KR20000041874A - Mask for forming fine pattern and fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 패턴에 대한 것으로, 특히 단차가 있는 소자를 미세패터닝하기에 알맞은 미세패턴 형성을 위한 마스크 및 그의 제작방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor pattern, and more particularly, to a mask for forming a micropattern suitable for micropatterning a device having a step and a manufacturing method thereof.
반도체 소자를 제조할 때 패턴이 높게 적층되는 곳과 상대적으로 낮게 적층되는 영역이 발생한다. 이와 같은 것을 단차라고 한다.When fabricating a semiconductor device, areas where patterns are stacked high and areas that are stacked relatively low occur. Such a thing is called a step.
예를 들어서 도 1에 도시한 바와 같이 웨이퍼에 형성된 1칩(chip)에 디램을 형성할 경우에 캐패시터가 형성되는 셀(cell)영역과 캐패시터가 형성되지 않는 페리(Peri)영역의 사이에 단차가 발생한다.For example, when a DRAM is formed on one chip formed on a wafer as shown in FIG. 1, a step is formed between a cell region in which a capacitor is formed and a ferri region in which a capacitor is not formed. Occurs.
이와 같이 단차가 발생하면 추후에 (미세)패턴을 할 때 초점차이가 발생하여 패턴불량이 발생하는 문제가 있다. 이와 같은 패턴불량을 방지하기 위해서 종래에는 단차를 줄이기 위해서 평탄화공정을 진행한 후에 패턴 마스크를 이용하여 패터닝공정을 한다.As such, when a step occurs, a focus difference occurs when a later (fine) pattern is formed, resulting in a problem of pattern defects. In order to prevent such a pattern defect, the patterning process is performed using a pattern mask after the planarization process is performed in order to reduce the step.
이하, 첨부 도면을 참조하여 종래 패턴 마스크의 제작방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a manufacturing method of a conventional pattern mask will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2a는 종래 웨이퍼를 플로윙(Flowing)공정을 이용하여 평탄화 한 후의 단차를 나타낸 단면도이고, 도 2b는 종래 웨이퍼를 CMP를 이용하여 평탄화한 후의 단차를 나타낸 단면도이다. 그리고 도 3a 내지 도 3d는 종래 패턴 마스크의 제작방법을 나타낸 공정흐름도이다.2A is a cross-sectional view showing a step after planarizing a conventional wafer using a flow process, and FIG. 2B is a cross-sectional view showing a step after planarizing a conventional wafer using CMP. 3A to 3D are process flowcharts illustrating a method of manufacturing a conventional pattern mask.
종래에 단차를 극복하기 위해서 사용한 평탄화 방법에는 플로윙(flowing) 특성이 우수한 박막을 단차가 발생한 웨이퍼에 증착하여 높은 온도에서 단차가 높은 영역에서 단차가 낮은 영역으로 박막이 흐르도록 하는 플로윙(flowing)공정으로써 이때 사용되는 박막으로는 BPSG와 SOG가 있다.In the planarization method conventionally used to overcome the step, a thin film having excellent flow characteristics is deposited on the wafer where the step is generated so that the thin film flows from a high step region to a low step region at a high temperature. The thin film used at this time is BPSG and SOG.
그리고 또 다른 평탄화 방법으로는 슬러리(slurry)라는 작은 입자를 이용하여 단차가 발생한 웨이퍼의 표면을 갈아내는 화학적 기계적 연마법(Chemical Mechanical Polishing :CMP)이 있다.Another planarization method is chemical mechanical polishing (CMP), which uses a small particle called a slurry to grind the surface of a wafer having a step difference.
상기 두가지의 평탄화방법을 각각 이용하였을 때의 단차를 비교하면 도 2a와 도 2b에서와 같이 캐패시터가 형성된 셀영역과 캐패시터가 없는 페리영역상에 증착된 감광막은 평탄화 공정 진행후에도 단차가 여전히 나타났으며, 플로윙박막을 이용한 평탄화기술 보다는 CMP를 이용한 평탄화기술에서의 단차가 더 적었다.Comparing the step difference when the two planarization methods are used, the step of the photoresist deposited on the cell region in which the capacitor is formed and the ferry region without the capacitor still appears as shown in FIGS. 2A and 2B. However, there were fewer steps in the planarization technique using CMP than the planarization technique using the floating thin film.
