KR20010036504A - 산질화막 패턴의 크랙을 방지하기 위한 패턴을 갖는 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

Abstract

산질화막 패턴을 형성할 때, 사각형 모서리 부근에서 발생되는 크랙의 형성을 방지할 수 있는 마스크 및 이 마스크를 이용하여 산질화막의 패턴을 제조하는 패턴 형성방법이 개시되어 있다. 사각형으로 이루어진 마스크 패턴의 주변에 미세한 더미 패턴을 형성한다. 반도체 기판상에 산질화물로 이루어진 산질화막을 형성한 후, 상기 마스크를 사용하여 포토 리소그래피 공정에 따라서, 산질화막 패턴을 형성하면, 공정 완료후에 크랙의 발생이 보이지 않는다. 따라서, 사각형 패턴에 의해 발생되는 크랙의 형성을 방지할 수 있어 반도체 장치의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

산질화막 패턴의 크랙을 방지하기 위한 패턴을 갖는 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 {MASK HAVING PATTERN FOR PREVENTING FORMATION OF CRACKS OF SILICON OXYNITRIDE PATTERN AND METHOD FOR FORMING SILICON OXYNITRIDE PATTERN USING THE SAME}

본 발명은 산질화막의 크랙을 방지하기 위한 패턴을 갖는 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 반도체 제조 공정에서 사용되는 산질화막을 포토리소그래피 공정에 따라서 패터닝할 때, 사각형 패턴의 모서리에 형성되는 크랙의 형성을 방지할 수 있는 산질화막의 크랙을 방지하기 위한 패턴을 갖는 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

미세 회로를 제조하기 위해서는, 실리콘 기판 상의 작은 영역에 불순물을 정확하게 조절하여 주입하고, 이러한 영역들이 상호 연결되어 소자 및 VLSI(very large scale integration) 회로를 형성하여야 하는데, 이들 영역을 한정하는 패턴은 포토리소그래피(photolithography) 공정에 의하여 형성된다. 즉, 웨이퍼 (기판) 상에 감광성 포토레지스트를 코팅하고, 자외선, 전자선 또는 X-선 등을 설계된 마스크를 통해 얻어지는 포토레지스트층을 조사하여 이를 선택적으로 노광 시킨 다음 현상하여 상기 마스크 패턴과 동일하거나 반대인 패턴을 갖는 포토레지스트 패턴을 얻게 된다. 남은 포토레지스트는 도포하고 있는 기판을 보호하게 되고, 레지스트가 제거된 부분은 마스크 패턴을 이용하여 기판 표면상에 각종 부가적 또는 추출적 공정을 수행할 수 있게 된다.

반도체 기판상에는 소자를 형성하기 위한 절연막이나 도전막을 형성하고 상술한 바와 같은 포토 리쏘그래피 공정에 의해 소정의 패턴을 형성한다. 도전막을 형성하기 위하여는 주로 불순물이 도핑된 폴리실리콘이나 금속등이 사용된다. 또한, 절연막은 주로 산화 실리콘이나 질화 실리콘을 이용하여 형성된다.

그렇지만, 다층간의 절연막을 형성하기 위하여는 새로운 재료가 필요하며, 산화 실리콘으로 구성된 산화막과 질화 실리콘으로 구성된 질화막의 양특성의 중간 정도인 실리콘 산질화막(silicon oxynitride layer)가 개발되어 사용되고 있다. 이들은 실란과 N₂O 및 암모니아를 반응시켜 제조한다.

이러한 산질화막을 증착하고, 포토 리소그래피 공정에 따라서, 식각공정을 하여 산질화물로 이루어진 패턴을 형성하는 것이 공정상 필요한 경우가 있다. 이와 같이, 산질화물로 이루어진 패턴을 형성하기 위하여, 포토 공정을 수행한 후, 에칭 공정을 수행하면, 산질화물로 이루어진 패턴의 특정 지역에서 크랙(crack)이 형성되는 것을 확인 할 수 있다.

