KR20020052740A

KR20020052740A - 사진식각공정의 공정여유도 최적화를 위한 마스크의제작방법

Info

Publication number: KR20020052740A
Application number: KR1020000082177A
Authority: KR
Inventors: 정구민
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-04

Abstract

본 발명은 사진식각공정의 공정여유도 최적화를 위한 마스크의 제작방법에 있어서, 제1패턴과, 이 제1패턴과는 다른 종류의 제2패턴이 함께 존재하는 마스크상의 상기 제1패턴 영역에 소정의 투과율을 갖는 투과층을 부착하여 마스크를 제작하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 마스크에 조절가능한 투과층을 첨가하여 각각의 패턴영역별로 공정여유도가 최적화된 마스크CD를 적용함으로써 웨이퍼상에서 원하는 CD타겟을 얻을 수 있다. 본 발명에 의한 마스크를 적용하면 종래기술에서 나타나는 공정여유도 0.2㎛, 최적화하더라도 0.4㎛수준인 공정여유도를 0.7㎛ 수준으로 향상시킬 수 있다.

Description

사진식각공정의 공정여유도 최적화를 위한 마스크의 제작방법{Method for fabricating mask used for optimization of DOF in photolithography}

본 발명은 사진식각공정의 공정여유도(DOF;depth of focus)를 최적화시키기 위한 마스크의 제조방법에 관한 것으로, 특히 반도체 제조공정중 사진식각공정에서 하나의 마스크에 두 가지 이상의 패턴이 존재하는 경우(예:DRAM의 게이트 마스크 또는 비트라인 콘택마스크 공정의 주 셀어레이 패턴과 주변회로/코어부의 패턴) 사진식각공정의 공정여유도를 향상시켜 안정된 공정을 실현할 수 있도록 하여 수율을 증대시키기 위한 방법에 관한 것이다.

종래기술에서 마스크 안에 두가지 종류의 패턴(예를 들면, 주 셀어레이패턴과 주변회로부/코어부 패턴)이 존재하는 경우, 주 셀어레이 패턴의 마스크 CD(Critical demension)에 따른 공정여유도를 최적화하여 마스크를 제작하면 주변회로부/코업의 공정여유도가 최적화되지 않아 실제 전체적인 마스크 공정여유도는 매우 감소하여 공정이 불안정해지거나 불가능해진다. 이에 따라 주 셀어레이 최적화 마스크와 주변회로/코어부의 최적화 마스크를 별도로 제작하여 2회의 사진식각공정을 실시하는 경우가 종종 있다. 주 셀어레이와 주변회로/코어부의 패턴을 동시에 마스크 CD에 따른 공정여유도를 최적화하면서 서로 절충해야 하기 때문에 공정은 불안정해진다.

예를 들면, 256M DRAM (0.15㎛ 기술)의 게이트 포토마스크에서 주 셀영역의 최적화의 경우, 최적에너지(Eop) 800mJ/cm²에서 주 셀어레이(마스크 CD=0.15㎛, CD타겟=0.15㎛)의 공정여유도는 0.2㎛ 수준이다. 결국 이 마스크의 공정여유도(DOF)는 0.2㎛로 양산이 불가능하다. 만약 두 패턴을 동시에 최적화하는 경우, 주 셀어레이 마스크 CD=0.125㎛(CD타겟=0.15㎛, Eop=600), 주변회로/코어부 패턴마스크CD=0.28㎛(CD타겟=0.23㎛, Eop=600) 마스크로서 전체 공정여유도는 약 0.45㎛로 불안정하다. 주변회로/코어부 패턴을 최적화하는 경우 주변회로/코어부 마스크CD=0.23㎛(CD타겟=0.23㎛, Eop=400)로 주변회로/코어부의 공정여유도는 0.7㎛이나 주 셀패턴은 형성이 불가능하다.

아래의 그림은 상술한 종래기술에 의한 두 종류의 패턴이 존재하는 마스크를 이용한 노광기술(도1)과 이 기술로부터 추출된 데이터를 나타낸 그래프(도2)이다. 주 셀의 공정여유도가 최적화된 마스크(도1의 10)의 경우(Eop=800; 주 셀어레이 마스크 CD=0.125㎛(CD타겟=0.15㎛; 주변회로/코어부 마스크CD=0.33㎛, CD타겟=0.23㎛) 전체 공정여유도(DOF)는 도2의 그래프로 부터 0.25㎛라는 것을 알 수 있다. 이 경우 양산공정은 불가능하다. 만양 주 셀어레이 및 주변회로/코어부를 동시에 최적화한다면, 즉, Eop=600이고, 주 셀어레이 마스크 CD=0.125㎛, 주변회로/코어부 마스크CD=0.28㎛이라면 전체 공정여유도는 0.45㎛ 수준으로 불안정한 공정을 초래한다. 결국 이런 경우에는 마스크를 주 셀어레이와 주변회로/코어부로 별도로 제작하여 사진식각공정을 2회에 걸쳐 하는 수밖에 없다. 이 경우에는 비용과 시간이 많이 드는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 두 종류 이상의 패턴이 존재하는 마스크를 사용한 사진식각공정에서 한 번의 노광으로 웨이퍼상에 원하는 CD타겟을 얻을 수 있고 각 패턴별로 극대화된 공정여유도를 얻을 수 있도록 하는마스크의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

도1은 종래기술에 의한 마스크를 이용한 노광방법을 도시한 도면.

도2는 종래기술에 의한 마스크 적용시 주 셀어레이와 주변회로/코어부의 마스크CD와 공정여유도의 관계를 나타낸 그래프.

도3은 본 발명에 의한 마스크를 이용한 노광방법을 도시한 도면.

도4는 본 발명에 의한 마스크 적용시 주 셀어레이와 주변회로/코어부의 마스크CD와 공정여유도의 관계를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 마스크 20 : 투과층

30 : 웨이퍼

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 사진식각공정의 공정여유도 최적화를 위한 마스크의 제작방법에 있어서, 제1패턴과, 이 제1패턴과는 다른 종류의 제2패턴이 함께 존재하는 마스크상의 상기 제1패턴 영역에 소정의 투과율을 갖는 투과층을 부착하여 마스크를 제작하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은 주 셀어레이와 주변회로/코어부의 임계패턴(critical pattern) 각각의 최적화된 마스크CD인 주 셀어레이 마스크CD=0.15㎛(Eop=800, CD타겟=0.15㎛), 주변회로/코어부 임계패턴=0.23㎛(Eop=400, CD타겟=0.23㎛)로 하여 마스크를 제작한다. 단, 주변회로/코어부에 투과율(Transmittance) 50%인 층을 첨가하여 주변회로/코어영역은 실제 에너지의 50%만 투과시키도록 한다. 결과적으로 하나의 마스크를 가지고 에너지량을 800으로 하여 노광을 한다면 주 셀어레이의 에너지는 800, 주변회로/코어부의 에너지는 400으로 노광되어 각각 원하는 CD타겟을 얻을 수 있게된다. 이때, 주 셀어레이의 공정여유도는 1.0㎛, 주변회로/코어부의 공정여유도는 0.7㎛로서 전체 공정여유도는 0.7㎛가 되어 안정적인 공정을 얻을 수 있다.

도3과 도4에 본 발명에 의한 두 종류의 패턴이 존재하는 마스크를 이용한 노광방법과 이 방법으로부터 추출된 데이터를 나타낸 그래프를 각각 나타내었다. 도3에 나타낸 바와 같이 마스크(10)안의 다른 패턴(즉, 주변회로/코어부 패턴)을 갖는 영역에 조정가능한 투과층(Transmitter)(20)를 부착하여 한 번에 노광을 하되 실제 투과되는 에너지량을 상기 투과층에 의해 조절하여 각각의 패턴, 즉, 주 셀어레이 패턴과 주변회로/코어부 패턴의 공정여유도가 최적화된 마스크CD를 각각 적용하여 공정여유도를 극대화시킨다. 일례로서 주 셀어레이 마스크CD=0.15㎛, 주변회로/코어부 임계패턴=0.23㎛로 마스크를 제작하고, 주변회로/코어부에 상기 조정가능한 투과층(50%투과)(20)을 삽입한다. 이 마스크를 이용하여 에너지량을 800mJ/cm²으로 노광하면 마스크를 투과한 실제 노광량은 주 셀어레이영역에서 800mJ/cm², 주변회로/코어영역에서 400mJ/cm²이 된다. 그러므로 한 번의 노광으로 웨이퍼(30)상에서 원하는 CD타겟을 얻을 수 있으며, 각 패턴별로 극대화된 공정여유도를 얻을 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 마스크에 조절가능한 투과층을 첨가하여 각각의 패턴영역별로 공정여유도가 최적화된 마스크CD를 적용함으로써 웨이퍼상에서 원하는 CD타겟을 얻을 수 있다. 본 발명에 의한 마스크를 적용하면 종래기술에서 나타나는 공정여유도 0.2㎛, 최적화하더라도 0.4㎛수준인 공정여유도를 0.7㎛ 수준으로 향상시킬 수 있다.

Claims

사진식각공정의 공정여유도 최적화를 위한 마스크의 제작방법에 있어서,

제1패턴과, 이 제1패턴과는 다른 종류의 제2패턴이 함께 존재하는 마스크상의 상기 제1패턴 영역에 소정의 투과율을 갖는 투과층을 부착하여 마스크를 제작하는 것을 특징으로 하는 사진식각공정의 공정여유도 최적화를 위한 마스크 제작방법.
제1항에 있어서,

상기 제1패턴은 제2패턴보다 마스크CD 및 CD타겟이 작은 패턴임을 특징으로 하는 사진식각공정의 공정여유도 최적화를 위한 마스크 제작방법.
제1항에 있어서,

상기 제1패턴은 DRAM의 주변회로/코어영역의 패턴이고, 상기 제2패턴은 주 셀어레이 패턴임을 특징으로 하는 사진식각공정의 공정여유도 최적화를 위한 마스크 제작방법.