KR100510455B1

KR100510455B1 - 고립패턴형성용마스크패턴과그제조방법및그를이용한고립패턴형성방법

Info

Publication number: KR100510455B1
Application number: KR1019980004181A
Authority: KR
Inventors: 손창진; 박준수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 2005-10-24
Also published as: KR19990069739A

Abstract

본 발명은 고립 패턴 형성용 마스크 패턴 및 그 제조방법과 상기 마스크 패턴을 이용한 고립 패턴 형성방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴은 형성하고자 하는 고립 패턴, 예컨대 콘택홀 또는 다른 패턴과 멀리 이격되어 있는 라인/스페이서에 대응하는 투광영역의 둘레에 입사광을 회절시키는 보조 투광영역이 대칭적으로 구비되어 있다. 이와 같은 마스크 패턴을 고립 패턴 형성에 사용하는 경우, 상기 보조 투광영역에 의해 입사광이 회절되므로 상기 마스크 패턴을 통과한 광의 세기 분포가 주기 반복형 패턴을 형성할 때와 대등한 수준으로 향상되어 해상도 및 초점 심도가 향상된다. 따라서 본 발명에 의한 마스크 패턴을 이용할 경우, 양호한 프로화일을 갖는 고립 패턴을 형성할 수 있다.

Description

고립 패턴 형성용 마스크 패턴과 그 제조방법 및 그를 이용한 고립 패턴 형성방법{Mask pattern for formation of an isolated pattern, method for fabricating the same and method for forming an isolated pattern using the same}

본 발명은 마스크 패턴과 그 제조방법 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것으로서, 특히 고립 패턴 형성을 위한 마스크 패턴 및 그 제조방법과 상기 마스크 패턴을 이용한 고립 패턴 형성방법에 관한 것이다.

반도체 장치를 제조하는 과정은 반도체 기판 상에 다양한 형태의 물질층 패턴을 형성하는 과정이다. 반도체 기판 상에 형성되는 패턴의 밀도는 기판의 영역별로 다른 것이 일반적이다. 예컨대, 코아 영역의 패턴 밀도는 주변회로영역의 패턴 밀도에 비해 높다.

패턴 형성을 다른 측면에서 보면, 주기적이고 반복적인 형태로 패턴을 형성하는 경우와 그렇지 않은 경우로 나눌 수 있다. 반도체 기판 상에 형성되는 대부분의 패턴이 주기적이고 반복적인 형태로 형성된다. 대표적인 예가 라인/스페이서를 형성하는 경우이다.

한편, 패턴이 주기적이고 반복적으로 형성되지 않는 경우, 패턴간의 이격거리는 패턴이 주기적이고 반복적으로 형성되는 경우에 비해 매우 멀다. 따라서, 이러한 패턴(예컨대, 콘택홀)은 주기적이고 반복적인 패턴이라기보다 반도체 기판의 특정 영역에 고립된 패턴으로 간주된다.

반도체 기판에 패턴을 형성하는 공정은 이 공정에 사용되는 노광장치에 많은 영향을 받는다. 그 이유는 패턴을 형성하기 위해 먼저, 감광막을 이용한 식각마스크를 형성해야 하는데, 상기 식각마스크는 형성하고자 하는 패턴이 새겨진 마스크 패턴을 노광장치에 장착하여 상기 감광막을 노광한 다음 현상하여 형성하기 때문이다. 반도체 기판에 형성되는 패턴은 결국, 상기 식각마스크에 의해 형성된다. 따라서, 상기 식각마스크를 제대로 형성해야 양호한 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 이유 때문에 상기 패턴 형성공정은 노광장치에 많은 영향을 받게 된다.

사입사 노광장치는 주기적이고 반복적인 패턴을 형성하는 데 매우 효과적인 것으로 알려져 있으나, 고립 패턴을 형성하는 경우에는 그렇지 못하다.

예를 들어, 고립 패턴으로서 콘택홀을 형성하는 경우, 도 1에 도시한 바와 같이, 사용되는 마스크 패턴(10)은 차광영역(12)의 중심영역에 콘택홀에 대응하는 투광영역(14)이 구비되어 있다. 이와 같은 마스크 패턴(10)을 사입사 노광장치에 장착한 후, 노광을 실시하여 상기 고립 패턴이 형성될 물질막을 덮고 있는 감광막을 노광한다. 이때, 상기 마스크 패턴(10)의 통과한 광의 세기 분포는 도 2의 제1 그래프(G1)로 나타낸 바와 같이, 상기 마스크 패턴(10)의 투광영역(14)의 중심에서 최대의 세기를 보이고 있으나, 0.25 정도이고, 투광영역(14)의 가장자리로 갈수록 광 세기는 급격히 작아지는 것을 알 수 있다.

