KR20020031205A - 미세패턴 형성용 노광마스크 및 미세감광막패턴 형성방법 - Google Patents
미세패턴 형성용 노광마스크 및 미세감광막패턴 형성방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 미세패턴 형성용 노광마스크 및 미세감광막패턴 형성방법에 관한 것으로서, 특히, 패턴 밀도가 낮은 부위의 메인패턴 형성용 차광영역 주위에 더미패턴 차광영역을 추가한 제 1 노광마스크와 이를 이용하여 일차 노광 후 다시 메인패턴 형성용 차광영역만 갖는 제 2 노광마스크로 이차노광을 실시하여 메인패턴 형성용 감광막패턴을 형성하므로서 패턴 밀도가 낮은 영역과 패턴 밀도가 높은 영역간의 CD(critical dimension)차를 감소시키므로서 패턴형성공정 마진을 증가시켜 수율을 증가시키도록 한 반도체장치의 미세패턴 형성용 노광마스크 및 그 노광마스크를 이용한 노광방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 미세감광막패턴 형성방법은 투광물질로 이루어진 제 1 기판과, 제 1 선폭을 갖는 차광물질로 이루어지고 제 1 간격을 가지며 상기 제 1 기판상에 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 메인 패턴과, 상기 제 1 선폭을 가지며 상기 차광물질로 이루어지고 상기 제 1 간격에 의한 상기 제 1 기판상의 공간에 상기 제 1 선폭만큼 이격되어 적어도 하나 이상 형성된 더미 패턴으로 이루어진 제 1 마스크와; 투광물질로 이루어진 제 2 기판과, 상기 제 1 선폭 보다 크며 상기 제 1 선폭의 3배 미만인 제 2 선폭을 갖는 차광물질로 이루어지고 상기 제 1 메인 패턴과 중첩되며 상기 제 1 마스크의 상기 더미패턴만을 노광시키도록 상기 제 2 기판상에 형성된 적어도 하나 이상의 제 2 메인 패턴으로 이루어진 제 2 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 도포된 감광막을 노광시키는데 있어서; 상기 제 1 마스크로 상기 감광막을 1차 노광시키는 제 1 단계와, 상기 1차 노광된 상기감광막을 상기 제 2 마스크로 2차 노광시키는 제 2 단계와, 상기 2차 노광된 상기 감광막을 현상시키는 제 3 단계를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 미세패턴 형성용 노광마스크 및 미세감광막패턴 형성방법에 관한 것으로서, 특히, 패턴 밀도가 낮은 부위의 메인패턴 형성용 차광영역 주위에 더미패턴 차광영역을 추가한 제 1 노광마스크와 이를 이용하여 일차 노광 후 다시 메인패턴 형성용 차광영역만 갖는 제 2 노광마스크로 이차노광을 실시하여 메인패턴 형성용 감광막패턴을 형성하므로서 패턴 밀도가 낮은 영역과 패턴 밀도가 높은 영역간의 CD(critical dimension)차를 감소시키므로서 패턴형성공정 마진을 증가시켜 수율을 증가시키도록 한 반도체장치의 미세패턴 형성용 노광마스크 및 그 노광마스크를 이용한 노광방법에 관한 것이다.
반도체장치가 고집적화 및 고밀도화에 따라 단위 소자의 크기가 감소되고, 이에 따라, 도선 등의 선폭이 작아지고 있다. 그러므로, 미세 패턴을 형성하기 위해서는 접촉묘화(contact printing) 방법, 프록시미티묘화(proximity printing) 방법 및 프로젝션묘화(projection printing) 방법 등의 노광방법을 이용하는 포토리쏘그래피(photolithography) 공정이 사용된다.
노광마스크는 차광영역과 투광영역으로 구성되어 노광시 광원으로부터 나오는 빛을 렌즈를 통과시켜 투광영역을 통과하는 빛의 패턴으로 감광막을 노광시킨다.
광파가 전파되는 경로에 부명 불투명 여부를 가리지 않고 어떤 장애물이 존재하면 이를 통과한 광파의 파면의 진폭과 위상의 변화가 나타난다. 이러한 변화를 회절현상이라 한다.
종래 기술에 따른 노광장치 사용하는 경우, 노광장비의 스텝퍼 도는 광스캐너로 광을 발생시킨 다음, 광을 패턴이 정의된 노광마스크에 투과시켜 그 이미지를 웨이퍼에 전사시키는 과정을 거치게 된다.
