KR100854859B1 - 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴형성 방법 - Google Patents

반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴형성 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100854859B1
KR100854859B1 KR1020020040477A KR20020040477A KR100854859B1 KR 100854859 B1 KR100854859 B1 KR 100854859B1 KR 1020020040477 A KR1020020040477 A KR 1020020040477A KR 20020040477 A KR20020040477 A KR 20020040477A KR 100854859 B1 KR100854859 B1 KR 100854859B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microlens
exposure
exposure mask
resist
forming
Prior art date
Application number
KR1020020040477A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040007877A (ko
Inventor
신대웅
Original Assignee
매그나칩 반도체 유한회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 매그나칩 반도체 유한회사 filed Critical 매그나칩 반도체 유한회사
Priority to KR1020020040477A priority Critical patent/KR100854859B1/ko
Publication of KR20040007877A publication Critical patent/KR20040007877A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100854859B1 publication Critical patent/KR100854859B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/38—Masks having auxiliary features, e.g. special coatings or marks for alignment or testing; Preparation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 노광마스크의 노광영역에 마이크로 렌즈를 형성하여 노광 되는 부분의 집광능력을 향상함으로써, 노광마스크와 하부기판과의 거리를 충분히 유지할 수 있고, 해상도와 공정마진을 충분히 확보할 수 있는 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴 형성 방법을 제공한다.
노광마스크, 마이크로렌즈, 해상도

