KR20110031558A - 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 상에 구현되는 패턴 사이에 브릿지를 유발할 수 있는 위상반전층 패턴의 부분적인 두께 조절을 통하여 위상반전층의 위상을 변화시킴으로써 웨이퍼 상에 구현되는 패턴 사이에 브릿지 현상이 유발되는 문제를 사전에 방지할 수 있도록 하는 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법은, 석영 플레이트와 위상반전층 패턴이 적층된 위상 반전 마스크를 이용한 포토공정의 수행시에 웨이퍼 상에 구현되는 패턴간의 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법에 있어서, 상기 웨이퍼 상에 브릿지가 발생된 부분의 양측에 형성된 패턴에 대응되는 상기 위상 반전 마스크 상의 위상반전층 패턴 영역의 일부분의 두께를 조절하는 단계로 이루어져, 상기 위상반전층 패턴의 두께가 조절된 부분의 위상 변화를 통해 포토공정의 수행시 웨이퍼 상에 구현되는 패턴간의 브릿지 발생이 방지되는 것을 특징으로 한다.

위상 반전 마스크, 석영 플레이트, 위상반전층, 브릿지.

Description

웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법{Manufacturing method of a phase shift mask for preventing the bridge between patterns on the wafer}

본 발명은 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 상에 구현되는 패턴 사이에 브릿지를 유발할 수 있는 위상반전층 패턴의 부분적인 두께 조절을 통하여 위상반전층의 위상을 변화시킴으로써 웨이퍼 상에 구현되는 패턴 사이에 브릿지 현상이 유발되는 문제를 사전에 방지할 수 있도록 하는 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법에 관한 것이다.

종래에는 다수의 크롬패턴이 형성된 마스크를 사용하여 리소그래피 공정을 실시하였으나, 이러한 크롬패턴이 형성된 마스크를 사용할 경우, 투과하는 광은 인접 패턴 안에 서로 동위상이기 때문에 패턴 경계부에서 패턴이 정확하게 분리되지 못하고 감광막 현상의 디파인(define) 상태가 불량해지는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 등장한 위상 반전 마스크(PSM; Phase Shift Mask)는 포토레지스트막을 선택적으로 노광시키기 위한 일종의 레티클로서, 투과하 는 빛의 상호작용을 이용하여 비노광지역의 중심부근에서 빛의 회절 및 간섭을 최소로 감소시킴으로써 투과하는 영역에서의 광 콘트라스트를 상대적으로 증가시켜 해상력을 증가시킬 수 있고, 빛이 차단되는 부분과 빛이 투과되는 부분의 계면 부분에 발생되는 기생 이미지를 차단시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 위상 반전 마스크의 (a) 평면 이미지 사진 및 (b) 'A' 부분의 확대 단면도, 도 2는 도 1에 도시된 위상 반전 마스크를 이용한 포토공정의 진행후 웨이퍼 상에 구현되는 패턴간에 브릿지가 발생된 모습을 나타낸 사진이다.

상기 위상 반전 마스크(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 석영(Quartz) 재질로 이루어져 광을 투과시키는 석영 플레이트(10)와, 석영 플레이트(10) 상에 몰리브덴실리사이드(MoSi), 몰리브덴실리옥시나이트라이드(MoSiON) 및 크롬옥시나이트라이드(CrON) 등으로 이루어진 위상반전층(20)이 적층된 구조로 이루어진다.

상기 위상반전층(20)의 패턴은 그 상부면에 포토레지스트를 증착하고서 소정의 패턴을 형성하기 위하여 상기 포토레지스트 위에 빛을 조사하고 현상한 후에 건식 또는 습식 식각물질로 포토레지스트의 패턴 형상에 따라 위상반전물질을 식각함으로써 형성하게 된다.