이들 특정한 지역은 주로 포토 마스크의 패턴에서 얼라인마크등과같이 패턴이 사각형으로 되어 있는 사각형 모서리 부분에 집중되어 있다. 도 1은 상술한 사각형 패턴(10)의 일례를 나타내는 패턴의 평면도이다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 사각형의 패턴(10)은 4개의 모서리를 포함하고 있고, 상기 모서리를 중심으로 크랙이 시작하는 것을 알 수 있다. 이러한 산질화막의 패턴은 크랙의 형성으로 인하여 반도체 장치의 신뢰성과 품질의 측면에서 불량을 발생시키는 원인이 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 산질화막 패턴을 형성할 때, 사각형 모서리 부근에서 발생되는 크랙의 형성을 방지할 수 있는 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 마스크를 이용하여 산질화막의 패턴을 제조하는 패턴 형성방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 마스크 상에 형성된 사각형 패턴의 평면도이다.

도 2는 라운드형 패턴의 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 크랙 방지를 위한 더미 미세 패턴이 형성되어 있는 사각형 패턴의 평면도이다.

도 4a 내지 4d는 도3에 도시한 마스크를 이용하여 산질화막 패턴을 형성하는 공정을 도시한 단면도들이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10, 40; 사각형 패턴 20: 라운드형 패턴

30: 마스크 기판 40a: 모서리 부위

40b: 비모서리 부위 45: 미세 더미 패턴

110: 웨이퍼 112: 산질화막

112a: 산질화막 패턴 114: 포토레지스트막

114a: 포토레지스트 패턴 116: 광선

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 투명한 기판; 상기 기판상에 형성되어 있고, 산질화물로 이루어진 층상에 형성되어 산질화물 패턴을 형성하기 위한 포토 레지스트막을 현상하기 위하여 형성되어 있는 사각형 패턴; 및 상기 패턴의 사각형 모서리 부근에 형성되어 상기 패턴에 비하여 매우 작은 크기를 갖고 불규칙하게 형성되어 있어, 상기 산질화물의 패턴의 크랙을 방지하기 위한 더미 패턴들로 구성된 마스크를 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 마스크를 사용하여 산질화막상에 포토 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 사용하여 상기 산질화막을 에칭하여 산질화막의 패턴을 형성하는 방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 사각형으로 이루어진 마스크 패턴의 주변에 미세한 더미 패턴을 형성한다. 반도체 기판상에 산질화물로 이루어진 산질화막을 형성한 후, 상기 마스크를 사용하여 포토 리소그래피 공정에 따라서, 산질화막 패턴을 형성하면, 공정 완료후에 크랙의 발생이 보이지 않는다. 따라서, 사각형 패턴에 의해 발생되는 크랙의 형성을 방지할 수 있어 반도체 장치의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법을 상세하게 설명한다.

본 발명자는 산질화막 패턴의 크랙의 시작점이 모두 각으로 이루어진 포토 마스크의 패턴을 따라 이루어진다는 것을 발견하였다. 즉, 도 1에 도시한 바와 같은 사각형 패턴이 형성되어 있는 포토 마스크를 사용하는 경우에 사각형 모서리를 중심으로 크랙이 시작되는 공통성이 있었다.

따라서, 사각형 모서리는 산질화막 패턴의 크랙의 시작점이므로 이를 제거하는 것이 문제의 해결방법이었다. 일차로 마스크에 형성되어 있는 마스크 패턴에서 사각형을 없애보았다. 도 2는 종래의 사각형 패턴 대신에 사용된 라운드한 패턴(20)의 평면도를 나타낸다.

도 2에서와 같이, 마스크 기판상에 사각형 패턴 대신에 라운드한 패턴을 사용하여 산질화막의 패턴을 형성한 경우에, 스테퍼의 해상도 문제로 인하여 웨이퍼 상에서는 원하는 바와 같이 크랙의 형성을 얻을 수 없었다.

반면에 도 3에서와 같이, 마스크의 사각형 패턴의 주변에 미세한 더미 패턴을 형성하는 경우에 산질화막의 패턴의 크랙을 분산시킬 수 있도록 하였다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 크랙 방지를 위한 더미 미세 패턴이 형성되어 있는 사각형 패턴의 평면도이다.

도시한 바와 같이, 석영으로 이루어진 투명한 마스크 기판(30)상에 불투명한 크롬과 같은 불투명 물질로 이루어진 사각형 패턴(40)이 형성되어 있다. 사각형 패턴(40)은 산질화물로 이루어진 층상에 형성되어 산질화물 패턴을 형성하기 위한 포토 레지스트막을 현상하기 위하여 사용된다.

