KR20050095984A - 노광 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광 방법에 관한 것으로서, 주사방식의 노광장치를 이용하여 반도체 기판 상의 감광막을 노광하는 노광 방법에 있어서 광학적 한계로 인하여 구현하기 힘든 패턴을 마스크와 반도체 기판의 주사속도를 비동기화시킴으로써 그 주사속도의 차이만큼 주사방향으로 길이가 늘어난 패턴을 얻을 수 있어, 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

노광 방법{METHOD FOR EXPOSING PHOTORESIST FILM}

본 발명은 노광 방법에 관한 것으로서, 특히 주사방식의 노광장치를 이용하여 반도체 기판 상의 감광막을 노광하는 노광 방법에 있어서 광학적 한계로 인하여 구현하기 힘든 패턴을 마스크와 반도체 기판의 주사속도를 비동기화시킴으로써 그 주사속도의 차이만큼 주사방향으로 길이가 늘어난 패턴을 얻을 수 있어, 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 노광방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자의 고집적화를 위해 필수적인 미세 가공 기술은 사진식각(photolithography) 공정 기술로써, 상기 기술의 해상력 향상이 반도체 소자의 고집적화의 장래와 직결된다고 해도 과언은 아니다.

이와 같이 사진식각 공정은 감광막 패턴을 형성하는 공정 및 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 하는 식각공정을 수행하여 피식각층을 식각함으로써, 원하는 형태의 피식각층 패턴을 형성하는 공정 등을 포함한다.

상기 감광막 패턴 형성공정은 피식각층 상부에 감광막을 도포하는 공정과 준비된 노광 마스크를 이용해 감광막을 노광하는 공정 및 소정의 화학용액으로 노광되거나, 노광되지 않은 감광막 영역을 제거하는 현상 공정을 통해 이루어진다.

일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정중 노광공정은 소정의 감광막 패턴을 반도체 기판 상에 형성하기 위하여 여러가지 노광장비를 사용하고 있다.

최근에는, 반도체 소자의 고집적화에 따라 마스크 또는 레티클에 형성된 미세패턴을 투영광학계를 통해 감광막이 도포된 기판 상의 복수의 쇼트영역에 비교적 높은 수율로 정밀도 높게 전사 가능한 스텝-앤드-리피트 방식의 축소투영노광장치(소위 stepper)나, 이 스테퍼를 개량한 스텝-앤드-스캔 방식의 주사형 노광장치(소위 scanning stepper 또는 stepping scanner)등의 순차이동형의 투영노광장치가 주로 사용되고 있다.

도 1은 주사방식 노광장치의 구조도이다.

도 1을 참조하면, 빛이 슬릿(12)을 통해 입사되어 노광 마스크(16)와 렌즈(14)를 투과한 후 타겟에 입사된다. 통상적으로, 주사방식 노광장치는 4:1의 배율로 축소노광한다. 즉, 마스크(16) 상의 패턴이 반도체 기판(18) 상의 감광막으로 전사되면 그 크기가 4배 감소하게 된다. 또한 마스크(16)와 반도체 기판(18)은 일정한 비율을 가지도록 각각 이동된다. 여기서, 마스크와 반도체 기판 간의 배율과 이동속도비를 동일하게 하는 것을 동기화 (syncronization)라고 한다. 이 동기화가 정확하게 이루어지지 못하면 마스크의 패턴이 반도체 기판으로 정확히 전사되지 않게 된다.

도 2는 종래 기술에 따른 마스크 모양과 반도체 기판 상의 실제 패턴이다.

도 2를 참조하면, 마스크와 실제 패턴이 형성되는 반도체 기판의 축소노광 배율은 4:1 이고, 이동속도비도 4:1 인 경우의 마스크 모양과 반도체 기판 상의 실제 패턴을 관찰할 수 있다.

스토리지 노드나 콘택홀과 같은 패턴들은 타원형의 홀로 이루어져 있는데, 광학적 한계로 인하여 마스크 상의 패턴 형상보다 주사방향으로의 길이가 축소된 실제 패턴이 얻어지게 되는 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 이중노광법이 제안되었다.

도 3은 이중노광법에 따른 마스크 모양과 반도체 기판 상의 실제 패턴이다.

