KR100952516B1 - 미세 홀 패턴 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세 홀 패턴 마스크에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 미세 홀 패턴에 차광 패턴을 형성하여 이웃하는 미세 홀 패턴에서 빛샘 현상이 발생되어 웨이퍼의 콘택홀이 변형되는 것을 방지하는 데 있다.

이를 위해 본 발명은 마스크 기판 및 마스크 기판의 상부에 형성되며 다각형의 홀 패턴이 형성된 차광막을 포함하며, 홀 패턴은 웨이퍼에 홀을 형성하기 위한 패턴으로 사각형에서 모서리 부분을 직선 또는 곡선으로 제거한 팔각 형상으로 형성된 미세 홀 패턴 마스크를 개시한다.

홀 패턴, 마스크, 웨이퍼, 콘택홀, 차광 패턴

Description

미세 홀 패턴 마스크{MASK FOR FINE HOLE PATTERN}

본 발명은 미세 홀 패턴 마스크에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 미세 홀 패턴에 차광 패턴을 형성하여 이웃하는 미세 홀 패턴에서 빛샘 현상이 발생되어 웨이퍼의 콘택홀이 변형되는 것을 방지할 수 있는 미세 홀 패턴 마스크에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조에 사용되는 리소그래피(Lithography) 공정에서 마스크는 가장 중요한 요소이다. 일반적인 광학 리소그래피에서 석영(quartz) 또는 유리는 투명하여 빛을 통과시키고 얇은 금속박막 등은 빛을 흡수 및 차단하여 노광공정을 수행한다. 리소그래피 공정에서는 일단 소정의 패턴이 형성된 마스크를 제작한 후, 이 마스크를 이용하여 포토레지스트 등이 도포된 기판 위에 선택적으로 빛 등을 조사시켜 포토레지스트에 노광이 이루어지도록 한다.

고 집적화를 위해서 웨이퍼에 형성되는 반도체 소자는 다층의 금속 배선층을 연결하기 위한 콘택을 형성하게 되는데, 이러한 콘택형성을 위해서 금속 배선층 사이에 콘택홀을 형성하게 된다. 상기 콘택홀은 마스크에 형성되는 홀 패턴의 사이즈를 크게 형성하여 빛의 투과율을 높게 하여 해상도 높은 콘택홀을 형성할 수 있다.

그러나 반도체 소자가 고집적화 되어 감에 따라서, 홀 패턴의 사이즈를 크게 형성할 경우에는 홀 패턴 사이의 간격이 점차 줄게 되어 이웃하는 홀 패턴 사이에 빛샘 현상등으로 인하여 웨이퍼에 형성되는 콘택홀이 변형 되는 문제점이 발생된다. 그리고 일반적으로 마스크에 형성되는 홀 패턴은 빛의 투과도가 높도록 사각형으로 형성하는데, 이러한 사각형의 홀 패턴은 이웃하는 홀 패턴 사이에 각 변을 통해서 빛샘 현상도 증가하여 콘택홀의 변형도 커지는 문제점이 발생된다. 따라서 반도체 소자가 고집적화되어 감에 따라 마스크에 홀 패턴을 형성하는 일이 리소그래피 공정의 관건이 된다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 미세 홀 패턴에 차광 패턴을 형성하여 이웃하는 미세 홀 패턴에서 빛샘 현상이 발생되어 웨이퍼의 콘택홀이 변형되는 것을 방지할 수 있는 미세 홀 패턴 마스크를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 다각형의 미세 홀 패턴을 마스크 기판을 기준으로 회전시켜서 이웃하는 미세 홀 패턴에서 인가되는 빛샘 현상을 방지할 수 있는 미세 홀 패턴 마스크를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 미세 홀 패턴 마스크는 마스크 기판 및 상기 마스크 기판의 상부에 형성되며 다각형의 홀 패턴이 형성된 차광막을 포함하며, 상기 홀 패턴은 웨이퍼에 홀을 형성하기 위한 패턴으로 사각형에서 모서리 부분을 직선 또는 곡선으로 제거한 팔각 형상으로 형성될 수 있다.

상기 홀 패턴이 형성된 상기 마스크 기판은 상부로 노출되고, 노출된 상기 마스크 기판의 상부에 형성된 차광 패턴을 더 포함할 수 있다.

웨이퍼에 홀을 형성하기 위한 미세 홀 패턴 마스크에 있어서, 마스크 기판 및 상기 마스크 기판의 상부에 형성되며 다각형의 홀 패턴이 형성된 차광막을 포함하며, 상기 홀 패턴은 상기 미세 홀 패턴 마스크에서 15 내지 75˚회전된 다각형일 수 있다.