상기와 같은 단차가 발행된 부분에 형성된 감광막을 식각하기 위한 종래 마스크의 제작방법은 먼저 도 3a에 도시한 바와 같이 수정기판(1)상에 크롬막(2)을 증착하고, 상기 크롬막(2)상에 감광막(3)을 도포한다. 그리고 상기 감광막(3)상에 E-beam을 선택적으로 주사한다. 즉, 감광막(3)을 선택적으로 노광시킨다.In the method of manufacturing a conventional mask for etching a photoresist film formed on a portion having such a step, the chromium film 2 is deposited on the quartz substrate 1 as shown in FIG. 3A. The photosensitive film 3 is apply | coated on (). The E-beam is selectively scanned on the photosensitive film 3. That is, the photosensitive film 3 is selectively exposed.
이후에 도 3b에 도시한 바와 같이 상기 노광된 감광막(3)을 현상해서 감광막(3)을 선택적으로 패터닝한다.Thereafter, as shown in FIG. 3B, the exposed photosensitive film 3 is developed to selectively pattern the photosensitive film 3.
그리고 도 3c에 도시한 바와 같이 상기 패터닝된 감광막(3)을 마스크로 수정기판(1)이 드러나도록 일정패턴을 갖도록 크롬막(3)을 식각한다.As shown in FIG. 3C, the chromium film 3 is etched to have a predetermined pattern so that the quartz substrate 1 is exposed using the patterned photoresist 3 as a mask.
다음에 도 3d에 도시한 바와 같이 상기 감광막(3)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 3D, the photosensitive film 3 is removed.
상기와 같이 종래 패턴 마스크의 제작방법은 다음과 같은 문제가 있다.As described above, the manufacturing method of the conventional pattern mask has the following problems.
첫째, 웨이퍼에 단차가 발생할 때 별도의 평탄화공정이 필요하므로 공정이 번거롭다.First, when a step occurs in the wafer, a separate planarization process is required, which is cumbersome.
둘째, 별도의 평탄화 공정을 하더라도 셀영역과 페리영역의 경계부분에는 여전히 단차가 존재하므로 차후 패터닝 공정시 패턴불량 문제가 대두된다.Second, even if a separate planarization process, there is still a step at the boundary between the cell region and the ferry region, the problem of pattern defects in the subsequent patterning process.
셋째, 패턴 밀도에 따라서 평탄화 정도가 달라지므로 차후 패터닝공정에서 패턴불량을 유발할 수 있다.Third, since the degree of planarization varies depending on the pattern density, it may cause a pattern defect in a subsequent patterning process.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로 특히, 단차가 발생한 부분에 초점심도를 감소시켜서 공정여유도 및 패턴불량을 방지하기에 알맞은 미세패턴 형성을 위한 마스크 및 그의 제작방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to solve the above problems, in particular, to provide a mask for forming a fine pattern suitable for preventing the process margin and pattern defects by reducing the depth of focus in the portion where the step is generated and provides a method of manufacturing the same Its purpose is to.
도 1은 단차를 갖는 종래의 웨이퍼의 평면도1 is a plan view of a conventional wafer having a step
도 2a는 종래 웨이퍼를 플로윙(Flowing)공정을 이용하여 평탄화 한 후의 단차를 나타낸 단면도Figure 2a is a cross-sectional view showing the step after the planarization of the conventional wafer using a flow (Flowing) process
도 2b는 종래 웨이퍼를 CMP를 이용하여 평탄화한 후의 단차를 나타낸 단면도2B is a cross-sectional view showing a step after planarizing the conventional wafer using CMP.
