KR100780551B1 - 마스크 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 기판 상에 홀 패턴을 형성하기 위한 마스크 제조 방법에 있어서, 홀 마스크 설계 패턴과 상기 홀 마스크 설계 패턴 내부에 홀 마스크 보조 설계 패턴을 가지는 설계 패턴을 작성하는 단계; 상기 설계 패턴을 마스크 제조 장비에 입력하는 단계; 및 상기 홀 마스크 설계 패턴 및 상기 홀 마스크 보조 설계 패턴에 대응하여 홀 마스크 패턴 및 상기 홀 마스크 패턴 내부에 홀 마스크 보조 패턴을 가지는 마스크가 제조되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 본 발명은 마스크 제조 장비가 달라도 반도체 기판 상에 원하는 일정한 패턴을 얻을 수 있으므로 마스크 제조 장비에 따라 서로 다른 설계 패턴을 설계할 필요가 없어 제조 비용을 절감할 수 있으며, 특정한 마스크 제조 장비를 사용하길 원하는 고객의 요구에 유연하게 대처할 수 있다.
설계 패턴, 마스크 제조 장비, 마스크 패턴

Description

마스크 제조 방법{fabricating method of a mask}
도 1은 종래 포토 마스크의 설계 패턴을 나타내는 도면.
도 2a는 도 1의 종래 포토 마스크의 설계 패턴으로 'Alta 4300' 장비를 이용하여 제작한 포토 마스크를 보여주는 도면.
도 2b는 도 2a의 포토 마스크에 의해 형성된 반도체 기판의 콘택홀을 보여주는 도면.
도 3a는 도 1의 종래 포토 마스크의 설계 패턴으로 'EBM 3500' 장비를 이용하여 제작한 포토 마스크를 보여주는 도면.
도 3b는 도 3a의 포토 마스크에 의해 형성된 반도체 기판의 콘택홀을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 포토 마스크의 설계 패턴을 나타내는 도면.
도 5a는 도 4의 포토 마스크의 설계 패턴으로 'Alta 4300' 장비를 이용하여 제작한 포토 마스크 패턴을 보여주는 도면.
도 5b는 도 5a의 포토 마스크에 의해 형성된 반도체 기판의 콘택홀을 보여주는 도면.
도 6a는 도 4의 포토 마스크의 설계 패턴으로 'EBM 3500' 장비를 이용하여 제작한 포토 마스크 패턴을 보여주는 도면.
도 6b는 도 6a의 포토 마스크에 의해 형성된 반도체 기판의 콘택홀을 보여주는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
200 : 마스크 설계 패턴 202 : 보조 설계 패턴
210a : 제 1 포토 마스크 210b : 제 2 포토 마스크
212a : 제 1 마스크 패턴 212b : 제 2 마스크 패턴
217a : 제 1 마스크 보조 패턴 217b : 제2 마스크 보조 패턴
220 : 반도체 기판 222a : 제 1 콘택홀
222b : 제 2 콘택홀
본 발명은 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 양호한 품위의 미세 패턴을 형성할 수 있는 마스크 제조 방법을 제공하는 것이다.
포토리소그래피 공정은 반도체 소자 제조에 있어 필수적인 공정으로서, 웨이퍼 상에 감광막을 균일하게 도포한 다음, 소정의 레이아웃(lay-out)으로 형성된 포토 마스크를 이용하여 노광 공정을 수행하고 노광된 감광막을 현상하여 특정 형상의 패턴으로 형성하는 공정을 말한다.
상기 반도체 소자 제조의 포토리소그래피 공정에서 사용되는 반도체 포토리소그래피(Photo lithography) 기술은 마스크 설계를 정교하게 해줌으로써 마스크로 부터 투광되어 나오는 빛의 양을 적절히 조절할 수 있게 된다.
최근의 반도체 소자의 고집적화에 따라 설계 룰(design rule)이 미세화되면서, 포토리소그래피 공정 기술을 이용하여 콘택홀과 같은 미세 패턴을 형성할 경우 빛의 회절 및 간섭에 의해 패턴에 왜곡이 발생된다.