이와 같이 상기 마스크 패턴(10)을 통과한 광의 세기는 상기 마스크 패턴(10) 아래에 위치한 감광막을 감광시킬 정도로 충분하지 않다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 마스크 패턴(10) 아래에 있는 감광막(16)의 상기 투광영역(14)에 대응하는 부분은 상기 노광이 정상적이라면 완전히 제거되어 콘택홀이 형성되어야 하나, 상기 마스크 패턴(10)을 통과한 광의 세기가 충분하지 못하여 상기 감광막(16)의 상부에 일정 깊이의 홈(18)이 형성되는 데 그친다.

이와 같이, 종래 기술에 의한 고립 패턴 형성방법은 비록 사입사 노광장치를 사용하지만, 고립 패턴 형성용 마스크를 통과한 광의 세기가 약하여 완전한 고립 패턴, 예컨대 콘택홀을 형성하지 못한다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 주기적인 패턴 형성에서의 해상도 및 초점 심도에 해당하는 해상도와 초점 심도를 고립된 패턴을 형성하는 과정에서도 얻을 수 있는 마스크 패턴을 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 마스크 패턴을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기 마스크 패터을 이용한 고립된 패턴 형성방법을 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴은 차광영역과 투광영역으로 구분되어 있는 마스크 패턴에 있어서, 상기 투광영역은 형성하고자 하는 패턴과 동형의 제1 투광영역; 및 상기 제1 투광영역의 둘레에 보조 투광영역이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 패턴은 고립 콘택홀 패턴이다.

또한, 상기 보조 투광영역은 상기 제1 투광영역을 중심으로 대칭성을 갖는 제2 및 제3 투광영역이다. 그런데, 상기 제2 및 제3 투광영역은 90°의 회전대칭성을 갖는다.

상기 제2 및 제3 투광영역은 각각 상기 제1 투광영역의 좌, 우 및 상, 하에 각 2개씩의 보조 투광영역을 구비하고 있다.

상기 제2 투광영역 및 제3 투광영역의 상기 제1 투광영역과 마주하는 쪽의 길이는 상기 제1 투광영역의 상기 제2 및 제3 투광영역과 마주하는 쪽 길이와 같거나 길다.

상기 제2 및 제3 투광영역은 동일한 기하학적 형태를 갖는다.

한편, 상기 제1 투광영역은 어느 한 방향으로 나란히 두 군데에 존재하고, 상기 보조 투광영역은 이러한 상기 제1 투광영역을 중심으로 상기 방향과 수직한 방향으로 대칭적으로 존재할 수도 있다.

이때, 상기 보조 투광영역의 상기 두군데 나란히 존재하는 제1 투광영역과 마주하는 쪽의 길이는 상기 제1 투광영역의 상기 보조 투광영역과 마주하는 쪽 길이와 같다.

상기 보조 투광영역은 상기 제1 투광영역을 감싸는 폐형 투광영역이고, 이러한 폐형 투광영역은 2개 형성되어 있다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴은 다음과 같이 제조한다.

즉, 차광영역과 투광영역으로 구분되는 마스크 패턴의 제조방법에 있어서, 상기 투광영역의 둘레에 상기 마스크 패턴에 입사되는 입사광을 회절시키는 보조 투광영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 보조 투광영역으로서 상기 차광영역에 상기 투광영역을 감싸는 제1 및 제2 폐형 투광영역을 순차적으로 형성한다. 이때, 상기 제1 및 제2 투광영역은 동일한 형태로 형성하되, 상기 제2 투광영역을 상기 제1 투광영역 밖에 형성한다.

상기 투광영역은 동일한 두 개의 투광영역을 가로 방향 또는 세로 방향으로 나란히 형성하여 형성한다. 상기 보조 투광영역은 상기 두 개의 투광영역이 나란히 형성된 방향에 수직한 방향으로 대칭적으로 형성한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 반도체 장치의 제조공정에 있어서 고립 패턴은 다음과 같이 형성한다.

