KR100728947B1 - 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자 제조용 레티클을 이용한 노광방법에 관한 것으로, 그 구성은 원하는 패턴물질층과 포토레지스트층이 형성된 반도체웨이퍼를 제공하는 단계; 원하는 패턴형상의 셀영역과 셀주변부로 정의되고 셀주변부에 더미패턴부가 삽입된 제1레티클과 함께 상기 셀주변부상에 삽입된 더미패턴부와 대응하는 부분만이 개구된 제2레티클를 제공하는 단계; 상기 제1레티클을 이용하여 상기 반도체웨이퍼의 포토레지스트층상에 1차로 광을 조사하는 단계; 상기 제2레티클을 이용하여 상기 반도체웨이퍼의 포토레지스트층상에 2차로 광을 조사하여 포토공정을 진행하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법{Method for exposing using reticle for semiconductor device}

도 1은 종래기술의 일실시예에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법에 있어서, 레티클을 이용한 노광공정시에 실제 패턴크기와 다른 패턴이 형성된 레이 아웃도.

도 2는 종래기술의 다른 실시예에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법에 있어서, 더미패턴을 구비한 레티클의 레이아웃도,

도 3은 종래기술에 따른 반도체소자용 레티클을 금속배선 마스크공정에 적용시에 브릿지 발생을 나타난 현미경사진,

도 4는 본 발명에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법에 있어서, 1차 레티클을 노광공정시에 적용한 경우의 레이아웃도.

도 5는 본 발명에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법에 있어서, 1차 노광공정후 2차 레티클을 적용한 경우의 레이아웃도.

[도면부호의설명]

31, 41 : 셀영역 35 : 더미패턴부

40, 50 : 셀주변부 100 : 제1레티클

200 : 제2레티클

본 발명은 반도체소자의 노광방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이중 레티클을 이용하여 원하는 패턴을 정확하게 패터닝할 수 있는 반도체소자용 레티클를 이용한 노광방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 집적회로장치의 제조에 있어서, 반도체웨이퍼위에 미세한 패턴을 고정밀도로 형성하기 위하여 포토리소그래피 공정이 적용된다.

이러한 포토리소그래피 공정에서, 소위 레티클이 사용되는데, 상기 레티클은 자외선이 통과하는 것을 방지하는 크롬과 같은 물질로 구성된 회로패턴이 형성된 석영과 같은 유리기판으로 구성된다.

상기 레티클은 반도체웨이퍼를 광에 노출시키기 위한 장치인 스텝퍼 (stepper)에 설정되고, 레티클상에 형성된 회로패턴은 스텝퍼에 의해 반도체기판에 영상화되므로써 집적회로소자가 형성된다.

여기서, 도면에는 도시하지 않았지만, 반도체웨이퍼에 광을 노출시키는 장치인 스텝퍼를 이용한 패턴 형성공정에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 반도체웨이퍼가 X와 Y방향으로 이동가능한 X-Y 스테이지위에 위치한다. 한편, 원하는 패턴 형성용 물질층이 반도체웨이퍼상에 형성되고, 상기 패턴형성용 물질층상에 포토레지스트가 형성된다.

또한, X-Y스테이지상에 렌즈가 배치되고, 홀더에 의해 유지되는 레티클은 상 기 렌즈위에 배치된다.

그리고, 자외선을 방사하는 광원은 레티클위에 배치된 상태에서 상기 광원으로부터 레티클에 자외선을 방사함으로써 레티클위에 형성된 원하는 회로패턴형상은 반도체웨이퍼의 상부면에 있는 포토레지스트상에 형성된다.

이렇게 하여 반도체웨이퍼가 빛에 노출되고 상기 포토레지스트는 현상되므로써 상기 레티클위에 형성된 회로패턴 형상에 대응하는 상기 포토레지스트의 부분만이 남게 된다.

최종적으로, 회로패턴형상에 대응하는 부분의 포토레지스트를 이용하여 상기 원하는 패턴물질층을 선택적으로 에칭하므로써 원하는 패턴을 형성하게 된다.

이러한, 패턴 형성공정에서 사용되는 종래기술에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래기술의 일실시예에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법에 있어서, 레티클을 이용한 노광공정시에 실제 패턴크기와 다른 패턴이 형성된 레이 아웃도이다.

