KR20060023338A - Lithography mask of semiconductor device and method using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법에 관한 것으로서, 이온 주입 마스크용 감광막 패턴의 쓰러짐 현상을 방지하고 워드 라인 사이에 잔류하는 감광막을 제거하기 위하여, 반도체 소자의 이온 주입 마스크용 감광막 패턴을 위상 반전 패턴 및 고립형 차광 패턴이 구비된 노광 마스크를 사용하여 형성하는 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure mask of a semiconductor device and an exposure method using the same, wherein the photosensitive film pattern for an ion implantation mask of a semiconductor device is used in order to prevent a fall of the photosensitive film pattern for an ion implantation mask and to remove the photoresist remaining between word lines. Is formed by using an exposure mask provided with a phase reversal pattern and an isolated light shielding pattern.
Description
도 1은 종래의 기술에 따른 반도체 소자의 노광 마스크를 이용하여 형성된 감광막 패턴을 나타낸 평면도1 is a plan view showing a photosensitive film pattern formed using an exposure mask of a semiconductor device according to the prior art
도 2는 종래의 기술에 따른 반도체 소자의 노광 마스크와 그를 이용한 노광 방법을 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing an exposure mask of a semiconductor device according to the related art and an exposure method using the same.
도 3은 종래의 기술에 따른 반도체 소자의 노광 마스크와 그를 이용한 노광 방법을 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view showing an exposure mask of a semiconductor device according to the related art and an exposure method using the same.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 소자의 노광 마스크를 도시한 평면도.4 is a plan view showing an exposure mask of a semiconductor device according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 반도체 소자의 노광 마스크가 반도체 기판에 정렬된 것을 도시한 평면도.5 is a plan view showing that the exposure mask of the semiconductor device according to the present invention is aligned with the semiconductor substrate.
도 6는 본 발명에 따른 반도체 소자의 노광 마스크와 그를 이용한 노광 방법을 도시한 단면도.6 is a cross-sectional view showing an exposure mask of the semiconductor device according to the present invention and an exposure method using the same.
도 7은 본 발명에 따른 반도체 소자의 이온 주입 마스크용 감광막 패턴을 형성한 후 O2 플라즈마 처리를 수행하는 방법을 도시한 단면도.7 is a cross-sectional view showing a method of performing an O 2 plasma treatment after forming a photoresist pattern for an ion implantation mask of a semiconductor device according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 > <Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
10, 100 : 반도체 기판 20, 120 : 이온 주입 마스크용 감광막 패턴10, 100:
30, 130 : 활성영역(Active ISO) 40, 140 : 워드 라인30, 130: Active ISO 40, 140: Word line
25 : 잔류된 감광막 35 : 쓰러진 감광막25: remaining photosensitive film 35: collapsed photosensitive film
50, 150 : 소자분리영역(FOX oxide) 60, 160 : 투명 기판50, 150: isolation region (FOX oxide) 60, 160: transparent substrate
65, 165 : 차광 패턴 170 : 위상 반전 패턴65 and 165: Light shielding pattern 170: Phase inversion pattern
본 발명은 반도체 소자의 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법에 관한 것으로서, 특히 이온 주입 마스크용 감광막 패턴을 형성하는 데 있어 감광막 패턴이 쓰러지거나, 워드 라인 사이에 감광막 찌거기가 잔류하는 현상을 방지하는 노광 마스크 및 이를 이용한 노광 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure mask of a semiconductor device and an exposure method using the same, and in particular, an exposure mask for preventing a photoresist pattern from falling or remaining of photoresist residue between word lines in forming a photoresist pattern for an ion implantation mask. And an exposure method using the same.
