KR20140096750A - 노광 방법 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 - Google Patents

노광 방법 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 Download PDF

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KR20140096750A KR1020130009728A KR20130009728A KR20140096750A KR 20140096750 A KR20140096750 A KR 20140096750A KR 1020130009728 A KR1020130009728 A KR 1020130009728A KR 20130009728 A KR20130009728 A KR 20130009728A KR 20140096750 A KR20140096750 A KR 20140096750A
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Abstract

노광 방법에 따르면, 마스크의 제 1 샷 영역을 통해서 제 1 에너지를 갖는 제 1 광을 포토레지스트 필름의 제 1 노광 영역으로 조사한다. 상기 마스크의 제 2 샷 영역을 통해서 제 2 에너지를 갖는 제 2 광을 상기 포토레지스트 필름의 제 1 노광 영역으로 조사한다. 따라서, 포토레지스트 필름의 노광 영역들을 노광시키는데 요구되는 전체 에너지를 균등하게 분할하여 복수개의 광들에 부여하고, 이러한 에너지를 갖는 각각의 광들을 마스크의 복수개 샷 영역을 통해서 하나의 노광 영역으로 조사한다. 따라서, 상기 전체 에너지에 의해 노광된 하나의 노광 영역은 복수개의 샷 영역들의 형상들의 평균치를 갖게 된다.

