KR0137737B1 - 반도체소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 크롬패턴만을 사용하는 마스크보다 패턴의 해상도를 높일 수 있는 포지티브형 위상반전마스크를 이용하여 웨이퍼에 전사할때, 위상반전층패턴이 석영기판에 직접 맞닿은 부분의 가장자리에서 불필요한 패턴이 남는 것을 방지하기 위해 상기 불필요한 패턴이 남는 곳을 노광하는 마스크를 하나 더 제조하여 이중노광함으로써 소자분리 패턴을 형성하는 기술이다.

Description

반도체소자의 제조방법

제1도는 종래 기술에 의해 크롬패턴 상부에 위상반전패턴을 구비시킨 제1마스크를 도시한 레이아웃도.

제2도는 제1도의 마스크를 사용하여 감광막패턴을 형성한 것을 도시한 레이아웃도.

제3(a)도 내지 제3(d)도는 제1도의 마스크를 사용하여 감광막을 노광시킨 다음, 본 발명에 의해 제조된 마스크를 이용하여 다시 감광막 노광시킨 후, 공정을 진행한 것을 도시한 단면도.

제4도는 제1도의 마스크를 사용할때 비노광되는 감광막을 노광시키기 위해 본 발명에 의해 제조된 제2마스크를 도시한 레이아웃도.

*도면의 주요부부에 대한 부호의 설명*

1:석영기판2:크롬패턴

3:위상반전층패턴4,6,13:감광막패턴

5:산화막7:질화막

7a:질화막패턴9:감광막

9a:감광막패턴10:실리콘기판

11a:노광지역11b,11b':비노광지역

17:소자분리 산화막20:제1마스크

30:제2마스크

본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 포지티브형 위상반전 마스크(phase shift mask)를 사용하여 패턴을 형성할 때 위상반전층 패턴의 가장자리 부분에서 불필요한 패턴이 남는 문제점을 해결하기 위하여 별도의 마스크를 사용하여 한번을 노광 더 실시하여 포지티브형 감광막패턴을 형성하는 기술이다.

종래에는 석영기판위에 크롬패턴을 형성한 마스크를 사용하였는데, 집적도가 높아짐에 따라 크롬패턴이 형성된 마스크를 사용할 경우, 투과되는 광은 인접한 패턴간에 서로 동위상이기 때문에 패턴의 경계부에서 빛의 회절 및 간섭이 심해져서 패턴이 분리되지 않으므로 해상도가 저하되는 문제가 발생한다. 그로인하여, 미세패턴을 디파인(define)하기 위하여 크롬패턴에 위상반전패턴을 형성한 위상반전마스크가 대두되었다.

상기 위상반전마스크는 크롬패턴 사이로 들어오는 빛의 파장이 위상반전층을 통과할때 180°반전되어 인접하는 패턴간에 위상을 역위상으로 만들어주기 때문에 패턴의 경계부에서 회절 및 간섭이 최소로 줄게되어 패턴이 분리되므로 미세패턴의 해상가 증가된다.

한편, 소자분리 패턴을 형성하기 위하여 위상반전마스크로서의 효과가 좋은 레벤슨형을 적용하려면 마스크 특성상 네가티브형 감광막을 사용하여야 했다. 그러나, 현재 사용하는 모든 공정이 포지티브형 감광막 공정에 맞추어 있어 네가티브형 감광막용 위상반전마스크를 사용하는 경우, 모든 공정을 네가티브형 감광막 공정으로 바꾸어야 하기 때문에 제조비용이 추가되고, 화학합성으로 제조되어 노광된 부분이 남아야 하는 네가티브형 감광막은 노광되지 않는 부분이 패턴이 되는 포지티브형 감광막에 비해 특성이 떨어진다.

그리고, 근본적으로 노광후 계속적인 노광현상으로 인한 패턴 크기의 변화로 인하여 실공정에의 적용이 어렵고, 인접한 패턴의 경우에는 같은 위상으로 빛이 통과할때 간섭 효과에 의하여 크기 조절이 어려워 마스크 패턴 디자인시 형성하고자 하는 크기를 고려하여 보정하여야 한다.

위상반전마스크를 사용하는 소자분리 공정의 종래기술을 제1도 및 제2도를 참조하여 설명하기로 했다.

제1도는 공지의 기술로 위상반전마스크를 제조한 것을 도시한 것으로, 석영기판(1)의 상부에 소자분리용 크롬패턴(2)과 위상반전층패턴(3)을 형성한 포지티브형 감광막용 위상만전마스크를 도시한 레이아웃도이다. 상기 위상반전층패턴(3)은 일정 간격 이격시켜 형성하는 것이 효율이 좋다.