상기 홀 패턴이 형성된 상기 마스크 기판은 상부로 노출되고, 노출된 상기 마스크 기판의 상부에 형성된 차광 패턴을 더 포함할 수 있다.

상기 홀 패턴은 사각형으로 형성되며, 회전된 상기 사각형 홀 패턴으로 상기 마스크 기판의 상부가 노출될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 미세 홀 패턴 마스크는 미세 홀 패턴에 차광 패턴을 형성하여 이웃하는 미세 홀 패턴에서 빛샘 현상이 발생되어 웨이퍼의 콘택홀이 변형되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한 상기와 같이 하여 본 발명에 의한 미세 홀 패턴 마스크는 다각형의 미세 홀 패턴을 마스크 기판을 기준으로 회전시켜서 이웃하는 미세 홀 패턴에서 인가되는 빛샘 현상을 방지할 수 있게 된다.

또한 상기와 같이 하여 본 발명에 의한 미세 홀 패턴 마스크는 미세 홀 패턴을 팔각형상으로 형성하여 빛의 투과율이 높으며, 빛샘 현상도 방지할 수 있게 된다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 여기서, 명세서 전체를 통하여 유사한 구성 및 동 작을 갖는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

도 1a를 참조하면 본 발명에 일실시예에 따른 미세 홀 패턴 마스크를 도시한 평면도가 도시되어 있고, 도 1b를 참조하면 도 1a의 1b-1b의 단면도가 도시되어 있다.

도 1a 내지 도 1b에 도시된 바와 같이 미세 홀 패턴 마스크(100)는 마스크 기판(110)과 차광막(120)을 포함한다.

상기 마스크 기판(110)은 평평한 상면과 평평한 하면을 갖으며, 상기 마스크 기판(110)의 상면에는 차광막(120)이 형성된다. 상기 마스크 기판(110)에서 상기 차광막(120)이 형성되지 않은 영역의 상부는 외부로 노출된다. 상기 마스크 기판(110)은 석영(quartz), 유리 또는 이의 등가물로 이루어질 수 있으나, 이러한 재질로 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

상기 차광막(120)은 상기 마스크 기판(110)의 상부에 형성되며, 상기 차광막(120)이 형성되지 않은 영역은 홀 패턴(120a)이 된다. 즉, 상기 마스크 기판(110)의 상면에 상기 차광막(120)이 형성되는데, 상기 차광막(120)에는 홀 패턴(120a)이 형성되어 상기 마스크 기판(110)의 상면을 외부로 노출시킨다. 상기 홀 패턴(120a)은 광원에서 인가되는 광을 투과하여 웨이퍼에 인가하고, 이로 인하여 상기 웨이퍼가 노광된다. 이로 인하여, 상기 웨이퍼는 상기 홀 패턴(120a)에 대응되는 영역만 노광되어, 콘택홀이 형성 될 수 있다. 도 1a에서 상기 홀 패턴(120a)은 행과 열방향으로 각각 3개씩 배열하여 9개를 도시하였으나, 이는 웨이퍼에 형성될 콘택홀에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명에서 상기 홀 패턴(120a)의 수를 한정 하는 것은 아니다. 상기 홀 패턴(120a)은 마스크 기판(110)을 기준으로 15 내지 75˚회전된 다각형이 된다. 이때 회전 각도는 상기 홀패턴(120a)의 일면(B)이 상기 마스크 기판(110)의 일면(A)을 기준으로 회전된 각도를 의미한다. 상기 홀 패턴(120a)은 사각형으로 형성될 수 있다. 상기 홀 패턴(120a)이 마스크 기판(110)을 기준으로 15˚미만 또는 75˚초과하여 회전시킬 경우에는 이웃하는 홀 패턴(120a)의 각변을 통해 발생되는 빛샘 현상으로 인하여, 실질적으로 원하는 콘택홀과 상이한 콘택홀이 형성될 수 있다. 즉, 상기 콘택홀은 홀 패턴(120a)을 통해서 인가되는 빛 이외에 이웃하는 홀 패턴(120a)의 빛샘현상으로 콘택홀이 원치 않는 형상으로 변형될 수 있다. 상기 도 1a에서는 상기 홀 패턴(120a)이 45˚ 회전된 것을 도시하였으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 이러한 차광막(120)은 몰리실리사이드(MoSi), 티탄나이트라이드(TiN) 또는 이의 등가물로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 미세 홀 패턴 마스크(100)는 상기 홀 패턴(120a)이 마스크 기판(110)을 기준으로 회전되도록 형성하여, 이웃하는 홀 패턴의 빛샘 현상으로 인하여 발생되는 콘택홀의 변형을 방지 할 수 있다.

