KR20060134330A - Forming method of fine pattern using double exposure process - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 내지 도 1g는 종래의 이중 노광 공정을 이용한 패턴 형성방법을 나타낸 공정 단면도이다.1A to 1G are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern using a conventional double exposure process.
도 2는 종래의 이중 노광 공정을 이용한 패턴 형성방법에서 나타날 수 있는 문제점을 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a problem that may appear in the pattern forming method using a conventional double exposure process.
도 3a 내지 도 3j는 본 발명의 이중 노광 공정을 이용한 패턴 형성방법을 나타낸 공정 단면도이다.3A to 3J are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern using the double exposure process of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10, 110: 피식각층 12: 제1 피식각층 패턴10, 110: etched layer 12: first etched layer pattern
14: 제2 피식각층 패턴 20, 120: 제1 포토레지스트 패턴14: second
30, 130: 제2 포토레지스트층 32, 132: 제2 포토레지스트 패턴30 and 130: second
116: 피식각층 패턴 150: 비정질 탄소 하드 마스크층116: etching layer pattern 150: amorphous carbon hard mask layer
152: 비정질 탄소 하드 마스크 패턴152: amorphous carbon hard mask pattern
160: SiON 하드 마스크층 162: 제1 SiON 하드 마스크 패턴160: SiON hard mask layer 162: first SiON hard mask pattern
164: 제2 SiON 하드 마스크 패턴164: second SiON hard mask pattern
본 발명은 이중 노광 공정을 이용한 미세 패턴 형성방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SiON층/비정질 탄소층을 식각 마스크로 이용하여, 식각 선택비가 높은 SiON의 특성상 SiON 층을 매우 얇게 형성하여 식각 공정을 진행함으로써, 1차 패터닝 과정에서 형성된 패턴의 두께가 매우 얇아서 2차 패터닝을 불량 없이 진행할 수 있는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a fine pattern using a double exposure process, and more particularly, by using a SiON layer / amorphous carbon layer as an etching mask, the SiON layer is formed very thin due to the characteristic of SiON having a high etching selectivity. By proceeding, the thickness of the pattern formed in the first patterning process is very thin and relates to a method that can proceed secondary patterning without defects.
이하, 종래의 이중 노광 공정을 이용한 패턴 형성방법에 대하여 도 1a 내지 도 1g를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a pattern forming method using a conventional double exposure process will be described with reference to FIGS. 1A to 1G.
도 1a 내지 도 1g의 과정은 예를 들어 50nm의 패턴을 형성하기 위하여 100nm 노광 마스크를 두 번 사용하는 이중 노광 공정을 도시하고 있다.The process of FIGS. 1A-1G illustrates a double exposure process using, for example, a 100 nm exposure mask twice to form a 50 nm pattern.
우선, 피식각층 (10) 상부에 포토레지스트 층을 도포한 다음 소정의 리소그라피 공정을 수행하여 제1 포토레지스트 패턴 (20)을 형성하고 (도 1a 참조), 형성된 제1 포토레지스트 패턴 (20)을 식각 마스크로 이용하여 제1 피식각층 패턴 (12)을 형성한다 (도 1b 참조).First, a photoresist layer is applied on the
다음, 제1 포토레지스트 패턴 (20)을 제거하고 (도 1c 참조), 제1 피식각층 패턴 (12) 전면에 제2 포토레지스트층 (30)을 도포한다 (도 1d 참조).Next, the
여기에 소정의 리소그라피 공정을 수행하여 제2 포토레지스트 패턴 (32)을 형성 (도 1e 참조)하고, 형성된 제2 포토레지스트 패턴 (32)을 식각 마스크로 이용하여 제1 피식각층 패턴 (12)을 식각하여 상기 제1 피식각층 패턴 (12)보다 작은 선폭을 갖는 제2 피식각층 패턴 (14)을 형성한 다음 (도 1f 참조), 제2 포토레지스트 패턴 (32)을 제거한다 (도 1g 참조).The second
이상의 도 1a 내지 도 1g의 과정은 이중 노광 공정이 이상적으로 진행된 경우를 나타낸 것이고, 실제로는 도 1d에 도시된 공정에서 제1 피식각층 패턴 (12) 전면에 도포되는 제2 포토레지스트 (30)의 두께가 제1 피식각층 패턴 (12)의 토폴로지 (topology)에 비하여 얇은 경우 포토레지스트 도포 공정에서 평탄화가 이루어지지 않아 (도 2 참조) 도 1e에 나타낸 공정에서 포토레지스트 마스크 패턴 불량이 발생하게 된다.1A to 1G show a case where the double exposure process is ideally performed, and in fact, the process of the
