KR20060135156A - Photomask and exposing method using the same - Google Patents

Photomask and exposing method using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20060135156A
KR20060135156A KR1020050054869A KR20050054869A KR20060135156A KR 20060135156 A KR20060135156 A KR 20060135156A KR 1020050054869 A KR1020050054869 A KR 1020050054869A KR 20050054869 A KR20050054869 A KR 20050054869A KR 20060135156 A KR20060135156 A KR 20060135156A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pattern
light
mask
substrate
transparent substrate
Prior art date
Application number
KR1020050054869A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
유지용
성승원
김형국
김미연
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050054869A priority Critical patent/KR20060135156A/en
Publication of KR20060135156A publication Critical patent/KR20060135156A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/38Masks having auxiliary features, e.g. special coatings or marks for alignment or testing; Preparation thereof
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/68Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
    • G03F1/70Adapting basic layout or design of masks to lithographic process requirements, e.g., second iteration correction of mask patterns for imaging

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

A photo mask and an exposing method using the same are provided to increase resolution of a photoresist pattern formed on a wafer even though at least two patterns having different pitches are formed on one mask. A photo mask includes a transparent substrate, plural light shielding patterns formed on a front surface of the substrate to define a transmitting region on the substrate, and a transmittance control film(140) formed on a rear surface of the transparent to adjust an index of reflection of an entering light source(110). The light shielding pattern has a first pattern(146) having a first pitch and a second pattern(148) having a second pitch smaller than the first pitch. The first pattern is formed on a periphery region, and the second pattern corresponds to a cell region.

Description

포토 마스크 및 이를 이용한 노광 방법{PHOTOMASK AND EXPOSING METHOD USING THE SAME}Photo mask and exposure method using the same {PHOTOMASK AND EXPOSING METHOD USING THE SAME}

도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 노광 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a wafer exposure apparatus according to the prior art.

도 2는 도 1의 노광 장치에 적용된 마스크를 투과한 광의 회절 결과를 나타낸 모식도이다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating diffraction results of light transmitted through a mask applied to the exposure apparatus of FIG. 1.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 웨이퍼 노광 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.3 is a schematic diagram illustrating a wafer exposure apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4는 도 3의 노광 장치에 적용된 마스크를 투과한 광의 회절 결과를 나타낸 모식도이다.4 is a schematic diagram illustrating diffraction results of light transmitted through a mask applied to the exposure apparatus of FIG. 3.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.5 is a schematic flowchart illustrating an exposure method according to an exemplary embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100 : 웨이퍼 노광 장치 110 : 광원100 wafer exposure apparatus 110 light source

120 : 콘덴서 렌즈 130 : 마스크120: condenser lens 130: mask

140 : 투과 조절막 142 : 제1투과 조절막140: permeation control membrane 142: first permeation control membrane

144 : 제2투과 조절막 146 : 제1패턴144: second transmission control film 146: the first pattern

148 : 제2패턴 150 : 투영 렌즈148: Second Pattern 150: Projection Lens

W : 웨이퍼W: Wafer

본 발명은 포토 마스크 및 이를 이용한 노광 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 장치를 제조 공정에서 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 막에 포토레지스트 패턴을 전사하기 위한 포토 마스크와 이를 이용한 노광 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a photo mask and an exposure method using the same. More specifically, the present invention relates to a photomask for transferring a photoresist pattern to a photoresist film formed on a semiconductor substrate in a manufacturing process and an exposure method using the same.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과 같은 일련의 단위 공정들을 수행하여 형성된다.Generally, a semiconductor device uses a deposition process for forming a film on a semiconductor substrate, a chemical mechanical polishing process for planarizing the film, a photolithography process for forming a photoresist pattern on the film, and the photoresist pattern. A series of unit processes such as an etching process for forming the film into an electrical pattern, an ion implantation process for implanting specific ions into a predetermined region of the semiconductor substrate, and a cleaning process for removing impurities on the semiconductor substrate are performed. Formed by performing.

이러한 공정들 중에서 포토리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 소정의 회로 패턴을 형성하기 위하여 수행된다.Among these processes, a photolithography process is performed to form a predetermined circuit pattern on a semiconductor substrate.

또한, 포토리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트 조성물 층을 형성하기 위한 코팅 공정, 코팅된 포토레지스트 조성물을 포토레지스트 막으로 경 화시키기 위한 베이크 공정, 포토 마스크의 패턴을 상기 포토레지스트 막에 전사하기 위한 노광 공정 및 포토 마스크의 패턴이 전사된 포토레지스트 막을 포토레지스트 패턴으로 형성하기 위한 현상 공정을 포함한다.In addition, the photolithography process includes a coating process for forming a photoresist composition layer on a semiconductor substrate, a bake process for curing the coated photoresist composition with a photoresist film, and transferring a pattern of a photo mask to the photoresist film. And a developing step for forming the photoresist film to which the pattern of the photo mask has been transferred as a photoresist pattern.

또한, 상기 노광 공정을 수행하기 위해서는, 반도체 기판 상에 전사되는 회로 패턴에 대응하게 마스크 패턴이 형성된 포토 마스크가 필요하다. In addition, in order to perform the exposure process, a photo mask having a mask pattern corresponding to a circuit pattern transferred on a semiconductor substrate is required.

