KR100669862B1 - 반도체 장치의 미세패턴 형성방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 장치의 미세패턴 형성방법이 개시되어 있다. 반도체 기판 상에 피식각층 및 하드 마스크층을 차례로 형성한다. 하드 마스크층 상에 제1 포토레지스트 패턴을 형성한다. 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 하드 마스크층을 식각하여 제1 하드 마스크층 패턴을 형성한다. 제1 포토레지스트 패턴을 제거한 후, 결과물 상에 제2 포토레지스트 패턴을 형성한다. 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 제1 하드 마스크층 패턴을 식각하여 제2 하드 마스크층 패턴을 형성한다. 제2 포토레지스트 패턴을 제거한 후, 제2 하드 마스크층 패턴을 이용하여 피식각층을 식각한다. 두 번의 리소그라피 공정으로 라인 가장자리에 라운딩이 발생하지 않는 패턴을 구현할 수 있다.
Description
도 1a 및 도 1b는 종래의 리소그라피 공정에 의한 반도체 장치의 패턴 형성방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 2a 내지 도 2d는 종래의 이중 노광 방법에 의한 반도체 장치의 미세패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도들이다.
도 3 내지 도 9b는 본 발명에 의한 반도체 장치의 미세패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도들이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 SRAM 장치의 게이트 형성방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 반도체 기판 102 : 피식각층
104 : 하드 마스크층 106 : 제1 포토레지스트층
108 : 제2 포토레지스트층 150 : 제1 포토마스크
152 : 제1 차광막 패턴 160 : 제2 포토마스크
162 : 제2 차광막 패턴 200 : 제1 포토레지스트 패턴
202 : 제2 포토레지스트 패턴 204 : 게이트 패턴
본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패턴의 라인 가장자리(line end)에 라운딩(rounding)이 발생하는 것을 방지할 수 있는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 각종 패턴은 리소그라피(Lithography) 기술에 의해 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 리소그라피 기술은 반도체 웨이퍼 상의 절연막이나 도전막 등, 패턴을 형성하여야 할 막 위에 X선이나 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도(solubility)가 변화하는 포토레지스트막을 형성하는 단계, 이 포토레지스트막의 소정 부분을 광선에 노출시킨 후 현상에 의해서 용해도가 큰 부분을 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 에칭에 의하여 제거하여 배선이나 전극 등 각종 패턴을 형성하는 단계로 구성된다.
도 1a 및 도 1b는 종래의 리소그라피 공정에 의한 반도체 장치의 패턴 형성방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 1a는 반도체 기판 상에 직사각형의 아일랜드(island)형 패턴을 형성하기 위해 사용되어지는 포토마스크를 부분적으로 도시한 평면도로서, 투명한 마스크 기판(10) 상에 직사각형의 아일랜드형 패턴에 대응하는 형상의 차광막 패턴(12)이 형성되어 있다.
종래의 패턴 형성방법에 의하면, 상기한 포토마스크를 사용하여 포토레지스트막으로 도포되어 있는 웨이퍼(즉, 반도체 기판)에 대해 노광 및 현상 공정을 거쳐 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이때, 상기 차광막 패턴(12a)의 각 모서리 부분(12a)에서는 노광시 세 방향에서 광학적인 회절 현상이 발생한다. 이에 따라, 도 1b에 도시한 바와 같이 반도체 기판(20) 상에는 구현하고자 하는 직사각형의 패턴(24)이 형성되지 않고, 모서리 부분이 라운딩된 상태로 그 사이즈가 작아진 포토레지스트 패턴(22)이 얻어지게 된다.
이러한 현상을 광 근접 효과(Optical proximity effect)라 하는데, 라인/스페이스(이하 "L/S"라 한다) 패턴과 같은 주기적인 그레인 타입의 패턴에서는 광 근접 효과의 영향이 그리 심각하지 않지만, 다이내믹 랜덤 억세스 메모리(dynamic random access memory; DRAM) 장치의 캐패시터 전극이나 스태틱 랜덤 억세스 메모리(static random access memory; SRAM) 장치의 게이트 전극과 같은 아일랜드형 패턴에서는 패턴 모서리의 라운딩 현상이 회로 동작에 심각한 영향을 미치게 된다.