Description

노광 방법 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{EXPOSING METHOD AND METHOD OF FORMING A PATTERN USING THE EXPOSING METHOD}
본 발명은 노광 방법 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 노광 공정은 마스크의 패턴을 포토레지스트 필름으로 전사하는 공정이다. 이러한 노광 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용해서 막을 식각하여, 반도체 기판 상에 원하는 패턴을 형성한다.
이와 같이, 패턴의 형상은 마스크의 패턴에 의해 결정된다. 특히, 패턴의 CD 균일도(Critical Dimension Uniformity)는 마스크 패턴의 CD 균일도에 의해 크게 좌우된다.
본 발명은 균일한 CD를 가질 수 있는 노광 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기된 노광 방법을 이용해서 패턴을 형성하는 방법도 제공한다.
본 발명의 일 견지에 따른 노광 방법에 따르면, 마스크의 제 1 샷 영역을 통해서 제 1 에너지를 갖는 제 1 광을 포토레지스트 필름의 제 1 노광 영역으로 조사한다. 상기 마스크의 제 2 샷 영역을 통해서 제 2 에너지를 갖는 제 2 광을 상기 포토레지스트 필름의 제 1 노광 영역으로 조사한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 에너지와 상기 제 2 에너지의 합은 상기 제 1 노광 영역을 노광시키는데 요구되는 전체 에너지와 동일할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 에너지와 상기 제 2 에너지는 동일한 값을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 노광 방법은 상기 마스크를 쉬프트(shift)시켜서 상기 제 2 샷 영역을 상기 제 1 노광 영역의 상부에 배치하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 노광 방법은 상기 마스크의 제 3 샷 영역을 통해서 제 3 에너지를 갖는 제 3 광을 상기 포토레지스트 필름의 제 1 노광 영역으로 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 에너지, 상기 제 2 에너지 및 상기 제 3 에너지의 합은 상기 제 1 노광 영역을 노광시키는데 요구되는 전체 에너지와 동일할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 에너지, 상기 제 2 에너지 및 상기 제 3 에너지는 동일한 값을 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 노광 방법은 상기 마스크의 제 1 샷 영역을 통해서 상기 제 1 에너지를 갖는 상기 제 1 광을 상기 포토레지스트 필름의 제 2 노광 영역으로 조사하는 단계, 및 상기 마스크의 제 2 샷 영역을 통해서 상기 제 2 에너지를 갖는 상기 제 2 광을 상기 포토레지스트 필름의 제 2 노광 영역으로 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 견지에 따른 패턴 형성 방법에 따르면, 마스크의 샷 영역들을 통해서 제 1 에너지를 갖는 제 1 광을 포토레지스트 필름으로 조사한다. 상기 마스크를 쉬프트시킨다. 상기 쉬프트된 마스크의 샷 영역들을 통해서 제 2 에너지를 갖는 제 2 광을 상기 포토레지스트 필름으로 조사한다. 상기 포토레지스트 필름을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용해서 막을 식각하여 패턴을 형성한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 에너지와 상기 제 2 에너지의 합은 상기 포토레지스트 필름을 노광시키는데 요구되는 전체 에너지와 동일할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제 1 에너지와 상기 제 2 에너지는 동일한 값을 가질 수 있다.
상기된 본 발명에 따르면, 포토레지스트 필름의 노광 영역들을 노광시키는데 요구되는 전체 에너지를 균등하게 분할하여 복수개의 광들에 부여하고, 이러한 에너지를 갖는 각각의 광들을 마스크의 복수개 샷 영역을 통해서 하나의 노광 영역으로 조사한다. 따라서, 상기 전체 에너지에 의해 노광된 하나의 노광 영역은 복수개의 샷 영역들의 형상들의 평균치를 갖게 된다. 그러므로, 포토레지스트 패턴의 모든 노광 영역들이 마스크의 샷 영역들의 평균치를 갖게 되어, 포토레지스트 패턴의 CD 균일도가 대폭 향상될 수 있다. 결과적으로, 균일한 CD 균일도를 갖는 포토레지스트 패턴을 이용해서 형성된 패턴도 균일한 CD를 가질 수가 있게 된다.
도 1a 내지 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 방법을 순차적으로 나타낸 사시도들이다.
도 1b 내지 도 3b는 도 1a 내지 도 3a의 노광 방법에 의해 노광되는 포토레지스트 필름과 마스크의 위치를 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 4 내지 도 7은 도 1a 내지 도 3a의 노광 방법을 통해 형성된 포토레지스트 패턴을 이용해서 패턴을 형성하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
노광 방법
도 1a 내지 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 방법을 순차적으로 나타낸 사시도들이고, 도 1b 내지 도 3b는 도 1a 내지 도 3a의 노광 방법에 의해 노광되는 포토레지스트 필름과 마스크의 위치를 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 마스크(M)는 포토레지스트 필름(P)의 상부에 배치된다. 마스크(M)는 복수개의 샷 영역들을 갖는다. 샷 영역은 마스크(M)에 종횡 등간격으로 배열될 수 있다. 본 실시예에서, 샷 영역은 마스크(M)에 대각선 방향으로 배열된 제 1 샷 영역(S1), 제 2 샷 영역(S2), 및 제 3 샷 영역(S3)을 포함할 수 있다. 제 1 샷 영역(S1), 제 2 샷 영역(S2) 및 제 3 샷 영역(S3)은 미세하게 서로 다른 크기들을 가질 수 있다.
포토레지스트 필름(P)은 마스크(M)의 샷 영역들과 대응하는 노광 영역들을 갖는다. 본 실시예에서, 노광 영역들은 포토레지스트 필름(P)에 대각선 방향으로 배열된 제 1 노광 영역(R1), 제 2 노광 영역(R2) 및 제 3 노광 영역(R3)을 포함할 수 있다. 제 1 노광 영역(R1)은 제 1 샷 영역(S1)과 대응하는 위치에 배치된다. 제 2 노광 영역(R2)은 제 2 샷 영역(S2)과 대응하는 위치에 배치된다. 제 3 노광 영역(R3)은 제 3 샷 영역(S3)과 대응하는 위치에 배치된다.
도 1a를 참조하면, 제 1 광(L1)을 제 1 샷 영역(S1)을 통해서 제 1 노광 영역(R1)으로 조사한다. 제 1 샷 영역(S1)을 통과한 제 1 광(L1)은 소정 비율로 축소되어 제 1 노광 영역(R1)으로 조사될 수 있다.