일반적으로, 포토 마스크는 광원의 빚을 선택적으로 투과시킬 수 있도록 광을 투과하는 부분과 차단하는 부분으로 나누어지게 되며, 이에 따라 그 하부에 도포된 포토레지스트의 특정 영역에 선택적으로 광을 인가하여 패턴을 형성하고, 그 포토레지스트 패턴을 이용하여 식각 공정을 수행하게 된다.In general, the photo mask is divided into a light transmitting portion and a blocking portion so as to selectively transmit the debt of the light source, thereby selectively applying light to a specific region of the photoresist applied thereon to form a pattern. Is formed, and the etching process is performed using the photoresist pattern.

이 경우, 포토 마스크 패턴은 반도체 기판 상에 형성되어질 패턴의 소스(source)가 되기 때문에 포토 마스크는 매우 중요하다.In this case, the photo mask is very important because the photo mask pattern becomes a source of the pattern to be formed on the semiconductor substrate.

포토리소그래피 장치는 마스크와 웨이퍼의 회로 패턴을 일치시키는 정렬 및 노광 방식에 따라 크게 접촉(Contact)형, 근접(Proximity)형과 투영(Projection)형으로 구분된다.Photolithographic apparatuses are largely classified into contact, proximity, and projection types according to alignment and exposure methods for matching a circuit pattern of a mask and a wafer.

여기서, 접촉형 포토리소그래피 장치는 가장 먼저 개발된 것으로서 마스크를 직접 웨이퍼에 접촉시킨 상태에서 노광하는 방식이고, 근접형 포토리소그래피 장치는 마스크와 웨이퍼 사이를 일정한 간격을 유지하면서 노광하는 방식이다.Here, the contact type photolithography apparatus is the first to be developed, and is a method of exposing the mask in direct contact with the wafer, and the proximity type photolithography apparatus is a method of exposing the mask and the wafer while maintaining a constant gap.

그런데, 접촉형 포토리소그래피 장치는 마스크와 웨이퍼의 밀착으로 인해 마스크 오염 및 불순물 입자에 의한 웨이퍼상의 회로 패턴의 이상이 발생하는 문제점과, 마스크와 웨이퍼의 다른 편평도(Flatness)를 갖는 경우에 발생하는 중첩 정밀 도가 저하되는 문제점이 있었다.However, the contact type photolithography apparatus has a problem that mask contamination and abnormality of the circuit pattern on the wafer due to impurity particles occur due to the adhesion between the mask and the wafer, and superposition that occurs when the mask and the wafer have different flatness. There was a problem that the precision is lowered.

또한, 근접형 포토리소그래피 장치는 마스크와 웨이퍼 사이의 간격으로 인해 광의 회절이 유도되어 해상도가 저하되는 문제점이 있었다.In addition, the proximity photolithography apparatus has a problem in that the diffraction of the light is induced due to the gap between the mask and the wafer, thereby degrading resolution.

따라서, 접촉형 및 근접형 노광 방식의 대안으로 마스크와 웨이퍼 사이에 상당한 간격을 유지시키고 렌즈를 통해 마스크 상의 패턴을 웨이퍼에 전사시키는 투영 노광 방식을 이용하는 투영형 포토리소그래피 장치를 반도체 제조에 사용하는 것이 현재의 추세이다.As an alternative to the contact and proximity exposure methods, therefore, the use of a projection type photolithography apparatus in semiconductor manufacturing using a projection exposure method that maintains a significant gap between the mask and the wafer and transfers the pattern on the mask through the lens onto the wafer is recommended. This is the current trend.

현재 반도체 소자의 집적도가 증가하고 디자인 룰이 급격히 감소함에 따라 포토리소그래피의 해상도 한계에 따라 여러 문제가 발생하고 있다.As the degree of integration of semiconductor devices increases and design rules decrease sharply, various problems arise due to the resolution limitation of photolithography.

따라서, 해상도 한계 근처에서 포토리소그래피를 이용하여 반도체 소자를 제조하기 위해서는 해상력 향상기술 사용이 요구된다.Therefore, the use of resolution enhancement technology is required to manufacture semiconductor devices using photolithography near the resolution limit.

이에 따라 현재까지 포토 리소그래피 기술에서는, 노광 과정에서의 해상도를 높이는 데 관심이 집중되고 있다.Accordingly, in photolithography technology, attention has been focused on increasing the resolution in the exposure process.

이러한 해상력 향상 기술로는, 종래보다 파장이 좀 더 작은 광원을 이용하는 방법, 위상반전 마스크를 이용하는 방법, 변형 조명 방법의 일종인 사입사 조명(OAI;Off-Axis Illumination)을 이용하는 방법 등이 있다.Such resolution enhancement techniques include a method of using a light source having a smaller wavelength than a conventional method, a method of using a phase inversion mask, and a method of using off-axis illumination (OAI), which is a kind of modified illumination method.

