스크(photo mask)에 대한 것으로, 보다 상세하게는 슬릿(slit) 형상의 쉐도우 패턴(shadow pattern)이 형성된 포토 마스크에 대한 것이다. 종래 기술에 따른 포토 마스크에 형성된 패턴은 영역별로 부분적인 패턴 밀도(단위 면적 당 패턴의 총 면적)가 다르게 분포된다. 따라서 노광 시 저밀도 패턴 영역을 통과하는 노광 광원의 간섭으로 인해, 그 주위의 고밀도 패턴 영역의 패턴은 크기가 변형되거나 위치를 벗어난 형상으로 웨이퍼에 형성되는 로딩 효과가 발생된다.

따라서 본 발명은 슬릿 형상의 쉐도우 패턴을 갖는 포토 마스크를 제공함으로써, 패턴 밀도에 따른 노광 광원의 세기 차이에 의해 패턴의 형상이 변형되거나 그 위치를 벗어난 형상으로 웨이퍼에 형성되는 것을 방지 할 수 있다. 또한 쉐도우 패턴은 포토 마스크 제작 공정에서 패턴과 함께 형성할 수 있고, 노광 공정에 이용 시 종래 기술에 따른 장치와 방법을 그대로 적용 할 수 있으므로 경제적이다.

노광(exposure), 쉐도우 패턴(shadow pattern), 포토 마스크(photo mask), 엑시머 레이져(excimer laser), 미세 회로, 패브리케이션(fabrication)

Description

쉐도우 패턴을 갖는 포토 마스크{Photo mask having shadow pattern}

도 1은 종래 기술에 따른 포토 마스크의 일부분을 나타내는 평면도,

도 2는 본 발명에 따른 포토 마스크의 일부분을 나타내는 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *

100, 200 : 포토 마스크

101, 201 : 패턴

102, 202 : 저밀도 패턴 영역

103, 203 : 고밀도 패턴 영역

205 : 경계부

210 : 쉐도우 패턴

본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 사용되는 포토 마스크(photo mask)에 대한 것으로, 보다 상세하게는 슬릿(slit) 형상의 쉐도우 패턴(shadow pattern)이 형성된 포토 마스크에 대한 것이다.

반도체 소자의 미세 패턴은 포토 마스크 공정(photo mask process)에 의해 형성된다. 포토 마스크 공정에서는 웨이퍼 상에 부분적으로 포토 레지스트(photo resist ;PR) 막을 형성한다. 이어, 포토 마스크를 이용하여 포토 레지스트 막을 광원에 노출시키는 노광(exposure) 공정을 거치는데, 이 때 포토 마스크에 형성된 패턴에 따라 포토 레지스트 막의 일부가 광원으로부터 노출된다. 광원에 의해 노출된 포토 레지스트 막은 화학 변화가 발생되며, 이를 이용하여 현상(development) 공정을 실시하면, 웨이퍼 상의 포토 레지스트 막 일부가 제거된다. 일반적으로 포토 마스크는 석영(quartz)판 상에 광원 차단에 효율적인 크롬(Cr)등의 금속막이 패턴으로 형성된다.

도면을 참조하여 종래 기술에 따른 포토 마스크를 설명하겠다.

도 1은 종래 기술에 따른 포토 마스크의 일부분을 나타내는 평면도이다.

도 1과 같이 종래 기술에 따른 포토 마스크(100)는 소정을 간격을 갖도록 배열된 패턴(101)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 포토 마스크(100)에 형성된 패턴(101)은, 반도체 소자와 회로의 종류에 따라 여러 가지 형상으로 형성되며, 패턴(101)의 간격이 비교적 좁도록 배열되어 단위 면적 당 패턴(101)의 총 면적이 비교적 높은 고밀도 패턴 영역(103)과, 비교적 넓은 간격으로 배열되어 단위 면적 당 패턴(101)의 총 면적이 비교적 낮은 저밀도 패턴 영역(102) 등으로 형성된다. 또한 패턴(101) 사이에는 경계부(105), 및 정렬 마크(align mark)와 오버레이 마크(overlay mark) 등의 복수개의 보조 마크가 포함되도록 형성된다. 이와 같은 패턴(101)이 형성된 포토 마스크(100)를 이용하여 수회의 회로 형성 단계를 거침으로서 반도체 소자가 형성된다.

