KR100929733B1 - 포토 마스크의 제조 방법 및 포토 마스크를 이용한 미세 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토 마스크의 제조 방법, 이를 이용한 미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 개시된 반도체 소자의 미세 홀 패턴의 형성에 사용되는 포토 마스크를 제조하는 방법은, 광 투과 기판에 차광막 및 감광막을 순차적으로 도포하고, 감광막을 패터닝하여 원래 미세 홀 패턴의 가로 및 세로 크기를 증대시킨 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴에 대해 가로 및 세로 크기를 더욱 증대시킨 후에 각 모서리의 부분 영역을 제거하되 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴의 면적과 비교할 때에 적어도 동일이상의 면적을 갖도록 한 변형 미세 홀 패턴에 대응하는 감광막 패턴을 형성하며, 자외선으로 감광막 패턴에 맞추어서 차광막을 노광한 후에 감광막 패턴을 제거하여 변형 미세 홀 패턴에 대응하는 차광막 패턴을 형성함으로써, 고스트 이미지를 방지할 수 있도록 하면서 주변의 다른 패턴과는 충분히 이격되어 소자의 고집적화에 따라 디자인 룰이 점점 낮아지더라도 글로벌 바이어스가 제한되지 않으며, 근접 미세 홀 패턴에 의한 패턴 결함이 발생하지 않는 이점이 있다.

미세 홀 패턴, 글로벌 바이어스, 근접 홀 패턴 결함

Description

포토 마스크의 제조 방법 및 포토 마스크를 이용한 미세 패턴 형성 방법{METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK AND METHOD FOR FORMING FINE PATTERN BY USING THE PHOTOMASK}

본 발명은 반도체 소자의 미세 패턴 형성에 사용되는 포토 마스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세 홀 패턴 형성 시에 고스트(ghost) 이미지를 방지하는 포토 마스크의 제조 방법, 그리고 이 포토 마스크를 이용한 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

반도체 장치의 각종 패턴은 포토 리소그래피 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 포토 리소그래피 기술에 의하면, 반도체 웨이퍼 상의 절연막이나 도전막 등 패턴을 형성하여야 할 막 위에 X선이나 레이저, 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도가 변화하는 감광막을 형성하고, 이 감광막의 소정 부위를 포토 마스크를 이용하여 노광시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거하여 감광막 패턴을 형성하고, 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 식각에 의해 제거하여 배선이나 전극 등 각종 패턴을 형성한다.

반도체 제조 공정상의 포토 리소그래피 기술은 집적도가 증가하면서 미세 패 턴의 형성에 많은 어려움이 있으며, 이러한 미세 패턴 중에서 미세 홀 패턴의 형성 시에는 고스트 이미지를 방지하는데 많은 노력을 기울이고 있다. 미세 홀 패턴의 크기가 작아지면서 많은 빛의 양(dose량)이 필요하게 되었고, 이렇게 많은 빛의 양이 이용되면 원하지 않는 지역에서 패턴을 형성하며 이를 고스트 이미지라 한다.

도 1은 미세 홀 패턴의 형성 시에 발생하는 고스트 이미지를 나타낸 도면이다. 미세 홀 패턴으로 인해 많은 빛의 양이 이용됨에 따라 원하는 지역의 패턴(1) 이외에도 원하지 않는 지역에 고스트 이미지(3)가 형성됨을 알 수 있다.

종래에는 미세 홀 패턴의 형성 시에 고스트 이미지를 방지하기 위해 글로벌 바이어스 방식을 이용하였다.

도 2는 종래 기술에 따른 글로벌 바이어스(global bias) 방식에 의한 미세 홀 패턴을 나타낸 도면으로서, (가)는 원래의 미세 홀 패턴이고, (나)는 글로벌 바이어스 작업이 수행된 미세 홀 패턴을 나타내고 있다. 글로벌 바이어스 작업이라 함은 미세 패턴의 가로 및 세로 크기를 늘려 면적을 증대시킴으로써 노광의 세기(dose)를 낮추는 것이다.