즉, 사각형 형상의 패턴을 형성하는 경우, 빛의 회절 및 간섭에 의해 사각형 패턴의 모서리가 둥글게 되는 코너 라운딩(corner rounding) 현상이 발생된다.
따라서, 반도체 기판 상에 원형의 콘택홀을 형성하기 위해서는 사각형 마스크 패턴을 가지는 포토 마스크를 제작하여 사용하는 것이 일반적인 추세이다.
상기 포토 마스크는 마스크 제조 장비를 사용하여 제조하는데, 어떤 마스크 제조 장비를 사용하는 지에 따라 상기 포토 마스크의 마스크 패턴의 모양이 결정된다.
예를 들어, 상기 마스크 제조 장비로서 레이저를 사용하는 'Alta 4300'이라는 장비의 경우, 포토 마스크 패턴의 코너 라운딩 현상이 많이 발생하게 된다.
예를 들어, 상기 마스크 제조 장비로서 e-빔을 사용하는 'EBM 3500'이라는 장비의 경우, 포토 마스크 패턴의 코너 라운딩 현상은 상기 'Alta 4300'보다 적게 발생하게 된다.
도 1은 종래 포토 마스크의 설계 패턴을 나타내는 도면이다.
도 2a는 도 1의 종래 포토 마스크의 설계 패턴으로 'Alta 4300' 장비를 이용하여 제작한 포토 마스크를 보여주는 도면이고, 도 2b는 도 2a의 포토 마스크에 의해 형성된 반도체 기판의 콘택홀을 보여주는 도면이다.
도 3a는 도 1의 종래 포토 마스크의 설계 패턴으로 'EBM 3500' 장비를 이용하여 제작한 포토 마스크를 보여주는 도면이고, 도 3b는 도 3a의 포토 마스크에 의해 형성된 반도체 기판의 콘택홀을 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 포토 마스크의 설계 패턴(100)은 사각형 형상으로 형성되며, 상기 사각형의 마스크 설계 패턴을 이용하여 원형의 콘택홀을 형성하고자 한다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 마스크 제조 장비로서 레이저를 사용하는 'Alta 4300'장비의 경우, 포토 마스크(110)에서 마스크 패턴(112a)의 코너 라운딩 현상이 많이 발생하게 되어 사각형의 마스크 패턴(112a)의 모서리(116a)는 곡률 반경이 큰 곡선으로 형성된다.
따라서, 상기 'Alta 4300'장비를 이용하여 반도체 기판(120) 상에 콘택홀(122a)을 형성할 경우 CD폭(CD1)이 작은 원형의 콘택홀(122a)이 형성된다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 마스크 제조 장비로서 e-빔을 사용하는 'EBM 3500'장비의 경우, 포토 마스크(110)에서 마스크 패턴(112b)의 코너 라운딩이 작게 발생되어 사각형의 마스크 패턴(112b)의 모서리(116b)는 곡률 반경(r2)이 작은 곡선으로 형성된다.
따라서, 상기 'EBM 3500'장비를 이용하여 반도체 기판(120) 상에 콘택홀(122b)을 형성할 경우 CD폭(CD2;CD1<CD2)이 큰 원형의 콘택홀(122b)이 형성된다.
이와 같이, 서로 다른 마스크 제조 장비를 이용하여 포토 마스크를 제조할 경우, 동일한 마스크 설계 패턴을 사용한다고 하더라도 서로 다른 마스크 패턴을 가지는 포토 마스크가 제작된다. 그리고, 상기 서로 다른 마스크 패턴을 가지는 포토 마스크를 이용하여 반도체 기판 상에 패턴을 형성할 경우, 서로 다른 CD폭을 가지는 패턴이 형성되게 된다.
따라서, 마스크 제조 장비가 달라도 반도체 기판 상에 원하는 일정한 패턴을 얻기 위해서는 마스크 제조 장비에 따라 서로 다른 설계 패턴을 이용하여 포토 마스크를 제작해야 하는 번거로움이 따른다.