이에, 본 발명의 목적은 상기와 같은 마스크 패턴 불량이 발생하지 않는 이중 노광 공정을 이용한 미세 패턴 형성방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a fine pattern forming method using a double exposure process in which the mask pattern defect as described above does not occur.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 SiON층/비정질 탄소층을 하드 마스크로 이용하는 이중 노광에 의한 미세 패턴 형성방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for forming a fine pattern by double exposure using a SiON layer / amorphous carbon layer as a hard mask.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 이중 노광 공정을 이용한 미세 패턴 형성방법에 있어서, SiON층/비정질 탄소층을 식각 마스크로 사용하는 것에 그 특징이 있다.The present invention is characterized in that the SiON layer / amorphous carbon layer is used as an etching mask in the method of forming a fine pattern using a double exposure process.
구체적으로, 본 발명의 방법은 하기와 같은 단계를 포함한다:Specifically, the method of the present invention comprises the following steps:
피식각층 상부에 비정질 탄소층과 SiON 층을 순차적으로 형성하는 단계;Sequentially forming an amorphous carbon layer and a SiON layer on the etched layer;
상기 SiON 층 상부에 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a first photoresist pattern on the SiON layer;
상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 SiON 층을 식각하여 제1 SiON 패턴을 형성하는 단계;Etching the SiON layer using the first photoresist pattern as an etching mask to form a first SiON pattern;
상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;Removing the first photoresist pattern;
상기 SiON 패턴 전면에 제2 포토레지스트 층을 형성하는 단계;Forming a second photoresist layer on the entire surface of the SiON pattern;
제2 포토레지스트 층에 리소그라피 공정을 수행하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Performing a lithography process on the second photoresist layer to form a second photoresist pattern;
상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 제2 SiON 패턴을 형성하는 단계;Forming a second SiON pattern using the second photoresist pattern as an etching mask;
상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;Removing the second photoresist pattern;
상기 제2 SiON 패턴을 식각 마스크로 하여 상기 비정질 탄소층을 식각하여 비정질 탄소층 패턴을 형성하는 단계; 및Etching the amorphous carbon layer by using the second SiON pattern as an etching mask to form an amorphous carbon layer pattern; And
상기 비정질 탄소층 패턴을 식각 마스크로 하여 피식각층 패턴을 형성하는 단계.Forming an etched layer pattern using the amorphous carbon layer pattern as an etch mask.
이때 상기 비정질 탄소층은 500~3000Å의 두께로 형성되는 것이 바람직하고, SiON 층은 50~400Å의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.At this time, the amorphous carbon layer is preferably formed to a thickness of 500 ~ 3000 500, the SiON layer is preferably formed to a thickness of 50 ~ 400Å.
한편, 상기 제1 포토레지스트 패턴 제거 및 제2 포토레지스트 패턴 제거 공정은 비정질 탄소층에 대하여 선택적으로 수행되어, 비정질 탄소층은 그대로 유지되고 포토레지스트 패턴만 제거된다.Meanwhile, the first photoresist pattern removal process and the second photoresist pattern removal process may be selectively performed on the amorphous carbon layer, so that the amorphous carbon layer is maintained as it is and only the photoresist pattern is removed.
또한, 상기 제1 포토레지스트 패턴 제거 및 제2 포토레지스트 패턴 제거 공정은 습식 공정으로서, 포토레지스트 내의 중합체를 용해시킬 수 있는 화학물질을 포함하는 용액 이용하여 수행된다.In addition, the first photoresist pattern removal process and the second photoresist pattern removal process may be performed as a wet process using a solution containing a chemical capable of dissolving a polymer in the photoresist.