도 3a 내지 도 3d는 종래 패턴 마스크의 제작방법을 나타낸 공정흐름도3a to 3d is a process flow diagram showing a manufacturing method of a conventional pattern mask
도 4a 내지 도 4e는 본 발명 미세패턴 형성을 위한 마스크의 제작방법을 나타낸 공정흐름도4a to 4e is a process flow diagram showing a method of manufacturing a mask for forming a fine pattern of the present invention
도 5는 마스크를 사용하였을 때의 초점심도를 나타낸 구조도5 is a structural diagram showing depth of focus when a mask is used;
도 6은 본 발명에 따른 마스크를 이용한 감광막 노광방법을 나타낸 도면6 is a view showing a photosensitive film exposure method using a mask according to the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
31: 수정기판 32: 크롬막31: quartz substrate 32: chrome film
33: 감광막33: photosensitive film
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 미세패턴 형성을 위한 마스크는 웨이퍼상에 단차를 갖고 도포된 감광막에 있어서, 수정기판 앞면에 수정기판이 드러나도록 일정패턴을 갖고 형성된 크롬막, 상기 감광막의 단차에 반비례하게 서로 다른 깊이로 뒷면이 식각된 수정기판으로 구성됨을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a mask for forming a fine pattern according to the present invention includes a chromium film having a predetermined pattern so that a crystal substrate is exposed on a front surface of a crystal substrate in a photosensitive film coated with a step on a wafer, and a step of the photosensitive film. It is characterized by consisting of a crystal substrate etched back at different depths in inverse proportion to.
상기와 같은 구성을 갖는 미세패턴 형성을 위한 마스크 제작방법은 웨이퍼상에 단차를 갖고 도포된 감광막에 있어서, 수정기판상에 크롬막을 증착하는 단계, 상기 수정기판이 드러나도록 일정패턴을 갖는 크롬막을 형성하는 단계, 상기 감광막의 단차와 반비례하도록 상기 수정기판의 뒷면을 서로다른 깊이로 식각함을 특징으로 한다.In the method for manufacturing a mask for forming a fine pattern having the above configuration, in the photosensitive film coated with a step on a wafer, depositing a chromium film on a quartz substrate, and forming a chromium film having a predetermined pattern so that the quartz substrate is exposed. In the step, the back surface of the quartz substrate is etched to different depths in inverse proportion to the step of the photosensitive film.
첨부 도면을 참조하여 본 발명 미세패턴 형성을 위한 마스크 및 그의 제작방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a mask for forming a fine pattern of the present invention and a manufacturing method thereof will be described.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명 미세패턴 형성을 위한 마스크의 제작방법을 나타낸 공정흐름도이고, 도 5는 마스크를 사용하였을 때의 초점심도를 나타낸 구조도이며, 도 6은 본 발명에 따른 마스크를 이용한 감광막 노광방법을 나타낸 도면이다.4A to 4E are process flow diagrams illustrating a method of manufacturing a mask for forming a fine pattern of the present invention, FIG. 5 is a structural diagram showing a depth of focus when a mask is used, and FIG. 6 is a photosensitive film using a mask according to the present invention. It is a figure which shows the exposure method.
본 발명 미세패턴 형성을 위한 마스크는 도 4e에 도시한 바와 같이 단차가 형성된 영역에 도포된 감광막을 패터닝하기 위해서 상기 감광막의 단차와 반비례하게 마스크의 뒷면을 서로다른 깊이로 식각한 것으로, 빛을 통과시키는 수정기판(31)의 뒷면이 서로 다른 식각깊이로 식각되어 있다. 그리고 빛이 통과하지 못하도록 하기 위해서 수정기판 앞면에 수정기판(31)의 식각된 부분과 엇갈리는 부분에 크롬막(32)이 형성되어 있다. 여기서 단차가 낮은 감광막에 대응되는 부분은 수정기판(31)의 뒷면이 깊게 식각되었고, 단차가 높은 감광막에 대응되는 부분은 수정기판(31)의 뒷면이 적게 식각되었다.The mask for forming the micropattern of the present invention is to etch the back surface of the mask to a different depth in inverse proportion to the step of the photosensitive film in order to pattern the photosensitive film applied to the stepped region as shown in Figure 4e, passing through the light The back surface of the quartz substrate 31 is etched with different etching depths. In order to prevent the light from passing through, the chromium film 32 is formed on the front surface of the quartz substrate to be intersected with the etched portion of the quartz substrate 31. Here, the part corresponding to the photoresist film having a low step was deeply etched on the back side of the quartz crystal substrate 31, and the part corresponding to the photoresist film with a high step was etched with less back surface of the quartz substrate 31.