특히, 소자의 디자인-룰이 감소함에 따라 웨이퍼 상에 형성되는 직사각형 패턴의 라인 가장자리 부분에서 라운딩 현상이 심하게 발생하게 되며, 그 결과 패턴 사이즈가 감소하고 공정 마진이 급격히 감소하게 된다. 예를 들어, SRAM 장치의 게이트 전극의 경우, 하지층인 액티브 영역에 대한 확장(extension)이 100nm일 때, 가장 자리의 라운딩이 약 70㎚가 발생한다. 따라서, 게이트 전극의 액티브 영역에 대한 오버랩 마진이 30nm로 부족하여 공정 마진이 취약해짐과 동시에, 누설 전류가 증가하게 된다.
상술한 패턴 모서리의 라운딩 현상을 방지하기 위해서 종래에는 입사광의 위상을 반전시키는 위상 반전 마스크(phase shift mask; PSM)를 사용하거나, 포토마스크의 차광막 패턴 중 라운딩 현상이 발생하는 부분에 막대형 보조패턴을 형성하는 피드(feed)형 광 근접 보정 방법을 사용하고 있다.
상기 위상 반전 마스크의 경우는 위상 반전막을 통과한 빛과 나머지 부위를 통과한 빛이 서로 역위상이기 때문에 빛의 회절 특성을 역이용하여 패턴 이미지의 콘트라스트를 증가시킬 수 있는 반면, 패턴 모서리의 라운딩 현상은 거의 개선시키지 못한다.
상기 피드형 광 근접 보정 방법의 경우는 0.15㎛ 디자인-룰의 패턴에 적용할 때에는 라운딩이 30∼40㎚ 정도로 개선되어 하지층에 대한 오버랩 마진이 확보되지만, 0.12㎛의 디자인-룰을 갖는 패턴에서는 라운딩 개선에 한계를 나타내고 있다.
따라서, 이러한 패턴 모서리의 라운딩 현상을 개선하기 위해 2장의 포토마스크를 사용하는 이중 노광 방법으로 패턴을 형성하는 방법들이 개발되었다.
도 2a 내지 도 2d는 한국특허출원 제97-037588호에 개시되어 있는 종래의 이중 노광 방법에 의한 반도체 장치의 미세패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도들이다.
도 2a는 패턴을 구현하고자 할 피식각층(52)이 형성되어 있는 반도체 기판(50) 상에 포토레지스트층(54)을 도포하는 단계를 도시한 단면도이다.
도 2b는 차광막 패턴이 횡 방향으로 길게 신장되어 있는 제1 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트층(54)을 1차 노광하는 단계를 도시한 평면도이다. 여 기서, 참조부호 54a는 상기 포토레지스트층(54)의 1차 노광패턴을 나타낸다.
도 2c는 차광막 패턴이 종 방향으로 길게 신장되어 있는 제2 포토마스크를 이용하여 상기 포토레지스트층(54)을 2차 노광하는 단계를 도시한 평면도이다. 여기서, 참조부호 54b는 상기 포토레지스트층(54)의 2차 노광패턴을 나타낸다.
도 2d는 도 2c의 절단선 B에 따른 단면도로서, 상기 포토레지스트층(54)을 현상하여 포토레지스트 패턴(54c)을 형성하는 단계를 도시한다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴(54c)을 마스크로 이용하여 그 하부의 피식각층(52)을 식각함으로써 반도체 기판(50) 상에 원하는 패턴을 형성한다.
상술한 종래의 이중 노광 방법에 의하면, 노광시 포토마스크의 차광막 패턴의 모서리 부분에서 광학적인 회절 현상이 발생하는 것을 방지하여 웨이퍼 상에 구현하고자 하는 직사각형의 패턴을 원하는 형상으로 형성할 수 있다. 그러나, 실제로는 두 번의 노광시 2차 노광패턴(54b)과 1차 노광패턴(54a)이 교차되는 영역에서 잠재 이미지(latent image)가 중첩되어 패턴의 라운딩 현상이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명의 제1의 목적은 패턴의 라인 가장자리에 라운딩이 발생하는 것을 방지할 수 있는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2의 목적은 라인/스페이스 패턴과 아일랜드형 패턴으로 동시에 패터닝되는 미세패턴을 형성하는 방법에 있어서, 상기 미세패턴의 라인 가장자리에 라운딩이 발생하는 것을 방지할 수 있는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법을 제공하는데 있다.
상기한 제1의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 기판 상에 주요 패턴을 형성할 피식각층을 형성하는 단계; 상기 피식각층 상에 하드 마스크층을 형성하는 단계; 상기 하드 마스크층을 패터닝하여 상기 주요 패턴의 제1 방향의 외곽을 한정하는 제1 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 하드 마스크층 패턴을 패터닝하여 상기 주요 패턴의 제1 방향 및 제2 방향의 외곽을 한정하고 상기 주요 패턴과 동일한 제2 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제2 하드 마스크층 패턴을 이용하여 상기 피식각층을 식각하여 상기 주요 패턴을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법을 제공한다.