Description

반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴 형성 방법{Photo mask in semiconductor device and method of forming a photosensitive film pattern of using the same}
도 1은 종래의 사진식각 공정중 노광마스크를 이용한 감광막을 노광하는 단계를 나타낸 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 마이크로 렌즈를 포함한 노광 마스크 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 마이크로렌즈가 형성된 노광마스크를 이용한 사진 식각공정을 설명하기 위한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 110 : 하지층 12, 112 : 감광막
40, 140 : 노광 마스크 122 : 투명기판
124 : 차광막 126, 114 : 감광막 패턴
128 : 투명막 130 : 마이크로렌즈용 레지스트
132 : 마이크로렌즈 패턴 134 : 마이크로렌즈
본 발명은 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 반도체 소자의 노광 마스크에 마이크로 렌즈(Microlens)를 적용함으로써, 사진 식각공정의 해상도 및 초점 깊이를 늘릴 수 있는 반도체 소자의 노광 마스크에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정에서, 콘택홀(Contact hole) 또는 각종 패턴들은, 통상, 사진식각 공정을 통해 형성된다. 이러한 사진식각 공정은, 주지된 바와 같이, 감광막 도포와 노광용 마스크를 이용한 감광막 노광 및 현상을 통해 감광막 패턴을 형성하고 이 감광막 패턴을 마스크로 식각공정을 수행하여 목표로 하는 패턴을 형성하는 공정이다. 이 경우, 노광용 마스크(즉, 레티클; Reticle)는 통상 석영기판과 같은 투광성 기판에 비투광성의 크롬(Chrome) 패턴을 형성하여 사용한다.
현재의 반도체 디바이스들을 상술한 방법으로 패터닝 하기 위해서는 수 ㎛이하의 패터닝을 요구하게 되고, 따라서, 이를 수행하기 위해서 노광마스크와 근접 프린팅 장치를 이용한 노광과 현상을 거쳐 감광막 패턴을 형성하게 된다. 하지만 패턴의 사이즈가 작아짐에 따라 이러한 노광과 현상단계에서 많은 문제점들이 발생하게 된다.
도 1은 종래의 사진식각 공정중 노광마스크를 이용한 감광막을 노광하는 단계를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일반적으로, 하지층 상부(10)에 감광막(12)을 도포한 다음 노광마스크(40)를 이용한 노광과 현상 공정을 실시하여 감광막 패턴(미도시)을 형성하게 된다. 하지만 노광공정에서 사용하는 UV 또는 X-선의 간섭 및 회절 현상으로 인해 빛이 산란되어 도면에서와 같이 노광마스크(40)의 노광영역(즉, X1)과 동일한 사이즈의 감광막 영역(X2)이 노광되지 않고, 이보다 큰 사이즈의 감광막 영역(Y)이 노광되어 목표로 하는 패턴과 많이 왜곡된 형태의 패턴이 형성된다.
이를 해결하기 위해서는 노광마스크(40)와 하부 기판상의 감광막(12)과의 거리(Z)가 충분히 가까워야 한다. 하지만, 노광마스크(40)와 하부 기판과의 접촉으로 인한 감광막 패턴의 더미지(Damage)를 피하기 위해 노광마스크(40)와 하부 기판과는 일정 거리(Z) 이상을 유지해야 한다. 또한, 노광 마스크(40)와 하부 기판과의 거리를 크게 가져갈 경우 해상도 및 초점의 깊이가 불리해져서 공정 마진을 확보하기 어려운 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 노광마스크의 노광영역에 마이크로 렌즈를 형성하여 노광되는 부분의 집광능력을 향상함으로써, 노광마스크와 하부기판과의 거리를 충분히 유지할 수 있고, 해상도와 공정마진을 충분히 확보할 수 있는 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 차광영역과 노광영역이 정의된 노광마스크 상에 마이크로렌즈용 레지스트를 도포하는 단계와, 노광과 현상 공정을 수행하여 상기 노광영역 상부에 상기 마이크로렌즈용 레지스트를 잔류시키고, 상기 차광영역 상부의 상기 마이크로렌즈용 레지스트를 제거하는 단계 및 열처리 공정을 수행하여 상기 노광영역 상부에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 노광마스크를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 마이크로 렌즈를 포함한 노광 마스크 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 2a를 참조하면, 차광영역(A)과 노광영역(B)이 정의된 투명기판(122) 상부에 차광막(124) 및 감광막을 도포한다. 라이팅 공정을 실시하여 노광영역(B)을 노출시킬 감광막 패턴(162)을 형성한다. 상술한 '차광영역'은 일반적으로 크롬막과 같이 노광마스크 상에서 빛이 투과하지 못하는 영역을 지칭한다. '노광영역'은 투명기판이나 위상 반전막과 같이 노광마스크 상에서 빛이 투과하는 모든 영역을 지칭한다.
도 2b 및 2c를 참조하면, 감광막 패턴(126)을 식각마스크로 하는 식각공정을 실시하여 차광막(124)을 패터닝 한다. 구체적으로, 노광영역 상부(B)의 차광막(124)이 제거되고 차광영역 상부(A)에는 차광막(124)이 위치하도록 한다. 전체 구조 상부에 차광막(124)과 투명기판과의 단차를 해소하기 위해 투명막(128)을 증착한 다음 평탄화 한다. 상술한 투명막(128)은 빛이 투과할 수 있는 모든 막을 지칭한다.
도 2d를 참조하며, 평탄화된 투명막(128) 상에 마이크로렌즈용 레지스트(130)를 도포한다. 이때, 마이크로렌즈용 레지스트(130)의 두께를 조절하여 노광마스크 상에 형성될 마이크로 렌즈의 반경을 조절함으로써, 노광마스크와 하부 기판과의 거리를 제어할 수 있다. 한편, 레지스트는 이미지 센서 제조 공정에서 사용되는 빛이 투과할 수 있고, 열에 의해 쉽게 변형될 수 있는 투명한 물질(즉, 투명한 포토레지스트)을 지칭한다.
도 2e를 참조하면, 노광과 현상공정을 실시하여 노광영역(B) 상부에만 마이크로렌즈용 레지스트(130)가 잔류하는 마이크로렌즈 패턴(132)을 형성한다. 즉, 마이크로렌즈용 레지스트(130)에 노광과 현상공정을 실시하여 차광영역(A) 상부에 형성된 마이크로렌즈용 레지스트(130)를 제거함으로써 마이크로렌즈 패턴(132)을 형성한다. 이때 마이크렌즈 패턴(132)은 하부 기판에 형성될 감광막 패턴의 형상에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 홀 패턴의 노광영역을 형성하기 위해서는 모자이크 형태(네모난 형태)의 마이크로렌즈 패턴(132)을 형성하고, 라인이나 스페이스 패턴일 경우 구형이나 타원과 같은 형상으로 패터닝한다.