도 3을 참조하면, 원하는 실제 패턴의 길이를 얻기 위하여 그 축소된 패턴의 길이를 고려하여 형성한 1차 노광용 마스크(30)와 2차 노광용 마스크(40)를 사용한다. 이로써, 원하는 패턴(50)을 얻을 수 있어 상기 문제점은 해결할 수 있으나, 두 차례의 노광에 따른 노광시간의 지연으로 인하여 쓰루-풋(throughput)의 감소가 불가피하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주사방식의 노광장치를 이용하는 노광 공정에 있어서 광학적 한계로 인하여 구현하기 힘든 패턴을 마스크와 반도체 기판의 주사속도를 비동기화시킴으로써 그 주사속도의 차이만큼 주사방향으로 길이가 늘어난 패턴을 얻을 수 있어, 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 노광 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법의 특징은,

주사방식의 노광장치를 이용하는 미세 패턴 형성공정에 있어서 마스크와 반도체 기판의 주사속도를 비동기화시켜 패턴을 형성하는 공정을 구비함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노광 마스크(100)와 반도체 기판 상의 패턴(110)이다.

도 4를 참조하면, 축소노광의 배율을 종래와 같이 유지하고(예를 들면 4:1), 노광 마스크와 반도체 기판의 이동 속도의 비를 축소 노광의 배율과 다르게 한 경우, 즉 비동기화 시킨 경우의 마스크 모양과 실제 패턴을 관찰할 수 있다. 여기서, 노광 마스크와 반도체 기판의 이동 속도의 비가 축소노광의 배율보다 크거나 작은 경우(예를 들면 4:1 보다 크거나 작은 경우) 모두 주사방향으로 길이가 더 길어진 패턴(110)을 얻을 수 있게 되어 광학적 한계를 극복할 수 있게 된다.

즉, 스캐너의 빛이 슬릿(open slit) 내(~7mm)를 지나는 동안 이동 속도의 차이가 발생하면, 그 7mm 내에서 차이나는 거리만큼 더 노광 영역이 늘어나서 주사방향으로 길이가 늘어난 패턴을 얻을 수 있게 된다. 따라서, 축소노광의 배율과 주사속도가 동기화 되지 않아 차이가 발생하기만 하면, 그 주사방향으로 길이가 더 길어진 패턴을 얻을 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노광 마스크와 반도체 기판 상의 실제 패턴이다.

도 5를 참조하면, 노광 마스크(120)를 이용하여 노광하면 종래 기술에 의할 경우 원형의 패턴이 전사되었다. 그러나, 이동속도를 변경함으로써 이동방향의 패턴의 크기를 변경할 수 있으므로 새로운 마스크의 필요없이 종래와 동일한 노광 마스크로(120)를 이용하는 경우라도 이동 방향으로 길이가 길어진 패턴(130)을 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 노광 방법은, 주사방식의 노광장치를 이용하는 노광 공정에 있어서 광학적 한계로 인하여 구현하기 힘든 패턴을 마스크와 반도체 기판의 주사속도를 비동기화시킴으로써 그 주사속도의 차이만큼 주사방향으로 길이가 늘어난 패턴을 얻을 수 있어, 공정수율 및 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 주사방식 노광장치의 구조도.

도 2는 종래 기술에 따른 마스크 모양과 반도체 기판 상의 패턴.

도 3은 이중노광법에 따른 마스크 모양과 반도체 기판 상의 패턴.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 모양과 반도체 기판 상의 패턴.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마스크 모양과 반도체 기판 상의 패턴.

< 도면의 주요한 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 빛 12 : 슬릿(open slit)

14 : 렌즈 16 : 마스크

18 : 반도체 기판(wafer)

Claims (1)

1. 주사방식의 노광장치를 이용하여 반도체 기판 상의 감광막을 노광하는 노광 방법에 있어서,

   노광 마스크가 이동하는 속도와 상기 반도체 기판이 이동하는 속도의 비율을 상기 노광 마스크 상의 패턴 크기와 상기 패턴에 대응하는 상기 감광막 상의 패턴의 크기의 비율과 동일하지 않게 하여 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.