상기 제1 하드 마스크 패턴은 상기 하드 마스크층 상에 상기 주요 패턴의 제1 방향의 외곽을 한정하는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드 마스크층을 식각하여 형성한다. 상기 제2 하드 마스크층 패턴은 상기 제1 하드 마스크층 패턴이 형성되어 있는 상기 결과물 상에 상기 주요 패턴의 제2 방향의 외곽을 한정하는 제2 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1 하드 마스크층 패턴을 식각하여 상기 제2 하드 마스크층 패턴을 형성한다.
또한, 본 발명의 상기 제1의 목적은 반도체 기판 상에 피식각층을 주요 패턴을 형성하는 단계; 상기 피식각층 상에 하드 마스크층을 형성하는 단계; 상기 하드 마스크층 상에 제1 포토레지스트층을 도포하는 단계; 제1 방향으로 신장되는 제1 차광막 패턴이 형성된 제1 포토마스크를 이용하여 상기 제1 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드 마스크층을 식각하여 제1 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 상기 제1 하드 마스크층 패턴이 형성되어 있는 상기 결과물 상에 제2 포토레지스트층을 도포하는 단계; 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 신장되는 제2 차광막 패턴이 형성된 제2 포토마스크를 이용하여 상기 제2 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1 하드 마스크층 패턴을 식각하여 상기 주요 패턴과 동일한 제2 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및 상기 제2 하드 마스크층 패턴을 이용하여 상기 피식각층을 식각하여 상기 주요 패턴을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법에 의해 달성될 수 있다.
상기한 제2의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 라인/스페이스 패턴 및 아일랜드형 패턴으로 동시에 패터닝되는 주요 미세패턴을 형성하는 방법에 있어서, 반도체 기판 상에 주요 미세 패턴을 형성할 피식각층을 형성하는 단계; 상기 피식각층 상에 하드 마스크층을 형성하는 단계; 상기 하드 마스크층 상에, 상기 라인/스페이스 패턴이 형성되어질 제1 영역에서는 라인/스페이스 패턴으로 패터닝되면서 상기 아일랜드형 패턴이 형성되어질 제2 영역에서는 제1 방향으로 신장되는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드 마스크층을 식각하여 제1 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 포 토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 상기 제1 하드 마스크층 패턴이 형성되어 있는 상기 결과물 상에, 상기 제1 영역에서는 상기 라인/스페이스 패턴으로 패터닝되면서 상기 제2 영역에서는 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 신장되는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1 하드 마스크층 패턴을 식각하여 상기 주요 미세패턴과 동일한 제2 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및 상기 제2 하드 마스크층 패턴을 이용하여 상기 피식각층을 식각하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 첫 번째 리소그라피 공정으로 하드 마스크층을 1차 식각하여 제1 하드 마스크층 패턴을 형성한 후 두 번째 리소그라피 공정으로 상기 하드 마스크층을 2차 식각하여 제2 하드 마스크층 패턴을 형성한다. 따라서, 두 번의 리소그라피 공정에 의해 라운딩이 발생하는 영역이 컷팅되며, 제1 포토레지스트 패턴을 제거한 후 제2 포토레지스트 패턴을 형성하기 때문에 1차 노광에 의한 잠재 이미지가 제2 포토레지스트 패턴과 중첩되는 현상이 발생하지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 3 내지 도 9b는 본 발명에 의한 반도체 장치의 미세패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도들이다.
도 3은 제1 포토레지스트층을 도포하는 단계를 도시한 단면도이다. 먼저, 반도체 기판(100) 상에 주요 패턴을 형성하고자 할 피식각층(102)을 형성한 후, 상기 피식각층 상에 하드 마스크층(104)을 약 1000Å의 두께로 형성한다. 상기 하드 마스크층(104)은 임의의 식각 공정에 대해 상기 피식각층(102)보다 높은 식각 선택비를 갖는 물질로 형성한다. 예를 들어, 상기 피식각층(102)을 폴리실리콘 또는 금속 실리사이드로 형성할 경우, 상기 하드 마스크층(104)은 실리콘 옥사이드(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SiN), 또는 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy)로 형성한다.