도시한 바와 같이, 상기 사각형 패턴(40)의 사각형 모서리 부위(40a) 부근에는 상기 사각형 패턴(40)에 비하여 매우 작은 크기를 갖고 불규칙하게 미세 더미 패턴(45)들이 형성되어 있다. 상기 미세 더미 패턴(45)은 상기 산질화물의 패턴의 크랙을 방지하기 위하여 마스크 기판(30)상에 형성된다. 미세 더미 패턴(45)은 사각형 패턴(40)의 모서리(40a)부근에 형성되며, 사각형 변에 해당하는 비모서리 부위(40b)에는 형성되어 있지 않다. 도시한 바와 같이, 미세 더미 패턴(45)의 형상에는 특별한 제한은 없다. 원형, 삼각형, 사각형등의 형상을 갖고 형성될 수 있다. 그렇지만, 마스크 패턴의 형성의 용이성을 고려하면 미세한 사각형 패턴들로 구성하는 것이 바람직하다.

상술한 마스크를 이용하여 패턴 형성 방법에 대하여 설명한다.

도 4a 내지 4d는 도3에 도시한 마스크를 이용하여 산질화막 패턴을 형성하는 공정을 도시한 단면도들이다.

도 4a를 참조하면, 실리콘 웨이퍼(110)상에 실란과 N₂O 및 암모니아를 반응시켜 화학 기상 증착법에 의해 산질화막(112)을 형성한다. 다음에, 상기 산질화막상(112)에, 포토레지스트 조성물을 스핀 코팅법을 사용하여, 포토 레지스트막(114)을 형성한다.

도 4b를 참조하면, 상기 포토 레지스트막(114)을 도 3에 도시한 바와 같은 마스크를 사용하여, 스텝퍼(stepper)에서 선택적으로 광선(116)에 노광시킨 다음, 베이킹한다.

도 4c를 참조하면, 노광된 포토 레지스트 막(114)을 현상하고 세정한 후 건조하여 노광된 부분을 제거하여 상기 산질화막의 일부를 노출시키는 포토 레지스트 패턴(114a)을 수득한다. 다음에, 상기 포토 레지스트 패턴(114a)을 에칭 마스크로 사용하여, 산질화막(112)을 에칭하여 산질화막 패턴(112a)을 수득한다.

다음에, 도 4d에 나타난 바와 같이 잔류하는 포토레지스트 패턴(114a)을 스트립핑하여 제거한다.

본 발명자의 실험에 의하면, 이러한 패턴의 형성시에 에칭 공정의 진행후에 크랙의 발생이 보이지 않았다. 따라서, 에칭시에 크랙의 진행을 주변의 크랙 방지 패턴들에 의하여 더 이상 진행되지 않았음을 알 수 있었다.

상술한 본 발명에 의하면, 사각형으로 이루어진 마스크 패턴의 주변에 미세한 더미 패턴을 형성한다. 반도체 기판상에 산질화물로 이루어진 산질화막을 형성한 후, 상기 마스크를 사용하여 포토 리소그래피 공정에 따라서, 산질화막 패턴을 형성하면, 공정 완료후에 크랙의 발생이 보이지 않는다. 따라서, 사각형 패턴에 의해 발생되는 크랙의 형성을 방지할 수 있어 반도체 장치의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

1. 투명한 기판;

   상기 기판상에 형성되어 있고, 산질화물로 이루어진 층상에 형성되어 산질화물 패턴을 형성하기 위한 포토 레지스트막을 현상하기 위하여 형성되어 있는 사각형 패턴; 및

   상기 패턴의 사각형 모서리 부근에 형성되어 상기 패턴에 비하여 매우 작은 크기를 갖고 불규칙하게 형성되어 있어, 상기 산질화물의 패턴의 크랙을 방지하기 위한 더미 패턴들을 포함하는 마스크.
2. 제1항에 따른 마스크를 사용하여 산질화막상에 포토 레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토 레지스트 패턴을 에칭 마스크로 사용하여 상기 산질화막을 에칭하여 산질화막의 패턴을 형성하는 방법.