즉, (a) 반도체 기판 상에 패턴이 형성될 물질막을 형성한다. (b) 상기 물질막에 상기 패턴을 형성하되, 상기 패턴에 대응하는 투광영역이 형성되어 있고 상기 투광영역의 둘레에 보조 투광영역이 형성되어 있는 마스크 패턴을 사용하여 형성한다.

이 과정에서, 상기 보조 투광영역이 상기 투광영역을 중심으로 대칭적으로 형성된 마스크 패턴을 사용한다.

또한, 상기 투광영역이 어느 한 방향으로 나란히 두 군데 형성되어 있고 상기 보조 투광영역이 이를 중심으로 상기 투광영역이 형성된 방향과 수직한 방향으로 대칭적으로 형성되어 있는 마스크 패턴을 사용한다.

또한, 상기 보조 투광영역이 상기 투광영역을 감싸는 폐형 투광영역인 마스크 패턴을 사용하여 상기 패턴을 형성한다.

본 발명에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴은 형성하고자 하는 고립 패턴, 예컨대 콘택홀 또는 다른 패턴과 멀리 이격되어 있는 라인/스페이서에 대응하는 투광영역의 둘레에 입사광을 회절시키는 보조 투광영역이 대칭적으로 구비되어 있다. 이와 같은 마스크 패턴을 고립 패턴 형성에 사용하는 경우, 상기 보조 투광영역에 의해 입사광이 회절되므로 상기 마스크 패턴을 통과한 광의 세기 분포가 주기 반복형 패턴을 형성할 때와 대등한 수준으로 향상되어 해상도 및 초점 심도가 향상된다. 따라서 본 발명에 의한 마스크 패턴을 이용할 경우, 양호한 프로화일을 갖는 완전한 고립 패턴을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴 및 그 제조방법과 상기 마스크 패턴을 이용한 고립 패턴 형성방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

그러나 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 도면에서 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되어진 것이다. 도면상에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 또한, 어떤 층이 다른 층 또는 기판의 "상부"에 있다라고 기재된 경우, 상기 어떤 층이 상기 다른 층 또는 기판의 상부에 직접 존재할 수도 있고 그 사이에 제 3의 층이 개재되어 질 수도 있다.

첨부된 도면들 중, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴의 레이 아웃도이고, 도 5는 도 4에 도시한 마스크 패턴을 통과한 광의 세기 분포를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 6 내지 도 8은 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴의 레이 아웃도들이며, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴이 결합된 사입사 조명장치의 말단부 단면도이다. 그리고 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 이용하여 형성한 고립 패턴의 단면도이다.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 설명한다.

도 4를 참조하면, 고립 패턴 형성용 제1 마스크 패턴(40)은 차광영역(40a)과 제1 내지 제3 투광영역(40b, 40c, 40d)으로 이루어진다. 상기 제1 투광영역(40b)은 상기 고립 패턴에 대응하는 투광영역으로서 형성하고자 하는 고립 패턴과 동형이다. 예컨대, 상기 제1 투광영역(40b)은 콘택홀에 대응하는 투광영역으로서 정사각형이다. 여기서, 상기 제1 투광영역(40b)의 가로 또는 세로 길이(D)는 0.24㎛정도이다. 상기 제1 투광영역(40b)을 중심으로 상, 하, 좌, 우 차광영역(40a)에 상기 제2 및 제3 투광영역(40c, 40d)이 대칭적으로 구비되어 있다. 상기 제2 투광영역(40c)은 상기 제1 투광영역(40b)의 좌, 우에 각 2개씩 구비되어 있다. 상기 제2 투광영역(40c)은 가로 길이(d1)가 세로 길이(D1)보다 짧은 직사각형이다. 예컨대, 상기 제2 투광영역(40c)은 상기 가로 길이(d1)가 0.1㎛, 세로 길이(D1)가 0.24㎛인 직사각형이다. 상기 제2 투광영역(40c)의 세로 길이(D1)는 상기 제1 투광영역(40b)의 가로 또는 세로 길이(D)와 같다. 또한, 상기 제2 투광영역(40c)간의 간격(L)은 일정하다. 상기 제2 및 제3 투광영역(40c, 40d)은 대칭적으로 구비되어 있다. 특히, 상기 제2 및 제3 투광영역(40c, 40d)은 서로 90°회전 대칭을 이루고 있다. 따라서, 상기 제3 투광영역(40d)은 상기 제1 투광영역(40b)으로부터 일정한 간격(L1)으로 형성되어 있다. 또한, 상기 제3 투광영역(40d)의 가로 길이(D2) 및 세로 길이(d2)는 각각 상기 제2 투광영역(40c)의 세로 길이(D1) 및 가로 길이(d1)와 같다.

