KR0165465B1 - 단차를 갖는 구조물상에 균일한 콘택형성방법 - Google Patents

단차를 갖는 구조물상에 균일한 콘택형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단차를 갖는 구조물상에 균일한 콘택을 형성하는 방법에 관해 개시한다. 본 발명에 의한 균일한 콘택형성방법은 마스크를 이용하여 단차를 갖는 구조물에 균일한 콘택을 형성하는 방법에 있어서, 상기 마스크는 동일한 노광량에 서로 다른 CD를 형성하는 두 부분이 선택적으로 반복된 마스크로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 콘택을 형성하는데 있어서, 동일 노광량에 대해 부분적으로 각기 다른 CD를 형성하는 마스크를 사용함으로써, 단차를 갖는 물질층의 전영역에 걸쳐서 균일한 CD값을 갖는 완전한 콘택을 형성할 수 있다.

Description

단차를 갖는 구조물상에 균일한 콘택형성방법
제1도는 종래 기술에 의한 마스크를 나타낸 도면이다.
제2도 및 제3도는 제1도의 마스크를 이용하여 형성한 콘택패턴을 나타낸 도면들이다.
제4도는 본 발명에 의한 마스크를 나타낸 도면이다.
제5도는 제4도의 마스크를 이용하여 형성한 콘택패턴을 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
40 : 반도체기판 44 : 단차를 갖는 구조물
H : 하프톤 위상반전마스크 C : 크롬 마스크
본 발명은 콘택을 형성하는 방법에 관한 것으로써, 특히 단차를 갖는 구조물상에 균일한 콘택을 형성하는 방법에 관한 것이다.
반도체장치의 집적도가 높아짐에 따라 소자들간의 거리가 미세해진다. 따라서 이들 소자들을 형성하기 위해서는 소자들이 형성되는 부분을 정확하게 형성하는 것이 필요하다.
이와 같은 목적으로 사용하는 것이 마스크인데, 종래에는 제1도에 도시된 것과 같은 마스크(M)을 사용하엿다. 일반적으로 제1도의 마스크(M)로는 일정한 간격을 갖는 노광구(8)을 구비하는 크롬마스크 또는 하프톤 위상반전바스크(Half Tone Phase Shift Mask:이하, H/T PSM이라 한다)을 전적으로 사용한다. 이와 같은 마스크를 이용하여 단차를 갖는 구조물 사이에 콘택을 형성한 경우를 제2도에 도시하였다.
콘택을 형성하는 과정을 간략히 기술하면, 먼저 반도체기판(10) 상에 단차를 갖는 구조물(14)을 형성한다. 이 구조물(14)로는 게이트전극이나 비트라인이 될 수도 있다. 여기서는 특별히 지정하지 않으며, 단지 구조물이라 한다. 상기 구조물(14)를 포함하는 반도체기판(10) 전면에 포토레지스트를 형성한 다음, 복수개의 노광구(제1도의 8)를 갖는 마스크(제1도의 M)를 이용하여 복수개의 콘택을 갖는 포토레지스트 패턴(12)을 형성한다. 이때, 포토레지스크 패턴(12)은 단차를 갖는 구조물(14)에 의해 단차를 갖는 부분과 그렇지 않은 부분간에 포토레지스트 패턴의 두께차을 갖는다.
제2도를 보면, 형성된 콘택의 입구부분과 기저부분(반도체기판과 접하는 부분)은 콘택이 형성된 위치에 따라 각각 다른것을 볼 수 있다. 즉, 콘택이 형성된 위치가 단차를 갖는 부분을 기준으로 했을 때, 반도체기판(10) 상에서 단차를 갖지 않는 부분에 형성된 콘택은 입구의 폭(a,b)은 같으나(a=b) 기저부분에 있어서는 단차를 갖는 부분에 형성된 콘택의 폭(a')이 그렇지 않은 부분에 비해 폭(b')이 넓다. 이처럼 종래 기술에 의해 단차를 갖는 구조물상에 콘택을 형성할 경우, 그 수단으로써 사용되는 종래의 마스크는 포토레지스트의 두께에 따라 CD(Critical Demension)차, 즉 콘택홀의 기저부분에 있어서의 직경의 차를 유발한다. 이에따라 콘택은 형성되지만, 기저부분의 직경은 포토레지스트의 두께에 따라 달라진다. 또한, 콘택이 형성되는 물질의 두께차에 따른 다른 현상으로서, 의도한 CD차는 얻을 수 있지만, 물질의 두께가 두꺼운 위치에서는 콘택이 완전히 형성되지 않는 결과를 초래한다. 이결과를 제3도에 도시하였다. 도면을 참조하면, 전체적으로 CD차는 발생하지 않아서 콘택의 입구부분의 직경(d)과 콘택의 끝부분은 전체에 걸쳐서 동일하다. 그러나, 단차를 갖는 부분에서는 콘택이 형성되지만, 그렇지 않은 부분에 있어서, 콘택(D)이 완전히 형성되지 않는다. 이와 같은 현상은 구조물의 단차때문에 마스크에서 전사되는 패턴의 상이 맺히는 촛점이 다르기 때문이다. 따라서 포토레지스크의 경우 단차가 있는 부분에서는 두께가 얇기때문에 충분한 노광량을 얻을 수 있으나, 두께가 두꺼운 부분에서는 촛점면으로 벗어나는 깊이에서는 충분한 노광량을 얻을 수 없게 된다. 이와 같은 포토레지스트를 현상하면, 두꺼운 부분의 노광량이 부족한 부분에서는 콘택이 완전히 형성되지 않게 된다. 그렇다고 계속해서 포토레지스트를 현상액에 넣어둘 경우 노광되지 않은 부분까지도 용해된다.
이와 같이 종래 기술에 의한 마스크를 이용하여 단차를 갖는 구조물상에 콘택을 형성할 경우, 콘택홀의 기저부분이 직경의 다르게 형성되거나, 콘택이 형성되는 물질층의 두께에 따라 CD차는 발생하지 않지만, 두꺼운 부분에서는 콘택이 완전히 형성되지 않는 결과가 발생한다. 이에따라 형성되는 선폭의 차이가 심하게 된다. 좁은 곳에서는 숏이 발생할 수도 있다.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 종래와는 다른 마스크를 수단으로 하여 단차를 갖는 구조물상에서도 균일한 콘택을 형성하는 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 동일 마스크내에 크롬(Cr)과 H/T PSM으로 이루어진 부분을 갖는 마스크를 사용한다. 상기 마스크는 동일한 노광량에 서로 다른 CD를 형성하는 두 부분으로 이루어진 마스크로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 H/T PSM은 같은 CD를 갖는 콘택을 형성하는데 있어서, 상기 크롬 마스크 보다 적은 광량이 필요하다. 결국 동일한 광량으로는 상기 H/T PSM이 상기 크롬 마스크보다 깊은 콘택을 형성할 수 있다.
본 발명은 H/T PSM을 선택적으로 다른 마스크와 함께 사용함으로써, 단차를 갖는 구조물상에 형성된 두께가 서로 다른 부분에 동일한 선폭을 갖는 콘택을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 단차를 갖는 구조물상에 균일한 콘택을 형성하는 방법을 첨부된 도면과 함께 상세하게 설명한다.
제4도 및 제5도는 각각 본 발명에 의한 마스크와 상기 마스크를 이용하여 단차를 갖는 구조물상에 형성한 균일한 콘택을 나타낸다.
제4도를 참조하면, 마스크 전체의 형태는 종래의 단일마스크와 크게 달라진 것은 찾아볼 수 없다. 그러나 참조부호 H가 가리키는 H/T PSM은 동일한 CD를 형성하는데 있어서, 이웃한 다른 마스크(예컨데, 크롬 마스크:C)가 요하는 광량보다 적은 광량을 필요로한다. 따라서 동일한 노광량의 경우 크롬마스크(C)보다 깊은 콘택을 형성할 수 있다. 이와 같이 같은 노광량에서 다른 CD를 갖는 마스크를 이용함으로써, 본 발명의 목적인 두께가 다른 콘택형성층에 있어서 균일한 CD를 갖는 콘택을 형성할 수 있다. 제4도에서 참조번호 38은 노광부분을 나타낸다.
상기 제4도의 본 발명에 의한 마스크를 사용하여 단차를 갖는 구조물상에 균일한 콘택을 형성한 결과를 제5도에 도시하였다.
제5도에 도시한 바와 같이 반도체기판(40) 상에 형성된 단차를 갖는 구조물(44) 상에 균일한 콘택을 형성할 수 있는 것은 상기 H/T PSM(제4도의 H)을 선택적으로 사용함으로써 가능하다. 즉, 상기 포토레지스트(42)의 두꺼운 부분에 대응하는 영역에는 H/T PSM을 사용하고 상기 포토레지스트(42)의 얇은 부분에 대응하는 즉, 단차가 큰 구조물(44)에 해당하는 영역에는 크롬마스크를 사용하여 노광을 실시함으로써, 동일 CD의 콘택을 얻을 수 있다. 또한, 상기 H/T PSM의 투과율을 1~99% 범위내에서 조절함으로써 더 효과적으로 적용할 수 있다. 이와 같이 크롬 마스크와 함께 H/T PSM의 선택적인 사용은 단차를 갖는 구조물상에 콘택을 형성하더라고 단차에 따른 CD의 불일치 및 불완전한 콘택이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로 제5도를 보면, 콘택홀의 기저부분의 직경(즉 CD)이 상기 단차를 갖는 구조물 전영역에 걸쳐 동일함을 알 수 있다.
이상, 본 발명은 콘택을 형성하는데 있어서, 동일 노광량에 대해 각기 다른 CD를 형성할 수 있는 H/T PSM과 크롬이 선택적으로 반복된 마스크를 사용함으로써 단차를 갖는 물질층의 전영역에 걸쳐서 균일한 CD값을 갖는 완전한 콘택을 형성할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진자에 의하여 실시가능함은 명백하다.

Claims (5)

  1. 마스크를 사용하여 단차를 갖는 구조물에 콘택을 형성하는 방법에 있어서, 상기 마스크는 동일한 노광량으로 서로 다른 CD를 형성하는 두 부분이 선택적으로 반복된 마스크로 형성되는 것을 특징으로 하는 단차를 갖는 구조물에 균일한 콘택을 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 두 부분의 마스크로서 크롬과 H/T PSM을 사용하는 것을 특징으로 하는 단차를 갖는 구조물에 균일한 콘택을 형성하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 H/T PSM은 투과율이 1-99%인 것을 특징으로 하는 단차를 갖는 구조물에 균일한 콘택을 형성하는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 크롬마스크는 고단차 영역에 사용하는 것을 특징으로 하는 단차를 갖는 구조물에 균일한 콘택을 형성하는 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 H/T PSM은 저단차 영역에 사용하는 것을 특징으로 하는 단차를 갖는 구조물에 균일한 콘택을 형성하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100741593B1 (ko) * 2005-12-29 2007-07-20 동부일렉트로닉스 주식회사 상감법에 의한 구리 금속배선의 형성방법

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