(57)【要約】【課題】  本発明は、オーバーレイバーニアの側面に傾斜を形成してオーバーレイバーニア上に薄膜を容易に形成することができるフォトマスク及びこれを用いた半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法を提供することを可能にすることを目的としている。【解決手段】  露光が透過し得る第１の物質で形成されたレチクルと、前記レチクル上に形成され、露光が透過し得ない物質で形成された第１のパターン及び前記第１のパターンよりもサイズが小さい第２のパターン及び前記第１のパターンと接するように形成され、前記レチクルの前記第１の物質と異なる第２の物質で形成される補助パターンとを含むことを特徴とする。【選択図】      図１
2009020499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光が透過し得る第１の物質で形成されたレチクルと、
前記レチクル上に形成され、露光が透過し得ない物質で形成された第１のパターン及び前記第１のパターンよりもサイズが小さい第２のパターンと、
前記第１のパターンと接するように形成され、前記レチクルの前記第１の物質と異なる第２の物質で形成される補助パターンと、
を含むことを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
前記第１の物質はＳｉＯ２であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項３】
前記第２の物質は、前記第１の物質と屈折率が異なる物質であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項４】
前記第２の物質は、空気またはＳｉＯｘ（０．１≦ｘ≦０．９９）であることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項５】
前記第１のパターンは、オーバーレイバーニア（overlay vernier）を形成するためのパターンであることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
【請求項６】
半導体基板上に被エッチング層を形成する段階と、
前記被エッチング層上にフォトレジストを形成する段階と、
レチクル上に第１の遮光パターン及び前記第１の遮光パターンよりもサイズが小さい第２の遮光パターンが形成され、前記第１の遮光パターンと接して前記レチクルと異なる物質で形成された補助パターンを形成したフォトマスクを用いて、前記フォトレジストに対して露光工程を行う段階と、
前記フォトレジストに対して現像工程を行ってフォトレジストパターンを形成する段階と、
前記フォトレジストパターンを用いて前記被エッチング層をエッチングする段階と、
を含むことを特徴とする半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法。
【請求項７】
前記レチクルは、ＳｉＯ２で形成することを特徴とする請求項６に記載の半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法。
【請求項８】
前記補助パターンは、前記レチクルと屈折率が異なる物質で形成することを特徴とする請求項６に記載の半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法。
【請求項９】
前記補助パターンは、空気またはＳｉＯｘ（０．１≦ｘ≦０．９９）で形成することを特徴とする請求項６に記載の半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法。
【請求項１０】
前記第１の遮光パターンで形成されるフォトレジストパターンは、側壁に傾斜を有するように形成されることを特徴とする請求項６に記載の半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法。
【請求項１１】
前記第１の遮光パターンで形成されるフォトレジストパターンは、オーバーレイバーニアを形成するためのパターンであることを特徴とする請求項６に記載の半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスク及びこれを用いた半導体素子のオーバーレイバーニア（overlay vernier）形成方法に関するものであり、特に、側面に傾斜をなす半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子を製造する時には、半導体基板上にパターン(pattern)を形成するパターニング工程が行われる。このようなパターニング工程は、まず半導体基板上の被エッチング層にフォトレジスト(photo resist)を形成する。そして、フォトマスク(photo mask)またはレチクル(reticle)を通じてフォトレジストに光源を照射することにより、除去しようとする領域のフォトレジストを感光させる露光工程を行う。そして、感光した領域のフォトレジストを除去する現像(develop)工程を行う。これにより、被エッチング層上にはフォトレジェストパターンが形成される。
【０００３】
一方、積層構造の半導体素子を製造する時、以前の工程で形成させたレイヤ(layer)と現在の工程で形成させるレイヤ間の整列状態を把握及び補正することが重要である。このため、半導体基板の被エッチング層上にはリアルパターン(real pattern)を形成するためのフォトレジストパターンと共に、オーバーレイバーニアを形成するために同一のフォトレジストで形成されたオーバーレイバーニアパターンが形成される。これにより、フォトレジストパターンで被エッチング層をエッチングしてリアルパターンを形成する時、オーバーレイバーニアパターンも、被エッチング層をエッチングしてオーバーレイバーニアを形成する。この時、リアルパターンとオーバーレイバーニアは、同一の工程で形成されるため、リアルパターンと同様にオーバーレイバーニアは垂直な側壁を有する。
【０００４】
通常、オーバーレイバーニアは、リアルパターンの１０倍以上のサイズで形成され、独立して単一に形成される。
【０００５】
このような垂直な側壁は、後続の工程でリアルパターンとオーバーレイバーニアが形成された被エッチング層上に薄膜を形成する時、薄膜形成工程に困難が発生することがある。即ち、リアルパターンの場合、パターンのサイズが小さく、パターン間の距離が狭いため、垂直な側壁を有してもリアルパターン間の空間に薄膜が形成されることにより、リアルパターン上に薄膜形成が容易であるが、オーバーレイバーニアの場合、パターンが大きく、隣接したパターンがないため、オーバーレイパターンの側壁には薄膜が形成されることが困難になる。
【０００６】
図２は、従来技術により形成されたオーバーレイバーニアのＳＥＭ（Scanning Electron Microscope；走査型電子顕微鏡）写真である。
【０００７】
図２を参照すれば、オーバーレイバーニアＡの側面が垂直に形成されて急激な段差を形成するため、オーバーレイバーニア上に形成される薄膜が損傷Ｂされる。このような場合、オーバーレイバーニアが損傷し、下部レイヤと上部レイヤをオーバーラップする時、その正確度が落ちるか、またはオーバーラップが不可能であり得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、レチクルのオーバーレイバーニア遮光パターンにレチクルと屈折率が異なる物質で補助パターンを形成してフォトレジストに対して露光工程を行うことにより、オーバーレイバーニアの側面に傾斜を形成し、オーバーレイバーニア上に薄膜を容易に形成することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施例によるフォトマスクは、露光が透過し得る第１の物質で形成されたレチクルと、前記レチクル上に形成され、露光が透過し得ない物質で形成された第１のパターン及び前記第１のパターンよりもサイズが小さい第２のパターン及び前記第１のパターンと接するように形成され、前記レチクルの前記第１の物質と異なる第２の物質で形成される補助パターンを含む。
【００１０】
前記第１の物質は、ＳｉＯ２であり得る。前記第２の物質は、前記第１の物質と屈折率が異なる物質であり得る。前記第２の物質は、空気またはＳｉＯｘ（０．１≦ｘ≦０．９９）であり得る。前記第１のパターンは、オーバーレイバーニアを形成するためのパターンであり得る。
【００１１】
本発明の他の実施例による半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法は、半導体基板上に被エッチング層を形成する段階と、前記被エッチング層上にフォトレジストを形成する段階と、第1項〜第5項のいずれか一項に記載されたフォトマスクを用いて、前記フォトレジストに対して露光工程を行う段階と、前記フォトレジストに対して現像工程を行ってフォトレジストパターンを形成する段階及び前記フォトレジストパターンを用いて前記被エッチング層をエッチングする段階を含む。
【００１２】
前記レチクルはＳｉＯ２で形成することができる。前記補助パターンは前記レチクルと屈折率が異なる物質で形成することができる。前記補助パターンは空気またはＳｉＯｘ（０．１≦ｘ≦０．９９）で形成することができる。前記第１の遮光パターンで形成されるフォトレジストパターンは、側壁が傾斜を有するように形成されることができる。前記第１の遮光パターンで形成されるフォトレジストパターンは、オーバーレイバーニアを形成するためのパターンであり得る。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のフォトマスク及びこれを用いた半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法によれば、レチクルのオーバーレイバーニア遮光パターンにレチクルと屈折率が異なる物質で補助パターンを形成し、フォトレジストに対して露光工程を行うことにより、オーバーレイバーニアの側面に傾斜を形成し、オーバーレイバーニア上に薄膜を容易に形成することができる。従って、後続の工程中にオーバーレイバーニアが損傷せずに維持され得るため、下部レイヤ及び上部レイヤを整列する時、整列誤差が発生しないため、より精密な半導体製造工程が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照し、本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１５】
しかし、本発明は、以下に説明する実施例により限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現されことができ、本発明の範囲が次に詳述する実施例により限定されるものではない。また、本発明の技術分野の通常の専門家であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施例が可能であることを理解することができるものである。単に、本実施例は本発明の開示が完全であるようにし、通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明の範囲は、本願の特許請求の範囲により理解されなければならない。
【００１６】
図１は、本発明による半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法を説明するために示した断面図である。
【００１７】
図１（ａ）を参照すれば、半導体基板102上にはパターンが形成される被エッチング層104を形成する。被エッチング層104上にはパターンを形成するためのエッチング工程で用いるためにフォトレジストを形成する。その後、現像及び露光工程を経てフォトレジストをパターニングしてフォトレジストパターン106a，106bを形成するが、これを以下に詳しく説明する。
【００１８】
