KR100772090B1 - 반도체 제조용 노광 마스크의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2장의 마스크 중첩을 이용해서 노광 마스크 제작용 장비의 해상 능력 이하 사이즈의 마스크 패턴을 구현할 수 있는 반도체 제조용 노광 마스크의 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 반도체 소자 제조용 노광 마스크의 제조방법은, 석영 기판과, 상기 석영 기판 상에 광 투과 영역 및 광 차폐 영역을 한정하도록 형성된 크롬막 패턴으로 구성되는 노광 마스크의 제조방법에 있어서, 동일한 사이즈의 마스크 패턴을 갖는 제1더미 마스크와 제2더미 마스크를 각 마스크에서의 마스크 패턴들이 X축 및 Y축 방향으로 일정 치수 만큼 쉬프트(shift)되어 일부분이 중첩하도록 겹쳐서 노광하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 제조용 노광 마스크의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING EXPOSURE MASK FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURE}

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노광 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 도면.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노광 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 제1마스크 패턴 2 : 제1더미 마스크

3 : 제2마스크 패턴 4 : 제2더미 마스크

5 : 중첩된 패턴 12 : 마스크 패턴

20 : 노광 마스크

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 장비의 해상 능력 이하 사이즈의 마스크 패턴을 구현할 수 있는 반도체 제조용 노광 마스크의 제조방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 반도체 소자의 제조 공정에서 콘택홀을 포함하는 각종 패턴들은 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 통해 형성된다. 이러한 포토리소그라피 공정은 식각 대상층 상에 감광성 중합체(이하, 감광막이라 칭함)를 도포하는 공정과, 도포된 감광막을 임의의 노광 마스크를 이용하여 선택적으로 노광하는 공정, 및 소정의 화학용액을 사용하여 노광되거나, 또는, 노광되지 않은 감광막 부분을 제거하고, 이를 통해, 소정 형상의 감광막 패턴을 형성하는 현상 공정을 포함한다.

여기서, 상기 감광막의 노광시에는, 전술한 바와 같이, 노광 마스크를 사용하여 수행하게 되는데, 기존에는 석영(quartz) 기판 상에 크롬 패턴이 형성된 구조의 노광 마스크를 사용하여 왔다.

이와 같은 노광 마스크에 있어서, 상기 노광 마스크에 그려지는 마스크 패턴은 포토리소그라피 공정으로 구현할 수 있는 패턴의 임계치수가 어떤 파장의 광원을 사용하느냐에 크게 의존되는 것과 마찬가지로, 마스크 제작용 노광 장비의 레이저 빔 사이즈(laser beam size) 및 장비 정확도(accuracy) 등에 의존하여 그 최소 디파인(define) 능력, 즉, 해상 능력이 정해진다.

한편, 상기 마스크 제작용 노광 장비는 통상의 웨이퍼 노광 공정에서 사용되는 스텝퍼(stepper) 또는 스캐너(scanner) 장비 보다는 그 해상 능력이 우수한 것으로 알려져 있으며, 따라서, 노광 마스크에 그려지는 마스크 패턴은 웨이퍼 상에 구현되는 실제 패턴 보다는 작은 사이즈로 구비될 수 있다.

그러나, 마스크 제작용 노광 장비의 해상 능력이 웨이퍼 노광 장비의 해상 능력 보다 우수하더라도, 반도체 소자의 고집적화로 인하여 노광 마스크에 구현될 수 있는 해상 능력 이하의 패턴을 요구하게 됨으로써, 기존의 마스크 제작용 노광 장비로도 소망하는 크기의 패턴을 용이하게 얻을 수 없다는 문제점이 있다.