도 2는 종래기술의 다른 실시예에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법에 있어서, 더미패턴을 구비한 레티클의 레이아웃도이다.

도 3은 종래기술에 따른 반도체소자용 레티클을 금속배선 마스크공정에 적용시에 브릿지 발생을 나타난 현미경사진이다.

종래기술에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법은, 도 1에 도시된 바와같이, 원하는 패턴형상(1)이 형성된 레티클(150)을 이용하여 반도체웨이퍼(미 도시)상에 형성된 포토레지스트(미도시)상에 레티클(150))의 원하는 패턴형상 (5)이 형성되도록 광을 조사한다.

그러나, 상기 광은 상기 레티클(150)에 형성된 원하는 패턴형상이 포토레지스트상에 조사되면서 회절현상에 의해 더 넓게 조사되므로써 셀영역의 중심부와 셀주변부간의 임계치수(CD)의 변화가 심하게 발생하게 된다. 즉, 패턴 밀도의 영향으로 다이의 가장자리에서 임계치수(CD)의 변화가 심하게 나타난다.

따라서, 도 1의 "A"에서와 같이, 실제 패터닝하고자 패턴형상부분(1)과 차이가 있는 원하지 않는 패턴형상(5)이 얻어지게 된다.

한편, 이러한 셀영역(11)의 중심부와 셀주변부(20)와의 임계치수의 변화를 줄이기 위한 방법으로서, 도 2에 도시된 바와같이, 셀주변부(20)상에 더미패턴(15)을 삽입하여 만든 레티클(250)을 사용하거나, 셀영역과 근접한 셀코아(core)지역의 레이아웃도와 밀도를 셀영역과 유사하게 만들어 사용하였다.

그러나, 상기와 같은 종래기술에 있어서는, 사용하지 않는 더미패턴들(15)을 셀지역에 삽입하므로써, 반도체칩 사이즈가 문제점이 발생하고, 도 3에서와 같이, 금속배선의 패턴 형성시에 금속배선의 브릿지가 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 셀지역과 코어(core)지역간의 레이아웃도를 근본적으로 같게 만들지 못하고, 많은 시간과 시행착오를 거쳐야 하는 문제점이 있다.

그리고, 이러한 방법을 사용하여도 셀영역과 셀주변부의 임계치수(CD)차이를 근본적으로 제거할 수 없고, 특히 임계치수의 변화가 심한 지역은 셀주변부에서 수 μm 내지 수십 μm 만큼 떨어진 지역까지 영향을 미치게 된다.

이러한 양상은 디바이스 및 층간에 일관성이 없이 나타나므로 반도체소자 제조시의 마스크작업상의 공정마진을 확보하는데에는 한계를 지니고 있다.

이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 이중 레티클을 이용하여 노광공정을 진행하므로써 원하지 않는 패턴변화를 효과적으로 줄일 수 있는 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법은, 원하는 패턴물질층과 포토레지스트층이 형성된 반도체웨이퍼를 제공하는 단계; 원하는 패턴형상의 셀영역과 셀주변부로 정의되고 셀주변부에 더미패턴부가 삽입된 제1레티클과 함께 상기 셀주변부상에 삽입된 더미패턴부와 대응하는 부분만이 개구된 제2레티클를 제공하는 단계; 상기 제1레티클을 이용하여 상기 반도체웨이퍼의 포토레지스트층상에 1차로 광을 조사하는 단계; 상기 제2레티클을 이용하여 상기 반도체웨이퍼의 포토레지스트층상에 2차로 광을 조사하여 포토공정을 진행하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.

(실시예)

이하, 본 발명에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법에 있어서, 1차 레티클을 노광공정시에 적용한 경우의 레이아웃도이다.

도 5는 본 발명에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법에 있어서, 1차 노광공정후 2차 레티클을 적용한 경우의 레이아웃도이다.

본 발명에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법은, 먼저 도면에는 도시하지 않았지만, 원하는 패턴물질층(미도시)과 상기 패턴물질층(미도시)상에 포토레지스트(미도시)가 도포된 반도체웨이퍼(미도시)를 준비한다.