이렇게 형성된 위상반전층(20) 패턴 중에서 도 1의 'A'로 표시된 부분과 같이 인접된 패턴간의 간격이 미세한 영역이 존재할 경우에는 포토 공정의 마진 부족으로 예측하지 못한 부분에서 도 2에 도시된 바와 같이 웨이퍼(30) 상에 구현되는 패턴(40) 사이에 브릿지(50)가 발생되어 반도체 소자의 불량을 초래하게 된다.

포토공정에서 이러한 브릿지(50) 발생 문제를 해결하지 못할 경우, 결국 위상 반전 마스크를 새롭게 설계하고 제작해야 하므로 그에 따른 제조 비용 및 시간을 소모하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 위상 반전 마스크를 이용하여 포토공정을 진행할 때 웨이퍼 상에 구현되는 패턴 사이에 브릿지가 발생될 경우 위상 반전 마스크 상에서 위상반전층 패턴이 조밀하게 분포된 영역에 위치한 위상반전층의 일부분의 두께 조절을 통해 위상을 변화시켜 브릿지를 유발하는 요인을 제거함으로써 위상 반전 마스크를 새롭게 설계하고 제작할 경우에 초래되는 비용과 시간을 절감할 수 있도록 하는 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법은, 석영 플레이트와 위상반전층 패턴이 적층된 위상 반전 마스크를 이용한 포토공정의 수행시에 웨이퍼 상에 구현되는 패턴간의 브릿지 발생 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법에 있어서, 상기 웨이퍼 상에 브릿지가 발생된 부분의 양측에 형성된 패턴에 대응되는 상기 위상 반전 마스크 상의 위상반전층 패턴 영역의 일부분의 두께를 조절하는 단계로 이루어져, 상기 위상반전층 패턴의 두께가 조절된 부분의 위상 변화를 통해 포토공정의 수행시 웨이퍼 상에 구현되는 패턴간의 브릿지 발생이 방지되는 것을 특징으로 한다.

상기 위상반전층 패턴 영역의 일부분의 두께를 조절하는 단계에서, 상기 두 께가 조절된 부분의 위상반전층의 위상은 조절전의 180°위상으로부터 조절후에는 100°~ 150°범위가 되도록 수행되는 것을 특징으로 한다.

상기 위상반전층 패턴 영역의 일부분의 두께를 조절하는 단계는, 레이져 또는 이빔(E-beam)을 상기 위상반전층의 상면에 조사하여 상기 위상반전층 상부의 일부 두께를 식각하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법에 의하면, 위상 반전 마스크 상의 위상반전층의 일부 두께 조절을 통해 웨이퍼 상에 구현되는 패턴 간에 브릿지를 유발할 수 있는 위상반전층 영역의 위상을 변화시킴으로써 브릿지 발생을 방지함과 아울러 위상 반전 마스크의 제작 비용을 절감하여 반도체 소자의 신뢰성 및 수율 증대의 장점이 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 마스크 재작업을 통해 형성된 위상 반전 마스크를 이용하여 포토공정을 진행할 경우에 웨이퍼 상에 구현되는 패턴의 예측 이미지를 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법은, 종래 석영 플레이트(10)와 그 상면에 위상반전층(20) 패턴이 적층 형 성된 구조로 이루어진 위상 반전 마스크(1)를 이용한 포토공정의 수행시에 웨이퍼(30) 상에 구현되는 패턴(40) 사이에 브릿지(50)가 발생될 경우, 위상 반전 마스크(1)를 새롭게 설계하여 제작하지 않고 위상 반전 마스크(1)의 위상반전층(20)의 구조를 일부 변경함으로써 브릿지(50)의 유발을 방지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 웨이퍼(30) 상의 패턴(40) 사이에 발생되는 브릿지(50)는 위상 반전 마스크(1) 상에 형성된 위상반전층(20) 패턴 사이에 브릿지가 발생되지 않은 상태에서도 상기 패턴(40) 간의 간격이 미세한 부분에서 빛이 차단되는 부분과 빛이 투과되는 부분의 계면 부분에서 빛의 회절 및 간섭에 의해 기생 이미지가 형성됨에 따른 결과이다.