포토 마스크(100)의 저밀도 패턴 영역(102)과 고밀도 패턴 영역(103)은 노광 공정에 의해 웨이퍼 상에 저밀도로 분포된 회로와 고밀도로 분포된 회로로 형성되도록 한다. 노광 공정 시 사용되는 광원은 일반적으로 ArF, KrF 등으로 형성된 엑시머 레이져가 사용되며, 이와 같은 레이져는 웨이퍼에 형성될 회로와 포토 마스크(100) 상에 형성된 패턴(101)과의 크기 및 위치 오차를 줄이기 위해 직사광의 특성 및 단파장 특성을 갖는다.

그러나 일반적인 노광 공정에서, 포토 마스크(100)의 모든 패턴(101)은 동시에 형성되므로, 경계부(105) 주위의 고밀도 패턴 영역(103)의 패턴(101)들은 저밀도 패턴 영역(102)의 패턴(101)을 통과하는 노광 광원의 영향으로 인해 크기가 변형되거나 그 위치를 벗어난 형상으로 웨이퍼에 형성된다. 이는 웨이퍼에 형성된 회로뿐 아니라 임계 면적(critical dimension; CD)의 변형 등을 유발할 수 있다. 이와 같은 현상을 반도체 제조 공정에서의 로딩 효과(loading effect)라 하며, 이는 노광 공정 뿐 아니라 회로가 형성되는 일련의 과정인 식각(etching), 증착(evaporation) 등의 공정에서도 발생된다.

반도체 제조 공정에서의 로딩 효과는 포토 마스크(100) 상의 저밀도 패턴 영역(102)과 고밀도 패턴 영역(103)을 통과하는 빛의 세기 차이에서 발생된다. 빛은 패턴이 형성된 부분을 통과 할 수 없으므로, 저밀도 패턴 영역(102)은 빛이 통과될 수 있는 면적이 고밀도 패턴 영역(103)보다 비교적 크다. 따라서 저밀도 패턴 영역(102)을 통과하는 빛이 고밀도 패턴 영역(103)을 통과하는 빛에 영향을 주므로 로딩 효과가 발생된다.

따라서, 본 발명의 목적은 노광 공정의 로딩 효과를 감소시키기 위한 쉐도우 패턴이 형성된 마스크 패턴을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 쉐도우 패턴을 갖는 포토 마스크는, 단위 면적 당 패턴의 총 면적이 비교적 낮은 저밀도 패턴 영역과, 단위 면적 당 패턴의 총 면적이 비교적 높은 고밀도 패턴 영역, 및 저밀도 패턴 영역과 고밀도 패턴 영역 사이의 경계부를 포함하는 포토 마스크에 있어서, 노광 광원에 의해 감광되지 않도록 소정의 너비를 갖는 슬릿(slit) 형상으로 상기 경계부에 형성된 쉐도우 패턴을 갖는 것을 특징으로 한다.

여기서, 노광 광원은 엑시머 레이져 광원이 바람직하며, 이 때 쉐도우 패턴은 엑시머 레이져 광원에 의해 감광되지 않도록 40nm 이내의 너비를 갖는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2 내지 도 3은 본 발명에 따른 포토 마스크의 일부분을 나타내는 평면도로서, 쉐도우 패턴이 다른 위치에 형성된 것을 보이고 있다.