상기 제1 마스크 패턴(40)을 통과한 광의 세기 분포를 설명하기 위해 도 5에 도시한 제2 그래프(G2)를 참조한다. 상기 제2 그래프(G2)를 참조하면, 상기 제1 투광영역(40b)의 광 세기는 상기 제2 및 제3 투광영역(40c, 40d)이 있으므로 해서 0.4 정도로 높아진 것을 알 수 있다. 아울러, 상기 제1 투광영역(40b) 밖에까지 광 세기 분포가 존재하는 것을 알 수 있다.

다음은 본 발명의 제2 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다. 상기 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴에서 상기 제2 및 제3 투광영역(40c, 40d) 가로 및 세로 길이는 상기 제1 투광영역의 크기에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 제2 실시예는 이에 관한 것이다.

구체적으로, 본 발명의 제2 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴(42)은 차광영역(42a)에 상기 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴(40)과 동일한 구성의 투광영역이 구비되어 있다. 즉, 제1 투광영역(42B)을 중심으로 좌, 우에 각 두 개씩 제2 투광영역(42c)이 구비되어 있다. 상기 제2 투광영역(42c)은 가로 길이(d3)보다 세로 길이(D3)가 긴 직사각형이다. 상기 제2 투광영역(42c)의 세로 길이(D3)은 상기 제1 투광영역(42B)의 어느 한 변의 길이(D)보다 길다. 여기서, 상기 제1 투광영역(42B)은 정사각형이며, 따라서 가로 및 세로 길이는 동일하다. 상기 제2 투광영역(42c)간의 간격(L2)은 일정하다.

상기 제1 투광영역(42B)의 상, 하에 각 두 개씩 제3 투광영역(42d)이 구비되어 있다. 상기 제3 투광영역(42d)은 일정한 간격(L3)으로 형성되어 있다. 상기 제2 투광영역(42c) 간의 간격(L2)과 상기 제3 투광영역(42d)간의 간격(L3)은 동일하다. 상기 제3 투광영역(42d)은 가로 길이(D4)가 세로 길이(d4)보다 긴 직사각형이다. 또한, 상기 제3 투광영역(42d)의 가로 길이(D4)는 상기 제1 투광영역(42B)의 한 변의 길이(D)보다 길다. 상기 제3 투광영역(42d)의 가로 길이(D4) 및 세로 길이(d4)는 각각 상기 제2 투광영역(42c)의 세로 길이(D3) 및 가로 길이(d3)와 동일하다. 곧, 상기 제2 투광영역(42c)과 상기 제3 투광영역(42d) 사이에 90°의 회전 대칭성이 존재한다.

다음은 본 발명에 제3 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴에 관해 도 7을 참조하여 상세하rp 설명한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴(44)은 상기 제1 실시예나 제2 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴과 마찬가지로 차광영역(44a)에 제1 내지 제3 투광영역(44b, 44c, 44d)이 구비되어 있으나, 상기 제1 및 제2 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴과는 달리 상기 제2 및 제3 투광영역(44c, 44d)의 형태가 다르다. 즉, 상기 제3 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴(44)의 제2 및 제3 투광영역(44c, 44d)은 상기 제1 투광영역(44b)의 둘레를 감싸는 폐형 투광영역이다. 상기 제2 투광영역(44c)은 상기 제1 투광영역(44b)과 상기 제3 투광영역(44d) 사이에 구비되어 있다. 상기 제2 및 제3 투광영역(44c, 44d)은 크기는 다르나 동일한 기하학적 형태이다. 상기 제2 투광영역(44c)의 폭(d5)과 상기 제3 투광영역(44d)의 폭(d6)은 동일하다. 하지만, 달라도 무방하다. 또한, 상기 제2 투광영역(44c)과 상기 제3 투광영역(44d)간의 간격(L5)은 상기 제1 투광영역(44b)과 상기 제2 투광영역(44c)사이의 간격(L4)과 동일하다. 상기 제2 및 제3 투광영역(44c, 44d)의 기하학적 형태는 정사각형이나 상기 제1 투광영역(44b)에 따라 달라질 수 있다.