도 2f를 참조하면, 마이크로렌즈 패턴(132)이 형성된 전체 구조에 열처리 공정을 수행하여 볼록렌즈 모양이 마이크로렌즈(134)를 형성한다. 즉, 노광영역(B) 상부에 잔류하는 마이크로렌즈용 레지스트(130)에 열을 가하게 되면 마이크로렌즈용 레지스트(130) 물질이 열에 의해 흘러내려(Thermal Flow) 렌즈모양으로 변하게 된다. 형성된 마이크로렌즈(134)를 상부에서 바라보았을 때의 형상은 모자이크 형상이거나 구 또는 타원형상이다. 이는 하부반도체 기판에 형성될 감광막의 패턴에 따라 다양한 형상으로 구성될 수 있다. 마이크로렌즈(134)의 단면을 보면, 사각형, 반원 또는 반 타원형상으로 형성된다.
다음으로 상술한 마이크로렌즈가 형성된 노광마스크를 이용한 사진 식각공정에 관해 설명하겠다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 마이크로렌즈가 형성된 노광마스크를 이용한 사진 식각공정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 하지층(110) 상부에 화학 증폭형, 용해 억제형 및 주쇄절단형의 레지스트 중 적어도 어느 하나를 이용하여 감광막(112)을 형성한다. 본 발명에서 서술되는 '하지층'이라함은 절연층, 도전층 및 반도체층 중 어느 하나를 포함하여 형성된 임의의 구조물층 등, 특별히 한정되지 않고 감광막을 도포할 수 있는 모든 층을 의미한다. 상술한 감광막은 특별히 한정되지 않고 빛에 의해 성질이 변하는 모든 감광막을 지칭한다.
감광막(112)의 균일도를 일정하게 유지하기 위하여 핫 플레이트 방식, 오븐 방식 및 진공의 오븐 방식 중 적어도 어느 하나를 이용하여 베이킹 처리를 수행한다. 상술한 베이킹 처리방법은 특별히 한정되지 않고 감광막(112)의 균일도 및 감광막(112)에 포함되어 있는 휘발성 물질을 제거할 수 있는 방법을 지칭한다.
도 3b 및 3c를 참조하면, 마이크로렌즈가 형성된 노광용 마스크(120)를 이용한 노광과 현상 공정을 실시하여 감광막 패턴(114)을 형성한다. 이때, 노광영역 상부에 마이크로렌즈가 형성되어 노광영역을 통과하는 빛이 산란되는 현상을 방지함으로써, 감광막 패턴(114)이 왜곡되는 현상을 방지할 수 있게 된다. 마이크로렌즈의 집광 효과에 의해 노광마스크(120)와 기판의 거리를 충분히 둘 수 있기 때문에 노광마스크(120)와 기판과의 접촉에 의한 손상을 미연에 방지할 수 있다. 노광공정시 190 내지 370㎚의 파장의 전자 광선, X-레이 및 이온 광선 중 적어도 어느 하나의 빛을 사용하되 특별히 한정되지 않고 상술한 감광막(112)을 반응시킬 수 있는 모든 빛을 사용한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 노광마스크의 노광영역 상부에 마이크로렌즈를 형성함으로써 노광마스크와 하부기판과의 거리를 충분히 유지할 수 있고, 노광공정의 해상도를 향상 할 수 있으며, 초점 깊이를 충분히 확보할 수 있어 공정마진을 확보할 수 있다.
또한, 고 해상도와 충분한 공정마진으로 인해 감광막패턴의 왜곡 현상을 방지할 수 있다.
또한, 노광마스크와 하부기판과의 거리를 충분히 유지함으로 인해 노광마스크와 하부기판의 접촉에 의한 손상을 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 차광영역과 노광영역이 정의된 노광마스크 상에 마이크로렌즈용 레지스트를 도포하는 단계;
    노광과 현상 공정을 수행하여 상기 노광영역 상부에 상기 마이크로렌즈용 레지스트를 잔류시키고, 상기 차광영역 상부의 상기 마이크로렌즈용 레지스트를 제거하는 단계; 및
    열처리 공정을 수행하여 상기 노광영역 상부에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 노광마스크.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈용 레지스트 도포전에,
    상기 노광 마스크의 단차를 줄이기 위해 투명막을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 노광 마스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈용 레지스트는 이미지 센서 제작에 사용되는 투명한 포토레지스트 인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 노광 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 사각형, 반 구 또는 반 타원 형태의 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 노광 마스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈는 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 노광 마스크.
  6. 반도체 기판 상부에 감광막을 도포한 다음 베이킹 공정을 실시하는 단계;
    제 1 내지 제 4 항중 어느 하나의 항에 기재된 노광용 마스크를 이용한 노광공정을 실시하는 단계; 및
    현상 공정을 실시하여 상기 감광막의 일부를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광막 패턴 형성 방법.
KR1020020040477A 2002-07-11 2002-07-11 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴형성 방법 KR100854859B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020040477A KR100854859B1 (ko) 2002-07-11 2002-07-11 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴형성 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020020040477A KR100854859B1 (ko) 2002-07-11 2002-07-11 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴형성 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040007877A KR20040007877A (ko) 2004-01-28
KR100854859B1 true KR100854859B1 (ko) 2008-08-28