도 2a를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 미세 홀 패턴 마스크를 도시한 평면도가 도시되어 있고, 도 2b를 참조하면 도 2a의 2b-2b의 단면도가 도시되어 있다.

도 2a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이 미세 홀 패턴 마스크(200)는 마스크 기판(110), 차광막(120) 및 차광 패턴(230)을 포함한다. 상기 미세 홀 패턴 마스크(200)는 차광 패턴(230)을 제외하면 도 1a 내지 도 1b에 도시된 미세 홀 패턴 마스크(100)와 동일한 구조를 가진다.

따라서 차이점을 위주로 설명하면, 상기 차광 패턴(230)은 상기 차광막(120)의 상부로 노출된 상기 마스크 기판(110)의 상부에 형성된다. 즉, 상기 차광 패턴(230)은 상기 홀 패턴(120a)이 형성된 영역에 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 홀 패턴(120a)의 중앙에 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 차광 패턴(230)은 이웃하는 상기 홀 패턴(120a)에서 빛 샘 현상을 방지할 수 있다. 상기 차광 패턴(230)은 크기가 홀 패턴(120a)에 비하여 미세하므로 웨이퍼에 형성되는 콘택홀의 중앙부에 차광 패턴의 크기만큼 노광이 이루어지지 않는 것은 아니다. 즉, 상기 차광 패턴(230)은 웨이퍼에 콘택홀을 형성할 이웃하는 홀 패턴(120a)의 빛샘 현상을 방지하고, 홀 패턴(120a)에서 차광 패턴(230)이 형성된 영역도 함께 노광이 이루어진다. 상기 차광 패턴(230)은 차광막(120)과 동일한 재질인 몰리실리사이드(MoSi), 티탄나이트라이드(TiN) 또는 이의 등가물로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 그리고 상기 차광 패턴(230)은 복층으로 형성되어, 상기 차광막(120)과 동일한 재질의 상부에 크롬(Cr)층을 더 형성할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 미세 홀 패턴 마스크(200)는 상기 홀 패턴(120a)이 마스크 기판(110)을 기준으로 회전되도록 형성하고, 차광 패턴(230)을 형성하여 이웃하는 홀 패턴(120a)의 빛샘 현상으로 인하여 콘택홀이 변형되는 것을 방지할 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 미세 홀 패턴 마스크를 도시한 평면도가 도시되어 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 미세 홀 패턴 마스크(300)는 마스크 기판(110)과 차광막(320)을 포함한다. 상기 미세 홀 패턴 마스크(300)는 차광막(320)을 제외하면 도 1a 내지 도 1b에 도시된 미세 홀 패턴 마스크(100)와 동일한 구조를 가진다.

따라서 차이점을 위주로 설명하면, 상기 차광막(320)은 상기 마스크 기판(110)의 상부에 형성되며, 상기 차광막(320)이 형성되지 않은 영역은 홀 패턴(320a)이 된다. 즉, 상기 마스크 기판(110)의 상면에 상기 차광막(320)이 형성되는데, 상기 차광막(320)에는 홀 패턴(320a)이 형성되어 상기 마스크 기판(110)의 상면을 외부로 노출시킨다. 상기 홀 패턴(320a)은 광원에서 인가되는 광을 투과하여 웨이퍼에 인가하고, 이로 인하여 상기 웨이퍼는 노광된다. 이로 인하여, 상기 웨이퍼는 상기 홀 패턴(320a)에 대응되는 영역만 노광되어, 콘택홀이 형성 될 수 있다. 상기 홀 패턴(320a)은 행과 열방향으로 각각 3개씩 배열하여 9개를 도시하였으나, 이는 웨이퍼에 형성될 콘택홀에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명에서 상기 홀 패턴(320a)의 수를 한정하는 것은 아니다. 상기 홀 패턴(320a)은 사각형의 모서리 부분을 제거한 팔각형상으로 형성 된다. 상기 홀 패턴(320a)은 사각형의 모서리 부분을 제거할 때 직선으로 제거하는 것을 도시하였으나, 곡선으로 제거할 수 도 있다. 상기 홀 패턴(320a)은 모서리 부분을 제거한 팔각형상으로 형성하여, 사각형으로 형성할 때 이웃하는 홀 패턴(320a)의 각 변을 통한 빛샘 현상을 줄일 수 있고 사각형과 유사한 빛의 투과율을 얻을 수 있다. 그러므로 홀 패턴(320a)과 상이하게 콘택홀이 변형되는 것을 방지하면서 높은 투과율을 갖는 미세 홀 패턴 마스크(300)을 형성할 수 있다. 이러한 차광막(320)은 몰리실리사이드(MoSi), 티탄나이트라이드(TiN) 또는 이의 등가물로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 다른 실시예에 따른 미세 홀 패턴 마스크를 도시한 평면도가 도시되어 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 미세 홀 패턴 마스크(400)는 마스크 기판(110), 차광막(320) 및 차광 패턴(430)을 포함한다. 상기 미세 홀 패턴 마스크(400)는 차광 패턴(430)을 제외하면 도 3에 도시된 미세 홀 패턴 마스크(300)와 동일한 구조를 가진다.