이론적으로 사입사 조명을 이용하면, 컨벤셔널(Conventional)조명을 이용하는 경우에 비하여 해상도가 약 1.5배정도 증가되며, 초점심도(Depth Of Focus ; DOF) 또한 향상된다. 반도체 소자의 집적도가 증가할수록 초점심도를 향상시키는 것이 중요한데, 이는 웨이퍼 면내 또는 동일 칩 안의 모든 장소에서 포토레지스트 의 노광이 동일한 초점 면상에서 행해지는 것이 없기 때문이다.Theoretically, when the incident light is used, the resolution is increased by about 1.5 times compared to the conventional lighting, and the depth of focus (DOF) is also improved. As the degree of integration of semiconductor devices increases, it is important to improve the depth of focus, since no exposure of the photoresist is performed on the same focal plane in the wafer plane or anywhere in the same chip.

도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 노광 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a wafer exposure apparatus according to the prior art.

도 1을 참조하면, 상기 노광 장치는 광원(10), 콘덴서 렌즈(Condenser Lens, 20), 마스크(30),투영 렌즈(Projection Lens, 40) 및 웨이퍼(W)를 포함한다. 또한 상기 마스크(30)의 전면에는 피치가 상대적으로 큰 제1패턴(32)과 피치가 상대적으로 작은 제2패턴(34)이 형성되어 있다. 상기 광원(10)으로부터 입사된 광(실선 화살표로 표시)이 콘덴서 렌즈(20)를 통과하면서 균일한 방향으로 마스크(30)의 전면에 조사된다. 이때, 상기 제1패턴(32) 및 상기 제2패턴(34)를 통과할 때 발생되는 회절광을 다시 투영 렌즈(40)가 모아서 웨이퍼(W)에 전달하는 것이다.Referring to FIG. 1, the exposure apparatus includes a light source 10, a condenser lens 20, a mask 30, a projection lens 40, and a wafer W. In FIG. In addition, a first pattern 32 having a relatively large pitch and a second pattern 34 having a relatively small pitch are formed on the entire surface of the mask 30. Light incident from the light source 10 (indicated by a solid arrow) passes through the condenser lens 20 and is irradiated to the entire surface of the mask 30 in a uniform direction. At this time, the diffraction light generated when passing through the first pattern 32 and the second pattern 34 is again collected by the projection lens 40 and transferred to the wafer (W).

이러한 투영 노광 방식은 낮은 오염 수치와 정렬 문제가 없는 것으로 인식되어 현재의 반도체 제조의 주로 적용되어 반도체 제조의 생산성을 향상시키고 있다.Such a projection exposure method is recognized that there is no problem of low contamination and alignment, and is mainly applied to current semiconductor manufacturing, thereby improving productivity of semiconductor manufacturing.

이때, 상기 도면에서와 같이 피치가 높은 제1패턴(32)과 피치가 낮은 상기 제2패턴(34)이 상존하는 경우, 상기와 같이 하나의 조명 조건을 갖는 조명계가 사용되면 상기 제1패턴(32) 및 상기 제2패턴(34) 중 적어도 하나가 정상적으로 형성되지 못하는 문제점이 있다.In this case, when the first pattern 32 having a high pitch and the second pattern 34 having a low pitch exist as shown in the drawing, when the illumination system having one illumination condition is used as described above, the first pattern ( 32) and at least one of the second patterns 34 may not be normally formed.

또한, 상기 문제점을 해결하기 위해 상기 노광 장치는 상기 마스크(30)의 패턴 피치에 따라 마스크(30)를 다수개 제작하여 상기 웨이퍼(W)에 포토레지스트 패턴을 형성해야 하는 문제점이 있다.In addition, in order to solve the problem, the exposure apparatus has a problem in that a plurality of masks 30 are manufactured according to the pattern pitch of the mask 30 to form a photoresist pattern on the wafer W.

도 2는 도1의 노광 장치에 적용된 마스크를 투과한 광의 회절 결과를 나타낸 모식도이다.FIG. 2 is a schematic diagram illustrating diffraction results of light transmitted through a mask applied to the exposure apparatus of FIG. 1.

도 2를 참조하면, 상기 포토 마스크(30)는 광원(미도시됨)으로부터 생성된 광을 투과시키는 투과 영역과 광을 차단하는 차단 영역으로 구성된다. 광은 상기 마스크(30)를 투과하면서 회절이 된다.Referring to FIG. 2, the photo mask 30 includes a transmission region for transmitting light generated from a light source (not shown) and a blocking region for blocking light. Light is diffracted while passing through the mask 30.

이때, 광은 입사 각도에 영향을 받지 않고, 모두 동일한 양의 광이 투과된다. 따라서, 광의 입사 각도를 상기 제2패턴(34)에 적합하게 사용하면, 상기 제1패턴(32)에서는 이미지 선명도를 낮아지게 된다.At this time, the light is not affected by the angle of incidence, and all the same amount of light is transmitted. Therefore, when the incident angle of light is suitably used for the second pattern 34, the image sharpness is lowered in the first pattern 32.