계속해서, 본 발명의 제4 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴에 관해 도 8을 참조하여 설명한다. 본 발명의 제4 실시예는 고립 패턴의 밀도를 높게 형성하는데 사용할 수 있는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴에 관한 것이다.

구체적으로, 차광영역(46)에 제1 및 제2 투광영역(46b, 46c)이 구비되어 있다. 상기 제1 및 제2 투광영역들(46b, 46c)은 각각 형성하고자 하는 고립 패턴에 대응하는 투광영역들이다. 따라서, 상기 제4 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 사용하여 고립 패턴을 형성하는 경우, 상기 제1 내지 제3 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 사용할 때 보다 높은 밀도의 고립 패턴, 예컨대 콘택홀이 형성된다. 상기 제1 및 제2 투광영역(46b, 46c)은 가로 방향으로 나란히 배열되어 있다. 상기 제1 및 제2 투광영역들(46b, 46c)의 기하학적 형태는 정사각형으로서 서로 동일하다. 따라서, 각각의 가로 또는 세로 방향 길이(D6, D7)는 서로 동일하다. 상기 제1 및 제2 투광영역(46b, 46c)의 상, 하에 각각 두 개의 제3 투광영역(46d)이 구비되어 있다. 상기 제3 투광영역(46d)의 각각은 모두 동일한 형태로서 그 가로 길이(D5)가 세로 길이(d7)보다 긴 직사각형이다. 상기 제3 투광영역(46d)은 상기 제1 및 제2 투광영역들(46b, 46c)로부터 일정간격(L6) 이격되어 있다. 상기 제3 투광영역(46d)은 서로 일정간격(L7)을 유지하고 있다. 상기 제3 투광영역(46d)간의 간격(L7)은 상기 제1 및 제2 투광영역(46b, 46c)과 상기 제3 투광영역(46d)간의 간격(L6)과 동일하다. 상기 제3 투광영역(46d)의 특성은 상기 제1 및 제2 투광영역(46b, 46c)의 특성에 따라 달라진다.

상기 제1 내지 제4 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴에 있어서, 상기 차광영역은 투명한 기판, 예컨대 석영(quartz) 기판에 불투명 물질층으로서 크롬층이 존재하는 영역이고, 투광영역은 상기 불투명 물질층이 존재하지 않는 영역이다.

다음에는 상기한 본 발명의 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 제조하는 방법을 설명한다. 여기서, 상기 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 제조하는 방법을 설명하지만, 이 설명은 제2 내지 제4 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 제조하는 방법에 그대로 적용할 수 있다.

다시, 도 4를 참조하면, 차광영역(40a)에 고립 패턴에 대응하는 제1 투광영역(40b)을 형성한다. 상기 차광영역(40a)은 상기 제1 투광영역(40b)의 기하학적 형태는 형성하고자 하는 고립 패턴이 무엇이냐에 따라 달라진다. 예컨대, 형성하고자하는 고립 패턴이 콘택홀인 경우, 상기 제1 투광영역(40b)은 그 기하학적 형태가 정사각형이 되도록 형성한다. 필요할 경우, 상기 제1 투광영역(40b)은 그 기하학적 형태가 상기 정사각형 이외의 다른 형태, 예컨대 직사각형이 되도록 형성할 수 있다. 상기 차광영역(40a)의 상기 제1 투광영역(40d) 둘레에 보조 투광영역으로서 제2 및 제3 투광영역(40c, 40d)을 형성한다. 상기 제2 투광영역(40c)은 상기 제1 투광영역(40b)의 좌, 우에 각각 2개씩 형성한다. 이때, 상기 제2 투광영역(40c)은 그 가로 길이(d1)보다 세로 길이(D1)가 긴 직사각형이 되도록 형성한다. 상기 제3 투광영역(40d)을 상기 제1 투광영역(40b)의 상, 하에 각 두 개씩 형성한다. 이때, 상기 제3 투광영역(40d)은 그 가로 길이(D2)가 세로 길이(d2)보다 긴 직사각형이 되도록 형성한다. 상기 제1 투광영역(40b)의 특성 변화에 따라, 예컨대 사이즈나 기하학적 형태변화에 따라 상기 제2 및 제3 투광영역(40c, 40d)도 그에 맞게 특성을 다르게 형성한다. 예컨대, 상기 제2 및 제3 투광영역(40c, 40d)을 상기 제1 투광영역(40b)과 더 가깝게 형성하거나 더 멀리 형성한다. 또한, 상기 제2 실시예에 의한 마스크 패턴을 제조하기 위해 상기 제2 및 제3 투광영역(40c, 40d)을 형성할 때, 상기 제2 투광영역(40c)의 세로 길이(D1)와 상기 제3 투광영역(40d)의 가로 길이(D2)를 상기 제1 투광영역(40b)의 가로 길이 또는 세로 길이(D)보다 길게 형성한다. 이외에도 필요할 경우, 상기 제3 실시예에 의한 마스크 패턴처럼 상기 제1 투광영역(40b) 둘레에 형성되는 보조 투광영역을 상기 제1 투광영역(40b)을 감싸는 폐형 투광영역이 되도록 형성할 수 있다. 뿐만 아니라 상기 제4 실시예에 의한 마스크 패턴처럼 상기 고립 패턴의 밀도를 높이기 위한 마스크 패턴을 제조하기 위해, 보조 투광영역 사이에 형성하고자 하는 고립 패턴에 대응하는 투광영역을 두 개 형성할 수 있다.