이어서, 상기 하드 마스크층(104) 상에 제1 포토레지스트층(106)을 스핀-코팅 방식으로 도포한다.
도 4a는 상기 제1 포토레지스트층(106)을 노광 및 현상한 후의 평면도이고, 도 4b 및 도 4c는 각각 도 4a의 절단선 A1 및 A2에 따른 단면도들이다. 도 4d에 도시한 바와 같이 주요 패턴의 제1 방향의 외곽을 한정하기 위하여, 제1 방향 예컨대 횡 방향으로 신장되는 제1 차광막 패턴(152)들이 형성되어 있는 제1 포토마스크(150)를 이용하여 상기 제1 포토레지스트층(106)을 노광한다. 이어서, 현상 공정으로 상기 제1 포토레지스트층(106)의 노광된 영역을 제거하면, 도 4a에 도시한 바와 같이 상기 제1 방향으로 신장되는 제1 포토레지스트 패턴(106a)이 형성된다.
바람직하게는, 상기 제1 포토마스크(150)의 제1 차광막 패턴(152)은 반도체 기판(100) 상에 구현하고자 하는 패턴(도 9a의 참조부호 102a)의 y 방향의 길이에 해당하는 폭과, 상기 패턴의 x 방향의 폭보다 더 긴 길이를 가지고 상기 패턴을 중심으로 x 방향에서 좌우로 길게 신장되는 스트라이프형으로 형성된다.
도 5a는 상기 하드 마스크층(104)을 1차 식각한 후의 평면도이고, 도 5b 및 도 5c는 각각 도 5a의 절단선 A1 및 A2에 따른 단면도들이다. 상기 제1 포토레지스트 패턴(106a)을 식각 마스크로 이용하여 그 하부의 하드 마스크층(104)을 1차 식각한다. 그러면, 상기 상기 주요 패턴의 제1 방향의 외곽을 한정하기 위한, 제1 방향, 즉 횡 방향으로 신장되는 제1 하드 마스크층 패턴(104a)이 형성된다.
도 6a는 제2 포토레지스트층(108)을 도포한 후의 평면도이고, 도 6b 및 도 6c는 각각 도 6a의 절단선 A1 및 A2에 따른 단면도들이다. 상술한 바와 같이 제1 하드 마스크층 패턴(104a)을 형성한 후, 에싱 및 스트립 공정으로 상기 제1 포토레지스트 패턴(106a)을 제거한다. 이어서, 결과물의 전면에 제2 포토레지스트층(108)을 스핀-코팅 방식으로 도포한다.
도 7a는 상기 제2 포토레지스트층(108)을 노광 및 현상한 후의 평면도이고, 도 7b 및 도 7c는 각각 도 7a의 절단선 A1 및 A2에 따른 단면도들이다. 도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 주요 패턴의 제2 방향으로의 외곽을 한정하기 위하여, 상기 제1 방향에 대해 수직인 제2 방향, 예컨대 종 방향으로 신장되는 제2 차광막 패턴(162)들이 형성되어 있는 제2 포토마스크(160)를 이용하여 상기 제2 포토레지스트층(108)을 노광한다. 이때, 상기 제1 포토마스크(150) 및 제2 포토마스크(160)는 서로 다른 마스크일 수도 있고, 동일한 마스크일 수도 있다. 상기 제1 포토마스크(150)와 제2 포토마스크(160)를 동일한 마스크로 사용하는 경우에는, 상기 제1 포토마스크(150)를 90°회전시켜서 상기 제1 차광막 패턴(152)에 대해 수직으로 형성되는 제2 차광막 패턴(162)을 갖는 제2 포토마스크(160)를 얻을 수 있다. 바람직 하게는, 상기 제2 포토마스크(160)의 제2 차광막 패턴(162)은 반도체 기판(100) 상에 구현하고자 하는 패턴(도 9a의 참조부호 102a)의 x 방향의 길이에 해당하는 폭과, 상기 패턴의 x 방향의 폭보다 더 긴 길이를 가지고 상기 패턴을 중심으로 y 방향에서 상하로 길게 신장되는 스트라이프형으로 형성된다.
이어서, 현상 공정으로 상기 제2 포토레지스트층(108)의 노광된 영역을 제거하면, 도 7a에 도시한 바와 같이, 상기 주요 패턴의 제2 방향의 외곽을 한정하기 위한, 상기 제2 방향으로 신장되는 제2 포토레지스트 패턴(108a)이 형성된다. 본 발명에서는, 상기 제1 포토레지스트 패턴(106a)을 제거한 후 제2 포토레지스트 패턴(108a)을 형성하기 때문에 1차 노광에 의한 잠재 이미지가 제2 포토레지스트 패턴(108a)과 중첩되는 현상이 발생하지 않는다.
