KR20110010441A - 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토레지스트막이 코팅된 웨이퍼 상에 주 패턴 및 스캐터링 바가 포함된 제1 포토 마스크를 사용하여 제1 노광 공정을 수행하는 단계, 상기 제1 노광 공정 이후 주 패턴만을 포함하는 제2 포토 마스크를 사용하여 제2 노광 공정을 수행하는 단계, 및 상기 제2 노광 공정 이후 노광된 스캐터링 바 패턴을 현상공정을 통하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 기존의 서브 레졸루션 보조지형의 보조패턴인 스캐터링 바의 사이즈를 종래보다 조금 크게 제작할 수 있음으로 포토 마스크 제조시 결함을 줄일 수 있으며 노광 공정 마진 및 해상력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이중노광, 서브 레졸루션 보조지형, SRAF, OPC, 광근접보정

Description

이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법{Method for removing the Optical Proximity Effect using double exposure}
본 발명은 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서브 레졸루션 보조지형(sub-resolution assist features)의 보조패턴인 스캐터링 바(Scattering bars)가 포함된 1차 포토 마스크를 이용하여 제1 노광한 후, 주 패턴만이 있는 2차 포토 마스크를 가지고 제2 노광하여 웨이퍼에 남아 있는 상기 스캐터링 바에 의한 패턴을 제거함으로써 노광 공정 마진을 향상시킬 수 있는 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법에 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 역량이 된다. 소자의 집적도가 높아짐에 따 라 마스크에서 요구되는 패턴의 레졸루션이 점점 작아지고 있다. 반도체 소자의 패턴이 다양한 선폭과 피치(pitch)로 구성되는 경우, 즉 하나의 칩 안에 패턴이 밀한 영역과 소한 영역이 함께 구성되는 경우, 광근접 효과(Optical Proximity Effect: OPC)에 의한 소-밀(isolated-dense) 편차가 발생한다.
따라서, 웨이퍼 상에 밀한 소자 패턴과 소한 소자 패턴을 동시에 형성하기 위한 포커스 마진이 감소된다. 포커스 마진의 감소 원인은 광학 특성상 밀한 패턴과 소한 패턴의 투과광이 서로 다른 회절 형태를 갖는 데 있다.
상기의 포커스 마진을 확보하여 미세한 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 기술을 통상 RETs(Resolution Enhancement Techniques)라고 하며, 이러한 RETs 중 하나로 SRAF(Sub-Resolution Assist Features) 기술이 있다. 이 SRAF기술은 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.
도 1은 서브 레졸루션 보조지형(SRAF)의 보조패턴인 스캐터링 바를 갖는 포토 마스크이다. 도 1에서 보듯이, 주 패턴이 밀한 패턴(도 1의 c) 또는 소한 패턴 (도 1의 a)인지의 형태에 따라 보조패턴인 스캐터링 바의 형태가 다르다. 특히 포토 마스크 제조시 스캐터링 바(20,21,22)의 사이즈가 매우 작은 경우, 주 패턴(10,11,12)의 사이즈가 정확하게 웨이퍼상에 현상될 수 없으며, 또한 노광 공정 마진에 따라 스캐터링 바의 패턴이 웨이퍼에 해상될 수 있으므로, 이는 웨이퍼에 결함 요인으로 작용한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 웨이퍼에 프린트됨과 관계없이 충분한 사이즈를 갖는 보조패턴인 스캐터링 바가 포함된 1차 포토 마스크를 이용하여 제1 노광한 후, 주 패턴만을 포함하는 2차 포토 마스크를 이용하여 제2 노광하여 웨이퍼에 남아있는 상기 스캐터링 바에 의한 패턴을 제거함으로써 해상력을 증진하고, 마스크 제조시 결함 발생율을 낮출 수 있는 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법은 포토레지스트막이 코팅된 웨이퍼 상에 주 패턴 및 스캐터링 바가 포함된 제1 포토 마스크를 사용하여 제1 노광 공정을 수행하는 단계, 상기 제1 노광 공정 이후 주 패턴만을 포함하는 제2 포토 마스크를 사용하여 제2 노광 공정을 수행하는 단계, 및 상기 제2 노광 공정 이후 노광된 스캐터링 바 패턴을 현상공정을 통하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 스캐터링 바의 크기는 기존 서브 레졸루션 보조지형에서 사용되는 크기보다 크고 선폭에 따른 마스크 제조공정에서 요구하는 크기보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한 제1 노광공정 이후 웨이퍼상의 스캐터링 바에 의해 형성된 패턴을 노광하기 위하여, 상기 제2 포토 마스크에 형성된 주 패턴의 크기는 상기 제1 포토 마스크에 형성된 주 패턴을 포함하나 제1 포토 마스크에 형성된 스캐터링 바의 패턴을 포함하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법에 의하면, 기존의 서브 레졸루션 보조지형의 보조패턴인 스캐터링 바의 사이즈를 종래보다 조금 크게 제작할 수 있음으로 포토 마스크 제조시 결함을 줄일 수 있으며 노광 공정 마진 및 해상력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