제2도는 제1도에 도시된 포지티브형 위상반전마스크를 이용하여 실리콘기판(10)상부에 감광막패턴(6)을 형성한 것으로, 상기 포지티브형 위상반전마스크의 위상 반전층패턴(3)을 통과하는 광의 위상이 180도로 반전되는 효과에 의해 감광막패턴(6)의 높은 해상도를 유지하는 한편, 위상반전층패턴(3)이 석영기판(1)에 직접 도포되는 가장자리 부분에서는 180°위상반전이 일어나는 부분과 위상반전이 일어나지 않는 부분이 만나는 곳에 불필요한 감광막패턴(4)이 남게되는 문제점이 발생한다.

따라서, 본 발명은 포지티브형 위상반전마스크를 이용하여 감광막을 노광시킨 다음, 부분에 패턴 남는 것을 방지하기 위해 불필요한 부분이 노광되도록 또다른 마스크를 제작하여 다시 노광시킴으로써, 정상적인 감광막패턴을 제공하는데 그 목적이 있다.

이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 실리콘기판의 상부에 산화막, 질화막 및 감광막을 도포한 후, 석영기판에 크롬패턴과 위상반전패턴이 구비된 소자분리용 제1마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광시키는 공정과, 상기 석영기판과 직접 맞닿는 위상반전패턴 가장자리부에 창을 형성한 제2마스크로 상기 노광공정시 노광되지 않은 감광막을 노광시키는 공정과, 현상공정으로 노광된 감광막을 제거하여 감광막패턴을 형성하는 공정을 포함하는데 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제3(a)도 내지 제3(d)도 그리고 제4도는 본 발명의 실시예에 의한 포지티브형 위상반전마스크를 이용한 소자분리 패턴 형성공정을 도시한 단면도이다.

제3(a)도는 실리콘기판(10)의 상부에 산화막(5), 질화막(7) 및 감광막(9)이 적층된 곳에 소자분리용 마스크인 제1마스크(20; 제1도의 선 Ⅰ-Ⅰ에 따른 단면을 도시함)를 사용하여 상기 감광막(9)을 노광시켜 노광지역(11a)과 비노광지역(11b,11b')으로 구분됨을 도시한 단면도이다. 여기서 상기 제1마스크(20)는 석영기판(1)의 상부에 소자분리용 크롬패턴(2)이 형성되고 전체구조 상부에 위상반전층패턴(3)이 형성된 것으로서, 상기 위상반전층패턴(3)과 석영기판(1)의 경계부분에서 180°의 위상반전이 일어나는 부분과 위상반전이 일어나지 않는 부분이 만나게 되며, 이 부분에서 불필요한 비노광지역(11b')이 생겨서 현상공정후에 불필요한 감광막패턴이 남게 된다.

제3(b)도는 상기 불필요한 비노광지역(11b')의 감광막(9)을 노광시키기 위해 그 부분과 대응되는 부분에 크롬패턴(2)이 제거되어 창(17)이 구비된 제2마스크(30)를 실리콘기판(10)상에 배열하고, 노출된 감광막(9)의 불필요한 비노광지역(11b')을 노광시킨 것을 도시한 단면도이다. 여기서 상기 제2마스크(30)는 제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 석영기판(1)의 상부에 크롬패턴(2)이 형성된 것으로서 패턴의 경계부에서 발생하는 불필요한 비노광지역(11')을 노광시켜 불필요한 감광막패턴의 발생을 방지한다.

제3(c)도는 제3(b)도의 공정후에 노광지역(11a)의 감광막(9)을 현상공정을 제거하여 감광막패턴(9a)를 형성하고, 상기 감광막패턴(9a)에 의해 노출된 질화막(7)을 식각하여 질화막패턴(7a)을 형성한 것을 도시한 단면도이다.

제3(d)도는 상기 감광막패턴(9a)을 제거한 후, 산화공정으로 실리콘기판(10)에 산화막을 성장시켜 소자분리산화막(17)을 형성한 후, 상기 질화막 패턴(7a)을 제거하여 소자분리 공정을 완료한 상태의 단면도이다.

상기한 본 발명에 의하면, 종래의 포지티브형 위상반전마스크를 사용하여 감광막패턴을 형성할때, 위상반전층패턴의 가장자리부분에서 불필요한 감광막패턴이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. 실리콘기판의 상부에 산화막, 질화막 및 포지티브형 감광막을 도포하는 공정과,

   소자분리형 레벤슨형 위상반전마스크를 사용하여 상기 감광막을 노광시키는 1차 노광 공정과,

   상기 위상 반전마스크를 이용한 사진식각공정시 불필요한 감광막패턴을 유발시키는 위상반전물질의 에지부분이 투과되도록 창이 구비된 노광마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광시키는 2차 노광공정과,

   상기 감광막을 현상하여 소자분리용 감광막패턴을 형성하는 공정과,

   상기 감광막패턴을 마스크로 하여 상기 질화막을 식각하는 공정과,

   상기 감광막패턴을 제거하고 후속공정으로 소자분리막을 형성하는 공정을 포함하는 반도체소자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 노광마스크의 창은 석영기판 상부에 크롬이 제거되어 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.