도 8a는 상기 하드 마스크층(104)을 2차 식각한 후의 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 절단선 A1에 따른 단면도이다. 상기 제2 포토레지스트 패턴(108a)을 식각 마스크로 이용하여 그 하부의 제1 하드 마스크층 패턴(104a)을 2차 식각한다. 그러면, 도 8a에 도시한 바와 같이 상기 주요 패턴과 동일한 직사각형의 제2 하드 마스크층 패턴(104b)들이 형성된다.
일반적으로, 라인/스페이스 패턴과 같이 스트라이프가 주기적으로 형성되는 패턴에서는 모서리의 라운딩 현상이 발생하지 않는다. 그러나, 도 4에서 설명한 첫 번째 리소그라피 공정에서 형성된 제1 포토레지스트 패턴(106a)의 라인 가장자리에 라운딩이 발생되었더라도, 두 번째 리소그라피 공정에서 형성되는 제2 포토레지스트 패턴(106b)이 제1 포토레지스트 패턴(106a)에서 라운딩이 발생하는 부분을 컷팅 하게 된다. 따라서, 상기 제2 포토레지스트 패턴(106b)을 식각 마스크로 이용하여 형성되는 제2 하드 마스크층 패턴(104b)의 라인 가장자리에는 라운딩이 발생하지 않는다.
도 9a는 피식각층(102)을 식각한 후의 평면도이고, 도 9b는 도 9a의 절단선 A1에 따른 단면도이다. 상술한 바와 같이 제2 하드 마스크층 패턴(104b)을 형성한 후, 에싱 및 스트립 공정으로 상기 제2 포토레지스트 패턴(106b)을 제거한다. 이어서, 상기 제2 하드 마스크층 패턴(104b)을 식각 마스크로 이용하여 그 하부의 피식각층(102)을 식각한 후, 상기 제2 하드 마스크층 패턴(104b)을 제거한다. 그러면, 도 9a에 도시한 바와 같이 원하는 직사각형의 패턴(102a)들이 형성된다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 SRAM 장치의 게이트 형성방법을 설명하기 위한 평면도들이다.
도 10a는 첫 번째 리소그라피 공정에서 형성되는 제1 포토레지스트 패턴(200)을 도시한 평면도이고, 도 10b는 두 번째 리소그라피 공정에서 형성되는 제2 포토레지스트 패턴(202)을 도시한 평면도이다.
도 10c는 상기 제1 포토레지스트 패턴(200)과 제2 포토레지스트 패턴(202)을 이용하여 최종적으로 형성되는 게이트 패턴(204)을 도시한 평면도이다.
도 10c에 도시한 바와 같이, SRAM 장치의 게이트(204) 패턴들은 일부 영역에서는 라인/스페이스 패턴(D)으로 형성되고, 다른 영역에서는 아일랜드형 패턴(E)으로 형성된다. 따라서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(200)과 제2 포토레지스트 패턴(202)은 광 근접 효과의 영향을 받지 않는 라인/스페이스 패턴이 형성되어질 영역에서는 동일한 라인/스페이스 패턴으로 패터닝되면서, 라운딩 현상이 발생하는 아일랜드형 패턴이 형성되어질 영역에서는 서로 수직한 패턴으로 패터닝된다. 그 결과, 라인 가장자리(도 10c의 F 참조)에 라운딩이 발생하지 않는 아일랜드형 패턴(E) 및 라인/스페이스 패턴(D)을 갖는 게이트 패턴(204)을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 첫 번째 리소그라피 공정으로 하드 마스크층을 1차 식각하여 제1 하드 마스크층 패턴을 형성한 후 두 번째 리소그라피 공정으로 상기 하드 마스크층을 2차 식각하여 제2 하드 마스크층 패턴을 형성한다. 따라서, 두 번의 리소그라피 공정에 의해 라운딩이 발생하는 영역이 컷팅되며, 제1 포토레지스트 패턴을 제거한 후 제2 포토레지스트 패턴을 형성하기 때문에 1차 노광에 의한 잠재 이미지가 제2 포토레지스트 패턴과 중첩되는 현상이 발생하지 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (13)
- 반도체 기판 상에 주요 패턴을 형성할 피식각층을 형성하는 단계;상기 피식각층 상에 상기 피식각층보다 높은 식각 선택비를 갖는 하드 마스크층을 형성하는 단계;상기 하드 마스크층을 패터닝하여 상기 주요 패턴의 제1 방향의 외곽을 한정하는 제1 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계;상기 제1 하드 마스크층 패턴을 패터닝하여 상기 주요 패턴의 제1 방향 및 제2 방향의 외곽을 한정하고 상기 주요 패턴과 동일한 제2 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계; 및상기 제2 하드 마스크층 패턴을 이용하여 상기 피식각층을 식각하여 상기 주요 패턴을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 하드 마스크 패턴을 형성하는 단계는,상기 하드 마스크층 상에 상기 주요 패턴의 제1 방향의 외곽을 한정하는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드 마스크층을 식각하여 상기 제1 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세 패턴 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계는,상기 제1 하드 마스크층 패턴이 형성되어 있는 상기 결과물 상에 상기 주요 패턴의 제2 방향의 외곽을 한정하는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1 하드 마스크층 패턴을 식각하여 상기 제2 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세 패턴 형성 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 피식각층을 폴리실리콘 또는 금속 실리사이드로 형성할 경우, 상기 하드 마스크층은 실리콘 옥사이드(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SiN), 또는 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy)로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향에 대하여 수직인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법.