도 3은 종래 기술에 따라 글로벌 바이어스 방식을 이용하는 개별 패턴의 나타낸 도면으로서, (가)는 원래의 미세 홀 패턴이고, (나)는 글로벌 바이어스 작업이 수행된 미세 홀 패턴을 나타내고 있다. 원래의 미세 홀 패턴 (가)는 가로 및 세로 크기가 각각 100㎚이였으나 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴 (나)는 가로 및 세로 크기가 각각 150㎚로 증대되었다. 이에 따라 원래의 미세 홀 패턴 (가)의 면적은 10000㎚²이나 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴 (나)의 면적은 22500㎚²으로 증대되었으므로 (나) 패턴은 (가) 패턴보다 적은 노광 세기로 홀 패턴을 형성할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 종래에는 글로벌 바이어스의 수행으로 미세 홀 패턴에 대한 고스트 이미지를 방지하였으나 소자의 고집적화에 따라 디자인 룰이 점점 낮아지면서 미세 홀 패턴들이 근접됨에 따라 글로벌 바이어스가 제한되는 문제점이 있다.

도 4는 종래 기술에 따른 글로벌 바이어스 패턴에 의한 근접 홀 패턴을 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이 글로벌 바이어스의 수행에 의해 미세 홀 패턴의 면적을 넓히면 특히 패턴의 모서리 부분이 주변의 다른 패턴과 근접되어 패턴 결함이 발생한다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안한 것으로서, 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴의 모서리에 대한 형태를 변경하여 적어도 동일이상의 면적을 갖도록 하여 고스트 이미지를 방지할 수 있도록 하면서 주변의 다른 패턴과는 충분히 이격되도록 한다.

삭제

본 발명의 제 1 관점으로서 반도체 소자의 미세 홀 패턴의 형성에 사용되는 포토 마스크를 제조하는 방법은, 광 투과 기판에 차광막 및 감광막을 순차적으로 도포하는 단계와, 상기 감광막을 패터닝하여 원래 미세 홀 패턴의 가로 및 세로 크기를 증대시킨 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴에 대해 가로 및 세로 크기를 더욱 증대시킨 후에 각 모서리의 부분 영역을 제거하되 상기 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴의 면적과 비교할 때에 적어도 동일이상의 면적을 갖도록 한 변형 미세 홀 패턴에 대응하는 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 자외선으로 상기 감광막 패턴에 맞추어서 상기 차광막을 노광한 후에 상기 감광막 패턴을 제거하여 상기 변형 미세 홀 패턴에 대응하는 차광막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제 2 관점으로서 포토 마스크를 이용하여 반도체 소자의 미세 홀 패턴을 형성하는 방법은, 상기 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼의 상면에 감광막을 형성하는 단계와, 상기 웨이퍼 상부에 원래 미세 홀 패턴의 가로 및 세로 크기를 증대시킨 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴에 대해 가로 및 세로 크기를 더욱 증대시킨 후에 각 모서리의 부분 영역을 제거하되 상기 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴의 면적과 비교할 때에 적어도 동일이상의 면적을 갖도록 한 변형 미세 홀 패턴이 형성된 포토 마스크를 위치시킨 후에 상기 포토 마스크의 상부에서 자외선을 조사하여 상기 감광막을 노광하는 단계와, 노광된 상기 감광막을 식각하여 감광막 패턴을 형성한 후에 상기 감광막 패턴으로 상기 웨이퍼를 식각하는 단계를 포함한다.

본 발명에서는 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴의 모서리에 대한 형태를 변경하여 적어도 동일이상의 면적을 갖도록 하여 고스트 이미지를 방지할 수 있도록 하면서 주변의 다른 패턴과는 충분히 이격되어 소자의 고집적화에 따라 디자인 룰이 점점 낮아지더라도 글로벌 바이어스가 제한되지 않으며, 근접 미세 홀 패턴에 의한 패턴 결함이 발생하지 않는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 5는 본 발명에 따른 미세 홀 패턴 형성을 위한 포토 마스크의 개별 패턴을 나타낸 도면으로서, (가)는 원래의 미세 홀 패턴이며, (나)는 종래 기술에 따른 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴이고, (다)는 본 발명에 따른 미세 홀 패턴의 형성을 위해 패턴 (나)의 가로 및 세로 크기를 더욱 증대시킨 미세 홀 패턴이며, (라)는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세 홀 패턴이고, (마)는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세 홀 패턴이다.