본 실시예에서, 포토레지스트 필름을 완전히 노광시키는데 요구되는 전체 광의 전체 에너지는 ET이다. 제 1 광(L1)은 제 1 에너지를 갖는다. 제 1 에너지는 전체 에너지 ET의 1/3이다. 예를 들어서, 제 1 광(L1)의 도스량(dose)은 전체 광의 도스량의 1/3이다. 따라서, 제 1 광(L1)의 광자(photon) 수는 전체 광의 광자 수의 1/3이다. 그러므로, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 광(L1)에 의해 제 1 노광 영역(R1)의 1/3만이 노광된다. 특히, 1/3 정도가 노광된 제 1 노광 영역(R1)은 제 1 샷 영역(S1)의 형상을 반영한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 마스크(M)를 대각선 방향을 따라 쉬프트시켜서 제 2 샷 영역(S2)을 제 1 노광 영역(R1)의 상부에 위치시킨다. 다른 실시예로서, 포토레지스트 필름(P)을 쉬프트시켜서 제 2 샷 영역(S2)을 제 1 노광 영역(R1)의 상부에 위치시킬 수도 있다.
도 2a를 참조하면, 제 2 광(L2)을 제 2 샷 영역(S2)을 통해서 제 1 노광 영역(R1)으로 조사한다. 제 2 샷 영역(S2)을 통과한 제 2 광(L2)은 소정 비율로 축소되어 제 1 노광 영역(R1)으로 조사될 수 있다.
본 실시예에서, 제 2 광(L2)은 제 2 에너지를 갖는다. 제 2 에너지는 전체 에너지 ET의 1/3이다. 즉, 제 2 에너지는 제 1 에너지와 동일하다. 그러므로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 제 2 광(L2)에 의해 제 1 노광 영역(R1)의 1/3만이 노광된다. 결과적으로, 제 1 노광 영역(R1)은 제 1 광(L1)과 제 2 광(L2)에 의해서 2/3 정도가 노광된다. 특히, 2/3 정도가 노광된 제 1 노광 영역(R1)은 제 1 샷 영역(S1)과 제 2 샷 영역(S2)의 형상들을 반영한다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 마스크(M)를 대각선 방향을 따라 쉬프트시켜서 제 3 샷 영역(S3)을 제 1 노광 영역(R1)의 상부에 위치시킨다. 다른 실시예로서, 포토레지스트 필름(P)을 쉬프트시켜서 제 3 샷 영역(S3)을 제 1 노광 영역(R1)의 상부에 위치시킬 수도 있다.
도 3a를 참조하면, 제 3 광(L3)을 제 3 샷 영역(S3)을 통해서 제 1 노광 영역(R1)으로 조사한다. 제 3 샷 영역(S3)을 통과한 제 3 광(L3)은 소정 비율로 축소되어 제 1 노광 영역(R1)으로 조사될 수 있다.
본 실시예에서, 제 3 광(L3)은 제 3 에너지를 갖는다. 제 3 에너지는 전체 에너지 ET의 1/3이다. 즉, 제 3 에너지는 제 1 에너지와 동일하다. 결과적으로, 제 1 에너지, 제 2 에너지 및 제 3 에너지를 합산한 에너지는 전체 에너지 ET와 동일하다. 제 1 광(L1), 제 2 광(L2) 및 제 3 광(L3)은 극자외선을 포함할 수 있다.
그러므로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 3 광(L3)에 의해 제 1 노광 영역(R1)의 1/3만이 노광된다. 결과적으로, 제 1 노광 영역(R1)은 제 1 광(L1), 제 2 광(L2) 및 제 3 광(L3)에 의해서 완전히 노광된다. 특히, 완전히 노광된 제 1 노광 영역(R1)은 제 1 샷 영역(S1), 제 2 샷 영역(S2) 및 제 3 샷 영역(S3)의 형상들을 반영한다. 그러므로, 제 1 노광 영역(R1)은 제 1 샷 영역(S1), 제 2 샷 영역(S2) 및 제 3 샷 영역(S3)의 형상들의 평균 형상을 갖게 된다. 이러한 노광 방법은 다중 변위중첩 노광(shifted and averaged multiple exposure)이라고 명명될 수 있다.
이어서, 제 2 노광 영역(R2)과 제 3 노광 영역(R3)에 대해서도 전술한 공정들을 수행한다. 그러면, 제 2 노광 영역(R2)은 제 1 샷 영역(S1), 제 2 샷 영역(S2) 및 제 3 샷 영역(S3)의 형상들의 평균 형상을 갖게 되고, 제 3 노광 영역(R3)은 제 1 샷 영역(S1), 제 2 샷 영역(S2) 및 제 3 샷 영역(S3)의 형상들의 평균 형상을 갖게 된다. 따라서, 제 1 노광 영역(R1), 제 2 노광 영역(R2) 및 제 3 노광 영역(R3)은 거의 동일한 형상을 갖게 된다. 제 1 노광 영역(R1), 제 2 노광 영역(R2) 및 제 3 노광 영역(R3)의 CD가 개선될 수가 있게 된다. 결과적으로, 마스크의 형상으로 기인되는 CD 균일도 저하가 본 발명의 방법에 의해 최소화될 수 있게 된다.
본 실시예에서는, 마스크를 대각선 방향으로 쉬프트시키는 것으로 예시적으로 설명하였다. 그러나, 마스크는 수평 방향을 따라 쉬프트될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는, 3개의 샷 영역과 3개의 노광 영역에 본 발명의 노광 방법을 적용한 것을 예시적으로 설명하였다. 그러나, 적어도 2개 이상의 샷 영역과 적어도 2개 이상의 노광 영역에 본 발명의 방법을 적용하여 상기된 CD 개선 효과가 발휘됨은 물론이다. 즉, 하나의 노광 영역에 마스크의 모든 샷 영역들을 적용하는 것에 의해서 포토레지스트 패턴의 CD 개선도가 최대가 될 수 있을 것이다.
패턴 형성 방법
도 4 내지 도 7은 도 1a 내지 도 3a의 노광 방법을 통해 형성된 포토레지스트 패턴을 이용해서 패턴을 형성하는 방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도 4를 참조하면, 막(C)은 반도체 기판(W)의 상부면에 형성되어 있다. 전술한 실시예에 의해 형성된 포토레지스트 패턴(PR)은 막(C)의 상부면에 배치되어 있다.
도 5를 참조하면, 현상액을 포토레지스트 패턴(PR)으로 제공하여, 노광 영역(R1, R2, R3)들을 제거한다. 따라서, 포토레지스트 패턴(PR)은 막(C)의 상부면을 부분적으로 노출시키는 콘택홀들을 갖는다.
도 6을 참조하면, 포토레지스트 패턴(PR)을 식각 마스크로 이용하여 막(C)을 식각하여 패턴(CP)을 형성한다. 포토레지스트 패턴(PR)은 균일한 CD를 갖고 있으므로, 이러한 포토레지스트 패턴(PR)을 이용해서 형성된 패턴(CP)도 균일한 CD를 갖게 된다.
도 7을 참조하면, 포토레지스트 패턴(PR)을 애싱 공정 및/또는 스트립 공정을 통해 제거한다.
본 실시예에서는, 본 발명의 노광 방법을 콘택홀들을 갖는 패턴(CP)을 형성하는데 적용하는 것으로 예시하였으나, 본 발명의 노광 방법은 다른 형상의 패턴들을 형성하는데도 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예들에 따르면, 포토레지스트 필름의 노광 영역들을 노광시키는데 요구되는 전체 에너지를 균등하게 분할하여 복수개의 광들에 부여하고, 이러한 에너지를 갖는 각각의 광들을 마스크의 복수개 샷 영역을 통해서 하나의 노광 영역으로 조사한다. 따라서, 상기 전체 에너지에 의해 노광된 하나의 노광 영역은 복수개의 샷 영역들의 형상들의 평균치를 갖게 된다. 그러므로, 포토레지스트 패턴의 모든 노광 영역들이 마스크의 샷 영역들의 평균치를 갖게 되어, 포토레지스트 패턴의 CD 균일도가 대폭 향상될 수 있다. 결과적으로, 균일한 CD 균일도를 갖는 포토레지스트 패턴을 이용해서 형성된 패턴도 균일한 CD를 가질 수가 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
M ; 마스크 S1, S2, S3 ; 샷 영역
P ; 포토레지스트 필름 R1, R2, R3 ; 노광 영역
PR : 포토레지스트 패턴 C ; 막
CP ; 패턴