이에 따라 전체적인 공정이 불안정해지고, 상기 제1패턴(32)과 상기 제2패턴(34)의 최적화 마스크를 각각 제작하여 2회에 노광 공정을 실시해야하는 경우가 있다. 상기 제1패턴(32)과 상기 제2패턴의 공정을 동시에 진행할 시, 서로 절충해야하기 때문에 공정은 불안해진다.As a result, the entire process may become unstable, and an optimized mask of the first pattern 32 and the second pattern 34 may be manufactured and subjected to the exposure process twice. When the processes of the first pattern 32 and the second pattern are performed at the same time, the process becomes unstable because they must be mutually compromised.

따라서, 현재의 노광 조명계에 극심한 변화를 수반하지 않고서도 웨이퍼 상의 패턴의 해상력을 효과적으로 개선시킬 수 있는 새로운 방법이 절실히 요구되고 있다.Therefore, there is an urgent need for a new method that can effectively improve the resolution of a pattern on a wafer without involving extreme changes in current exposure illumination systems.

전술한 바와 같은 문제점들은 고성능의 반도체 장치를 빠른 시간 내에 제조하기 위한 방향으로 진행되는 현재의 반도체 장치 연구 추세에 비추어 볼 때 심각한 제한 요소가 되고 있으며, 이를 해소할 수 있는 기술 개발이 절실히 요구되는 실정이다.The problems as described above are serious limitations in view of the current trend of research on semiconductor devices that proceed in the direction of manufacturing high-performance semiconductor devices in a short time, and there is an urgent need for technology development to solve them. to be.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1목적은 서로 다른 다수의 피치의 패턴들을 가지며 기판 상에서의 해상도를 향상시킬 수 있는 포토 마스크를 제공하는데 있다.The first object of the present invention for solving the above problems is to provide a photo mask having a plurality of different pitch patterns and to improve the resolution on the substrate.

본 발명의 제2목적은 상술한 바와 같은 포토 마스크를 이용하는 노광 방법을 제공하는데 있다.A second object of the present invention is to provide an exposure method using the photo mask as described above.

상기 본 발명의 제1목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크는 투명 기판과 상기 투명 기판의 전면에 형성되어 기판 상에 투과 영역을 정의하는 다수의 차광 패턴과, 상기 투명기판의 후면에 형성되어 입사되는 광원의 굴절률을 조절하는 투과 조절막을 포함할 수 있다.In order to achieve the first object of the present invention, a photo mask according to an embodiment of the present invention is formed on a transparent substrate and the front surface of the transparent substrate and a plurality of light shielding patterns defining a transmission area on the substrate, and the transparent substrate Is formed on the rear of the may include a transmission control film for adjusting the refractive index of the incident light source.

상기 본 발명의 제2목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 노광 방법은 광원으로부터 광을 생성하는 단계와, 투명기판과, 상기 투명기판의 전면에 형성되어 기판 상에 투과 영역을 정의하는 다수의 차광 패턴과, 상기 투명기판의 후면에 형성되어 입사되는 광원의 굴절률을 조절하는 투과 조절막을 포함하는 포토 마스크 상에 상기 광을 조사하는 단계와, 상기 포토 마스크 패턴을 통과한 광을 소정의 반도체 기판 상에 투영시키는 단계를 포함할 수 있다.The exposure method according to another embodiment of the present invention for achieving the second object of the present invention comprises the steps of generating light from a light source, a transparent substrate, formed on the front surface of the transparent substrate to define a transmission region on the substrate Irradiating the light onto a photo mask including a plurality of light blocking patterns and a transmission control film formed on a rear surface of the transparent substrate to adjust a refractive index of an incident light source, and preserving the light passing through the photo mask pattern. Projecting onto the semiconductor substrate.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 상기 포토 마스크 및 이를 이용한 노광 방법은 서로 다른 피치를 갖는 패턴이 하나의 마스크에 두 가지 이상 존재하더라도 상기 포토 마스크 및 이를 이용한 노광 방법으로 해상도가 우수한 포토레지스트 패턴을 웨이퍼 상에 형성할 수 있다.The photomask and the exposure method using the same according to the present invention configured as described above have a high resolution photoresist pattern on the wafer even if two or more patterns having different pitches exist in one mask. Can be formed on.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 마스크 및 이를 이용한 노광 방법에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a mask and an exposure method using the same according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 웨이퍼 노광 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.3 is a schematic diagram illustrating a wafer exposure apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 웨이퍼 노광 장치(100)는 크게 광원(110), 콘덴서 렌즈 (120), 마스크(130), 투과 조절막(140), 및 투영 렌즈(150)로 구성된다.Referring to FIG. 3, the wafer exposure apparatus 100 includes a light source 110, a condenser lens 120, a mask 130, a transmission control layer 140, and a projection lens 150.

상기 광원(110), 콘덴서 렌즈(120), 마스크(130), 투과 조절막(140) 및 투영 렌즈(150)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 도면에서 실선 화살표는 광의 경로를 시각적으로 표시한 것이다.The light source 110, the condenser lens 120, the mask 130, the transmission control layer 140, and the projection lens 150 will be described in detail as follows. The solid arrows in the figure visually indicate the path of light.

