KR20080073622A - 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 방법 - Google Patents

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Abstract

듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 이용하여 미세한 패턴을 형성할 수 있는 포토리소그래피 방법이 설명된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피 방법은, 포토레지스트막이 코팅된 웨이퍼 상에 주 패턴이 형성된 제1 포토마스크를 사용하여 제1 노광 공정을 수행하고, 제1 노광 공정이 수행된 웨이퍼 상에 보조 패턴이 형성된 제2 포토마스크를 사용하여 제2 노광 공정을 수행하여 상기 웨이퍼 상에 최종 패턴을 형성하는 것을 포함한다.
듀얼 톤 SRAF, 스캐터링 바

Description

듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 방법{A Photolithography Method Using Dual Tone Scattering Bar Patterns}
본 발명은 반도체 소자의 미세한 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 기술에 관한 것으로서, 특히 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 미세한 패턴을 형성할 수 있는 포토리소그래피 기술에 관한 것이다.
반도체 소자의 수율을 높이기 위해서는 많은 필요 조건들이 있지만, 특히 중요한 조건 중의 하나가 미세한 패턴을 형성하는 포토리소그래피 능력이다. 이 포토리소그래피 능력은 식각 공정 등을 수행하기 위한 공정 마스크 패턴을 얼마나 미세하고 정교하게 형성할 수 있는가로 평가할 수 있다. 이 포토리소그래피 공정 능력이 우수할 경우, 미세한 선폭을 가진 미세한 반도체 소자를 형성할 수 있는 기본적인 역량이된다. 후속되는 식각, 증착 및 그외 다양한 공정들은 포토리소그래피 공정에 비해 미세한 패턴을 가공하기가 비교적 수월하기 때문이다. 따라서, 대다수의 반도체 관련 회사들은 무엇보다도 미세한 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 기술을 개발하는데 역점을 두고 연구 개발에 매진하고 있다. 이렇게 미세한 패 턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 기술을 통상 RETs(Resolution Enhancement Techniques)라고 통칭한다.
이러한 RETs 중 하나로 SRAF (Sub-Resolution Assist Features) 기술이 있다. 이 SRAF 기술은 보통 스캐터링 바(scattering bars)라고 불리우는 보조 패턴을 주 패턴과 인접한 곳에 형성함으로써 주 패턴에 부족한 광량을 보충해주거나 (clear pattern or transparent pattern) 과잉 광량을 차단해주는 (dark pattern or opaque pattern) 기능을 갖는 포토마스크 상에 보조 패턴을 형성하는 포토리소그래피 기술을 지칭한다. 이러한 스캐터링 바는 웨이퍼 상에는 패턴이 형성되지 않을 정도의 작은 선폭으로 포토마스크 상에 형성되며, 주 패턴과 같은 톤으로 형성되기도 하고, 반대되는 톤으로 형성되기도 한다. 이 때, 상술한 두 가지 톤의 스캐터링 바를 모두 포함하는 하나의 포토마스크를 사용한 포토리소그래피 기술을 통상 듀얼 톤 SRAF (Dual Tone SRAF) 기술 또는 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술이라 부른다. 이러한 듀얼 톤 SRAF 기술은 미국특허공개번호 제2005/0153212 A1)을 통해 알려져 있다.
그러나, sub-micron 수준에서도 점차 더 미세한 패턴을 형성할 필요성이 대두되면서, 기존의 단순한 듀얼 톤의 SRAF를 사용하는 포토리소그래피 방법으로는 더 이상 미세한 패턴을 형성하기 어려운 상황에 직면하고 있다. 그 이유는 클리어 톤의 스캐터링 바와, 다크 톤의 스캐터링 바에서, 각기 포토리소그래피 공정에서 최적의 노광 에너지(도즈(dose)라고도 불린다)가 다르게 설정되기 때문이다. 왜냐하면, 지금까지는 두 스캐터링 바의 노광 에너지를 설정할 때, 두 스캐터링 바가 적절하게 중첩되는 영역에서 노광 에너지를 설정하여 포토리소그래피 공정을 수행하여 왔으나, 패턴이 더욱 미세해지면서, 클리어 톤의 스캐터링 바와 다크 톤의 스캐터링 바의 최적 노광 에너지의 차이가 커지게 되어 원하는 최적의 미세한 패턴을 형성하기 어려워졌기 때문이다. 즉, 클리어 톤의 스캐터링 바의 기능을 최대화 하기 위한 노광 에너지로 포토리소그래피 공정을 수행하는 경우, 다크 톤의 스캐터링 바의 기능이 상대적으로 저하되며, 역으로 다크 톤의 스캐터링 바의 기능을 최적화할 경우, 클리어 톤의 스캐터링 바의 기능이 저하되고 있기 때문이다. 즉, 노광 에너지의 마진(margin)이 매우 부족해진 현상이 빚어지고 있는 것이다.
