KR100505421B1 - method for forming pattern of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관해 개시한 것으로서, 패턴이 형성되기를 원하는 메인 패턴과, 상기 메인 패턴과 일정 거리만큼 이격되어 형성되며 상기 메인 패턴 주변으로 들어오는 빛을 차단시키는 블로킹 패턴이 삽입된 제 1마스크를 제작하는 단계와, 메인 패턴 영역을 제외한 나머지 영역을 오픈시켜 상기 블로킹 패턴을 제거하기 위한 제 2마스크를 제작하는 단계와, 제 1및 제 2마스크를 이용하여 이중 노광 방식에 의해 노광 및 현상하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method of forming a pattern of a semiconductor device, and includes a main pattern to be formed thereon and a blocking pattern formed to be spaced apart from the main pattern by a predetermined distance and blocking light entering around the main pattern. Manufacturing a first mask, manufacturing a second mask for removing the blocking pattern by opening a region other than the main pattern region, and exposing by a double exposure method using the first and second masks. And developing.
따라서, 본 발명은 기존의 스캐터링 바를 삽입하는 대신에 메인 패턴 주위에 들어오는 빛을 차단함과 동시에 보다 효과적인 빛의 회절 현상을 이용하여 초점 심도를 향상시킬 수 있다.Therefore, the present invention can improve the depth of focus by using a diffraction phenomenon of light while blocking light entering around the main pattern instead of inserting a conventional scattering bar.
또한, 본 발명은 실제 원하는 메인 패턴과 초점 심도를 향상시키기 위해 삽입된 블로킹 패턴 간의 거리가 넓기 때문에 이중 노광 시 발생하는 제 1마스크와 제 2마스크 간의 오정렬이 발생될 우려가 없다. Further, in the present invention, since the distance between the actually desired main pattern and the blocking pattern inserted to improve the depth of focus is wide, there is no fear of misalignment between the first mask and the second mask generated during the double exposure.
Description
본 발명은 노광 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이중 노광 방식을 통하여 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exposure method, and more particularly, to a method of forming a pattern of a semiconductor device through a double exposure method.
도 1은 종래 기술에 따른 마스크의 평면도이다.1 is a plan view of a mask according to the prior art.
종래의 마스크는, 도 1에 도시된 바와 같이, 마스크 기판(3) 위에 패턴이 형성되기를 원하는 메인 패턴(1)과, 메인 패턴(main bar)(1)과 일정 간격(d1)만큼 이격되어 형성된 스캐터링 바(scattering bar)(2)가 삽입된 구조를 가진다.As shown in FIG. 1, the conventional mask is formed by being spaced apart from the main pattern 1 and the main pattern 1 to be formed on the mask substrate 3 by a predetermined distance d1. A scattering bar 2 has a structure inserted therein.
상기 구조를 가진 하나의 마스크를 이용하여 빛의 회절 현상을 이용함으로서, 1회 노광 방식에 의해 반도체기판(미도시) 위에 패턴(미도시)을 형성한다.By using a diffraction phenomenon of light using one mask having the above structure, a pattern (not shown) is formed on a semiconductor substrate (not shown) by a single exposure method.
이때, 스캐터링 바(2)를 삽입시켜 얻을 수 있는 효과는 스캐터링 바가 없는 경우에 비해 0.3㎛의 초점 심도를 가지는 경우 최적의 스캐터링 바 조건을 사용하는 경우 0.4㎛정도로 미약한 증가 현상을 보인다.At this time, the effect that can be obtained by inserting the scattering bar (2) shows a slight increase of about 0.4㎛ when using the optimal scattering bar conditions when the depth of focus of 0.3㎛ compared to the case without the scattering bar .
그러나, 종래의 기술에서는 최적의 스캐터링 바의 크기 및 메인 패턴(1)과 스캐터링 바 간의 간격(3) 등이 최적 조건을 작업자가 직접 찾아야 하는 번거로움이 있었고, 또한 스캐터링 바의 크기 및 메인 패턴과 스캐터링 바 간의 간격이 잘못 책정된 경우에 원하지 않는 패턴이 형성되는 문제점이 있었다.However, in the prior art, the optimum size of the scattering bar and the spacing between the main pattern 1 and the scattering bar (3), etc. has been troublesome for the operator to find the optimum conditions directly, and also the size of the scattering bar and If the spacing between the main pattern and the scattering bar is incorrectly set, there is a problem that an unwanted pattern is formed.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 빛의 회절 현상을 이용함과 동시에 메인 패턴 주위에 들어오는 빛을 차단시켜 투과율을 줄임으로써 초점 심도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and by using the diffraction phenomenon of the light and at the same time blocking the incoming light around the main pattern to reduce the transmittance pattern formation of a semiconductor device that can improve the depth of focus The purpose is to provide a method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 패턴 형성 방법은 패턴이 형성되기를 원하는 메인 패턴과, 상기 메인 패턴과 일정 거리만큼 이격되어 형성되며 상기 메인 패턴 주변으로 들어오는 빛을 차단시키는 블로킹 패턴이 삽입된 제 1마스크를 제작하는 단계와, 메인 패턴 영역을 제외한 나머지 영역을 오픈시켜 상기 블로킹 패턴을 제거하기 위한 제 2마스크를 제작하는 단계와, 제 1및 제 2마스크를 이용하여 이중 노광 방식에 의해 노광 및 현상하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.The method of forming a pattern of a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object is a main pattern and the blocking to block the light entering the main pattern surrounding the main pattern is formed spaced apart from the main pattern by a predetermined distance to form the pattern Manufacturing a first mask having a pattern inserted therein, opening a second area except the main pattern area to produce a second mask to remove the blocking pattern, and double exposure using the first and second masks. And exposing and developing by the method.
상기 블로킹 패턴은 Cr층/MoSi층의 이중 구조를 이용한다.The blocking pattern uses a double structure of a Cr layer / MoSi layer.
(실시예)(Example)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 기존의 스캐터링 바를 삽입하는 대신에 메인 패턴 주위에 들어오는 빛을 차단함과 동시에 보다 효과적인 빛의 회절 현상을 이용하여 초점 심도를 향상시키려는 것이다.The present invention is to improve the depth of focus by using a diffraction phenomenon of light while blocking the light entering around the main pattern instead of inserting a conventional scattering bar.
본 발명에서는 제 1 및 제 2마스크는 그 제작 방법에 있어서 하프-톤(half-tone) PSM을 예로 하여 설명한다.In the present invention, the first and second masks are described using half-tone PSM as an example in the fabrication method thereof.
도 2는 본 발명에 따른 제 1마스크 구조를 설명하기 설명하기 위한 평면도이다. 또한, 도 3a 내지 도 3h는 도 2의 AB선의 절단면을 보인 것으로서, 본 발명에 따른 제 1마스크 제작 방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.2 is a plan view for explaining a first mask structure according to the present invention. 3A to 3H are cross-sectional views taken along line AB of FIG. 2, and are cross-sectional views illustrating a method of fabricating a first mask according to the present invention.
본 발명에 따른 제 1마스크는, 도 2에 도시된 바와 같이, 마스크 기판(10) 위에 패턴이 형성되기를 원하는 메인 패턴(a)과, 메인 패턴(a)과 일정 거리(d2)만큼 이격되어 형성되어 메인 패턴(a) 주변으로 들어오는 빛을 차단시키는 블로킹 패턴(b)이 삽입된 구조를 가진다.As shown in FIG. 2, the first mask according to the present invention is formed by being spaced apart from the main pattern a and the main pattern a by a predetermined distance d2, on which the pattern is to be formed on the mask substrate 10. The blocking pattern b is inserted to block light entering the main pattern a.
상기 구조를 가진 제 1마스크 제작 방법은 다음과 같다.The first mask manufacturing method having the above structure is as follows.
본 발명에 따른 제 1마스크 제작 방법은, 먼저 도 3a에 도시된 바와 같이, 석영 재질의 마스크기판(10) 상에 하프톤층인 MoSi층(11), Cr층(12) 및 제 1감광막(13)을 차례로 형성한 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1감광막(13)을 노광 및 현상하여 메인 패턴영역과 메인 패턴영역(미도시)과 일정 거리(d2)만큼 이격된 블로킹 패턴영역(미도시)을 덮는 소정 형상의 제 1감광막 패턴(13a)을 형성한다.In the first mask fabrication method according to the present invention, as shown in FIG. 3A, the MoSi layer 11, the Cr layer 12, and the first photoresist layer 13, which are halftone layers, are formed on a quartz mask substrate 10. ) Is sequentially formed, and as shown in FIG. 3B, the first photoresist film 13 is exposed and developed, and a blocking pattern region spaced apart from the main pattern region and the main pattern region (not shown) by a predetermined distance d2. A first photosensitive film pattern 13a having a predetermined shape covering (not shown) is formed.
이어, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1감광막 패턴(13a)을 마스크로 하여 상기 Cr층 및 MoSi층을 식각하고 나서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 제 1감광막 패턴을 제거한다.3C, the Cr layer and the MoSi layer are etched using the first photoresist pattern 13a as a mask, and then the first photoresist pattern is removed as shown in FIG. 3D.
그런 다음, 도 3e에 도시된 바와 같이, 상기 결과물 전면에 제 2감광막(14)을 도포하여 평탄화시킨 다음, 제 2감광막(14) 위에 도전성 폴리머층(15)을 형성한다.Then, as illustrated in FIG. 3E, the second photoresist film 14 is coated and planarized on the entire surface of the resultant, and then the conductive polymer layer 15 is formed on the second photoresist film 14.
이 후, 도 3f에 도시된 바와 같이, 상기 제 2감광막을 노광 및 현상하여 블로킹 패턴영역을 덮고 메인 패턴영역을 노출시키는 제 2감광막 패턴(14a)을 형성한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 3F, the second photoresist film is exposed and developed to form a second photoresist pattern 14a covering the blocking pattern area and exposing the main pattern area.
이어, 도 3g에 도시된 바와 같이, 상기 제 2감광막 패턴(15a)을 마스크로 이용하여 잔류된 Cr층을 식각하여 메인 패턴영역의 MoSi층(a)을 노출시킨다.Next, as shown in FIG. 3G, the remaining Cr layer is etched using the second photoresist pattern 15a as a mask to expose the MoSi layer a of the main pattern region.
그런 다음, 도 3h에 도시된 바와 같이, 제 2감광막 패턴을 제거한다. 이때, 석영 마스크 기판 (10)위에는 Cr층의 메인 패턴(a) 및 메인 패턴(a)과 일정 거리(d2)만큼 이격되어 Cr층/MoSi층이 적층된 구조를 가진 블로킹 패턴(b)이 각각 형성된다.Then, as shown in FIG. 3H, the second photoresist pattern is removed. At this time, on the quartz mask substrate 10, a blocking pattern (b) having a structure in which a Cr layer / MoSi layer is stacked by being separated from the main pattern (a) and the main pattern (a) of the Cr layer by a predetermined distance (d2), respectively. Is formed.
즉, 본 발명에 따른 제 1마스크는 기존의 마스크에서 메인 패턴(a) 주위로 들어오는 빛을 차단할 수 있도록 블로킹 패턴(b)을 추가한 것으로서, 웨이퍼 상에서 패턴이 형성되기를 원하는 메인 패턴(a) 옆에 일정 간격의 거리(d2)를 확보한 다음, 들어오는 빛을 차단할 수 있도록 블로킹 처리된다. 이때, 메인 패턴(a)과 블로킹 패턴(b) 과의 거리(d2)는 메인 패턴(a)의 크기에 따른 최적의 빛의 회절 현상을 이용할 수 있는 거리를 선택한다.That is, the first mask according to the present invention is to add a blocking pattern (b) to block the light entering around the main pattern (a) in the existing mask, next to the main pattern (a) that the pattern is desired to be formed on the wafer The distance d2 is secured at a predetermined interval, and then blocking is performed to block incoming light. In this case, the distance d2 between the main pattern a and the blocking pattern b selects a distance at which an optimal light diffraction phenomenon can be used according to the size of the main pattern a.
한편, 본 발명에 따른 제 1마스크는, 도면에 도시되지 않았지만, 단순한 패드 형태의 블로킹 패턴을 추가하는 대신에 빛의 회절 현상을 최대한 이용할 수 있도록 라인 & 스페이스(line and space) 형태로 변형시켜 제작할 수도 있다.Meanwhile, although not shown in the drawing, the first mask according to the present invention may be manufactured by deforming to a line and space shape so as to make the best use of light diffraction instead of adding a simple pad-shaped blocking pattern. It may be.
도 4는 본 발명의 제 2마스크의 평면도이다.4 is a plan view of a second mask of the present invention.
또한, 도 5a 내지 도 5d는 도 4의 CD선의 절단면을 보인 공정단면도이다.5A to 5D are cross-sectional views of the process showing the cut line of the CD line of FIG.
본 발명의 제 2 마스크는, 제 1마스크를 이용하여 패터닝하였을 때 원하지 않는 블로킹 패턴이 웨이퍼 상에 형성되었으므로, 이를 제거하기 위한 마스크로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 마스크 기판(20) 위에 패턴이 형성되기를 원하는 메인 패턴(c)과 메인 패턴(c) 이외의 영역은 오픈된 구조를 가진다. The second mask of the present invention is a mask for removing the unwanted blocking pattern formed on the wafer when patterned using the first mask. As shown in FIG. 4, the pattern on the mask substrate 20 is removed. The regions other than the main pattern c and the main pattern c which are desired to be formed have an open structure.
상기 구조를 가진 제 2마스크의 제작 방법을 알아보면 다음과 같다.The fabrication method of the second mask having the above structure is as follows.
본 발명에 따른 제 2마스크의 제작 방법은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 먼저 석영 재질의 마스크기판(20) 위에 Cr층(21) 및 감광막(22)을 차례로 형성한다.In the method of manufacturing the second mask according to the present invention, as shown in FIG. 5A, first, a Cr layer 21 and a photosensitive film 22 are sequentially formed on a quartz mask substrate 20.
이어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 감광막을 노광 및 현상하여 메인 패턴영역을 덮는 감광막 패턴(22a)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 5B, the photoresist film is exposed and developed to form a photoresist pattern 22a covering the main pattern region.
그런 다음, 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 감광막 패턴(22a)을 마스크로 하여 상기 Cr층을 식각하여, 도 5d에 도시된 바와 같이, 메인 패턴(c)을 형성한다. 이 후, 감광막 패턴을 제거한다.Then, as illustrated in FIG. 5C, the Cr layer is etched using the photosensitive film pattern 22a as a mask to form a main pattern c as illustrated in FIG. 5D. Thereafter, the photosensitive film pattern is removed.
본 발명의 2개의 마스크, 즉 제 1 및 제 2마스크를 이용하여, 마스크 순서에 관계없이 이중 노광 방식을 통해 노광 및 현상 과정을 거쳐 기판 위에 패턴을 형성한다.Using two masks of the present invention, namely, the first and second masks, a pattern is formed on a substrate through an exposure and development process through a double exposure method regardless of the mask order.
본 발명에 따르면, 제 1마스크는 기존의 마스크에 메인 패턴 주위로 들어오는 빛을 차단하기 위한 블로킹 패턴이 추가되고, 제 2마스크는 제 1마스크를 이용하여 메인 패턴을 형성하였을 때 원하지 않는 블로킹 패턴을 제거하기 위한 것으로서, 실제 원하는 메인 패턴이 있는 영역을 제외한 나머지 영역을 오픈시킨다.According to the present invention, a blocking pattern for blocking light entering around the main pattern is added to the first mask, and a second mask is used for blocking an unwanted blocking pattern when the main pattern is formed using the first mask. To remove, open the remaining area except the area where the main pattern is actually desired.
따라서, 본 발명은 제 1및 제 2마스크를 이용하여 이중 노광 방식에 의해 메인 패턴 주위에 들어오는 빛을 차단함과 동시에 보다 효과적인 빛의 회절 현상을 이용하여 초점 심도를 향상시킨다.Accordingly, the present invention improves the depth of focus by using the first and second masks to block the light entering around the main pattern by the double exposure method and at the same time use the diffraction phenomenon of the light which is more effective.
이상에서와 같이, 본 발명은 기존의 스캐터링 바를 삽입하는 대신에 메인 패턴 주위에 들어오는 빛을 차단함과 동시에 보다 효과적인 빛의 회절 현상을 이용하여 초점 심도를 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention can improve the depth of focus by using a diffraction phenomenon of light while blocking light entering around the main pattern instead of inserting a conventional scattering bar.
또한, 본 발명은 실제 원하는 메인 패턴과 초점 심도를 향상시키기 위해 삽입된 블로킹 패턴 간의 거리가 넓기 때문에 이중 노광 시 발생하는 제 1마스크와 제 2마스크 간의 오정렬이 발생될 우려가 없다. Further, in the present invention, since the distance between the actually desired main pattern and the blocking pattern inserted to improve the depth of focus is wide, there is no fear of misalignment between the first mask and the second mask generated during the double exposure.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.
도 1은 종래 기술에 따른 마스크의 평면도.1 is a plan view of a mask according to the prior art.
도 2는 본 발명에 따른 제 1마스크 구조를 설명하기 설명하기 위한 평면도. 도 3a 내지 도 3h는 도 2의 AB선의 절단면을 보인 공정단면도.2 is a plan view for explaining a first mask structure according to the present invention. 3A to 3H are cross-sectional views illustrating a cutting plane taken along line AB of FIG. 2.
도 4는 본 발명의 제 2마스크의 평면도.4 is a plan view of a second mask of the present invention;
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 CD선의 절단면을 보인 공정단면도.5A to 5D are cross-sectional views illustrating a cutting plane of the CD line of FIG. 4.
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