KR100826765B1 - Manufacturing method of reticle with enhanced resolving power in isolated pattern and reticle structure thereby - Google Patents

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Abstract

A reticle manufacturing method and a reticle structure are provided to obtain the enhanced resolution power of an isolated pattern without using a high-grade mask, by patterning an isolated space region with a layer having low transmittance of 10 to 20% for a light. A reticle manufacturing method for enhancing resolving power in patterning an isolated space comprises the steps of: forming a low transmittance layer and a light shielding layer(30) on a quartz substrate(10), wherein the low transmittance layer comprises the first low transmittance layer(21) with a large pattern and the second low transmittance layer(22) with a narrow pattern; patterning the light shielding layer; patterning the low transmittance layer; and selectively removing the light shielding layer from an isolated space region.

Description

고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법 및 레티클 구조{Manufacturing method of reticle with enhanced resolving power in isolated pattern and reticle structure thereby}Manufacturing method of reticle with enhanced resolving power in isolated pattern and reticle structure thereby

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일실시예에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도,1a to 1d is a cross-sectional view for each process for explaining a method for manufacturing a resolution improving reticle of an isolated pattern according to an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 구조를 보여주는 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing a resolution enhancement reticle structure of the isolation pattern according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 석영 기판 20 : 저투과율층10: quartz substrate 20: low transmittance layer

21 : 제1 저투과율층 22 : 제2 저투과율층21: first low transmittance layer 22: second low transmittance layer

30 : 차광층30: light shielding layer

본 발명은 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법 및 레티클 구조에 관 한 것으로, 더욱 상세하게는 고립된 공간을 패터닝하는데 있어서 해상력을 향상시킬 수 있는 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법 및 레티클 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a resolving method and a reticle structure for resolving an isolated pattern, and more particularly, to a resolving method and a reticle structure for an isolated pattern capable of improving resolving power in patterning an isolated space. .

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정 중 포토리소그래피(photolithography) 공정은 레티클(reticle)에 형성된 소정의 패턴을 반도체 기판 상에 형성하는 여러 가지 노광장치를 사용하고 있다.In general, a photolithography process of manufacturing a semiconductor device uses various exposure apparatuses for forming a predetermined pattern formed on a reticle on a semiconductor substrate.

반도체소자의 고집적화에 따라 미세패턴을 축소투영 광학계를 통해 감광막이 도포된 기판 상의 다수의 샷(shot) 영역에 비교적 높은 쓰루풋(throughput)과 우수한 오버래이(overlay) 정밀도를 갖는 스텝·앤드·리피트(step & repeat) 방식의 스테퍼(Stepper) 또는 스텝·앤드·스캔(step & scan) 방식의 스캐너(Scanner)가 주로 사용되고 있다.The micro pattern is reduced according to the high integration of the semiconductor device through a reduction projection optical system, and the step and repeat having a relatively high throughput and excellent overlay accuracy in a plurality of shot regions on the photosensitive film-coated substrate Step & repeat type stepper or step & scan type scanner is mainly used.

이와 같은 축소투영 노광장치를 구성하는 투영 광학계의 해상력은, 레일리( Rayleigh) 식으로 잘 알려져 있는 바와 같이, R = k1 ×λ/NA 의 관계로 표현된다. 또한 투영 광학계의 초점심도(depth of focus, DOF)는, DOF = k2·λ/(NA)2의 관계로 표현된다. 여기서, R은 투영광학계의 해상력(resolving power), λ는 광원의 파장, NA(numerical aperture)는 투영광학계의 개구수, k1 ,또는 k2는 감광막의 해상력이나 그 외의 공정조건에 의해 결정되는 상수이다. The resolution of the projection optical system constituting such a reduced projection exposure apparatus is expressed by a relationship of R = k 1 x lambda / NA, as is well known by the Rayleigh equation. In addition, the depth of focus (DOF) of the projection optical system is expressed by the relation of DOF = k 2 λ / (NA) 2 . Where R is the resolving power of the projection optical system, λ is the wavelength of the light source, NA is the numerical aperture of the projection optical system, k 1 , or k 2 is determined by the resolution of the photosensitive film or other process conditions. Is a constant.

따라서 상기 레일리 식에서 보여지는 바와 같이 미세 패턴 구현을 위해서는, 짧은 파장을 사용하여 마스크에서 회절되는 회절각을 줄임으로써 렌즈로 1차광을 많이 투사할 수 있도록 만드는 방법이나, 1차광 정보를 많이 포함시킬 수 있도록 렌즈의 구경 즉 NA를 키우는 방법이 있다.Therefore, as shown in the Rayleigh equation, in order to realize a fine pattern, a method of making a large amount of primary light to be projected by the lens by reducing the diffraction angle diffracted by the mask using a short wavelength or including a lot of primary light information can be included. There is a way to increase the aperture of the lens, or NA.