상기 언급한 투광영역들을 형성하는 과정은 투명한 기판, 예컨대 석영기판 상에 불투명 물질층으로서 크롬층을 형성한 다음 패터닝하는 과정이다. 이렇게 하여 입사광에 대해 회절을 일으키는 보조 투광영역들을 둘레에 구비하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴이 제조된다.

다음에는 이렇게 제조된 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 이용하여 고립 패턴을 형성하는 방법에 관해 도 9 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예에 의한 고립 패턴 형성방법은 어떠한 고립 패턴의 형성에도 적용할 수 있다. 하지만, 설명의 편의를 위해 고립된 콘택홀 형성방법을 설명한다. 또한, 이에 사용되는 마스크 패턴으로서 도 4에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 사용한다. 또한, 본 발명의 실시예에 의한 고립 패턴 형성 방법에선 노광장치로서 사입자 노광장치를 사용한다.

먼저, 고립된 콘택홀을 형성하기 위해, 도 4에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴(40)과 같은 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 도 9에 도시한 바와 같은 사입사 노광장치의 콘덴서 렌즈(54)와 투영렌즈(50) 사이에 둔다. 도 9에서 참조번호 56은 파리눈 렌즈(도시하지 않음)로부터 상기 콘덴서 렌즈(54)에 입사되는 광의 일부를 제한하는 어퍼쳐(aperture)이다. 그리고 참조번호 48과 52는 각각 고립 콘택홀을 형성하고자 하는 물질막이 형성된 반도체 기판과 상기 본 발명의 실시예에 의한 고립 콘택홀 형성용 마스크 패턴이다. 또한, 참조번호 52a, 52b는 각각 상기 마스크 패턴(52)을 이루는 투명한 기판과 상기 투명한 기판에서 차광영역을 한정하는 불투명한 물질층, 예컨대 크롬층이다.

상기 어퍼쳐(56)의 개구를 통과한 제1 및 제2 광(58, 60)은 상기 콘덴서 렌즈(54)에 의해 집광되어 상기 콘덴서 렌즈(54)와 상기 투영렌즈(50)의 공통 초점 면에 위치한 상기 마스크 패턴(52)에 입사된다. 입사된 광은 상기 마스크 패턴(52)의 상기 고립 콘택홀에 대응하는 투광영역과 상기 투광영역 둘레에 위치하여 입사되는 광을 회절시켜 상기 투광영역의 광의 세기를 보강하는 보조 투광영역에 의해 회절된다. 상기 회절에 의해, 상기 제1 및 제2 입사광(58, 60)은 각각 -1차광(62a), 0차광(62), 1차광(64)으로 나뉘어진다. 이중, -1차 광(62a) 전부와 상기 1차광(64)의 일부는 회절각이 커서 상기 투영렌즈(50)를 벗어난다. 결국, 상기 제1 및 제2 입사광(58, 60)의 회절광 중, 0차광(62) 전부와 1차광(64)의 일부만 상기 투영렌즈(50)의 가장자리에 입사된다.