따라서, 렌즈를 통과한 광에서도 회절이 발생한다. 간섭은 회절에 비하여 소수의 파동이 중첩한 것이고, 회절은 아주 많은 수의 빛의 파동이 중첩한 결과이다.
반도체장치 제조공정중 포토리쏘그래피(photolithography)공정시 마스크상에 형성되는 패턴의 선폭이 노광공원의 파장과 거의 비슷하거나 작아져서 노광 광원의 해상한계를 초과하게 되면 DOF(depth of focus)마진이 감소하게 된다.
종래 기술에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 마스크에 사입사된 광선만 이용하는 탈축 일루미네이션(off-axis illumination)방법을 사용한다.
도 1은 탈축 일루미네이션(off-axis illumination)의 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 석영등으로 이루어진 투명기판(10)의 일측 면에 웨이퍼상에 전사될 패턴을 갖는 차광영역패턴(11)이 소정의 간격으로 이격되어 형성되어 있다. 이때, 차광영역패턴(11)은 크롬 등의 비투광물질로 이루어져 있다. 이러한 마스크(10,11)를 통과한 노광 광원은 차광영역패턴(11)을 통과하며 회절 등이 일어나게 된다.
이와 같은 노광 마스크를 이용하는 탈축 일루미네이션을 이용하면, 0차광과 +1차광 또는 0차광과 -1차광만을 이용하여 감광막을 노광시키므로 패턴밀도가 높은 영역에서의 해상도와 DOF마진이 증가하게 된다.
따라서, 상기와 같은 장점 때문에 패턴 밀도가 높은 디램 등의 소자제조시 탈축 일루미네이션이 이용된다.
그러나, 패턴간의 간격이 넓어서 패턴 밀도가 낮은 영역에서는 탈축 일루미네이션 효과가 거의 작용하지 않게 되어 무작위적으로 형성된 패턴 태양을 갖는로직소자(logic device)에서는 탈축 일루미네이션이 거의 적용되지 않는다.
도 2는 종래 기술에 따른 패턴 밀도가 낮은 부위의 미세패턴 형성용 보조 바(assist bar)가 형성된 노광 마스크 레이아웃이다.
도 2를 참조하면, 석영 등으로 이루어진 투명기판(20)상에 패턴 밀도가 낮은 차광영역패턴인 메인 패턴(21)이 소정의 선폭을 가지며 형성되어 있고, 그 주변에 보조 바 패턴(assist bar pattern,22)이 소정거리 이격되어 형성되어 있다.
종래 기술에 따른 마스크는 패턴 밀도가 낮은 경우에 적용되기 위하여, 메인 패턴(21) 옆에 감광막상에는 패터닝되지 않게 될 작은 패턴을 더미(dummy)로 형성하게 되는데, 이를 보조 바 패턴(22)이라 한다.
보조 바 패턴을 사용할 경우, 이를 사용하지 않는 때보다 공정마진이 증가하지만 메인 패턴(21)보다 선폭이 작은 패턴을 더미로 마스크상에 삽입하여야 하므로 마스크 제조비용이 증가하고 패턴 밀도가 큰 경우에 비하여 탈축 일루미네이션을 이용하므로서 얻어지는 공정마진 증가가 미미한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 패턴 밀도가 낮은 부위의 메인패턴 형성용 차광영역 주위에 더미패턴 차광영역을 추가한 제 1 노광마스크와 이를 이용하여 일차 노광 후 다시 메인패턴 형성용 차광영역만 갖는 제 2 노광마스크로 이차노광을 실시하여 메인패턴 형성용 감광막패턴을 형성하므로서 패턴 밀도가 낮은 영역과 패턴 밀도가 높은 영역간의 CD(critical dimension)차를 감소시키므로서 패턴형성공정 마진을 증가시켜 수율을 증가시키도록 한 반도체장치의 미세패턴 형성용 노광마스크 및그 노광마스크를 이용한 노광방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 노광마스크는 투광물질로 이루어진 제 1 기판과, 제 1 선폭을 갖는 차광물질로 이루어지고 제 1 간격을 가지며 상기 제 1 기판상에 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 메인 패턴과, 상기 제 1 선폭을 가지며 상기 차광물질로 이루어지고 상기 제 1 간격에 의한 상기 제 1 기판상의 공간에 상기 제 1 선폭만큼 이격되어 적어도 하나 이상 형성된 더미 패턴으로 이루어진 제 1 