현재 NA를 키우는 방법은 계속 연구되고 있지만, 렌즈의 크기를 크게 하는 것은 렌즈 자체의 수차(aberration) 등 다양한 이슈가 생길 수 있어 한계가 있는 실정이며, 설사 렌즈를 크게 만들 수 있는 경우도 패턴의 DOF 마진이 줄어들어 적절한 렌즈 크기가 필요하다. 따라서, 현재의 공정기술은 짧은 파장을 이용한 미세패턴 구현으로 기술이 개발되고 있는 중이다.Currently, the method of increasing the NA is continuously studied, but increasing the size of the lens is limited due to various issues such as aberration of the lens itself, and even if the diarrhea lens can be made larger, the pattern DOF Margins are reduced, so proper lens size is required. Therefore, the current process technology is being developed to implement a fine pattern using a short wavelength.

최근에 많이 사용되는 KrF를 이용한 패턴 구현은 100㎚의 기술개발까지 이어지고 있는 중이나 그 이하의 패턴 구현을 위해 즉 90㎚이하의 미세 패턴 구현은 분해능 확보가 어려워 한계를 드러내고 있는 상황이다.The pattern implementation using KrF, which is widely used in recent years, is leading to the development of technology of 100 nm, but for the implementation of the pattern below that, the implementation of the fine pattern of 90 nm or less is showing a limit due to difficulty in securing the resolution.

이러한 미세 패턴 중에서도 특히 고립되어 있는 공간 패턴(Isolated Space)은 다른 패턴에 비하여 공정 마진(process margin)이 부족하기 때문에 현상공정이 완료된 후 스컴(scum)이 발생하는 문제점이 있다.Among the fine patterns, the isolated space pattern has a problem in that a scum occurs after the development process is completed because the process margin is insufficient as compared to other patterns.

이를테면 고립된 공간 패턴이 많이 존재하는 이온주입 공정을 위한 포토리소그래피 공정에는 OPC(optical proximity correction)를 적용하기에 부적절하기 때문에 더욱 그러하다. DUV(deep UV)가 아닌 MUV(medium UV)를 사용하는 공정에 마스크 단가를 높일 필요가 전혀 없기 때문이다. For example, the photolithography process for ion implantation processes in which many isolated spatial patterns exist is more so because it is inappropriate to apply optical proximity correction (OPC). This is because there is no need to increase the mask cost in a process using medium UV (MUV) rather than deep UV (DUV).

따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 고립된 공간을 패터닝하는데 있어서 해상력을 향상시킬 수 있는 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법 및 레티클 구조을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and a reticle structure for resolving a resolving power of an isolated pattern that can improve resolving power in patterning an isolated space.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법은 석영 기판 상에 저투과율층 및 차광층을 형성하는 제1 단계; 상기 차광층을 패터닝하는 제2 단계; 상기 저투과율층을 패터닝하는 제3 단계; 그리고 고립된 공간 영역의 차광층을 선택적으로 제거하는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The method of manufacturing a resolution improving reticle of the isolation pattern of the present invention for realizing the above object includes a first step of forming a low transmittance layer and a light shielding layer on a quartz substrate; A second step of patterning the light blocking layer; A third step of patterning the low transmittance layer; And a fourth step of selectively removing the light shielding layer in the isolated spatial region.

본 발명의 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 구조는 석영 기판, 상기 기판 상에 형성된 넓은 패턴의 제1 저투과율층, 상기 기판 상에 형성된 좁은 패턴의 제2 저투과율층, 및 상기 제2 저투과율층의 상부에 형성된 차광층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The resolution-enhancing reticle structure of the isolation pattern of the present invention is a quartz substrate, a wide pattern of the first low transmittance layer formed on the substrate, a narrow pattern of the second low transmittance layer formed on the substrate, and the second low transmittance layer Characterized by including a light shielding layer formed on the upper.

또한, 상기 제1 저투과율층은 투과율이 10 ~ 20% 인 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다. In addition, the first low transmittance layer is characterized in that made of a material having a transmittance of 10 to 20%.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일실시예에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법을 설명하기 위한 공정별 단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views of processes for describing a method of manufacturing a resolution enhancing reticle of an isolated pattern according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법은 제1 단계 내지 제4 단계를 포함하여 이루어진 것이다.According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing a resolution enhancing reticle of an isolation pattern includes first to fourth steps.