예로서, 원래 미세 홀 패턴의 가로 및 세로의 크기가 패턴 (가)와 같이 각각 100㎚일 경우에 종래 기술에 따른 글로벌 바이어스에 의하면 패턴 (나)와 같이 가로 및 세로의 크기를 각각 150㎚로 증대시킨다. 그러나 이 경우에는 앞서 설명한 바와 같이 패턴의 모서리 부분이 주변의 다른 패턴과 근접되어 패턴 결함이 발생한다.

따라서, 본 발명에서는 먼저 패턴 (다)와 같이 가로 및 세로의 크기를 각각 170㎚로 증대시킨 후에 패턴 (라)와 같이 미세 홀 패턴에 대해 각 모서리의 사각형 부분 영역이 제거되는 형태로 변경하거나 패턴 (마)와 같이 미세 홀 패턴에 대해 각 모서리의 삼각형 부분 영역이 제거되는 형태로 변경한다. 이때 패턴 (라) 및 패턴 (마)의 면적은 패턴 (나)의 면적과 비교할 때에 적어도 동일이상의 면적을 갖도록 함으로써 종래의 글로벌 바이어스 방식과 마찬가지로 고스트 이미지를 방지한다.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세 홀 패턴 형성을 위한 포토 마스크의 패턴 배치도를 나타낸 도면으로서, 도 5의 패턴 (라)를 복수로 배치한 것이다. 도 6을 참조하면 미세 홀 패턴(101)들의 모서리 부분(103)이 충분히 이격됨을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세 홀 패턴 형성을 위한 포토 마스크의 패턴 배치도를 나타낸 도면으로서, 도 5의 패턴 (마)를 복수로 배치한 것이다. 도 7을 참조하면 본 발명의 제 1 실시예와 마찬가지로 미세 홀 패턴(201)들의 모서리 부분(203)이 충분히 이격됨을 알 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 포토 마스크를 제작하는 과정을 보인 흐름도이다. 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 포토 마스크 제조 과정을 살펴보면 아래와 같다.

먼저, 광 투과 기판(예를 들면, 글래스)에 크롬(chromium) 등과 같은 차광막 및 감광막을 순차적으로 도포한다(S301).

그리고, 디자인 레이아웃에 맞추어서 본 발명에 따라 미세 홀 패턴들의 가로 및 세로의 크기를 각각 증대시킨 후에 각 모서리의 사각형 부분 영역이 제거되는 형태로 변경하거나 각 모서리의 삼각형 부분 영역이 제거되는 형태로 변경한 미세 홀 패턴에 대응하는 감광막 패턴을 형성한다(S303).

이후, 자외선(전자빔 또는 X-선)으로 감광막 패턴에 맞추어서 차광막을 노광(S305)한 후에 감광막 패턴을 제거(S307)하여 차광막 패턴, 즉 본 발명에 따라 패턴 간의 모서리 부근이 충분히 이격된 미세 콘택 홀 패턴(도 6 또는 도 7)이 형성된 패턴 형성용 마스크를 제작한다.

도 9는 본 발명에 따라 제조된 포토 마스크를 이용하여 반도체 웨이퍼(wafer)에 미세 홀 패턴을 형성하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 미세 홀 패턴 형성 과정을 살펴보면 아래와 같다.

먼저, 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼의 상면에 감광막을 형성(S401)하고, 웨이퍼 상부에 도 8의 절차를 통해 제조된 포토 마스크를 위치(S403)시키고, 포토 마스크의 상부에서 자외선을 조사하는 노광을 수행(S405)하면, 웨이퍼의 감광막 상에는 포토 마스크의 개구 패턴과 동일하게 자외선이 조사된다.