본 발명은 제안된 설계 패턴을 이용하여 어느 마스크 제조 장비를 이용하여도 반도체 기판 상에 동일한 패턴을 얻을 수 있는 마스크 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 반도체 기판 상에 홀 패턴을 형성하기 위한 마스크 제조 방법에 있어서, 홀 마스크 설계 패턴과 상기 홀 마스크 설계 패턴 내부에 홀 마스크 보조 설계 패턴을 가지는 설계 패턴을 작성하는 단계; 상기 설계 패턴을 마스크 제조 장비에 입력하는 단계; 및 상기 홀 마스크 설계 패턴 및 상기 홀 마스크 보조 설계 패턴에 대응하여 홀 마스크 패턴 및 상기 홀 마스크 패턴 내부에 홀 마스크 보조 패턴을 가지는 마스크가 제조되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 홀 마스크 설계 패턴의 한 변의 길이가 b이고, 상기 홀 마스크 보조 설계 패턴의 길이가 a이면, a ≤ b 를 만족시키는 것을 특징으로 한다.
상기 홀 패턴은 원형이고 상기 홀 마스크 설계 패턴 및 상기 홀 마스크 보조 설계 패턴은 사각형인 것을 특징으로 한다.
상기 홀 마스크 패턴 및 상기 홀 마스크 패턴 내부에 홀 마스크 보조 패턴의 모서리는 곡률 반경을 가지는 곡선으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 홀 마스크 패턴의 내부가 뚫린 구조이면 상기 홀 마스크 보조 패턴은 막힌 구조이며, 상기 홀 마스크 패턴의 내부가 막힌 구조이면 상기 홀 마스크 보조 패턴은 뚫린 구조인 것을 특징으로 하는 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 마스크 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 포토 마스크의 설계 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5a는 도 4의 포토 마스크의 설계 패턴으로 'Alta 4300' 장비를 이용하여 제작한 포토 마스크 패턴을 보여주는 도면이고, 도 5b는 도 5a의 포토 마스크에 의해 형성된 반도체 기판의 콘택홀을 보여주는 도면이다.
도 6a는 도 4의 포토 마스크의 설계 패턴으로 'EBM 3500' 장비를 이용하여 제작한 포토 마스크 패턴을 보여주는 도면이고, 도 6b는 도 6a의 포토 마스크에 의해 형성된 반도체 기판의 콘택홀을 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래 포토 마스크의 설계 패턴(200)은 사각형 형상으로 형성되며, 상기 사각형의 마스크 설계 패턴을 이용하여 원형의 콘택홀을 형성하고자 한다.
상기 마스크 설계 패턴(200) 내에는 사각형의 보조 설계 패턴(202)이 더 형 성되어 있다.
상기 사각형의 마스크 설계 패턴(200)의 내부가 뚫린(clear) 구조라면 상기 사각형의 보조 설계 패턴(202)은 막힌(dark) 구조로 이루어져 있다.
반대로, 상기 사각형의 마스크 설계 패턴(200)의 내부가 막힌 구조라면 상기 사각형의 보조 설계 패턴(202)은 뚫린 구조로 이루어진다.
상기 사각형의 마스크 설계 패턴(200)의 한 변의 길이가 b이고, 상기 사각형의 보조 설계 패턴(202)의 한 변의 길이가 a라고 하자.
예를 들어, 상기 보조 설계 패턴(202)의 한 변의 길이 a와 상기 사각형의 마스크 설계 패턴(200)의 한 변의 길이 b의 관계는 a≤b/2 를 만족할 수도 있다.
상기와 같은 마스크 설계 패턴(200)을 가지고 'Alta 4300'장비와 'EBM 3500'장비를 이용하여 각각 포토 마스크(210a, 210b)를 제작한다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 마스크 제조 장비로서 레이저를 사용하는 'Alta 4300'장비의 경우, 포토 마스크(210a)의 마스크 패턴의 코너 라운딩 현상이 많이 발생하게 되어 사각형의 제 1 마스크 패턴(212a)의 모서리(216a)는 곡률 반경(r1)이 큰 곡선으로 형성된다.