상기 광원(110)에는 특정한 파장의 광이 방사되는데, 집적도의 증가로 그 파장은 계속 짧아지고 있다. 상기 광원(110)으로는 엑시머 레이저 빔을 방출하는 엑시머 레이저가 사용될 수 있다.Light of a specific wavelength is emitted to the light source 110, and the wavelength is continuously shortened due to the increase in the degree of integration. An excimer laser that emits an excimer laser beam may be used as the light source 110.

예를 들면, 248nm의 파장을 갖는 불화크립톤(KrF) 레이저 빔을 방출하는 불화크립톤 레이저, 193nm의 파장을 갖는 불화아르곤(ArF) 레이저 빔을 방출하는 불화아르곤 레이저, 157nm의 파장을 갖는 플로린(F2) 레이저 빔을 방출하는 플로린 레이저 등이 광원(110)으로 사용될 수 있다.For example, a krypton fluoride (KrF) laser beam with a wavelength of 248 nm, a fluoride fluoride (ArF) laser beam with a wavelength of 193 nm, an argon fluoride laser with a wavelength of 157 nm, and a fluorine (F2) with a wavelength of 157 nm. A florin laser or the like that emits a laser beam may be used as the light source 110.

상기 콘덴서 렌즈(120)는 상기 광원(110)으로부터 방사되는 광을 집속시키며, 패턴이 형성된 마스크(130)의 전면에 균일한 입사가 될 수 있도록 한다.The condenser lens 120 focuses the light emitted from the light source 110 and allows uniform incidence on the entire surface of the mask 130 on which the pattern is formed.

또한 상기 콘덴서 렌즈(120)는 상기 마스크(130)에 형성된 패턴의 피치 분포에 따라 집광 정도를 가변할 수 있다.In addition, the condenser lens 120 may vary the degree of condensing according to the pitch distribution of the pattern formed on the mask 130.

상기 마스크(130)는 상기 광원(110)에서 제공되는 광을 투과시킬 수 있는 재 질로 이루어진 투명 기판(미도시됨)과 상기 투명 기판으로 제공되는 광을 선택적으로 투영 및 차폐시키는 제1패턴(146) 및 제1패턴(146)보다 작은 피치를 갖는 제2패턴(148)을 포함하고 있다.The mask 130 is a transparent substrate (not shown) made of a material capable of transmitting light provided from the light source 110 and a first pattern 146 selectively projecting and shielding the light provided to the transparent substrate. ) And a second pattern 148 having a pitch smaller than that of the first pattern 146.

또한, 상기 마스크(130)는 상기 제1패턴(146) 및 상기 제2패턴(148)을 포함하며, 상기 제1패턴(146) 및 상기 제2패턴(148)을 둘러싸고 있는 구조를 갖는 펠리클 프레임(미도시됨)과 상기 제1패턴(146) 및 상기 제2패턴(148)이 먼지 등에 의해 오염되지 않게 상기 제1패턴(146) 및 상기 제2패턴(148)을 커버하도록 상기 펠리클 프레임 상에 부착되는 펠리클막(미도시됨)이 구비될 수도 있다.In addition, the mask 130 includes the first pattern 146 and the second pattern 148 and has a structure surrounding the first pattern 146 and the second pattern 148. (Not shown) and on the pellicle frame to cover the first pattern 146 and the second pattern 148 so that the first pattern 146 and the second pattern 148 are not contaminated by dust or the like. A pellicle film (not shown) attached thereto may be provided.

상기에서는 설명을 위해 상기 마스크(130) 패턴을 두 부분으로 나누었지만, 패턴의 피치에 따라 여러 부분으로 나누어질 수 있다. In the above description, the mask 130 pattern is divided into two parts, but may be divided into several parts according to the pitch of the pattern.

또한, 상기 마스크(130)의 후면에는 투과 조절막(140)이 형성되어 있다.In addition, the permeation control layer 140 is formed on the rear surface of the mask 130.

상기 투과 조절막(140)은 상기 제1패턴(146)의 위치 및 상기 제2패턴(148)의 위치에 따라 서로 다른 두께를 갖는 제1투과 조절막(142) 및 제2투과 조절막(144)을 포함하며, 상기 제1투과 조절막(142)은 상기 제2투과 조절막(144)보다 두껍도록 형성되어 있다.The permeation control layer 140 may include a first permeation control layer 142 and a second permeation control layer 144 having different thicknesses according to the position of the first pattern 146 and the position of the second pattern 148. The first permeation control layer 142 is formed to be thicker than the second permeation control layer 144.

또한, 상기 투과 조절막(140)은 상기 마스크(130) 재질과 굴절률이 다른 막으로 이루어져 있다. 이에 따라, 입사각도에 따라 투과율이 달라지게 되며, 막의 특정 두께에서 입사 각도에 따라 투과되는 광의 양이 달라지므로 특정한 각도의 광만 투과율을 높일 수 있다.In addition, the transmission control layer 140 is formed of a film having a different refractive index than the material of the mask 130. Accordingly, the transmittance is changed according to the angle of incidence, and since the amount of light transmitted is changed according to the angle of incidence at a specific thickness of the film, only light having a specific angle may increase transmittance.