Family

ID=37317152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020020040477A KR100854859B1 (ko) 2002-07-11 2002-07-11 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴형성 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100854859B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7704778B2 (en) * 2005-02-23 2010-04-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Microlens structure for image sensors
KR102120452B1 (ko) * 2020-03-16 2020-06-08 한석수 에칭 지그를 이용한 휴대 단말기용 소형 카메라 렌즈 차광층 증착시스템

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980025846A (ko) * 1996-10-05 1998-07-15 김영환 건식식각을 이용한 마스크의 제조방법
KR20000004550A (ko) * 1998-06-30 2000-01-25 김영환 노광 원판 마스크의 제작방법
JP2000232091A (ja) * 1999-02-10 2000-08-22 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc マスク製造方法及びパターン形成方法
KR20020014690A (ko) * 2000-08-15 2002-02-25 가나이 쓰토무 포토마스크의 제조방법, 포토마스크 블랭크의 제조방법 및포토마스크의 재생방법
JP2002131883A (ja) * 2000-10-27 2002-05-09 Hitachi Ltd フォトマスクの製造方法およびフォトマスク
KR20020037114A (ko) * 2000-11-13 2002-05-18 윤종용 고체촬상소자 및 그 제조방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980025846A (ko) * 1996-10-05 1998-07-15 김영환 건식식각을 이용한 마스크의 제조방법
KR20000004550A (ko) * 1998-06-30 2000-01-25 김영환 노광 원판 마스크의 제작방법
JP2000232091A (ja) * 1999-02-10 2000-08-22 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc マスク製造方法及びパターン形成方法
KR20020014690A (ko) * 2000-08-15 2002-02-25 가나이 쓰토무 포토마스크의 제조방법, 포토마스크 블랭크의 제조방법 및포토마스크의 재생방법
JP2002131883A (ja) * 2000-10-27 2002-05-09 Hitachi Ltd フォトマスクの製造方法およびフォトマスク
KR20020037114A (ko) * 2000-11-13 2002-05-18 윤종용 고체촬상소자 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040007877A (ko) 2004-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7794921B2 (en) Imaging post structures using x and y dipole optics and a single mask
JP2011199321A (ja) リソグラフ方法
US5932378A (en) Phase shifting photomask fabrication method
JP3126649B2 (ja) 位相シフトマスクを製造する方法
US7432043B2 (en) Photo mask and method of manufacturing the same, and method of forming photosensitive film pattern of using the photo mask
KR100854859B1 (ko) 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 감광막 패턴형성 방법
KR100575355B1 (ko) 포토리소그래피 마스크
US7026106B2 (en) Exposure method for the contact hole
JPH0476551A (ja) パターン形成方法
US6784070B2 (en) Intra-cell mask alignment for improved overlay
JP5863343B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US7008730B2 (en) Application of high transmittance attenuating phase shifting mask with dark tone for sub-0.1 micrometer logic device contact hole pattern in 193 NM lithography
US20030117605A1 (en) Apparatus and method for contact hole exposure
TW200300961A (en) Multiple photolithographic exposures with different clear patterns
KR100546185B1 (ko) 반도체 소자의 패턴 형성 방법
KR101057197B1 (ko) 위상반전마스크 제조방법
KR101052923B1 (ko) 더블 패터닝을 위한 포토마스크 및 이를 이용한 노광방법과그 제조방법
US7632611B2 (en) Method of manufacturing rim type of photomask and photomask made by such method
KR980010633A (ko) 노광장비
KR19990054909A (ko) 이중 감광막을 이용한 미세 감광막패턴 형성방법
JP2005025098A (ja) 光学リソグラフィー用ボルテックス位相シフトマスク
KR20060018722A (ko) 반도체 장치의 미세 패턴 형성 방법
KR20080089997A (ko) 마스크 및 그의 제조 방법
KR20050068547A (ko) 포토리소그래피용 포토 마스크
KR20030001985A (ko) 반도체 소자 제조용 노광 마스크

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120727

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130729

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140730

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160629

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170629

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180628

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190624

Year of fee payment: 12