상기와 같이 구성된 미세패턴 형성을 위한 마스크의 제작방법은 먼저 도 4a에 도시한 바와 같이 수정기판(31)상에 크롬막(32)을 증착하고, 상기 크롬막(32)상에 감광막(33)을 도포한다. 그리고 상기 감광막(33)상에 E-beam을 선택적으로 주사한다. 즉, 감광막(33)을 선택적으로 노광시킨다.In the method of manufacturing a mask for forming a fine pattern configured as described above, first, as shown in FIG. Apply. The E-beam is selectively scanned on the photoresist 33. That is, the photosensitive film 33 is selectively exposed.
이후에 도 4b에 도시한 바와 같이 상기 노광된 감광막(33)을 현상해서 감광막(33)을 선택적으로 패터닝한다.Thereafter, the exposed photoresist film 33 is developed as shown in FIG. 4B to selectively pattern the photoresist film 33.
그리고 도 4c에 도시한 바와 같이 상기 패터닝된 감광막(33)을 마스크로 수정기판(31)이 드러나도록 크롬막(33)을 일정패턴을 갖도록 식각한다.As shown in FIG. 4C, the chromium film 33 is etched to have a predetermined pattern so that the quartz substrate 31 is exposed using the patterned photoresist 33 as a mask.
다음에 도 4d에 도시한 바와 같이 상기 감광막(33)을 제거한다.Next, as shown in Fig. 4D, the photosensitive film 33 is removed.
그리고 도 4e에 도시한 바와 같이 크롬막(32)의 식각된 부분과 대응되는 상기 수정기판(31)의 뒷면을 서로 다른 깊이로 식각한다.As illustrated in FIG. 4E, the back surface of the quartz substrate 31 corresponding to the etched portion of the chromium film 32 is etched to different depths.
수정기판(31)의 뒷면을 식각할 때 차후 노광공정시 동일초점을 갖도록 하기 위해서 감광막의 단차가 높은 부분과 대응되는 부분은 적게 식각하고, 감광막의 단차가 낮은 부분과 대응되는 부분은 깊게 식각한다.To etch the back surface of the quartz substrate 31 in order to have the same focal point in the subsequent exposure process, the portions corresponding to the high steps of the photoresist film are etched less and the portions corresponding to the parts of the photoresist film to the lower step are deeply etched .
다음에 상기에 다른 깊이를 갖고 식각된 수정기판(31)과 크롬막으로 구성된 마스크를 이용하여 감광막을 노광시키는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of exposing the photosensitive film by using a mask composed of a crystalline film 31 and a chromium film etched with different depths will be described.
상기 본발명에 따라 제작된 마스크를 이용하여 감광막을 노광시키기 전에 일반적으로 빛이 렌즈를 통하여 웨이퍼에 도달하는 경로를 설명하면 도 5에 도시한 바와 같이 빛이 마스크를 통하여 들어오면 렌즈와 수직한 방향의 빛과 렌즈의 양끝단을 통하여 들어오는 빛이 있다. 그리고 수직한 방향으로 들어온 빛과 렌즈 끝단을 통해 들어온 빛이 굴절되어 웨이퍼상에서 만나는 부분(초점)이 있다. 빛은 웨이퍼 초점부분에 집광된다. 그리고 웨이퍼에 빛이 전달된 폭만큼 해상(Resolution)되는데 이 폭에 해당하는 웨이퍼에 빛이 전달된 깊이가 DOF(depth of focus)이다.Generally, before the photosensitive film is exposed using the mask fabricated according to the present invention, a path in which light reaches the wafer through the lens will be described. As shown in FIG. 5, when the light enters through the mask, the direction perpendicular to the lens will be described. There is light from the light and light coming through both ends of the lens. There is a portion (focus) where light coming in the vertical direction and light coming through the lens end are refracted to meet on the wafer. Light is focused on the wafer focal spot. The resolution is as much as the width of light delivered to the wafer, and the depth of focus is the depth of focus (DOF).
다음에 본 발명에 따라 제작된 마스크를 이용한 감광막 노광방법은 도 6에 도시한 바와 같이 서로 다른 깊이로 식각된 수정기판(31)의 뒷면에 빛을 주사한다.Next, in the photosensitive film exposure method using a mask manufactured according to the present invention, as shown in FIG. 6, light is scanned on the back surface of the quartz substrate 31 etched to different depths.