따라서 차이점을 위주로 설명하면, 상기 차광 패턴(430)은 상기 차광막(320)의 상부로 노출된 상기 마스크 기판(110)의 상부에 형성된다. 즉, 상기 차광 패턴(430)은 상기 홀 패턴(320a)이 형성된 영역에 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 홀 패턴(320a)의 중앙에 형성될 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 상기 차광 패턴(430)은 이웃하는 상기 홀 패턴(320a)에서 빛 샘 현상을 방지할 수 있다. 상기 차광 패턴(430)은 크기가 홀 패턴(320a)에 비하여 미세하므로 웨이퍼에 형성되는 콘택홀의 중앙부에 차광 패턴의 크기만큼 노광이 이루어지지 않는 것은 아니다. 즉, 상기 차광 패턴(430)은 웨이퍼에 콘택홀을 형성할 이웃하는 홀 패턴(320a)의 빛샘 현상을 방지하고, 웨이퍼에 콘택홀을 형성할 때 상기 차광 패턴(430)이 형성된 영영의 웨이퍼도 노광이 이루어진다. 상기 차광 패턴(430)은 차광막(320)과 동일한 재질인 몰리실리사이드(MoSi), 티탄나이트라이드(TiN) 또는 이의 등가물로 이루어질 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다. 그리고 상기 차광 패턴(430)은 복층으로 형성되어, 상기 차광막(320)과 동일한 재질의 상부에 크롬(Cr)층을 더 형성할 수 있으나, 본 발명에서 이를 한정하는 것은 아니다.

상기 미세 홀 패턴 마스크(400)는 상기 홀 패턴(320a)의 모서리 부분을 제거하고, 차광 패턴(430)을 형성하여 이웃하는 홀 패턴(320a)의 빛샘 현상으로 인하여 콘택홀이 변형되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 미세 홀 패턴 마스크를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1a 내지 도 1b는 본 발명에 일실시예에 따른 미세 홀 패턴 마스크를 도시한 평면도와 부분 단면도이다.

도 2a 내지 도 2b는 본 발명에 다른 실시예에 따른 미세 홀 패턴 마스크를 도시한 평면도와 부분 단면도이다.

도 3은 본 발명에 다른 실시예에 따른 미세 홀 패턴 마스크를 도시한 평면도이다.

도 4는 본 발명에 다른 실시예에 따른 미세 홀 패턴 마스크를 도시한 평면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100, 200, 300, 400; 미세 홀 패턴 마스크

110; 마스크 기판 120, 320; 차광막

120a, 320a; 홀 패턴 230, 430; 차광 패턴

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 웨이퍼에 홀을 형성하기 위한 미세 홀 패턴 마스크에 있어서,

   마스크 기판; 및

   상기 마스크 기판의 상부에 형성되며 다각형의 홀 패턴이 형성된 차광막을 포함하며,

   상기 홀 패턴은 상기 미세 홀 패턴 마스크에서 15 내지 75˚회전된 다각형인 것을 특징으로 하는 미세 홀 패턴 마스크.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 홀 패턴이 형성된 상기 마스크 기판은 상부로 노출되고, 노출된 상기 마스크 기판의 상부에 형성된 차광 패턴을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 미세 홀 패턴 마스크.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 홀 패턴은 사각형으로 형성되며, 회전된 상기 사각형 홀 패턴으로 상기 마스크 기판의 상부가 노출된 것을 특징으로 하는 미세 홀 패턴 마스크.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 홀 패턴은 사각형에서 모서리 부분을 직선 또는 곡선으로 제거한 팔각형으로 형성되며, 회전된 상기 팔각형 홀 패턴으로 상기 마스크 기판의 상부가 노출된 것을 특징으로 하는 미세 홀 패턴 마스크.

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