상기 사각형의 마스크 보조 설계 패턴(202)에 의해 상기 제 1 마스크 패턴(212a) 내부에 제 1 마스크 보조 패턴(217a)이 형성되며, 상기 제 1 마스크 보조 패턴(217a)의 모서리는 곡률 반경(r1)이 큰 곡선으로 형성된다.
상기 사각형의 제 1 마스크 패턴(212a)의 내부는 제 1 포토 마스크(210a)로 조사되는 광이 투과되는 부분이고, 상기 사각형의 제 1 마스크 패턴(212a)의 외부 는 상기 제 1 포토 마스크(210a)로 조사되는 광이 차단되는 부분이며, 상기 사각형의 제 1 마스크 보조 패턴은 상기 제 1 포토 마스크로 조사되는 광이 차단되는 부분이다.
상기 'Alta 4300'장비를 이용하여 제작된 제 1 포토 마스크(210a)는 상기 제 1 마스크 패턴(212a) 및 상기 제 1 마스크 보조 패턴(217a)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 포토 마스크(210a)를 이용하여 반도체 기판 상(220)에 제 1 콘택홀(222a)을 형성할 경우 제 1 CD폭(CD3)을 가지는 원형의 제 1 콘택홀(222a)이 형성된다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 마스크 제조 장비로서 e-빔을 사용하는 'EBM 3500'장비의 경우, 포토 마스크(210b)의 마스크 패턴의 코너 라운딩 현상이 많이 발생되지 않아 사각형의 제 2 마스크 패턴(212b)의 모서리는 곡률 반경(r2)이 작은 곡선으로 형성된다.
상기 사각형의 마스크 보조 설계 패턴(202)에 의해 상기 제 2 마스크 패턴(212b) 내부에 제 2 마스크 보조 패턴(217b)이 형성되며, 상기 제 2 마스크 보조 패턴(217b)의 모서리는 곡률 반경(r2)이 작은 곡선으로 형성된다.
상기 사각형의 제 2 마스크 패턴(212b)의 내부는 제 2 포토 마스크(210b)로 조사되는 광이 투과되는 부분이고, 상기 사각형의 제 2 마스크 패턴(212b)의 외부는 상기 제 2 포토 마스크(210b)로 조사되는 광이 차단되는 부분이며, 상기 사각형의 제 2 마스크 보조 패턴(217b)은 상기 제 2 포토 마스크(210b)로 조사되는 광이 차단되는 부분이다.
한편, 상기 마스크 패턴의 내부가 뚫린 구조이면 상기 마스크 보조 패턴은 막힌 구조이며, 상기 마스크 패턴의 내부가 막힌 구조이면 상기 마스크 보조 패턴은 뚫린 구조이다.
상기 'EBM 3500'장비를 이용하여 제작된 제 2 포토 마스크(210b)는 상기 제 2 마스크 패턴(212b) 및 상기 제 2 마스크 보조 패턴(217b)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 포토 마스크(210b)를 이용하여 반도체 기판(220) 상에 제 2 콘택홀(222b)을 형성할 경우 제 2 CD폭(CD4)을 가지는 원형의 제 2 콘택홀(222b)이 형성된다.
상기 제 1 콘택홀(222a)의 제 1 CD폭(CD3)과 상기 제 2 콘택홀(222b)의 제 2 CD폭(CD4)은 실질적으로 동일하다.
상기 제 1 및 제 2 포토 마스크(210a, 210b)에 의해 형성되는 반도체 기판(220)의 콘택홀의 CD폭은 다음과 같은 관계식에 의하여 결정된다.
Figure 112006088191018-pat00001
여기서, A는 마스크 패턴의 내부에서 광이 투과되는 부분의 면적이다.