도 2a는 본 발명의 서브 레졸루션 보조지형의 스캐터링 바를 사용하여 제작된 제1 포토 마스크이고, 도 2b는 본 발명의 주 패턴만으로 이루어진 제2 포토 마스크이다.
도 2a에서 보는 바와 같이, 석영으로 이루어진 투명기판 상에 고립된 주 패턴(101)과 밀집된 주 패턴(103)으로 갖는 제1 포토 마스크(100)를 제조한다. 여기서 상기 제1 포토 마스크(100)상에서, 포커스 마진을 확보하여 미세한 패턴을 형성하기 위하여 주 패턴(101,102,103)의 인접한 곳에 위치하는 서브 레졸루션 보조지 형(SRAF)의 스캐터링 바(111,112,113)의 크기는 일반적인 서브 레졸루션 보조지형에 사용되는 스캐터링 바의 크기보다 해당 포토 마스크 제조공정규격에 만족할 만한 수준의 충분히 큰 크기를 갖도록 형성된다. 포토 마스크를 제조하는 방법에 대해서는 당업자에게 일반적인 사항이므로 생략한다.
상기 서브 레졸루션 보조지형(SRAF)에 사용되는 스캐터링 바(111,112,113)를 사용함으로써 포토 마스크 제조시 결함율을 낮추고, 패턴 밀집도의 차이에 따른실제 노광공정에서 발생되는 영역별 노광 도즈량의 차이에 패턴선폭의 변동을 효과적으로 방지할 수 있다.
그러나 상기 제1 포토 마스크(100)를 사용하여 제1 노광함으로써 웨이퍼상에는 주 패턴의 형상뿐만 아니라 스캐터링 바에 의한 패턴이 형성되므로 다음의 제2 포토 마스크를 이용하여 웨이퍼상의 스캐터링 바에 의한 패턴을 제거한다.
도 2b에서 보는 바와 같이, 석영으로 이루어진 투명기판 상에 주 패턴(201,202,203)만으로 이루어진 제2 포토 마스크(200)를 제조한다. 여기서 상기 주 패턴(201,202,203)의 크기는 상기 제1 포토 마스크(100)에 형성된 주 패턴(101,102,103)만을 선택적으로 가릴 수 있는 크기를 갖도록 제조한다. 즉 상기 제2 포토 마스크(200)에 형성된 주 패턴의 크기는 상기 제1 포토 마스크(100)에 형성된 주 패턴을 포함하나 제1 포토 마스크(100)에 형성된 스캐터링 바의 패턴을 포 함하지 않는다.
상기 제2 포토 마스크(200)를 가지고 제2 노광함으로써 제1 포토마스크에 의한 제1 노광후 웨이퍼상에 형성된 스캐터링 바의 패턴은 빛이 의해 노광된다. 따라서 후속되는 현상공정에서 상기 제1 포토마스크에 의한 제1 노광후 웨이퍼상에 형성된 스캐터링 바의 패턴은 제거된다.
이와 같은 이중노광공정에 의하여, 서브 레졸루션 보조지형 사용시 웨이퍼의 프린터성(printability)에 관계없이 충분한 크기의 스캐터링 바를 갖는 포토 마스크를 제조함으로써, 노광 과정의 해상도 향상을 구현할 수 있고, 포토 마스크 제조시 결함을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법을 나타내는 순서도이다.
먼저 포토레지스트막이 코팅된 웨이퍼 상에 주 패턴 및 스캐터링 바가 포함된 제1 포토 마스크를 사용하여 제1 노광 공정을 수행한다(S10). 다음으로 상기 제1 노광 공정 이후 주 패턴만을 포함하는 제2 포토 마스크를 사용하여 제2 노광 공정을 수행한다(S20). 마지막으로 상기 제2 노광 공정 이후 노광된 스캐터링 바 패턴을 현상공정을 통하여 제거한다(S30).
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
도 2a는 본 발명의 서브 레졸루션 보조지형의 스캐터링 바를 사용하여 제작된 제1 포토 마스크이고, 도 2b는 본 발명의 주 패턴만으로 이루어진 제2 포토 마스크이다.
도 3은 본 발명의 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법을 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 제1 포토 마스크
101,102,103 : 제1 포토 마스크의 주 패턴
111,112,113 : 제1 포토 마스크의 스캐터링 바
200: 제2 포토 마스크
201,202,203 : 제2 포토 마스크의 주 패턴

Claims (3)

  1. 포토레지스트막이 코팅된 웨이퍼 상에 주 패턴 및 스캐터링 바가 포함된 제1 포토 마스크를 사용하여 제1 노광 공정을 수행하는 단계;
    상기 제1 노광 공정 이후 주 패턴만을 포함하는 제2 포토 마스크를 사용하여 제2 노광 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 제2 노광 공정 이후 노광된 스캐터링 바 패턴을 현상공정을 통하여 제거하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 스캐터링 바의 크기는 기존 서브 레졸루션 보조지형에서 사용되는 크기보다 크고 선폭에 따른 마스크 제조공정에서 요구하는 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    제1 노광공정 이후 웨이퍼상의 스캐터링 바에 의해 형성된 패턴을 노광하기 위하여, 상기 제2 포토 마스크에 형성된 주 패턴의 크기는 상기 제1 포토 마스크에 형성된 주 패턴을 포함하나 제1 포토 마스크에 형성된 스캐터링 바의 패턴을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 이중 노광 방법을 이용한 광 근접효과 제거방법.
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US9129352B2 (en) 2012-08-30 2015-09-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Optical proximity correction modeling method and system

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