따라서, 미세한 패턴을 형성하기 위하여, 듀얼 톤의 SRAF 기술, 즉 두 가지 톤의 스캐터링 바 패턴으로 포토리소그래피 공정을 진행함에 있어서, 새로운 포토리소그래피 기술의 필요성이 강력히 대두되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 반도체 소자의 미세한 패턴을 형성하기 위하여 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 이용하여 미세한 패턴을 형성할 수 있는 포토리소그래피 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피 방법은, 포토레지스트막이 코팅된 웨이퍼 상에 주 패턴이 형성된 제1 포토마스크를 사용하여 제1 노광 공정을 수행하고, 제1 노광 공정이 수행된 웨이퍼 상에 보조 패턴이 형성된 제2 포토마스크를 사용하여 제2 노광 공정을 수행하여 웨이퍼상에 최종 패턴을 형성하는 것을 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 포토리소그래피 방법은, 주 패턴이 형성된 위상 전이형 제1 포토마스크와, 주 패턴의 주위에 형성된 보조 패턴이 형성된 바이너리형 제2 포토마스크를 이용하여 2회의 중복 노광 공정으로 웨이퍼 상에 한 층의 패턴을 형성하는 것을 포함한다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 포토리소그래피 방법은, 웨이퍼 상에 형성되는 하나의 패턴을 형성하기 위하여 제1 패턴 이 형성된 위상 반전형 제1 포토마스크와, 제1 패턴과 중첩되지 않는 제2 패턴이 형성된 바이너리형 제2 포토마스크를 이용하여 중복 노광하는 것을 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 포토리소그래피 공정은 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 구현하되, 다크 톤의 스캐터링 바와 클리어 톤의 스캐터링 바를 각기 다른 포토마스크를 사용하여 구현함으로써, 독립된 최적 노광 조건을 설정하여 넓은 노광 에너지 마진을 확보함으로써 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있으므로, 기존의 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 이용한 포토리소그래피 기술보다, 공정 마진과 미세 패턴 형성 능력을 향상시킨다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것 일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 방법을 수행하는 공정을 단계별로 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피 방법을 수행하는 공정은, 제1 및 제2 포토마스크를 준비하고(S10), 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 코팅하고(S20), 포토레지스트막이 코팅된 웨이퍼 상에 제1 포토마스크를 이용하여 제1 노광 공정을 수행하고(S30), 제2 포토마스크를 이용하여 제2 노광 공정을 수행하고(S40), 제1 및 제2 노광 공정이 진행된 웨이퍼를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하고(S50), 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 식각 공정을 수행하여 웨이퍼 상에 반도체 패턴을 형성하고(S60), 및 포토레지스트 패턴을 제거(S70)하는 것을 포함한다.
본 실시예에서, 제1 포토마스크는 위상 전이 포토마스크(PSM: Phase Shifting photoMask)이고, 제2 포토마스크는 바이너리형 포토마스크(Binary Pnotomask)일 수 있다.
위상 전이 포토마스크는 위상 반전 마스크라고도 불리우며, 투과하는 빛의 위상을 반전시키거나 이동시키는 기능을 갖는 포토마스크를 지칭한다. 본 실시예에서, 위상 전이 포토마스크는, 특히 하프-톤(Half-Tone) 또는 투과율 조절형(attenuated)으로 지칭되는 위상 전이 포토마스크일 수 있다. 하프-톤 위상 전이 마스크와 투과율 조절형 위상 전이 포토마스크는 실질적으로 동일한 의미이며, 투과하는 빛이 두 가지 위상을 가지되, 그 중 어느 하나의 빛은 투과율이 상대적으로 낮음을 의미한다. 이 용어는 당 업계에서 포토마스크 및 포토리소그래피 기술 분야에 종사하는 엔지니어들에게 잘 알려진 용어들이므로 더 상세한 설명을 생략한다.