본 발명에 따른 쉐도우 패턴(210, 310)을 갖는 포토 마스크(200, 300)는, 단위 면적 당 패턴(201, 301)의 총 면적이 낮은 저밀도 패턴 영역(202, 302)과, 단위 면적 당 패턴(201, 301)의 총 면적이 비교적 높은 고밀도 패턴 영역(203, 303), 및 저밀도 패턴 영역(202, 302)과 고밀도 패턴 영역(203, 303) 사이의 경계부(205, 305)를 갖는 포토 마스크(200, 300)를 포함한다. 또한 경계부(205, 305)에는 노광 광원에 의해 감광되지 않도록 소정의 너비(w)를 갖는 슬릿 형상으로 형성된 쉐도우 패턴(210, 310)이 형성된다. 쉐도우 패턴(210, 310)은 도 2와 같이 경계부(205)의 전면에 위치되거나, 도 3과 같이 저밀도 패턴 영역(302)과 근접하여 형성될 수 있으며, 역으로 고밀도 패턴 영역(303)에 근접하여 위치 될 수 있다.

이 때, 노광 광원이 엑시머 레이져인 경우, 노광 시 쉐도우 패턴(210, 310)은 엑시머 레이져 광원에 의해 감광되지 않도록 40nm 이내의 너비(w)를 갖는 것이 바람직하다. 쉐도우 패턴(210, 310)의 너비(w)는 노광 광원의 종류에 따라 조절되며, 노광 광원의 파장이 짧아질수록 감소된다.

이와 같은 본 발명에 따른 쉐도우 패턴(210, 310)은, 고밀도 패턴 영역(203, 303)과 저밀도 패턴 영역(202, 302)의 경계부(205, 305)에 위치하여 저밀도 패턴 영역(202, 302)을 통과하는 빛을 차단함으로써 고밀도 패턴 영역(203, 303)으로 간섭되지 않도록 한다. 따라서 웨이퍼 상에 노광된 고밀도 패턴 영역(203, 303)의 형상이 변형되거나 그 위치를 벗어나 형성되는 것을 방지 할 수 있다.

더불어 쉐도우 패턴(210, 310)은 포토 마스크(200, 300) 제작 공정에서 패턴(201, 301)과 함께 형성할 수 있고, 노광 공정에 이용 시 종래 기술에 따른 장치와 방법을 그대로 적용 할 수 있으므로 경제적이다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아 니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

예를 들어, 쉐도우 패턴은 슬릿 형상 이외에도 노광 광원에 의해 감광되지 않는 너비를 갖는 그물 형상 등으로 형성될 수 있으며, 반도체 소자의 제조 공정 뿐 아니라 포토 마스크를 이용하는 노광 공정이 포함된 모든 제조 공정에 이용 될 수 있다.

따라서, 본 발명의 구조를 따르면 슬릿 형상의 쉐도우 패턴을 갖는 포토 마스크를 제공함으로써, 노광 시 빛의 세기의 차이에 의해 고밀도 패턴 영역의 패턴 형상이 변형되거나 그 위치를 벗어나 웨이퍼에 형성되는 것을 방지 할 수 있으므로 생산성 증대 및 질적 향상이 가능해진다.

더불어 쉐도우 패턴은 포토 마스크 제작 공정에서 패턴과 함께 형성할 수 있고, 노광 공정에 이용 시 종래 기술에 따른 장치와 방법을 그대로 적용 할 수 있으므로 경제적이다.

Claims

단위 면적 당 패턴의 총 면적이 낮은 저밀도 패턴 영역과, 상기 단위 면적 당 패턴의 총 면적이 높은 고밀도 패턴 영역, 및 상기 저밀도 패턴 영역과 고밀도 패턴 영역 사이의 경계부를 포함하는 포토 마스크(photo mask)에 있어서,

노광 광원에 의해 감광되지 않도록 소정의 너비를 갖는 슬릿(slit) 형상으로 상기 경계부에 형성된 쉐도우 패턴(shadow pattern)을 갖는 것을 특징으로 하는 쉐도우 패턴을 갖는 포토 마스크.
제 1항에 있어서, 상기 노광 광원은 엑시머 레이져(excimer laser) 광원이며, 상기 쉐도우 패턴은 40nm 이내의 너비를 갖는 것을 특징으로 하는 쉐도우 패턴을 갖는 포토 마스크.