종래 기술에 따른 반도체 소자의 노광 마스크 및 이를 이용한 노광 방법에서는, 먼저 반도체 기판 상에 활성영역(Active ISO)을 형성하고 그 상부에 워드 라인을 형성한 다음 이들 워드 라인의 전기적 특성을 향상시키기 위하여 불순물 이온으로 임플란트 공정을 실시한다. 이때, 워드 라인 사이에 노출된 활성영역(Active ISO)에 B 이온 입자가 주입된다. 이는 반도체 소자의 문턱 전압(Vt : Threshold Voltage) 값을 높여주는 역할을 하여 반도체 소자의 특성을 향상시키는 공정이다. 그러나 워드 라인 사이의 간격이 0.1㎛ 내지 0.06㎛인 디자인 룰을 따르는 반도체 소자에서 워드 라인은 2000Å 이상의 높이로 형성되어야 하는데, 게이트 라인의 종 횡비가 증가하므로 게이트 사이의 감광막을 깨끗하게 노광 및 현상하여 제거하기가 어려워진다. 따라서, 게이트 사이의 감광막을 모두 반응시키기 위하여 과도 노광을 실시하게 되는데 이 경우 게이트 패턴 상단에 형성되는 감광막 패턴은 지나치게 노광 되어 감광막 패턴의 폭이 얇아지고 높이는 상대적으로 높아져서 옆으로 쓰러지는 현상이 발생하게 된다.In the exposure mask of the semiconductor device according to the related art and the exposure method using the same, first, an active region (Active ISO) is formed on a semiconductor substrate and a word line is formed thereon, and then impurities are formed to improve electrical characteristics of these word lines. The implant process is carried out with ions. At this time, B ion particles are injected into the active area exposed between the word lines. This is a process of increasing the threshold voltage (Vt: Threshold Voltage) value of the semiconductor device to improve the characteristics of the semiconductor device. However, in the semiconductor device that follows the design rule with the spacing between word lines of 0.1 μm to 0.06 μm, the word lines should be formed at a height of 2000 Å or more. As the aspect ratio of the gate lines increases, the photoresist film between the gates is cleanly exposed and developed to remove them. It becomes difficult to do Therefore, overexposure is performed in order to react all of the photoresist films between the gates. In this case, the photoresist pattern formed on top of the gate pattern is excessively exposed so that the width of the photoresist pattern becomes thinner and the height becomes relatively high, causing the side to fall down. .
도 1은 종래의 기술에 따른 반도체 소자의 노광 마스크를 이용하여 형성된 감광막 패턴을 나타낸 평면도이다.1 is a plan view illustrating a photosensitive film pattern formed using an exposure mask of a semiconductor device according to the related art.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(10) 상에 소정의 활성역역(30)이 형성되어 있고 그 상부에 워드 라인(40)이 구비되어 있다. 다음에는 워드 라인(40) 사이에 노출된 활성영역(30) 중 비트라인 콘택으로 예정된 영역에 임플란트가 되지 않도록 감광막 패턴(20)을 형성한다.Referring to FIG. 1, a predetermined
도 2는 종래의 기술에 따른 반도체 소자의 노광 마스크와 그를 이용한 노광 방법을 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an exposure mask of a semiconductor device according to the related art and an exposure method using the same.
도 2를 참조하면, 상기 도 1의 A-A'에 대한 단면도이다. 워드 라인(40)을 구비한 반도체 기판(10) 상부에 이온 주입용 감광막 패턴(20) 형성을 위한 노광 마스크가 위치해 있다. 노광 마스크에는 투명 기판(60)에 비트라인 콘택 영역을 포함하는 워드 라인 사이의 영역을 도포 하는 라인 타입의 차광 패턴(65)이 구비되어 있다. 이 노광 마스크에 의해 감광막 패턴(20)이 형성된다. 이때, 워드 라인(40)의 종횡비가 높아짐에 따라 워드 라인(40) 사이에 감광막이 잔류하는 현상이 발생한다. 따라서, 잔류된 감광막(25)에 의해서 반도체 기판(10)에 이온 주입이 제대로 수행되지 못하는 문제가 발생한다.2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1. An exposure mask is formed on the
도 3은 종래의 기술에 따른 반도체 소자의 노광 마스크와 그를 이용한 노광 방법을 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an exposure mask of a semiconductor device according to the related art and an exposure method using the same.