바이너리형 포토마스크는 위상 전이 기능을 갖지 않는 전형적인 포토마스크를 의미한다. 즉, 바이너리형 포토마스크는 빛을 투과시키는 투명한 부분(예를 들어, "1" 영역)과 빛을 투과시키지 않는 불투명한 부분(예를 들어, "0" 영역)으로 구성된다. 바이너리형 포토마스크도, 당 업계에서, 포토마스크 및 포토리소그래피 기술 분야에 종사하는 엔지니어들에게 잘 알려진 용어이므로 더 상세한 설명을 생략한다.
본 실시예에서, 제1 포토마스크는 주 패턴이 형성된 포토마스크일 수 있고, 제2 포토마스크는 보조 패턴이 형성된 포토마스크일 수 있다. 또한, 특히 보조 패턴은 스캐터링 바 패턴일 수 있다.
또, 제1 포토마스크는 다크 톤의 스캐터링 바 패턴을 포함할 수 있고, 제2 포토마스크는 클리어 톤의 스캐터링 바 패턴을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 아니하여, 제1 포토마스크가 클리어 톤의 스캐터링 바 패턴을 포함할 수도 있고 제2 포토마스크가 다크 톤의 스캐터링 바 패턴을 포함할 수도 있다.
본 실시예에서, 주 패턴이란 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 패턴의 정보를 가진 제1 포토마스크 상의 패턴을 의미한다. 기본적으로, 주 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 패턴과 제1 포토마스크 상의 주 패턴의 모양은 같은 모양일 수 있다. (물론, 그 절대적인 크기는 다르다. 이것은 일반적으로 포토마스크 상에 형성된 패턴을 축소 노광법으로 웨이퍼 상에 형성하기 때문이다). 그러나, 본 실시예가 다루는 포토리소그래피 기술 분야에서는 웨이퍼 상에 형성하고자 하는 패턴과 제1 포토마스크 상에 형성되는 주 패턴의 모양이 다를 수 있다. 이것은 스캐터링 바를 이용한 기술이기 때문에 기본적인 주 패턴의 모양은 웨이퍼 상에 형성되어야 하는 패턴의 모양과 유사하지만, 국부적으로 다른 모양이거나, 전체적으로 계산된 다른 모양일 수 있다. 계산된 다른 모양이라 함은, 일종의 함수식에 의하여 전체적으로 일정한 규칙을 가질 수 있다는 의미이다.
주 패턴과 보조 패턴들의 구체적인 구성 모양 및 실험 데이터는 도면을 참조하여 상세하게 후술된다.
본 실시예에서, 제1 노광 공정과 제2 노광 공정은 연속적으로 수행될 수 있다. 연속적으로 수행될 수 있다 함은, 제1 노광 공정과 제2 노광 공정 사이에 현상 공정이 수행되지 아니할 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 구체적으로, 제1 포토마스 크를 이용하는 제1 노광 공정을 수행한 다음, 제2 포토마스크를 이용하는 제2 노광 공정을 수행할 수 있다.
본 실시예에서, 제1 노광 공정과 제2 노광 공정은 서로 다른 노광 조건을 가질 수 있다. 구체적으로 제1 노광 공정은 위상 전이 포토마스크를 이용한 노광 조건으로 설정될 수 있고, 제2 노광 공정은 바이너리형 포토마스크를 이용한 노광 조건으로 형성될 수 있다.
기타 다른 단계들은 당 업계의 포토마스크 및 포토리소그래피 기술 분야에 종사하는 엔지니어들이라면 각각 원하는 대로 공정 조건을 정하여 간단한 테스트를 통해 본 발명의 기술적 사상을 구현해 볼 수 있을 것이므로 상세한 설명을 생략한다. 이것은, 동일한 목적을 가진 포토리소그래피 공정이라고 할지라도, 사용하는 포토마스크 및 포토마스크가 가진 패턴의 밀도나 선폭 등에 따라 공정 조건이 달라지며, 사용하는 포토레지스트는 물론 포토리소그래피 장비 등에 따라 공정 조건들이 매우 크게 변하기 때문에 특정한 공정 조건을 제시하는 것은 무의미하기 때문이다.
본 명세서에서 제시하는 모의 실험 조건 및 결과만으로도 당 업계에 종사하는 포토마스크 및 포토리소그래피 기술 분야의 엔지니어들은 충분히 본 발명의 기술적 사상을 이해할 수 있을 것이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 설명하기 위하여, 제1 및 제2 포토마스크 상에 형성된 주 패턴 및 보조 패턴의 모양을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 제1 포토마스크(100) 상에 주 패턴들(110)이 형성된다.