상기 투영 렌즈(150)는 선택적으로 차폐된 마스크를 통과한 광을 후술되는 웨이퍼(W) 상으로 유도한다. 상기 투영 렌즈(150)의 예로는 축소 투영 렌즈 등이 있다. 상기 투영 렌즈(150)의 배율에 의해 노광 면적이 축소되는 굴절 광학계를 채용한 노광 방식을 축소 투영 노광 방식이라 한다.The projection lens 150 selectively directs the light passing through the shielded mask onto the wafer W to be described later. Examples of the projection lens 150 include a reduced projection lens. An exposure method employing a refractive optical system whose exposure area is reduced by the magnification of the projection lens 150 is called a reduced projection exposure method.

이러한 축소 투영 노광 방식은 마스크(130)의 패턴 피치를 최대한 축소시킬 수 있으며, 웨이퍼(W)에 구현되는 패턴의 피치 분포가 균일하게 한다.Such a reduced projection exposure method may reduce the pattern pitch of the mask 130 as much as possible and make the pitch distribution of the pattern implemented on the wafer W uniform.

상기 웨이퍼(W) 상에는 상기 투영 렌즈(150)에 의해 유도된 광에 의해 포토레지스트 패턴이 형성된다. The photoresist pattern is formed on the wafer W by the light guided by the projection lens 150.

상기 웨이퍼(W) 상에는 포토레지스트 막(미도시)이 형성되어 있으며, 상기 포토레지스트 막은 포토레지스트 조성물 코팅 공정 및 소프트 베이크 공정을 통해 상기 웨이퍼(W) 상에 형성된다.A photoresist film (not shown) is formed on the wafer W, and the photoresist film is formed on the wafer W through a photoresist composition coating process and a soft bake process.

상기 노광 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴은 식각 마스크 또는 이온 주입 마스크 등으로 사용될 수 있다.The photoresist pattern formed through the exposure process may be used as an etching mask or an ion implantation mask.

도 4는 도 3의 노광 장치에 적용된 마스크(130)를 투과한 광의 회절 결과를 나타낸 모식도이다.FIG. 4 is a schematic diagram illustrating diffraction results of light transmitted through a mask 130 applied to the exposure apparatus of FIG. 3.

도 4를 참조하면, 상기 마스크(130)에 투과되는 광의 량은 상기 투과 조절막(144)의 특정 두께에서 입사 각도의 차이에 따라서 영향을 받는다. 또한 특정한 입사 각도를 가진 광의 투과율을 높일 수 있으며, 상기 투과 조절막(144)의 굴절률을 달리하여서도 같은 효과를 나타나게 할 수 있다.Referring to FIG. 4, the amount of light transmitted through the mask 130 is affected by a difference in incident angle at a specific thickness of the transmission control layer 144. In addition, the transmittance of the light having a specific incident angle may be increased, and the same effect may be obtained by changing the refractive index of the transmission control layer 144.

따라서, 상기 마스크(130)에서 상기 제1패턴(146)과 상기 제2패턴(148)의 노광 공정을 진행할 시, 상기 투과 조절막(144)의 두께를 조절하면 높은 각도의 광이 필요한 상기 제1패턴(146)에는 높은 각도의 광을 많이 투과하고, 낮은 각도의 광이 필요한 상기 제2패턴(148)에는 작은 각도의 광을 많이 들어오도록 조절할 수 있다.Therefore, when the exposure process of the first pattern 146 and the second pattern 148 is performed in the mask 130, if the thickness of the transmission control layer 144 is adjusted, the light of high angle is required. The first pattern 146 transmits a lot of light at a high angle, and the second pattern 148 requiring a low angle of light may be adjusted to receive a lot of light at a small angle.

이에 따라, 기존의 노광 조명계를 변화시키거나, 마스크를 추가적으로 제작하지 않고서도, 서로 다른 피치를 가진 상기 제1패턴(146) 및 상기 제2패턴(148)의 공정을 동시에 진행할 수 있다.Accordingly, the process of the first pattern 146 and the second pattern 148 having different pitches can be simultaneously performed without changing an existing exposure illumination system or additionally manufacturing a mask.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.5 is a schematic flowchart illustrating an exposure method according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면 ,우선 상기 광원(110)으로부터 특정한 파장의 광이 생성된다.(단계S10)First, referring to FIGS. 3 and 4, first, light having a specific wavelength is generated from the light source 110 (step S10).

이후 생성된 광을 상기 콘덴서 렌즈(120)에서 집속하여 균일한 방향으로 상기 마스크(130)의 전면에 조사한다.(단계S20)Thereafter, the generated light is focused on the condenser lens 120 and irradiated to the entire surface of the mask 130 in a uniform direction.

도 3을 참조하면, 상기 마스크(130)는 투명기판과, 상기 투명기판의 전면에 형성되어 기판 상에 투과 영역을 정의하는 다수의 차광 패턴과, 상기 투명기판의 후면에 형성되어 입사되는 광원의 굴절률을 조절하는 투과 조절막(140)을 포함하는 을 포함하고 있다.Referring to FIG. 3, the mask 130 may include a transparent substrate, a plurality of light blocking patterns formed on a front surface of the transparent substrate to define a transmissive region on the substrate, and a light source formed on the back surface of the transparent substrate and incident. It includes a including a transmission control film 140 for adjusting the refractive index.