마스크와; 투광물질로 이루어진 제 2 기판과, 상기 제 1 선폭 보다 크며 상기 제 1 선폭의 3배 미만인 제 2 선폭을 갖는 차광물질로 이루어지고 상기 제 1 메인 패턴과 중첩되며 상기 제 1 마스크의 상기 더미패턴만을 노광시키도록 상기 제 2 기판상에 형성된 적어도 하나 이상의 제 2 메인 패턴으로 이루어진 제 2 마스크를 포함하여 이루어진다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 미세감광막패턴 형성방법은 투광물질로 이루어진 제 1 기판과, 제 1 선폭을 갖는 차광물질로 이루어지고 제 1 간격을 가지며 상기 제 1 기판상에 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 메인 패턴과, 상기 제 1 선폭을 가지며 상기 차광물질로 이루어지고 상기 제 1 간격에 의한 상기 제 1 기판상의 공간에 상기 제 1 선폭만큼 이격되어 적어도 하나 이상 형성된 더미 패턴으로 이루어진 제 1 마스크와; 투광물질로 이루어진 제 2 기판과, 상기 제 1 선폭 보다 크며 상기 제 1 선폭의 3배 미만인 제 2 선폭을 갖는 차광물질로 이루어지고 상기 제 1 메인 패턴과 중첩되며 상기 제 1 마스크의 상기 더미패턴만을 노광시키도록 상기 제 2 기판상에 형성된 적어도 하나 이상의 제 2 메인 패턴으로 이루어진 제 2마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 도포된 감광막을 노광시키는데 있어서; 상기 제 1 마스크로 상기 감광막을 1차 노광시키는 제 1 단계와, 상기 1차 노광된 상기 감광막을 상기 제 2 마스크로 2차 노광시키는 제 2 단계와, 상기 2차 노광된 상기 감광막을 현상시키는 제 3 단계를 포함하여 이루어진다. 바람직하게는, 상기 제 1 단계 이후, 상기 1차 노광된 상기 감광막을 현상하는 단계를 실시한 후 상기 제 2 단계를 실시하는 것을 더 포함하여 이루어진다.
도 1은 탈축 일루미네이션(off-axis illumination)의 원리를 설명하기 위한 모식도
도 2는 종래 기술에 따른 패턴 밀도가 낮은 부위의 미세패턴 형성용 보조 바(assist bar)가 형성된 노광 마스크 레이아웃
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세패턴 형성용 더미 패턴이 추가된 노광마스크 레이아웃
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세패턴 형성용 더미 패턴이 추가된 노광마스크 레이아웃도
5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 노광마스크를 이용한 미세감광막패턴 형성방법을 도시한 공정개략도
본 발명에서는 차광영역인 패턴의 밀도 낮은 영역을 갖는 노광마스크상의 메인 차광영역패턴 주위에 동일한 선폭을 갖는 더미 차광영역패턴을 삽입하여 패턴의 밀도가 높은 차광영역에서와 동일한 환경을 갖도록 제 1 노광마스크를 제작한다.
그리고, 제 1 노광마스크상에 형성된 더미 차광영역패턴만을 제거할 수 있는 패턴을 갖는 제 2 노광마스크를 제작한다. 즉, 제 2 노광마스크는 더미 차광영역패턴에 의하여 감광되지 않은 감광막 부위를 노광시키도록 형성된다.
그 다음, 제 1 노광마스크를 이용한 노광공정을 감광막이 도포된 웨이퍼상에 실시하여 감광막을 1차 노광시킨 다음, 다시 제 2 노광마스크를 이용하여 일차 감광시 더미 차광영역패턴에 의하여 감광되지 않은 부위를 감광시키는 2차 노광시킨다.
그리고, 현상공정을 실시하여 메인 차광영역패턴에 따른 감광막패턴을 형성하여 패턴 밀도가 낮은 영역에서도 탈축 일루미네이션 효과가 최대화되어 공정마진 증가와 더불어 수율을 증대시킨다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세패턴 형성용 더미 패턴이 추가된 노광마스크 레이아웃이다.
도 3을 참조하면, 패턴 밀도가 낮은 영역에 대한 탈축 일루미네이션 효과를 증대시키기 위하여 석영 등의 투명물질로 이루어진 기판(30) 상에 더미 패턴(32)들이 형성되어 있다.