본 실시예에서, 주 패턴들(110)은 빛이 투과하는 클리어 톤 영역, 즉 투명한 영역일 수 있다.
또, 제1 포토마스크(100)는 위상 전이 포토마스크일 수 있다. 즉, 주 패턴들(110)은 투명한 영역으로서 투과하는 빛의 위상이 변하지 않는다고 가정할 때, 패턴이 형성되지 않은 반투명 영역들(120)은 투과하는 빛의 위상을 전이시켜 상대적으로 낮은 투과율로 투과시킨다. 반투명 영역들(120)은 이상적으로 투과하는 빛의 위상이 주 패턴들(110)을 투과하는 빛의 위상에 비하여 상대적으로 π만큼 전이되며, 투과율은 50% 이하로 설정될 수 있다. 위상이 전이되는 정도는 1/π 이상 3/π 이하의 범위 내에서는 위상이 전이되지 않은 빛과 서로 상쇄 간섭을 일으킬 수 있으므로 그 범위 내에서 설정되어도 본 발명의 기술적 사상을 실현할 수 있다. 또한 투과율은 통상적으로 5% 내지 30% 범위 이내로 설정될 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다. 투과율은 상쇄 간섭되는 정도를 원하는 정도로 조절하고자 할 때, 설계자가 임의로 설정할 수 있기 때문이다. 기판 식각형 (substrate etched type) 또는 무크롬형(Cr-less type)으로 불리는 강 위상 전이 포토마스크 (strong PSM)의 경우, 위상 반전되는 빛의 투과율이 서로 같은 강도(intensity)를 나타낸다. 그러므로, 투과율 조절형 포토마스크라고 해서 통상적인 투과율 범위에 한정될 필요는 없다.
부가적으로, 본 실시예에 의한 제1 포토마스크(100)가 반드시 위상 전이 포토마스크여야만 하는 것도 아니다. 위상 전이 포토마스크는 그 패턴 정보를 웨이 퍼 상에 바이너리형 포토마스크보다 상대적으로 보다 정확하게 전달할 수 있기 때문에 사용된다. 그러므로, 적정 수준의 패턴 정보를 전달할 수 있다면 위상 전이 포토마스크가 아닌 바이너리형 포토마스크를 사용하여도 본 발명의 기술적 사상을 구현할 수 있다. 이 경우, 제1 포토마스크(100)의 반투명 영역들(120)은 불투명 영역으로 설정될 것이다.
도 2b를 참조하면, 제2 포토마스크(200) 상에 보조 패턴들(210)이 형성된다.
본 실시예에서, 보조 패턴들(210)은 빛이 투과하는 클리어 톤 영역, 즉 투명한 영역일 수 있다. 따라서, 보조 패턴들(210)은 주 패턴 영역(110)에 대하여 스캐터링 바의 역할을 할 수 있다. 스캐터링 바는 먼저, 클리어 톤일 경우를 예로 설명하면, 주 패턴과 동일한 포토마스크 상에 형성되어 주 패턴의 노광량이 부족할 경우, 웨이퍼 상에 형성되지 않을 정도의 선폭으로 주 패턴들에 인접한 위치에 형성되어 주 패턴의 부족한 노광량을 보충해주는 역할을 한다. 반대로, 다크 톤일 경우, 과잉 광량을 줄여주는 역할을 한다. 이러한 스캐터링 바에 대한 기술은 당 업계에 종사하는 포토마스크 및 포토리소그래피 기술 분야의 엔지니어들에게 잘 알려진 기술이므로 더 이상의 상세한 설명을 생략한다.
그러므로, 본 명세서에서 보조 패턴들(210)은 스캐터링 바 패턴을 의미할 수 있다.
도 2a와 2b를 동시에 참조하면, 주 패턴(110)과 보조 패턴(210)이 각각 서로 다른 포토마스크들(100, 200) 상에 형성된다.
본 실시예에서는 예시적으로 주 패턴들(110) 및 보조 패턴들(210)이 클리어 톤의 패턴인 경우를 예로 실시하였다.
그러나, 앞서 언급하였듯이, 통상적인 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술에 사용되는 포토마스크에는 클리어 톤의 스캐터링 바와 다크 톤의 스캐터링 바가 모두 형성된다.