구체적으로 살펴보면, 상기 차광 패턴은 상기 제1패턴(146) 및 상기 제1패턴(146)보다 작은 피치를 갖는 상기 제2패턴(148)으로 구성되어 있다.In detail, the light blocking pattern includes the first pattern 146 and the second pattern 148 having a pitch smaller than that of the first pattern 146.

또한, 상기 투과 조절막(140)은 상기 제1패턴(146)의 위치 및 상기 제2패턴(148)의 위치에 따라 서로 다른 두께를 갖는 제1투과 조절막(142) 및 제2투과 조절막(144)을 포함하며, 상기 제1투과 조절막(142)은 상기 제2투과 조절막(144)보다 두껍도록 형성되어 있다.In addition, the permeation control layer 140 may include a first permeation control layer 142 and a second permeation control layer having different thicknesses according to the position of the first pattern 146 and the position of the second pattern 148. 144, and the first permeation control layer 142 is formed to be thicker than the second permeation control layer 144.

도 4를 참조하면, 상기 마스크(130)에 투과되는 광의 량은 상기 투과 조절막(144)의 특정 두께에서 입사 각도의 차이에 따라서 영향을 받는다.Referring to FIG. 4, the amount of light transmitted through the mask 130 is affected by a difference in incident angle at a specific thickness of the transmission control layer 144.

따라서, 상기 마스크(130)에서 노광 공정을 진행할 시, 높은 각도의 광이 필요한 상기 제1패턴(146)에는 높은 각도의 광을 많이 투과되고, 낮은 각도의 광이 필요한 상기 제2패턴(148)에는 작은 각도의 광을 많이 투과되도록 상기 투과 조절막(140)의 두께를 조절할 수 있다.Therefore, when the exposure process is performed in the mask 130, the second pattern 148 through which the high angle light is transmitted through the first pattern 146 which requires high angle light and the low angle light is required. The thickness of the transmission control film 140 may be adjusted to transmit a lot of light of a small angle.

상기 투영 렌즈(150)는 상기 제1패턴(146) 및 상기 제2패턴(148)을 통과할 때 발생되는 회절광을 상기 웨이퍼(W) 상으로 유도하여 전사한다.(단계S30)The projection lens 150 guides and transfers diffracted light generated when passing through the first pattern 146 and the second pattern 148 onto the wafer W (step S30).

상기 노광 방법에 대해 간단하게 살펴보면, 먼저 광원에서 광이 생성된다. 상기 광은 상기 콘덴서 렌즈(120)에 의해 마스크(130)로 접속된다.Briefly referring to the exposure method, light is first generated from a light source. The light is connected to the mask 130 by the condenser lens 120.

상기 마스크(130) 에 접속된 광은 상기 제1패턴(146) 및 상기 제2패턴(148)들을 통해 회절되는데, 이때 상기 광은 상기 투과 조절막(140)에 의해 입사각도에 따라서 선택적으로 투과된다. 상기 회절된 광을 투영 렌즈(150)에 모아서 웨이퍼(W)로 전달한다.The light connected to the mask 130 is diffracted through the first pattern 146 and the second pattern 148, wherein the light is selectively transmitted by the transmission control layer 140 according to the incident angle. do. The diffracted light is collected in the projection lens 150 and transferred to the wafer (W).

따라서, 이러한 안정화된 공정으로 인하여 높은 해상도와 최적의 초점심도를 얻을 수 있고, 또한 원하는 형태의 패턴을 웨이퍼(W)에 형성하는 것이 가능하다.Therefore, due to this stabilized process, high resolution and an optimal depth of focus can be obtained, and it is also possible to form a pattern of a desired shape on the wafer W.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 및 이를 이용한 노광 방법은 서로 다른 피치를 갖는 패턴이 하나의 마스크에 두 가지 이상 존재하더라도, 웨이퍼 상에 형성되는 포토레지스트 패턴의 해상도를 향상시킬 수 있다. 또한, 반도체 장치의 동작 성능 및 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, the mask and the exposure method using the same according to an embodiment of the present invention can improve the resolution of the photoresist pattern formed on the wafer even if two or more patterns having different pitches exist in one mask. have. In addition, the operating performance and yield of the semiconductor device can be improved.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (6)