- 반도체 기판 상에 피식각층을 주요 패턴을 형성하는 단계;상기 피식각층 상에 상기 피식각층보다 높은 식각 선택비를 갖는 하드 마스크층을 형성하는 단계;상기 하드 마스크층 상에 제1 포토레지스트층을 도포하는 단계;제1 방향으로 신장되는 제1 차광막 패턴이 형성된 제1 포토마스크를 이용하여 상기 제1 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드 마스크층을 식각하여 제1 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계;상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;상기 제1 하드 마스크층 패턴이 형성되어 있는 상기 결과물 상에 제2 포토레지스트층을 도포하는 단계;상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 신장되는 제2 차광막 패턴이 형성된 제2 포토마스크를 이용하여 상기 제2 포토레지스트층을 노광 및 현상하여 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1 하드 마스크층 패턴을 식각하여 상기 주요 패턴과 동일한 제2 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계;상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및상기 제2 하드 마스크층 패턴을 이용하여 상기 피식각층을 식각하여 상기 주요 패턴을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법.
- 삭제
- 제7항에 있어서, 상기 피식각층을 폴리실리콘 또는 금속 실리사이드로 형성할 경우, 상기 하드 마스크층은 실리콘 옥사이드(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SiN), 또는 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy)로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법.
- 제7항에 있어서, 상기 제1 포토마스크와 제2 포토마스크는 서로 동일한 마스크로서, 상기 제2 포토마스크는 상기 제1 포토마스크를 90°회전시킨 것임을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법.
- 라인/스페이스 패턴 및 아일랜드형 패턴으로 동시에 패터닝되는 주요 미세패턴을 형성하는 방법에 있어서,반도체 기판 상에 주요 미세 패턴을 형성할 피식각층을 형성하는 단계;상기 피식각층 상에 하드 마스크층을 형성하는 단계;상기 하드 마스크층 상에, 상기 라인/스페이스 패턴이 형성되어질 제1 영역 에서는 라인/스페이스 패턴으로 패터닝되면서 상기 아일랜드형 패턴이 형성되어질 제2 영역에서는 제1 방향으로 신장되는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드 마스크층을 식각하여 제1 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계;상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계;상기 제1 하드 마스크층 패턴이 형성되어 있는 상기 결과물 상에, 상기 제1 영역에서는 상기 라인/스페이스 패턴으로 패터닝되면서 상기 제2 영역에서는 상기 제1 방향과 수직인 제2 방향으로 신장되는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 제1 하드 마스크층 패턴을 식각하여 상기 주요 미세패턴과 동일한 제2 하드 마스크층 패턴을 형성하는 단계;상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계; 및상기 제2 하드 마스크층 패턴을 이용하여 상기 피식각층을 식각하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법.
- 제11항에 있어서, 상기 하드 마스크층은 임의의 식각 공정에 대해 상기 피식각층보다 높은 식각 선택비를 갖는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법.
- 제12항에 있어서, 상기 피식각층을 폴리실리콘 또는 금속 실리사이드로 형성 할 경우, 상기 하드 마스크층은 실리콘 옥사이드(SiO2), 실리콘 나이트라이드(SiN), 또는 실리콘 옥시나이트라이드(SiOxNy)로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 미세패턴 형성방법.
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