도 3을 참조하면, 상기 도 1의 A-A'에 대한 단면도이다. 또한, 도 2에서와 동일하게 노광 마스크가 위치해 있다. 이온 주입 마스크용 감광막 패턴(20)을 형성하고 이온을 주입을 실시한다. 이때, 워드 라인(40) 사이에 감광막이 잔류하는 문제를 방지하기 위하여 감광막 패턴(20) 형성 시 일반 노광 에너지 보다 20 내지 100% 더 많은 에너지를 추가하여 노광 하는 방법을 사용한다. 그러나, 이와 같은 방법은 지나친 에너지를 주입함으로써 워드 라인(40) 상부의 감광막 패턴에 영향을 미치게 된다. 감광막 패턴(20)의 폭이 30 내지 40nm 정도까지 얇게 형성되는 반면 높이는 상대적으로 높아지므로 쓰러지는 감광막(35)이 발생한다. 따라서, 이온 주입이 제대로 수행되지 않고 반도체 소자의 공정 결함(Process defect)으로 작용하게 되는 문제가 발생한다.3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1. Also, as in FIG. 2, an exposure mask is positioned. The
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 먼저 워드 라인의 종횡비가 높아짐에 따라 워드 라인 사이에 감광막 패턴이 잔류하는 현상을 방지하기 위하여 O2 플라즈마 처리를 하여 감광막을 제거하는 방법을 사용한다. 그러나, 이 경우 O2 플라즈마가 워드 라인 상부의 감광막 패턴에 영향을 주어 과도한 에너지를 주었을 때 감광막 패턴이 쓰러지게 되는 현상과 동일한 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이온 주입 마스크용 감광막 패턴을 형성하기 위한 노광 마스크를 위상 반전 패턴(4% ~ 10%의 투과율을 갖는 포토마스크 장치)과 차광 패턴(투과율 0%의 Cr 계열)에 의하여 구비되도록 하고, 이를 이용하여 감광막 패턴을 형성하도록 하는 반도체 소자의 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, first to use a method of removing the photoresist by O 2 plasma treatment in order to prevent the phenomenon that the photoresist pattern remaining between the word lines as the aspect ratio of the word line is increased. . However, in this case, when the O 2 plasma affects the photoresist pattern on the word line and exerts excessive energy, the same problem may occur as the photoresist pattern falls. Therefore, an exposure mask for forming a photoresist pattern for an ion implantation mask is provided by a phase reversal pattern (photomask device having a transmittance of 4% to 10%) and a light shielding pattern (Cr series having a transmittance of 0%). It is an object of the present invention to provide an exposure mask of a semiconductor element for forming a photosensitive film pattern using the same, and an exposure method using the same.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명에 따른 노광 마스크는 투명 기판 상에 비트라인 콘택 영역을 포함하는 워드 라인 사이의 영역을 적어도 도포 하는 라인 타입의 위상 반전 패턴; 및SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides an exposure mask comprising: a line type phase reversal pattern for applying at least a region between word lines including a bit line contact region on a transparent substrate; And
적어도 비트라인 콘택 영역을 도포 하는 사각형 고립형 차광 패턴Rectangular isolated shading pattern covering at least the bitline contact area
을 구비하는 것을 특징으로 한다.It characterized by having a.
또한, 본 발명에 따른 반도체 소자의 노광 방법은,Moreover, the exposure method of the semiconductor element which concerns on this invention,
활성 영역 및 워드 라인이 형성된 반도체 기판 상에 감광막을 형성하는 단계와,Forming a photoresist film on the semiconductor substrate on which the active region and the word line are formed;
투명 기판 상에 비트라인 콘택 영역을 포함하는 워드 라인 사이의 영역을 적어도 도포 하는 라인 타입의 위상 반전 패턴과 적어도 비트라인 콘택 영역을 도포 하는 사각형 고립형 차광 패턴을 구비하는 노광 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 하는 단계와,The photosensitive film using an exposure mask having a line-type phase reversal pattern for at least applying a region between word lines including a bit line contact region and a rectangular isolated light shielding pattern for applying at least a bit line contact region on a transparent substrate; Exposing the light,
상기 노광 된 감광막을 현상하여 감광막 패턴을 형성하는 단계 및Developing the exposed photoresist to form a photoresist pattern; and
상기 반도체 기판 상에 감광막 패턴을 마스크로 이온 주입을 실시하는 단계 를 포함하는 것을 특징으로 한다.And performing ion implantation on the semiconductor substrate using a photoresist pattern as a mask.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 소자의 노광 마스크 및 그를 이용한 노광 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an exposure mask of a semiconductor device and an exposure method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 반도체 소자의 노광 마스크를 도시한 평면도이다.4 is a plan view illustrating an exposure mask of a semiconductor device according to the present invention.