투명기판;Transparent substrate; 상기 투명기판의 전면에 형성되어 기판 상에 투과 영역을 정의하는 다수의 차광 패턴; 및A plurality of light blocking patterns formed on the front surface of the transparent substrate to define a transmission region on the substrate; And 상기 투명기판의 후면에 형성되어 입사되는 광원의 굴절률을 조절하는 투과 조절막을 포함하는 포토 마스크.And a transmission control film formed on the rear surface of the transparent substrate to control the refractive index of the incident light source. 제1항에 있어서, 다수의 차광 패턴은 제1피치(pitch)를 갖는 제1패턴과, 상기 제1피치(pitch)보다 작은 제2피치(pitch)를 갖는 제2패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.The method of claim 1, wherein the plurality of light blocking patterns include a first pattern having a first pitch and a second pattern having a second pitch smaller than the first pitch. Photo mask. 제2항에 있어서, 상기 제1패턴은 반도체 기판 상에 형성되어질 주변 영역과 대응하며, 상기 제2패턴은 상기 반도체 기판 상에 형성되어질 셀 영역에 대응하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.The photomask of claim 2, wherein the first pattern corresponds to a peripheral region to be formed on a semiconductor substrate, and the second pattern corresponds to a cell region to be formed on the semiconductor substrate. 제2항에 있어서, 상기 투과 조절막은 상기 제1패턴의 위치 및 상기 제2패턴의 위치에 따라 서로 다른 두께를 갖는 제1투과 조절막 및 제2투과 조절막을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.The photomask of claim 2, wherein the transmission control film includes a first transmission control film and a second transmission control film having different thicknesses according to the position of the first pattern and the position of the second pattern. 제4항에 있어서, 상기 제1투과 조절막은 상기 제2투과 조절막보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 포토 마스크.The photomask of claim 4, wherein the first permeation control layer is thicker than the second permeation adjustment layer. 광원으로부터 광을 생성하는 단계;Generating light from a light source; 투명기판과, 상기 투명기판의 전면에 형성되어 기판 상에 투과 영역을 정의하는 다수의 차광 패턴과, 상기 투명기판의 후면에 형성되어 입사되는 광원의 굴절률을 조절하는 투과 조절막을 포함하는 포토 마스크 상에 상기 광을 조사하는 단계; 및A photomask image including a transparent substrate, a plurality of light shielding patterns formed on a front surface of the transparent substrate to define a transmission area on the substrate, and a transmission control layer controlling a refractive index of a light source formed on a rear surface of the transparent substrate and incident Irradiating the light on; And 상기 포토 마스크 패턴을 통과한 광을 소정의 반도체 기판 상에 투영시키는 단계를 포함하는 노광 방법.Projecting light passing through the photo mask pattern onto a predetermined semiconductor substrate.
KR1020050054869A 2005-06-24 2005-06-24 Photomask and exposing method using the same KR20060135156A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050054869A KR20060135156A (en) 2005-06-24 2005-06-24 Photomask and exposing method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050054869A KR20060135156A (en) 2005-06-24 2005-06-24 Photomask and exposing method using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060135156A true KR20060135156A (en) 2006-12-29

Family

ID=37813212

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050054869A KR20060135156A (en) 2005-06-24 2005-06-24 Photomask and exposing method using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060135156A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100985307B1 (en) * 2007-07-16 2010-10-04 주식회사 하이닉스반도체 Photo mask and method for forming overlay vernier in semiconductor device using the same
KR20110021008A (en) * 2009-08-25 2011-03-04 삼성전자주식회사 Photomask, method of exposing a substrate to light, method of forming a pattern, and method of manufacturing a semiconductor device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100985307B1 (en) * 2007-07-16 2010-10-04 주식회사 하이닉스반도체 Photo mask and method for forming overlay vernier in semiconductor device using the same
US8043770B2 (en) 2007-07-16 2011-10-25 Hynix Semiconductor Inc. Photomask and method of forming overlay vernier of semiconductor device using the same
KR20110021008A (en) * 2009-08-25 2011-03-04 삼성전자주식회사 Photomask, method of exposing a substrate to light, method of forming a pattern, and method of manufacturing a semiconductor device
US8304173B2 (en) 2009-08-25 2012-11-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Photomasks, methods of exposing a substrate to light, methods of forming a pattern, and methods of manufacturing a semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106019850B (en) EUV focus monitoring system and method
US7629087B2 (en) Photomask, method of making a photomask and photolithography method and system using the same
JP4261849B2 (en) Exposure method using near-field light and exposure apparatus using near-field light
US9046783B2 (en) Photomask, and pattern formation method and exposure apparatus using the photomask
TWI459442B (en) Imaging devices, methods of forming same, and methods of forming semiconductor device structures
JP4535260B2 (en) Illumination optical apparatus, exposure apparatus, and exposure method
TW200809919A (en) Exposure apparatus
US20060268248A1 (en) Lithographic projection apparatus and method of exposing a semiconductor wafer with a pattern from a mask
JPH10233361A (en) Exposure and exposure mask
KR100475083B1 (en) Photomask for forming small contact holes array, method for fabricating the same and method for using the same
JP2009130091A (en) Illumination optical device, aligner, and device manufacturing method
KR20060135156A (en) Photomask and exposing method using the same
JP3008744B2 (en) Projection exposure apparatus and semiconductor device manufacturing method using the same
KR102467277B1 (en) Mask for extreme ultraviolet photolithography
JP3872015B2 (en) Projection lithography using a phase shift aperture.
JPH05273739A (en) Pattern transfer method
JP2001296646A (en) Photomask, method for producing the same, exposure method and aligner
JPH0815848A (en) Photoreticle
JPH04212154A (en) Photomask
JP2007019098A (en) Exposure device and exposure method
US7655384B2 (en) Methods for reducing spherical aberration effects in photolithography
TWI422964B (en) Multi-tone photomask
KR100791680B1 (en) Method for exposing in a stepper
JP2009237569A (en) Multi-tone photomask and pattern transfer method using the same
KR0144940B1 (en) Projection exposure method and mask used therein

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination