KR0172279B1 - 콘택 마스크 및 그를 이용한 콘택홀 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘택 마스크 및 그를 이용하여 콘택 홀 형성 방법에 관한 것으로, 노광 공정시 빛의 회질 현상으로 인한 해상력 저하를 개선하기 위하여 석영 기판의 한쪽 모서리 부분에 사각 형태의 투광부가 형성되고, 상기 투광부를 제외한 나머지 부분의 상기 석영 기판에 크롬이 코팅된 투광 방지부가 형성된 콘택 마스크를 사용하여 두번의 사진 공정을 실시하므로써 미세한 크기의 콘택 홀을 형성할 수 있으록 한 콘택 마스크 및 그를 이용한 콘택 홀 형성 방법에 관한 것이다.

Description

콘택 마스크 및 그를 이용한 콘택 홀 형성 방법

제1a내지 제1c도는 종래 반도체 소자의 콘택 홀 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.

제2도는 종래 콘택 마스크의 평면도.

제3도는 본 발명에 따른 콘택 마스크의 평면도.

제4a 내지 제4d도는 본 발명에 따른 콘택 마스크를 이용한 콘택 홀 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도.

제5a도는 제4a도의 평면도.

제5b도는 제4c도의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 및 11 : 실리콘 기판 2 및 12 : 절연막

3 및 13 : 하부 도전층 4 및 14 : 도전층간 절연막

5 및 22 : 콘택 홀 6 : 상부 도전층

7 및 19 : 투광 방지부 8 및 21 : 투광부

9 및 18 : 마스크 10 : 감광막

15 및 17 : 제1및 제2감광막 16 : 보호막

20 : 보조 패턴

본 발명은 콘택 마스크 및 그를 이용한 콘택 홀 형성 방법에 관한 것으로, 특히 미세 콘택 홀을 형성할 수 있도록 한 콘택 마스크 및 그를 이요한 콘택 홀 형성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 접합부와 도전층 또는 도전층간의 사이에는 절연층이 형성되며, 접합부와 도전층 또는 도전층간의 접속은 상기 절연층에 형성되는 콘택 홀(Contace Hole)을 통해 이루어진다. 그런데 반도체 소자가 초고집적화됨에 따라 콘택 홀의 크기가 미세화되기 때문에 콘택 홀 형성에 많은 어려움이 따른다. 그러면 종래 반도체 소자의 콘택 홀 형성 방법을 제1a 내지 제1c도를 통해 설명하면 다음과 같다.

제1a 내지 제1c도는 종래 반도체 소자의 콘택 홀 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도이고, 제2도는 종래 콘택 마스크의 평면도이다.

제1a도는 절연막(2)이 형성된 실리콘기판(1)상에 하부 도전층(3)을 형성한 후 전체 상부면에 도전층간 절연막(4) 및 감광막(10)을 순차적으로 형성한다. 상기 제2도에 도시된 콘택 마스크(9)를 사용한 노광 및 현상 공정으로 상기 감광막(10)을 패터닝하고, 상기 패터닝된 감광막(10)을 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 도전층간 절연막(4)을 식각하여 상기 하부 도전층(3)의 소정 부분의 노출되도록 콘택 홀(5)을 형성한 상태의 단면도로서, 상기 콘택 마스트(9)는 제2도에 도시된 바와 같이 빛이 투과할 수 있는 석영 기판에 형성되며, 상기 콘택 홀(5)이 형성된 위치와 동일한 위치에는 소정 크기의 투광부(8)가 형성되고, 상기 투광부(8)의 회측 부분에는 빛의 투과가 방지되도록 크롬(Corme)이 코팅된 투광 방지부(7)가 형성된다. 그러므로 상기 노광 공정시 상기 콘택 마스크(9)의 투광부(8)와 일치하는 부분의 상기 감광막(10)이 감광된다.

제1b도는 상기 제1a도의 평면도로서, 상기 콘택 마스크(9)에 형성된 투광부(8)는 정방형의 형태를 가지지만, 노광 공정시 사용되는 빛의 회절 현상에 의해 실제 상기 콘택 홀(5)은 원형으로 형성된다.

제1c도는 상기 감광막(10)을 제거한 후 상기 콘택 홀(5)이 매립되도록 전체 상부면에 도전물을 증착하여 상부 도전층(6)을 형성한 후 상태의 단면도이다.

반도체 소자가 초고집적화됨에 따라 상기 콘택 홀(5)의 크기도 미세화된다. 그런데 종래의 상기 콘택 마스크(9)를 계속 사용하는 경우 상기 사진 공정시 발생되는 빛의 회절 현상으로 인하여 상기 콘택 홀(5)의 크기 감소는 한계에 이르며, 노광 공정시의 해상력도 저하된다.

따라서 본 발명은 석영 기판의 한쪽 모서리 부분에 사각 형태의 투광부가 형성되고, 상기 투광부를 제외한 나머지 부분의 상기 석영 기판에 크롬이 코팅된 투광 방지부가 형성된 콘택 마스크를 사용하여 두번의 사진 공정을 실시하므써 상기한 단절을 해소할 수 있는 콘택 마스크 및 그를 이용한 콘택 홀 형성 방법을 제고하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 콘택 마스크는 빛이 투과할 수 있는 석영 기판의 한쪽 모서리 부분에 사각 형태로 형성된 투광부와, 상기 투광부를 제외한 나머지 부분의 상기 석영 기판에 형성되며 크롬이 코팅된 투광 방지부와, 상기 투광 방지부와 상기 투광부가 접하는 부분의 모서리부에 형성되며 상기 투광부가 상기 투광 방지부쪽으로 일정 면적 확장된 보조 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 투광부의 크기는 상기 콘택 마스크와 상기 콘택 마스크와 동일한 마스크를 서로 180° 차이나도록 중첩시켰을 때 형성하고져 하는 콘택 홀의 크기와 일정비를 갖는 크기의 투광면이 형성되도록 설정된 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 따른 콘택 홀 형성 방법은 절연막이 형성된 실리콘기판상에 하부 도전층, 도전층간 절연막 및 제1감광막을 순차적으로 형성한 후 빛이 투과할 수 있는 석영 기판의 한쪽 모서리 부분에 사각 형태로 형성된 투광부와, 상기 투광부를 제외한 나머지 부분의 상기 석영 기판에 형성되며 크롬이 코팅된 투광 방지부와, 상기 투광 방지부와 상기 투광부가 접하는 부분의 모서리부에 형성되며 상기 투광부가 상기 투광 방지부쪽으로 일정 면적 화장된 보조 패턴으로 이루어지는 콘택 마스크를 사용하여 상기 제1감광막을 패터닝하는 제1단계와, 상기 제1단계로부터 상기 패터닝된 제1감광막을 패터닝하는 제1단계와, 상기 제1단계로부터 상기 패터닝된 제1감광막을 경화시킨 후 전체 상부면에 보호막을 형성하고 상기 보호막상에 제2감광막을 형성하는 제2단계와, 상기 제2단계로부터 상기 콘택 마스크를 상기 제1단계의 위치로부터 수평으로 180°회전시킨 후 노광 및 현상 공정을 실시하여 상기 제2감광막을 패터닝하는 제3단계와, 상기 제3단계로부터 노출된 부분의상기 보호막을 제거한 후 상기 패터닝된 제1및 제2감광막을 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 도전층간 절연막을 식각하여 상기 하부 도전층의 소정 부분이 노출되도록 콘택 홀을 형성하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 콘택 마스크는 제3도에 도시된 바와 같이 빛이 투과할 수 있는 석영 기판의 한쪽 모서리 부분에 사각 형태의 투광부(21)가 형성되고, 상기 투광부(21)를 제외한 나머지 부분의 상기 석영 기판에 크롬이 코팅된 투광 방지부(19)가 형성된다. 또한 상기 투광 방지부(19)와 상기 투광부(21)가 접하는 부분의 모서리부에는 상기 투광부(21)가 상기 투광 방지부(19)쪽으로 일정 면적 확장된 보조 패턴(20)이 형성된다. 상기 보조 패턴(20)은 노광 공정시 빛의 밀도를 부분적으로 증가시켜 콘택 홀의 모서리부분을 정밀하게 형성시키기 위한 것으로, 예를 들어 사각 또는 다각형의 형태로 형성된다. 이때 상기 투광부(21)의 크기는 상기 콘택 마스크(18)와 상기 콘택 마스크(18)와 동일한 마스크를 서로 180°차이나도록 중첩시켰을 때 형성하고져 하는 콘택 홀의 크기와 일정비를 갖는 크기의 투광면이 형성되도록 설정한다. 그러면 이와 같이 형성된 콘택 마스크(18)을 이용한 콘택 홀 형성 방법을 제4a 내지 4d도를 통해 설명하면 다음과 같다.

제4a 내지 제4d도는 본 발명에 따른 콘택 마스크를 이용한 콘택 홀 형성 방법을 설명하기 위한 소자의 단면도로서, 제5a 및 제5b도를 참조하여 설명하기로 한다.

제4a도는 절연막(12)이 형성된 실리콘기판(11)상에 하부 도전층(13), 도전층간 절연막(14)및 제1감광막(15)을 순차적으로 형성한 후 상기 제3도에 도시된 콘택 마스크(18)을 사용하여 상기 제1감광막(15)을 패터닝한 상태의 단면도로서, 제5a도의 A - A' 부분을 절취한 상태이다.

제4b도는 180 내지 250℃의 온도 상태에서 상기 패터닝된 제1감광막(15)을 경화시킨 후 전체 상부면에 헥사메틸디실라센(Hexa Methyl DiSilazane; HMDS)을 증착하여 보호막(16)을 형성하고, 상기 보호막(16)상에 제2감광막(17)을 형성한 상태의 단면로서, 상기 경화 공정 및 상기 보호막(16)을 형성하는 공정은 상기 패터닝된 제1감광막(15)을 보호할 목적으로 실시된다.

제4c도는 상기 콘택 마스크(18)를 상기 제1a도의 상태에서 수평으로 180°회전시킨 후 노광 및 현상 공정을 실시하여 상기 제2감광막(17)을 패터닝하고, 노출된 부분의 상기 보호막(16)을 제거하므로써 콘택홀이 형성될 부분(B 부분)의 상기 금속 충간 절연막(14)이 노출된 상태의 단면도로서, 제5b도의 C - C' 부분을 절취한 상태이다.

제4d도는 상기 패터닝된 제1및 제2감광막(15 및 17)을 마스크로 이용한 식각 공정으로 사기 도전층간 절연막(14)을 식각하여 상기 하부 도전층(13)의 소정 부분의 노출되도록 콘택 홀(22)을 형성한 후 상기 제1및 제2감광막(15 및 17) 그리고 잔류된 상기 보호막(16)을 제거한 상태의 단면도로서, 이후 상기 콘택 홀(22)이 매립되도록 전체 상부면에 도전물을 증착하여 상부 도전층(도시 않됨)을 형성한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 석영 기판의 한쪽 모서리 부분에 사각 형태의 투광부가 형성되고, 상기 투광부를 제외한 나머지 부분의 상기 석영 기판에 크롬이 코팅된 투광 방지부가 형성된 콘택 마스크를 사용하여 두번의 사진 공정을 실시하므로써 미세한 크기의 콘택 홀을 형성할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 콘택 마스크에 있어서, 빛이 투과할 수 있는 석영 기판의 한쪽 모서리 부분에 사각 형태로 형성된 투광부와, 상기 투광부를 제외한 나머지 부분의 상기 석영 기판에 형성되며 크롬이 코팅된 투광 방지부와, 상기 투광 방지부와 상기 투광부가 접하는 부분의 모서리부에 형성되며 상기 투광부가 상기 투광 방지부쪽으로 일정 면적 확장된 보조 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘택 마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 보조 패턴은 노광 공정시 빛의 밀도를 부분적으로 증가시켜 콘택 홀의 모서리 부분을 정밀하게 형성시키기 위하여 사각 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 콘택 마스크.
3. 제1항에 있어서, 상기 투광부의 크기는 상기 콘택 마스크와 상기 콘택 마스크와 동일한 마스크를 서로 180°차이나도록 중첩시켰을 때 형성하고져 하는 콘택홀의 크기와 일정비를 갖는 크기의 투광면이 형성되도록 설정된 것을 특징으로 하는 콘택 마스크.
4. 콘택 홀 형성 방법에 있어서, 절연막이 형성된 실리콘기판상에 하부 도전층, 도전층간 절연막 및 제1감광막을 순차적으로 형성한 후 빛이 투과할 수 있는 석영 기판의 한쪽 모서리 부분에 사각 형태로 형성된 투광부와, 상기 투광부를 제외한 나모지 부분의 상기 석영 기판에 형성되며 크롬이 코팅된 투광 방지부와, 상기 투광 방지부와 상기 투광부가 접하는 부분의 모서리부에 형성되며 상기 투광부가 상기 투광 방지부쪽으로 일정 면적 확장된 보조 패턴으로 이루어지는 콘택 마스크를 사용하여 상기 제1감광막을 패터닝하는 제1단계와, 상기 제1단계로부터 상기 패터닝 된 제1감광막을 경화시킨 후 전체 상부면에 보호막을 형성하고 상기 보호막상에 제2감광막을 형성하는 제2단계와, 상기 제2단계로부터 상기 콘택 마스크를 상기 제1단계의 위치로부터 수평으로 180°회전시킨 후 노광 및 현상 공정을 실싱하여 상기 제2감광막을 패터닝하는 제3단계와, 상기 제3단계로부터 노출된 부분의 상기 보호막을 제거한 후, 상기 패터닝된 제1 및 제2감광막을 마스크로 이용한 식각 공정으로 상기 도전층간 절연막을 식각하여 상기 하부 도전층의 소정 부분이 노출되도록 콘택 홀을 형성하는 제4단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘택 홀 형성 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 경화 공정은 180내지 250℃의 온도 상태에서 실시되는 것을 특징으로 하는 콘택 홀 형성 방법.
6. 제4항에 있어서, 상기 보호막은 헥사메틸디실라센을 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 콘택 홀 형성 방법.