특히, 노광 마스크에 구현되는 마스크 패턴의 사이즈에 따라, 웨이퍼 상에 구현되는 실제 패턴의 사이즈가 좌우되는 바, 상기 마스크 패턴의 임계 치수는 고집적 소자 개발에 크게 영향을 미칠 것으로 예상된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 마스크 제작용 노광 장비의 해상 능력 이하 사이즈의 마스크 패턴을 구현할 수 있는 반도체 제조용 노광 마스크의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 보다 미세한 사이즈의 마스크 패턴을 구현할 수 있는 것으로 인해서 미세 사이즈의 패턴을 용이하게 구현할 수 있는 반도체 제조용 노광 마스크의 제조방법을 제공함에 그 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 소자 제조용 노광 마스크의 제조방법은, 석영 기판과, 상기 석영 기판 상에 광 투과 영역 및 광 차폐 영역을 한정하도록 형성된 크롬막 패턴으로 구성되는 노광 마스크의 제조방법에 있어서, 동일한 사이즈의 마스크 패턴을 갖는 제1더미 마스크와 제2더미 마스크를 각 마스크에서의 마스크 패턴들이 X축 및 Y축 방향으로 일정 치수 만큼 쉬프트(shift)되어 일부분이 중첩하도록 겹쳐서 노광하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 2장의 더미 마스크에 각각 그려진 마스크 패터들의 소정 부분들간을 중첩시켜 노광 공정을 수행하기 때문에, 장비의 해상 능력 이하의 사이즈를 갖는 마스크 패턴을 구현할 수 있으며, 따라서, 이렇게 제작된 노광 마스크를 사용하여 노광 공정을 진행함으로써, 보다 미세한 크기의 패턴을 구현할 수 있다.

(실시예)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노광 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 마스크 제작용 노광 장비의 해상 능력 이하 사이즈의 마스크 패턴을 구현하기 위해, 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각 동일한 사이즈의 마스크 패턴(1, 3)을 갖는 2장의 제1더미 마스크(2)와 제2더미 마스크(4)를 마련한다. 이때, 상기 제1더미 마스크(2)와 제2더미 마스크(4)에 구비된 마스크 패턴들(2, 4)은 동일한 사이즈를 갖지만, X축 및 Y축 방향으로 일정 치수 만큼 쉬프트(shift)되어 구비된다.

예컨데, 상기 제1더미 마스크(2)의 제1마스크 패턴(1)이 좌측 및 상측 가장자리로부터 X축으로 a만큼, 그리고, Y축으로 b만큼 이격되어 배치된 경우라면, 제2더 마스크(4)에 구비된 제2마스크 패턴(3)은 상기 제1마스크 패턴(1) 보다 X축 방 향으로 a′만큼, 그리고, Y축 방향으로 b′만큼 쉬프트되어 구비된다.

이렇게 마스크 패턴들(1, 3)이 쉬프트되어 구비된 제1더미 마스크(2)와 제2더미 마스크(4)를 같은 크기로 겹칠 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1마스크 패턴(1)의 일부분과 제2마스크 패턴(3)의 일부분이 중첩되며, 이때, 중첩된 패턴(5) 사이즈는 상기 제1 및 제2마스크 패턴(1, 3)의 사이즈 보다 더 작게 된다.

따라서, 상기 제1더미 마스크(2)와 제2더미 마스크(4)를 중첩시켜 노광 공정을 행하게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이, 후속의 현상을 공정을 통해서 얻어지는 실제 노광 마스크(20)에 있어서는 상기 제1 및 제2더미 마스크(2, 4) 상에 그려진 패턴(1, 3)의 사이즈 보다 더 작은 사이즈의 마스크 패턴(12)이 구현된다. 도 3에서, 도면부호 A는 크롬이 형성된 광 차폐 영역을 나타내고, 그리고, B는 크롬이 형성되지 않은 광 투과 영역을 나타낸다.

실예로, 제1 및 제2더미 마스크(2, 4)에 그려진 제1 및 제2마스크 패턴(1, 3)의 사이즈가 각각 0.2×0.2㎛이고, 그리고, 상기 제2마스크 패턴(3)이 제1마스크 패턴(1)으로부터 X축과 Y축으로 각각 0.1㎛씩 쉬프트된 경우라면, 상기 제1마스크 패턴(1)과 제2마스크 패턴(3)의 중첩 크기는 0.1×0.1㎛가 되며, 따라서, 노광 마스크(20)에 구현되는 마스크 패턴(12)의 사이즈는 0.1×0.1㎛이 된다.

그러므로, 상기 제1 및 제2더미 마스크(2, 4)에 그려진 마스크 패턴(1, 3)의 사이즈가 마스크 제작용 노광 장비의 해상 능력 한계 사이즈라고 가정한다면, 상기한 더미 마스크들(2, 4)의 중첩 노광을 통해 제작되는 실제 노광 마스크에는 장비의 해상 능력 이하 사이즈의 마스크 패턴을 구현할 수 있게 된다.