일반적으로, 클리어 톤의 스캐터링 바는 격리된 클리어 톤의 주 패턴의 선폭을 확보하기 위하여 형성되며, 다크 톤의 스캐터링 바는 반복적인 클리어 패턴들의 사이에서 선폭이 원하는 정도 이상으로 커지는 것을 방지하기 위하여 사용된다. 전자를 라인 패턴 및 라인 스캐터링 바, 후자를 스페이스 패턴 및 스페이스 스캐터링 바라고 부른다. 다크 톤의 스캐터링 바는 기존의 패턴들과 크게 차이나는 모양이 아니므로 설명이 복잡해질 수 밖에 없어서, 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 하기 위하여 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피 공정은, 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 2장의 포토마스크로 나누어 구현한다. 1장의 포토마스크는 다크 톤의 스캐터링 바 패턴을 포함하고, 다른 1장의 포토마스크는 클리어 톤의 스캐터링 바 패턴을 포함한다. 즉, 다크 톤의 스캐터링 바 패턴과 클리어 톤의 스캐터링 바 패턴이 서로 다른 포토마스크 상에 구현된다. 따라서, 각 톤 별로 최적의 노광 에너지를 각각 구현할 수 있으므로, 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술의 효과를 극대화 할 수 있다.
본 실시예에서는 예시적으로 제1 포토마스크가 다크 톤의 스캐터링 바 패턴을 포함하고, 제2 포토마스크가 클리어 톤의 스캐터링 바 패턴을 포함하는 경우로 설명한다.
도 3a 및 3b는 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 사용하지 않고 포토리소그래피 공정을 수행한 경우와 본 발명의 실시예에 의한 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 수행한 경우를 비교하여 포토마스크 상의 패턴 위치 및 폭에 대한 빛의 인텐시티를 그래프로 나타낸 공간 이미지이다.
주 패턴의 선폭은 100㎚ 이고, 패턴들의 피치는 1㎛이며, 주 패턴과 보조 패턴의 간격은 110㎚로서, 보조 패턴들이 각각 좌우에 하나씩 55㎚의 선폭으로 위치하는 경우이다.
X 축은 포토마스크 상에서 패턴의 위치 및 선폭으로서 단위는 ㎚이고, Y 축은 상대적인 인텐시티로서 단위는 mJ이나 수치들의 상대성이 중요하기 때문에 큰 의미는 없다.
먼저, 도 3a를 참조하면, 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 적용하지 않은 경우로서, 패턴의 중심(X Position = 0)이 최대 광량으로서 약 0.266정도이며, 중심으로부터 ±140㎚ 정도인 곳이 최소 광량으로서 약 0.065정도를 갖는다.
이때, 콘트라스트는 (최대 광량 - 최소 광량) / (최대 광량 + 최소 광량) 이며, 계산하면 약 0.6정도이다. 이 콘트라스트가 클수록, 1에 가까울수록 패턴의 해상력이 좋다는 것을 의미한다.
도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 적용한 경우로서, 최대 광량이 약 0.365이고, 최소 광량이 0.068정도로서, 콘트라스트를 계산하면 약 0.686정도이다.
결론적으로, 본 발명의 실시예에 의해 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술이 적용된 경우, 콘트라스트가 크게 향상되어 미세한 패턴을 형성하기 위한 능력이 향상됨을 알 수 있다.
도 4a 및 4b는 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 사용하지 않고 포토리소그래피 공정을 수행한 경우와 본 발명의 실시예에 의한 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 이용하여 포토리소그래피 공정을 수행한 경우를 비교하여, 초점 심도(DOF: Depth of Focus)가 개선되었음을 설명하기 위한 그래프이다.
초점 심도는 패턴의 상이 맺힐 수 있는 여유도를 의미하는 것으로서, 최적 초점 위치로부터 상하로 초점이 이동할 수 있는 거리를 의미한다. 당 업계에 종사하는 포토마스크 및 포토리소그래피 엔지니어들에게 잘 알려진 용어이므로 더 상세한 설명을 생략한다.
도 4a 및 4b의 X 축은 초점 심도로서 단위는 ㎚이며, Y 축은 노광 범위로서 단위는 %이다.
도 4a를 참조하면, 기준 노광 범위를 5%로 할 때, 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 적용하지 않은 경우, 초점 심도는 약 0.158㎚ 정도이다.