이 주사된 빛은 식각 깊이가 다른 수정기판(31)을 통과하여 단차를 갖고 형성된 영역(캐패시터가 형성된 셀영역과 캐패시터가 없는 페리영역)상에 단차를 갖고 도포된 감광막에 전달된다.The scanned light passes through the quartz crystal substrate 31 having different etching depths and is transmitted to the photosensitive film coated with a step on a region formed with a step (a cell region where a capacitor is formed and a ferry region without a capacitor).
이때 수정기판(31)의 식각되지 않은 곳을 통과하는 빛은 L1, t깊이만큼 식각된 수정기판(31)을 통과하는 빛은 L2, 상기 t보다 더 깊게 식각된 수정기판을 통과하는 빛은 L3라고 하면 식각된 수정기판(31)을 통하여 단차가 형성된 감광막에 도달하는 L1,L2,L3의 빛의 이동거리는 동일하다. 이때 깊게 식각된 수정기판(31)을 통과하는 빛(L3)은 단차가 낮은 감광막에 전달되고, 거의 식각되지 않은 수정기판(31)을 통과하는 빛(L1)은 단차가 높은 감광막에 전달된다.At this time, the light passing through the non-etched portion of the quartz crystal substrate 31 is L1, the light passing through the crystal substrate 31 etched by the depth t2 is L2, and the light passing through the crystal substrate etched deeper than t is L3. In this case, the moving distances of light of L1, L2, and L3 reaching the photosensitive film having the step through the etched crystal substrate 31 are the same. At this time, the light L3 passing through the deeply etched crystal substrate 31 is transmitted to the photosensitive film having a low level, and the light L1 passing through the crystal substrate 31 which is hardly etched is transmitted to the photosensitive film having a high level.
상기와 같은 마스크를 이용하여 단차를 갖는 감광막을 노광시키면 동일 초점을 갖도록 할 수 있다. 따라서 따로 평탄화 공정을 진행할 필요가 없다.When the photosensitive film having a step is exposed using the mask as described above, the same focus can be achieved. Therefore, it is not necessary to proceed with the planarization process separately.
상기와 같은 본 발명 미세패턴 형성을 위한 마스크 및 그의 제작방법은 다음과 같은 효과가 있다.The mask for forming the fine pattern of the present invention as described above and a manufacturing method thereof have the following effects.
단차가 형성된 감광막을 패터닝하기 위해 마스크의 뒷면을 단차가 형성된 감광막을 고려하여 식각하므로써 감광막 노광시 동일 초점을 갖도록 할 수 있다. 따라서 별도의 평탄화공정이 필요하지 않으므로 공정을 단순화할 수 있고 생산비용도 줄일 수 있다.In order to pattern the photosensitive film on which the step is formed, the back surface of the mask may be etched in consideration of the photosensitive film on which the step is formed to have the same focus when the photosensitive film is exposed. Therefore, since a separate planarization process is not required, the process can be simplified and the production cost can be reduced.
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KR1019980057887A KR20000041874A (en) | 1998-12-23 | 1998-12-23 | Mask for forming fine pattern and fabrication method thereof |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100395048B1 (en) * | 2000-06-07 | 2003-08-19 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | Method for manufacturing a semiconductor device, photolithography mask and method for manufacturing the same |
KR100399441B1 (en) * | 2001-06-29 | 2003-09-29 | 주식회사 하이닉스반도체 | Forming method of fine pattern for semiconductor device |
KR100486270B1 (en) * | 2002-10-07 | 2005-04-29 | 삼성전자주식회사 | Method for manufacturing photo mask having capability of controlling critical dimension on wafer and photomask thereby, and exposuring method therewith |
-
1998
- 1998-12-23 KR KR1019980057887A patent/KR20000041874A/en not_active Application Discontinuation
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KR100486270B1 (en) * | 2002-10-07 | 2005-04-29 | 삼성전자주식회사 | Method for manufacturing photo mask having capability of controlling critical dimension on wafer and photomask thereby, and exposuring method therewith |
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |