KR20050068547A

KR20050068547A - 포토리소그래피용 포토 마스크

Info

Publication number: KR20050068547A
Application number: KR1020030100088A
Authority: KR
Inventors: 유지용; 심우석; 성승원; 윤형주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-07-05

Abstract

본 발명에서는 하나의 포토 마스크만으로 반도체 웨이퍼의 주변 영역과 셀 영역의 패터닝을 가능하게 하는 포토 마스크의 구조가 제시된다.

본원발명에 따른 포토리소그래피용 포토 마스크를 살펴보면, 수정 기판; 상기 수정 기판의 제1면에 형성되고, 반도체 웨이퍼의 주변 영역 패터닝에 이용되는 제1 패턴막; 및 상기 수정 기판의 제2면에 형성되고, 상기 반도체 웨이퍼의 셀 영역 패터닝에 이용되는 제2 패턴막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 구성에 있어서, 수정 기판의 두께 만큼 입사되는 광선의 포커싱 거리의 차이가 있게 되므로, 하나의 포토 마스크를 이용하여 주변 영역의 패터닝 형성과 셀 영역의 패터닝 형성을 동시에 하는 것이 가능하다.

Description

포토리소그래피용 포토 마스크{PHOTO MASK FOR PHOTOLITHOGRAPHY}

본 발명은 반도체 소자의 포토리소그래피(Photolithography) 공정에서 사용되는 포토 마스크(Photo Mask)에 관한 것으로서, 구체적으로는 하나의 포토 마스크로 셀 영역(Cell)과 주변 영역(Peri)을 동시에 노광할 수 있는 포토리소그래피용 포토 마스크에 관한 것이다.

포토리소그래피 공정에 있어서 해상도(Resolution) 및 DOF(Depth of Focus)는 노광 장비의 구경, 광원의 관섭도, 파장 또는 형성하고자 하는 패턴의 형태에 의해 영향을 받는다.

도 1에 개시된 것과 같은 반도체 웨이퍼(100)를 포토리소그래피 공정을 통해 가공할 경우, 셀 영역(Cell;101)에는 반복적인 패턴이 주로 형성되고, 주변 영역(Peri;102)에는 사이즈 또는 거리가 다양한 패턴이 주로 형성되게 된다.

통상적으로, 높은 해상도 및 DOF를 얻기 위하여 사입사(Off Axis Illumination;OAI) 노광 방식이 이용되는데, 이 경우에 패턴이 반복적인 셀 영역(101)에서는 높은 해상도 및 DOF를 기대할 수 있으나, 패턴의 반복성이 떨어지는 주변 영역(102)에서는 DOF가 떨어지게 된다.

그러므로 셀 영역(101)과 주변 영역(102) 모두에서 일정 수준 이상의 DOF를 얻기 위해서는, 셀 영역(101)의 패턴 형성에 사용될 포토 마스크와 주변 영역(102)의 패턴 형성에 사용될 포토 마스크를 별도로 제작하고, 각각의 포토 마스크를 사용하여 별도로 노광을 해주어야 했다.

도 2에는 종래에 사용되는 포토리소그래피용 포토 마스크가 도시되고 있다. 제1 포토 마스크(200)는 셀 영역(101)의 패턴을 형성하는데 이용되는 포토 마스크로서, 수정 기판(201)의 셀 영역(101)에 해당되는 위치에 크롬 등으로 형성된 패턴막(202)이 부착되어 있다. 제2 포토 마스크(300) 역시 수정 기판(301) 및 패턴막(302)으로 구성되어 있는데, 주변 영역(102)에 해당되는 부위에 패턴막이(302)이 패턴을 형성하며 부착되어 있어 있다.

반도체 웨이퍼의 셀 영역(101)에 패턴을 형성하고자 할 경우에는 제1 포토 마스크(200)를 사용하여 노광하고, 주변 영역(102)에 대해 패턴을 형성하고자 할 경우에는 제2 포토마스크를 사용하여 따로 노광함으로써,셀 영역(101)과 주변 영역(102) 모두에 대해 일정 수준 이상의 DOF를 구현할 수 있었다.

그렇지만, 종래 기술에 있어서는 셀 영역(101)과 주변 영역(102)을 노광하기 위한 포토 마스크를 별도로 제작하여야 하므로 포토 마스크의 제조 비용이 증가하는 문제점이 있었다. 그 뿐만 아니라 포토 마스크를 바꾸어 주면서, 두 번의 노광을 거쳐야 하므로, 오버레이(overlay) 정확도가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결함으로써, 웨이퍼의 셀 영역과 주변 영역에 대한 포토리소그래피 공정을 진행하는데 있어, 하나의 포토 마스크로 공정을 진행하더라 일정 수준의 DOF를 얻을 수 있으며, 오버레이의 정확도 문제를 해결할 수 있는 구조를 가지는 포토 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 기술적 목적을 위해, 본원발명에서는 수정 기판; 상기 수정 기판의 제1면에 형성되고, 반도체 웨이퍼의 주변 영역 패터닝에 이용되는 레티클; 및 상기 수정 기판의 제2면에 형성되고, 상기 반도체 웨이퍼의 셀 영역 패터닝에 이용되는 레티클을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 포토 마스크가 제시된다.

상기 구성에 따른 포토 마스크에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼의 셀 영역 패터닝을 위해 상기 포토 마스크에 입사되는 광선과 상기 반도체 웨이퍼의 주변 영역 패터닝을 위해 상기 포토 마스크에 입사되는 광선은 상기 수정 기판의 두께 만큼의 포커싱 거리 차이가 있게 된다.

실시예

이하 도 3 내지 도 5를 참조하여, 본원발명에 따른 포토리소그래피용 포토 마스크의 구조를 설명하도록 하겠다.

도 3을 참조하여 본원발명에 따른 포토 마스크(400)의 구조를 살펴보면, 수정 기판(401)의 일면에는 주변 영역 패턴 형성을 위한 제1 패턴막(402)이 형성되어 있고, 상기 수정 기판의 이면에는 셀 영역 패턴 형성을 위한 제2 패턴막 (403)이 형성되어 있다.

종래의 포토 마스크에서는, 주변 영역 패턴 형성을 위한 패턴막 및 셀 영역 패턴 형성을 위한 패턴막이 각각 별개의 수정 기판에 형성되는데 반하여, 본원발명에서는 하나의 수정 기판(401)에 주변 영역 패턴 형성을 위한 제1 패턴막(402) 및 셀 영역 패턴 형성을 위한 제2 패턴막(403) 모두가 형성되어 있는 것이다.

상기 포토 마스크(400)에 사용되는 수정 기판(401)은 통상적으로 6000 ㎛의 두께를 가지고 있다. 그러므로 반도체 웨이퍼의 주변 영역(102)을 패터닝 하기 위한 광선과 셀 영역(101)을 패터닝하기 위한 광선 사이에는 포커싱 거리의 차이가 발생하게 된다. 그러므로 주변 영역 및 셀 영역 중 한쪽에만 초점을 맞추어 노광하게 되면, 하나의 포토 마스크를 사용하면서도, 서로의 패턴에 영향을 주지 않고 노광을 하는 것이 가능하게 된다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 각각의 구체적인 포토리소그래피 공정을 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 셀 영역의 패턴 형성을 위한 포토리소그래피 공정을 도시하고 있다. 본 공정에서는 포토 마스크를 통해 입사되는 광선은 셀 영역에 포커싱되어 있는데, 셀 영역 패턴 형성을 위한 제2 패턴막(403)을 지나는 광선(800)은 렌즈(600)를 통과한 뒤, 반도체 웨이퍼(100) 상의 셀 영역에 도포된 감광막(500)을 패터닝하게 된다. 이 때, 주변 영역 패턴 형성을 위한 제2 패턴막(402)을 지나는 광선(700)은 반도체 웨이퍼(100) 상의 감광막(500)에서 포커싱되지 못하므로, 주변 영역에 도포된 감광막(500)은 패터닝되지 아니한다.

도 5는 주변 영역의 패턴 형성을 위한 포토리소그래피 공정을 도시하고 있다. 본 공정에서는 포토 마스크를 통해 입사되는 광선은 주변 영역에 포커싱되어 있는데, 주변 영역 패턴 형성을 위한 제1 패턴막(402)을 지나는 광선(700)은 반도체 웨이퍼(100) 상의 주변 영역에 도포된 감광막(500)을 패터닝하게 된다. 이 때, 셀 영역 패턴 형성을 위한 제2 패턴막(403)을 지나는 광선(800)은 반도체 웨이퍼(100) 상의 감광막(500)에 포커싱되지 못하므로, 셀 영역에 도포된 감광막(500)은 패터닝되지 아니한다.

상술한 것과 같이, 포토 마스크의 수정 기판의 두께 만큼의 광선 경로 차이를 이용함으로써. 셀 영역 패턴 형성을 위한 광선과 주변 영역 패턴 형성을 위한 광선의 포커싱 거리를 달리할 수 있다. 그러므로 주변 영역 패턴 형성과 셀 영역 패턴 형성이 서로 영향을 미치지 아니하고 진행될 수 있다.

본원발명에 따른 포토리소그래피용 포토 마스크를 이용할 경우, 하나의 포토 마스크를 이용하여 셀 영역과 주변 영역의 패터닝을 하는 것이 가능하게 되므로, 포토 마스크 제조 비용을 줄일 수 있다. 그 뿐만 아니라, 셀 영역과 주변 영역의 패턴닝 시 포토 마스크를 교환해줄 필요가 없음으로 오버레이 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 반도체 웨이퍼를 도시하고 있다.

도 2는 종래의 포토리소그래피용 포토 마스크의 단면 구조를 도시하고 있다.

도 3은 본원발명에 따른 포토리소그래피용 포토 마스크의 단면 구조를 도시하고 있다.

도 4는 본원발명에 따른 포토 마스크를 이용하여, 셀 영역을 패터닝하는 과정을 도시하고 있다.

도 5는 본원발명에 따른 포토 마스크를 이용하여, 주변 영역을 패터닝 하는 과정을 도시하고 있다.

< 참조 번호>

100: 반도체 웨이퍼 101: 셀(Cell) 영역

102: 주변(Peri) 영역 201, 301, 401: 수정 기판

500: 감광막 600: 렌즈

700, 800: 광선 경로

202, 403: 셀 영역 패터닝을 위한 패턴막

302, 402: 주변 영역 패터닝을 위한 패턴막

Claims

수정 기판;

상기 수정 기판의 제1면에 형성되고, 반도체 웨이퍼의 주변 영역 패터닝에 이용되는 제1 패턴막; 및

상기 수정 기판의 제2면에 형성되고, 상기 반도체 웨이퍼의 셀 영역 패터닝에 이용되는 제2 패턴막을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 포토 마스크.
제1항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼의 셀 영역 패터닝을 위해 상기 포토 마스크에 입사되는 광선과 상기 반도체 웨이퍼의 주변 영역 패터닝을 위해 상기 포토 마스크에 입사되는 광선은 상기 수정 기판의 두께 만큼의 포커싱 거리에 차이가 있는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 포토 마스크.
제1항에 있어서, 제1 패턴막 또는 제2 패턴막은 크롬으로 제조된 것을 특징으로 하는 포토리소그래피용 포토 마스크.