감광막을 식각(S407)하면, 마스크의 개구 패턴과 동일한 감광막 패턴이 형성 되고, 이 감광막 패턴으로 웨이퍼를 식각(S409)하면, 웨이퍼 상에는 패턴이 형성된다. 이때, 본 발명에 의한 미세 홀 패턴은 가로 및 세로의 크기를 각각 증대시킨 후에 각 모서리의 사각형 부분 영역이 제거되는 형태로 변경하거나 각 모서리의 삼각형 부분 영역이 제거되는 형태로 변경하였으므로 패턴 간의 모서리 부근이 충분히 이격되어 패턴 근접에 의한 결함이 발생하지 않는다.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 국한하여 설명하였으나 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하다. 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

도 1은 미세 홀 패턴의 형성 시에 발생하는 고스트 이미지를 나타낸 도면,

도 2는 종래 기술에 따른 글로벌 바이어스 방식에 의한 미세 홀 패턴을 나타낸 도면,

도 3은 종래 기술에 따라 글로벌 바이어스 방식을 이용하는 개별 패턴의 나타낸 도면,

도 4는 종래 기술에 따른 글로벌 바이어스 패턴에 의한 근접 홀 패턴을 나타낸 도면,

도 5는 본 발명에 따른 미세 홀 패턴 형성을 위한 포토 마스크의 개별 패턴을 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 미세 홀 패턴 형성을 위한 포토 마스크의 패턴 배치도를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 미세 홀 패턴 형성을 위한 포토 마스크의 패턴 배치도를 나타낸 도면,

도 8은 본 발명에 따른 포토 마스크를 제작하는 과정을 보인 흐름도,

도 9는 본 발명에 따라 제조된 포토 마스크를 이용하여 반도체 웨이퍼에 미세 홀 패턴을 형성하는 과정을 설명하기 위한 흐름도.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 반도체 소자의 미세 홀 패턴의 형성에 사용되는 포토 마스크를 제조하는 방법으로서,

   광 투과 기판에 차광막 및 감광막을 순차적으로 도포하는 단계와,

   상기 감광막을 패터닝하여 원래 미세 홀 패턴의 가로 및 세로 크기를 증대시킨 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴에 대해 가로 및 세로 크기를 더욱 증대시킨 후에 각 모서리의 부분 영역을 제거하되 상기 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴의 면적과 비교할 때에 적어도 동일이상의 면적을 갖도록 한 변형 미세 홀 패턴에 대응하는 감광막 패턴을 형성하는 단계와,

   자외선으로 상기 감광막 패턴에 맞추어서 상기 차광막을 노광한 후에 상기 감광막 패턴을 제거하여 상기 변형 미세 홀 패턴에 대응하는 차광막 패턴을 형성하는 단계

   를 포함하는 포토 마스크의 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 변형 미세 홀 패턴은, 상기 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴에 대해 각 모서리의 사각형 부분 영역이 제거되는 형태로 변경되거나 각 모서리의 삼각형 부분 영역이 제거되는 형태로 변경된

   포토 마스크의 제조 방법
5. 포토 마스크를 이용하여 반도체 소자의 미세 홀 패턴을 형성하는 방법으로서,

   상기 반도체 소자를 제조하기 위한 웨이퍼의 상면에 감광막을 형성하는 단계와,

   상기 웨이퍼 상부에 원래 미세 홀 패턴의 가로 및 세로 크기를 증대시킨 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴에 대해 가로 및 세로 크기를 더욱 증대시킨 후에 각 모서리의 부분 영역을 제거하되 상기 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴의 면적과 비교할 때에 적어도 동일이상의 면적을 갖도록 한 변형 미세 홀 패턴이 형성된 포토 마스크를 위치시킨 후에 상기 포토 마스크의 상부에서 자외선을 조사하여 상기 감광막을 노광하는 단계와,

   노광된 상기 감광막을 식각하여 감광막 패턴을 형성한 후에 상기 감광막 패턴으로 상기 웨이퍼를 식각하는 단계

   를 포함하는 포토 마스크를 이용한 미세 패턴 형성 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 변형 미세 홀 패턴은, 상기 글로벌 바이어스 미세 홀 패턴에 대해 각 모서리의 사각형 부분 영역이 제거되는 형태로 변경되거나 각 모서리의 삼각형 부분 영역이 제거되는 형태로 변경된

   포토 마스크를 이용한 미세 패턴 형성 방법.

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