Claims (10)

  1. 마스크의 제 1 샷 영역을 통해서 제 1 에너지를 갖는 제 1 광을 포토레지스트 필름의 제 1 노광 영역으로 조사하는 단계; 및
    상기 마스크의 제 2 샷 영역을 통해서 제 2 에너지를 갖는 제 2 광을 상기 포토레지스트 필름의 제 1 노광 영역으로 조사하는 단계를 포함하는 노광 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 에너지와 상기 제 2 에너지의 합은 상기 제 1 노광 영역을 노광시키는데 요구되는 전체 에너지와 동일한 노광 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 에너지와 상기 제 2 에너지는 동일한 값을 갖는 노광 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크를 쉬프트(shift)시켜서 상기 제 2 샷 영역을 상기 제 1 노광 영역의 상부에 배치하는 단계를 더 포함하는 노광 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크의 제 3 샷 영역을 통해서 제 3 에너지를 갖는 제 3 광을 상기 포토레지스트 필름의 제 1 노광 영역으로 조사하는 단계를 더 포함하는 노광 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 에너지, 상기 제 2 에너지 및 상기 제 3 에너지의 합은 상기 제 1 노광 영역을 노광시키는데 요구되는 전체 에너지와 동일한 노광 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 에너지, 상기 제 2 에너지 및 상기 제 3 에너지는 동일한 값을 갖는 노광 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크의 제 1 샷 영역을 통해서 상기 제 1 에너지를 갖는 상기 제 1 광을 상기 포토레지스트 필름의 제 2 노광 영역으로 조사하는 단계; 및
    상기 마스크의 제 2 샷 영역을 통해서 상기 제 2 에너지를 갖는 상기 제 2 광을 상기 포토레지스트 필름의 제 2 노광 영역으로 조사하는 단계를 더 포함하는 노광 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광과 상기 제 2 광은 극자외선을 포함하는 노광 방법.
  10. 마스크의 샷 영역들을 통해서 제 1 에너지를 갖는 제 1 광을 포토레지스트 필름으로 조사하는 단계;
    상기 마스크를 쉬프트시키는 단계;
    상기 쉬프트된 마스크의 샷 영역들을 통해서 제 2 에너지를 갖는 제 2 광을 상기 포토레지스트 필름으로 조사하는 단계;
    상기 포토레지스트 필름을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용해서 막을 식각하여 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.
KR1020130009728A 2013-01-29 2013-01-29 노광 방법 및 이를 이용한 패턴 형성 방법 KR20140096750A (ko)

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