즉, 콘택홀의 CD폭은 포토 마스크의 마스크 패턴 내부에서 광이 투과되는 부분의 면적과 비례한다.
상기 제 1 포토 마스크(210a)의 제 1 마스크 패턴(212a)과 상기 제 2 포토 마스크(210b)의 제 2 마스크 패턴(212b)의 곡률 반경(r1, r2)이 다르므로 상기 제 1 마스크 패턴(212a)의 내부 면적과 상기 제 2 포토 마스크(212b)의 내부 면적은 서로 다르다.
그러나, 상기 제 1 마스크 패턴(212a)의 내부 면적에서 상기 제 1 마스크 보 조 패턴(217a)의 면적을 제외하여 상기 제 1 마스크 패턴(212a)에서 실질적으로 광이 투과되는 부분의 면적과, 상기 제 2 마스크 패턴(212b)의 내부 면적에서 상기 제 2 마스크 보조 패턴(217b)의 면적을 제외하여 상기 제 2 마스크 패턴(212b)에서 실질적으로 광이 투과되는 부분의 면적은 거의 동일하다.
따라서, 상기 제 1 포토 마스크(210a)와 제 2 포토 마스크(210b)에 의해 형성된 제 1 콘택홀(222a)의 제 1 CD폭(CD3)과 제 2 콘택홀(222b)의 제 2 CD폭(CD4)은 실질적으로 동일하다.
이와 같이, 서로 다른 마스크 제조 장비를 이용하여 포토 마스크를 제조하여 반도체 기판 상에 콘택홀 패턴을 형성하여도, 실질적으로 동일한 CD폭을 가지는 콘택홀 패턴이 형성되게 된다.
따라서, 마스크 제조 장비가 달라도 반도체 기판 상에 원하는 일정한 패턴을 얻을 수 있으므로 마스크 제조 장비에 따라 서로 다른 설계 패턴을 설계할 필요가 없어 제조 비용을 절감할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 마스크 제조 방법은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명은 마스크 제조 장비가 달라도 반도체 기판 상에 원하는 일정한 패턴 을 얻을 수 있으므로 마스크 제조 장비에 따라 서로 다른 설계 패턴을 설계할 필요가 없어 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 마스크 제조 장비에 상관없이 포토 마스크를 제작하여 반도체 기판 상에 일정한 패턴을 형성할 수 있으므로, 특정한 마스크 제조 장비를 사용하길 원하는 고객의 요구에 유연하게 대처할 수 있는 효과도 있다.

Claims (5)

  1. 반도체 기판 상에 홀 패턴을 형성하기 위한 마스크 제조 방법에 있어서,
    홀 마스크 설계 패턴과 상기 홀 마스크 설계 패턴 내부에 홀 마스크 보조 설계 패턴을 가지는 설계 패턴을 작성하는 단계;
    상기 설계 패턴을 마스크 제조 장비에 입력하는 단계; 및
    상기 홀 마스크 설계 패턴 및 상기 홀 마스크 보조 설계 패턴에 대응하여 홀 마스크 패턴 및 상기 홀 마스크 패턴 내부에 홀 마스크 보조 패턴을 가지는 마스크가 제조되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 홀 마스크 설계 패턴의 한 변의 길이가 b이고, 상기 홀 마스크 보조 설계 패턴의 길이가 a이면, a ≤ b 를 만족시키는 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 홀 패턴은 원형이고 상기 홀 마스크 설계 패턴 및 상기 홀 마스크 보조 설계 패턴은 사각형인 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 홀 마스크 패턴 및 상기 홀 마스크 패턴 내부에 홀 마스크 보조 패턴의 모서리는 곡률 반경을 가지는 곡선으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 홀 마스크 패턴의 내부가 뚫린 구조이면 상기 홀 마스크 보조 패턴은 막힌 구조이며, 상기 홀 마스크 패턴의 내부가 막힌 구조이면 상기 홀 마스크 보조 패턴은 뚫린 구조인 것을 특징으로 하는 마스크 제조 방법.
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