첨부된 도 1a를 참조하면, 상기 제1 단계는 석영 기판(10) 상에 저투과율층(20) 및 차광층(30)을 형성하는 단계이다. 더욱 상세하게 설명하면, 석영(quartz)으로 이루어진 기판 상에 저투과율층(20) 및 차광층(30)을 소정두께로 순차로 적층하여 형성하는 단계이다. 이때 상기 차광층(30)은 크롬(Cr)과 같이 빛이 투과할 수 없는 물질을 사용하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 1A, the first step is to form the low transmittance layer 20 and the light blocking layer 30 on the quartz substrate 10. In more detail, the low-transmittance layer 20 and the light shielding layer 30 are sequentially formed on a substrate made of quartz to form a predetermined thickness. In this case, the light blocking layer 30 may be formed of a material such as chromium (Cr) that cannot transmit light.

첨부된 도 1b를 참조하면, 상기 제2 단계는 상기 차광층(30)을 패터닝하는 단계이다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 차광층(30) 위에 통상적인 E-beam 리소그패피 공정을 수행하여 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성한 후, 상기 차광층(30)을 선택적으로 식각한다.Referring to FIG. 1B, the second step is patterning the light blocking layer 30. In more detail, after forming a photoresist pattern (not shown) by performing a conventional E-beam lithography process on the light blocking layer 30, the light blocking layer 30 is selectively etched.

첨부된 도 1c를 참조하면, 상기 제3 단계는 상기 저투과율층(20)을 패터닝하는 단계이다. 더욱 상세하게 설명하면, 패터닝된 상기 차광층(30)을 식각 마스크로 사용하여 상기 저투과율층(20)을 선택적으로 식각한다. Referring to FIG. 1C, the third step is patterning the low transmittance layer 20. In more detail, the low transmittance layer 20 is selectively etched using the patterned light blocking layer 30 as an etching mask.

첨부된 도 1d를 참조하면, 상기 제4 단계는 고립된 공간 영역의 차광층(30)을 선택적으로 제거하는 단계이다. 더욱 상세하게 설명하면, 고립된 라인이 형성되는 영역(isolated line region)에는 감광막 패턴(도시하지 않음)을 형성함과 아울러 고립된 공간이 형성되는 영역(isolated space region)에는 감광막 패턴(도시하지 않음)이 존재하지 않도록 E-beam 리소그패피 공정을 수행한 후, 고립된 공간이 형성되는 영역에 존재하는 상기 차광층(30)을 선택적으로 식각한다.Referring to FIG. 1D, the fourth step is to selectively remove the light blocking layer 30 in the isolated space region. In more detail, a photoresist pattern (not shown) is formed in an isolated line region, and a photoresist pattern (not shown) is formed in an isolated space region. After the E-beam lithography process is performed so that there is no), the light shielding layer 30 existing in the isolated space is selectively etched.

따라서 본 발명의 일실시예에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법에 의하여 형성되는 레티클에서, 고립된 라인이 형성되는 영역은 기존의 바이너리 마스크(binary mask)와 동일한 특성을 가지는 한편 고립된 공간이 형성되는 영역은 저투과율층으로 패터닝함으로써 고립된 공간 영역에 대한 해상력을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, in the reticle formed by the reticle manufacturing method of resolving the isolation pattern according to the embodiment of the present invention, the region in which the isolated line is formed has the same characteristics as the existing binary mask, while the isolated space is The formed region can be patterned with a low transmittance layer to improve the resolution for the isolated spatial region.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 구조를 보여주는 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a resolution enhancement reticle structure of the isolation pattern according to an embodiment of the present invention.

첨부된 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 구조는 석영 기판(10), 제1 저투과율층(21), 제2 저투과율층(22) 및 차광층(30)을 포함하여 이루어진 것이다.As shown in FIG. 2, the resolution enhancing reticle structure of the isolation pattern according to the exemplary embodiment of the present invention may include a quartz substrate 10, a first low transmittance layer 21, a second low transmittance layer 22, and light shielding. Layer 30.

상기 석영 기판은 빛에 대한 투과율이 우수한 석영(quartz) 재질로 이루어진 사각형 모양의 판(plate)이다.The quartz substrate is a rectangular plate made of a quartz material having excellent light transmittance.