또한, 노광 마스크에 그려지는 마스크 패턴의 사이즈를 보다 축소시킬 수 있다면, 웨이퍼 상에 구현하는 패턴의 사이즈도 더욱 감소시킬 수 있게 되며, 이에 따라, 본 발명과 같은 방법으로 노광 마스크를 제작할 경우에는 현 노광 장비의 분해능 이하 사이즈의 패턴을 매우 용이하게 구현할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노광 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 이 실시예에 있어서는 제1더미 마스크(2)와 제2더미 마스크(4)에 구비되는 제1 및 제2마스크 패턴(1, 3)은 서로 동일한 사이즈 및 위치에 구비된다. 다만, 제2더미 마스크(4)는 제1더미 마스크(2)로부터 180°회전된 것이며, 이 경우에도 마찬가지로, 제1더미 마스크(2)와 제2더미 마스크(4)를 겹치면, 상기 마스크 패턴들(1, 3)은 서로 일부분만이 중첩되고, 이때, 중첩된 사이즈는 각 마스크 패턴들(1, 3)의 사이즈 보다 더 작게 된다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 노광 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 도면들로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 5는 제1마스크 패턴(1)과 제2마스크 패턴(3)이 동일 사이즈이지만, 제2마스크 패턴(3)이 X축 또는 Y축의 어느 하나의 방향으로만, 예컨데, X축으로만 쉬프트되는 경우를 도시한 것이다.

그 다음, 도 6 및 도 7은 제1마스크 패턴(1)과 제2마스크 패턴(3)이 상이한 크기로 구비되어 일부분씩이 중첩된 경우를 도시한 것이다.

이들 실시예에서도 마찬가지로, 2장의 더미 마스크를 이용한 마스크 패턴들간의 중첩 노광을 통해서 노광 마스크에서의 마스크 패턴 사이즈를 줄일 수 있다.

한편, 전술한 실시예들은 동일한 마스크 패턴들이 쉬프트되는 경우에 대해서만 도시하고, 설명하였지만, 각 더미 마스크에서의 마스크 패턴들을 동일한 크기 및 위치에 구비시키되, 마스크 자체의 쉬프트를 통해서도 상기한 바와 같은 결과를 얻을 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 마스크 패턴들이 구비된 2장의 더미 마스크를 이용한 중첩을 통해서 매우 용이하게 마스크 패턴의 사이즈를 조절할 수 있으며, 따라서, 노광 마스크에 그려지는 패턴의 사이즈는 물론, 웨이퍼 상에 구현되는 실제 패턴의 사이즈로 소망하는 정도로 감소시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 방법으로 노광 마스크를 제작함에 따라, 미세 패턴의 구현이 가능하므로, 미세 패턴을 갖는 고집적 소자를 용이하게 제조할 수 있다.

한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

Claims (4)

1. 석영 기판과, 상기 석영 기판 상에 광 투과 영역 및 광 차폐 영역을 한정하도록 형성된 크롬막 패턴으로 구성되는 노광 마스크의 제조방법에 있어서,

   동일한 사이즈의 마스크 패턴을 갖는 제1더미 마스크와 제2더미 마스크를 각 마스크에서의 마스크 패턴들이 X축 및 Y축 방향으로 일정 치수 만큼 쉬프트(shift)되어 일부분이 중첩하도록 겹쳐서 노광하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 노광 마스크의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1더미 마스크의 마스크 패턴과 상기 제2더미 마스크의 마스크 패턴간의 중첩은,

   상기 제1더미 마스크와 상기 제2더미 마스크에, 서로 동일한 사이즈를 갖되, X축 및 Y축 방향으로 서로 일정 치수만큼 쉬프트되게 배치되는 마스크 패턴을 구비시키는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 노광 마스크의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1더미 마스크의 마스크 패턴과 상기 제2더미 마스크의 마스크 패턴간의 중첩은,

   상기 제1더미 마스크와 상기 제2더미 마스크에, 서로 동일한 사이즈 및 위치를 갖는 마스크 패턴을 구비시키고, 어느 하나의 더미 마스크를 X축 및 Y축 방향으로 각각 일정 치수만큼 쉬프트시키는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 노광 마스크의 제조방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제1더미 마스크의 마스크 패턴과 상기 제2더미 마스크의 마스크 패턴간의 중첩은,

   상기 제2더미 마스크를 상기 제1더미 마스크로부터 180°회전시키는 것에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 노광 마스크의 제조방법.

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