이하, 본 발명의 이중 노광 공정을 이용한 패턴 형성방법에 대하여 도 3a 내지 도 3j를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a pattern forming method using the double exposure process of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A to 3J.
우선, 피식각층 (110) 상부에 비정질 탄소 하드 마스크 층 (150), SiON 하드 마스크층 (160) 및 포토레지스트 층을 순차적으로 도포한 다음 소정의 리소그라피 공정을 수행하여 제1 포토레지스트 패턴 (120)을 형성하고 (도 3a 참조), 형성된 제1 포토레지스트 패턴 (120)을 식각 마스크로 이용하여 얇은 두께의 SiON 하드 마스크층 (160)을 식각하여 제1 SiON 하드 마스크 패턴 (162)을 형성한다 (도 3b 참조).First, an amorphous carbon
다음, 제1 포토레지스트 패턴 (120)을 제거하고 (도 3c 참조), 제1 SiON 하드 마스크 패턴 (162) 전면에 제2 포토레지스트층 (130)을 도포한다 (도 3d 참조).Next, the
이때 1차 패터닝에서 형성된 제1 SiON 하드 마스크 패턴 (162)의 두께가 매우 얇으므로 제2 포토레지스트층 (130)을 전면 도포할 때 평탄하게 도포되므로 상기 도 2와 같은 문제가 발생하지 않는다.In this case, since the thickness of the first SiON
다음, 리소그라피 공정을 수행하여 제2 포토레지스트 패턴 (132)을 형성 (도 1e 참조)하고, 형성된 제2 포토레지스트 패턴 (132)을 식각 마스크로 이용하여 제1 SiON 하드 마스크 패턴 (162)을 식각하여 제2 SiON 하드 마스크 패턴 (164)을 형성한다 (도 3f 참조).Next, a second
다음, 제2 포토레지스트 패턴 (132)을 제거하고 (도 3g 참조), 제2 SiON 하드 마스크 패턴 (164)을 식각 마스크로 이용하여 비정질 탄소 하드 마스크 층 (150)을 식각하여 비정질 탄소 하드 마스크 패턴 (152)을 형성한다 (도 3h 참조).Next, the
다음, 제2 SiON 하드 마스크 패턴 (164)을 제거하고, 비정질 탄소 하드 마스크 패턴 (152)을 식각 마스크로 이용하여 피식각층 (110)을 식각하여 피식각층 패턴 (116)을 형성한 다음 (도 3i 참조), 비정질 탄소 하드 마스크 패턴 (152)을 제거한다 (도 3j 참조).Next, the second SiON
일반적인 반도체 공정에서 라인 (line) 또는 바 (bar) 패턴을 형성할 때 비정질 탄소 하드 마스크층 (150)의 두께는 500~3000Å 정도로 형성하는데, SiON 하드 마스크층 (160)은 식각 선택비가 높기 때문에 50~400Å의 얇은 두께로 형성되어도 비정질 탄소층의 식각이 가능하다. 즉, 50~400Å의 얇은 두께의 SiON에 형성된 토폴로지는 후속 리소그라피 공정에 미치는 영향이 매우 적으므로 2차 패터닝을 불량 없이 수행할 수 있다.When forming a line or bar pattern in a general semiconductor process, the thickness of the amorphous carbon
본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 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.Preferred embodiments of the present invention are for the purpose of illustration, and those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, and such modifications may be made by the following claims. Should be seen as belonging to.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 이중 노광 공정으로 미세 패턴을 형성할 때 SiON층/비정질 탄소층을 식각 마스크로 이용한다. 따라서, 식각 선택비가 높은 SiON의 특성상 SiON 층을 매우 얇게 형성하여 식각 공정을 진행함으로써 1차 패터닝 과정에서 형성된 패턴의 두께가 매우 얇아서 2차 패터닝을 불량 없이 진 행할 수 있다.As described above, in the present invention, the SiON layer / amorphous carbon layer is used as an etching mask when forming a fine pattern in a double exposure process. Therefore, by forming the SiON layer very thin due to the characteristics of SiON having a high etching selectivity, the pattern formed in the first patterning process is very thin, and thus the secondary patterning can be performed without defect.
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