투명 기판(160) 상에 비트라인 콘택 영역을 포함하는 워드 라인 사이의 영역을 적어도 도포 하는 라인 타입의 위상 반전 패턴(170)이 구비되고, 적어도 비트라인 콘택 영역을 도포 하는 사각형 고립형 차광 패턴(165)을 구비한다.A line type
도 5는 본 발명에 따른 반도체 소자의 노광 마스크가 반도체 기판에 정렬된 것을 도시한 평면도이다.5 is a plan view showing that the exposure mask of the semiconductor device according to the present invention is aligned with the semiconductor substrate.
워드 라인(140) 및 활성영역(130)을 구비한 반도체 기판(100) 상부에 노광 마스크가 위치해 있다. 이때, 고립형 차광 패턴(165)은 워드 라인(140)과 50 ~ 150nm 폭만큼 오버랩 되는 것을 특징으로 하고, 라인 타입의 위상 반전 패턴(170)의 폭은 상기 차광 패턴(165)의 폭보다 0 ~ 100nm 만큼 더 큰 것을 특징으로 한다.An exposure mask is positioned on the
도 6는 본 발명에 따른 반도체 소자의 노광 마스크와 그를 이용한 노광 방법을 도시한 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating an exposure mask and an exposure method using the same according to the present invention.
상기 도 5의 A-A'에 대한 단면도로 투명 기판(160)에 위상 반전 패턴(170) 및 차광 패턴(165)이 구비된 노광 마스크 하부에 워드 라인(140)이 구비된 반도체 기판(100)이 위치해 있다.A cross-sectional view taken along line A-A 'of FIG. 5, wherein the
활성 영역(130) 및 워드 라인(140)이 형성된 반도체 기판(100) 상에 감광막을 형성하고, 투명 기판(160) 상에 비트라인 콘택 영역을 포함하는 워드 라인(140) 사이의 영역을 적어도 도포 하는 라인 타입의 위상 반전 패턴(170)과 적어도 비트라인 콘택 영역을 도포 하는 사각형 고립형 차광 패턴(165)을 구비하는 노광 마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 한 후 노광 된 감광막을 현상하여 감광막 패턴(120)을 형성한다. 다음에는, 반도체 기판(100) 상에 감광막 패턴(120)을 마스크로 이온 주입을 실시한다. 이때, 차광 패턴(165)이 전사된 영역의 감광막 패턴(120)과 위상 반전 패턴이 전사된 영역의 감광막 패턴(120)의 높이 차이가 2000 ~ 5000Å이 되도록 수행하는 것이 바람직하다.A photoresist is formed on the
도 7은 본 발명에 따른 반도체 소자의 이온 주입 마스크용 감광막 패턴(120)을 형성한 후 O2 플라즈마 처리를 수행하는 방법을 도시한 단면도이다.7 is a cross-sectional view illustrating a method of performing O 2 plasma treatment after forming the
노광 된 감광막을 현상하여 감광막 패턴(120)을 형성한 후에, 반도체 기판(100)을 10 ~ 20초간 O2 플라즈마 처리하여 스토리지 노드 콘택 영역을 포함하는 상기 워드 라인(140) 사이의 영역에 잔류하는 감광막을 완전히 제거할 수 있다.After the exposed photoresist is developed to form the
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 반도체 소자의 이온 주입 마스크용 감광막 패턴을 위상 반전 패턴 및 고립형 차광 패턴이 구비된 노광 마스크를 사용하여 형성함으로써, 감광막 패턴의 붕괴를 막을 수 있고 워드 라인 사이에 잔류하는 감광막을 제거할 수 있다. 따라서, 반도체 소자의 전기적 특성을 향상시켜 줄 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention forms the photosensitive film pattern for an ion implantation mask of a semiconductor device by using an exposure mask provided with a phase reversal pattern and an isolated light shielding pattern, thereby preventing the collapse of the photosensitive film pattern and between word lines. The remaining photosensitive film can be removed. Therefore, there is an effect that can improve the electrical characteristics of the semiconductor device.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라 면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, the preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and modifications are the following patents It should be regarded as belonging to the claims.
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KR101051174B1 (en) * | 2008-12-19 | 2011-07-21 | 주식회사 하이닉스반도체 | Exposure mask and method of forming semiconductor device using same |
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