즉, 메인 차광영역패턴인 메인 패턴(31)들이 소정의 거리만큼 서로 이격되게 형성되어 있고, 이러한 이격거리는 기판의 도시되지 않은 타 패턴들과 비교하여 그 형성 밀도가 낮으므로 상기 이격 공간 사이에는 더미 패턴(32)들이 형성될 공간을 제공한다.
이때, 더미 패턴(32)의 선폭은 메인 패턴(31)의 선폭과 가능하면 동일하게 형성하고, 패턴들(32,31)의 각각의 선폭과 그 사이의 이격거리공간이 1:1 정도가 되도록 한다. 즉, 메인 패턴들 사이의 공간이 메인 패턴 선폭의 3배 이하이면 더미 패턴을 삽입하지 않고, 그 공간이 3배에서 5배 사이이면 2개의 더미패턴을 삽입하는 방식으로 형성하여, 메인 패턴(31)과 더미 패턴(32)의 선폭 및 그 사이 이격거리가 가능하면 1:1을 이루도록 패턴들(32,31)을 기판(30)상에 형성한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 미세패턴 형성용 더미 패턴이 추가된 노광마스크 레이아웃이다.
도 4를 참조하면, 패턴 밀도가 낮은 영역에 대한 탈축 일루미네이션 효과를 증대시키기 위하여 석영 등의 투명물질로 이루어진 기판(30) 상에 더미 패턴(32)들이 형성되어 있다.
즉, 메인 차광영역패턴인 메인 패턴(31)의 밀도가 매우 낮은 경우에 이들의 이격거리가 넓어서 다수개의 더미패턴(42)들이 소정의 거리만큼 서로 이격되게 형성되어 있고, 이러한 이격거리를 갖는 기판(40)상에는 메인 패턴(41)의 선폭과 같은 선폭을 가지며 이러한 선폭과 같은 이격거리를 가지며 더미 패턴(42)들이 형성되어 메인 패턴(41)과 더미 패턴(42)의 선폭 및 그 사이 이격거리가 가능하면 1:1을 이루도록 패턴들(42,41)이 기판(40)상에 형성되어 있다.
5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 노광마스크를 이용한 미세감광막패턴 형성방법을 도시한 공정개략도이다.
도 5a를 참조하면, 석영 등의 투광물질로 이루어진 제 1 기판(52)상에 도 4에서 설명된 것과 같은 태양의 메인 패턴(531)과 더미 패턴(530)이 형성된 제 1 노광마스크를 사용하여 웨이머(50)상에 도포된 감광막을 1차 노광시킨다. 이때, 감광막은 노광마스크를 투과한 빛에 의하여 감광된 부위(511)와 감광되지 않은 부위(510)로 나누어진다.
도 5b를 참조하면, 석영 등의 투광물질로 이루어진 제 2 기판(54)상에 제 1 노광마스크의 메인 패턴보다 약간 큰 선폭을 갖는 메인 패턴(55)만이 형성된 제 2 노광마스크를 이용하여 1차 노광된 웨이퍼(50)상의 감광막에 2차 노광을 실시한다.
따라서, 2차 노광 결과 감광막은 메인 패턴 형성부위만을 정의하는 감광되지 않은 부위(511)를 갖고 나머지 부위(512)는 모두 노광되게 된다.
도 5c를 참조하면, 이차 노광 이 끝난 감광막을 현상하여 노광된 감광막 부위를 제거하여 메인 패턴을 정의하는 잔류한 감광막으로 이루어진 감광막패턴(511)을 웨이퍼(50)상에 형성한다.
따라서, 본 발명에 따른 미세패턴 형성용 노광마스크 및 미세감광막패턴 형성방법은 패턴 밀도가 낮은 부위의 밀도를 메인 패턴과 동일한 선폭을 갖는 더미 패턴을 사용하여 상기 선폭 만큼 이격되게 형성하므로서 노광마스크의 패턴 밀도를 전체적으로 균일하게 형성하므로 탈축 일루미네이션 효과를 극대화하여 랜덤 패턴(random patern) 형성시에도 공정마진을 증가시켜 빛의 파장에 의한 한계해상력 이하의 더 작은 패턴 피치에서도 정밀한 패턴형성이 가능한 장점이 있다.