그런데, 상기 투영렌즈(50)에 입사되는 회절광은 상기 투광영역을 중심으로 해서 상, 하, 좌, 우에서 회절된 광이다. 따라서, 상기 마스크 패턴(52)에 상기 투광영역만 구비되어 있을 때보다 상기 투영렌즈(50)에 사입사되는 회절광의 양이 많아진다. 이러한 사실은 상기 투영렌즈(50)에서의 광 분포를 살펴봄으로써 알 수 있다. 도 10을 참조하면, 상기 투영렌즈(50)의 가장자리에 상기 투광영역에 의해 회절된 광중에서 0차광(50a)과 +1차광(66a) 및 상기 보조 투광영역에 의해 회절된 광중에서 0차광(50b)과 +1차광(66b)이 분포함을 알 수 있다.

이와 같은 광 분포는 상기 투영렌즈(50)의 좌, 우 가장자리 뿐만 아니라 가장자리 전체에 존재하나, 도 9에서 상기 마스크 패턴(52)이 단면으로 도시된 관계로 상기 광 분포를 이에 대응시키기 위해, 상기 투영렌즈(50)의 좌, 우 가장자리 광 분포만을 도 10에 도시한 것이다.

반도체 기판 상에 고립 콘택홀이 형성될 물질층을 형성한 다음, 그 전면에 감광막을 도포한다. 이 결과물을 도 9에 도시한 바와 같이 사입사 노광장치의 투영렌즈(50) 아래 상기 반도체 기판(48)의 위치에 둔다. 상기 감광막을 노광한 다음, 현상한다.

도 5 및 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 노광의 세기는 상기 감광막을 감광시키기에 충분한 세기이다. 이 결과, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 마스크 패턴(52)의 상기 투광영역에 대응하는 영역에 콘택홀이 형성된 감광막 패턴(62)이 형성된다. 도 11에서 참조번호 40은 도 4(40) 또는 도 9(52)에 도시한 바와 같은 본 발명의 제1 실시예에 의한 마스크 패턴이다. 또한, 가로 축은 상기 감광막 패턴(62)의 하부막질 표면을 따른 상기 감광막 패턴(62)의 길이이고, 세로 축은 상기 감광막 패턴(62)의 높이이다. 상기 감광막 패턴(62)을 식각 마스크로 사용하여 상기 물질막을 식각한다. 그리고 상기 감광막 패턴(62)을 제거한다. 이 결과, 상기 물질막에 고립된 콘택홀이 형성된다.

지금까지, 도 11에 도시한 상기 감광막 패턴(62)을 형성하기 위해 도 4에 도시한 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 사용하였지만, 형성하고자 하는 고립 콘택홀의 제원이 달라질 경우, 도 6 내지 도 8에 도시한 본 발명의 실시예에 의한 마스크 패턴들중 선택된 어느 하나가 사용될 수 있고, 도면으로 도시되지 않은 본 발명의 다른 실시예에 의한 마스크 패턴이 사용될 수도 있다.

이상으로, 본 발명에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴은 형성하고자 하는 고립 패턴, 예컨대 콘택홀 또는 다른 패턴과 멀리 이격되어 있는 라인/스페이서에 대응하는 투광영역의 둘레에 입사 광을 회절시키는 보조 투광영역이 대칭적으로 구비되어 있다. 이와 같은 마스크 패턴을 고립 패턴 형성에 사용하는 경우, 상기 보조 투광영역에 의해 입사광이 회절되므로 상기 마스크 패턴을 통과한 광의 세기 분포가 주기 반복형 패턴을 형성할 때와 대등한 수준으로 향상되어 해상도 및 초점 심도가 향상된다. 따라서 본 발명에 의한 마스크 패턴을 이용할 경우, 양호한 프로화일을 갖는 완전한 고립 패턴을 형성할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 실시 가능함은 명백하다.

도 1은 종래 기술에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴의 레이 아웃도이다.

도 2는 도 1에 도시한 마스크 패턴에 입사되는 광의 마스크 패턴 뒷면에서의 광 세기 분포를 나타낸 그래프이다.

도 3은 도 1에 도시한 마스크 패턴을 이용한 고립 패턴을 형성하는 과정에서 노광되고 현상된 후의 감광막의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴의 레이 아웃도이다.

도 5는 도 4에 도시한 마스크 패턴을 통과한 광의 세기 분포를 나타낸 그래프이다.

도 6 내지 도 8은 본 발명의 제2 내지 제4 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴의 레이 아웃도들이다.

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴이 결합된 사입사 조명장치의 말단부 단면도이다.

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 통과한 광의 콘덴스 렌즈의 퓨필면에서의 광 분포를 나타낸 평면도이다.

도 11은 본 발명의 제1 실시예에 의한 고립 패턴 형성용 마스크 패턴을 이용하여 형성한 고립패턴의 단면도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*

40, 42, 44, 46:마스크 패턴.

48:반도체 기판. 40a, 42a, 44a, 46a:차광영역.

40b, 42b, 44b, 46b:제1 투광영역. 40c, 42c, 44c, 46c:제2 투광영역.

40d, 42d, 44d, 46d:제3 투광영역.

D, D6:제1 투광영역의 가로 또는 세로 길이.

D1, D3:제2 투광영역의 세로 길이.

D2, D4, D5:제3 투광영역의 가로 길이.

L, L2:제2 투광영역간의 거리. L1, L3, L7:제3 투광영역간의 거리.

L4:제1 투광영역과 제2 투광영역간의 거리.

L5:제2 투광영역과 제3 투광영역간의 거리.

L6:제1 투광영역과 제3 투광영역간의 거리.

d1, d3:제2 투광영역의 가로 길이. d2, d4, d7:제3 투광영역의 세로 길이.

d5, d6:제2 및 제3 투광영역의 두께.

G2:제2 그래프. 62:감광막.

64:콘택홀. 50:투영렌즈.

50a, 50b:0차광영역. 66a, 66b:+1차광 영역.

52:고립 콘택홀 형성용 마스크 패턴.

62, 64:0차 및 +1차광. 62a:-1차광.

52a:투명한 기판. 52b:크롬층 패턴.

52c:회절영역. 54:콘덴서 렌즈.

56: 어퍼쳐(aperture). 58, 60:제1 및 제2 광.

Claims

차광영역과 투광영역으로 구분되어 있는 마스크 패턴에 있어서,

상기 투광영역은 형성하고자 하는 패턴과 동형의 제1 투광영역; 및

상기 제1 투광영역 둘레의 보조 투광영역으로 구성되어 있되,

상기 보조 투광영역은 상기 제1 투광영역과 이격되게 상기 제1 투광영역 둘레에 구비된 제2 및 제3 투광영역이고,

상기 제2 및 제3 투광영역은 각각 상기 제1 투광영역의 좌, 우 및 상, 하에 각 2개씩의 투광영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴.
제 1 항에 있어서, 상기 패턴은 고립 콘택홀 패턴인 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴.
제 1 항에 있어서, 상기 제2 및 제3 투광영역은 상기 제1 투광영역을 중심으로 대칭성을 갖는 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴.
제 3 항에 있어서, 상기 제2 및 제3 투광영역은 90°의 회전대칭성을 갖는 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴.
제 3 항에 있어서, 상기 제2 투광영역 및 제3 투광영역의 상기 제1 투광영역과 마주하는 쪽의 길이는 상기 제1 투광영역의 상기 제2 및 제3 투광영역과 마주하는 쪽 길이와 같은 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴.
제 3 항에 있어서, 상기 제2 투광영역 및 제3 투광영역의 상기 제1 투광영역과 마주하는 쪽의 길이는 상기 제1 투광영역의 상기 제2 및 제3 투광영역과 마주하는 쪽 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴.
제 3 항에 있어서, 상기 제2 및 제3 투광영역은 동일한 기하학적 형태인 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴.
제 1 항에 있어서, 상기 제1 투광영역은 어느 한 방향으로 나란히 두 군데에 존재하고, 상기 보조 투광영역은 이러한 상기 제1 투광영역을 중심으로 상기 방향과 수직한 방향으로 대칭적으로 존재하는 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성된 마스크 패턴.
제 8 항에 있어서, 상기 보조 투광영역의 상기 두 군데 나란히 존재하는 제1 투광영역과 마주하는 쪽의 길이는 상기 제1 투광영역의 상기 보조 투광영역과 마주하는 쪽 길이와 같은 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴.
제 1 항에 있어서, 상기 보조 투광영역은 상기 제1 투광영역을 완전히 둘러싸는 폐형(닫힌) 투광영역인 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴.
제 10 항에 있어서, 상기 제1 투광영역의 둘레에 상기 폐형 투광영역이 두 개 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 고립 패턴 형성용 마스크 패턴.