따라서, 본 발명에서는 웨이퍼(30) 상에 구현된 패턴(40) 사이에 브릿지(50)가 발생된 경우에, 상기 브릿지(50)가 발생된 부분의 양측에 형성된 패턴(40)에 대응되는 위상 반전 마스크(100)의 위상반전층(20) 패턴 중 일부의 위상반전층(20a)의 두께를 변화시켜 두께가 조절된 위상반전층(20a) 부분의 위상을 변화시킴으로써 빛의 회절 및 간섭에 의한 기생 이미지의 발생 원인을 제거하는 단계로 이루어진다.

즉, 최초 위상반전층(20)의 위상은 180°로 형성되어 있지만, 두께가 조절된 위상반전층(20a) 부분의 위상은 100°~150°범위의 값을 갖도록 변화된다.

이렇게 일부분의 위상반전층(20a)의 위상값을 변화시킬 경우에는 패턴(40a) 사이에 브릿지를 발생시키지 않으면서 웨이퍼(30) 상에 구현하고자 하는 패턴(40a) 의 형태를 정확하게 구현할 수 있게 된다.

여기서, 위상반전층(20a)의 두께 조절은 그 상측으로 레이져 또는 이빔(E-beam)을 국부적으로 조사하여 상기 위상반전층(20a) 상부의 일부 두께를 식각함으로써 수행된다.

그리고, 상기 위상반전층(20a)의 두께 조절과 이에 따른 위상값의 변화 정도는 웨이퍼(30) 상에 브릿지(50)가 발생된 형태를 고려하여 결정될 수 있다.

도 4의 예측 이미지를 참조하면, 본 발명에 따라 재작업된 위상 반전 마스크(100)를 이용하여 포토공정을 수행할 경우, 웨이퍼(30) 상에는 브릿지가 발생되지 않은 의도한 형태의 패턴(40a)을 정확하게 구현할 수 있게 된다.

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 1은 종래 위상 반전 마스크의 평면 이미지 사진 및 'A' 부분의 확대 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 위상 반전 마스크를 이용한 포토공정의 진행후 웨이퍼 상에 구현되는 패턴간에 브릿지가 발생된 모습을 나타낸 사진,

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 마스크 재작업을 통해 형성된 위상 반전 마스크를 이용하여 포토공정을 진행할 경우에 웨이퍼 상에 구현되는 패턴의 예측 이미지를 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,100 : 위상 반전 마스크 10 : 석영 플레이트

20,20a : 위상반전층 30 : 웨이퍼

40,40a : 패턴 50 : 브릿지

Claims (3)

1. 석영 플레이트와 위상반전층 패턴이 적층된 위상 반전 마스크를 이용한 포토공정의 수행시에 웨이퍼 상에 구현되는 패턴간의 브릿지 발생 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법에 있어서,

   상기 웨이퍼 상에 브릿지가 발생된 부분의 양측에 형성된 패턴에 대응되는 상기 위상 반전 마스크 상의 위상반전층 패턴 영역의 일부분의 두께를 조절하는 단계로 이루어져, 상기 위상반전층 패턴의 두께가 조절된 부분의 위상 변화를 통해 포토공정의 수행시 웨이퍼 상에 구현되는 패턴간의 브릿지 발생이 방지되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 위상반전층 패턴 영역의 일부분의 두께를 조절하는 단계에서, 상기 두께가 조절된 부분의 위상반전층의 위상은 조절전의 180°위상으로부터 조절후에는 100°~ 150°범위가 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 위상반전층 패턴 영역의 일부분의 두께를 조절하는 단계는, 레이져 또는 이빔(E-beam)을 상기 위상반전층의 상면에 조사하여 상기 위상반전층 상부의 일부 두께를 식각하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 상의 패턴간 브릿지 방지를 위한 위상 반전 마스크의 형성 방법.

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