Claims (9)
- 투광물질로 이루어진 제 1 기판과, 제 1 선폭을 갖는 차광물질로 이루어지고 제 1 간격을 가지며 상기 제 1 기판상에 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 메인 패턴과, 상기 제 1 선폭을 가지며 상기 차광물질로 이루어지고 상기 제 1 간격에 의한 상기 제 1 기판상의 공간에 상기 제 1 선폭만큼 이격되어 적어도 하나 이상 형성된 더미 패턴으로 이루어진 제 1 마스크와,투광물질로 이루어진 제 2 기판과, 상기 제 1 선폭 보다 크며 상기 제 1 선폭의 3배 미만인 제 2 선폭을 갖는 차광물질로 이루어지고 상기 제 1 메인 패턴과 중첩되며 상기 제 1 마스크의 상기 더미패턴만을 노광시키도록 상기 제 2 기판상에 형성된 적어도 하나 이상의 제 2 메인 패턴으로 이루어진 제 2 마스크로 이루어진 미세패턴 형성용 노광마스크.
- 청구항 1에 있어서,상기 제 1 마스크의 상기 제 1 간격이 상기 제 1 선폭의 3배에서 5배 사이의 길이를 가지면 상기 더미 패턴은 2개 형성된 것이 특징인 미세패턴 형성용 노광마스크.
- 청구항 1에 있어서,상기 더미 패턴과 상기 제 1 메인 패턴의 이격거리는 상기 제 1 선폭의 0.5배 이상으로 하는 것이 특징인 미세패턴 형성용 노광마스크.
- 청구항 1에 있어서,상기 더미 패턴의 선폭은 상기 제 1 메인 패턴 선폭의 0.6 - 1배 사이인 것이 특징인 미세패턴 형성용 노광마스크.
- 투광물질로 이루어진 제 1 기판과, 제 1 선폭을 갖는 차광물질로 이루어지고 제 1 간격을 가지며 상기 제 1 기판상에 형성된 적어도 하나 이상의 제 1 메인 패턴과, 상기 제 1 선폭을 가지며 상기 차광물질로 이루어지고 상기 제 1 간격에 의한 상기 제 1 기판상의 공간에 상기 제 1 선폭만큼 이격되어 적어도 하나 이상 형성된 더미 패턴으로 이루어진 제 1 마스크와,투광물질로 이루어진 제 2 기판과, 상기 제 1 선폭 보다 크며 상기 제 1 선폭의 3배 미만인 제 2 선폭을 갖는 차광물질로 이루어지고 상기 제 1 메인 패턴과 중첩되며 상기 제 1 마스크의 상기 더미패턴만을 노광시키도록 상기 제 2 기판상에 형성된 적어도 하나 이상의 제 2 메인 패턴으로 이루어진 제 2 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 도포된 감광막을 노광시키는데 있어서,상기 제 1 마스크로 상기 감광막을 1차 노광시키는 제 1 단계와,상기 1차 노광된 상기 감광막을 상기 제 2 마스크로 2차 노광시키는 제 2 단계와,상기 2차 노광된 상기 감광막을 현상시키는 제 3 단계로 이루어진 미세감광막패턴 형성방법.
- 청구항 5에 있어서,상기 제 1 마스크의 상기 제 1 간격이 상기 제 1 선폭의 3배에서 5배 사이의 길이를 가지면 상기 더미 패턴은 2개 형성된 것이 특징인 미세감광막패턴 형성방법.
- 청구항 5에 있어서,상기 더미 패턴과 상기 제 1 메인 패턴의 이격거리는 상기 제 1 선폭의 0.5배 이상으로 하는 것이 특징인 미세감광막패턴 형성방법.
- 청구항 5에 있어서,상기 더미 패턴의 선폭은 상기 제 1 메인 패턴 선폭의 0.6 - 1배 사이인 것이 특징인 미세감광막패턴 형성방법.
- 청구항 5에 있어서,상기 제 1 단계 이후, 상기 1차 노광된 상기 감광막을 현상하는 단계를 실시한 후 상기 제 2 단계를 실시하는 것을 더 포함하여 이루어진 것이 특징인 미세감광막패턴 형성방법.
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| KR1020000062216A KR20020031205A (ko) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 미세패턴 형성용 노광마스크 및 미세감광막패턴 형성방법 |
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| KR20020031205A true KR20020031205A (ko) | 2002-05-01 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100742729B1 (ko) * | 2005-06-16 | 2007-07-25 | 가부시끼가이샤 도시바 | 반도체장치의 제조방법 |
| CN111025842A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-17 | 云谷（固安）科技有限公司 | 掩膜板、拼接曝光方法及基板 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |