KR100778863B1

KR100778863B1 - Method of forming patterns

Info

Publication number: KR100778863B1
Application number: KR1020060137276A
Authority: KR
Inventors: 박형진; 곽성호; 김선희
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2007-11-22

Abstract

A method for forming a pattern is provided to prevent an area error of an exposed region due to a gap between an exposed surface and a photomask by correcting previously a size of a pattern of the photomask. A photomask manufacturing process is performed to manufacture a photomask(10) having a first opening(OP1) and a second opening. A stepped part is formed on a semiconductor substrate. The photomask is transferred onto the semiconductor substrate. The first opening is transferred on a low region of the semiconductor substrate in order to form a first pattern. The second opening is transferred on a high region of the semiconductor substrate in order to form a second pattern. A size of the first opening to the first pattern is larger than a size of the second opening to the second pattern.

Description

Method of Forming Patterns

도 1a 및 도 1b는 종래기술을 설명하기 위한 도면.1A and 1B are views for explaining the prior art;

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 구현예를 설명하기 위한 도면.2A to 2D are diagrams for explaining an embodiment of the present invention.

본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 반도체 장치의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a pattern forming method for a semiconductor device.

반도체 장치가 다양하게 개발됨에 따라 여러가지 능동소자 및 수동소자가 반도체 장치에 집적되고 있다. 반도체 장치에 집적되는 단위 소자들은 성막공정, 사진공정 및 식각공정 등 일련의 제조공정을 거쳐 형성된다. 다양한 평면구조의 패턴을 형성하거나, 특정 영역에 패턴을 형성하기 위한 공정으로 사진공정이 사용되고 있다.As various semiconductor devices are developed, various active devices and passive devices are integrated in the semiconductor device. Unit devices integrated in a semiconductor device are formed through a series of manufacturing processes, such as a film forming process, a photo process, and an etching process. Photographic processes are used to form patterns of various planar structures or to form patterns in specific regions.

사진공정에서 포토 마스크에 디자인된 패턴이 반도체 기판 상에 정확하게 전사되는 것이 중요하다. 이를 위해 요구되는 공정요소들 가운데 중요한 것 중 하나가 초점심도이다. 사진공정에서 노광면에 단차를 갖는 경우, 포토마스크로부터 상대적으로 거리가 먼 낮은 영역과 상대적으로 거리가 가까운 높은 영역에 원하는 패 턴이 형성되도록 초점심도의 마진을 갖는 것이 중요하다. 그러나, 단차가 초점심도 마진보다 큰 경우, 동일한 크기의 오프닝이 포토마스크로부터 전사되더라도 낮은 영역은 높은 영역에 비해 노광면적이 축소되는 경향을 보인다.In the photolithography process, it is important that the pattern designed for the photomask is accurately transferred onto the semiconductor substrate. One of the important process elements required for this is the depth of focus. In the photolithography process, it is important to have a depth of focus so that a desired pattern is formed in a low region relatively far from the photomask and a high region relatively far from the photomask. However, when the step is larger than the depth of focus margin, even if an opening of the same size is transferred from the photomask, the lower area tends to have a smaller exposure area than the high area.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 패턴 형성방법을 설명하기 위한 도면이다.1A and 1B are views for explaining a pattern forming method according to the prior art.

도 1a을 참조하면, 포토마스크(10)의 제 1 영역에 제 1 오프닝(OP1)를 형성하고, 제 2 영역에 제 2 오프닝(OP2)를 형성한다. 예를 들어 제 1 오프닝(OP1)과 제 2 오프닝(OP2)는 동일한 폭(L1)으로 형성할 수 있다. 제 1 오프닝(OP1) 및 제 2 오프닝(OP2)를 갖는 포토마스크(10)을 이용하여 도 1b에 도시된 것과 같이 노광공정을 실시할 수 있다.Referring to FIG. 1A, a first opening OP1 is formed in a first area of the photomask 10, and a second opening OP2 is formed in a second area. For example, the first opening OP1 and the second opening OP2 may have the same width L1. An exposure process may be performed as shown in FIG. 1B using the photomask 10 having the first opening OP1 and the second opening OP2.

도 1b를 참조하면, 단차를 갖는 반도체 기판(50)을 준비하고, 포토마스크(10)을 이용하여 반도체 기판(50)을 노광한다. 반도체 기판(50)에는 제 1 활성영역(52a) 및 제 2 활성영역(52b)이 정의될 수 있고, 제 2 활성영역(52b) 상에 두꺼운 패턴(54)이 형성되어 기판 표면에 단차가 형성된다. 기판의 전면에 마스크 절연막(56)이 형성되고, 마스크 절연막 상에 포토레지스트막(58)이 형성되어 있을 수 있다.Referring to FIG. 1B, a semiconductor substrate 50 having a step is prepared, and the semiconductor substrate 50 is exposed using the photomask 10. The first active region 52a and the second active region 52b may be defined in the semiconductor substrate 50, and a thick pattern 54 is formed on the second active region 52b to form a step on the surface of the substrate. do. The mask insulating layer 56 may be formed on the entire surface of the substrate, and the photoresist layer 58 may be formed on the mask insulating layer.

도시된 것과 같이, 제 1 오프닝(OP1) 및 제 2 오프닝(OP2)를 통하여 포토레지스트막(58)이 노광될 때, 포토마스크(10)와 노광면의 거리차이로 인해 기판의 낮은 영역의 제 1 노광영역(58a) 폭(L3)은 기판의 높은 영역의 제 2 노광영역(58b) 폭(L4)에 비해 작아진다. 다시 말해서, 단차를 고려하지 않고 동일한 크기의 패턴 을 기판에 전사하기 위하여 포토마스크에 동일한 크기의 노광 영역을 형성하였으나, 노광면의 단차로 인해 포토마스크로부터 노광면의 거리가 먼 영역의 노광면적이 거리가 가까운 영역의 노광면적보다 작아지는 문제를 야기한다.As shown, when the photoresist film 58 is exposed through the first opening OP1 and the second opening OP2, the lower region of the substrate may be removed due to the difference in distance between the photomask 10 and the exposure surface. The width L3 of the first exposure area 58a is smaller than the width L4 of the second exposure area 58b of the high area of the substrate. In other words, an exposure area of the same size is formed in the photomask in order to transfer the same size pattern to the substrate without considering the step difference, but the exposure area of the area where the exposure surface is far from the photomask due to the step of the exposure surface is This causes a problem that the distance is smaller than the exposure area of the near area.

본 발명의 기술적 과제는 노광면의 단차를 반영하여 노광면의 단차와 관계없이 원하는 크기의 노광 영역을 형성할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a pattern forming method capable of forming an exposure area of a desired size regardless of the step of the exposure surface by reflecting the step of the exposure surface.

본 발명의 기술적 과제는 노광면의 단차와 관계없이 동일한 크기의 노광 패턴을 형성할 수 있는 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a pattern formation method capable of forming an exposure pattern of the same size irrespective of the step of the exposure surface.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명은 제 1 오프닝 및 제 2 오프닝을 갖는 포토 마스크를 제작하는 단계와, 반도체 기판 상에 단차를 형성하는 단계와 포토마스크를 반도체 기판에 전사는 단계를 포함한다. 제 1 오프닝은 낮은 영역에 전사하여 제 1 패턴을 형성하고, 제 2 오프닝은 높은 영역에 전사하여 제 2 패턴을 형성한다. 본 발명은 제 1 패턴에 대비 제 1 오프닝의 크기가 제 2 패턴 대비 제 2 오프닝의 크기보다 큰 것이 특징이다.In order to achieve the above technical problem, the present invention includes manufacturing a photo mask having a first opening and a second opening, forming a step on the semiconductor substrate, and transferring the photomask to the semiconductor substrate. The first opening transfers to a low region to form a first pattern, and the second opening transfers to a high region to form a second pattern. The present invention is characterized in that the size of the first opening compared to the first pattern is larger than the size of the second opening compared to the second pattern.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예를 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

(구현예)(Example)

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 구현예를 설명하기 위한 도면들이다.2A to 2D are diagrams for describing an embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 예를 들어 반도체 기판에 단차와 관계없이 동일한 크기의 노광 패턴을 형성하기 위하여 포토 마스크(10)에 제 1 오프닝(OP1) 및 제 2 오프 닝(OP2)를 형성할 수 있다. 이 때, 포토마스크와 노광면의 거리가 먼 기판의 낮은 영역에 전사되는 제 1 오프닝(OP1)의 크기는 종래의 폭(L1)보다 소정비율로 확대된 폭(L5)로 형성한다.Referring to FIG. 2A, for example, a first opening OP1 and a second opening OP2 may be formed in the photomask 10 to form an exposure pattern having the same size regardless of a step in a semiconductor substrate. . At this time, the size of the first opening OP1 to be transferred to the low region of the substrate where the distance between the photomask and the exposure surface is far is formed to have a width L5 enlarged at a predetermined ratio than the conventional width L1.

도 2b를 참조하면, 제 1 오프닝(OP1) 및 제 2 오프닝(OP2)를 갖는 포토마스크(10)을 사용하여 단차를 갖는 반도체 기판을 노광한다. 단차를 갖는 반도체 기판은 예컨대, 살리사이드 비형성 영역(Nsal:Non-salicide region)을 정의하여 저항이 높은 저항 패턴 및 저항 영역을 형성하기 위한 기판일 수 있다. 이 경우, 반도체 기판(50)에 복수개의 활성영역(52a, 52b)을 정의하고, 제 1 활성영역(52a)에는 패턴을 형성하지 않고, 제 2 활성영역(52b)에 도전막 패턴(54)을 형성할 수 있다. 도전막 패턴(54)은 폴리실리콘막으로 형성될 수 있으며, 이후 패터닝되어 저항 패턴이 될 수 있다. 또한, 제 1 활성영역(52a)은 이후 저항 영역이 될 수 있다. 저항 패턴 및 저항 영역은 트랜지스터의 게이트 전극 형성 과정에서 함께 형성될 수 있다. 따라서, 트랜지스터의 게이트 저항 및 소오스/드레인 확산 저항을 낮추기 위한 살리사이드화 공정에서, 저항 영역 및 저항 패턴의 저항값을 높이기 위해서 저항 영역이 되는 제 1 활성영역(52a)의 일부와 저항 패턴이 되는 도전막 패턴(54)의 일부는 실리사이드화되지 않는 것이 바람직하다. 또한, 특정회로를 구성하는 단위 소자들은 실리사이드를 포함하지 않을 수도 있다. 이를 위하여, 제 1 활성영역(52a) 및 도전막 패턴(54)를 덮는 마스크 절연막(56)을 형성하고, 마스크 절연막(56) 상에 포토레지스트막(58)을 형성하여 사진 공정을 실시한다. 미리 제작된 포토마스크(10)를 사용하여 포토레지스트막(58)을 노광하여, 제 1 오프닝(OP1)을 제 1 활성 영역(52a) 상부의 낮은 노광영역에 전사하고, 제 2 오프닝(OP2)을 도전막 패턴(54) 상부의 높은 노광 영역에 전사한다. 이 때, 제 1 활성영역(52a)과 도전막 패턴(54)의 높이 차로 인해, 포토레지스트막(58)은 단차를 가질 수 있다. 따라서, 포토레지스트막(58)의 노광면은 단차에 따라 포토마스크(10)로 부터의 거리가 달라질 수 있다. 그러나, 본 발명의 포토마스크(10)는 노광면의 단차를 미리 고려하여 제 1 오프닝(OP1)의 폭을 기존 대비 소정 비율로 확대된 폭(L5)으로 형성하였기 때문에, 노광면적의 축소가 보상될 수 있다.Referring to FIG. 2B, the semiconductor substrate having the step difference is exposed using the photomask 10 having the first opening OP1 and the second opening OP2. The semiconductor substrate having a step may be, for example, a substrate for defining a salicide non-salicide region (Nsal) to form a high resistance pattern and a resistance region. In this case, the plurality of active regions 52a and 52b are defined in the semiconductor substrate 50, and the conductive layer pattern 54 is formed in the second active region 52b without forming a pattern in the first active region 52a. Can be formed. The conductive layer pattern 54 may be formed of a polysilicon layer, and then patterned to become a resistance pattern. In addition, the first active region 52a may be a resistance region. The resistance pattern and the resistance region may be formed together in the process of forming the gate electrode of the transistor. Therefore, in the salicide process for lowering the gate resistance and the source / drain diffusion resistance of the transistor, the resistance pattern and a part of the first active region 52a serving as the resistance region are increased in order to increase the resistance value of the resistance region and the resistance pattern. It is preferable that a part of the conductive film pattern 54 is not silicided. In addition, the unit elements constituting the specific circuit may not include silicide. To this end, a mask insulating film 56 covering the first active region 52a and the conductive film pattern 54 is formed, and a photoresist film 58 is formed on the mask insulating film 56 to perform a photo process. The photoresist film 58 is exposed using the prefabricated photomask 10 to transfer the first opening OP1 to the lower exposure area above the first active area 52a, and the second opening OP2. Is transferred to the high exposure area above the conductive film pattern 54. At this time, the photoresist film 58 may have a step due to the height difference between the first active region 52a and the conductive film pattern 54. Therefore, the distance from the photomask 10 may vary depending on the step of the exposure surface of the photoresist film 58. However, since the photomask 10 of the present invention has formed the width L5 of the first opening OP1 enlarged at a predetermined ratio in consideration of the step difference of the exposure surface in advance, the reduction of the exposure area is compensated. Can be.

예컨대, 낮은 영역의 포토레지스트막의 제 1 노광 영역(58a)과 높은 영역의 포토레지스트막의 제 2 노광 영역(58b)을 동일한 크기로 형성하기 위해서 제 1 오프닝(OP1)의 폭(L5)은 제 2 오프닝(OP2)의 폭(L1)에 비해 크게 형성한다. 다시 말해서, 낮은 노광 영역의 폭(L4) 대비 제 1 오프닝의 폭(L5)은 높은 노광 영역의 폭(L4) 대비 제 2 오프닝의 폭(L1)보다 크게 형성한다. 이 때, 상기 기판에 전사된 패턴의 크기 대비 상기 포토 마스크에 형성된 오프닝의 크기는 포토 마스크와 기판의 노광면 사이의 거리에 정비례할 수 있다.For example, in order to form the first exposure area 58a of the low-resistance photoresist film and the second exposure area 58b of the high-resistance photoresist film with the same size, the width L5 of the first opening OP1 is equal to the second. It is made larger than the width L1 of the opening OP2. In other words, the width L5 of the first opening relative to the width L4 of the low exposure area is larger than the width L1 of the second opening compared to the width L4 of the high exposure area. At this time, the size of the opening formed in the photo mask with respect to the size of the pattern transferred to the substrate may be directly proportional to the distance between the photo mask and the exposure surface of the substrate.