도 4b를 참조하면, 같은 노광 범위에서, 본 발명의 실시예에 의한 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 적용한 경우, 초점 심도는 약 0.196㎚ 정도이다. 즉, 본 발명의 실시예에 의한 경우, 초점 심도가 넓어졌음을 알 수 있다.
초점 심도의 증가는 곧 노광 에너지의 여유도, 즉 노광 마진이 커졌다는 것을 의미한다. 노광 마진이 커지게 되면, 공정이 안정되므로 포토리소그래피 기술에 의존되는 불량 발생 횟수가 줄어들고 생산성 및 수율도 높아지게 되는 것이다.
본 발명자의 실험에 의하면, 주 패턴과 보조 패턴의 선폭과 간격 등은 다양하게 변할 수 있으며, 다양한 실시 조건에 따라 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술의 최적 조건은 매우 다양하게 얻어질 수 있었다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 방법을 수행하는 공정을 단계별로 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에 의한 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 설명하기 위하여, 제1 및 제2 포토마스크 상에 형성된 주 패턴 및 보조 패턴의 모양을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3a 및 3b는 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 사용하지 않고 포토리소그래피 공정을 수행한 경우와 본 발명의 실시예에 의한 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 수행한 경우를 비교하여 포토마스크 상의 패턴 위치 및 폭에 대한 빛의 인텐시티를 그래프로 나타낸 공간 이미지이다.
도 4a 및 4b는 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 사용하지 않고 포토리소그래피 공정을 수행한 경우와 본 발명의 실시예에 의한 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 기술을 이용하여 포토리소그래피 공정을 수행한 경우를 비교하여, 초점 심도가 개선되었음을 설명하기 위한 그래프이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 제1 포토마스크 110: 주 패턴
120: 반투명 영역
200: 제2 포토마스크 210: 보조 패턴
220: 불투명 영역

Claims (10)

  1. 포토레지스트막이 코팅된 웨이퍼 상에 주 패턴이 형성된 제1 포토마스크를 사용하여 제1 노광 공정을 수행하고, 및
    상기 제1 노광 공정이 수행된 상기 웨이퍼 상에 보조 패턴이 형성된 제2 포토마스크를 사용하여 제2 노광 공정을 수행하여 상기 웨이퍼 상에 최종 패턴을 형성하는 것을 포함하는 포토리소그래피 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보조 패턴은 스캐터링 바 패턴인 포토리소그래피 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 스캐터링 바 패턴은 상기 주 패턴과 같은 방향으로 길게 연장되는 포토리소그래피 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 스캐터링 바 패턴은 상기 주 패턴과 같은 톤의 패턴인 포토리소그래피 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 스캐터링 바 패턴은 상기 주 패턴과 반대 톤의 패턴인 포토리소그래피 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 포토마스크는 위상 전이 포토마스크인 포토리소그래피 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 포토마스크는 바이너리형 포토마스크인 포토리소그래피 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 포토마스크는 다크 톤의 스캐터링 바 패턴이 포함된 위상 전이 포토마스크이며,
    상기 제2 포토마스크는 클리어 톤의 스캐터링 바 패턴이 포함된 바이너리 포토마스크인 포토리소그래피 방법.
  9. 주 패턴이 형성된 위상 전이형 제1 포토마스크와,
    상기 주 패턴의 주위에 형성된 보조 패턴이 형성된 바이너리형 제2 포토마스크를 이용하여 2회의 중복 노광 공정으로 웨이퍼 상에 한 층의 패턴을 형성하는 것을 포함하는 포토리소그래피 방법.
  10. 웨이퍼 상에 형성되는 하나의 패턴을 형성하기 위하여 제1 패턴이 형성된 위상 반전형 제1 포토마스크와,
    상기 제1 패턴과 중첩되지 않는 제2 패턴이 형성된 바이너리형 제2 포토마스크를 이용하여 중복 노광하는 것을 포함하는 포토리소그래피 방법.
KR1020070075822A 2007-02-06 2007-07-27 듀얼 톤의 스캐터링 바 패턴을 이용한 포토리소그래피 방법 KR20080073622A (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8298956B2 (en) 2010-12-21 2012-10-30 SK Hynix Inc. Method for fabricating fine pattern
US10906419B2 (en) 2016-04-01 2021-02-02 Locus Robotics Corp. Electrical charging system for a robot

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