フォトレジストに対する露光工程で用いるためのフォトマスクを形成するために、まず、露光が透過し得る第１の物質で形成されたレチクル202に補助パターン204を形成する。レチクル202は、露光工程で用いられる光源が透過し得る透明な材料、例えば、第１の物質としてＳｉＯ２等で形成することが好ましい。補助パターン204は、オーバーレイバーニアパターンが形成される部分のレチクル202の内部に形成し、露光工程で用いる光源の波長を考慮して０．０１μm〜１００μmの厚さで形成することが好ましい。また、補助パターン204は、光を透過し得る物質で形成するが、第１の物質で形成されたレチクル202の材質とは異なり、該第１の物質とは屈折率が互いに相違した第２の物質で形成することが好ましい。これにより、補助パターン204は、第２の物質として空気またはＳｉＯｘ（０．１≦ｘ≦０．９９）で形成することができる。補助パターン204を空気で形成するということは、空気を含む空き空間に補助パターン204を形成するという意味である。
【００１９】
その後、レチクル202上に第１、第２のパターンとなる遮光パターン206a，206bを形成する。遮光パターン206a，206bは、露光工程で用いられる光源が透過し得ない不透明な材料、例えば、クロム（Ｃｒ）等で形成することが好ましい。これにより、レチクル202には光源が透過しない遮光パターン206a，206b及び遮光パターン206a，206bが形成されていない所に形成されて露光を透過する透光パターンが形成される。
【００２０】
第１の遮光パターン206aは被エッチング層104にオーバーレイバーニアを形成するためのパターンであり、第２の遮光パターン206bは被エッチング層104にリアルパターンを形成するためのパターンである。特に、第１の遮光パターン206aは補助パターン204と接して形成され、第１の遮光パターン206aは補助パターン204に含まれるサイズで形成することが好ましい。一般に、被エッチング層104に形成されるオーバーレイバーニアはリアルパターンのサイズよりも大きいため、第１の遮光パターン206aは第２の遮光パターン206bよりも大きく形成される。そして、被エッチング層104に形成されるオーバーレイバーニアは単独で形成される反面、リアルパターンは間隔が狭く多数形成されるため、第１の遮光パターン206aは単独で形成され、第２の遮光パターン206bは間隔が狭く多数形成される。
【００２１】
その後、被エッチング層104上に形成されたフォトレジストに対し、レチクル202に形成された遮光パターン206a，206bを用いた選択的な露光工程を行う。この時、第２の遮光パターン206bを通過する露光は屈折がないため、フォトレジストに正確にフォーカス(focus)され得る。しかし、第１の遮光パターン206aを通過する露光は、補助パターン204と第１の遮光パターン206aの間で屈折し、フォトレジストに正確にフォーカスされないため、フォトレジストの上部と下部が露光される程度に差が出るようになり、露光される部分とそうでない部分の境界が曖昧になる。
【００２２】
そして、露光されたフォトレジストに対して現像工程を行って被エッチング層104上にフォトレジストパターン106a，106bを形成する。ここで、第１のフォトレジストパターン106aは、被エッチング層104にオーバーレイバーニアを形成するためのパターンであり、第２のフォトレジストパターン106bは被エッチング層104にリアルパターンを形成するためのパターンである。このうち、第１のフォトレジストパターン106aは、前述した露光工程でフォーカスされていない露光であり、露光工程を進行した後に現像されたため、特に第１のフォトレジストパターン106aの側壁Ｃが傾斜を有するように形成されることができる。
【００２３】
図１（ｂ）を参照すれば、被エッチング層104に対してフォトレジストパターン106a，106bを用いたエッチング工程を行ってオーバーレイバーニア104aとリアルパターン104bを形成する。オーバーレイバーニア104aとリアルパターン104bは、上部に形成されたフォトレジストパターン106a，106bと同一のプロファイル(profile)で形成される。従って、オーバーレイバーニア104aの側壁Ｄは、傾斜するように形成される。
【００２４】
図１（ｃ）を参照すれば、オーバーレイバーニア104aとリアルパターン104b上に薄膜108を形成する。この時、オーバーレイバーニア104aの側壁Ｄに形成された傾斜により、オーバーレイバーニア104aの側壁Ｄにも薄膜108が容易に形成されることができ、オーバーレイバーニア104aが損傷しない。
【００２５】
一方、本発明では半導体基板102上に被エッチング層104を形成した後、被エッチング層104にパターンを形成するものと説明したが、被エッチング層104を形成せずに半導体基板102に直接パターンを形成することもできることは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の活用例として、フォトマスク及びこれを用いた半導体素子のオーバーレイバーニア（overlay vernier）形成方法に適用出来、特に、側面に傾斜をなす半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法に適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるフォトマスク及びこれを用いた半導体素子のオーバーレイバーニア形成方法を説明するために示した断面図である。
【図２】従来技術により形成されたオーバーレイバーニアのＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００２８】
102…半導体基板
104…被エッチング層
106a，106b…フォトレジストパターン
202…レチクル
204…補助パターン
206…遮光パターン
【図１】
2009020499.tif 000003
【図２】
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