도 2c를 참조하면, 포토마스크(10)의 패턴이 전사된 포토레지스트막을 마스크로 사용하여 마스크 절연막(56)을 패터닝하여 제 1 패턴(56a) 및 제 2 패턴(56b)을 형성한다. 제 1 패턴(56a)와 제 2 패턴(56b)는 실리사이드화 방지막으로 사용될 수 있다. 따라서, 상기 제 1 패턴(56a) 및 제 2 패턴(56b)을 실리사이드화 방지막으로 사용하여 상기 제 1 활성영역(52a) 및 상기 도전막 패턴(54)을 실리사이드화하여 상기 제 1 패턴(56a) 및 상기 제 2 패턴(56b)를 제외한 부분에 살리사이드막 을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 2C, the mask insulating layer 56 is patterned using a photoresist film on which the pattern of the photomask 10 is transferred as a mask to form a first pattern 56a and a second pattern 56b. The first pattern 56a and the second pattern 56b may be used as silicide prevention films. Therefore, the first active region 52a and the conductive layer pattern 54 are silicided using the first pattern 56a and the second pattern 56b as silicide prevention layers, and thus, the first pattern 56a is formed. And a salicide layer may be formed on portions other than the second pattern 56b.

본 발명의 구현예는 실리사이드막을 포함하지 않는 저항 영역 및 저항 패턴을 형성하는 방법을 기술하였으나, 본 발명은 노광면이 단차를 가지고, 노광면의 단차가 초점심도 마진보다 커 노광면적이 축소되는 경우에 적용될 수 있다. 또한, 살리사이드 비형성 영역은 저항 패턴에 국한되지 않고, 필요에 따라 살리사이드층이 형성되지 않아야 하는 소자 영역을 실리사이드화되지 않도록 스크리되는 영역으로 확장될 수 있다.Embodiments of the present invention have described a method of forming a resistive region and a resist pattern that do not include a silicide film. However, the present invention provides a method in which an exposure surface has a step and when the exposure surface is reduced because the step of the exposure surface is larger than the focal depth margin. Can be applied to In addition, the salicide non-forming region is not limited to the resistance pattern, and may be extended to a region to be screened so as not to suicide the device region where the salicide layer should not be formed, if necessary.

본 발명에 따르면 노광면의 단차를 고려하여 포토마스크의 패턴 크기를 미리 보정함으로써, 노광면과 포토마스크의 거리차로 인한 노광영역의 면적 오차를 막을 수 있다.According to the present invention, by correcting the pattern size of the photomask in advance in consideration of the step difference of the exposure surface, it is possible to prevent the area error of the exposure area due to the distance difference between the exposure surface and the photomask.

또한, 초점심도의 마진을 넘어서 노광면적이 요구되는 것보다 작아질 것이 예상되는 부분에서는 이를 전사하기 위한 포토마스크의 노광 영역 폭을 크게 형성함으로써, 노광면의 단차에 관계없이 동일한 크기의 패턴을 얻을 수 있다.In addition, in the part where the exposure area is expected to be smaller than the required depth beyond the margin of the focal depth, the width of the exposure area of the photomask for transferring it is formed to be large, thereby obtaining a pattern having the same size regardless of the step of the exposure surface. Can be.

Claims

Fabricating a photo mask having a first opening and a second opening;

Forming a step on the semiconductor substrate; And

Transferring the photomask to the semiconductor substrate, wherein the first opening is transferred to a low region to form a first pattern, and the second opening is to transfer to a high region to form a second pattern,

The size of the first opening compared to the first pattern is a pattern forming method, characterized in that larger than the size of the second opening compared to the second pattern.

In claim 1,

Forming a step in the semiconductor substrate,

Defining a first active region and a second active region in the semiconductor substrate;

Forming a conductive film pattern on the second active region; And

And forming a mask insulating film covering the first active region and the conductive film pattern.

In claim 2,

The conductive film pattern is a pattern forming method, characterized in that the polysilicon pattern.

In claim 2,

Forming the first pattern and the second pattern,

Forming a photoresist film on the mask insulating film;

Exposing the photoresist film using the photomask to form a photoresist pattern; And

And etching the mask insulating film using the photoresist pattern as an etching mask to form a first pattern and a second pattern.

In claim 4,

Silicifying the first active region and the conductive layer pattern by using the first pattern and the second pattern as a silicide prevention layer.

In claim 1,

And the size of the opening formed in the photomask relative to the size of the pattern transferred to the substrate is directly proportional to the distance between the photomask and the exposure surface of the substrate.