상기 제1 저투과율층(21)은 빛에 대한 투과율이 낮은 물질로서 넓은 패턴을 이루고, 상기 제2 저투과율층(22)은 빛에 대한 투과율이 낮은 물질로서 좁은 패턴을 이룬다. 상기 제1 또는 제2 저투과율층(21)(22)은 소정 두께의 실리콘질화막을 사용할 수 있다.The first low transmittance layer 21 forms a wide pattern as a material having low light transmittance, and the second low transmittance layer 22 forms a narrow pattern as a material having low light transmittance. As the first or second low transmittance layers 21 and 22, a silicon nitride film having a predetermined thickness may be used.

상기 차광층(30)은 상기 제2 저투과율층의 상부에 형성된 것으로서 빛을 완전하게 차단할 수 있는 물질로 이루어진다. 즉 크롬(Cr)과 같이 빛이 투과할 수 없는 금속 물질을 사용하는 것이 바람직하다.The light blocking layer 30 is formed on the second low transmittance layer and is made of a material capable of completely blocking light. That is, it is preferable to use a metal material such as chromium (Cr) that light can not transmit.

본 발명의 다른 일실시예에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 구조에서, 상기 제1 저투과율층(21)은 빛에 대한 투과율(transmittance)이 10 ~ 20% 인 재질로 이루어진 것이 바람직하다.In the resolution enhancement reticle structure of the isolation pattern according to another embodiment of the present invention, the first low transmittance layer 21 is preferably made of a material having a transmittance of 10 to 20%.

따라서 본 발명의 다른 일실시예에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 구조에 의하면, 넓은 패턴은 투과율이 낮은 물질로 패터닝하여 상기 넓은 패턴의 사이를 이루는 고립된 공간에 대한 해상도(resolution)을 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, according to the resolution-enhancing reticle structure of the isolation pattern according to another embodiment of the present invention, the wide pattern may be patterned with a material having low transmittance to improve the resolution of the isolated space between the wide patterns. It is.

즉 종래의 바이너리 마스크에서는 고립된 공간(isolated space) 부분만 빛이 투과되었고, 한편 고립된 라인(isolated line) 부분은 넓게 오픈된 영역에만 빛이 투과되었다. 따라서 고립된 공간 부분에서 빛이 투과되는 양이 작아서 스컴(scum)이 남는 문제가 발생하게 되었다.That is, in the conventional binary mask, light is transmitted only to an isolated space part, while light is transmitted only to an open area of an isolated line part. Therefore, the amount of light transmission in the isolated space portion is small, causing the problem of scum.

그러나 본 발명의 다른 일실시예에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 구조에 의하면, 고립된 공간(isolated space) 부분의 넓은 패턴으로부터 약하게 투과된 빛이 좁은 패턴인 고립된 공간에 영향을 주어서 빛 에너지가 증가하게 되는 효과를 얻게 되는 것이다.However, according to the improved resolution reticle structure of the isolation pattern according to another embodiment of the present invention, light energy transmitted from the wide pattern of the isolated space portion to the narrow space of the light that is weakly transmitted is influenced by the light energy. The effect is to increase.

즉, 첨부된 도 2에 도시한 A부분을 통과한 빛뿐만 아니라 B부분을 통과한 약한 빛에 의하여 고립된 공간에 노광공정이 진행됨에 따라 스컴이 제거되어 고립된 공간에 대한 해상도(resolution)가 향상되는 것이다.That is, as the exposure process proceeds in the space isolated by the light passing through the portion A as well as the weak light passing through the portion B shown in FIG. To improve.

본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하 는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention may be practiced in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention. It is.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법 및 레티클 구조에 의하면 MUV(medium UV)를 사용하는 공정에서 OPC나 기타 높은 등급의 마스크를 사용하지 않고도 고립된 공간을 패터닝하는데 있어서 해상력을 향상시킬 수 있어 마스크 비용을 절감하는 효과가 있다.As described in detail above, according to the method of resolving the resolving power of the isolation pattern and the reticle structure according to the present invention, patterning the isolated space without using an OPC or other high grade mask in the process using medium UV (MUV) In this case, the resolution can be improved, thereby reducing the mask cost.

Claims (3)

석영 기판 상에 저투과율층 및 차광층을 형성하는 제1 단계; 상기 차광층을 패터닝하는 제2 단계; 상기 저투과율층을 패터닝하는 제3 단계; 그리고 고립된 공간 영역의 차광층을 선택적으로 제거하는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고립 패턴의 해상력 향상 레티클 제조 방법.Forming a low transmittance layer and a light shielding layer on the quartz substrate; A second step of patterning the light blocking layer; A third step of patterning the low transmittance layer; And a fourth step of selectively removing the light shielding layer in the isolated space region. 삭제delete 삭제delete
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