또한, 도 4에 도시된 바와같이, 원하는 패턴형상의 셀영역(31)과 셀주변부 (40)으로 정의되고, 셀주변부(40)상에 더미패턴(35)이 삽입되어 형성된 제1레티클(100)을 준비한다. 이때, 상기 더미패턴부(35)는 일체로 형성되거나 또는 다수개의 더미패턴들로 구성된다. 또한, 상기 더미패턴부(35)는 상기 셀주변부(40)와 약 10 μm 이상 오버랩되어 있다.

그리고, 도 5에 도시된 바와같이, 상기 제1레티클(100)의 더미패턴(35)과 대응하는 부분(45)만이 개구되고, 상기 원하는 패턴형상의 셀영역(31)과 셀주변부(40)은 광으로 부터 차단되도록 만들어진 제2레티클(200)을 준비한다. 즉, 상기 제2레티클 (200)은 셀주변부와 오버랩되는 부분만이 제거되도록 창틀 형태로 형성되어 있다.

한편, 상기와 같이 준비된 제1레티클(100) 및 제2레티클(200)을 이용한 노광공정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원하는 패턴형상이 형성된 제1레티클(100)을 이용하여 상기 반도체웨 이퍼(미도시)에 형성된 포토레지스트(미도시)상에 상기 제1레티클(100))의 원하는 패턴형상이 형성되도록 광을 1차로 조사한다.

그다음, 상기 제1레티클(100)을 제거하고, 상기 제2레티클(200)을 이용하여 상기 반도체웨이퍼(미도시)에 형성된 포토레지스트(미도시)상에 원하는 패턴형상이 형성되도록 광을 2차로 조사한다. 이때, 상기 제2레티클(200)에 조사되는 광은 상기 제1레티클(100)상의 더미패턴(35)과 대응하는 부분에만 조사되게 된다.

이어서, 상기 포토리소그래피 공정기술을 이용한 포토레지스트 노광공정이후 이를 이용한 패터닝공정을 수행하여 원하는 패턴형상을 반도체웨이퍼상에 형성하게 된다.

상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 따른 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법에 있어서는, 제1 레티클(100) 및 제2 레티클(200)를 이용하여 2차에 걸쳐 노광공정을 진행하므로써 패턴 밀도에 의해 발생하는 다이 가장자리부의 임계치수(CD)의 변화를 없앨 수가 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 셀 어레이패턴의 변화를 최소화시켜 안정된 소자특성과 충분한 공정마진을 확보할 수가 있다. 특히, 개선된 포토 스텝퍼장비(예를들면, DUV 기타)를 사용하지 않고도, 기존 장비, 예를 들면 I-라인 스텝퍼 등을 이용하여 원하는 피치(pitch) (I-라인 제한피치)를 구현할 수 있으므로 장비의 활용 도도 극대화시킬 수 있어 그에 따른 경제적 효과도 기대할 수 있다.

그리고, 기존에 패턴변화를 억제시키고자 실시되는 무리한 평탄화 작업 및 포토작업의 마진을 확보하기 위해 마스크 하부층, 예를 들면 층간절연막, 반사방지막 등을 사용하는 공정단계들은, 본 발명에서는 줄일 수 있으므로 공정을 단순화시킬 수가 있다.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims (4)

1. 원하는 패턴물질층과 포토레지스트층이 형성된 반도체웨이퍼를 제공하는 단계;

   원하는 패턴형상의 셀영역과 셀주변부로 정의되고 셀주변부에 더미패턴부가 삽입된 제1레티클과 함께 상기 셀주변부상에 삽입된 더미패턴부와 대응하는 부분만이 개구된 제2레티클를 제공하는 단계;

   상기 제1레티클을 이용하여 상기 반도체웨이퍼의 포토레지스트층상에 1차로 광을 조사하는 단계;

   상기 제2레티클을 이용하여 상기 반도체웨이퍼의 포토레지스트층상에 2차로 광을 조사하여 포토공정을 진행하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 더미패턴부는 일체로 형성되거나 다수개의 더미패턴들로 이루어진 것을 특징으로하는 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1레티클은 원하는 패턴형상을 형성하기 위한 레티클이고, 제2레티클은 원하는 패턴형상중 셀주변부의 패턴부분을 제거하기 위한 레티클인 것을 특징으로하는 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 더미패턴부는 셀주변부와 약 10 μm 이상 오버랩되어 있는 것을 특징으로하는 반도체소자용 레티클을 이용한 노광방법.

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